一种全寿命周期的建筑能耗与碳排放监测展示系统及方法与流程

本发明属于绿色碳排放，涉及一种全寿命周期的建筑能耗与碳排放监测展示系统及方法。

背景技术：

1、随着全球气候变化的日益严峻，建筑行业的节能减排和碳排放控制变得尤为重要。目前，虽然建筑监测系统能够对建筑能耗进行一定程度的监测和管理，但主要关注点仍集中在能耗总量和强度上，而对于建筑碳排放，尤其是全寿命周期内的碳排放监测，现有技术显得力不从心。

2、首先，现有的建筑能耗管理系统未能全面覆盖建筑的整个生命周期，包括设计、建造、运行到拆除等各个阶段。这种局限性导致无法实现对建筑全生命周期内能耗与碳排放的实时监控和管理，从而影响了对建筑整体环境影响的评估和控制。

3、其次，当前在计算建筑碳排放时，缺乏统一和精确的碳排放因子数据库。这导致在量化建筑碳排放时存在较大困难，难以形成系统的、有效的建筑能耗与碳排放监测展示。由于碳排放数据的不准确或不完整，使得建筑行业在实现碳中和目标的过程中遇到障碍。

4、此外，现有技术在监测手段和方法上也存在一定的缺陷，如监测设备的部署不够灵活，数据采集和处理过程复杂，难以实现高效、准确的监测结果。这些问题不仅增加了建筑能耗与碳排放监测的成本，也降低了监测数据的准确性和实用性。

5、因此，为了更有效地应对气候变化和实现碳中和目标，迫切需要一种全新的建筑全寿命周期内建筑能耗和碳排放的监测展示系统及方法。该系统应能够准确衡量和反映建筑的能耗和碳排放总量、强度，并对建筑全生命周期内的碳排放进行有效监控与监管，同时为建筑运行调试、能耗和碳排放限额制定、绿色节能低碳改造以及节能行为管理提供科学、实用的数据支持。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全寿命周期的建筑能耗与碳排放监测展示系统及方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种全寿命周期的建筑能耗与碳排放监测展示系统，该系统包括数据采集模块、数据传输模块、数据运算模块和数据展示模块；

4、数据采集模块实时采集建筑信息数据、建筑电量数据、建筑水量数据、建筑气量数据和典型场景温室气体数据；

5、建筑信息数据包括建筑面积、建筑建材用量、建材运输距离、施工机械工作台班和建筑绿地面积；

6、数据采集模块将采集到的信息发送给数据传输模块，数据传输模块通过有线传输和无线传输的方式发送给数据运算模块；

7、数据运算模块根据输入的建材碳排放因子、建材运输和碳排放因子、机械台班能源碳排放因子、绿地面积碳汇因子、柴油碳排放因子、汽油碳排放因子、电碳排放因子、水碳排放因子和燃气碳排放因子，进行运行能耗计算、隐含碳计算、运营碳计算和碳汇量计算；

8、数据运算模块进行计算后，通过数据展示模块展示建筑的能耗总量与强度、建筑的分系统能耗总量、建筑的碳排放总量与强度、建筑的分区域碳排放总量、各材料用量隐含碳汇量、建筑可再生能源碳汇量、典型场景温室气体数据、各功能分区碳排放预测、各用能系统碳排放预测和碳排放时间维度预测。

9、进一步，所述系统还包括数据应用模块；

10、数据运算模块进行计算后，通过数据应用模块进行建筑的碳盘查应用、建筑的碳配额应用、建筑的碳交易应用、建筑的碳金融应用、绿色低碳调试与运维、能耗和碳排放限额制定、绿色与节能升级改造和碳排计划与行为节能管理。

11、基于所述系统的全寿命周期的建筑能耗与碳排放监测展示方法，该方法包括以下步骤：

12、s1：在数据采集模块中的建筑信息单元，输入建筑面积a，建筑绿地面积b，建筑主要建材用量mi与运输距离di，即第i类主要建材用量为mi，其对应建材运输距离为di，建筑建造阶段施工机械台班量ps，i，即建造阶段第i类施工机械台班量为pi，建筑拆除阶段施工机械台班量pc，i，即拆除阶段第i类施工机械台班量为pc，i；

13、数据采集模块包含能耗监测装置，由多个电量监测装置、水量监测装置、燃气量监测装置组成，用于实时监测建筑各功能分区、各系统的用能情况，得到第j类系统的第i类能源消耗量ei，j，第a类功能分区的第i类能源消耗量ei，a，光伏系统发电量n；

