一种变电站建筑全生命周期碳排放快速评估法的制作方法

本发明涉及一种建筑碳排放计算方法，尤其是一种针对变电站建筑的碳排放快速计算方法。

背景技术：

1、随着全球气候变化问题日益严重，减少温室气体排放成为各国政府和企业共同关注的焦点。建筑业是碳排放的重要来源，全生命周期碳排放计算是评估建筑物对环境影响的重要手段。准确的碳排放数据可以帮助建筑设计师、建筑商和业主了解建筑物的环境影响，并在设计、施工和运营过程中采取有效措施降低碳排放。此外，全生命周期碳排放计算也是实现绿色建筑和可持续发展目标的关键。

2、目前，已有许多方法和工具可用于计算建筑物的全生命周期碳排放。这些方法通常包括生命周期评价(lca)方法、建筑碳排放计算工具以及国家和地区标准。然而，在应用于变电站建筑时，现有的计算方法和工具存在一定的局限性。计算过程中需要考虑的参数和因素众多，如建筑材料的碳排放系数、运输距离、能源消耗等，导致计算过程复杂且耗时。此外，现有方法通常未针对变电站建筑的特点进行优化，可能导致评估结果的准确性受到影响。

3、变电站是电力系统中的重要组成部分，负责电能的输送和转换。变电站建筑包括主变压器、断路器、互感器等设备以及控制、保护、通信等系统。由于变电站的特殊性，其建筑设计和施工需要满足严格的安全标准和电气性能要求。此外，变电站建筑具有一定的局限性，因为它们的设计、体积、形状和功能都相对相似。这些特点使得针对变电站建筑的全生命周期碳排放计算面临特殊挑战。

4、针对变电站建筑全生命周期碳排放的快速评估方法有着迫切的需求。快速评估方法可以帮助设计师和决策者在短时间内计算变电站建筑的碳排放数据，从而更好地进行设计优化和决策。此外，快速评估方法能够在初步设计阶段为相关人员提供关键的碳排放信息，以便更早地采取减排措施。这对于提高变电站建筑的环境性能和实现可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种变电站建筑全生命周期碳排放快速评估法，能够帮助设计师和决策者在短时间内计算变电站建筑的碳排放数据，从而更好地进行设计优化和决策，也能够在初步设计阶段为相关人员提供关键的碳排放信息，以便更早地采取减排措施。

2、技术方案：本发明所述的变电站建筑全生命周期碳排放快速评估法，包括如下步骤：

3、步骤1，获取钢结构和钢筋混凝土结构典型变电站建筑建造信息与施工机械台班碳排放因子，分别计算钢结构和钢筋混凝土结构典型变电站建筑建造阶段碳排放强度；

4、步骤2，以目标变电站的建筑地址所在气候分区内典型城市的典型气象年数据为外部环境条件，调用能耗模拟软件计算典型变电站建筑运行阶段空调房间供暖制冷能耗强度；

5、步骤3，获取目标变电站的建筑方案材料用量清单与对应的材料生产碳排放因子，并计算出目标变电站建筑的生产阶段碳排放；

6、步骤4，获取目标变电站的建筑方案材料用量、运输距离以及对应运输方式的碳排放因子，并计算出目标变电站建筑的运输阶段碳排放；

7、步骤5，根据钢结构或钢筋混凝土结构典型变电站建筑的建造阶段碳排放强度与目标变电站建筑面积信息，估算出目标变电站建筑的建造阶段碳排放；

8、步骤6，获取照明灯具与机械排风设备的数量、功率以及开启时长经验数据，再结合位于相同气候区典型城市典型变电站的空调房间供暖制冷能耗强度与目标变电站建筑空调cop数值与设计使用年限，估算出目标变电站建筑运行阶段碳排放；

