低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型.pdf

文章编号:()收稿日期:基金项目:中国铁建股份有限公司科技研究开发计划项目()作者简介:汤海洋()男河北保定人高级工程师主要从事企业项目管理、绿色施工、能源节能、碳排放管理等方面的工作:.引文格式:汤海洋.低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型.铁道建筑技术():.低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型汤海洋(中国铁建股份有限公司 北京)摘 要:目前常规的公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型主要以能源消耗量为目标函数构建多元回归预测模型由于缺乏对节能减排潜力量化指标的分类讨论导致预测效果不佳 对此提出低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型 结合相关系数法对影响模型预估效果的要素进行量化分析并选取节能率和减排率作为潜力预测模型的量化指标分别对节能潜力以及减排潜力进行测算 通过实验对提出的模型进行预测精度检验结果表明模型均方根误差值较低说明其具备更为理想的预测精度关键词:绿色施工 低碳目标 节能减排潜力 预测模型 量化指标中图分类号:文献标识码:./.():.:引言公共建筑绿色施工方案的耗能情况受到包括施工方案以及建筑参数在内的多种因素的影响具有复杂性、地域性以及周期性等特点 因此为准确预估出施工方案的节能减排潜力首先需要结合不同施工方案的实际建筑参数对影响建筑施工能耗的主要因素进行分析从而提高对于节能减排潜力的预测精度目前常规的预测模型将节能减排看作一项指标仅通过使用能耗量或排放量等单一指标对整个建筑施工项目的节能减排潜力进行表征由此预测出的节能减排潜力值具备一定的片面性无法反映出建筑施工项目的整体情况 因此为优化上述常规预测模型的问题本文提出了一种新型的节能减排潜力预测模铁道建筑技术 ()汤海洋:低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型型旨在提高模型预测精度 首先对影响节能减排潜力的因素进行具体量化分析在此基础上分别对公共建筑绿色施工项目的节能情况以及减排情况进行分类讨论并选取不同的量化指标对节能量和减排量进行客观表征对不同施工项目的节能减排潜力进行合理预测 低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型.低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力影响因素分析 在低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力的预测结果容易受到多种因素变量的影响 因此为了保证对公共建筑绿色施工方案节能减排潜力的预测精度本文首先结合相关系数法对影响节能减排潜力的因素进行分析为后续的节能减排潜力表征指标的选取提供帮助 一般情况下公共建筑绿色施工方案中容易对节能减排效果产生影响的因素主要包括四个方面分别为建筑主体方面、内部构造方面、建筑使用方面以及后期维护方面 其中建筑主体方面的主要因素为建筑年代、建筑层高、建筑面积等 内部构造方面指的是建筑内部的具体构件例如空调外设、外窗类型以及玻璃类型等 建筑使用方面主要指的是该公共建筑的预计使用时间以及使用年限 后期维护方面主要指的是建筑是否存在后续改造工程或维护工程该后期工程的施工细节也会对施工项目的整体节能减排潜力预测结果产生较大的影响对此本文首先以横向的角度对公共建筑绿色施工节能减排潜力进行分析具体分析如图 所示图 公共建筑绿色施工节能减排横向潜力分析图 中、分别代表四个决策单元该决策单元均受到低碳目标约束 而四个决策单元下的总施工产出情况主要受到两方面要素的影响分别为能源要素以及其他要素 其中能源要素指的是在进行绿色施工过程中所采用的绿色施工能源对节能减排效果的影响程度其他要素指的是以劳动力或者资本为主的物质要素 基于上述要素的分析过程本文采用皮尔逊相关系数法对上述影响要素之间的相关性进行检验由此构建相关系数矩阵表达式:()()式中:为皮尔逊相关系数为影响因素的正态分布概率 为检验对象的数量基于对上述节能减排潜力影响因素的分析本文将 的值设为 通过式()即可计算出两影响因素之间的相关系数 各因素之间的相关系数越大代表该因素对于节能减排潜力的影响程度就越高 通过上述步骤即可完成对于公共建筑绿色施工节能减排潜力影响因素的分析为后续的节能减排潜力量化指标的选取提供合理帮助.