CN115047151A - 一种用于建筑物的碳排放监测系统 - Google Patents

一种用于建筑物的碳排放监测系统 Download PDF

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Abstract

本申请属于环境监测系统技术领域，尤其涉及一种用于建筑物的碳排放监测系统。包括界边模块、计算模块、监测模块；界边模块用于确定待测建筑物涉及的碳排放源；计算模块，计算模块用于计算前述界边模块确定的碳排放的碳排量以及建筑物范围内的碳汇量的计算确定，以便于对建筑物总体碳排量进行分析处理；监测模块用于获取建筑物范围内的碳排放和碳汇活动的基础数据；本申请的用于建筑物的碳排放监测系统在综合考虑建筑物典型碳排放要素的前提下，根据当前建筑物设计得碳排放边界及其对应的碳排放过程涉及到的太排放和能源传递过程，提出了一种能够体现建筑物综合碳排放状态，结合可行的监测系统和碳排放监测计算方案实现有效的建筑物碳排放监测。

Description

一种用于建筑物的碳排放监测系统
技术领域
本申请属于环境监测系统技术领域，尤其涉及一种用于建筑物的碳排放监测系统。
背景技术
随着世界范围内对于温室效应以及能源消耗的关注度提高，碳排放数据成为影响国家和社会经济生活发展健康状况的一个重要因素，在新建建筑以及老旧建筑的更替升级过程中，应当通过有效手段改善建筑物结构，利用节能技术和新型能源，进而实现减少建筑物碳排放的目的，为实现该目标，首先应当建立健全良好的碳排放监测管理体系，以便于对建筑物碳排放状态进行分析评价，确定改进项，判断当前建筑物图片碳排放是否达标等，但目前的碳排放研究工作依然主要集中在能源的转化利用研究、当前碳排放影响要素的分析优化上，对于实际展开碳排放减排限排作业的工作较少，导致建筑业在进行相关评价管理工作过程中，没有科学健全的体系，影响实际碳排放的管理和监测效果。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种科学合理，能够实现建筑物碳排放数据的有效收集归类，建立健全建筑物碳排放监测过程和内容，便于进行建筑物全周期碳排放监测的系统。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。
一种用于建筑物的碳排放监测系统，包括界边模块、计算模块、监测模块；
所述界边模块用于确定待测建筑物涉及的碳排放源；
所述碳排放源包括：环境碳排放，是指建筑物区域内为建筑物提供整体或者局部温度调节系统，以及区域内外部为前述环境调节提供冷源热源的系统；结构碳排放，是指建筑物区域内用于提供照明功能、供排水功能涉及到的系统；耗能终端碳排放，是指建筑物内存在的耗能终端；
计算模块，计算模块用于计算前述界边模块确定的碳排放的碳排量以及建筑物范围内的碳汇量的计算确定，以便于对建筑物总体碳排量进行分析处理
对于环境碳排放的碳排量H计算，基于热源、冷源以及风机运行的热排放汇总，即H＝H1+H2-H3；其中H1是指基于化石燃料供能的冷热源碳排量；H2是指基于电能驱动的冷热源碳排量；H3是指系统内冷源泄露碳排量；
对于结构碳排放的碳排量F的计算，基于系统碳排量、功率以及产热相关参数进行计算，即F＝F1+F2；其中F1是指照明系统碳排量；F2是指供排水系统碳排量；
对于耗能终端碳排量A的计算，分为耗电终端碳排放Ax、耗其他能源终端碳排放Ay，即A＝Ax+Ay
对于碳汇量的计算R，本申请中基于建筑物范围内植物的碳储量变化进行计算；有R＝ΔR-R'；其中ΔR为植物固碳量增量，R'是指为实施植物固碳产生的碳排放；
则对于建筑物碳排量，其表达式为Goal＝H+F-A；
