本技术涉及碳排放预测，尤其是一种寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测方法及装置。
背景技术：
1、寒冷地区城市住宅主要采用集中供暖，其能耗占据住宅运行能耗的主要部分，也是供暖碳排放的主要来源。因此，在设计阶段对寒冷地区城市住宅的供暖碳排放进行预测、评价和分析，以指导住宅设计优化的重要内容。
2、基于实测的预测模型构建过程涉及多源异构数据和多模态数据，其收集和整合过程复杂，无法面面俱到。此外，目前大部分预测模型构建过程是直接建立实测数据和住宅空间设计参数的映射。基于这种映射关系的供暖碳排放预测模型忽略了建筑热平衡基本原理，从而影响了预测模型的适用性和准确性，其次，根据相关标准要求，以能耗模拟软件为载体的动态能耗计算方法取代了以四则运算和建筑设计参数为核心的稳态计算方法。而动态计算方法耗时较长、需要在特定平台建模计算，操作复杂，且无法为建筑师提供及时、有效的建筑设计指导，不利于建筑创作。
技术实现思路
1、本技术的目的在于克服现有技术中预测模型的适用性和准确性较差以及动态计算方法耗时较长、需要在特定平台建模计算和操作复杂的问题，提供一种寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测方法及装置。
2、第一方面，提供了一种寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测方法，包括：
3、构建不同地区的住宅基本模型，并对所述基本模型进行演变以批量生成寒冷地区城市住宅案例，根据所述寒冷地区城市住宅案例构建案例数据库；
4、基于所述案例数据库采用python编写稳态计算方法并计算得到各寒冷地区城市住宅案例的全年单位面积累计的稳态耗热量；
5、通过sobol全局敏感度分析对不同的住宅空间设计参数、围护结构热工性能参数和气象参数的稳态耗热量影响程度进行量化分析，筛选并剔除敏感度低的设计参数，以简化所述住宅基本模型；
6、对简化后的基本模型进行演变以批量生成寒冷a区和b区不同预设城市的住宅案例，并计算寒冷地区城市住宅案例的全年单位面积累计的稳态耗热量和动态耗热量，其中，a区和b是根据案例数据库中城市所在分区来确定的；
7、将所述稳态耗热量和动态耗热量的比值作为转化系数，对所述转化系数的数值分布范围与简化后的住宅基本模型的设计参数和气象参数的相关性进行分析，其中，设计参数为空间设计参数和围护结构热工性能参数的统称；
8、将所述寒冷地区城市住宅案例分为测试集和验证集，结合所述测试集采用多元线性回归算法构建基于住宅的空间设计参数和气象参数的转化系数预测模型，并通过验证集对所述转化系数预测模型的预测性能进行检验和评价，以筛选出最佳的转化系数预测模型；
9、根据最佳的转化系数预测模型建立基于住宅的设计参数和气象参数的供暖碳排放预测模型，并利用所述供暖碳排放预测模型进行寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测。
10、在一些可能的实现方式中，构建不同地区的住宅基本模型，包括：选取预设地区，梳理建立住宅基本模型，根据所述住宅基本模型，整合所述住宅基本模型中的空间设计参数，对所述空间设计参数进行拆分和重组以形成多个设计方案，结合所述设计方案，量化稳态耗热量计算过程中的不同空间设计参数、围护结构热工性能参数和气象参数的敏感度，并根据所述住宅设计参数敏感度进行住宅基本模型简化以得到住宅基本模型。
11、在一些可能的实现方式中，所述空间设计参数包括下述中的至少一种：建筑层数、建筑层高、外墙面积、各功能房间数量、建筑面宽、建筑进深、换气体积、地面面积、外窗信息、屋面信息、外门信息和总建筑面积。其中，各功能房间数量包括住宅标准层的不同功能房间数量和住宅建筑不同功能房间的总数量，外窗信息包括外窗的面积和传热系数，外门信息包括外门的面积以及外门采用一道门还是两道门等，换气体积按建筑提交的0.6倍取值，屋面信息包括屋面的面积和传热系数。
12、在一些可能的实现方式中，基于所述案例数据库编写稳态计算方法包括：
13、定义空间设计参数和围护结构热工性能参数的取值范围；
14、生成独立单元住宅空间设计参数和联排住宅空间设计参数；
15、将所述独立单元住宅空间设计参数和联排住宅空间设计参数进行合并检验和筛选，并补充耗热量计算所需的其他组合参数，形成寒冷地区住宅设计数据集；
16、定义目标城市的气象参数，按照不同气候分区的建造节能要求差异将所述寒冷地区住宅设计数据集分别与相应的围护结构热工性能参数进行整合，分别构成寒冷地区不同预设城市的住宅设计数据集；
17、分别根据预设城市的住宅设计数据集计算各项耗热量，将所计算得到的各项耗热量整合为目标城市的住宅设计稳态耗热量数据集；
18、基于目标城市的住宅设计稳态耗热量数据集，通过改变空间设计参数与围护结构热工性能参数即可输出各项耗热量计算结果。
19、在一些可能的实现方式中，全年单位面积累计的稳态耗热量和动态耗热量的计算公式为：
20、sqh＝0.001·24·qh·t (1)
21、dqh＝0.001·24·qh·t/φ (2)
22、其中，sqh为全年单位面积累计的稳态耗热量，dqh为全年单位面积累计的动态耗热量，t为供暖天数，qh为耗热量指标。
23、在一些可能的实现方式中，所述供暖碳排放预测模型的表达式为：
24、yheating＝1000·efi·sqh/(ηi·q·φ)＝24·efi·qh·t/(ηi·q·φ)
