本發(fā)明涉及建筑控制，尤其涉及基于bim的建筑能耗與碳排放雙重控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、建筑控制技術(shù)領(lǐng)域主要涉及到建筑系統(tǒng)和環(huán)境的自動(dòng)化監(jiān)控與管理，以優(yōu)化建筑的性能和資源效率，包括對(duì)建筑內(nèi)的溫度、光照、能耗以及安全系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制。隨著技術(shù)的進(jìn)步，領(lǐng)域逐漸包含智能建筑技術(shù)，利用先進(jìn)的信息和通訊技術(shù)來(lái)增強(qiáng)建筑設(shè)施的自動(dòng)化功能，實(shí)現(xiàn)環(huán)境、能源和成本效率的最優(yōu)化，關(guān)鍵技術(shù)如傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算在內(nèi)的數(shù)字工具，被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)收集、處理和分析，從而提供實(shí)時(shí)反饋和控制建筑的各個(gè)方面，技術(shù)不僅提高了建筑的操作效率，而且有助于降低維護(hù)成本，提升居住和工作環(huán)境的質(zhì)量。

2、其中，建筑能耗與碳排放雙重控制系統(tǒng)是一種集成的解決方案，旨在優(yōu)化建筑的能源使用和減少碳排放，該系統(tǒng)通過(guò)利用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，如bim(建筑信息模型)技術(shù)，實(shí)時(shí)跟蹤和管理建筑在建造和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的能耗與碳排放。主要用途包括通過(guò)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)模型，自動(dòng)調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部的能源分配和使用效率，確保在滿足室內(nèi)舒適度的同時(shí)，最小化能源浪費(fèi)和碳足跡，這種系統(tǒng)特別適用于追求高能效和低碳排放標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代建筑項(xiàng)目，為建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保目標(biāo)提供技術(shù)支持。

3、現(xiàn)有技術(shù)主要依賴于傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)分析工具，技術(shù)雖然能夠進(jìn)行基本的監(jiān)控和控制，但在數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和綜合利用方面存在明顯不足。例如，傳統(tǒng)技術(shù)在處理和分析大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)常常面臨延遲問(wèn)題，導(dǎo)致能源管理策略不能實(shí)時(shí)更新，從而影響建筑的能效和碳排放控制，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法全面集成和優(yōu)化建筑的所有運(yùn)行系統(tǒng)，導(dǎo)致能源分配效率低下，無(wú)法確保室內(nèi)舒適度的同時(shí)，最小化能源浪費(fèi)和碳足跡。技術(shù)的局限性在現(xiàn)代建筑項(xiàng)目中表現(xiàn)得尤為明顯，尤其是追求高能效和低碳排放標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目，這種不足導(dǎo)致建筑無(wú)法達(dá)到預(yù)期的環(huán)保和能效標(biāo)準(zhǔn)，也無(wú)法滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法規(guī)的要求，從而影響了建筑項(xiàng)目的可持續(xù)性和環(huán)保形象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的基于bim的建筑能耗與碳排放雙重控制系統(tǒng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：基于bim的建筑能耗與碳排放雙重控制系統(tǒng)包括：

3、建筑元素碳排放分析模塊基于輸入的bim模型，解析bim模型中的結(jié)構(gòu)信息，分析建筑設(shè)計(jì)與材料使用情況，獲取耐用性與環(huán)境影響分析結(jié)果，并評(píng)估建筑的初始碳排放潛力，生成初始碳排放潛力評(píng)估結(jié)果；

4、建筑運(yùn)行策略優(yōu)化模塊基于所述初始碳排放潛力評(píng)估結(jié)果，調(diào)整建筑內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行策略，生成調(diào)整后的運(yùn)行模式，根據(jù)所述調(diào)整后的運(yùn)行模式，優(yōu)化建筑能耗與碳排放性能，生成能耗與碳排放控制結(jié)果；