所述监测模块用于获取建筑物范围内的碳排放和碳汇活动的基础数据，以可供计算模块进行运算处理；对于环境碳排放的监测内容包括：基于不同季节或环境温度，采用定周期测量的方式，获取不同季节或环境温度下，温度调节系统输入输出侧的温度；采用累积测量的方式，获取温度调节系统运行过程中的设备运行参数、介质传递量、能源消耗量；
对于结构碳排放的监测内容包括：基于抽样检测的方法，基于当前照明设备和泵设备的总数，随机选取不低于总数10％～30％的设备进行监测，监测范围包括设备的平均功率以及；累计运行时间；
对于耗能终端碳排放的监测内容包括：不同耗能设备的数量、设备运行功率、终端的平均运行时间的累计值；
对于碳汇量的监测内容包括：基于周期采样的方法监测植物固碳量计量要素、基于累积监测的方法监测植物总量变化值。
对前述用于建筑物的碳排放监测系统的进一步改进或者优选实施方案，其中 H1＝∑μ·(Ge+L)·E；Ge是基于化石燃料供能的冷热源的净产能(TJ/a)；L是系统的输配损失(TJ/a)；Ee是化石燃料碳排放系数(tCO2e/TJ)；μe是化石热效率；
其中H2＝∑μ·S·E；S＝min{Suse,Smax}是系统的能耗(TJ/a)，Suse是单位时间供能能耗，Smax是单位时间供能上限值；Ed是电网碳排放系数；μd是指电能热效率(COP)；
Suse＝∑[m·(T1-T2)·Cp·Δt]·10-9，m是指系统内部介质的平均流量(kg/h)；T1是指介质平均入流温度(℃)；T2是指介质平均回流温度(℃)；Δt是指运行时间；Cp是指第 p类介质比热容kj/kg·℃；
Smax＝k·∑S0·I·Δt-L，S0是指热交换面积；T是指冷热量指标；Δt是指热交换时长； L是指系统运行过程中的输配损失；k为电能热能转换系数；
其中H3＝R·CM，其中Rv是指泄漏量；CMv是指温升系数(tCO2e/t)。
对前述用于建筑物的碳排放监测系统的进一步改进或者优选实施方案，其中 F1＝min{f1,f2}是指照明系统碳排量；
Figure BDA0003709824950000036
是指碳排量上限；Su是指照明区域的面积(m2)；ω1是指照明区域的功率密度(w/m2)；T是指照明区域维持功率密度ω1的持续时间，α是指系统设计开断比例(％)；
f2＝∑U·w2·T2·α·Ed·10-3是指终端计算碳排量；U为终端的数量；w2为终端的功率； T2为终端的平均运行时间；
F2＝f3+f4是指供排水系统碳排量；
f3＝Ma+Mb为水泵碳排量；
Figure BDA0003709824950000031
为定压或蓄水型水泵碳排量估算值；qa为第a类水泵的流量(m 3/h)；wa为第a类水泵的功率；Q＝λ·qmax·n·Tn·10-3为建筑物供水总量(m3)，qmax为最高单日用水量，λ为日用水量变化系数，Tn为碳排放天数，n为建筑物内人口数量；
Figure BDA0003709824950000032
为循环泵碳排量估算值；wb为b类循环泵的功率；
f4＝min{Nc+Nd}是指给排水系统产热碳排量；
Figure BDA0003709824950000033
是指给排水系统产热碳排量上限；wc是指供排水系统产热设备 c的功率；Tc是指供排水系统产热设备c的运行时间；
Figure BDA0003709824950000034
为系统产热理论碳排量；Qh是指热水总用量；ρ为水密度；ΔT是指温度变化量。
对前述用于建筑物的碳排放监测系统的进一步改进或者优选实施方案，其中
Figure BDA0003709824950000035
Qx为第x类耗电设备的数量；wx为第x类耗电设备的的功率； Tx为第x类耗电设备的的平均运行时间；其中Ay＝∑μe·Y·Ee；其中，Y为终端热量消耗。
其有益效果在于：
