CN117313432B - 公共建筑碳流仿真分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳排放优化控制技术领域，具体涉及一种公共建筑碳流仿真分析系统及方法，包括仿真分析平台，仿真分析平台通信连接有人流比对模块、能耗监控模块、优化分析模块以及存储模块；人流比对模块用于对公共建筑的碳排放数据与人流数据进行比对分析，能耗监控模块用于对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控并获取公共建筑的核心能耗子系统，优化分析模块用于对仿真分析地区进行能耗碳排优化分析。本发明可以通过比对系数对公共建筑的碳平衡状态进行反馈，根据核心能耗子系统在仿真分析地区的分布来对碳排放的地域影响程度进行反馈，最终通过筛选优化建筑的方式获取到优化参数，根据优化参数进行相应优化。
Description
技术领域
本发明属于碳排放优化控制技术领域，具体涉及一种公共建筑碳流仿真分析系统及方法。
背景技术
目前，建筑能耗高、碳排放量大的问题日渐浮现，尤其随着城市化进程的不断增速，建筑数量的迅速增加不可避免地导致了建筑能耗和碳排放的显著增长。从建筑的整个生命周期来看，建筑的使用阶段占据了时间跨度最长，也是能耗和碳排放量最为集中的阶段。
因此，着眼于建筑使用阶段的碳减排成为建筑行业节能减排的关键一环，对于实现可持续发展目标至关重要。
当前，尽管存在一些适用于公共建筑碳流仿真的分析系统或方法，但它们往往无法对碳排放与各项能耗子系统进行关联分析。这使得在决策分析中缺乏对公共建筑优化方向的全面了解。因此，现有技术在公共建筑碳减排方面存在一定局限性，阻碍了对碳排放的有效优化。
为实现更有效的碳减排目标，有必要完善现有技术，以使公共建筑的能耗和碳排放更加可控、可优化。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明提供了一种可以对公共建筑的碳平衡状态、地域影响程度进行反馈，并根据优化参数进行相应优化的公共建筑碳流仿真分析系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
公共建筑碳流仿真分析系统，包括仿真分析平台，仿真分析平台通信连接有人流比对模块、能耗监控模块、优化分析模块以及存储模块；
人流比对模块用于对公共建筑的碳排放数据与人流数据进行比对分析：生成比对周期，获取公共建筑在比对周期内的停留数据与碳排放数据，将碳排放数据与停留数据的比值标记为比对系数，通过比对系数对公共建筑的碳平衡状态是否满足要求进行判定；
能耗监控模块用于对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控并获取公共建筑的核心能耗子系统；将仿真分析地区内相同核心能耗子系统的公共建筑建立核心集合，将元素数量最多的核心集合的元素数量值与仿真分析地区内公共建筑的数量值的比值标记为集中系数，通过集中系数对仿真分析地区的能耗碳排是否具有地域特性进行判定；
优化分析模块用于对仿真分析地区进行能耗碳排优化分析。
作为本发明的一种优选实施方式，停留数据的获取过程包括：将比对周期内每个自然日进入公共建筑内部的人员数量标记为进入值，对比对周期内所有自然日的进入值进行求和取平均值得到进均值，将比对周期内进入值数值最大的自然日标记为高峰日，将进均值与高峰日的进入值的和值标记为停留数据；碳排放数据为公共建筑在比对周期内的碳排放总量。
作为本发明的一种优选实施方式，对公共建筑的碳平衡状态是否满足要求进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到比对阈值，将比对系数与比对阈值进行比较：若比对系数大于等于比对阈值，则判定公共建筑的碳平衡状态不满足要求，生成控制优化信号并将控制优化信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到控制优化信号后将控制优化信号发送至管理人员的手机终端；若比对系数小于比对阈值，则判定公共建筑的碳平衡状态满足要求，生成能耗监控信号并将能耗监控信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到能耗监控信号后将能耗监控信号发送至能耗监控模块。
作为本发明的一种优选实施方式，能耗监控模块对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控的过程包括：公共建筑的能耗系统包括制冷子系统、制热子系统、照明子系统以及设备子系统，公共建筑的制冷子系统、制热子系统、照明子系统以及设备子系统在比对周期内每个自然日的能源消耗量分别标记为制冷值、制热值、照明值以及设备值，将比对周期内所有自然日分别按照制冷值、制热值、照明值以及设备值由小到大的顺序进行排列得到制冷序列、制热序列、照明序列以及设备序列，将比对周期内所有自然日按照每天的碳排放量由小到大的顺序进行排列得到碳排序列。
