CN115577963A - 工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法与专用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法与专用系统，其属于碳排放预警领域。它根据施工工序将已完成工程和待完成工程，按照施工过程分别分解成多个分部工程，分部工程分解为多个分项工程；以前期已完成的一个以上的示范工程为基准，分别统计各分项工程的碳排放阈值；计算正在施工的分项工程中所涉及的施工机械的实时碳排强度并进行汇总；将得到的实时碳排放总强度与得到的相应分项工程中的碳排放阈值进行实时对比；再进行节能减碳分析并给出相应的解决办法。本发明从分项工程入手，排除导致碳排放超标的因素，对导致碳排放居高不下的相应分项工程中的施工机械进行尾气处理。本发明主要用于施工过程碳排放预警及节能减碳分析。
Description
技术领域
本发明属于碳排放预警领域，具体地说，尤其涉及一种工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法与专用系统。
背景技术
二氧化碳等温室气体排放量增多是造成全球气候变暖的重要原因。建筑全过程的碳排放主要集中在建筑施工阶段和建筑运行阶段，目前，在建筑领域的碳排放监测预警方法主要围绕在建筑运行阶段，而在建筑施工过程中的碳排放监测预警及相应的节能减碳方法仍处于缺失状态。
现有的碳排放监测预警方法主要有以下几种：
第一种是，公开号为CN103439463B的中国专利公开了一种建筑碳排放实时在线监测系统，包括用于进行建筑能耗数据在线监测、采集的数据采集端，用于报告单位进行建筑信息的输入、数据采集、报告确认和提交的报告端，用于管理单位进行审查、核定以及碳排放权交易机构进行信息核查、交易确认的公共端，用于对所述采集端、所述报告端、所述公共端的收据及信息进行处理的本地计算机，以及用于对计算机收集的数据和信息进行汇总及处理的远程服务器。该方法可即时地了解、核算建筑碳排放数据。但是，该系统只适用于已建成的建筑在运行阶段的碳排放监测，其空间位置固定，对于施工过程处于时间与空间多维动态变化的状态，以上的监测系统无法监测各分项工程的碳排放，更无法实现预警功能。
第二种是，公开号为CN111898873A的专利申请公开了一种集团公司碳排放预警信息系统及其预警方法，该方法通过统计一定时间间隔内各级拟控排企业的碳排放强度，并核算碳排放量、碳排放强度与预先设立的集团和集团内所属各级控排企业的排放限额基准值进行比对，根据比对结果进行预警。其无法适用于建筑施工过程，因为建筑施工按照分部工程及分项工程进行分类，且各分部工程中的分项工程在时间和空间上均存在交叉，因此，现有的碳排放统计方法不适用于建筑施工过程。
第三种是，现有施工过程碳排放核算方法均是基于消耗的机械台班数来进行的，然而，由于在施工过程中施工机械容易发生空转、中途停转等情况，统计的机械台班数往往与实际碳排放量相差较大。因此，基于这种方法计算的碳排放量会存在较大误差。
综上，现有的碳排放统计、监测等方法均没有按照分部、分项工程统计和监测碳排放量，仅按照时间段或工程量进行统计，而在单位时间段或工程量内产生的碳排放量会因工程类别不同而导致差异很大，因此该方式无法统计出准确的碳排放量基准值，从而无法实现真正的预警功能。且现有的碳排放统计、监测等方法均没有公开在碳排放量超标时，采用何种节能降碳措施解决上述问题，从而无法实现最终的节能减碳作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法与系统，其对施工过程各分项工程分别进行碳排放的预警及节能分析，并给出了相应的解决方案，弥补了行业空白。
所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，包括以下步骤：
