CN105143778B - 用于室内空气污染物监控的装置 - Google Patents

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Abstract

用于确定独立于室外污染物水平的室内空气污染物水平的装置。在一个实施例中，使用了无限几何级数来计算房间中真实的室内空气污染物水平。

Description

用于室内空气污染物监控的装置
技术领域
本发明的示例性实施例提供了用于空气污染物监控的方法和装置，空气污染物监控涉及使用多点空气采样系统或分立的本地空气质量参数传感器来感测空气污染物和空气参数中的一个或多个，以便确定独立于室外空气污染物水平的存在于给定室内空间中的室内空气污染物的量，当所述室内空间由被称为回风空气处理单元的空气处理单元送风时，室外空气污染物被吸入建筑物中，回风空气处理单元至少部分地使室内空气中的一些空气再循环回到给定室内空间中，而不是排出回风空气的全部。所确定的室内空气污染物水平可以仅用于信息的目的或者用于生成控制信号来增大进入室内空间的送风气流，增大进入所述空气处理器的室外空气水平或者用于其它的建筑物控制目的。
本发明的示例性实施例使用了空气处理单元中的过滤器，该过滤器将在送风空气中感测到的污染物水平减小到小于大约100％的某种程度。在一个实施例中，空气污染物包括颗粒物，并且具体来说，确定独立于总的室外空气颗粒的空间中的环境烟草烟雾(ETS)颗粒水平。在优选实施例中，对房间送风空气和/或外部空气进行控制将是为了稀释通风的目的来控制室内空间或房间中的环境烟草烟雾(ETS)的水平。
背景技术
如在本领域中所公知的，存在用于监控室内环境或空气质量参数的各种方法。一种方法涉及使用还被称为多点空气监控系统的设施监控系统。多点空气监控系统被定义为包括用于测量多个位置中的一个或多个空气质量参数的一个或多个环境或空气质量参数传感器，多个位置包括用于对至少一个房间、空间、部分密闭的区域或建筑物内的环境中一个或多个空气质量参数进行测量的至少一个位置，加上用于对馈送房间、空间、部分密闭的区域或建筑物内的环境的送风空气的一个或多个空气质量参数进行测量的至少一个其它位置。后一个位置通常是馈送房间、空间、部分密闭的区域或者建筑物内的环境的空气处理单元的送风空气管道或送风空气出口。可以对其它类型的区域可选地进行感测，例如馈送所述房间或空间的回风空气处理单元的回风空气进口和外部空气进口。
正因如此，多点空气监控系统可以涉及使用放置在要测量的空间或区域中的一个或多个个体的、分立的、本地的、有线的或无线的传感器。还可以使用在多个空间之中复用或共享的远程或集中式空气质量参数传感器。最后，多点空气监控系统可以使用之前提及的远程和本地空气质量参数传感器的组合。在名称为“Multipoint Air Sampling SystemHaving Common Sensors to Provide Blended Air Quality Parameter Informationfor Monitoring and Building Control”的美国专利第8，147，302B2号中公开了多点空气监控系统的许多示例，通过引用的方式将该专利并入本文中。
对于使用远程传感器的那些多点空气监控系统，通过管子或管道来运送空气用于采样或测量的目的。例如，多点空气监控系统可以具有一个或多个集中放置的空气质量参数传感器，而不具有对所感测的环境来说是本地的分布式传感器。正因如此，可以在这些系统中使用这种集中式空气质量参数传感器来感测若干位置或大量位置。这些集中式空气监控系统也被称为多点空气采样系统，或者被称为基于复用或基于共享的传感器的设施监控系统。
多点空气采样系统被具体定义使用共享或复用的传感器的设施监控系统，共享或复用的传感器包括用于通过将空气样本或空气分组从要监控的空间运送到至少一个空气质量参数传感器来对建筑物内或邻近设施的外部的多个空间、区域或房间进行监控的单个远程传感器或一组远程放置的传感器。
对于这些多点空气采样系统中的一种类别，可以使用号称星形配置的多点空气采样系统或者仅仅是星形配置的系统、多个管子来将空气样本从多个位置带入集中式传感器。可以在这种方法中使用集中放置的空气开关和/或螺线管阀来顺序地将空气从这些位置通过不同的管子切换到传感器，以便对来自多个远程位置的空气进行测量。每个位置可以被感测十秒到几分钟之间。取决于感测多少个位置，可以对每个空间进行周期性的感测，周期可能从五分钟到六十分钟进行变动。这些星形配置的系统有时候被称为章鱼样系统或全垒打系统，并可以使用数量可观的管材。
举例来说，诸如这种系统之类的系统已经被用于提供监控功能以检测制冷剂泄漏，并用于其它有毒气体监控应用。类似于这种系统的其它系统，例如Veelenturf等人的美国专利第6，241，950号中所描述的系统，该专利通过引用并入本文中，其公开了一种包括集气管的液体采样系统，该集气管具有输入、共同的净化和采样路径、以及阀门来对第一组输入和第二组输入进行耦合/去耦用于测量跨越采样位置的压力差。
此外，这些类型的星形配置的系统已经被用于使用单个颗粒计数器对诸如干净的房间区域之类的多个区域中的颗粒物进行监控。这种颗粒计数器的现有技术示例是复用的颗粒计数器，例如Lighthouse Worldwide Solutions有限公司制造的通用集气管系统和控制器，与他们的颗粒计数器(例如他们的型号Solair 3100的基于便携式激光器的颗粒计数器或基于遮蔽的颗粒传感器)相耦合。
关于绝对水分或露点温度的测量，可用于测量露点温度的现有技术星形配置的多点空气采样系统的一个示例是AIRxpert 7000多传感器，由Massachusettes的Lexington的AIRxpert Systems制造的多点监控系统，www.airexpert.com。
被定义为网络化的空气采样系统的另一个多点空气采样系统使用集中的“支柱”管子，具有延伸到各个位置的分支，形成了类似于数据网络配置的总线配置的或树状的通路。通常，空气螺线管被远程地放置于临近多个采样位置。例如使用星形配置的系统的每个位置的采样时间可以从大约10秒变化为几分钟之多。每个位置的典型采样时间将是大约45秒，从而在20个位置被采样的情况下，可以每隔15分钟对每个位置进行采样。网络化的空气采样系统可以潜在地用于建筑物、空气处理单元管道系统、以及建筑物的排气烟道内或建筑物外部的位置进行采样。在Sharp的美国专利第6，125，710号中描述了示例性网络化空气采样系统，通过引用将该专利并入本文中。Sharp等人的题为“Air Quality MonitoringSystems and Methods”的美国专利申请第7，302，313号提到了不同的多点空气监控系统，包括如结合专家系统分析性能使用的多点空气采样系统，也通过引用而将该专利并入本文中。
设备监控系统的另一种复用的形式被定义为网络化的光子采样系统，其复用光的分组而不是空气的分组，并可以包括星形配置的布局或网络/总线类型的布局。基本概念使用集中激光发射器和集中激光检测器，集中激光检测器发送出激光分组，并对其进行检测，激光分组被切换进入房间，以由光学开关来感测。在所感测的区域中放置并使用光纤传感器、红外线吸收单元或传感器、以及其它感测技术，以便由于环境的影响而改变光的特性。随后，光分组被切换回到集中检测器，在集中检测器中确定环境对光特性的影响。这种系统的优点在于，诸如光纤传感器或开放式单元传感器之类的传感器潜在地成本很低。昂贵的部分是激光器和集中式的检测器系统。与前面的多点空气采样系统类似，可以使用集中设备和波分复用的电信概念来同时进行来自颗粒、气体和其它污染物、湿度等对光的多种影响，其中波分复用允许多个波长，并且因此多路信号共享相同的光纤。这种系统的明显优势是具有非常快速的周期时间的能力，该周期时间可以在几十毫秒内或更短。题为“Networked Photonic Distribution System for Sensing Ambient Conditions”的美国专利第6，252，689号中详细描述了这种采样系统，其通过引用并入本文中。
在这之前已经描述的多点空气采样系统和网络化光子采样系统共同被称为采样系统，其可以应用于监控整个建筑物的广大范围的位置，包括任何种类的房间、走廊、大厅、间隙、阁楼、室外位置、以及管道系统、集气室和空气处理器内任意数量的位置。为了提供对这些不同空间的控制和监控，可以创建虚拟传感器信号或者连续的模拟信号或数字信号，虚拟传感器信号指的是软件变量或固件变量，连续的模拟信号或数字信号可以被传递到其它系统(例如建筑物控制系统或实验室气流控制系统)，并代表给定空间的空气质量参数值的状态。实际上，这些信号反映了如果使用本地传感器而不是多点空气采样系统或网络化光子采样系统(另外再次共同被称为采样系统)，则本地传感器将读取什么。
多点空气采样系统已经结合各种各样的空气质量参数传感器来使用，以对建筑物或设施的各种各样的空气质量属性或空气特性进行监控。空气质量参数传感器是可以检测一个或多个空气质量属性或参数的传感器，其将空气质量参数的存在情况的水平或关于空气质量参数的存在情况的信息转换成连续改变或不连续的气动、电子、模拟或数字信号，或转换成软件或固件变量，该软件或固件变量代表给定空间中空气质量参数的存在情况的水平或者关于空气质量参数的存在情况的信息。空气质量参数传感器可以基于对本领域技术人员来说公知的各种感测技术中的任何技术，举例来说，例如电化学、光子或光学、红外吸收、光声学、聚合物、可变电导率、火焰电离、光致电离、固体状态、混合金属氧化物、离子迁移率、表面声波或光纤。空气质量参数传感器可以是有线传感器类型或无线传感器类型，并可以用各种类型的物理硬件(举例来说，例如基于微机电系统(MEMS)的硬件、基于纳米技术的硬件、基于微系统的硬件、基于模拟的硬件或基于数字的硬件)来实现。此外，空气质量参数传感器可以感测多于一个的空气质量参数，并可以在单个封装设备中包括多于一个的空气质量参数传感器。
空气质量参数被定义为一种空气特性，其可以包括空气污染物、空气舒适度参数或二氧化碳(CO2)。空气污染物指代空气的某种潜在有害或刺激性化学、生物、或放射性复合元素或性质，举例来说，例如CO、各种尺寸的颗粒、烟、悬浮物、TVOC(总的挥发性有机化合物)、感兴趣的特定VOC、甲醛、NO、NOX、SOX、SO2、硫化氢、氯、氮氧化合物、甲烷、烃、氨、制冷气体、氡、臭氧、放射物、生物和/或化学恐怖活动制剂、其他有毒气体、霉菌、其他生物制剂、以及要感测的感兴趣的其它污染物。空气污染物并非具体指代这些其它空气质量参数，例如温度、二氧化碳、或者测量空气中的水分或湿度的多种形式中的任何一个，举例来说，例如相对湿度、露点温度、绝对湿度、湿球温度、焓等等。