公共建筑绿色施工节能减排潜力量化指标选取为对公共建筑绿色施工节能减排潜力进行有效预测本文通过从节能与减排两个方面对公共建筑绿色施工情况进行定量分析选取出适合的潜力量化指标用于对节能减排潜能进行有效表征 结合相关研究文献公共建筑绿色施工节能潜力的量化可以采用具体数值进行表征例如节能率或节能量 节能率和节能量这种量化指标可以有效反映出公共建筑绿色施工方案的能源有效利用程度以及可持续发展空间 但由于节能量与节能率所侧重的方面有所不同因此需要根据公共建筑绿色施工方案的具体要求以及实际情况对节能潜力表征指标进行具体确认 对此本文结合常规的公共建筑绿色节能量计算算法从五个角度对节能量进行分类具体分类结果如图 所示图 公共建筑绿色施工节能量分类铁道建筑技术 ()汤海洋:低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型根据上述分类结果可以看出公共建筑绿色施工方案的节能量可以从不同角度体现出施工方案的节能潜力 其中产品与产值的节能量可以有效针对耗能建筑施工方案的节能情况进行有效表征 但受到建筑施工方案统计口径以及规划单位的影响产品与产值的节能量在单位统一的过程中会涉及到较大的计算量因此不适用于本文的潜力预测模型 而施工措施节能量可以对绿色施工过程中某项措施实施前后产生的节能量进行有效量化但是无法体现出公共建筑施工工程的整体节能量具有一定的片面性 而公共建筑绿色施工方案的减排潜力一般可以以减排量或减排率进行表征这两个指标可以对施工方案的排放情况以及能源消耗情况进行有效的量化与表征分析 而在计算节能量与减排量的过程中除了要结合施工方案进行分析以外还需选取一个行业平均水准作为参考值以此保证节能减排潜力的预测效果较为准确基于上述对节能量以及减排量的具体分析本文以公共建筑绿色施工的产量节能量以及节能率作为节能潜力的预测指标具体计算公式:()()()()式中:为公共建筑绿色施工方案的产量节能量为产量节能率和 分别为绿色施工过程中单位产量能耗的预测值与参考值和 分别为公共建筑施工量的预测值与参考值同理本文选择以绿色施工减排量以及减排率作为减排潜力的量化指标对施工方案的废气排放降低程度进行表征具体计算公式:()()()()式中:为公共建筑绿色施工的产量减排量为产量减排率和 分别为单位时间内绿色施工过程中温室气体排放量的预测值与参考值通过上述公式分析可以看出节能量与减排量的计算单位存在差异因此为保证后续模型对于数据处理的统一性本文选择采用节能率和减排率作为模型的量化指标 通过上述步骤即可完成对于模型量化指标的选取结合上文分析出的影响因素即可构建出节能减排潜力预测模型.公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型构建在完成对于公共建筑绿色施工节能减排潜力量化指标的选取以及影响因素分析后本文通过分别对节能潜力以及减排潜力进行测算从而构建出节能减排潜力预测模型 首先是公共建筑绿色施工节能潜力的具体计算其计算公式:()式中:为公共建筑绿色施工方案中第 个区域在单位施工周期为 时的节能潜力和 分别为该区域在单位施工周期内的能源投入总量和计划投入量为能源投入调节量可以对公共建筑绿色施工方案的能源有效利用率进行有效表征该值越大代表该施工方案的预计节能潜力也就越大 根据上文中的横向节能潜力分析可以看出不同施工方案对于能源投入可能会出现冗余的情况因此引入 可以一定程度上对能源的效率损失情况进行有效表征从而提高对于节能潜力的预测精度 而公共建筑绿色施工的横向减排潜力同样可以引入污染物的排放调节量对排放情况进行表征由此可得到减排潜力的具体计算公式:()式中:为公共建筑绿色施工方案中第 个区域在单位施工周期为 时的减排潜力和 分别为该区域在单位施工周期内的实际污染物排放量以及计划污染物排放量为污染物排放调节量将上述公式进行组合即可构建出公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型通过分别计算节能潜力以及减排潜力通过引入调节量对预测误差进行有效修正通过上述步骤即可完成对于公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型的有效构建从而计算出不同施工方案下的节能潜力以及减排潜力 将本节内容与上述提到的节能减排潜力量化指标以及影响因素等相关内容进行结合至此低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型设计完成 实验论证为了证明本文提出的低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型的预测效果优于常规的公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型在理论上设计完成后构建实验环节对本文方法的实际预测效果进行检验铁道建筑技术 ()汤海洋:低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型.实验说明为验证本文提出的低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型的有效性本次实验选取了两种常规的公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型作为对比对象分别为基于情景分析的公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型以及基于多因素分析的公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型 通过构建实验平台采用三种预测模型对同一对象施工方案进行预测对比不同预测方法的实际预测性能.