CN117350441A - 公共建筑提效降碳运行优化***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于节能减碳技术领域，涉及数据分析技术，具体为公共建筑提效降碳运行优化***及方法，包括碳排监测模块、排放分析模块、能耗分析模块以及降碳优化模块，碳排监测模块用于对公共建筑的碳排放进行监控分析，排放分析模块用于对公共建筑的碳排放异常特征进行分析并将公共建筑标记为习惯建筑或突发建筑，能耗分析模块用于对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析并生成能源优化信号或消耗优化信号，降碳优化模块用于对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析。本发明可以在公共建筑出现碳排放异常时及时进行预警，且可以进行建筑的降碳优化，降低能源消耗量与碳排放总量。
Description
技术领域
本发明属于节能减碳技术领域，涉及数据分析技术，具体为公共建筑提效降碳运行优化***及方法。
背景技术
建筑业作为全球最大的碳排放行业之一，占据了全球总碳排放量的40%以上，迫切需要采取有效措施来减少其对气候的不良影响。当前，建筑群主要依赖各种主动***，如供暖、制冷、通风和照明等，这些***大量消耗化石燃料能源，并向大气中排放温室气体和污染物。
尽管现有技术中存在一些公共建筑提效降碳运行优化***，但它们均存在一个问题，即在公共建筑的碳排放超标时无法进行异常特征分析。这一限制导致了对碳排放异常的公共建筑难以实现自适应优化，因为缺乏对其碳排放特征的深入了解。因此，迫切需要改进和完善这些***，使其能够更全面地分析和识别碳排放异常，从而为公共建筑提供更有针对性的优化方案。
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在公共建筑出现碳排放异常时及时进行预警，且可以进行建筑的降碳优化，降低能源消耗量与碳排放总量的公共建筑提效降碳运行优化***及方法。
为达到以上目的，本发明可以通过以下技术方案实现：
公共建筑提效降碳运行优化***，包括碳排监测模块、排放分析模块、能耗分析模块以及降碳优化模块，碳排监测模块、排放分析模块、能耗分析模块以及降碳优化模块依次进行通信连接；
碳排监测模块用于对公共建筑的碳排放进行监控分析：生成监控周期，获取监控周期内公共建筑的碳排放总量并标记为总碳值ZT，获取公共建筑的楼层数据LC、面积数据MJ以及供能数据GN并进行数值计算得到公共建筑在监控周期内的碳排系数TP；通过碳排系数TP对公共建筑在监控周期内的碳排放是否满足要求进行判定；
排放分析模块用于对公共建筑的碳排放异常特征进行分析并将公共建筑标记为习惯建筑或突发建筑；
能耗分析模块用于对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析并生成能源优化信号或消耗优化信号发送至降碳优化模块；
降碳优化模块用于对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析。
作为本发明的一种优选实施方式，楼层数据LC为公共建筑的楼层数量值，面积数据MJ为公共建筑所有楼层面积值的平均值，供能数据GN为公共建筑拥有的供能子***数量值，供能子***包括照明子***、制热子***、制冷子***、电梯子***以及电力设备子***。
作为本发明的一种优选实施方式，对公共建筑在监控周期内的碳排放是否满足要求进行判定的具体过程包括：将公共建筑在监控周期内的碳排系数TP与预设的碳排阈值TPmax进行比较：若碳排系数TP小于碳排阈值TPmax，则判定公共建筑在监控周期内的碳排放满足要求；若碳排系数TP大于等于碳排阈值TPmax，则判定公共建筑在监控周期内的碳排放不满足要求，生成排放分析信号并将排放分析信号发送至排放分析模块。
作为本发明的一种优选实施方式，排放分析模块对公共建筑的碳排放异常特征进行分析的具体过程包括：将监控周期分割为若干个监控时段，对公共建筑在监控时段内的碳排放总量标记为监控时段的碳排值，由所有监控时段的碳排值构成碳排集合，对碳排集合进行方差计算得到集中系数，将集中系数与预设的集中阈值进行比较并通过比较结果对公共建筑的碳排放异常特征进行标记。