此外，空气污染物还可以被细分成两种类别，基于气体的污染物和基于颗粒的污染物。基于气体的污染物被定义为作为基于气体或蒸汽的空气污染物(例如CO、TVOC、臭氧等)。另一方面，基于颗粒的污染物包括任意尺寸的能存活和不能存活的空气传播颗粒物质，但通常是直径0.01微米直到100微米的颗粒尺寸。正因如此，这种类别的污染物还包括生物颗粒物质，例如霉菌孢子、细菌、病毒等等。
如果这些空气污染物由室内源在建筑物内产生，那么它们被称为室内空气污染物，例如由室内吸烟者造成的环境烟草烟雾(ETS)。如果空气污染物由室外源产生，例如来自马路灰尘、汽车尾气或由燃烧煤炭或其它燃料所产生的颗粒物，即使它们被吸入建筑物中(例如通过空气处理单元)，但它们仍然被称为室外空气污染物。
二氧化碳具体指代作为除了氧和氮之外的组成成分在大气中可自然找到的气体二氧化碳。通常在外部空气中以300PPM与500PPM之间的浓度找到二氧化碳，并且对于正在进行典型办公室工作的人来说，以每人0.01CFM的近似速率由人类呼出二氧化碳。与供应到建筑物中的外部空气的量相比，办公室里的人数变化可以容易地将室内的CO2水平改变到500PPM到2500PPM之间。正因如此，由于空间中CO2的水平直接与空间中的人数除以来自室外的CO2水平上升有关，因此CO2可以被用作基于每个人的适当通风的极好指标(有时被称为外部空气每人的CMF)。虽然高CO2水平通常与差的室内空气质量水平相关联，但并非是CO2水平本身造成了与差的室内空气质量相关联的不舒适和症状，而是没有被适当稀释的空气污染物的相关联的增多。人类不受相对高水平的CO2(例如高到5000PPM)的影响，5000PPM在任意普通结构的建筑物中都是极其罕见地被发现的。
空气舒适度参数具体指代温度的测量或空气中的水分或湿度的许多相关的干湿测量中的一种，再次例如相对湿度、露点温度、绝对湿度、湿球温度和焓。空气舒适度参数也并非指代二氧化碳或任何空气污染物。此外，空气质量参数、空气污染物或空气舒适度参数具体不包括对气流量、速度或压力的任何测量，举例来说，例如对以下参数的测量：可以以每分钟立方英尺空气为单位或其它单位来指示的空气量、速度压力、空气速率或速度、静压、压差或绝对压力。
回风空气处理单元被定义为从建筑物接收回风空气的空气处理单元，其中，这种回到回风空气处理单元的空气中的某些部分与外部空气中的某些部分混合，以提供回风空气和外部空气的混合物，可以以某种方式对该混合物进行调节也可以不对其进行调节，随后，将该混合物作为送风空气提供到由回风空气处理单元所作用的各个房间或空间。回风空气处理单元可以在回风、混合空气路径、或送风气流路径中包含过滤器或者不包含过滤器，过滤器可以降低来自空气处理器的回风空气进口、正被运送到送风空气流中的空气污染物水平。这些过滤器(如果使用)可以是颗粒物过滤器和气相过滤器中的任何一个或两者。
回风空气流中的空气污染物进入空气处理单元的送风空气流中的量将通过两个因子中的一个或两者而减小。被称为回风空气分数的第一个因子是未被排出并反而与外部空气进行混合来组成送风空气的回风空气的百分比。例如，25％的回风空气分数将表示75％的回风空气被排出，并且25％的回风空气与外部空气进行混合以产生回风空气处理单元的送风空气。这表示回风气流中总的污染物中的25％将被送入送风气流中(假设没有过滤)。
第二个因子涉及过滤的问题。放置在回风、混合空气路径、或送风气流路径中的过滤器将降低污染物的水平，污染物的水平通过这些过滤器受过滤效率的影响。过滤效率被定义为平均将被回风空气处理器的过滤器阻挡的空气污染物的百分比。相反地，过滤孔隙率指代平均穿过过滤器的空气污染物的百分比，并等于一减去过滤效率。例如，如果对于颗粒物，回风空气处理器具有70％的过滤效率，那么过滤孔隙率将是30％。这表示回风空气中30％的颗粒物将穿过过滤器，并且70％的颗粒物将被阻挡或被过滤到空气流之外。过滤效率或过滤孔隙率可以例如通过首先对进入过滤器的空气污染物水平和离开过滤器的空气污染物水平两者进行测量来测量。随后，过滤孔隙率等于离开过滤器的污染物水平除以进入过滤器的污染物水平。
术语回风空气污染物分数被定义为存在于回风空气中的总的空气污染物将进入送风空气流中的百分比。对于给定的空气污染物，回风空气污染物分数等于该空气污染物的回风空气分数和孔隙率的乘积。当回风空气处理单元中不存在过滤器或者所使用的过滤器对空气污染物并不有效(例如对于气体污染物和颗粒过滤器)时，那么过滤孔隙率将等于一，并且回风空气污染物分数将正好等于回风空气分数。
存在感测室内空气污染物水平是有用的许多理由，例如为了监控和安全性目的，或者为了控制稀释通风的量来对来自可能已经产生污染物的空间的这些污染物进行消除或净化的目的。感测室内空气污染物的水平(例如用于监控或用于稀释通风控制，具体针对通常在外部空气中所发现的这些污染物，例如颗粒、CO、TVOC或其它)的一个公知的问题在于，如果外部空气浓度变得足够高，则增加进入受控区域或房间的外部空气或送风空气的气流量用于净化或稀释通风将实际上提高了受控房间或空间中感测到的空气污染物水平。当超过内部稀释通风阈值水平时，这可以潜在地造成负反馈情形，迫使外部气流水平和/或房间送风气流水平达到其最大水平。取决于HVAC系统的设计容量水平，在这种锁定情形下将超过空气处理系统的容量，导致HVAC系统控制的降级。
在题为“Multipoint Air Sampling System Having Common Sensors toProvide Blended Air Quality Parameter Information for Monitoring and BuildingControl”的、美国专利号为8，147，302B2中公开了对于高外部空气污染物水平的这个问题的一种解决方案，并且该专利通过引用并入本文中。并非通过测量空间中空气污染物的绝对水平来确定室内空气污染物水平；‘302专利描述了对房间中的空气污染物水平与存在于馈送该房间的送风空气中的空气污染物水平之间的差分进行测量的替代方法。以这种方式，从房间中测量到的空气污染物水平减去存在于送风空气中的室外空气污染物。通过这种方法，运算了房间中所产生的室内空气污染物的量。
当正使用的空气处理器是单级单元或不具有回风空气的100％的外部空气单元时，上面的方法起作用。正因如此，所有的送风空气是外部空气，并且对房间空气减去送风空气进行简单差分测量是很好的。这种方法还对于其中涉及回风空气处理单元的某些(尽管不是全部)情况合理地较好工作。使用回风空气处理单元的问题在于，在给定空间中所产生的污染物可能将返回到空气处理单元，并且，这种污染物中的某个百分比的污染物将随后与室外空气混合，并随后经由回风空气处理单元的送风空气而馈送回到原先房间和其它房间中。
如果空间中所产生的污染物的量与回风空气处理单元的总的空气量相比是小的，或者房间中污染物的释放周期持续时间是相对短的(例如远小于一个小时)，或者由于污染物的释放例如可以是很罕见的，因此其中出现这种释放的房间数量从百分比来看很小，那么回风空气中的总的污染物的量以及因此送风空气也将是很小的。对于这些情况，上面的简单差分测量方法将仍然合理地较好工作并给予室内污染物浓度良好的精度。
然而，如果污染物源可以是大的，释放周期潜在地较长，或者其中产生污染物的空间数量可以是合理的百分比(例如超过10％)，那么简单的差分测量方法将可能生成不精确的结果。当这些情形可能存在时，如果这种方法用于稀释通风，还可能造成重大问题。
结果将不精确的原因是当回风空气具有潜在存在的大量污染物，并且这些污染物中合理百分比的污染物被供给到送风空气中时，这将表示送风空气可以具有合理水平的外部空气污染物和室内空气污染物两者。当执行简单差分方法时，从房间空气污染物减去送风空气污染物中的全部(室内和外部空气部分两者)。因此，房间内的室内空气污染物的总量将不会被精确运算，因为其包括空间中即刻产生的量加上返回到空间中的量。只有空间中即刻产生的量将被精确测量。可惜对于适当的稀释通风控制来说这是不够的。例如，假设回风空气分数很高，并且即使正在使用过滤器，针对空气污染物的过滤器的过滤孔隙率也很高。在这种情形下，导致送风污染物水平与房间污染物水平之间的低差分的低污染物产生率可能无法触发对较多外部空气的需要。然而，在这种情形下，由于不足够的外部空气而引起污染物的背景水平可能增长地很高，然而，其将无法通过简单差分测量方法来检测。
例如，如美国专利第8，147，302B2号所示出的，在现有技术中，找出空间中独立于室外空气污染物的室内空气污染物的真实水平这个问题甚至还未被认为是难题。
用于只确定空气处理器的外部空气分数的现有技术方法确实存在。应当指出，回风空气分数与外部空气分数有关，因为回风空气分数等于一减去外部空气分数。关于确定至少外部空气分数，其可以被直接测量，或者可以使用温度或诸如二氧化碳之类的另一种示踪化合物来进行质量平衡运算。对于后一种情况，美国专利第5，292，280号和第5，267，897号描述了多点空气采样系统，其在多个位置处监控单种示踪气体(通常是二氧化碳(CO2)，包括回风空气、外部空气、以及与空气处理器关联的送风排出空气，以便为了控制回风空气处理单元而直接计算外部空气分数分量。这种方法使用公共CO2或示踪气体传感器和阀，它们被分配给每个釆样位置，以提供来自CO2传感器的复用信号，该复用信号基于正在被采样的当前位置而在时间上变化。来自共享CO2传感器的时变信号由单独的控制模块来读取，在单独的控制模块中，基于时序状态的连续知识来将该时变信号分解成三个单独的CO2或示踪气体信号，代表外部空气、回风空气、以及送风排出空气的CO2浓度。随后在标准的质量平衡等式中使用这些信号来确定外部空气分数。
虽然以上专利公开了如何确定回风空气分数，这仍然是不够的。此外，必须运算回风空气污染物分数，这可能还需要确定回风空气处理单元的过滤器的过滤孔隙率。然而，即使如此仍然不是充分的方法。这是因为一部分回到空气处理单元中的空气污染物将在送风空气中被送回房间。那么房间空气将包括新产生的污染物加上一部分先前产生的污染物。新组合的房间空气将随后再次被送回回风空气处理单元，其中，经组合的总的回风空气污染物中的部分将再次被供给到送风空气中。这组污染物将再次进入房间内，其中，新产生的污染物将被增加到现在是先前两组已产生的污染物中的一部分。正因如此，回风空气将四处流动，并且室内空气污染物水平将在某段时间之后可能达到某个渐近值。涉及回风空气污染物分数的污染物的这种持续再循环使得用于确定真实的室内污染物水平的潜在解决方案不再是简单的差分运算。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了用于确定独立于室外污染物水平的室内空气污染物水平的方法和装置。在示例性实施例中，系统使用室内空气污染物水平来产生稀释通风命令信号和/或外部气流命令信号。稀释通风命令信号被定义为可用于基于感测到的室内空气污染物参数信号来改变(至少部分地)进入受监控的房间或空间的送风气流速率的气流命令信号。该控制信号的目的在于，当空间或建筑物中的空气污染物水平太高时适当增加通风(通常用于提高室内空气质量)，并当空间中占用人数减少并且空气对于污染物相对干净时降低气流水平(通常用于节约能量)。