S1、根据施工工序将已完成工程和待完成工程，按照施工过程分别分解成多个分部工程，每个分部工程分解为多个子分部工程，各个子分部工程中再分别分解成多个分项工程；每个分项工程中包含不同的施工工序，通过分项工程可将所有的施工工序进行有效划分；
S2、以前期已完成的一个以上的示范工程为基准，分别统计各分项工程中所涉及的各个能源的用量，计算各分项工程在单位参数X中的平均能耗强度，从而获得各分项工程中的碳排放强度C SG,i，并将M*C SG,i作为相应分项工程的碳排放阈值，M为富余系数，M为1.0-1.2，碳排放强度C SG,i的计算公式如下：
其中，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位参数X中碳排放总强度；
E SG,j为施工过程第j种能源总用量；
EF j为第j类能源的碳排放因子；
S3、计算正在施工的分项工程中所涉及的施工机械的实时碳排强度，并进行汇总，得到该分项工程的实时碳排放总强度；
S4、将S3中得到的实时碳排放总强度与S2中得到的相应分项工程中的碳排放阈值进行实时对比：
当实时碳排放总强度低于碳排放阈值时，S3中涉及的施工机械正常工作；
当实时碳排放总强度超过碳排放阈值时，记录该高耗能点和实时碳排放总强度值，并进行自动报警，同时启动节能减碳分析功能；
S5、节能减碳分析的具体分析步骤如下：
a、检测S3中涉及的施工机械在启动前，发动机温度是否低于70度，将发动机温度低于70度的施工机械，在下次启动前先进行发动机预热，重复S3和S4的步骤，并与S4中记录的高耗能点及其相应的实时碳排放总强度进行记录对比；若实时碳排放总强度低于碳排放阈值，则结束分析；若实时碳排放总强度仍超过碳排放阈值，则进行下一步；
b、检测S3中涉及的施工机械空转怠速时间占总时长是否超过20%，将空转怠速时间超过总时长20%的施工机械，缩短其空转怠速时间，重复S3和S4的步骤，并查看实时碳排放总强度是否超过碳排放阈值；若实时碳排放总强度低于碳排放阈值，则结束分析；若实时碳排放总量仍超过碳排放阈值，则进行下一步；
c、查看空气、柴油滤芯积灰传感器检测值是否达到限值，将达到限值的施工机械更换空气、柴油滤芯，重复S3和S4的步骤，并查看实时碳排放总强度是否超过碳排放阈值；若实时碳排放总强度低于碳排放阈值，则结束分析。
优选地，若S5结束时，分项工程中的实时碳排放总强度仍超过碳排放阈值，则启动该分项工程中中涉及的施工机械的尾气净化装置，尾气净化装置通过催化机构将尾气中的CO、HC和NOX的转变为CO2、水和N2，尾气净化装置中的净化机构通过吸附剂将CO2吸附净化，并通过CO2浓度检测器反馈尾气中CO2的排放浓度，使尾气中CO2的排放浓度低于排放阈值，排放阈值为人为预设值。
优选地，所述S2中的单位参数X为单位面积A i，表示施工过程分项工程第i个项目施工面积，单位为m2，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位面积内的碳排放总强度，单位为kgCO2/m2。
优选地，所述S2中的单位参数X为单位体积V i，表示施工过程分项工程第i个项目施工体积，单位为m3，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位体积内的碳排放总强度，单位为kgCO2/ m3。
优选地，所述S2中的单位参数X为单位质量m i，表示施工过程分项工程第i个项目施工质量，单位为kg，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位质量内的碳排放总强度，单位为kgCO2/ kg。
优选地，所述S2中各分项工程中所涉及的能源包括施工机械的耗油量、施工设施的耗电量和施工机械的耗燃气量。
优选地，所述S2中各分项工程中所涉及的各个能源的用量的统计方法还包括：
在施工机械的油箱内安装油耗在线监测仪，用于实时检测在施工过程中的油耗；在施工电力设施上安装智能电表，智能电表通过网络无线传输方式进行远程抄表，用于在施工过程中进行实时检测耗电量；在施工燃气设施上安装智能燃气表，用于实时检测在施工过程中的燃气消耗量。