本申请的用于建筑物的碳排放监测系统在综合考虑建筑物典型碳排放要素的前提下，根据当前建筑物设计得碳排放边界及其对应的碳排放过程涉及到的太排放和能源传递过程，提出了一种能够体现建筑物综合碳排放状态，结合可行的监测系统和碳排放监测计算方案实现有效的建筑物碳排放监测。
附图说明
图1是用于建筑物的碳排放监测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作详细说明。
本申请的用于建筑物的碳排放监测系统主要用于各类居民区、工业区等区域的现代建筑物结构进行碳排放的监测计算，以便于对建筑物当前碳排放状态和变化趋势进行有效监测和量化处理，便于针对性的进行碳排放管控。
如图1所示，用于建筑物的碳排放监测系统的主要组成包括界边模块、计算模块、监测模块；
本实施例中碳排放源包括：环境碳排放，是指建筑物区域内为建筑物提供整体或者局部温度调节系统，以及区域内外部为前述环境调节提供冷源热源的系统；结构碳排放，是指建筑物区域内用于提供照明功能、供排水功能涉及到的系统；耗能终端碳排放，是指建筑物内存在的耗能终端；
本实施例中监测模块用于获取建筑物范围内的碳排放和碳汇活动的基础数据，以可供计算模块进行运算处理；
对于环境碳排放的监测内容包括：基于不同季节或环境温度，采用定周期测量的方式，获取不同季节或环境温度下，温度调节系统输入输出侧的温度；采用累积测量的方式，获取温度调节系统运行过程中的设备运行参数、介质传递量、能源消耗量；
对于结构碳排放的监测内容包括：基于抽样检测的方法，基于当前照明设备和泵设备的总数，随机选取不低于总数10％～30％的设备进行监测，监测范围包括设备的平均功率以及；累计运行时间；
对于耗能终端碳排放的监测内容包括：不同耗能设备的数量、设备运行功率、终端的平均运行时间的累计值；
对于碳汇量的监测内容包括：基于周期采样的方法监测植物固碳量计量要素、基于累积监测的方法监测植物总量变化值；
计算模块，计算模块用于计算前述界边模块确定的碳排放的碳排量以及建筑物范围内的碳汇量的计算确定，以便于对建筑物总体碳排量进行分析处理
本申请中，对于环境碳排放的碳排量H计算，基于热源、冷源以及风机运行的热排放汇总，即H＝H1+H2-H3；
H1是指基于化石燃料供能的冷热源碳排量；
H2是指基于电能驱动的冷热源碳排量；
H3是指系统内冷源泄露碳排量；
其中H1＝∑μ·(Ge+L)·E；Ge是基于化石燃料供能的冷热源的净产能(TJ/a)；L是系统的输配损失(TJ/a)；Ee是化石燃料碳排放系数(tCO2e/TJ)；μe是化石热效率；
其中H2＝∑μ·S·E；S＝min{Suse,Smax}是系统的能耗(TJ/a)，Suse是单位时间供能能耗，Smax是单位时间供能上限值；Ed是电网碳排放系数；μd是指电能热效率(COP)；
Suse＝∑[m·(T1-T2)·Cp·Δt]·10-9，m是指系统内部介质的平均流量(kg/h)；T1是指介质平均入流温度(℃)；T2是指介质平均回流温度(℃)；Δt是指运行时间；Cp是指第 p类介质比热容kj/kg·℃；
Smax＝k·∑S0·I·Δt-L，S0是指热交换面积；T是指冷热量指标；Δt是指热交换时长； L是指系统运行过程中的输配损失；k为电能热能转换系数；
其中H3＝R·CM，其中Rv是指泄漏量；CMv是指温升系数(tCO2e/t)；
对于结构碳排放的碳排量F的计算，基于系统碳排量、功率以及产热相关参数进行计算，即F＝F1+F2；
其中F1＝min{f1,f2}是指照明系统碳排量；
Figure BDA0003709824950000053
是指碳排量上限；Su是指照明区域的面积(m2)；ω1是指照明区域的功率密度(w/m2)；T是指照明区域维持功率密度ω1的持续时间，α是指系统设计开断比例(％)；
f2＝∑U·w2·T2·α·Ed·10-3是指终端计算碳排量；U为终端的数量；w2为终端的功率； T2为终端的平均运行时间；
