【2023年五一数学建模竞赛C题】“双碳”目标下低碳建筑研究--完整思路和代码

news2024/11/26 21:33:25

1.问题背景与描述

在这里插入图片描述
赛题评析:这道题其实主要还是考察学生搜集资料的能力,可发挥空间大,适合小白快速上手

2.解题思路分析

2.1 问题一的分析

  • 1.空调性能系数
    在这里插入图片描述

  • 2.热导系数

热导系数是指物质导热的能力,通常用单位时间内单位面积的热量通过单位长度的物质传递的能力来表示。热导系数的计算可以通过以下公式进行:
k = Q × L / (A × ΔT)
其中,k表示热导系数,单位为W/(m·K);Q表示通过被测物质的热流,单位为W;L表示热流的传播长度,单位为m;A表示热流的传播面积,单位为m²;ΔT表示热流传播的温差,单位为K。
在实际应用中,热导系数的计算可以通过热导仪等仪器进行测量。

    1. 碳排放
      碳排放量C = 0.28× 度数(kw/h)
  • 4.房间制冷量的计算

房间制冷量的计算需要考虑多个因素,包括房间的面积、朝向、隔热性能、人员数量、设备功率等。以下是一般情况下的计算公式:
房间制冷量(千瓦)= 房间面积(平方米) × 该地区夏季设计最高室外温度(℃) × 125W /(平方米·℃)× 热负荷系数
其中,热负荷系数为0.8-1.2之间,根据不同的房间类型和使用情况而定。
例如,一间房间的面积为20平方米,朝向南方,隔热性能较好,有两个人,使用一台功率为1.5千瓦的电器设备,该地区夏季设计最高室外温度为35℃,则该房间的制冷量计算如下:
房间制冷量(千瓦)= 20平方米 × 35℃ × 125W /(平方米·℃)× 1.0(热负荷系数)= 87.5千瓦需要注意的是,该公式只是一个大致的计算方法,实际情况还需要考虑更多的因素,如房间的朝向、隔热性能、通风情况等。在实际使用中,应该根据具体情况进行调整和计算。

综上所述,要计算碳排放就要计算耗电量,具体的耗电量根据空调性能系数以及对应空调的制冷来计算。
问题转化为计算制冷量/制热量,制冷量具体可以通过热导系数中的热流,热流Q:表示每秒钟通过率物体表面所传递的热量。具体就是已知k,A,L以及温度差来计算对应的Q。进一步可以计算整个体积需要的热量,当然在整过程中往复杂的考虑还要考虑整个体积内的热传递。最终计算出体积内的热量作为所需要的制冷/制热量。

2.2 问题二的分析

本体要求考虑影响碳排放的因素,如建筑设计标准、气候、建材生产运输、地区差异、建造拆除能耗、装修风格、使用能耗、建筑类型等。请查找、分析资料,建立数学模型,找出与上述因素相关度大且易于量化的指标,基于这些指标对居住建筑整个生命周期的碳排放进行综合评价。

这个需要自己去找量化指标数据,比较麻烦,建议先去统计年鉴上找找,是在找不到,可以自己发挥一下。有数据要先进行一下可视化的分析
找到指标再进行量化就比较容易了,具体的量化做法包括主成分得分评价,TOPSIS综合评价等方法进行量化。

2.3 问题三的分析

本体要求在问题2的基础上,分别考虑建筑生命周期三个阶段的碳排放问题,查找相关资料,建立数学模型,对2021年江苏省13个地级市的居住建筑碳排放进行综合评价,并对所建评价模型的有效性进行验证。

考虑生命周期三个阶段碳排放问题???也就是要重新考虑评价指标,问题二是建筑维度,问题三就是13个地级市的维度指标了(还是要找数据,这个题找数据是真坑啊),需要重新搜集数据建立综合评价模型进行计算。

2.4 问题四的分析

准确的碳排放预测能够为制定减排政策、优化低碳建筑设计提供重要的参考依据。建立碳排放预测模型,基于江苏省建筑全过程碳排放的历史数据,对2023年江苏省建筑全过程的碳排放量进行预测。

要求建立碳排放预测模型,这就比较简单了,先把江苏省历年的碳排放数据获取到(这个数据可以是自己计算也可以直接找指标),进一步建立比如时间序列等模型进行预测,当然可以考虑机器学习模型,不过需要格外指标。

总的来说,这道题比较简单,难点主要是数据收集以及数据处理上比较繁琐

3.完整代码+结果分享

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博主刚拿到题,先分享具体解题思路,数据收集和完整代码,快的话大概晚上会分享出来

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