外部气流命令信号被定义为可用于基于潜在的多种因素来改变(至少部分地)进入建筑物或空气处理单元的外部气流的气流命令信号。这些因素例如包括感测到的建筑物内的空气质量参数信息、感测到的建筑物外部的空气质量参数信息、感测到的内部和外部空气质量参数的比较水平、用于优化能量效率和舒适度的自由制冷的量、以及满足基于例如由具体回风空气处理单元所作用的建筑物的整个区域、由回风空气处理单元所作用的特定关键区域、或具有变化的占用者的由回风空气处理单元所作用的区域的实时或设计的占用者而推荐的指导方案所需的外部气流的量。这个控制信号的目的在于，当空气较“脏”或具有过度的空气污染物水平时，使用通过增加内部污染物的稀释并防止过度使用外部空气来提供提高的室内空气质量，从而根据自由制冷和需要控制通风来平衡能量节约。
气流命令信号指代任何气动、电子、模拟或数字信号，或者软件或固件变量，其工作于在微处理器或计算机上运行的固件程序或软件程序中；以及由房间气流空气器、外部气流控制器、建筑物控制系统来使用、由位于建筑物内的房间或空间中的回风气流控制设备、排风气流控制设备、或送风气流控制设备的其中之一来使用、或者由常常与建筑物的空气处理单元或HVAC相关联的外部气流控制设备、再循环气流控制设备、或建筑物排风气流控制设备或调节风门来使用。这些命令信号用于至少部分地移动进入或离开建筑物、回风空气处理器或建筑物内的区域、空间、房间、或环境的气流的任何一个之间的关系或其各方面中的一个或多个方面进行改变或控制。如果气流命令信号具有连续变化的特性，则其在本文中可被称为VAV或可变空气量命令信号。另外，气流命令信号可以是不连续的气流命令信号，该不连续的气流命令信号被定义为可以只有两个水平或状态的信号，并被称为两状态信号，或者它可以具有三个水平或状态，并因此可以被称为三状态信号。或者，不连续气流命令信号可以具有多个离散水平或状态，因此在本文中可以在此被称为多状态信号。
数据或信号处理控制模块或单元指代模拟电子电路或数字电子电路，和/或运行软件程序或固件程序的微处理器或计算机，其可以使用来自任意数量的空气质量参数的个体本地传感器的信息、信号和/或软件变量或固件变量、来自空气采样系统的虚拟传感器信号、来自空气质量参数的远程传感器或集中式传感器的信息和/或软件变量或固件变量。数据或信号处理单元可以以多种方式来混合、组合、计算、或处理这些信息。因此，数据或信号处理单元产生用于建筑物外部空气流控制、用于稀释通风量、偏移空气量的气流命令信号，或者产生将由房间气流控制器所使用的其它气流命令，和/或用于产生可以由其它控制设备(例如建筑物控制系统)使用的信号或信息(例如室内空气污染物信号或水平或者回风空气污染物分数)，用于至少部分地对包括进入建筑物的外部气流的建筑物级的气流进行控制，以及送风气流、回风气流、排风气流或偏移气流中的一个或多个房间气流，和/或用于某些其它控制或监控目的。
如上面所提及的建筑物控制系统或建筑物管理系统被定义为位于建筑物或设施中的控制系统，其用于控制建筑物中HVAC系统的一个或多个功能，举例来说，例如控制空间温度、空间相对湿度、空气处理单元气流和操作、排风机流、制冷操作、节能装置操作、管道静压、建筑物加压、关键环境气流。这些系统经常集成有或者包括其它建筑物系统或子系统，例如消防与安全系统、门禁系统、闭路电视监控系统、烟控系统、电源监控系统、跟踪气流控制系统、以及关键环境空气流控制系统。建筑物控制系统可以具有使用气动信号、模拟信号和/或数字信号输入和输出的气动、电力、电子、微处理器、计算机、或基于web的控制。这些系统经常具有集中式监控功能、集中式控制能力或本地控制能力，并可以具有基于互联网或web的访问。它们还可以被称为建筑物管理系统(BMS)、设施控制系统(FCS)、或设施管理系统(FMS)。
本发明的示例性实施例可以提供系统和方法，该系统和方法用于创建独立于室外空气污染物并不受室外空气污染物影响的室内空气污染物的测量，从而防止稀释通风和外部气流控制由于高室外空气污染物水平而变成锁定在高流速。由于使用相同的传感器来进行多个差分测量(例如在房间空气污染物水平与送风空气污染物水平之间)实质上减小了正常传感器误差，(当采用两个不同传感器之间的差时，这种正常传感器误差通常将被放大)，因此使用多点空气采样系统的一个实施例提供了独特的高精确度来使得这种应用成为可能。
在本发明的一个方面中，一种用于确定独立于室外污染物水平的室内空气污染物水平的系统包括：空气污染物监控系统，所述空气污染物监控系统包括：第一空气污染物传感器，所述第一空气污染物传感器从至少一个部分密闭的区域采集空气污染物水平，所述至少一个部分密闭的区域由至少一个回风空气处理单元进行作用，所述至少一个回风空气处理单元将回到空气处理器的建筑物空气中的至少部分建筑物空气混合到送风空气中，第二空气污染物传感器，所述第二空气污染物传感器用于从所述回风空气处理单元的送风空气出口采集空气污染物水平，以及至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：根据存在于所述回风空气处理单元送风空气出口中的所述回风空气处理单元的回风空气进口的污染物水平以及所述回风空气进口中的所述空气污染物水平来确定回风空气污染物分数，并且根据以下两者来处理至少一个室内空气污染物参数：在所述部分密闭的区域的所述空气污染物水平与馈送所述部分密闭的区域的所述回风空气处理单元的所述送风空气出口之间的差分的大小，以及所述回风空气处理单元的所述回风空气污染物分数。
该系统还可以包括以下特征中的一个或多个：所述室内空气污染物是颗粒物，所述颗粒物包括环境烟草烟雾，所述室内空气污染物包括气体，所述气体包括挥发性有机化合物，所述空气污染物传感器是多点空气监控系统中的一部分，所述多点空气监控系统是多点空气采样系统，所述处理器还被配置为通过只确定回风空气分数来确定所述回风空气污染物分数，所述回风空气分数包括回到所述回风空气处理单元的总的回风空气的百分比，回到所述回风空气处理单元的总的回风空气与外部空气混合而组成所述空气处理器的送风空气，所述回风空气处理单元在回风空气路径、再循环路径、混合空气路径或送风路径中包含过滤器，所述过滤器能够过滤掉某些量的所述空气污染物，所述处理器还被配置为：确定所述回风空气分数、确定所述过滤器的过滤孔隙率、以及将所述回风空气分数乘以所述过滤孔隙率来计算所述回风空气污染物分数，确定所述回风空气分数包括进行一次性或周期性测量的一组流量测量、质量平衡测量，或用于至少一次或周期性地计算所述回风空气分数的其它手动方法，确定所述回风空气分数包括用于通过使用流量感测方法、质量平衡测量方法来连续地或周期性地计算所述回风空气分数的自动方法、或其它自动方法，所述处理器被配置为执行质量平衡运算，并且，所述系统还包括用于获取二氧化碳测量结果的传感器，所述二氧化碳的测量结果代表在所述回风空气处理单元的回风进口、外部空气进口、和送风空气出口中的所述二氧化碳的值，确定所述过滤孔隙率包括：一种或多种空气污染物的感测方法，所述一种或多种空气污染物的感测方法对被所述过滤器过滤的空气污染物进行感测并对进入所述过滤器之前的所述空气和离开所述过滤器之后的所述空气两者采用一次性的、周期性的、和/或连续的空气污染物测量，其中，处理器被配置为通过将离开所述过滤器的所述空气的所述空气污染物测量结果除以进入所述过滤器的所述空气的所述空气污染物测量结果来一次性地、周期性地、或连续地计算所述过滤孔隙率，确定所述过滤孔隙率包括：一种或多种空气污染物的感测方法，所述一种或多种空气污染物的感测方法对以某种方式被所述过滤器过滤的空气污染物进行感测，并获取一次性的、周期性的、或连续的空气污染物测量结果，所述空气污染物测量结果代表在所述回风空气处理单元的回风空气进口、外部空气进口、和送风空气出口中的所述空气污染物的值，其中，所述处理器被配置为通过将代表所述回风空气处理单元的送风空气出口中所述空气污染物的值的所述空气污染物测量结果除以两项的和来一次性地、周期性地、或连续地计算所述过滤孔隙率，其中，第一项等于所述回风空气分数乘以代表所述回风空气处理单元的回风空气进口中所述空气污染物的值的所述空气污染物测量结果的乘积，并且所述第二项等于一减去所述回风空气分数，再乘以代表所述回风空气处理单元的外部空气进口中所述空气污染物的值的所述空气污染物测量结果的乘积，至少一个气流控制设备，所述至少一个气流控制设备用于对去往或来自所述至少一个部分密闭的区域的气流量进行控制，以及气流控制器，所述气流控制器使用所述室内空气污染物参数的测量结果或者至少部分地由所述室内空气污染物参数的测量结果所确定的信号来至少部分地对去往或来自所述部分密闭的区域中的一个或多个部分密闭的区域的气流量进行控制，至少一个气流控制设备，所述至少一个气流控制设备用于对进入所述回风空气处理单元的所述外部空气进口的所述外部空气量进行控制，以及气流控制器，所述气流控制器使用所述室内空气污染物参数的测量结果或者至少部分地由所述室内空气污染物参数的测量结果所确定的信号来至少部分地对对进入所述回风空气处理单元的所述外部空气进口的所述外部空气量进行控制，所述处理器还被配置为：获取所述部分密闭的区域的所述空气污染物水平与馈送所述部分密闭的区域的所述回风空气处理单元的所述送风空气出口的所述空气污染物水平之间的差分的大小，并将差除以一个项，所述项等于一减去所述回风空气处理单元的回风空气污染物分数，和/或至少一个空气污染物传感器，所述至少一个空气污染物传感器用于从所述回风空气处理单元的所述回风空气进口或回风空气管道采集空气污染物水平，其中，所述处理器还被配置为：确定所述部分密闭的区域的所述空气污染物水平与所述回风空气处理单元的所述送风空气出口的所述空气污染物水平之间第一差分的大小，所述回风空气处理单元的所述送风空气出口馈送所述部分密闭的区域；确定所述回风空气进口或所述回风空气管道的所述空气污染物水平与所述回风空气处理单元的所述送风空气出口的所述空气污染物水平之间第二差分的大小，所述回风空气处理单元的所述送风空气出口供给所述部分密闭的区域，确定根据所述回风空气处理单元的回风空气污染物分数除以一个项所运算到的第一因子的大小，所述项等于一减去所述回风空气处理单元的所述回风空气污染物分数，以及将所述第一差分与所述第二差分乘以所述第一因子的乘积相加。