作为本发明的一种优选实施方式，公共建筑的核心能耗子系统的获取过程包括：将自然日在制冷序列与碳排序列中序号差值的绝对值标记为自然日的制冷偏差值，对所有自然日的制冷偏差值进行求和取平均值得到制冷偏差系数；将自然日在制热序列与碳排序列中序号差值的绝对值标记为自然日的制热偏差值，对所有自然日的制热偏差值进行求和取平均值得到制热偏差系数；将自然日在照明序列与碳排序列中序号差值的绝对值标记为自然日的碳排偏差值，对所有自然日的碳排偏差值进行求和取平均值得到碳排偏差系数；将自然日在设备序列与碳排序列中序号插值的绝对值标记为自然日的设备偏差值，对所有自然日的设备偏差值进行求和取平均值得到设备偏差系数；将制冷偏差系数、制热偏差系数、照明偏差系数以及设备偏差系数进行比较并将数值最小的偏差系数对应的子系统标记为公共建筑的核心能耗子系统。
作为本发明的一种优选实施方式，对仿真分析地区的能耗碳排是否具有地域特性进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较：若集中系数小于集中阈值，则判定仿真分析地区的能耗碳排不具有地域特性，生成核心优化信号并将核心优化信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到核心优化信号后将核心优化信号发送至优化分析模块；若集中值大于等于集中阈值，则判定仿真分析地区的能耗碳排具有地域特性，生成地域优化信号并将地域优化信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到地域优化信号后将地域优化信号发送至优化分析模块。
作为本发明的一种优选实施方式，优化分析模块接收到核心优化信号后采用核心优化模式进行能耗碳排优化：将核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为核心集合的优化建筑，将优化建筑的核心子系统的设备布局、控制程序以及检修方案标记为核心集合的优化参数，将所有核心集合的优化参数通过仿真分析平台发送至管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，优化分析模块接收到地域优化信号后采用地域优化模式进行能耗碳排优化：将元素数量最多的核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为仿真分析地区的优化建筑，将优化建筑的核心子系统的设备布局、控制程序以及检修方案标记为核心集合的优化参数，将所有核心集合的优化参数通过仿真分析平台发送至管理人员的手机终端。
采用上述公共建筑碳流仿真分析系统的仿真分析方法，包括以下步骤：
步骤一：对公共建筑的碳排放数据与人流数据进行比对分析：生成比对周期，获取公共建筑在比对周期内的停留数据与碳排放数据并进行数值计算得到比对周期的比对系数，通过比对系数对公共建筑的碳平衡状态是否满足要求进行判定；
步骤二：对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控：获取公共建筑的制冷偏差系数、制热偏差系数、照明偏差系数以及设备偏差系数并进行数值比较，通过比较结果对公共建筑的核心能耗子系统进行标记；
步骤三：将仿真分析地区内相同核心能耗子系统的公共建筑建立核心集合，将元素数量最多的核心集合的元素数量值与仿真分析地区内公共建筑的数量值的比值标记为集中系数，通过集中系数对仿真分析地区的能耗碳排是否具有地域特性进行判定；
步骤四：采用核心优化模式或地域优化模式对仿真分析地区进行能耗碳排优化分析并得到优化建筑。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤四中，采用核心优化模式获取优化建筑的具体过程包括：将核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为核心集合的优化建筑；采用地域优化模式获取优化建筑的具体过程包括：将元素数量最多的核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为仿真分析地区的优化建筑。
本发明所具有的有益效果是：
本发明可以通过人流比对模块对公共建筑的碳排放数据与人流数据进行比对分析，通过对比对周期内公共建筑的人流量与碳排放量进行处理与计算得到比对系数，从而通过比对系数对公共建筑的碳平衡状态进行反馈。
本发明可以通过能耗监控模块对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控，通过对各项子系统在自然日内的能耗值与碳排放量进行综合分析得到多个偏差系数，从而根据偏差系数的数值比对结果对核心能耗子系统进行筛选，根据核心能耗子系统在仿真分析地区的分布来对碳排放的地域影响程度进行反馈。
本发明最终通过优化分析模块对仿真地区进行能耗碳排优化分析，采取不同的方式对不同地域影响程度的公共建筑进行能耗碳排优化，通过筛选优化建筑的方式获取到优化参数，然后根据优化参数对剩余公共建筑的核心能耗子系统进行优化。
附图说明
图1为本发明实施例一的系统框图；
图2为本发明实施例二的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述。
