CN101346590A - 基于室内人数的通风系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制室内空气质量的基于室内人数的通风系统，该系统使用计数器计算特定室内空间或其他区域内的人数，其中室内人数决定了房间通风系统的通风程度。所述计数器将记录人数及每个人停留在室内的时间。计数装置和通风管理控制装置之间的一个反馈控制算法提供对所需通风量的自动控制以确保舒适且有效的环境。

Description

基于室内人数的通风系统

技术领域

本发明涉及房间通风系统。更特别的，本发明涉及一种根据所考虑区域(例如会议室及类似场所)中的人数来确定通风量的基于室内人数(occupancy)的系统。

背景技术

随着能源危机的出现以及对能源价格上涨的预期，非常需要高效的室内空气质量控制。一个被良好控制的房间能让居住者舒适也因此更有工作效率。例如在一个会议室，随着会议的进行，温度、二氧化碳浓度、湿度以及体味都会增加，在这样的环境中工作效率会随着不舒适感的增加而降低。

对于这种担心一种可能的解决办法是：安装一系列传感器来提供关于每一项参数的数据，并安装一个控制器根据需要调节通风和加热或制冷。当然，这种解决方案花费高昂，因为每个传感器都必须安装在室内并且随后微处理器或其他控制器将根据传感器的指示来调节空气流量和温度。

另一个影响室内空气质量的因素是同时处于室内的人数。人员越多意味着在大家呼吸时产生越多的二氧化碳。而典型的基于传感器的解决方案没有考虑室内人数。

如果能够提供一种更简单并且更为经济的室内空气质量解决方案，那在该领域中将极具优势。

如果能够提供一种使用传感器的高效节能的室内空气质量控制方案，该传感器根据简单的监测方式例如室内人数来调节通风量，那就更具优势了。

如果一个室内通风控制系统考虑到进入和离开房间的人数以及室内人员活动的强度则尤其具有优势。

其它优点将在下文中阐明。

发明内容

目前已发现本发明的上述优势及其它优点可以通过以下方式得以实现。具体地说，已经发现，无需检测大量变量，室内人数与他们在房间中停留时间的长短之间的相关性提供了房间通风要求的精确反映。

该发现是基于普通人的新陈代谢与任何其他普通人差不多相等的知识。因此，已经发现人数的多少与他们产生的二氧化碳的量密切相关。计数装置与通风管理装置之间的反馈控制运算法则使得该系统能够在任何给定的时间根据现有人数的多少调节室内通风。

该用于预定区域室内空气质量的基于室内人数的通风系统调节房间通风系统，从而根据需要由室内人数产生的室内二氧化碳浓度来决定将室外空气供给预定区域。

该系统包括一个用于计算区域内的人数及每个人在区域内所停留时间的计数器。该计数器可以产生人数与每个人所停留时间的乘积的信号。该计数器位于该区域的入口附近。该计数器可以使用任何能够识别人的进或出的传感器。优选的传感器为光电管、红外线探测器、射频探测器、压力板或十字转门。

该系统还包括根据产生的信号调节区域的通风系统的处理器。该处理器决定维持室内空气中二氧化碳浓度于预定水平所需的通风量。优选的二氧化碳浓度为500ppm或更小。在优选实施例中，该处理器还适于根据室外或室内空气温度来调节通风量。

具体实施方式

本发明作为一个系统运行，在这个系统中，房间中二氧化碳的量由房间中的人数与每个人所停留时间的长短的函数决定。人数之和与时间的乘积直接与人仅由呼气产生的二氧化碳量的增加成比例。如下表1所示，每一个人在封闭的区域或空间中产生的二氧化碳的量取决于这个人进行的活动。工作越繁重产生的二氧化碳越多。

表1

活动	代谢率(W)	二氧化碳
			久坐工作	100	0.004
轻松的工作	100-300	0.006
			适中的工作	300-500	0.012
繁重的工作	500-650	0.020
			非常繁重的工作	650-800	0.026

本发明调节由通风管理系统带进房间的室外空气量。通常通风空气或室外空气含二氧化碳的浓度约为300ppm。理想的室内最大浓度为500ppm或更低。一个计算所述区域的人数及每个人在所述区域中所停留时间的计数器，所述计数器产生显示人数与每个人在室内所停留时间的乘积的信号。处理器根据产生的信号通过一个算法调节该通风系统，如：

$\frac{{\mathrm{dP}}_{\mathrm{CO}2}}{\mathrm{dt}}=\frac{j_{\mathrm{CO}2}*N\left(t\right)-v_{\mathrm{CO}2}\left(t\right)}{\mathrm{Vol}}$

式中：dP_CO2/dt表示室内二氧化碳分压力变化率，v_CO2(t)表示含300ppm二氧化碳的空气通入室内的速度，N(t)表示作为时间的函数的室内人数，j_CO2是单个人的平均二氧化碳呼吸率(假定为常量并且与特殊个体无关)。