在本发明的另一个方面中，一种方法包括：通过以下方法来确定独立于室外污染物水平的室内空气污染物水平：使用具有多个项的无限几何级数近似法来计算房间中真实的室内空气污染物水平，所述多个项包括：由房间中至少一个源所产生的空气污染物水平、空气处理器单元的回风空气分数、以及过滤孔隙率。
附图说明
根据对附图的以下描述可以更充分理解本发明的前述特征以及本发明自身，在附图中：
图1是房间中本发明的系统的优选实施例的详细示意图，针对一种或多种室内空气污染物而对该房间进行监控，并且该房间的气流可以受到控制。
图2是本发明的系统的优选实施例的示意图，其中，回风空气处理单元受到多点空气采样系统的监控，并且其中，进入回风空气处理单元的外部空气可以受到控制。
图3是对于包括受控的房间回风气流控制设备的空间，本发明的房间气流控制逻辑的实施例的示意图。
图4是示出了用于确定独立于室外污染物水平的室内空气污染物水平的示例性步骤序列的流程图。
图5是代表可执行本文中所描述的处理中的至少部分处理的示例性计算机的示意图。
具体实施方式
图1示出了典型的受监控环境或房间20，其具有可进入走廊10的门，走廊10也被监控。尽管图示示出了一个房间和走廊，但能理解本发明的示例性实施例可以结合以下情况来使用：仅一个房间或空间或受监控的区域、或者包括同样受到监控的走廊或其它相邻空间的任意多个房间或空间，举例来说，例如两个或更多个房间、或一个走廊加上一个或多个空间。还应当指出，虽然所例示的环境被密闭在墙内，但受监控的环境、空间或区域还可以包括没有墙或隔离物围绕的房间的部分或区域。因此，可以在一个物理房间内存在多个受监控的环境。或者，多个物理房间还可以构成一个环境或空间。通常，环境20还将是由一个或多个送风气流控制设备51进行供给的区域。潜在地可以使用回风气流设备41，其受控于房间空气流控制器30，或者，可以不存在受控的回风气流设备。在后面的两种情况中，送风空气可以取道经由传送管道或顶棚格栅(ceiling grill)回到回风空气处理器，进入集气空间(plenum space)，该集气空间通常位于顶棚空间中，其最终连接到回风空气处理单元的回风气流进口，回风空气处理单元例如为图2中的回风空气处理器单元1000，其将送风空气提供进入空间中或空间附近。能理解的是，房间气流控制器(例如房间空气流控制器30)是气流控制装置，其可以是模拟或数字电子设计，或者可以使用运行软件或固件程序的微处理器或计算机来构造，该软件或固件程序为可能使用来自其它设备、系统或控制器的信息、信号和气流命令的一个或多个送风和/或回风气流控制设备生成气流命令信号。
图1中的房间还被描述为具有来自送风空气管道50的送风空气源，其来源于图2中的空气处理器单元1000，可以经由房间回风格栅或通风口42通过集气空间或从受控的回风管道40、非受控的回风管道或集气空间(未示出)作为回风空气而退出房间。尽管在图中未示出，但走廊10也常常具有送风空气源。送风管道50还包含气流控制设备51，其通过送风流格栅或散流器52把送风空气提供到房间或空间中，并且，其受命令于送风气流控制信号57并提供作为输出的送风气流反馈信号58。此外，房间回风管道40可以包含或不包含回风气流控制设备41，其将对吸入回风管道中的房间或空间空气的量进行控制(如果使用)。如果存在，回风气流控制设备41受命令于回风气流控制信号47并提供作为输出的房间回风气流反馈信号48。
如本文中所使用的，气流控制设备(例如送风气流控制设备51和回风气流控制设备41)分别被定义为气流控制领域的技术人员公知的任何设备，用于对通过管道或开口的气流量和速率进行控制。例如，它们可以是恒定量、两状态、多状态、或可变空气量(VAV)箱体或终端，例如由Titus、Metal Aire、Enviro-Tec或其它公司制造。这些设备使用某种类型的调节风门或节流设备，例如单个圆形、方形、或矩形叶片调节风门、多叶片调节风门、可用于封锁开口的一组气囊(pneumatic bladder)、或可以用于封锁管道的任何其它类型的节流设备，调节风门或节流设备连接到由基于气动、电子、数字或微处理器的控制器控制的气动、电力或电子致动器，该控制器还通常依赖于来自流量传感器的流量反馈，用于对管道的空气量进行闭环控制。这些流量传感器可以是本领域技术人员公知的各种类型，例如基于单个或多个速率的压力传感器、热丝流量传感器、热的热敏电阻流量传感器、微电子流量传感器等等。
或者，常用的另一种类型的流量控制设备是气流控制阀，其通常具有文丘里管状的主体，该主体具有装载了弹簧的圆锥体，该圆锥体移动通过该设备的文丘里管状的喉部，以提供对量的内在的、与压力无关的控制，该气流控制阀例如由Phoenix Controls或其它公司制造。这些阀通常具有气动、电力或电子致动，以提供恒定量、两状态、多状态、或可变空气量控制。这些设备常常具有大的下降范围或流量范围，使得它们非常适合于对稀释通风进行控制，这种控制可以具有宽的流量范围，以实现最佳节能性和安全性。
最后，气流控制设备的另一示例可以简单地是某种形式的单叶片调节风门或多叶片调节风门或其它类型的节流设备，其位于空气处理单元中(例如图2中的空气处理单元1000中的调节风门1003、1006和1067)、外部空气管道中、或作用于一个或多个区域的管道中。这些节流设备或调节风门设备还可以或可以不结合上述气流测量设备或类似的气流测量设备的其中之一来使用，上述气流测量设备或类似的气流测量设备被适配为使用传感器网格或感测孔，例如以便跨越大横截面的管道区域精确测量气流。作为示例，提供气流进入空气处理单元的外部气流调节风门常常不结合气流测量设备来使用。或者，可以使用感测外部气流的其它非直接方法来提供对外部气流控制设备的更好控制。
在图1中，本地温度传感器91通过线缆92与温度控制器90进行通信，温度控制器90具有温度设定点控制信号781或者是手动设置。该温度控制器可以是建筑物控制系统的部分、单机系统、房间气流控制器30的部分、或者使用回风气流控制设备对空间或房间中的气流进行控制的单独系统的部分。这样的后者控制系统被称为追踪气流控制系统，该后者控制系统包括图1中分别为房间回风气流控制器设备41和房间送风气流控制器设备51、以及房间气流控制器30，并通过对给定的房间压力或房间与相邻空间之间给定量的偏移进行维持来至少控制房间加压，追踪气流控制系统还可以例如在关键环境、实验室、医院、生态动物园、和各种类型的洁净室中使用。在该后者情况下，房间气流控制器30也可以被称为追踪气流控制器。
温度控制块90的目的在于提供对房间温度的调节，这种调节可以涉及向房间气流控制器30发送热负荷或温度命令93，以便增大或减少进入空间20的被调节的送风气流量。温度控制90还可以控制再加热盘管来提高供给到空间20中的送风空气的温度，或者控制空间20中的周边加热盘管的温度，用于另外的温度控制方法。
图3是针对房间气流控制器30的控制图示的示例性实施例。送风气流由下面两项中的较高者来设置：1)代表用于维持适当房间温度的房间送风气流需求的房间温度控制信号或者2)代表用于稀释通风的送风气流需求的稀释通风命令信号，用于稀释通风的送风需求基于运算到的空间中室内空气污染物水平加上一些情况中基于对空间二氧化碳水平的测量结果的满足空间占用者所需要的送风空气量。如图3中示出的，针对这两个信号的最小覆盖(override)或高选择功能通过高选择比较器块34来实现，高选择比较器块34用于取得向其提供的两个信号中较高的一个，在任何给定时间，通过这两个信号中较高的信号。进入高选择模块34的第一输入是用于改变送风流量的经缩放的温度命令93。该信号在缩放模块38中根据需要被缩放并可能被偏置，对于模拟电压信号，使其具有与输入到高选择比较器34的其它气流命令信号相同的缩放因子(例如每伏特某个数量的cfm)，或者对于代表气流的软件变量或固件变量，温度命令93被直接缩放为给定的一组单位(例如每秒cfm或公升)。进入模块34的第二信号是稀释通风命令信号31，该信号由多点空气监控系统的数据或信号处理单元产生，或者如之后讨论的由建筑物控制系统根据房间中或空气处理器中感测到的值来进行运算。该稀释通风命令信号31同样根据需要由缩放块39进行缩放和偏置，以使得该命令具有与另一信号相同的缩放因子。
还示出了通过取得高选择比较器模块34的输出并由减法模块37从该输出中减去偏置信号32来生成用于送风空气流控制设备51的命令57。房间偏置气流命令32可以是固定的偏置设定点，例如最大送风或排风cfm的10％，或其可以是来自建筑物控制系统、多点空气采样系统、数据或信号处理单元1130(图2)、或者追踪气流控制系统的信号，其按照两状态、多状态或VAV方式改变。如果使用这种偏置气流信号或变量32，则该偏置气流信号或变量32的目的在于为采用房间回风或房间排风气流控制设备的房间生成通常轻微的负压力、正压力、或中性压力。如果不存在与房间一起使用的回风气流控制设备，则将不会采用这种控制信号。
例如当经由某种传感器、报警系统而检测到洗涤剂或其它溢出、或其它紧急情况(例如着火或烟雾释放)，或手动地使用房间开关时，可以使用这种房间偏置控制信号32。在这些情况下，可以通过多点空气采样系统1100(图2)或建筑物控制系统180(图2)的控制器的其中之一来将房间偏置气流从其正常值增大。例如将偏置气流增大到潜在地高得多的值将减小送风气流量，以便针对房间生成大的负偏置气流，以提供对增多的污染物的测量来防止潜在的溢出蒸汽或烟雾扩散进入其它空间。
图3示出了如何通过首先从送风流量反馈信号58开始来生成用于房间回风气流控制设备的房间回风命令47。然后由加法模块36将该信号58增加到房间偏置气流命令32。所得到的信号是房间回风命令信号47，其用于对房间回风气流控制设备41的流量进行设置和控制。
此外，尽管在图1中指示了回风气流控制设备，但大部分建筑物将只具备受房间气流控制器控制的送风气流控制设备。如果受房间气流控制器30控制的房间或区域中不存在回风气流控制设备，则房间气流控制器30的控制逻辑仍然适用，除非房间回风气流控制设备41和其信号47和48加上房间偏置命令32和送风流量反馈信号58可以被省略。此外，送风流量命令57等于高选择比较器34的输出，而不需要减法块37。