优选地，所述S2中各分项工程中所涉及的能源用量在统计时，从该分项工程启动开始监测，到该分项工程完工后结束监测，在此期间，每个分项工程的碳排放强度至少统计三次，取平均值作为碳排放阈值。
所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳专用系统，包括信息接收单元、数据采集单元、碳排放因子获取单元、数据核算单元、监控预警单元和节能减碳分析单元；
信息接收单元，用于接收用户录入的已完成工程和待完成工程中的各分部工程及分项工程名称和碳排放阈值；
数据采集单元，用于采集正处于施工过程中的分项工程所涉及的各个施工机械的能源实时消耗量，并录入该分项工程的施工时段和具体施工工序；
碳排放因子获取单元，用于获取数据采集单元中涉及的施工机械的碳排放因子；
数据核算单元，用于根据数据采集单元获取的各个施工机械的能源实时消耗量与相应的碳排放因子计算各个施工机械的实时碳排放强度，并进行汇总，得到该分项工程的实时碳排放总强度；
监控预警单元，用于将数据核算单元计算的该分项工程的实时碳排放总强度与该分项工程的碳排放阈值进行对比，得到实时监测数据和核算结果，并通过显示平台实时显示出来，当实时碳排放总强度超过碳排放阈值时自动报警；
节能减碳分析单元，用于分析碳排放总强度超过碳排放阈值的原因，并给出相应的节能减碳方案，通过检测、调节各个施工机械的发动机的预热温度、空转怠速时长，及时更换空气、柴油滤芯和尾气净化，使碳排放总强度始终低于碳排放阈值。
优选地，所述施工机械的尾气管道与尾气净化装置连接，尾气净化装置包括催化机构和二氧化碳捕集变压吸附机构，二氧化碳捕集变压吸附机构包括壳体，壳体靠近催化机构的一端设有进气管，壳体另一端设有出气管，催化机构的尾气出口与进气管连通，壳体内设有两个以上的二氧化碳吸附剂，相邻两个二氧化碳吸附剂之间设有挡板，挡板上设有均匀分布的通风孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明可准确获取已完成项目中施工过程中各分部工程中相应分项工程的能耗及碳排放阈值，并为后续实际施工过程的节能减排目标提供了数据支持；
2、在实际施工过程中，实现对施工过程各分部工程及分项工程的能耗及碳排放进行在线监测，并通过与相应的碳排放阈值进行对比，实现相应的预警功能；
3、本发明将各分项工程中施工机械的智能检测机构接入工程施工过程碳排放预警及节能减碳专用系统，通过显示平台可直接查看每时段、每工序的能源消耗情况，便于实时调整施工方案；
4、本发明从较小的分项工程入手，实现建筑施工过程碳排放的可视化监控分析，在各分项工程中，实时碳排放总强度超过相应的碳排放阈值时，通过节能减碳分析单元分析原因，排除导致碳排放超标的因素，并对导致碳排放居高不下的相应分项工程中的施工机械进行尾气处理，实现整个工程施工过程中可以更全面直观地掌握全局动态。
附图说明
图1为本发明提出的工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法的流程图；
图2为本发明提出的工程施工过程碳排放预警及节能减碳专用系统的原理图；
图3为本发明中节能减碳分析单元的工作原理图；
图4为尾气净化装置的结构示意图；
图5为二氧化碳捕集变压吸附机构的内部结构示意图；
图6为尾气通路示意图。
图中，1、催化机构；2、二氧化碳捕集变压吸附机构；21、壳体；22、二氧化碳吸附剂；23、挡板；24、减震层；25、通风孔；26、进气管；27、出气管；28、二氧化碳浓度检测器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1：
如图2所示，工程施工过程碳排放预警及节能减碳专用系统，包括信息接收单元、数据采集单元、碳排放因子获取单元、数据核算单元、监控预警单元和节能减碳分析单元；
信息接收单元，用于接收用户录入的已完成工程和待完成工程中的各分部、子分部工程及分项工程的名称及其相应的碳排放阈值。
