一种基于BIM技术的碳排放评估方法及系统与流程

本发明属于碳排放评估，具体涉及一种基于bim技术的碳排放评估方法及系统。

背景技术：

1、随着全球气候变暖和极端天气频繁发生，气象问题已经成为全球瞩目的话题，控碳减碳也成为一个人类共识。研究发现建筑行业产生的碳排放量最高，因此建筑行业降碳控碳刻不容缓，而碳排放评估的基础就是碳排放量的测算。

2、建筑信息模型(building information modeling，简称bim)包含了建筑项目的各类工程数据，当前在建筑行业运用十分广泛。现阶段bim技术通过数字化模型为建筑从前期规划设计到施工运营提供全方位的技术支持，其与绿色建筑设计的结合，成为碳排放评估的重要工具之一，可以为环境保护和节能减排工作提供有力的支持，提高了建筑设计阶段的工作效率，优化了设计方案，是建筑产业转型中的必要流程与技术手段。

3、虽然bim在建筑碳排量计算中可以提供很多帮助，但它也有其局限性。在实际应用中，bim模型中涉及到的数据并不全面，无法对一些使用阶段的因素进行较为精确的计算，比如天气变化、人口数量变化等因素。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于bim技术的碳排放评估方法及系统，通过将建筑物全生命周期按照评估需求划分为不同的阶段进行计算评估，利用bim模型提供的数据构建神经网络模型对人为活动所产生的碳排量进行估算，结合各个影响因素与碳排放之间的映射关系，实现碳排放更加全面、准确的评估。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、本发明提供了一种基于bim技术的碳排放评估方法，包括以下步骤：

4、s1、划分建筑生命周期碳排放阶段：根据建筑物全生命周期碳排放的阶段特征，划分出对该建筑物研究的碳排放重点阶段；

5、s2、采集建筑物各阶段的数据：采集建筑物建造阶段、使用阶段和拆除阶段的各种数据；

6、s3、建立bim模型：使用bim软件建立建筑物的三维模型，并将所采集的建筑物各阶段的数据整合到模型中；

7、s4、仿真模拟：将bim模型导入能源模拟软件中进行仿真模拟，通过模拟建筑物内部的能源消耗情况和人为活动获得模拟结果；

8、s5、碳排放计算：通过模拟结果分别计算建造阶段、使用阶段和拆除阶段的碳排放量；其中，建造阶段和拆除阶段通过施工过程中的能源消耗计算，使用阶段通过运营过程中能源消耗和人为活动计算；

9、s6、碳排放评估：根据碳排放计算结果，通过与国家或地区的碳排放标准进行比较，评估建筑物的碳排放状况；

10、s7、状态监测和反馈：在建筑物的使用阶段，通过bim模型对建筑物的能源消耗和人为活动等数据进行监测，并通过阶段性的碳排放评估进行反馈。

11、进一步地，所述步骤s1中，将建筑生命周期的碳排放阶段划分为：建造阶段、使用阶段和拆除阶段；

12、其中，建造阶段的碳排放包括建筑材料的消耗和施工用具的使用产生的碳排放；使用阶段的碳排放包括建筑物在运营维护过程中能源消耗和人为活动造成的碳排放；拆除阶段的碳排放包括废料回收和施工用具的使用产生的碳排放。

13、进一步地，所述步骤s2中，建筑物建造阶段的数据包括建筑物设计、施工图纸、施工过程记录、设备用能数据和维护记录；使用阶段数据包括供能系统的能耗、气象数据、水资源利用、废弃物处理、维护保养数据和人为活动数据；拆除阶段数据包括施工过程记录和设备用能数据。

14、进一步地，所述步骤s4中，能源消耗包括照明、插座、空调、动力、燃气、燃油和可再生能源的能耗情况；人为活动包括人流情况、活动区域、人员活动模式、拥挤度和时间分配。