图2示出了针对使用多点空气监控系统对室内空气污染物进行监控或者对房间或区域进行控制，以及对回风空气处理单元中空气质量参数进行监控的本发明的示例性实施例，多点空气监控系统具有个体的、分立的传感器以及星形配置的多点空气采样系统中的一个或两者，多点空气采样系统具有类似在美国专利第6，241，950号；美国专利第5，292，280号；美国专利第5，293，771号或美国专利第5，246，668号中所描述的结构。在其它实施例中，监控系统包括制冷气体或有毒气体监控器。常规制冷气体和有毒气体监控器由以下设备提供：Vulcain有限公司的多点采样抽取气体监控器，型号VASQN8X(在他们的网站www.vulcaininc.com上可以看到)，或者复用的颗粒计数器，例如Lighthouse WorldwideSolution有限公司制造的通用集气管系统和控制器(在它们的网站www.golighthouse.com上可以看到)，与它们的颗粒计数器(例如他们型号Solair 3100的基于激光的便携式颗粒计数器或基于遮蔽的颗粒传感器)的其中之一进行耦合。它还可以是星形配置的多点空气采样系统，例如AIRxpert 7000多传感器，由Lexington，Massachusetts的AIRxpertSystems公司制造的多点监控系统，可以在他们的网站www.airexpert.eom上看到。
如图2所示出的，空气处理单元1000的回风空气1001例如经由回风管道40A-40C来自三个房间(其可以与图1中的房间20类似)或其它区域。如所示出的，回风空气1001来自于回风管道40A(回风管道40A来自第一房间)，以及潜在地来自回风空气集气空间40B(如果回风空气集气空间40B由来自第二房间的顶棚格栅42B(图1)供给)，并且最后潜在地来自运送管道40C的回风空气(运送管道40C来自第三房间)。回风空气还可以来自建筑物中的其它位置或区域。由空气处理单元1000所提供的送风空气1014分别通过送风管道50A、50B和50C被提供给建筑物中的空间，例如该三个房间。虽然未示出，但也可以由空气处理器单元1000对建筑物的其他区域或房间(举例来说，例如走廊10)进行送风。回风空气风扇1002和送风风扇1011用于将空气移动通过建筑物。预过滤器1016通常在所示出的位置中使用，并常常是用于外部空气流的粗过滤器。在这之后是通常较有效和较高等级的过滤器，示出为过滤器1008。例如可以通过制冷盘管1012和加热盘管1013来控制送风空气的温度和湿度含量的控制。用于满足各种应用的关于回风空气处理单元或类似的屋顶机所使用的过滤器以及加热盘管和制冷盘管的其他组合对于设计空气处理单元的领域的技术人员来说是公知的。
此外，再循环的回风空气1005、排出的回风空气1004、以及外部空气1007的量的控制是通过排气调节风门1003、再循环空气调节风门1006、以及外部空气调节风门1067的控制来进行的。尽管图2中的调节风门或气流控制设备将通常是由于涉及较大空气量而导致的较大设备，但这些调节风门还可以是先前针对诸如图1中的设备41之类所定义的气流控制设备。用于控制这些调节风门的控制信号在图2中被示出为外部空气调节风门控制信号1068、排出空气调节风门控制信号1070、以及再循环空气调节风门控制信号1072。存在许多对本领域技术人员来说是公知、用于控制这些调节风门的相对位置的技术。通常，建筑物控制系统180或空气处理器控制单元1015将控制这些调节风门，以满足建筑物的各种需求，例如关于所需要的外部空气的量、与建筑物的加热和制冷有关的能量效率的问题、以及建筑物加压。
为了对空气处理单元1000的操作进行监控，以有助于对由回风空气处理单元1000所供应的房间20中的室内空气污染物水平进行运算，并潜在地对用于稀释建筑物中的室内空气污染物所需要的外部空气的量进行控制，可以通过使用诸如图2中示出为块1100的多点空气采样系统之类的多点空气采样系统来监控若干空气处理器的位置。多点空气采样系统1000可以被提供为星形配置的多点空气采样系统。在其它实施例中，提供了网络化的空气采样系统。
在图2中，作为多点空气采样系统的一部分，一组螺线管阀1161至1165是多点空气采样系统1100的部分。相同地，这些螺线管1161至1165可以使用其它开关单元来代替，例如由Washington的Liberty Lake的Scanivalve公司制造的型号为SSS-48C的单个Scanivalve系统(如在他们的网站www.scanivalve.com上可以看到)，该系统使用气动选择器开关和步进电机来将多个输入端口的其中之一连接到出口端口，该出口端口可以连接到诸如压力传感器之类的传感器。控制螺线管1161至1165来通过控制逻辑1110按顺序进行开关。这种序列可以是一个螺线管接着一个螺线管的简单的连续模式，或者例如通过编程而变化为潜在地多种预设模式的其中之一，或者该序列可具有通过手动或远程命令或通过基于触发事件而中断或改变为新的序列。
为了监控空气处理器的操作并较好地控制它，如图2中示出的感测位置的其中之一涉及在回风风扇1002之前或之后通过空气采样位置1031和/或替代的本地管道空气污染物、气流量、或空气质量参数传感器1021感测回风空气1001。另一个感测位置涉及通常在风机以及各种加热盘管和制冷盘管之后感测送风空气，以便较好地确保送风管道内温度和空气污染物的较均匀的分布。这在图2中示出为通过采样位置1037和/或替代的本地管道传感器1027，该本地管道传感器1027是分立的空气污染物、气流量、或空气质量参数传感器。或者，还可以在接近房间20的管道位置处感测送风空气。图1示出了可经由管子56连接多点空气采样系统的这些送风管道采样位置55的其中之一。还示出了分立的空气质量参数或空气污染物传感器53，并且它们可以经由线缆54连接到传感器输入块1150。
潜在地在本发明中所使用的另一个感测位置涉及感测外部空气。在图2中，例如在预过滤器1016(如果使用)之后以及在外部空气调节风门1067之前或之后通过空气采样位置1033和本地管道空气污染物、气流量、或空气质量参数传感器1023来在外部空气管道中对外部空气1007进行感测。假设预过滤器1016(如果使用)将无法明显影响空气污染物的测量，那么合理代表被吸入回风空气处理器的外部空气进口中的外部空气的诸如外部区域之类的其它室外空气测量位置也是较好的感测位置。最后，可能还有助于在回风空气处理单元中进行感测的位置是存在空气处理器的混合空气1009的空气处理器的混合空气集气室中。这种空气类似于送风空气，但尚未被空气处理器过滤、加热或冷却，因此它较接近地反映了回风空气1005和外部空气1007的混合空气质量参数特性。混合空气1009由空气采样位置1035和本地管道空气污染物、气流量、或空气质量参数传感器1025来感测。注意必须小心地选择混合空气集气室中的空气釆样和/或管道传感器的位置是有用的。在很多空气处理器中，回风空气和外部空气可能在过滤器1008之前在混合空气集气室中较差地进行了混合，这导致了由于出现在回风空气和外部空气中不同的值而引起不均匀的空气污染物和温度分布。
针对本地或分立的管道空气污染物、气流量、或空气质量参数传感器的另一位置是通过线缆2032连接到传感器输入块1150的再循环空气传感器位置2031。
关于所感测的管道位置，当多点空气采样系统用于对管道系统、集气室、空气处理器进行釆样，或者在部分密闭的区域(例如管道或管)中的流动空气通过远程传感器来采样和测量的任何其它应用中，可以将管子探针或空心管道探针插入管道或部分密闭的空间中以取出采样，或者可以在管道中制作孔，并从来自连接到管道壁中开口的管子的管道提取采样。然而此外，如上所述，一个或多个独立的温度、气流量、空气质量参数、或空气污染物感测探针、或者一个或多个分立的空气质量传感器还可以用于进行从这些管道或部分密闭的区域中期望的不管怎样的本地传感器测量。可以在这些位置处采用用于感测流动的气流并用于提取空气采样的多个独立的探针，或者可以使用唯一的集成采样探针，其使用一个探针用于本地空气特性测量并用于空气采样，如题为“DUCT PROBE ASSEMBLY SYSTEM FORMULTIPOINT AIR SAMPING”的美国专利第7，415，901号和第7，415，901号中所描述的，通过引用将该专利并入本文中。这种类型的集成管道探针或其它非集成管道探针可用于感测图2中所涉及到的任何管道位置。此外，示例性实施例可以使用这样的空气采样管道探针，该空气采样管道探针使用沿着管道的截面扩散的多个感测孔来获得管道状况的较好平均值。这种类型的多拾取采样探针加上还在下面描述的平均管道温度传感器可以被有利地用于例如测量空气处理器的混合空气1009。
还可以感测的第五个位置是将给出代表正受监控的房间或空间20中的空气污染物水平的测量结果的位置。可取决于空间的特性而使用的两个位置是回风管道位置45(图1)，其可以当存在从房间或空间出来的回风管道时使用，或相反地，当不存在来自房间的回风管道时，例如由于其使用开放的集气室回风，则良好的位置是感测位置25，其可以是安装在墙壁、柱子或甚至是顶棚上的房间感测位置。应当指出，即使存在回风管道，这些房间感测位置也可以使用。空气采样管子46和26用于将所感测的位置45和25分别连接到多点空气采样系统1100。应当指出，或者，还可以分别使用个体或分立的传感器43和23来对回风管道位置和房间位置进行感测，并且，回风管道位置和房间位置代替地经由电线44和24连接到传感器输入块1150。
如图2中示出的，多点空气采样系统1100接受其它四个先前提及的空气采样位置，它们由空气采样管子1032、1034、1036和1038分别从釆样位置1031、1033、1035和1037连接到螺线管阀1163、1164、1162和1161。这种管材将空气样本从感测位置运送到多点空气采样系统1100的螺线管。这种管材将在直径上通常具有八分之一到二分之一英寸的内径，优选的内径为大约四分之一英寸。这种管材可以由标准塑料气管(例如，NJ的Stirling的Thermoplastic Processes有限公司制作的Dekoron TM低密度聚乙烯(LDPE)塑料、聚四氟乙烯、不锈钢的“Bev-A-Line XX”管材)或者对本领域技术人员来说公知的任何适当的管材材料制成。然而为了在运送TVOC和颗粒两者中的较优越性能，优选的是对VOC是惰性的并具有非常小的吸附性和解吸附性，并且是导电的从而防止静电累计的材料，例如柔性不锈钢管材。在题为“TUBING FOR TRANSPORTING AIR SAMPLES IN AN AIR MONITORING SYSTEM”的美国专利第7，216，556号以及题为“AIR MONITORING SYSTEM HAVING TUBING WITH ANELECTRICALLY CONDUCTIVE INNER SURFACE FOR TRANSPORTING AIR SAMPLES”的美国专利第7360461号中描述了其它优选的材料和结构。