作为本发明的一种优选实施方式，将集中系数与预设的集中阈值进行比较的具体过程包括：若集中系数小于集中阈值，则将公共建筑的碳排放异常特征标记为习惯性异常，将对应的公共建筑标记为习惯建筑，将习惯建筑发送至能耗分析模块；若集中系数大于等于集中阈值，则将公共建筑的碳排放异常特征标记为突发性异常，将对应的公共建筑标记为突发建筑，若公共建筑在连续L1个监控周期内均被标记为突发建筑，则将对应公共建筑标记为习惯建筑，将习惯建筑发送至能耗分析模块。
作为本发明的一种优选实施方式，能耗分析模块对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析的具体过程包括：将习惯建筑在监控周期内所有供能子***的能源消耗量的和值标记为习惯建筑在监控周期内的能耗值，将习惯建筑的能耗值与总碳值ZT的比值标记为习惯建筑的能碳系数，将能碳系数与预设的能碳阈值进行比较并通过比较结果对习惯建筑的能源消耗状态是否满足要求进行判定。
作为本发明的一种优选实施方式，将能碳系数与预设的能碳阈值进行比较的具体过程包括：若能碳系数小于能碳阈值，则判定习惯建筑的能源消耗状态满足要求，生成能源优化信号并将能源优化信号发送至降碳优化模块；若能碳系数大于等于能碳阈值，则判定习惯建筑的能源消耗状态不满足要求，生成消耗优化信号并将消耗优化信号发送至降碳优化模块。
作为本发明的一种优选实施方式，降碳优化模块接收到能源优化信号时，调取结构性优化方案数据组并将结构性优化方案数据组发送至管理人员的手机终端，结构性优化方案数据组包括微气候管理、方向优化、被动式屋顶、被动式外墙、操作式开窗和被动式建筑结构。
作为本发明的一种优选实施方式，降碳优化模块接收到消耗优化信号时进行消耗优化分析：将习惯建筑的供能子***在监控周期内的能源消耗量标记为供耗值，由习惯建筑的所有供能子***在监控周期内的供耗值构成供耗集合，对供耗集合进行方差计算得到习惯建筑的供耗系数，将供耗系数与预设的供耗阈值进行比较：若供耗系数小于供耗阈值，则生成新能源引进信号并将新能源引进信号发送至管理人员的手机终端；若供耗系数大于等于供耗阈值，则将供耗值数值最大的L2个供能子***标记为优化子***，将优化子***发送至管理人员的手机终端。
采用上述公共建筑提效降碳运行优化***的优化方法，包括以下步骤：
步骤一：对公共建筑的碳排放进行监控分析：生成监控周期，获取监控周期内公共建筑的碳排放总量并标记为总碳值ZT，获取公共建筑的楼层数据LC、面积数据MJ以及供能数据GN并进行数值计算得到碳排系数TP，通过碳排系数TP对公共建筑在监控周期内的碳排放是否满足要求进行判定；
步骤二：对公共建筑的碳排放异常特征进行分析：将监控周期分割为若干个监控时段，对公共建筑在监控时段内的碳排放总量标记为监控时段的碳排值，对所有监控时段的碳排值进行方差计算得到集中系数，通过集中系数将公共建筑标记为习惯建筑或突发建筑；
步骤三：对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析：将习惯建筑在监控周期内所有供能子***的能源消耗量的和值标记为习惯建筑在监控周期内的能耗值，对能耗值与总碳值ZT进行数值计算得到能碳系数，通过能碳系数对习惯建筑的能源消耗状态是否满足要求进行判定；
步骤四：对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明可以通过碳排监测模块对公共建筑的碳排放进行监控分析，通过对监控周期内公共建筑的各项排放参数进行统计与分析得到碳排系数，通过碳排系数对公共建筑的碳排放正常程度进行反馈，从而在公共建筑出现碳排放异常时及时进行预警；
2、本发明可以通过排放分析模块对公共建筑的碳排放异常特征进行分析，通过分时段分析的方式获取到公共建筑的集中系数，通过集中系数对公共建筑的碳排放量在时间线上的均匀性进行反馈，从而根据集中系数对公共建筑的碳排放异常特征进行标记，为降碳优化过程提供数据支撑；
3、本发明可以通过能耗分析模块对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析，通过对能源消耗量与总碳值进行数值计算得到能碳系数，通过能碳系数对习惯建筑的能源消耗量与碳排放量的正相关程度进行反馈，针对不同能源消耗状态的习惯建筑采取不同的优化方式进行降碳优化；
4、本发明可以通过降碳优化模块对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析，结合结构性优化方案与消耗优化分析进行降碳优化分析，针对性的降低习惯建筑的能源消耗量与碳排放总量。
附图说明
图1为本发明实施例一的***框图；
图2为本发明实施例二的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