15、进一步地，所述步骤s5中，能源消耗计算碳排量的过程依据国家或地区制定的碳排放标准，人为活动计算碳排量的过程采用神经网络模型估算。

16、进一步地，所述步骤s5中，通过神经网络模型估算人为活动的碳排放包括以下步骤：

17、s51、筛选通过bim模型获取的碳排量影响因素；

18、s52、神经网络构建；

19、s53、估算人为活动的碳排放。

20、进一步地，所述碳排量影响因素具体包括气象条件、人员流量、活动类型、设备状态、设备效率、设备寿命、使用行为、能源价格和管理制度。

21、进一步地，所述步骤s51中，碳排量影响因素的筛选采用回归模型，具体包括数据标准化、构建碳排放yt影响因素线性回归模型和确定最终选取变量。

22、进一步地，所述步骤s52中，构建神经网络，具体包括以下步骤：

23、s521、对样本数据归一化处理；

24、s522、确定神经网络结构；

25、s523、神经网络训练。

26、本发明还提供了一种基于bim技术的碳排放评估系统，应用于上述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，包括碳排放数据采集单元、碳排放数据库单元、碳排量计算单元和碳排量估算单元，其中：

27、所述碳排放数据采集单元，用于采集建筑物各阶段的数据；

28、所述碳排放数据库单元，用于存储采集到的建筑物各阶段数据；

29、所述碳排量计算单元，用于计算建筑物全生命周期各阶段能源消耗所产生的碳排放；

30、所述碳排量估算单元，用于估算建筑物全生命周期各阶段人为活动所产生的碳排放。

31、本发明的有益效果为：

32、(1)通过将建筑物全生命周期按照评估需求划分为不同的阶段进行计算评估，根据每个阶段碳排放的特征，以不同的方式针对性的获取碳排量，从而更加全面、准确的进行碳排放的评估。

33、(2)在建筑物使用阶段，通过能源消耗和人为活动两个方面去计算本阶段的碳排量，基于bim模型提供的全面且精准的数据构建神经网络模型对人为活动所产生的碳排量进行估算，经过整合大量的影响因素，进一步提高了碳排放评估的效率以及准确度。

技术特征：

1.一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：所述步骤s1中，将建筑生命周期的碳排放阶段划分为：建造阶段、使用阶段和拆除阶段；

3.根据权利要求1所述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：所述步骤s2中，建筑物建造阶段的数据包括建筑物设计、施工图纸、施工过程记录、设备用能数据和维护记录；使用阶段数据包括供能系统的能耗、气象数据、水资源利用、废弃物处理、维护保养数据和人为活动数据；拆除阶段数据包括施工过程记录和设备用能数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：所述步骤s4中，能源消耗包括照明、插座、空调、动力、燃气、燃油和可再生能源的能耗情况；人为活动包括人流情况、活动区域、人员活动模式、拥挤度和时间分配。

5.根据权利要求1所述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：所述步骤s5中，能源消耗计算碳排量的过程依据国家或地区制定的碳排放标准，人为活动计算碳排量的过程采用神经网络模型估算。

6.根据权利要求5所述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：所述步骤s5中，通过神经网络模型估算人为活动的碳排放包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：所述碳排量影响因素具体包括气象条件、人员流量、活动类型、设备状态、设备效率、设备寿命、使用行为、能源价格和管理制度。

8.根据权利要求7所述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：所述步骤s51中，碳排量影响因素的筛选采用回归模型，具体包括数据标准化、构建碳排放影响因素线性回归模型和确定最终选取变量。

9.根据权利要求8所述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：所述步骤s52中，构建神经网络，具体包括以下步骤：

10.一种基于bim技术的碳排放评估系统，应用于如权利要求1至9任一项所述的一种基于bim技术的碳排放评估方法，其特征在于：包括碳排放数据采集单元、碳排放数据库单元、碳排量计算单元和碳排量估算单元，其中：

技术总结
本发明涉及一种基于BIM技术的碳排放评估方法及系统，属于碳排放评估技术领域。包括以下步骤：S1、划分建筑生命周期碳排放阶段；S2、采集建筑物各阶段的数据；S3、建立BIM模型；S4、仿真模拟；S5、碳排放计算：通过模拟结果分别计算建造阶段、使用阶段和拆除阶段的碳排放量；其中，建造阶段和拆除阶段通过施工过程中的能源消耗计算，使用阶段通过运营过程中能源消耗和人为活动计算；S6、碳排放评估；S7、状态监测和反馈。本发明通过将建筑物全生命周期按照评估需求划分为不同的阶段进行计算评估，利用BIM模型提供的数据构建神经网络模型对人为活动所产生的碳排量进行估算，实现碳排放更加全面、准确的评估。

技术研发人员：杨坚,张进,何晓华
受保护的技术使用者：广州珠江外资建筑设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15