实施例一
如图1所示，公共建筑碳流仿真分析系统，包括仿真分析平台，仿真分析平台通信连接有人流比对模块、能耗监控模块、优化分析模块以及存储模块。
人流比对模块用于对公共建筑的碳排放数据与人流数据进行比对分析：生成比对周期，获取公共建筑在比对周期内的停留数据与碳排放数据，停留数据的获取过程包括：将比对周期内每个自然日进入公共建筑内部的人员数量标记为进入值，对比对周期内所有自然日的进入值进行求和取平均值得到进均值，将比对周期内进入值数值最大的自然日标记为高峰日，将进均值与高峰日的进入值的和值标记为停留数据。
碳排放数据为公共建筑在比对周期内的碳排放总量；将碳排放数据与停留数据的比值标记为比对系数，通过存储模块获取到比对阈值，将比对系数与比对阈值进行比较：若比对系数大于等于比对阈值，则判定公共建筑的碳平衡状态不满足要求，生成控制优化信号并将控制优化信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到控制优化信号后将控制优化信号发送至管理人员的手机终端。
若比对系数小于比对阈值，则判定公共建筑的碳平衡状态满足要求，生成能耗监控信号并将能耗监控信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到能耗监控信号后将能耗监控信号发送至能耗监控模块。
对公共建筑的碳排放数据与人流数据进行比对分析，通过对比对周期内公共建筑的人流量与碳排放量进行处理与计算得到比对系数，从而通过比对系数对公共建筑的碳平衡状态进行反馈。
能耗监控模块用于对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控：公共建筑的能耗系统包括制冷子系统、制热子系统、照明子系统以及设备子系统，公共建筑的制冷子系统、制热子系统、照明子系统以及设备子系统在比对周期内每个自然日的能源消耗量分别标记为制冷值、制热值、照明值以及设备值，将比对周期内所有自然日分别按照制冷值、制热值、照明值以及设备值由小到大的顺序进行排列得到制冷序列、制热序列、照明序列以及设备序列，将比对周期内所有自然日按照每天的碳排放量由小到大的顺序进行排列得到碳排序列。
将自然日在制冷序列与碳排序列中序号差值的绝对值标记为自然日的制冷偏差值，对所有自然日的制冷偏差值进行求和取平均值得到制冷偏差系数。
将自然日在制热序列与碳排序列中序号差值的绝对值标记为自然日的制热偏差值，对所有自然日的制热偏差值进行求和取平均值得到制热偏差系数。
将自然日在照明序列与碳排序列中序号差值的绝对值标记为自然日的碳排偏差值，对所有自然日的碳排偏差值进行求和取平均值得到碳排偏差系数。
将自然日在设备序列与碳排序列中序号插值的绝对值标记为自然日的设备偏差值，对所有自然日的设备偏差值进行求和取平均值得到设备偏差系数。
将制冷偏差系数、制热偏差系数、照明偏差系数以及设备偏差系数进行比较并将数值最小的偏差系数对应的子系统标记为公共建筑的核心能耗子系统。
将仿真分析地区内相同核心能耗子系统的公共建筑建立核心集合，将元素数量最多的核心集合的元素数量值与仿真分析地区内公共建筑的数量值的比值标记为集中系数，通过存储模块获取到集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较：
若集中系数小于集中阈值，则判定仿真分析地区的能耗碳排不具有地域特性，生成核心优化信号并将核心优化信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到核心优化信号后将核心优化信号发送至优化分析模块；若集中值大于等于集中阈值，则判定仿真分析地区的能耗碳排具有地域特性，生成地域优化信号并将地域优化信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到地域优化信号后将地域优化信号发送至优化分析模块。
对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控，通过对各项子系统在自然日内的能耗值与碳排放量进行综合分析得到多个偏差系数，从而根据偏差系数的数值比对结果对核心能耗子系统进行筛选，根据核心能耗子系统在仿真分析地区的分布来对碳排放的地域影响程度进行反馈。
优化分析模块用于对仿真分析地区进行能耗碳排优化分析：优化分析模块接收到核心优化信号后采用核心优化模式进行能耗碳排优化：将核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为核心集合的优化建筑，将优化建筑的核心子系统的设备布局、控制程序以及检修方案标记为核心集合的优化参数，将所有核心集合的优化参数通过仿真分析平台发送至管理人员的手机终端。
优化分析模块接收到地域优化信号后采用地域优化模式进行能耗碳排优化：将元素数量最多的核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为仿真分析地区的优化建筑，将优化建筑的核心子系统的设备布局、控制程序以及检修方案标记为核心集合的优化参数，将所有核心集合的优化参数通过仿真分析平台发送至管理人员的手机终端。