如图1所示，公共建筑提效降碳运行优化***，包括碳排监测模块、排放分析模块、能耗分析模块以及降碳优化模块，碳排监测模块、排放分析模块、能耗分析模块以及降碳优化模块依次进行通信连接。
碳排监测模块用于对公共建筑的碳排放进行监控分析：生成监控周期，获取监控周期内公共建筑的碳排放总量并标记为总碳值ZT，获取公共建筑的楼层数据LC、面积数据MJ以及供能数据GN，楼层数据LC为公共建筑的楼层数量值，面积数据MJ为公共建筑所有楼层面积值的平均值，供能数据GN为公共建筑拥有的供能子***数量值，供能子***包括照明子***、制热子***、制冷子***、电梯子***以及电力设备子***；通过公式TP=（α1*ZT）/（α2*LC+α3*MJ+α4*GN）得到公共建筑在监控周期内的碳排系数TP，其中α1、α2、α3以及α4均为比例系数，且α4＞α3＞α2＞α1＞1。
将公共建筑在监控周期内的碳排系数TP与预设的碳排阈值TPmax进行比较：若碳排系数TP小于碳排阈值TPmax，则判定公共建筑在监控周期内的碳排放满足要求；若碳排系数TP大于等于碳排阈值TPmax，则判定公共建筑在监控周期内的碳排放不满足要求，生成排放分析信号并将排放分析信号发送至排放分析模块；对公共建筑的碳排放进行监控分析，通过对监控周期内公共建筑的各项排放参数进行统计与分析得到碳排系数，通过碳排系数对公共建筑的碳排放正常程度进行反馈，从而在公共建筑出现碳排放异常时及时进行预警。
排放分析模块用于对公共建筑的碳排放异常特征进行分析：将监控周期分割为若干个监控时段，对公共建筑在监控时段内的碳排放总量标记为监控时段的碳排值，由所有监控时段的碳排值构成碳排集合，对碳排集合进行方差计算得到集中系数，将集中系数与预设的集中阈值进行比较：
若集中系数小于集中阈值，则将公共建筑的碳排放异常特征标记为习惯性异常，将对应的公共建筑标记为习惯建筑，将习惯建筑发送至能耗分析模块；若集中系数大于等于集中阈值，则将公共建筑的碳排放异常特征标记为突发性异常，将对应的公共建筑标记为突发建筑，若公共建筑在连续L1个监控周期内均被标记为突发建筑，则将对应公共建筑标记为习惯建筑，将习惯建筑发送至能耗分析模块。
对公共建筑的碳排放异常特征进行分析，通过分时段分析的方式获取到公共建筑的集中系数，通过集中系数对公共建筑的碳排放量在时间线上的均匀性进行反馈，从而根据集中系数对公共建筑的碳排放异常特征进行标记，为降碳优化过程提供数据支撑。
能耗分析模块用于对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析：将习惯建筑在监控周期内所有供能子***的能源消耗量的和值标记为习惯建筑在监控周期内的能耗值，将习惯建筑的能耗值与总碳值ZT的比值标记为习惯建筑的能碳系数，将能碳系数与预设的能碳阈值进行比较：
若能碳系数小于能碳阈值，则判定习惯建筑的能源消耗状态满足要求，生成能源优化信号并将能源优化信号发送至降碳优化模块；若能碳系数大于等于能碳阈值，则判定习惯建筑的能源消耗状态不满足要求，生成消耗优化信号并将消耗优化信号发送至降碳优化模块。
对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析，通过对能源消耗量与总碳值进行数值计算得到能碳系数，通过能碳系数对习惯建筑的能源消耗量与碳排放量的正相关程度进行反馈，针对不同能源消耗状态的习惯建筑采取不同的优化方式进行降碳优化。
降碳优化模块用于对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析：降碳优化模块接收到能源优化信号时，调取结构性优化方案数据组并将结构性优化方案数据组发送至管理人员的手机终端，结构性优化方案数据组包括微气候管理、方向优化、被动式屋顶、被动式外墙、操作式开窗和被动式建筑结构。
降碳优化模块接收到消耗优化信号时进行消耗优化分析：将习惯建筑的供能子***在监控周期内的能源消耗量标记为供耗值，由习惯建筑的所有供能子***在监控周期内的供耗值构成供耗集合，对供耗集合进行方差计算得到习惯建筑的供耗系数，将供耗系数与预设的供耗阈值进行比较：若供耗系数小于供耗阈值，则生成新能源引进信号并将新能源引进信号发送至管理人员的手机终端；若供耗系数大于等于供耗阈值，则将供耗值数值最大的L2个供能子***标记为优化子***，L1与L2均为数值常量，L1与L2的具体数值均由管理人员自行设置；将优化子***发送至管理人员的手机终端；对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析，结合结构性优化方案与消耗优化分析进行降碳优化分析，针对性的降低习惯建筑的能源消耗量与碳排放总量。