F2＝f3+f4是指供排水系统碳排量；
f3＝Ma+Mb为水泵碳排量；
Figure BDA0003709824950000051
为定压或蓄水型水泵碳排量估算值；qa为第a类水泵的流量(m 3/h)；wa为第a类水泵的功率；Q＝λ·qmax·n·Tn·10-3为建筑物供水总量(m3)，qmax为最高单日用水量，λ为日用水量变化系数，Tn为碳排放天数，n为建筑物内人口数量；
Figure BDA0003709824950000052
为循环泵碳排量估算值；wb为b类循环泵的功率；
f4＝min{Nc+Nd}是指给排水系统产热碳排量；
Figure BDA0003709824950000061
是指给排水系统产热碳排量上限；wc是指供排水系统产热设备 c的功率；Tc是指供排水系统产热设备c的运行时间；
Figure BDA0003709824950000062
为系统产热理论碳排量；Qh是指热水总用量；ρ为水密度；ΔT是指温度变化量；
对于耗能终端碳排量A的计算，分为耗电终端碳排放Ax、耗其他能源终端碳排放Ay，即A＝Ax+Ay
其中
Figure BDA0003709824950000063
Qx为第x类耗电设备的数量；wx为第x类耗电设备的的功率；Tx为第x类耗电设备的的平均运行时间；
其中Ay＝∑μe·Y·Ee；其中，Y为终端热量消耗；
对于碳汇量的计算R，本申请中基于建筑物范围内植物的碳储量变化进行计算；有R＝ΔR-R'；其中ΔR为植物固碳量增量，R'是指为实施植物固碳产生的碳排放；
则对于建筑物碳排量，其表达式为Goal＝H+F-A；
应当指出的是，本申请仅从功能层以及执行层对系统结构进行了说明，实际系统用用过程中还涉及到硬件层以及管理层的搭建和管理，包括但不限于软硬件设备支持的基础设备和人员配置，以及管理组织结构，上述组织结构和软硬件属于用于实现本实施例中本实施例中功能层和执行内容的实际体现。
例如为支撑运算和数据的运用，还可能包括数据录入模块，数据录入模块主要用于收集和整理监测模块检测得到的各类数据，并进行整理收集，通过设置专门的分类管理条目，形成数据库，以便于需要时进行数据快速存储和输出
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种用于建筑物的碳排放监测系统，其特征在于，包括界边模块、计算模块、监测模块；
所述界边模块用于确定待测建筑物涉及的碳排放源；
所述碳排放源包括：环境碳排放，是指建筑物区域内为建筑物提供整体或者局部温度调节系统，以及区域内外部为前述环境调节提供冷源热源的系统；结构碳排放，是指建筑物区域内用于提供照明功能、供排水功能涉及到的系统；耗能终端碳排放，是指建筑物内存在的耗能终端；
计算模块，计算模块用于计算前述界边模块确定的碳排放的碳排量以及建筑物范围内的碳汇量的计算确定，以便于对建筑物总体碳排量进行分析处理
对于环境碳排放的碳排量H计算，基于热源、冷源以及风机运行的热排放汇总，即H＝H1+H2-H3；其中H1是指基于化石燃料供能的冷热源碳排量；H2是指基于电能驱动的冷热源碳排量；H3是指系统内冷源泄露碳排量；
对于结构碳排放的碳排量F的计算，基于系统碳排量、功率以及产热相关参数进行计算，即F＝F1+F2；其中F1是指照明系统碳排量；F2是指供排水系统碳排量；
对于耗能终端碳排量A的计算，分为耗电终端碳排放Ax、耗其他能源终端碳排放Ay，即A＝Ax+Ay；
对于碳汇量的计算R，本申请中基于建筑物范围内植物的碳储量变化进行计算；有R＝ΔR-R'；其中ΔR为植物固碳量增量，R'是指为实施植物固碳产生的碳排放；
则对于建筑物碳排量，其表达式为Goal＝H+F-A；