9、步骤7，根据目标变电站建筑的建造阶段碳排放以及拆除与建造碳排放经验比值，估算出目标变电站建筑的拆除阶段碳排放；

10、步骤8，根据目标变电站建筑生产阶段碳排放、运输阶段碳排放、建造阶段碳排放、运行阶段碳排放以及拆除阶段碳排放，累加得出目标变电站建筑的全生命周期总碳排放。

11、进一步的，步骤1中，计算钢结构和钢筋混凝土结构典型变电站建筑建造阶段碳排放强度的具体步骤为：

12、首先，挑选地理位置、三维轮廓、几何平面相近的钢结构和钢筋混凝土结构典型变电站项目，再获取钢结构和钢筋混凝土结构典型变电站建筑的施工机械台班与对应的碳排放因子，再获取两种典型变电站建筑的建筑总面积，再分别计算出对应的建造阶段碳排放强度，其中，钢结构典型变电站建筑的建造阶段碳排放强度为：

13、

14、式中，ci建造,典型,钢结构为钢结构典型变电站建筑建造阶段碳排放强度，qi为第i种施工机械的台班数量，qfi为第i种施工机械对应的碳排放因子，a为钢结构典型变电站建筑的建筑总面积；

15、钢筋混凝土结构典型变电站建筑的建造阶段碳排放强度为：

16、

17、式中，ci建造,典型,钢筋混凝土结构为钢筋混凝土结构典型变电站建筑的建造阶段碳排放强度，qi为第i种施工机械的台班数量；qfi为第i种施工机械对应的碳排放因子，a为钢筋混凝土结构典型变电站建筑的建筑总面积。

18、进一步的，步骤2中，计算典型变电站建筑运行阶段空调房间供暖制冷能耗强度的具体步骤为：

19、步骤2.1，根据目标变电站建筑所在的气候分区选择对应的典型城市，并下载该典型城市的典型气象年文件，作为用于能耗模拟的外部气象信息；

20、步骤2.2，获取典型变电站建筑的施工图，并根据施工图在rhino软件中建立三维几何形体模型，在honeybee能耗模拟插件中输入围护结构热工信息、人员活动信息、温度控制信息以及外部气象信息，调用energyplus能耗模拟引擎计算各类空调房间供暖制冷能耗强度为：ei空调,典型,配电装置室、ei空调,典型,二次设备室以及ei空调,典型,蓄电池室，其中，ei空调,典型,配电装置室为典型变电站建筑中配电装置室全年供暖制冷能耗强度，ei空调,典型,二次设备室为典型变电站建筑中二次设备室全年供暖制冷能耗强度，ei空调,典型,蓄电池室为典型变电站建筑中蓄电池室全年供暖制冷能耗强度。

21、进一步的，步骤3中，计算目标变电站建筑的生产阶段碳排放的具体步骤为：

22、首先根据项目材料清单获取各类材料用量信息；

23、再结合各类材料对应的碳排放因子计算出生产阶段碳排放为：

24、

25、式中，c生产为目标变电站建筑的生产阶段碳排放，mi为第i种材料的用量，mfi为第i种材料生产对应的碳排放因子。

26、进一步的，步骤4中，计算目标变电站建筑的运输阶段碳排放的具体步骤为：

27、首先获取各类材料的运输方式、运输距离以及运输方式的碳排放因子信息；

28、再计算出运输阶段碳排放为：

29、

30、式中，c运输为目标变电站建筑的运输阶段碳排放，mi为第i种材料的用量，di为第i种材料的运输距离，ti为第i种建材运输方式的碳排放因子。

31、进一步的，步骤5中，计算目标变电站建筑建造阶段碳排放的具体步骤为：

32、首先获取与步骤1中相同结构类型典型变电站建筑的单位面积建造碳排放数值；

33、再计算建造阶段碳排放为：

34、c建造＝ci建造，典型，钢结构×a’

35、c建造＝ci建造，典型，钢筋混凝土结构×a’

36、式中，c建造为目标变电站建筑建造阶段碳排放，ci建造，典型，钢结构为典型钢结构变电站建筑建造阶段碳排放强度，ci建造，典型，钢筋混凝土结构为典型钢筋混凝土结构变电站建筑建造阶段碳排放强度，a’为目标变电站建筑面积。

37、进一步的，步骤6中，计算目标变电站建筑运行阶段碳排放的具体步骤为：

38、步骤6.1，获取目标变电站建筑的照明灯具功率以及数量信息，并结合各类照明灯具全年开启时长经验值，估算出照明灯具全年耗电量为：

39、

40、式中，e灯具为照明灯具全年耗电量，r为目标变电站建筑中安装照明灯具的房间数量，pi为第i个房间的每平米照明功率，hi为第i房间照明灯具的全年开启时长经验值，ai为第i个房间的面积；