另外在图2中，真空泵140通过管材将空气从感测位置吸入螺线管1161至1165中并吸入集气管中，该集气管将螺线管的所有输出端口连接在一起并连接到共享传感器1120的进口。共享传感器1120的出口通过管材141连接到真空泵140。这种管材141的内径可以被制作为类似于连接到螺线管阀的进口的管材的尺寸，或者可能为了较小的压降而比连接到螺线管阀的进口的管材的尺寸大。该共享的传感器1120可以包括一个用于对诸如绝对湿度或露点温度、二氧化碳之类的空气舒适度参数、诸如静压差、或者空气污染物(举例来说，例如CO、颗粒物、烟雾、TVOC、感兴趣的具体VOC、甲醛、NO、NOX、SOX、一氧化二氮、氨、制冷气体、氡、臭氧、生物和/或化学恐怖活动制剂、霉菌、其他生物制剂、以及待感测的感兴趣的其它空气污染物)之类的非空气质量参数进行测量的一个或多个传感器。这些传感器可以串联、并联连接或者是串联、并联两者的组合连接。
在这些空气处理器位置处的空气质量参数由共享传感器1120进行感测，并由数据信号处理模块1130进行处理，数据信号处理模块1130可以实现下面所描述的功能来运算室内空气污染物水平。螺线管1161至1165还由控制逻辑模块1110来控制。此外，多点空气采样系统1100可以通过传感器输入模块1150来接受本地房间或管道传感器信号或信息，传感器输入模块1150分别通过电信号线缆1022、1024、1026、1028和2032来感测本地管道空气质量参数传感器1021、1023、1025、1027和2031。这些线缆类似于通常在建筑物控制系统中使用来将传感器连接到控制系统的低电压信号线缆或屏蔽导体双绞线。或者，本地管道传感器1021、1023、1025、1027或2031可以通过无线或无线网络单元(例如无线网状网络)将它们的空气污染物、空气质量参数或气流量的信息传输给传感器输入块1150。
上面的共享传感器1120和分立的空气污染物、空气质量参数或气流量传感器1021、1023、1025、1027和2031可以以许多信号形式(例如模拟电压、模拟电流、或数字)来工作。或者，传感器可具有其自己的板载微处理器，并通过数据通信协议与数据或信号处理单元1130进行通信，举例来说，数据通信协议例如是Echelon公司的LonTalk、或由ASHRAE’sBACnet通信标准所概述的适当的协议、或实际上任何其它适当的协议，包括各种专有协议和常用于提供建筑物环境内的设备之间的数据通信的其他工业标准协议。
例如可以如所示出的将数据或信号处理单元1130的控制或监控信号输出提供给建筑物控制系统180，用于对外部空气调节风门1067进行控制，或者提供给诸如空气处理器控制块1015之类的其它建筑物系统或控制器，或者更具体地来说，提供给外部气流控制器模块1200，该外部气流控制器模块1200可用于使用如本领域中公知的传统控制回路技术(例如比例控制逻辑算法；比例和积分控制逻辑算法；或者比例、积分和导数控制逻辑算法)来产生外部空气命令信号1075。尽管在图2中没有示出，但建筑物控制系统180、空气处理器控制块1015、或者另一个控制器可以在来自外部气流控制器1200的外部气流命令信号1075的帮助下使用外部空气调节风门1067另外加上其它空气处理器调节风门1003和1006来用于控制进入建筑物的外部气流。
数据或信号处理单元1130的另一个潜在的控制输出是用于直接地或者在建筑物控制系统180对来自数据或信号处理单元1130的输出信号起作用之后通过建筑物控制系统180生成稀释通风命令信号31。通常，当数据或信号处理单元1130对一个或多个室内空气污染物信号进行运算(如后面描述的)，并且一个或多个这些信号超过给定阈值或其它触发条件时，随后由房间气流控制器30来增加稀释通风命令信号31，以便增加进入受监控空间20的送风气流来稀释已经感测到的一种或多种空气污染物。
正如外部气流命令信号1075，存在可用于产生命令31的多种控制技术，产生命令31是为了改变受监控环境20内的通风的量以充分稀释感测到的空气质量参数来防止空气传播的空气质量参数的浓度超过特定水平。从控制逻辑的观点来看，可使用的任何方法被认为在所要求的本发明的范围之内，而不管其是涉及连续或不连续的控制功能、模糊逻辑、比例-积分-导数功能、前馈功能、自适应控制或对控制系统设计领域的技术人员是公知的其它技术的开环还是闭环。
除了两状态控制输出信号以外，用于生成并使用稀释通风命令信号31、外部气流控制器1200的外部气流命令信号1075或控制信号输出1068的另一种优选类型的信号及相关的控制方法是使用连续变化的信号，该连续变化的信号可用于实现变化的空气量或VAV控制方法。采用这种信号类型和控制方法，一旦由数据或信号处理单元1130进行运算的运算到的室内空气污染物水平或信号达到某个触发水平或与某种信号模式匹配，稀释通风命令信号31、外部气流控制器1200的外部气流命令信号1075或控制信号输出1068可以以连续的方式从将与两状态或多状态方法的最小状态输出相匹配的最小水平，一直增加直到将与两状态或多状态方法的最大水平相对应的最大水平。
使用连续变化的信号状态的另一个原因是为了创建对受监控空间或建筑物内的室内环境质量的闭环控制，以便防止在某些情形下可能由两状态或甚至多状态方法所产生的谐振控制模式。采用连续变化的信号状态，可以实现变化的空气量(VAV)控制方法，以此可以以稳定的方式将增加的通风水平维持在最小命令信号水平与最大命令信号水平之间，特别是存在大致恒定的室内空气污染物发射水平(举例来说，例如来自由房间20中一个或多个吸烟者所产生的环境烟草烟雾)的情况下。这种方法可用于调节在某个定位点处的室内空气污染物参数(例如TVOC、颗粒物或其它)的水平，而不是将其驱使到最小水平，该最小水平可能证明为从长时间运行在高通风的能耗的角度来说是代价高的。当室内空气污染物参数不是特别有害的或者存在对这些空气污染物水平的声明或调节的阈值限制时，这种方法也是适当的。在这种情况下，稀释通风或室外空气气流水平可以被维持在将无法造成健康影响或维持水平低于调节或声明的阈值限制的水平。更具体地来说，通过根据独立于外部空气污染物水平的一个或多个室内空气污染物参数来产生稀释通风或外部气流控制信号，空间中的室内环境质量可以被维持在相对于这些室内空气污染物的给定“清洁水平”，这些室内空气污染物独立于室外空气污染物水平。
数据或信号处理单元1130的另一个潜在的控制输出是用于直接或者在建筑物控制系统180对来自数据或信号处理单元1130的输出信号起作用之后通过建筑物控制系统180生成偏移命令信号32。正如稀释通风命令信号31，该信号可用于当感测到某些室内空气污染物时有利地调节房间20的通风。
除了只产生气流控制信号以外或者代替只产生气流控制信号，数据或信号处理单元1130还可以用于对室内空气污染物水平的测量结果进行运算，用于监控或信息的目的。可以直接从系统本地观察该信息，或者可以使用诸如LON或BACNet之类的协议通过模拟或数字连接将该信息发送到建筑物控制系统180，并将该信息显示在监控器或显示器2100上。数据或信号处理单元1130还可以向互联网2000发送该室内空气污染物信息和数据，在互联网2000中，远程服务器随后可以收集、存档、分析信息和/或向位于世界上任何地方的用户发送信息。
产生独立于室外空气污染物水平的室内空气污染物信号的有益优点的其中之一不但涉及得到用于监控室内空气污染物水平(例如烟雾颗粒水平)的精确信息，还解决了伴随上面所提及的房间稀释通风控制和外部空气控制方法的潜在问题。问题在于正被带入建筑物中的外部空气可能变得受一种或多种空气污染物轻微或显著污染。这样的空气污染物可以包括来自汽车或卡车排气装置或者来自熔炉或锅炉排风装置的再次夹带的一氧化碳、高水平的室外颗粒物、可能从附近的排风烟囱再次夹带的TVOC、或者其它室外源的空气污染物。如果这些空气污染物没有被完全过滤掉并进入被供给到房间中的送风空气中，那么它可能触发稀释通风控制来不适当地增大送风气流和/或来自外部空气入口的外部气流。类似地，送风空气污染物的增多可能并不足够高来通过其自身触发增大的送风空气或者外部气流命令，而是被增加到房间或建筑物中的现有空气污染物水平，这可能使系统对源自房间或建筑物内的低的或适度的空气污染物水平过于敏感。由于增大包含空气污染物的送风空气或外部空气的控制行为仅用于提高房间或建筑物内的特定空气污染物的水平，因此这两个问题都可以潜在地生成失控的结果。这可以驱使送风气流水平或外部气流水平更高，直到无论是使用两状态、三状态、还是VAV方法，如果外部空气或送风系统污染物足够高，则进入房间的送风气流或进入建筑物的外部气流将最终被命令到其最大值。由于送风系统气流潜在地供给多个房间，因此潜在地所有这些房间将被推动到它们的最大流量，或者被吸入到建筑物中的外部空气的量可能潜在地达到100％之多的外部空气。这可能导致超过送风系统的气流容量和/或加热和制冷容量，其潜在的结果是进入房间空间中的流量减少，并且如果由于过量外部空气被吸入建筑物而导致不能适当控制被调节的送风空气的温度，则这还潜在地失去对这些空间的温度控制。
在使用100％的外部空气并且不使用或使用非常少的回风空气或者其中来自任何给定空间的污染物较小并将不影响送风空气中的污染物的量的建筑物中，则可以使用如在题为“Multipoint Air Sampling System Having Common Sensors to Provide BlendedAir Quality Parameter Information for Monitoring and Building Control”的美国专利第8，147，302B2号中所公开的控制方法。在这种控制方法中，从房间空气测量结果减去外部空气或送风空气测量结果，以创建感兴趣的各种污染物与外部空气或送风空气相比较的差分测量。因此，如果外部空气或送风空气具有颗粒物、CO、TVOC等等的增多，则由于送风空气源的影响将被减掉，因此将仅针对房间中的空气污染物源来评估房间空气的空气质量。有效地，由于如果送风空气或外部空气是空气污染物源，则增多送风空气或外部空气将不会使房间更干净，因此我们在此不关心房间空气的绝对空气质量，而是仅关心绝对空气质量是否被房间或空间中的源恶化。
如果来自一个或多个空间的回风空气具有潜在的大量污染物、释放时间段潜在地较长、或者产生污染物的空间数量是合理的百分比(例如超过10％)，那么送风空气很可能具有至少相对于空气污染物阈值水平的显著数量的污染物，这些污染物已经从回风空气进入送风空气中。对于这些情况，上面所提及的现有技术差分测量方法将无法正确工作。这是因为房间中的室内空气污染物水平将受到回风气流中回风空气污染物水平的影响。使用相对于送风空气流的简单差分测量将不恰当地消除这些回风空气污染物，该回风空气污染物合理地对房间20中的空气污染物水平起作用。正因如此，需要不同的方法来当使用回风空气时精确运算室内空气污染物水平。