所述监测模块用于获取建筑物范围内的碳排放和碳汇活动的基础数据，以可供计算模块进行运算处理；对于环境碳排放的监测内容包括：基于不同季节或环境温度，采用定周期测量的方式，获取不同季节或环境温度下，温度调节系统输入输出侧的温度；采用累积测量的方式，获取温度调节系统运行过程中的设备运行参数、介质传递量、能源消耗量；
对于结构碳排放的监测内容包括：基于抽样检测的方法，基于当前照明设备和泵设备的总数，随机选取不低于总数10％～30％的设备进行监测，监测范围包括设备的平均功率以及；累计运行时间；
对于耗能终端碳排放的监测内容包括：不同耗能设备的数量、设备运行功率、终端的平均运行时间的累计值；
对于碳汇量的监测内容包括：基于周期采样的方法监测植物固碳量计量要素、基于累积监测的方法监测植物总量变化值。
2.根据权利要求1所述的一种用于建筑物的碳排放监测系统，其特征在于，其中H1＝∑μ·(Ge+L)·E；Ge是基于化石燃料供能的冷热源的净产能(TJ/a)；L是系统的输配损失(TJ/a)；Ee是化石燃料碳排放系数(tCO2e/TJ)；μe是化石热效率；
其中H2＝∑μ·S·E；S＝min{Suse,Smax}是系统的能耗(TJ/a)，Suse是单位时间供能能耗，Smax是单位时间供能上限值；Ed是电网碳排放系数；μd是指电能热效率(COP)；
Suse＝∑[m·(T1-T2)·Cp·Δt]·10-9，m是指系统内部介质的平均流量(kg/h)；T1是指介质平均入流温度(℃)；T2是指介质平均回流温度(℃)；Δt是指运行时间；Cp是指第p类介质比热容kj/kg·℃；
Smax＝k·∑S0·I·Δt-L，S0是指热交换面积；T是指冷热量指标；Δt是指热交换时长；L是指系统运行过程中的输配损失；k为电能热能转换系数；
其中H3＝R·CM，其中Rv是指泄漏量；CMv是指温升系数(tCO2e/t)。
3.根据权利要求1所述的一种用于建筑物的碳排放监测系统，其特征在于，其中F1＝min{f1,f2}是指照明系统碳排量；
Figure FDA0003709824940000021
是指碳排量上限；Su是指照明区域的面积(m2)；ω1是指照明区域的功率密度(w/m2)；T是指照明区域维持功率密度ω1的持续时间，α是指系统设计开断比例(％)；
f2＝∑U·w2·T2·α·Ed·10-3是指终端计算碳排量；U为终端的数量；w2为终端的功率；T2为终端的平均运行时间；
F2＝f3+f4是指供排水系统碳排量；
f3＝Ma+Mb为水泵碳排量；
Figure FDA0003709824940000022
为定压或蓄水型水泵碳排量估算值；qa为第a类水泵的流量(m3/h)；wa为第a类水泵的功率；Q＝λ·qmax·n·Tn·10-3为建筑物供水总量(m3)，qmax为最高单日用水量，λ为日用水量变化系数，Tn为碳排放天数，n为建筑物内人口数量；
Figure FDA0003709824940000023
为循环泵碳排量估算值；wb为b类循环泵的功率；
f4＝min{Nc+Nd}是指给排水系统产热碳排量；
Figure FDA0003709824940000024
是指给排水系统产热碳排量上限；wc是指供排水系统产热设备c的功率；Tc是指供排水系统产热设备c的运行时间；
Figure FDA0003709824940000031
为系统产热理论碳排量；Qh是指热水总用量；ρ为水密度；ΔT是指温度变化量。
4.根据权利要求1所述的一种用于建筑物的碳排放监测系统，其特征在于，其中
Figure FDA0003709824940000032
Qx为第x类耗电设备的数量；wx为第x类耗电设备的的功率；Tx为第x类耗电设备的的平均运行时间；其中Ay＝∑μe·Y·Ee；其中，Y为终端热量消耗。
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