具体地说，信息接收单元包括对象录入模块和基本信息录入模块：
对象录入模块用于接收用户录入的已完成工程和待完成工程的名称；
基本信息录入模块用于接收用户录入的已完成工程和待完成工程中所需要进行预警的具体分部、子分部工程及分项工程的名称、工程量、施工时段、具体施工工序和分项工程中涉及的施工机械的名称。
数据采集单元，用于采集正处于施工过程中的分项工程所涉及的各个施工机械的能源实时消耗量，并录入该分项工程的施工时段和具体施工工序。
具体地说，数据采集单元包括现场采集模块，将上述分项工程中所涉及的施工机械的耗油、耗电及耗气智能监控设备分别接入此模块，并实时采集施工机械的能源消耗量，能源消耗量包括耗油、耗电及耗气量。
碳排放因子获取单元，用于获取数据采集单元中涉及的施工机械的碳排放因子；
具体地说，碳排放因子获取单元包括碳排放因子筛选模块和碳排放因子库；
根据消耗能源不同，碳排放因子库中包含各种施工机械所对应的碳排放因子，碳排放因子库为现有技术；
碳排放因子筛选模块用于依照用户录入的施工机械消耗能源的类型，从碳排放因子库中筛选出相应的碳排放因子。
数据核算单元，用于根据数据采集单元获取的各个施工机械的能源实时消耗量与相应的碳排放因子计算各个施工机械的实时碳排放强度，并进行汇总，得到该分项工程的实时碳排放总强度；
具体地说，数据核算单元根据现场采集模块实时采集的施工机械的能源消耗量与碳排放因子筛选模块筛选出的相应碳排放因子计算该分项工程中各个施工机械的实时碳排放强度，并进行汇总，得到该分项工程的实时碳排放总强度C SG,i。
具体核算方法如下:
其中，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位参数X中碳排放总强度；
E SG,j为施工过程第j种能源总用量；
EF j为第j类能源的碳排放因子；
X为单位参数，单位参数可以是单位面积A i或单位体积V i或单位质量m i。
监控预警单元，用于将数据核算单元计算的该分项工程的实时碳排放总强度C SG,i与该分项工程的碳排放阈值进行对比，得到实时监测数据和核算结果，并通过显示平台实时显示出来，当实时碳排放总强度超过碳排放阈值时自动报警。
具体地说，监控预警单元包括显示平台和预警模块。
显示平台可将上述数据采集单元、数据核算单元得到的数据接入此平台，并通过屏幕向管理者或用户实时展示相应分项工程的基本信息、各个施工机械的实时碳排放强度、相应分项工程的实时碳排放总强度。显示时，将各个分部工程及分项工程的碳排放强度实时显示在平台上，并得到各个分部工程及分项工程的碳排放强度随时间变化的演化图表，即碳追踪图表。该图表中各个分部工程及分项工程的碳排放情况用不同颜色区分，并将碳汇（比如绿化植物碳消纳）减去，最终得到净碳排放数据。
预警模块，将施工过程中数据核算单元得到的分部工程中实时碳排放总强度与相应的碳排放阈值比较，实现实时预警。
预警等级分为三个等级，分为一级、二级、三级。一级为碳排放总强度超过阈值a%，二级为碳排放总强度超过阈值2a%，三级为碳排放总强度超过阈值3a%。a为预先设定的一个固定值。当为一级预警时，平台报警并亮黄灯；当为二级预警时，平台报警并亮紫灯；当为三级预警时，平台报警并亮红灯。
如图3所示，节能减碳分析单元，用于分析碳排放总强度超过碳排放阈值的原因，并给出相应的节能减碳方案，通过检测、调节分项工程中相应施工机械的发动机预热温度、空转怠速时长，是否及时更换空气、柴油滤芯来降低施工机械的碳排放强度，在上述施工机械均达标且分项工程中碳排放总强度仍高于碳排放阈值时，启动施工机械的尾气净化装置，使碳排放总强度始终低于碳排放阈值。施工机械上的发动机温度传感器、柴油滤芯积灰传感器分别接入监控预警单元，并将监测数据通过显示平台实时显示出来。发动机空转怠速时长的获取是通过采用通信单元抓取施工机械上自带的发动机控制系统中发动机怠速时间段，即怠速起始和终止时间节点的时间差后，再进行汇总来完成，并将汇总数据通过通信单元采用有线或无线的方式传输给监控预警单元，并通过显示平台实时显示出来。施工机械上的发动机温度传感器、施工机械空转怠速时长获取方式和空气、柴油滤芯积灰传感器为现有技术。