图4示出了用于确定房间中真实的室内空气污染物水平的示例性步骤顺序。在步骤400，测量房间的空气污染物水平，例如在房间回风管道中。在步骤402，测量送风空气的空气污染物水平。在步骤404，确定回风空气处理单元的回风中的总的污染物。在步骤406，计算回风空气分数(RAF)并且在步骤408，如果存在过滤器，则计算过滤孔隙率(FP)。在步骤410，计算房间中真实的室内空气污染物水平。在步骤412，调整空气处理单元中的调节风门来控制外部空气在回风空气中的混合和/或房间气流控制器使用真实的室内污染物水平来调整进入房间中的送风空气量的量。下面更充分地描述了这些步骤。
从确定用于合适地运算空间中室内空气污染物的真实水平的方法或系统的角度来讲，需要首先确定针对回风空气中回风空气污染物的公式加上针对在房间中所产生的污染物的公式。针对待监控的房间或区域20中所产生的空气污染物的公式可以通过从送风空气管道50中或空气处理器的送风位置1037中的总的空气污染物水平减去房间20自身中或其回风空气管道40中测量到的总的空气污染物而确定。这可以被描述如下：
ACR20G＝ACR20R–ACR20S
其中：
ACR20G是由房间20中的空气污染物源所产生的空气污染物水平
ACR20R是房间20自身中或其房间回风管道中测量到的空气污染物水平
ACR20S是馈送房间20的送风空气管道中测量到的空气污染物水平
对送风空气中的室内空气污染物的运算较为复杂。我们以从房间20加上其它房间(20A、20B、20C、等等)返回的总的空气污染物开始，该空气污染物将在回风空气处理器管道的回风空气1001中混合在一起。图2中回风空气处理单元1000的回风空气管道中的室内空气污染物水平和室外空气污染物水平或者总的污染物水平被标记为ACAHUR，并且其可以基于来自这些房间中每一个房间的回风气流量，使用馈送回风空气处理器的个体房间中总的空气污染物水平的加权平均数来进行运算。这可以如下面对于涉及三个房间20A、20B、和20C的情形用公式来表示，但其中，该公式还可以通过增加代表其它房间的更多项而适合于任意数量的房间：
ACAHUR＝[(ACR20AR×AVR20AR)+(ACR20BR×AVR20BR)+(ACR20CR×AVR20CR)]÷(AVR20AR+AVR20BR+AVR20CR)
其中：
ACAHUR是回风空气处理单元1000的回风空气1001中的空气污染物水平
ACR20AR是在房间20A自身中或其房间回风管道中测量到的空气污染物水平
ACR20BR是在房间20B自身中或其房间回风管道中测量到的空气污染物水平
ACR20CR是在房间20C自身中或其房间回风管道中测量到的空气污染物水平
AVR20AR是来自房间20A的回风空气量
AVR20BR是来自房间20B的回风空气量
AVR20CR是来自房间20C的回风空气量
用于确定空气处理单元的总的回风空气污染物水平ACAHUR的替代技术是直接使用空气处理单元的回风空气管道中分立的空气污染物传感器1021或空气采样位置1031来实际测量回风空气污染物水平。该空气污染物水平的百分比将使得其进入回风空气处理单元的混合空气1009中，并且剩余部分在回风空气处理单元的排风空气1004中排出。这种百分比或分数被称为回风空气分数或RAF。回风空气分数还等于一减去外部空气分数或混合空气中外部空气的分数。由于所有的混合空气经过空气处理单元并且变成送风空气，这两个分数还代表送风空气中回风空气和外部空气的分数或百分比。
该回风空气分数可以以若干方式的其中之一来确定。例如，再循环空气1005和外部空气1007的气流量的和等于送风空气1014。因此，如果测量这三个气流量中的任意两个，则可以计算回风空气分数或和外部空气分数中的一个或两者。例如，回风空气分数等于再循环空气1005的空气量除以送风空气1014量。然而，回风空气分数还等于一减去如下的商：外部空气1007量除以送风空气1014空气量。以等式的形式，回风空气分数如下：
RAF＝AVAHURC÷AVAHUS
RAF＝1–(AVAHUO÷AVAHUS)
其中：
RAF是回风空气分数
AVAHURC是再循环空气1005空气量
AVAHUS是送风空气1014空气量
AVAHUO是外部空气1007空气量
可以自动并连续测量上面所提及的空气量，例如使用用于测量再循环空气量1005的位于再循环空气管道中的分立的气流传感器2031、用于测量外部空气量1007的位于外部空气管道中的分立的气流传感器1023、或用于测量送风空气量1014的位于送风空气管道中的分立的气流传感器1027中的任意两个。上面所提及的运算可以通过数据或信号处理单元1130来进行。或者，如果回风空气分数是相对固定的，则可以一次性或周期性使用所安装的气流传感器2031、1023或1027中的任意两个气流传感器来计算回风分数。或者，可以通过手持式流量测量仪器在感兴趣的管道中进行流量测量来进行手动流量测量，并手动进行运算或者通过计算机或计算器来进行运算。
由于特别是在再循环空气管道或外部空气管道中进行流量测量可能是困难的或昂贵的，因此一个实施例包括通过使用质量平衡测量方法来运算回风空气分数。该方法涉及对某种空气质量参数(例如回风空气1001、外部空气1007和送风空气1014中的温度或二氧化碳或某种其它气体或颗粒物)进行测量。感测位置1031或分立的空气质量参数传感器1021可用于测量回风空气1001管道中的空气质量参数。感测位置1033或分立的空气质量参数传感器1023可用于测量外部空气1007管道中的空气质量参数。最后，感测位置1037或分立的空气质量参数传感器1027可用于测量送风空气1014管道中的空气质量参数。然而，在使用温度作为空气质量参数的情况下，由于回风空气处理单元的加热盘管和制冷盘管可以影响送风管道中的温度测量，因此优选使用温度传感器1025来测量混合空气1009中的温度。类似地，如果可能受空气处理单元中最后的过滤器影响的颗粒物或另一种参数用于质量平衡单元，那么混合空气1009也应当被使用，其中，感测由混合空气采样位置1035来进行。
下面给出了用于质量平衡运算来计算回风空气分数或外部空气分数的公式：
RAF:1–[(AQPAHUR-AQPAHUS)÷(AQPAHUR-AQPAHUO)]
其中：
RAF是回风空气分数
AQPAHUR是回风空气1001中测量到的空气质量参数
AQPAHUS是送风空气1014中测量到的空气质量参数
AQPAHUO是外部空气1007中测量到的空气质量参数
重要的是应当指出，当使用二氧化碳用于上面的质量平衡运算时，如果建筑物中的二氧化碳的量将接近于室外值或大约与室外值相同的值，则可能存在时间。这可能是或许由于缺少建筑物中的占用者(例如在过夜的时间段或周末期间)，导致了室内CO2水平下降到大约与室外值相同的值。随着回风空气CO2值、送风空气CO2值和室外空气CO2值变得接近在一起，在上面的质量平衡运算中所运算的差分值变小，并且运算的精度将下降。
采用多点空气采样系统的集中或共享传感器来使用多点空气采样系统可以通过至少抵消CO2传感器的漂移误差来有助于维持具有小的CO2差分的精度；然而，存在对于非常低的CO2差分测量可能仍然变得显著的其它误差源。因此，对于回风空气CO2与外部空气CO2的差分值低于某个值(例如20PPM或者也许甚至50PPM)，运算可能需要被暂停，并使用回风空气分数的另一个值。例如，可能使用上个已知的或运算到的值或者过去几个小时期间的平均值。取决于这个分数是怎样的常数或变量，还可以确定用于在低的占用或小的回风空气CO2与外部空气CO2的差分的这些时间段期间运算或选择回风空气分数值的最佳方法。或者，在小的回风空气CO2与外部空气CO2的差分的这些时间段期间，可以使用温度、另一种空气质量参数、或者气流测量结果来计算回风空气分数。
至少使用具有过滤器1008的回风空气处理单元所确定的下一个因子是过滤器的过滤孔隙率或FP，该过滤器提供对至少某些量的待测量的室内空气污染物进行过滤。这个项等于一减去感兴趣的空气污染物的过滤效率，并可以一次性、周期性、或连续以不同的方式进行运算。首先，如果不存在过滤器或者过滤器通过接近100％或者100％的感兴趣的室内空气污染物，则过滤孔隙率等于或大约为1.0。另外，用于运算过滤孔隙率的一种方式是在过滤器之前或之后进行总的室内空气污染物测量。这将涉及使用感测位置1035或分立的空气质量参数传感器1025来进行混合空气1009中的空气污染物测量，并且使用感测位置1037或分立的空气质量参数传感器1027来在过滤器之后进行送风空气中的空气污染物测量。过滤器的过滤孔隙率或FP随后等于：
FP＝ACAHUS÷ACAHUM
其中：
FP是过滤器1008的过滤孔隙率
ACAHUM是在空气处理器的混合空气1009中测量到的空气污染物参数
ACAHUS是在空气处理器的送风空气1014中测量到的空气污染物参数
尽管上面的等式是相对直观的，但是在现实中，对混合空气中的空气污染物进行所需要的测量可能是相当困难的并缺乏精度。这是因为回风空气处理单元的外部流量和回风流量在空气处理单元的混合空气集气室中相对小的空间中进行组合，并经常发生分层，其中，两个空气流无法很好地进行混合。在送风空气流1014中，在空气离开空气处理器时，气流变得较好地混合；然而，在混合空气集气室中，很难找到用于测量回风空气和外部空气在哪里较好地混合或组合的位置。结果是不精确的混合空气集气室的空气污染物测量结果。为了避免这个问题，一个实施例使用了上面运算到的回风空气分数来计算混合空气集气室的混合污染物测量或者进入过滤器1008或过滤器1008之前的空气污染物水平。这可以使用回风空气1001空气流和外部空气1007空气流中污染物的加权平均测量来进行。那么对FP的运算变为如下：
FP＝ACAHUS÷{[RAF×ACAHUR]+[(1-RAF)×ACAHUO]}
其中：
FP是过滤器1008的过滤孔隙率
ACAHUR是回风空气处理单元的回风空气1001中的空气污染物水平
ACAHUO是回风空气处理单元的外部空气1007中的空气污染物水平
ACAHUS是回风空气处理单元的送风空气1014中的空气污染物水平
对FP的以上测量最好连续进行，因为过滤器可能随着时间而装满并改变其孔隙率。然而，如果例如由于经常改变过滤器或者由于过滤器具有孔隙率并不随着其装满而改变得太多的特性，因此过滤器的孔隙率被认为是合理的常数，那么可以使用图2的采样位置或分立的传感器或者通过使用手持式仪器来一次性进行以上测量。或者，如果制造商针对感兴趣的空气污染物的过滤效率或过滤孔隙率的说明被认为是合理精确的，则可以使用这个值。