41、步骤6.2，获取目标变电站建筑的排风扇功率以及数量信息，并结合各类排风扇全年开启时长经验值，估算出排风扇全年耗电量为：

42、

43、式中，e排风扇为排风扇全年耗电量，s为目标变电站建筑中有排风扇的房间数量，pi为第i个房间内排风扇的功率，hi为第i个房间内排风扇的全年开启时长经验值，xi为第i个房间内排风扇的数量；

44、步骤6.3，获取目标变电站建筑的空调装机房间的面积以及空调cop数值信息，并调用步骤2中与目标变电站建筑相同气候分区内典型城市的典型变电站建筑的空调房间供暖制冷能耗强度，再估算目标变电站建筑的空调全年耗电量为：

45、

46、式中，e空调为空调全年耗电量，a’配电装置室为目标变电站建筑的配电装置室面积，ei空调,典型,配电装置室为典型变电站建筑配电装置室全年空调能耗强度，cop配电装置室为目标变电站建筑的配电装置室内空调cop数值，a’二次设备室为目标变电站建筑的二次设备室面积，ei空调,典型,二次设备置室为典型变电站建筑二次设备室全年空调能耗强度，cop二次设备室为目标变电站建筑的二次设备室内空调cop数值；a’蓄电池室为目标变电站建筑的蓄电池室面积，ei空调,典型,蓄电池室为典型变电站建筑蓄电池备室全年空调能耗强度，cop蓄电池室为目标变电站建筑的蓄电池室内空调cop数值；

47、步骤6.4，根据运行阶段的照明灯具全年耗电量、排风扇全年耗电量以及空调全年耗电量，再结合用电碳排放因子与建筑设计使用年限，估算出目标变电站建筑运行阶段碳排放为：

48、c运行＝(e灯具+e排风扇+e空调)×f电×y

49、式中，c运行为运行阶段碳排放，e灯具为照明灯具全年耗电量，e排风扇为排风扇全年耗电量，e空调为空调全年耗电量，f电为用电碳排放因子，y为建筑设计使用年限。

50、进一步的，步骤7中，计算目标变电站建筑拆除阶段碳排放的具体步骤为：

51、首先获取拆除阶段与建造阶段碳排放的经验比值；

52、再计算拆除阶段碳排放为：

53、c拆除＝c建造×10％

54、式中，c拆除为拆除阶段碳排放，c建造为建造阶段碳排放，10％为拆除阶段与建造阶段碳排放的经验比值。

55、进一步的，步骤8中，计算目标变电站建筑的全生命周期总碳排放的具体步骤为：

56、将生产阶段碳排放、运输阶段碳排放、建造阶段碳排放、运行阶段碳排放以及拆除阶段碳排放进行累加，获得全生命周期总碳排放为：

57、c总＝c生产+c运输+c建造+c运行+c拆除

58、式中，c总为全生命周期总碳排放，c生产为生产阶段碳排放，c运输为运输阶段碳排放，c建造为建造阶段碳排放，c运行为运行阶段碳排放，c拆除为拆除阶段碳排放。

59、本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明充分利用变电站建筑方案在规模、功能、形体、构造等方面相似性高的特点，提出了变电站建筑全生命周期碳排放快速计算方法，该方法对钢结构和钢筋混凝土结构典型变电站建筑建造阶段碳排放强度进行详细计算，并结合目标变电站建筑面积实现建造阶段碳排放快速估算，通过对不同气候分区典型城市气象环境下典型变电站的能耗模拟计算出空调房间供暖制冷耗电强度，结合目标变电站建筑面积实现空调耗电碳排放的快速估算，从而降低碳排放计算过程中专业能耗模拟软件的使用次数；通过建造与拆除阶段碳排放经验比例系数计算法代替传统逐个设备计算的方法，在保证一定准确性的前提下大大提升了计算效率，能够快速且较为准确的计算变电站建筑全生命周期碳排放，为建筑设计师、工程师、运维人员及决策者提供有关碳排放的关键数据，推动变电站建筑领域的绿色发展和可持续发展目标的实现。