本系统在施工机械的尾气管道处增设尾气净化装置，如图4所示，尾气净化装置包括催化机构1和二氧化碳捕集变压吸附机构2，催化机构1选用三元催化净化器，三元催化净化器为现有技术，不再赘述；如图5所示，二氧化碳捕集变压吸附机构2包括壳体21，壳体21靠近催化机构1的一端设有进气管26，壳体21另一端设有出气管27，壳体21内靠近出气管27的一端设有二氧化碳浓度检测器28，二氧化碳浓度检测器28实时检测出气管27处的二氧化碳浓度，并将结果反馈至预警模块，预警模块中增设二氧化碳的排放浓度阈值，该排放浓度阈值为人为设定值，预警模块将二氧化碳浓度检测器28的检测结果与排放浓度阈值进行比较，当二氧化碳的浓度超过设定的排放浓度阈值时，便会报警，提醒工作人员更换二氧化碳捕集变压吸附机构2。
催化机构1的尾气出口与进气管26连通，壳体21内设有两个或多个的二氧化碳吸附剂22，本实施例中二氧化碳吸附剂22为两个，相邻两个二氧化碳吸附剂22之间设有挡板23，挡板23上设有均匀分布的多个通风孔25，在不妨碍尾气排放的情况下，通风孔25的大小可根据需要进行设计调整。壳体21内增设挡板23，挡板23对尾气具有阻隔作用，可减缓进入第一个二氧化碳吸附剂22中尾气的流速，增加尾气与二氧化碳吸附剂22的接触时长，同时过滤后的尾气均匀穿过通风孔25与下一个二氧化碳吸附剂22进行再次反应。二氧化碳捕集变压吸附机构2在有限空间内增加了尾气与二氧化碳吸附剂22的接触面积，从而提高二氧化碳吸附剂22的吸附效果。
制作时，二氧化碳吸附剂22与壳体21之间设置有减震层24，减震层24为钢丝网垫或具有一定膨胀系数的膨胀垫片，钢丝网垫和膨胀垫片市面有售。壳体21外层可根据需要设置有石棉纤维毡制作而成的绝热层，二氧化碳吸附剂22采用耐高温的沸石分子筛或活性炭制作而成，二氧化碳吸附剂22优选与壳体21内部形状相匹配并具有一定厚度的蜂窝状吸附剂。
如图4所示，施工机械的尾气先进入三元催化净化器与其内部涂有催化剂的发泡陶瓷进行氧化还原反应，将尾气中的CO、HC和NOX的转变为CO2、水和N2，如图6所示，反应后的尾气通过进气管26进入壳体21内，与第一个二氧化碳吸附剂22反应进行第一重吸附过滤，过滤后的尾气经挡板23阻隔，使尾气流速减慢，并通过挡板23上的通风孔25均匀进入下一个二氧化碳吸附剂22所在的腔室，与第二个二氧化碳吸附剂22进行第二重吸附过滤，直至吸附过滤完的尾气通过出气管27排出，进入施工机械的排气系统进行正常排气。
实施例2：
如图1所示，工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，该方法可使用实施例1中所述的专用系统，包括以下步骤：
S1、根据施工工序将已完成工程和待完成工程，按照施工过程分别分解成多个分部工程，每个分部工程分解为多个子分部工程，各个子分部工程中再分别分解成多个分项工程；每个分项工程中包含不同的施工工序，通过分项工程可将所有的施工工序进行有效划分；该分部、分项工程的分解方法为现有技术。
以桥梁工程为例进行说明，桥梁工程一般可分为以下三个分部工程，分别是基础及下部构造工程、上部构造工程、桥面及附属工程。
其中，基础及下部构造工程在施工时分解为桥台工程和桥墩工程两个子分部工程；
桥台工程分解为扩大基础、台身、台帽、支座垫石、钢筋加工及安装和台背回填六个分项工程；
桥墩工程分解为桩基础、墩身浇筑、地系梁、盖梁、钢筋加工及安装五个分项工程。
上部构造工程在施工时分解为多个上部构造的预制和安装、梁板安装、悬臂拼装等分项工程；
桥面及附属工程在施工时分解为桥面铺装、桥台搭板和防撞护栏的安装等分项工程。
S2、以前期已完成的一个或多个示范工程为基准，本实施例以两个示范工程为例进行说明，示范工程为被本行业评定的，施工过程中分项工程的碳排放量低于碳排放标准的优质施工工程。示范工程也可由多个工程中具有示范意义的多个分项工程组合而成。