5、建筑環(huán)境調(diào)節(jié)響應(yīng)模塊基于所述能耗與碳排放控制結(jié)果，調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部環(huán)境參數(shù)，優(yōu)化居住和工作環(huán)境，減少能耗，生成室內(nèi)環(huán)境優(yōu)化記錄，根據(jù)所述室內(nèi)環(huán)境優(yōu)化記錄推動(dòng)建筑環(huán)境的適應(yīng)性調(diào)整，生成適應(yīng)性環(huán)境調(diào)整結(jié)果；

6、建筑性能持續(xù)監(jiān)控模塊基于所述適應(yīng)性環(huán)境調(diào)整結(jié)果，監(jiān)測(cè)建筑的持續(xù)性能，評(píng)估調(diào)整措施的效果，生成持續(xù)性能評(píng)估結(jié)果，根據(jù)所述持續(xù)性能評(píng)估結(jié)果，定期更新優(yōu)化運(yùn)行策略和環(huán)境調(diào)節(jié)控制，生成最優(yōu)能耗與碳排放調(diào)整結(jié)果。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述初始碳排放潛力評(píng)估結(jié)果的獲取步驟具體為：

8、基于輸入的bim模型，從bim模型中提取結(jié)構(gòu)信息，包括材料類型、數(shù)量與布局，對(duì)每種材料的基礎(chǔ)碳排放指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，采用公式：

9、

10、計(jì)算并獲取基礎(chǔ)碳排放數(shù)據(jù)集，其中，ca表示基礎(chǔ)碳排放量，qa,i代表材料i的數(shù)量，ea,i代表材料i的單位碳排放指數(shù)，ka是材料種類調(diào)整系數(shù)，fa是環(huán)境影響系數(shù)；

11、根據(jù)所述基礎(chǔ)碳排放數(shù)據(jù)集，根據(jù)耐用性要求和環(huán)境影響分析，調(diào)整每種材料的碳排放指數(shù)，參照建筑壽命與材料回收利用率，采用公式：

12、

13、計(jì)算得到調(diào)整后的碳排放數(shù)據(jù)，其中，ra代表材料的回收利用率，da代表耐用性折扣系數(shù)，ca表示基礎(chǔ)碳排放量，sa是安全系數(shù)，ea表示調(diào)整后的碳排放數(shù)據(jù)；

14、根據(jù)所述調(diào)整后的碳排放數(shù)據(jù)，分析建筑設(shè)計(jì)與材料使用狀況，對(duì)耐用性與環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)估，并評(píng)估建筑的初始碳排放潛力，建立初始碳排放潛力評(píng)估結(jié)果。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述調(diào)整后的運(yùn)行模式的獲取步驟具體為：

16、從所述初始碳排放潛力評(píng)估結(jié)果中提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，包括建筑內(nèi)部設(shè)備當(dāng)前的能耗和碳排放量，采用公式：

17、

18、生成新的能耗基線，其中，pb,j代表設(shè)備j的功率，hb,j代表設(shè)備j每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)，cb是調(diào)整系數(shù)，m表示總設(shè)備數(shù)，eb表示新的能耗基線；

19、根據(jù)所述新的能耗基線，分析設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和能耗數(shù)據(jù)，結(jié)合建筑的使用模式，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間減少能耗，使用公式：

20、

21、生成調(diào)整后的運(yùn)行效率數(shù)據(jù)，其中，rb,j代表設(shè)備j的能效提升比率，tb為設(shè)備調(diào)整后的總運(yùn)行時(shí)間，kb為效率調(diào)整系數(shù)，eb表示新的能耗基線，pb,j代表設(shè)備j的功率，ob表示調(diào)整后的運(yùn)行效率數(shù)據(jù)；

22、將所述調(diào)整后的運(yùn)行效率數(shù)據(jù)集成到建筑設(shè)備管理中，調(diào)整設(shè)備運(yùn)行策略，生成調(diào)整后的運(yùn)行模式。

23、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述能耗與碳排放控制結(jié)果的獲取步驟具體為：

24、從所述調(diào)整后的運(yùn)行模式中提取設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)，計(jì)算與舊模式相比的每小時(shí)能耗變化量，采用公式：

25、

26、得到調(diào)整后總能耗減少量，其中，pd,j代表設(shè)備j的功率，hold,j和hnew,j分別代表設(shè)備在舊模式和新模式下的運(yùn)行時(shí)間，rd為節(jié)能率，ed代表調(diào)整后總能耗減少量；