对仿真地区进行能耗碳排优化分析，采取不同的方式对不同地域影响程度的公共建筑进行能耗碳排优化，通过筛选优化建筑的方式获取到优化参数，然后根据优化参数对剩余公共建筑的核心能耗子系统进行优化。
实施例二
如图2所示，公共建筑碳流仿真分析方法，包括以下步骤：
步骤一：对公共建筑的碳排放数据与人流数据进行比对分析：生成比对周期，获取公共建筑在比对周期内的停留数据与碳排放数据并进行数值计算得到比对周期的比对系数，通过比对系数对公共建筑的碳平衡状态是否满足要求进行判定；
步骤二：对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控：获取公共建筑的制冷偏差系数、制热偏差系数、照明偏差系数以及设备偏差系数并进行数值比较，通过比较结果对公共建筑的核心能耗子系统进行标记；
步骤三：将仿真分析地区内相同核心能耗子系统的公共建筑建立核心集合，将元素数量最多的核心集合的元素数量值与仿真分析地区内公共建筑的数量值的比值标记为集中系数，通过集中系数对仿真分析地区的能耗碳排是否具有地域特性进行判定；
步骤四：采用核心优化模式或地域优化模式对仿真分析地区进行能耗碳排优化分析。
步骤四中，采用核心优化模式获取优化建筑的具体过程包括：
将核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为核心集合的优化建筑；采用地域优化模式获取优化建筑的具体过程包括：将元素数量最多的核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为仿真分析地区的优化建筑。
Claims (10)
1.一种公共建筑碳流仿真分析系统，其特征在于，包括仿真分析平台，仿真分析平台通信连接有人流比对模块、能耗监控模块、优化分析模块以及存储模块；
人流比对模块用于对公共建筑的碳排放数据与人流数据进行比对分析：生成比对周期，获取公共建筑在比对周期内的停留数据与碳排放数据，将碳排放数据与停留数据的比值标记为比对系数，通过比对系数对公共建筑的碳平衡状态是否满足要求进行判定；
能耗监控模块用于对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控并获取公共建筑的核心能耗子系统；将仿真分析地区内相同核心能耗子系统的公共建筑建立核心集合，将元素数量最多的核心集合的元素数量值与仿真分析地区内公共建筑的数量值的比值标记为集中系数，通过集中系数对仿真分析地区的能耗碳排是否具有地域特性进行判定；
优化分析模块用于对仿真分析地区进行能耗碳排优化分析。
2.根据权利要求1所述的公共建筑碳流仿真分析系统，其特征在于，停留数据的获取过程包括：将比对周期内每个自然日进入公共建筑内部的人员数量标记为进入值，对比对周期内所有自然日的进入值进行求和取平均值得到进均值，将比对周期内进入值数值最大的自然日标记为高峰日，将进均值与高峰日的进入值的和值标记为停留数据；碳排放数据为公共建筑在比对周期内的碳排放总量。
3.根据权利要求2所述的公共建筑碳流仿真分析系统，其特征在于，对公共建筑的碳平衡状态是否满足要求进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到比对阈值，将比对系数与比对阈值进行比较：若比对系数大于等于比对阈值，则判定公共建筑的碳平衡状态不满足要求，生成控制优化信号并将控制优化信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到控制优化信号后将控制优化信号发送至管理人员的手机终端；若比对系数小于比对阈值，则判定公共建筑的碳平衡状态满足要求，生成能耗监控信号并将能耗监控信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到能耗监控信号后将能耗监控信号发送至能耗监控模块。
4.根据权利要求3所述的公共建筑碳流仿真分析系统，其特征在于，能耗监控模块对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控的过程包括：公共建筑的能耗系统包括制冷子系统、制热子系统、照明子系统以及设备子系统，公共建筑的制冷子系统、制热子系统、照明子系统以及设备子系统在比对周期内每个自然日的能源消耗量分别标记为制冷值、制热值、照明值以及设备值，将比对周期内所有自然日分别按照制冷值、制热值、照明值以及设备值由小到大的顺序进行排列得到制冷序列、制热序列、照明序列以及设备序列，将比对周期内所有自然日按照每天的碳排放量由小到大的顺序进行排列得到碳排序列。