25、(3)
26、其中，yheating为单位建筑面积住宅全年供暖碳排放量；ηi表示供暖系统综合效率；q为热值转化系数；efi为能源碳排放因子。
27、第二方面，提供了一种寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测装置，包括：
28、构建模块，用于构建不同地区的住宅基本模型，并通过python语言对所述基本模型进行演变以生成寒冷地区城市住宅案例，根据所述寒冷地区城市住宅案例构建案例数据库；
29、第一计算模块，用于基于所述案例数据库采用python编写稳态计算方法并计算得到各寒冷地区城市住宅案例的全年单位面积累计的稳态耗热量；
30、简化模块，用于通过sobol全局敏感度分析对不同住宅的空间设计参数、围护结构热工性能参数和气象参数的稳态耗热量影响程度进行量化分析，筛选并剔除敏感度低的参数，以简化所述住宅基本模型；
31、第二计算模块，用于对简化后的基本模型进行演变以批量生成寒冷a区和b区不同预设城市的住宅案例，并计算寒冷地区城市住宅案例的全年单位面积累计的稳态耗热量和动态耗热量；
32、分析模块，用于将所述稳态耗热量和动态耗热量的比值作为转化系数，对所述转化系数的数值分布范围与简化后的住宅基本模型的设计参数和气象参数的相关性进行分析，其中，所述设计参数包括空间设计参数和围护结构热工性能参数；
33、筛选模块，用于将所述寒冷地区城市住宅案例分为测试集和验证集，结合所述测试集采用多元线性回归算法构建基于住宅设计参数和气象参数的转化系数预测模型，并通过验证集对所述转化系数预测模型的预测性能进行检验和评价，以筛选出最佳的转化系数预测模型；
34、预测模块，用于根据最佳的转化系数预测模型建立基于住宅的设计参数和气象参数的供暖碳排放预测模型，并利用所述供暖碳排放预测模型进行寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测。
35、第三方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。
36、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读介质存储用于设备执行的程序代码，该程序代码包括用于执行如上述第一方面中的任意一种实现方式中方法的步骤。
37、第五方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如上述第一方面中的任意一种实现方式中的方法。
38、本技术具有如下有益效果：本技术将python语言编程与稳态计算方法结合，对照动态计算结果，分析城市气象、住宅空间设计和热工性能等不同参数对耗热量的敏感度，建立由稳态向动态转化的方法路径，并依托多元线性回归算法构建供暖碳排放的预测模型，为寒冷地区低碳住宅提供设计指导和数据支持，能够更好地揭示不同设计参数对供暖碳排放的影响机制，并提高预测方法的准确性和适用性，且本技术能够与住宅设计流程、建筑师设计模型相契合，从而能够为建筑师提供及时、有效的建筑设计指导，有利于进行建筑设计创作。
1.一种寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测方法，其特征在于，构建不同地区的住宅基本模型，包括：选取预设地区，梳理建立住宅基本模型，根据所述住宅基本模型，整合所述住宅基本模型中的空间设计参数，对所述空间设计参数进行拆分和重组以形成多个设计方案，结合所述设计方案，量化稳态耗热量计算过程中的不同空间设计参数、围护结构热工性能参数和气象参数的敏感度，并根据所述住宅设计参数敏感度进行住宅基本模型简化以得到住宅基本模型。
3.根据权利要求2所述的寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测方法，其特征在于，所述空间设计参数包括下述中的至少一种：建筑层数、建筑层高、各朝向外墙面积、建筑面宽、建筑进深、各功能房间数量、换气体积、地面面积、屋面信息、外窗信息、外门信息和总建筑面积。
4.根据权利要求1所述的寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测方法，其特征在于，基于所述案例数据库编写稳态计算方法包括：
5.根据权利要求1所述的寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测方法，其特征在于，全年单位面积累计的稳态耗热量和动态耗热量的计算公式为：
6.根据权利要求5所述的寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测方法，其特征在于，所述供暖碳排放预测模型的表达式为：
7.一种寒冷地区城市住宅供暖碳排放的预测装置，其特征在于，包括：
8.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品内存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-6任一所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储用于设备执行的程序代码，该程序代码包括用于执行如权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
