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专利号: 2024114922450
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种城市街区尺度人居碳排放的精细化评估方法,其特征在于,包括:获取城市地区的地形数据以及背景风向数据,根据城市地区的地形数据生成城市建筑冠层模型;

将背景风向数据添加至所述城市建筑冠层模型,计算近地面空气动力学阻抗获得城市水平风场分布图;在城市水平风场分布图进行网格化处理并标定监测点;

由城市水平风场分布图读取监测点的风速,基于风速计算监测点的室外对流换热系数;获取监测点设定周期的温差,由室外对流换热系数和温差计算获得监测点的室外对流热流密度;

根据天空温度、建筑物壁面外表面温度计算监测点的室外辐射热交换量;将室外辐射热交换量和室外对流热流密度进行叠加获得室外总热流密度,基于各监测点的室外总热流密度生成热耗散动态地图;

通过热值换算将热耗散动态地图转化成碳排放量动态地图,由碳排放量动态地图读取人居碳排放量。

2.根据权利要求1所述的城市街区尺度人居碳排放的精细化评估方法,其特征在于,所述城市地区的地形数据包括地表空气动力学摩擦高度与流场走向的建筑高度与基本轮廓、区域地形与高程、地表土地利用类型和归一化植被指数。

3.根据权利要求1所述的城市街区尺度人居碳排放的精细化评估方法,其特征在于,基于风速计算监测点的室外对流换热系数,包括:;

公式中,为城市水平风场分布图中监测点的风速; 为室外对流换热系数;为设定权重;为设定常数。

4.根据权利要求1所述的城市街区尺度人居碳排放的精细化评估方法,其特征在于,由室外对流换热系数和温差计算获得监测点的室外对流热流密度,包括:;

公式中, 表示为监测点设定周期的温差; 表示为监测点的室外对流热流密度。

5.根据权利要求1所述的城市街区尺度人居碳排放的精细化评估方法,其特征在于,获取室外温度以及城市地区的云量指数,根据室外温度和云量指数计算所述天空温度,表达公式为:;

公式中, 表述为室外温度; 表述为城市地区的云量指数; 表示为天空温度。

6.根据权利要求1所述的城市街区尺度人居碳排放的精细化评估方法,其特征在于,根据天空温度、建筑物壁面外表面温度计算监测点的室外辐射热交换量,计算过程包括:;

公式中, 表示为监测点的室外辐射热交换量, 为建筑物直接辐射热交换量;

为扩散辐射热交换量;为波尔兹曼常数,为表面长波发射率;表示为设定权重; 为地面视角系数; 为天空视角系数; 表述为地面温度; 表述为建筑物外壁表面温度。

7.根据权利要求1所述的城市街区尺度人居碳排放的精细化评估方法,其特征在于,通过热值换算将热耗散动态地图转化成碳排放量动态地图,包括:基于各监测点的室外总热流密度计算周期内释放热量,表达公式为:;

根据监测点的周期内释放热量计算碳排放量,表达公式为:;

公式中, 表示为监测点的室外总热流密度;表示为监测点设定周期内释放热量;

为燃料热值; 为燃料质量; 表示为碳排放因子; 表示为监测点的碳排放量;

基于各监测点的碳排放量生成碳排放量动态地图。

8.一种城市街区尺度人居碳排放的精细化评估系统,其特征在于,包括:获取模块,用于获取城市地区的地形数据以及背景风向数据,根据城市地区的地形数据生成城市建筑冠层模型;

风场分析模块,将背景风向数据添加至所述城市建筑冠层模型,计算近地面空气动力学阻抗获得城市水平风场分布图;在城市水平风场分布图进行网格化处理并标定监测点;

换热分析模块,由城市水平风场分布图读取监测点的风速,基于风速计算监测点的室外对流换热系数;获取监测点设定周期的温差,由室外对流换热系数和温差计算获得监测点的室外对流热流密度;

热流计算模块,根据天空温度、建筑物壁面外表面温度计算监测点的室外辐射热交换量;将室外辐射热交换量和室外对流热流密度进行叠加获得室外总热流密度,基于各监测点的室外总热流密度生成热耗散动态地图;

输出模块,通过热值换算将热耗散动态地图转化成碳排放量动态地图,由碳排放量动态地图读取人居碳排放量。

9.根据权利要求8所述的城市街区尺度人居碳排放的精细化评估系统,其特征在于,还包括人机交互平台,所述人机交互平台由气象站获取实时气象数据,并发送至风场分析模块和换热分析模块;所述风场分析模块根据实时气象数据对背景风向数据进行修正,重新计算输出城市水平风场分布图;所述换热分析模块根据实时气象数据对监测点设定周期的温差进行修正,并重新计算输出室外对流热流密度。

10.一种电子设备,包括存储介质和处理器;所述存储介质用于存储指令;其特征在于,所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行权利要求1至权利要求7任一项所述城市街区尺度人居碳排放的精细化评估方法。