分别统计两个示范工程中各分项工程中所涉及的各个能源的用量，各分项工程中所涉及的能源包括施工机械的耗油量、施工设施的耗电量和施工机械的耗燃气量，并分别取其平均值。统计时，在施工机械的油箱内安装油耗在线监测仪，用于实时检测在施工过程中的油耗；在施工电力设施上安装智能电表，智能电表通过网络无线传输方式进行远程抄表，用于在施工过程中进行实时检测耗电量；在施工燃气设施上安装智能燃气表，用于实时检测在施工过程中的燃气消耗量。这种方式可实现施工机械能源用量的实时追踪，准确度更高。
计算各分项工程在单位参数X中的平均能耗强度，从而获得各分项工程中的碳排
放强度
，并将M与C SG,i的乘积作为相应分项工程的碳排放阈值，M为富余系数，M为1.0-
1.2，碳排放强度
的计算公式如下：
其中，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位参数X中碳排放强度；
E SG,j为施工过程第j种能源总用量；
EF j为第j类能源的碳排放因子。
同时，为提高准确度，应从该分项工程启动开始监测，到该分项工程完工后结束监测，在此期间，每个分项工程的碳排放强度至少统计三次，取平均值作为碳排放阈值。
单位参数X可以是单位面积A i，表示施工过程分项工程第i个项目施工面积，单位为m2，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位面积内的碳排放总强度，单位为kgCO2/m2；
单位参数X可以是单位体积V i，表示施工过程分项工程第i个项目施工体积，单位为m3，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位体积内的碳排放总强度，单位为kgCO2/m3；
单位参数X也可以是单位质量m i，表示施工过程分项工程第i个项目施工质量，单位为kg，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位质量内的碳排放总强度，单位为kgCO2/ kg。
S3、计算正在施工的分项工程中所涉及的施工机械的实际碳排放强度，并进行汇总，得到该分项工程的实时碳排放总强度；以扩大基础分项工程为例，该分项工程需要用到的施工机械有挖掘机、推土机、吸泥机、爬坡机等，在计算时，实时计算以上机械设备在实际工作时产生的碳排放强度，在工作完成后，将上述机械设备产生的实际碳排放强度进行汇总，得到分项工程的碳排放总强度，该碳排放总强度在上述机械设备工作时进行实时统计。
S4、将S3中得到的实时碳排放总强度与S2中得到的相应分项工程中的碳排放阈值进行实时对比：
当实时碳排放总强度低于碳排放阈值时，S3中涉及的施工机械正常工作；
当实时碳排放总强度超过碳排放阈值时，记录该高耗能点和实时碳排放总强度值，并进行自动报警，同时启动节能减碳分析功能；
S5、如图2所示，节能减碳分析的具体分析步骤如下：
a、检测S3中涉及的施工机械在启动前，发动机温度是否低于70度，将发动机温度低于70度的施工机械，在下次启动前先进行发动机预热，重复S3和S4的步骤，并与S4中记录的高耗能点及其相应的实时碳排放总强度进行记录对比；若实时碳排放总强度低于碳排放阈值，则结束分析；若实时碳排放总强度仍超过碳排放阈值，则进行下一步；
b、检测S3中涉及的施工机械空转怠速时间占总时长是否超过20%，将空转怠速时间超过总时长20%的施工机械，缩短其空转怠速时间，重复S3和S4的步骤，并查看实时碳排放总强度是否超过碳排放阈值；若实时碳排放总强度低于碳排放阈值，则结束分析；若实时碳排放总量仍超过碳排放阈值，则进行下一步；
c、查看空气、柴油滤芯积灰传感器检测值是否达到限值，将达到限值的施工机械更换空气、柴油滤芯，重复S3和S4的步骤，并查看实时碳排放总强度是否超过碳排放阈值；若实时碳排放总强度低于碳排放阈值，则结束分析。