14、数据采集模块包含多个温室气体监测装置，用于监测建筑内多个典型场所的温室气体，得到第i个场所第j类温室气体含量si，j；

15、s2：由数据传输模块，将建筑信息数据、能耗监测数据通过数据有线传输方式传输至数据运算模块；将温室气体监测数据通过数据无线传输方式传送至数据展示模块；

16、数据运算模块内设定有建材碳排放因子fi、能源碳排放因子hi，其中电力碳排放因子为h、单位机械台班能源消耗量oi、单位重量运输距离的碳排放因子cfi、单位绿地碳排放因子l、能源标煤因子ji，其中电力标煤因子为j，根据以下公式(1)～(15)分别计算建筑全寿命期内各阶段下的碳排放量；

17、(1)建筑建材生产阶段碳排放量csc：

18、

19、其中mi为第i种建筑主要建材用量，fi为第i种建筑主要建材碳排放因子；

20、(2)建筑建材运输阶段碳排放量cys：

21、

22、其中mi为第i种建筑主要建材用量，di为第i种建筑主要建材运输距离，cfi为第i种建筑主要建材单位重量运输距离的碳排放因子；

23、(3)建筑施工阶段碳排放量csg：

24、

25、其中ps，i为建筑施工阶段第i种机械台班用量，oi为第i种机械单位台班能源用量，hi为能源碳排放因子；

26、(4)建筑拆除阶段碳排放量ccc：

27、

28、其中pc，i为建筑拆除阶段第i种机械台班用量，oi为第i种机械单位台班能源用量，hi为能源碳排放因子；

29、(5)建筑隐含碳排放量计算cyh：

30、cyh＝csc+cys+csg+ccc    (5)

31、其中csc为建筑建材生产阶段碳排放量，csc为建筑建材运输阶段碳排放量，csg为建筑建造阶段碳排放量，ccc为建筑拆除阶段碳排放量；

32、(6)建筑运营阶段碳排放量cyy与能耗量kyy：

33、cyy＝cm-cn-cl           (6)

34、kyy＝km-kn                 (7)

35、其中cm为建筑运营阶段运行系统总碳排放量，运行系统照明插座系统、空调系统、动力系统和餐饮系统，cn为可再生能源光伏碳减排量，cl为建筑所属绿地碳汇量；

36、

37、

38、cn＝n×h                        (11)

39、cl＝s×l                         (12)

40、其中ei为建筑第i类能源消耗量，ji为能源标煤因子，n为可再生能源光伏发电量，j为电力标煤因子，hi为第i类能源碳排放因子，ei，j为j类系统或功能分区的第i类能源消耗量，h为电力碳排放因子，b为建筑绿地面积，l为单位绿地面积的碳排放因子；

41、建筑内各系统的碳排放量cj，各系统的能耗量kj，各功能分区的碳排放量ca：

42、

43、其中ei，j为第j类系统的第i类能源消耗量，ei，a为第a类功能分区的第i类能源消耗量，hi为第i类能源碳排放因子，ji为能源标煤因子；

44、建筑全寿命期内的建筑碳排放总量cz：

45、cz＝csc+cys+csg+cyy+ccc  (15)

46、其中csc为建筑建材生产阶段碳排放量，csc为建筑建材运输阶段碳排放量，csg为建筑建造阶段碳排放量，cyy为建筑运行阶段碳排放量，ccc为建筑拆除阶段碳排放量；

47、建筑运营阶段碳排放强度acyy、能耗总量kyy、能耗强度akyy：

48、

49、其中a为建筑面积，t为建筑运营时间；

50、s3：由数据采集模块监测与数据运算模块计算的数据，传输至数据展示模块进行建筑全寿命周期碳排放与能耗的相关展示；

51、能耗统计展示：用表格形式展示建筑能耗总量kyy与能耗强度akyy；

52、全生命期碳排放统计展示：用表格形式展示建筑碳排放总量cz、碳排放强度acyy、建筑隐含碳排放量cyh、建筑运营碳排放量cyy、建筑景观碳汇量cl、建筑可再生能源碳汇量cn；

53、隐含碳分析展示：

54、(1)用饼状图形式展示建筑隐含碳排放量cyh中，建筑建材生产阶段碳排放量csc、建筑建材运输阶段碳排放量csc、建筑建造阶段碳排放量csg、建筑拆除阶段碳排放量ccc的占比情况；