该特别的处理器将被预先编程以进行适当的计算并将信号发送至房间通风系统。使用本发明允许省去许多用来检测温度、二氧化碳浓度、湿度、身体气味及类似参数的传感器。因为普通人的新陈代谢差不多相同，所以人数与时间的乘积和二氧化碳产生速度相关，并且通过简单地检测人进入和离开房间的每个时间，可以使房间保持有效率且舒适的环境。

虽然已经对本发明的特殊实施例进行了阐述和描述，但并不希望限制本发明，除非如以下权利要求所限定的。

Claims (21)

1.一种用于控制预定区域室内空气质量的基于室内人数的通风系统，包括：

用于向所述预定区域供给室外空气的房间通风系统；

用于计算所述区域内的人数和每个人停留在所述区域的时间的计数器，所述计数器产生信号，所述信号代表人数之和与每个人所停留时间的乘积；和

用于基于产生的信号调节所述区域通风系统的处理器，所述处理器适于确定维持室内空气二氧化碳浓度在预定水平所需的通风量。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述二氧化碳浓度为500ppm或更低。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述计数器安装在所述区域的入口附近。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述计数器包括传感器，所述传感器选自光电管、红外线探测器、射频探测器、压力板和十字转门。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还适于根据室外空气温度调节通风量。

6.如权利要求5所述的系统，其中第一探测器进一步包括仅通过所述第一红外波段的第一滤波器，并且第二探测器进一步包括仅通过所述第二红外波段的第二滤波器。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器使用下述算法：

$\frac{{\mathrm{dP}}_{\mathrm{CO}2}}{\mathrm{dt}}=\frac{j_{\mathrm{CO}2}*N\left(t\right)-v_{\mathrm{CO}2}\left(t\right)}{\mathrm{Vol}}$

式中：dP_CO2/dt表示室内二氧化碳分压力变化率，v_CO2(t)表示含300ppm二氧化碳的空气通入室内的速度，N(t)表示作为时间的函数的室内人数，j_CO2是单个人的平均二氧化碳呼吸率。

8.一种用于控制预定区域室内空气质量的基于室内人数的通风系统，包括：

用于向所述预定区域供给室外空气的房间通风系统装置；

用于计算所述区域内人数和每个人停留在所述区域内的时间的计数器装置，所述计数器产生信号，所述信号代表人数之和与每个人所停留时间的乘积；和

用于基于产生的信号调节所述区域通风系统的处理器装置，所述处理器适于确定维持室内空气二氧化碳浓度在预定水平所需的通风量。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述二氧化碳浓度为500ppm或更低。

10.如权利要求8所述的系统，其中所述计数器装置安装在所述区域的入口附近。

11.如权利要求8所述的系统，其中所述计数器装置包括传感器，所述传感器选自光电管、红外线探测器、射频探测器、压力板和十字转门。

12.如权利要求8所述的系统，其中所述处理器装置还适于根据室外空气温度调节通风量。

13.如权利要求8所述的系统，其中所述处理器装置还适于根据室内空气温度调节通风量。

14.如权利要求8所述的系统，其中所述处理器装置使用下述算法：

$\frac{{\mathrm{dP}}_{\mathrm{CO}2}}{\mathrm{dt}}=\frac{j_{\mathrm{CO}2}*N\left(t\right)-v_{\mathrm{CO}2}\left(t\right)}{\mathrm{Vol}}$

式中：dP_CO2/dt表示室内二氧化碳分压力变化率，v_CO2(t)表示含300ppm二氧化碳的空气通入室内的速度，N(t)表示作为时间的函数的室内人数，j_CO2是单个人的平均二氧化碳呼吸率。

15.一种用于控制具有向预定区域供给室外空气的房间通风系统的所述预定区域的室内空气质量的方法，包括以下步骤：

安装用于计算所述区域内的人数和每个人停留在所述区域内的时间的计数器，所述计数器产生信号，所述信号代表人数之和与每个人所停留时间的乘积；

基于产生的信号使用处理器来调节所述区域通风系统，所述处理器适于确定维持室内空气二氧化碳浓度在预定水平所需的通风量。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述二氧化碳浓度为500ppm或更低。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述计数器安装在所述区域的入口附近。

18.如权利要求15所述的方法，其中所述计数器包括传感器，所述传感器选自光电管、红外线探测器、射频探测器、压力板和十字转门。

19.如权利要求15所述的方法，其中所述处理器根据室外空气温度调节通风量。

20.如权利要求15所述的方法，其中所述处理器根据室内空气温度调节通风量。

21.如权利要求15所述的方法，其中所述处理器使用下述算法：

$\frac{{\mathrm{dP}}_{\mathrm{CO}2}}{\mathrm{dt}}=\frac{j_{\mathrm{CO}2}*N\left(t\right)-v_{\mathrm{CO}2}\left(t\right)}{\mathrm{Vol}}$

式中：dP_CO2/dt表示室内二氧化碳分压力变化率，v_CO2(t)表示含300ppm二氧化碳的空气通入室内的速度，N(t)表示作为时间的函数的室内人数，j_CO2是单个人的平均二氧化碳呼吸率。