d、若S5结束时，分项工程中的实时碳排放总强度仍超过碳排放阈值，则启动该分项工程中涉及的施工机械的尾气净化装置，尾气净化装置通过催化机构将尾气中的CO、HC和NOX的转变为CO2、水和N2，尾气净化装置中的二氧化碳捕集变压吸附机构2通过二氧化碳吸附剂22将CO2气体吸附净化，并通过CO2浓度检测器28反馈尾气中CO2的排放浓度，使尾气中CO2的排放浓度低于排放浓度阈值，排放浓度阈值为人为预设值，可根据需要更改数值；当尾气中CO2的排放浓度高于排放浓度阈值，预警模块报警，提示工作人员更换新的二氧化碳捕集变压吸附机构2。
Claims (10)
1.一种工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、根据施工工序将已完成工程和待完成工程，按照施工过程分别分解成多个分部工程，每个分部工程分解为多个子分部工程，各个子分部工程中再分别分解成多个分项工程；
S2、以前期已完成的一个以上的示范工程为基准，分别统计各分项工程中所涉及的各个能源的用量，计算各分项工程在单位参数X中的平均能耗强度，从而获得各分项工程中的碳排放强度C SG,i，并将M*C SG,i作为相应分项工程的碳排放阈值，M为富余系数，M为1.0-1.2，碳排放强度C SG,i的计算公式如下：
其中，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位参数X中碳排放总强度；
E SG,j为施工过程第j种能源总用量；
EF j为第j类能源的碳排放因子；
S3、计算正在施工的分项工程中所涉及的施工机械的实际碳排放强度，并进行汇总，得到该分项工程的实时碳排放总强度；
S4、将S3中得到的实时碳排放总强度与S2中得到的相应分项工程中的碳排放阈值进行实时对比：
当实时碳排放总强度低于碳排放阈值时，S3中涉及的施工机械正常工作；
当实时碳排放总强度超过碳排放阈值时，记录该高耗能点和实时碳排放总强度值，并进行自动报警，同时启动节能减碳分析功能；
S5、节能减碳分析的具体分析步骤如下：
a、检测S3中涉及的施工机械在启动前，发动机温度是否低于70度，将发动机温度低于70度的施工机械，在下次启动前先进行发动机预热，重复S3和S4的步骤，并与S4中记录的高耗能点及其相应的实时碳排放总强度进行记录对比；若实时碳排放总强度低于碳排放阈值，则结束分析；若实时碳排放总强度仍超过碳排放阈值，则进行下一步；
b、检测S3中涉及的施工机械空转怠速时间占工作总时长是否超过20%，将空转怠速时间超过总时长20%的施工机械，缩短其空转怠速时间，重复S3和S4的步骤，并查看实时碳排放总强度是否超过碳排放阈值；若实时碳排放总强度低于碳排放阈值，则结束分析；若实时碳排放总量仍超过碳排放阈值，则进行下一步；
c、查看空气、柴油滤芯积灰传感器检测值是否达到限值，将达到限值的施工机械更换空气、柴油滤芯，重复S3和S4的步骤，并查看实时碳排放总强度是否超过碳排放阈值；若实时碳排放总强度低于碳排放阈值，则结束分析。
2.根据权利要求1所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，其特征在于，若S5结束时，分项工程中的实时碳排放总强度仍超过碳排放阈值，则启动该分项工程中涉及的施工机械的尾气净化装置，尾气净化装置通过催化机构将尾气中的CO、HC和NOX的转变为CO2、水和N2，尾气净化装置中的二氧化碳捕集变压吸附机构通过二氧化碳吸附剂将CO2吸附净化，并通过CO2浓度检测器反馈尾气中CO2的排放浓度，使尾气中CO2的排放浓度低于排放浓度阈值，排放浓度阈值为人为预设值。
3.根据权利要求1所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，其特征在于，所述S2中的单位参数X为单位面积A i，表示施工过程中分项工程第i个项目施工面积，单位为m2，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位面积内的碳排放总强度，单位为kgCO2/m2。