5.根据权利要求4所述的公共建筑碳流仿真分析系统，其特征在于，公共建筑的核心能耗子系统的获取过程包括：将自然日在制冷序列与碳排序列中序号差值的绝对值标记为自然日的制冷偏差值，对所有自然日的制冷偏差值进行求和取平均值得到制冷偏差系数；将自然日在制热序列与碳排序列中序号差值的绝对值标记为自然日的制热偏差值，对所有自然日的制热偏差值进行求和取平均值得到制热偏差系数；将自然日在照明序列与碳排序列中序号差值的绝对值标记为自然日的碳排偏差值，对所有自然日的碳排偏差值进行求和取平均值得到碳排偏差系数；将自然日在设备序列与碳排序列中序号插值的绝对值标记为自然日的设备偏差值，对所有自然日的设备偏差值进行求和取平均值得到设备偏差系数；将制冷偏差系数、制热偏差系数、照明偏差系数以及设备偏差系数进行比较并将数值最小的偏差系数对应的子系统标记为公共建筑的核心能耗子系统。
6.根据权利要求5所述的公共建筑碳流仿真分析系统，其特征在于，对仿真分析地区的能耗碳排是否具有地域特性进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较：若集中系数小于集中阈值，则判定仿真分析地区的能耗碳排不具有地域特性，生成核心优化信号并将核心优化信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到核心优化信号后将核心优化信号发送至优化分析模块；若集中值大于等于集中阈值，则判定仿真分析地区的能耗碳排具有地域特性，生成地域优化信号并将地域优化信号发送至仿真分析平台，仿真分析平台接收到地域优化信号后将地域优化信号发送至优化分析模块。
7.根据权利要求6所述的公共建筑碳流仿真分析系统，其特征在于，优化分析模块接收到核心优化信号后采用核心优化模式进行能耗碳排优化：将核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为核心集合的优化建筑，将优化建筑的核心子系统的设备布局、控制程序以及检修方案标记为核心集合的优化参数，将所有核心集合的优化参数通过仿真分析平台发送至管理人员的手机终端。
8.根据权利要求7所述的公共建筑碳流仿真分析系统，其特征在于，优化分析模块接收到地域优化信号后采用地域优化模式进行能耗碳排优化：将元素数量最多的核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为仿真分析地区的优化建筑，将优化建筑的核心子系统的设备布局、控制程序以及检修方案标记为核心集合的优化参数，将所有核心集合的优化参数通过仿真分析平台发送至管理人员的手机终端。
9.一种采用权利要求7所述的公共建筑碳流仿真分析系统的仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对公共建筑的碳排放数据与人流数据进行比对分析：生成比对周期，获取公共建筑在比对周期内的停留数据与碳排放数据并进行数值计算得到比对周期的比对系数，通过比对系数对公共建筑的碳平衡状态是否满足要求进行判定；
步骤二：对公共建筑各个能耗系统进行能耗监控：获取公共建筑的制冷偏差系数、制热偏差系数、照明偏差系数以及设备偏差系数并进行数值比较，通过比较结果对公共建筑的核心能耗子系统进行标记；
步骤三：将仿真分析地区内相同核心能耗子系统的公共建筑建立核心集合，将元素数量最多的核心集合的元素数量值与仿真分析地区内公共建筑的数量值的比值标记为集中系数，通过集中系数对仿真分析地区的能耗碳排是否具有地域特性进行判定；
步骤四：采用核心优化模式或地域优化模式对仿真分析地区进行能耗碳排优化分析并得到优化建筑。
10.根据权利要求9所述的仿真分析方法，其特征在于，在步骤四中，采用核心优化模式获取优化建筑的具体过程包括：将核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为核心集合的优化建筑；采用地域优化模式获取优化建筑的具体过程包括：将元素数量最多的核心集合中比对系数数值最小的公共建筑标记为仿真分析地区的优化建筑。
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| CN114742682A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-12 | 天津大学 | 一种科学技术馆碳足迹智慧监控方法及系统 |
| JP2023060729A (ja) * | 2021-10-18 | 2023-04-28 | 大成建設株式会社 | Ｃｏ２排出量計算システムおよびｃｏ２排出量計算方法 |
-
2023
- 2023-11-29 CN CN202311604777.4A patent/CN117313432B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|
| 北京市建筑节能现状与对策;萧楠;徐向阳;令狐挺;陈君;;中国环境管理(第04期);全文 * |
| 基于SD的公共建筑全寿命周期碳排放特性及敏感性仿真――以夏热冬暖地区为实证;祁神军;佘洁卿;张云波;;西安建筑科技大学学报(自然科学版)(第01期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117313432A (zh) | 2023-12-29 |
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