55、(2)根据公式(1)与公式(2)计算得到建筑各种建材、施工机械的碳排量，用柱状图分别展示建材生产阶段与建筑施工阶段中排名前6的建材、施工机械碳排放量；

56、运营碳与能耗分析展示：

57、(1)用饼状图展示建筑不同功能分区运营阶段碳排放量ca在建筑运营系统碳排放量cm中的占比；

58、(2)用柱状图分别展示建筑运营系统碳排放量与能耗中，排名前6的分系统碳排放量ci与能耗量kj，以找出建筑能耗与碳排放占比大的运营系统，分析其原因，寻找对应运营系统的节能降碳合理途径；

59、典型场所温室气体展示：

60、以建筑模型为基础，将典型场所位置标引出来，并将典型场所的实景照片或装饰效果图作为标注，再以拼图展示温室气体实时监测数据；

61、碳排放与能耗趋势预测：

62、以1周为1个周期，通过曲线图形式展示建筑运营阶段这1周内的碳排放量与能耗变化，其中1周中未来几天的碳排放量与能耗，根据上周所对应的实际碳排放量cyy和能耗kyy作为预测数据进行展示。

63、进一步，所述s3后还包括s4：根据建筑能耗与碳排放计算数据，为建筑能耗与碳排放限额、建筑碳配额与碳交易提供数据来源支撑；

64、碳盘查支撑：建筑能耗与碳排放监测展示系统，用于碳排放交易所与碳排放核查机构对建筑全生命周期的碳排放数值进行查看与核定；

65、碳配额分析：建筑能耗与碳排放监测展示系统，获取建筑运营阶段历史碳排放数据，便于政府部门对建筑的碳配额进行合理确定；

66、建筑能耗和碳排放限额制定：建筑能耗与碳排放监测展示系统，对不同建筑类型包括居住建筑、办公建筑、学校建筑、医院建筑和酒店建筑进行建筑能耗与碳排放的监测展示；根据不同建筑类型的监测展示数据统计，用于政府部门对不同建筑类型制定对应的建筑能耗与碳排放限额；

67、碳交易：碳排放交易所实时获取建筑全生命周期的碳排放量，确定建筑的碳排放余额；

68、建筑碳排放余额＝建筑本年度碳排放配额-建筑本年度碳排放量

69、若碳排放余额大于零，则业主单位将碳排放余额放在碳排放交易所中进行出售交易，若碳排放余额小于零，则业主单位购买等额的碳排放量；

70、节能降碳管理：实时对比建筑本年度的碳排放配额与建筑本年度实际碳排放量，并结合建筑运营系统碳排放量展示，找出碳排放占比排名前三的运营系统，分析原因，避免碳排放余额小于零。

71、本发明的有益效果在于：

72、(1)通过覆盖建筑全寿命周期的能耗与碳排放监测，本发明能够实现从建筑规划设计到施工建造、材料生产、运营等各阶段的实时监控。这种全面的监测范围有助于更准确地评估和管理建筑的环境影响。

73、(2)在建筑能耗资源消耗末端位置设置的燃气、水及电表具可以实时在线获取能耗数据，提高了数据的可溯源性，便于分析和优化能源使用。

74、(3)采用碳排放因子和典型场景温室气体监测计量方法结合的方式，使得建筑碳排放的量化更加科学和准确，为碳排放管理提供了坚实的数据基础。

75、(4)通过无线方式进行数据的实时、动态传输，确保了数据的时效性和完整性，提高了监测系统的效率和可靠性。

76、(5)采用图表形式对建筑能耗及碳排放数据进行实时动态展示，增强了信息的可读性和易用性，便于管理人员快速理解和响应。

77、(6)系统能够根据既有数据预测建筑的运营能耗及碳排放总量，为建筑未来的能耗与碳排放管理提供决策支持。

78、(7)累计数据和监测数据的结合使用，为建筑能耗和碳排放的限额制定、碳盘查、碳配额、碳交易等碳资产管理提供了统计和计量依据。

79、(8)通过对比碳排放配额与实际碳排放量，并结合运营阶段分系统碳排放量监测展示，为建筑的绿色低碳调试与运维、节能升级改造及碳排计划制定提供了科学、实用的数据支持，推动了建筑行业的绿色低碳发展。

80、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。