4.根据权利要求1所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，其特征在于，所述S2中的单位参数X为单位体积V i，表示施工过程分项工程第i个项目施工体积，单位为m3，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位体积内的碳排放总强度，单位为kgCO2/ m3。
5.根据权利要求1所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，其特征在于，所述S2中的单位参数X为单位质量m i，表示施工过程分项工程第i个项目施工质量，单位为kg，C SG,i为施工过程分项工程中第i个项目在单位质量内的碳排放总强度，单位为kgCO2/ kg。
6.根据权利要求1所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，其特征在于，所述S2中各分项工程中所涉及的能源包括施工机械的耗油量、施工设施的耗电量和施工机械的耗燃气量。
7.根据权利要求6所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，其特征在于，所述S2中各分项工程中所涉及的各个能源的用量的统计方法还包括：
在施工机械的油箱内安装油耗在线监测仪，用于实时检测在施工过程中的油耗；在施工电力设施上安装智能电表，智能电表通过网络无线传输方式进行远程抄表，用于在施工过程中进行实时检测耗电量；在施工燃气设施上安装智能燃气表，用于实时检测在施工过程中的燃气消耗量。
8.根据权利要求7所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳方法，其特征在于，所述S2中各分项工程中所涉及的能源用量在统计时，从该分项工程启动开始监测，到该分项工程完工后结束监测，在此期间，每个分项工程的碳排放强度至少统计三次，取平均值作为碳排放阈值。
9.一种工程施工过程碳排放预警及节能减碳专用系统，其特征在于：包括信息接收单元、数据采集端单元、碳排放因子获取单元、数据核算单元、监控预警单元和节能减碳分析单元；
信息接收单元，用于接收用户录入的已完成工程和待完成工程中的各分部工程及分项工程名称和碳排放阈值；
数据采集单元，用于采集正处于施工过程中的分项工程所涉及的各个施工机械的能源实时消耗量，并录入该分项工程的施工时段和具体施工工序；
碳排放因子获取单元，用于获取数据采集单元中涉及的施工机械的碳排放因子；
数据核算单元，用于根据数据采集单元获取的各个施工机械的能源实时消耗量与相应的碳排放因子计算各个施工机械的实时碳排放强度，并进行汇总，得到该分项工程的实时碳排放总强度；
监控预警单元，用于将数据核算单元计算的该分项工程的实时碳排放总强度与该分项工程的碳排放阈值进行对比，得到实时监测数据和核算结果，并通过显示平台实时显示出来，当实时碳排放总强度超过碳排放阈值时自动报警；
节能减碳分析单元，用于分析碳排放总强度超过碳排放阈值的原因，并给出相应的节能减碳方案，通过检测、调节各个施工机械的发动机的预热温度、空转怠速时长，及时更换空气、柴油滤芯和尾气净化，使碳排放总强度始终低于碳排放阈值。
10.根据权利要求9所述的工程施工过程碳排放预警及节能减碳专用系统，其特征在于：所述施工机械的尾气管道与尾气净化装置连接，尾气净化装置包括催化机构（1）和二氧化碳捕集变压吸附机构（2），二氧化碳捕集变压吸附机构（2）包括壳体（21），壳体（21）靠近催化机构（1）的一端设有进气管（26），壳体（21）另一端设有出气管（27），催化机构（1）的尾气出口与进气管（26）连通，壳体（21）内设有两个以上的二氧化碳吸附剂（22），相邻两个二氧化碳吸附剂（22）之间设有挡板（23），挡板（23）上设有均匀分布的通风孔（25）。
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