实验准备本次实验选取的实验对象为某城市核心筒式公共施工建筑项目该项目整体施工面积约为 整体建筑以核心筒结构为主四个方向均计划施工四个公共区域办公室 预计构建层数为 层每层的公调系统以及供电设备均进行统一设置 为对比不同预测模型对于该建筑工程节能减排潜力的实际预测效果本次实验采用 仿真软件对实验对象进行搭建通过调取原施工方案中公共建筑房间的参数构建出仿真建筑模型具体施工建筑参数如表 所示表 公共建筑仿真参数配置参数类型办公室走廊夏季设定温度/冬季设定温度/人员密度/(/)人员散热量/(/)新风量/()照明功率密度/(/)设备功率密度/(/)夏季设定湿度/()冬季设定湿度/()屋面传热系数/().外墙传热系数/().外窗传热系数/().以表 参数对该公共建筑施工项目进行建模待模型构建完成后为比较出不同预测方法的实际预测性能本次实验首先针对该公共建筑施工项目的天然气消耗以及电能消耗值进行计算 以此为后续的节能减排潜力预估值提供评判标准 针对上述公共建筑绿色施工项目模型所测量出的单位施工周期内天然气消耗与电能消耗散点图如图 所示为保证实验结果的准确性本次实验选取三个子施工项目方案作为实际测试对象 每个建筑方案的耗能情况均有较大差异其中建筑方案 的能源投入占比为建筑方案 的能源投入占比为建筑方案 的能源投入占比为 图 天然气消耗与电能消耗散点图以上述的天然气消耗以及电能消耗实测值作为对比标准针对三种能源投入占比不同的建筑方案模型进行节能减排潜力预估 通过对比不同预测模型的实际预测误差从而比较三种方法的实际预测性能.预测精度对比结果本次对比实验选取的对比指标为公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型的预测精度具体对比标准为不同模型的均方根误差该值越低代表模型的实际预测性能越好具体计算公式:()()式中:为节能减排潜力预测值为实际值 为预测对象个数通过式()计算出不同施工区域的节能减排潜力由此得到的预测精度对比结果如图 图 所示图 能源投入占比为 时的预测对比结果铁道建筑技术 ()汤海洋:低碳目标约束下公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型图 能源投入占比为 时的预测对比结果图 能源投入占比为 时的预测对比结果根据上述实验结果可以看出:随着能源投入占比不断提高各预测模型的预测精度在不断加大这主要是由于能源投入变大导致节能减排潜力影响因素变多进而影响了预测效果 通过数值上的对比可以明显看出本文所提出的公共建筑绿色施工节能减排潜力预测模型的均方根误差明显低于两种常规的预测模型由此可以证明本文模型具备更为优秀的预测精度 结束语本文针对常规的节能减排潜力预测模型精度较差的问题通过结合皮尔逊相关系数法提出了一种新型的节能减排潜力预测模型 通过采用相关系数分析法对模型预估结果的影响因素进行分析进而提取出量化指标在此基础上构建出的潜力预测模型具备更为理想的预测性能参考文献 张爽黄志烨.城镇化视角下我国产业化住宅节能减排模型研究.建筑节能(中英文)():.雷玉桃张萱孙菁靖.中国制造业部门碳减排潜力估算及预测.统计与决策():.周树涛邱畅姚均業等.基于 模型的碳排放预测及减排潜力.中国新技术新产品():.常莎莎冯国会崔航等.建筑行业碳排放特征及减排潜力预测分析.沈阳建筑大学学报(自然科学版)():.张弛.某大型办公建筑能耗数据分析及节能潜力探讨.绿色建筑():.王命仁李斌郑春元等.基于室温预测的多联机系统节能潜力分析.制冷技术():.韩楠罗新宇.多情景视角下京津冀碳排放达峰预测与减排潜力.自然资源学报():.刘蕙兰张建中张威等.燃气锅炉能效与排放实测调研及节能减排潜力分析.暖通空调():.王启猛.矿山电气自动化设备的节能减排智能控制方法分析.中国金属通报():.李远钊吴雨婷于娟等.基于 的高层办公建筑全生命周期碳排放预测模型 以天津地区为例.建筑节能(中英文)():.于静屈国强.中国区域生态能源效率与节能减排潜力研究.统计与决策():.田川冯国会李帅等.基于情景分析法的辽东湾新区区域建筑节能减排潜力预测研究.沈阳建筑大学学报(自然科学版)():.(上接第 页)参考文献 刘杰.川藏铁路昌都至林芝段轨道选型与设计需求分析.铁道标准设计 ():.武林.银吴高铁有砟轨道道床施工工艺与质量控制研究.铁道建筑技术():.尤瑞林 范佳 刘伟斌.国内外预应力混凝土轨枕强度检验标准对比研究.铁道标准设计 ():.吴大兵.预应力混凝土轨枕预制施工技术研究.上海:同济大学.汪加蔚.我国铁路预应力混凝土轨枕的研究发展动态.混凝土与水泥制品():.孙立.钢管混凝土轨枕结构设计方案.中国铁路():.洪晓龙.重载铁路轨枕受力特性分析与参数优化.成都:西南交通大学.:.林向晖 黄文达.铁路预应力混凝土轨枕的损伤诊断研究第十五届粤、京、港、沪铁道学会学术年会第八届世界轨道交通发展研究会年会论文集.广州:广东铁道学会.汪加蔚 白玲.预应力混凝土轨枕的裂缝及结构耐久性.混凝土与水泥制品():.郭勇.轨枕生产管理在东非肯尼亚铁路建设中的实践与突破.工程技术研究():.田春香王平熊维等.中美轨枕设计方法对比与分析.铁道工程学报():.铁道建筑技术 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