27、利用所述調(diào)整后總能耗減少量計(jì)算碳排放的減少，應(yīng)用公式：

28、cd＝ed·fd

29、得到預(yù)期的碳排放減少量，其中，ed代表調(diào)整后總能耗減少量，fd為每單位能耗對(duì)應(yīng)的碳排放因子，cd代表預(yù)期的碳排放減少量；

30、根據(jù)所述預(yù)期的碳排放減少量的數(shù)據(jù)，通過(guò)集成將碳排放減少量反饋至建筑管理配置中，更新建筑管理配置的環(huán)境性能監(jiān)控面板，將碳排放數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，配置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示設(shè)置，通過(guò)調(diào)整策略維持和優(yōu)化能效，生成能耗與碳排放控制結(jié)果。

31、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述室內(nèi)環(huán)境優(yōu)化記錄的獲取步驟具體為：

32、從所述能耗與碳排放控制結(jié)果中獲取調(diào)整后的能耗數(shù)據(jù)，使用能耗數(shù)據(jù)計(jì)算室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的初始調(diào)整，利用公式：

33、sc＝tc,init·hc,init·ac,init·(1-δc)

34、計(jì)算獲取室內(nèi)環(huán)境的初始舒適指數(shù)，其中，tc,init、hc,init和ac,init分別是溫度、濕度和空氣質(zhì)量的初始設(shè)定值，δc是基于能耗結(jié)果調(diào)整的效率提升因子，sc表示室內(nèi)環(huán)境的初始舒適指數(shù)；

35、根據(jù)所述室內(nèi)環(huán)境的初始舒適指數(shù)，調(diào)整室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，進(jìn)行能耗優(yōu)化和環(huán)境質(zhì)量提升，通過(guò)公式：

36、

37、計(jì)算獲取新的環(huán)境能耗指標(biāo)，其中，kc是能耗優(yōu)化系數(shù)，γc是能效系數(shù)，λc是環(huán)境響應(yīng)因子，ec,new表示新的環(huán)境能耗指標(biāo)，sc表示室內(nèi)環(huán)境的初始舒適指數(shù)；

38、根據(jù)所述新的環(huán)境能耗指標(biāo)，將計(jì)算和調(diào)整得到的環(huán)境參數(shù)與能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，更新建筑管理的環(huán)境控制日志，記錄參數(shù)調(diào)整值和對(duì)能效與環(huán)境質(zhì)量的影響，生成室內(nèi)環(huán)境優(yōu)化記錄。

39、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述適應(yīng)性環(huán)境調(diào)整結(jié)果的獲取步驟具體為：

40、從所述室內(nèi)環(huán)境優(yōu)化記錄中捕捉調(diào)整前后的環(huán)境參數(shù)，分析溫度、濕度和空氣質(zhì)量的變化，通過(guò)公式：

41、δeh＝(th,r-th,t)2+(hh,r-hh,t)2+(ah,r-ah,t)2

42、獲取環(huán)境參數(shù)的偏差，其中，th,r、hh,r、ah,r分別是記錄中的溫度、濕度和空氣質(zhì)量指標(biāo)，th,t、hh,t、ah,t是目標(biāo)設(shè)定值，δeh表示環(huán)境參數(shù)的偏差。

43、根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)的偏差，制定適應(yīng)性調(diào)整策略，優(yōu)化環(huán)境控制參數(shù)并提升居住和工作環(huán)境的舒適性，通過(guò)公式：

44、

45、獲取調(diào)整后的環(huán)境響應(yīng)級(jí)別，其中αh和βh是調(diào)整因子，λh是引入的環(huán)境適應(yīng)性系數(shù)，rh表示調(diào)整后的環(huán)境響應(yīng)級(jí)別，δeh表示環(huán)境參數(shù)的偏差；

46、根據(jù)所述調(diào)整后的環(huán)境響應(yīng)級(jí)別，分析當(dāng)前建筑環(huán)境的數(shù)據(jù)，確定關(guān)鍵的調(diào)節(jié)參數(shù)，設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，在建筑環(huán)境管理中實(shí)施優(yōu)化策略，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)，生成適應(yīng)性環(huán)境調(diào)整結(jié)果。