实施例二
如图2所示，公共建筑提效降碳运行优化方法，包括以下步骤：
步骤一：对公共建筑的碳排放进行监控分析：生成监控周期，获取监控周期内公共建筑的碳排放总量并标记为总碳值ZT，获取公共建筑的楼层数据LC、面积数据MJ以及供能数据GN并进行数值计算得到碳排系数TP，通过碳排系数TP对公共建筑在监控周期内的碳排放是否满足要求进行判定；
步骤二：对公共建筑的碳排放异常特征进行分析：将监控周期分割为若干个监控时段，对公共建筑在监控时段内的碳排放总量标记为监控时段的碳排值，对所有监控时段的碳排值进行方差计算得到集中系数，通过集中系数将公共建筑标记为习惯建筑或突发建筑；
步骤三：对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析：将习惯建筑在监控周期内所有供能子***的能源消耗量的和值标记为习惯建筑在监控周期内的能耗值，对能耗值与总碳值ZT进行数值计算得到能碳系数，通过能碳系数对习惯建筑的能源消耗状态是否满足要求进行判定；
步骤四：对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析。
综上，公共建筑提效降碳运行优化***及方法，工作时，生成监控周期，获取监控周期内公共建筑的碳排放总量并标记为总碳值ZT，获取公共建筑的楼层数据LC、面积数据MJ以及供能数据GN并进行数值计算得到碳排系数TP，通过碳排系数TP对公共建筑在监控周期内的碳排放是否满足要求进行判定；将监控周期分割为若干个监控时段，对公共建筑在监控时段内的碳排放总量标记为监控时段的碳排值，对所有监控时段的碳排值进行方差计算得到集中系数，通过集中系数将公共建筑标记为习惯建筑或突发建筑；将习惯建筑在监控周期内所有供能子***的能源消耗量的和值标记为习惯建筑在监控周期内的能耗值，对能耗值与总碳值ZT进行数值计算得到能碳系数，通过能碳系数对习惯建筑的能源消耗状态是否满足要求进行判定；对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式TP=（α1*ZT）/（α2*LC+α3*MJ+α4*GN）；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的碳排系数；将设定的碳排系数和采集的样本数据代入公式，任意四个公式构成四元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2、α3以及α4的取值分别为4.48、3.65、2.83和2.65；
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的碳排系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如碳排系数与总碳值的数值成正比。
Claims (10)
1.公共建筑提效降碳运行优化***，其特征在于，包括碳排监测模块、排放分析模块、能耗分析模块以及降碳优化模块，碳排监测模块、排放分析模块、能耗分析模块以及降碳优化模块依次进行通信连接；
碳排监测模块用于对公共建筑的碳排放进行监控分析：生成监控周期，获取监控周期内公共建筑的碳排放总量并标记为总碳值ZT，获取公共建筑的楼层数据LC、面积数据MJ以及供能数据GN并进行数值计算得到公共建筑在监控周期内的碳排系数TP；通过碳排系数TP对公共建筑在监控周期内的碳排放是否满足要求进行判定；
排放分析模块用于对公共建筑的碳排放异常特征进行分析并将公共建筑标记为习惯建筑或突发建筑；
能耗分析模块用于对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析并生成能源优化信号或消耗优化信号发送至降碳优化模块；
降碳优化模块用于对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析。
2.根据权利要求1所述的公共建筑提效降碳运行优化***，其特征在于，楼层数据LC为公共建筑的楼层数量值，面积数据MJ为公共建筑所有楼层面积值的平均值，供能数据GN为公共建筑拥有的供能子***数量值，供能子***包括照明子***、制热子***、制冷子***、电梯子***以及电力设备子***。
3.根据权利要求2所述的公共建筑提效降碳运行优化***，其特征在于，对公共建筑在监控周期内的碳排放是否满足要求进行判定的具体过程包括：将公共建筑在监控周期内的碳排系数TP与预设的碳排阈值TPmax进行比较：若碳排系数TP小于碳排阈值TPmax，则判定公共建筑在监控周期内的碳排放满足要求；若碳排系数TP大于等于碳排阈值TPmax，则判定公共建筑在监控周期内的碳排放不满足要求，生成排放分析信号并将排放分析信号发送至排放分析模块。
4.根据权利要求3所述的公共建筑提效降碳运行优化***，其特征在于，排放分析模块对公共建筑的碳排放异常特征进行分析的具体过程包括：将监控周期分割为若干个监控时段，对公共建筑在监控时段内的碳排放总量标记为监控时段的碳排值，由所有监控时段的碳排值构成碳排集合，对碳排集合进行方差计算得到集中系数，将集中系数与预设的集中阈值进行比较并通过比较结果对公共建筑的碳排放异常特征进行标记。
5.根据权利要求4所述的公共建筑提效降碳运行优化***，其特征在于，将集中系数与预设的集中阈值进行比较的具体过程包括：若集中系数小于集中阈值，则将公共建筑的碳排放异常特征标记为习惯性异常，将对应的公共建筑标记为习惯建筑，将习惯建筑发送至能耗分析模块；若集中系数大于等于集中阈值，则将公共建筑的碳排放异常特征标记为突发性异常，将对应的公共建筑标记为突发建筑，若公共建筑在连续L1个监控周期内均被标记为突发建筑，则将对应公共建筑标记为习惯建筑，将习惯建筑发送至能耗分析模块。
6.根据权利要求5所述的公共建筑提效降碳运行优化***，其特征在于，能耗分析模块对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析的具体过程包括：将习惯建筑在监控周期内所有供能子***的能源消耗量的和值标记为习惯建筑在监控周期内的能耗值，将习惯建筑的能耗值与总碳值ZT的比值标记为习惯建筑的能碳系数，将能碳系数与预设的能碳阈值进行比较并通过比较结果对习惯建筑的能源消耗状态是否满足要求进行判定。
7.根据权利要求6所述的公共建筑提效降碳运行优化***，其特征在于，将能碳系数与预设的能碳阈值进行比较的具体过程包括：若能碳系数小于能碳阈值，则判定习惯建筑的能源消耗状态满足要求，生成能源优化信号并将能源优化信号发送至降碳优化模块；若能碳系数大于等于能碳阈值，则判定习惯建筑的能源消耗状态不满足要求，生成消耗优化信号并将消耗优化信号发送至降碳优化模块。
8.根据权利要求7所述的公共建筑提效降碳运行优化***，其特征在于，降碳优化模块接收到能源优化信号时，调取结构性优化方案数据组并将结构性优化方案数据组发送至管理人员的手机终端，结构性优化方案数据组包括微气候管理、方向优化、被动式屋顶、被动式外墙、操作式开窗和被动式建筑结构。
9.根据权利要求8所述的公共建筑提效降碳运行优化***，其特征在于，降碳优化模块接收到消耗优化信号时进行消耗优化分析：将习惯建筑的供能子***在监控周期内的能源消耗量标记为供耗值，由习惯建筑的所有供能子***在监控周期内的供耗值构成供耗集合，对供耗集合进行方差计算得到习惯建筑的供耗系数，将供耗系数与预设的供耗阈值进行比较：若供耗系数小于供耗阈值，则生成新能源引进信号并将新能源引进信号发送至管理人员的手机终端；若供耗系数大于等于供耗阈值，则将供耗值数值最大的L2个供能子***标记为优化子***，将优化子***发送至管理人员的手机终端。
10.采用权利要求9所述的公共建筑提效降碳运行优化***的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对公共建筑的碳排放进行监控分析：生成监控周期，获取监控周期内公共建筑的碳排放总量并标记为总碳值ZT，获取公共建筑的楼层数据LC、面积数据MJ以及供能数据GN并进行数值计算得到碳排系数TP，通过碳排系数TP对公共建筑在监控周期内的碳排放是否满足要求进行判定；
步骤二：对公共建筑的碳排放异常特征进行分析：将监控周期分割为若干个监控时段，对公共建筑在监控时段内的碳排放总量标记为监控时段的碳排值，对所有监控时段的碳排值进行方差计算得到集中系数，通过集中系数将公共建筑标记为习惯建筑或突发建筑；
步骤三：对习惯建筑的能源消耗状态进行监测分析：将习惯建筑在监控周期内所有供能子***的能源消耗量的和值标记为习惯建筑在监控周期内的能耗值，对能耗值与总碳值ZT进行数值计算得到能碳系数，通过能碳系数对习惯建筑的能源消耗状态是否满足要求进行判定；
步骤四：对习惯建筑进行能源消耗与碳排放的优化分析。
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