47、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述持續(xù)性能評(píng)估結(jié)果的獲取步驟具體為：

48、從所述適應(yīng)性環(huán)境調(diào)整結(jié)果中提取建筑的當(dāng)前運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)初始能耗與碳排放指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，采用公式：

49、

50、得到建筑的調(diào)整后能耗，其中，eh表示建筑的調(diào)整后能耗，ph,j代表設(shè)備j的功率，hh,j代表設(shè)備j在調(diào)整后的運(yùn)行時(shí)間，∈h表示能效提升率，m表示總設(shè)備數(shù)量；

51、使用所述建筑的調(diào)整后能耗中的能耗數(shù)據(jù)，估算碳排放減少量，采用復(fù)合運(yùn)算的公式：

52、

53、計(jì)算獲取調(diào)整后的碳排放量，其中，fh為碳排放因子，μh為調(diào)整措施的額外碳減排效益比率，eh表示建筑的調(diào)整后能耗，ch表示調(diào)整后的碳排放量；

54、將所述調(diào)整后的碳排放量中的碳排放數(shù)據(jù)與歷史性能數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，識(shí)別趨勢(shì)和偏差，優(yōu)化操作和維持建筑性能，并持續(xù)評(píng)估性能，生成持續(xù)性能評(píng)估結(jié)果。

55、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述最優(yōu)能耗與碳排放調(diào)整結(jié)果的獲取步驟具體為：

56、從所述持續(xù)性能評(píng)估結(jié)果中提取數(shù)據(jù)，包括當(dāng)前的能耗和碳排放量，數(shù)據(jù)作為基線計(jì)算優(yōu)化后的節(jié)能潛力，采用公式：

57、

58、獲取調(diào)整策略后的預(yù)期能耗，其中，pw,j代表設(shè)備i的功率，hw,j是原始運(yùn)行小時(shí)數(shù)，δhw,j是調(diào)整后減少的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，βw是能效因子，ew表示調(diào)整策略后的預(yù)期能耗；

59、利用所述調(diào)整策略后的預(yù)期能耗，結(jié)合環(huán)境調(diào)節(jié)技術(shù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，重新計(jì)算碳排放，通過(guò)公式：

60、cw＝ew·γw·(1-ρw)

61、獲取優(yōu)化后的碳排放指標(biāo)，其中γw是單位能耗的碳排放因子，ρw是額外碳排放減少百分比，cw為優(yōu)化后的碳排放指標(biāo)，ew表示調(diào)整策略后的預(yù)期能耗；

62、集成所述優(yōu)化后的碳排放指標(biāo)，對(duì)建筑運(yùn)行策略進(jìn)行周期性評(píng)估和調(diào)整，通過(guò)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，對(duì)比歷史和當(dāng)前數(shù)據(jù)，評(píng)估環(huán)境調(diào)節(jié)措施的效果，生成最優(yōu)能耗與碳排放調(diào)整結(jié)果。

63、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

64、本發(fā)明中，通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤和動(dòng)態(tài)管理建筑的能耗與碳排放，實(shí)現(xiàn)建筑性能和資源效率的優(yōu)化，通過(guò)利用bim技術(shù)深入解析結(jié)構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)與材料使用的綜合評(píng)估，從而更精確地預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)建筑的能耗與碳排放潛力，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整建筑內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行策略，不僅優(yōu)化能源分配，還顯著提高使用效率，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)建筑的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，優(yōu)化居住和工作環(huán)境的同時(shí)，減少能耗，持續(xù)監(jiān)控建筑的性能并定期更新運(yùn)行策略，使得建筑能夠在變化的環(huán)境條件下維持最佳性能狀態(tài)，從而減少能源浪費(fèi)和碳足跡，實(shí)現(xiàn)環(huán)境、能源和成本效率的最優(yōu)化。這種精細(xì)化的控制和優(yōu)化，提高建筑操作的靈活性，降低維護(hù)成本，提升居住和工作環(huán)境的質(zhì)量，為建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。