基于以上测量和运算，我们可以确定回风空气中的空气污染物进入送风空气的量。在该基础上，这个量等于以下等式：
RACAHUS＝ACAHUR×RAF×FP
其中：
RACAHUS是进入送风空气1014中的回风空气污染物水平
ACAHUR是回风空气处理单元的回风空气1001中的空气污染物水平
FP是过滤器1008的过滤孔隙率
RAF是回风空气分数
由于第一，回风空气污染物水平也包括某些室外空气污染物，第二，在房间中产生空气污染物动态地影响了建筑物和送风系统中这些室内污染物的总的水平，因此，认识到进入送风空气流中的回风空气污染物的总量并不足以区分送风空气流中和感兴趣的房间中的室内空气污染物水平与室外空气污染物水平。如上面所运算的，回到空气处理器的所产生的室内空气污染物中的一部分将在送风空气中被送回房间。那么，房间空气将包括新产生的污染物加上一部分先前产生的污染物。新组合的房间空气将随后被再次送回回风空气处理单元，其中，经组和的总的回风空气污染物中的一部分将再次被供给到送风空气中。这组污染物将再次进入房间内，其中，新产生的污染物将被增加到现在是先前两组已产生的污染物中的一部分。正因如此，所产生的房间室内空气污染物将四处流动，并且室内空气污染物水平将在一段时间之后可能达到某种渐近值或最终值。污染物的这种持续再循环使得用于确定真实的室内空气污染物水平的潜在解决方案不再是简单的差分运算或者涉及送风空气中回风空气污染物或甚至所生成的房间空气污染物的总的静态量的运算。
然而，由于所生成的房间空气污染物经过空气处理器并回到房间而在建筑物中再循环的过程可以由如下面所示出的无限幂级数来定义，以便定义房间中真实的室内空气污染物水平：
IAC1＝ACR20G+[ACR20G×(RAF×FP)]+[ACR20G×(RAF×FP)2]+[ACR20G×(RAF×FP)3]+…..+[ACR20G×(RAF×FP)n]
或者，这可以被简化为：
IAC1＝ACR20G×[1+(RAF×FP)+(RAF×FP)2+(RAF×FP)3+…..+(RAF×FP)n]
其中：
IAC1是当只存在一个房间时，房间20中真实的室内空气污染物水平
ACR20G是由房间20中的空气污染物源产生的空气污染物水平
n是RAF×FP项的幂，趋近于无穷
FP是过滤器1008的过滤孔隙率
RAF是回风空气分数
再次如上面所指出的，该等式代表具有无限数量的项的无限幂或几何级数。由于RAF×FP乘积项将总是小于1，因此对数学家来说公知的是，将该无限几何级数收敛为有限的数学解来容易地解出真实的室内空气污染物水平，有限的数学解等于以下最终等式：
IAC1＝ACR20G×{1÷[1–(RAF×FP)]}
其中：
IAC1是当只存在一个房间时，房间20中真实的室内空气污染物水平
ACR20G是由房间20中的空气污染物源产生的空气污染物水平
FP是过滤器1008的过滤孔隙率
RAF是回风空气分数
这个等式定义了对于给定的所生成的污染物水平以及给定的回风空气分数和回风空气处理单元的过滤器1008的过滤孔隙率，在某个时间值之后房间20中将达到的渐近值或最终值。这个等式假设了所有的污染物来自一个房间，或者只有一个房间连接到空气处理器。如果在相同的回风空气处理单元上存在多个房间(20A、20B、20C、或更多)并且多个房间可以已经生成了房间空气污染物，则对于给定房间中真实的室内空气污染物水平的等式必须由还反映在所有房间中生成的单独的空气污染物的等式来定义，在所有房间中生成的单独的空气污染物对回风空气处理单元的回风空气流和送风空气流中的空气污染物的量作出贡献。存在可将这些单独的室内空气污染物贡献进行组合的许多方式，例如使用叠加原理。然而，优选实施例使用回风空气处理单元中回风空气1001的直接测量结果，因为如上面所示出的，该测量结果已经反映了所有房间内部产生的污染物的加权平均贡献。因此，下面是当涉及任意数量的其它房间或甚至仅涉及一个房间20时，计算给定房间内室内空气污染物的较简单和较通用的方法：
IACM＝ACR20G+(ACAHUR-ACAHUS)×{1÷[1–(RAF×FP)]}-(ACAHUR-ACAHUS)
或者，其可以被简化为：
IACM＝ACR20G+(ACAHUR-ACAHUS)×{(RAF×FP)÷[1–(RAF×FP)]}
其中：
IACM是使用一个或多个房间时房间20中的室内空气污染物水平
ACR20G是由房间20中的空气污染物源产生的空气污染物水平
ACAHUR是回风空气处理单元的回风空气1001中总的空气污染物水平
ACAHUS是回风空气处理单元的送风空气1014中总的空气污染物水平
FP是过滤器1008的过滤孔隙率
RAF是回风空气分数
为简单起见，我们可以将回风空气污染物分数或RACF定义为如下：
RACF＝RAF×FP
其中：
RACF是回风空气污染物分数
FP是过滤器1008的过滤孔隙率
RAF是回风空气分数
使用RACF项允许我们使用先前定义的项来将两种形式的室内空气污染物的关系较简单地定义为如下：
IAC1＝ACR20G×[1÷(1–RACF)]
或甚至更简单地为：
IAC1＝ACR20G÷(1–RACF)
以及涉及一个或多个房间的更通用的形式：
IACM＝ACR20G+(ACAHUR-ACAHUS)×[RACF÷(1–RACF)]
以上等式以及所有之前的等式可以由数据或信号处理单元1130使用对本领域技术人员来说是公知的数据运算方法来进行运算和实现。相同地，建筑物控制系统180也可以用于执行这些运算，或者，可以使用诸如或许甚至是经由互联网连接2000所连接的远程计算单元之类的另一种计算设备来执行这些运算，以获得独立于室外空气污染物水平的房间20的室内空气污染物水平。
图5示出了可执行本文中所描述的处理中的至少部分处理的示例性计算机500。计算机包括处理器502、易失性存储器504、非易失性存储器506(例如，硬盘驱动器)、输出设备505、以及图形用户界面(GUI)508(举例来说，例如鼠标、键盘、显示器)。非易失性存储器506例如存储计算机指令513、操作系统516和包括Q文件的数据518。在一个示例中，计算机指令512在易失性存储器504之外由处理器502执行，以执行所有或部分处理。物品520(例如光盘)可以包括已经存储了能够使得计算机执行本文所描述的处理的指令的计算机可读介质。
处理并不受限于结合所示出的硬件和软件来使用；处理可以在任何计算或处理环境中找到适用性，并使用能够运行计算机程序的任何类型的机器或一组机器。处理可以在硬件、软件、或两者的组合中实现。处理可以在可编程计算机/机器上执行的计算机程序中实现，可编程计算机/机器每个都包括处理器、存储介质或可由处理器(包括易失性和非易失性存储器和/或储存元件)、至少一个输入设备、以及一个或多个输出设备读取的其它制品。程序代码可应用于使用输入设备进入的数据，以执行处理并产生输出信息。
系统可以至少部分地经由计算机程序产品(例如，在机器可读的储存设备中)来实现，用于由数据处理装置(例如，可编程处理器、计算机、或多个计算机)来执行，或者用于控制数据处理装置的操作。每个这种程序可以用高级程序式编程语言或面向对象的编程语言来实现，以便与计算机系统进行通信。然而，这些程序可以用汇编语言或机器语言来实现。语言必须是编译的或解释性的语言，并且其可以以任何形式来部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子例程、或适合于在计算环境中使用的其它单元。计算机程序可以被部署为在一台计算机上或者一个站点处或分布式跨越多个站点并由通信网络进行互连的多台计算机上执行。计算机程序可以储存在可由通用或专用可编程计算机读取的储存介质或设备(例如，CD-ROM、硬盘、或磁盘)上，用于当储存介质或设备由计算机读取时配置并操作计算机来执行处理。处理还可以被实现为机器可读的储存介质，该机器可读的储存介质被配置为具有计算机程序，其一旦被执行，计算机程序中的指令使得计算机进行操作。
与实现系统相关联的处理可以由一个或多个可编程处理器来执行，该一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序来执行系统的功能。整个系统或部分系统可以被实现为专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)和/或ASIC(专用集成电路))。
已经描述了本发明的示例性实施例，现在对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见的是，还可以使用包括这些示例性实施例的概念的其它实施例。本文中所包含的实施例不应当受限于所公开的实施例，而是应当仅受所附权利要求的精神和范围的限制。本文所引用的所有出版物和参考文献通过引用的方式将其全部内容明确地并入本文。

Claims (19)

1.一种用于确定独立于室外污染物水平的室内空气污染物水平的系统，包括：
空气污染物监控系统，所述空气污染物监控系统包括：
第一空气污染物传感器，所述第一空气污染物传感器用于从至少一个部分密闭的区域采集空气污染物水平，所述至少一个部分密闭的区域由至少一个回风空气处理单元进行作用，所述至少一个回风空气处理单元将返回到空气处理器空气的建筑物空气中的至少部分建筑物空气混合到送风空气中；
第二空气污染物传感器，所述第二空气污染物传感器用于从所述回风空气处理单元的送风空气出口采集空气污染物水平，以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：
根据所述回风空气处理单元的存在于所述回风空气处理单元的送风空气出口中的回风空气进口的污染物的水平以及所述回风空气进口中的空气污染物的水平来确定回风空气污染物分数；并且
根据以下两者来处理至少一个室内空气污染物参数：
所述部分密闭的区域的所述空气污染物水平与对所述部分密闭的区域进行馈送的所述回风空气处理单元的所述送风空气出口的所述空气污染物水平之间的差分的大小；以及
所述回风空气处理单元的回风空气污染物分数。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述室内空气污染物是颗粒物。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述颗粒物包括环境烟草烟雾。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述室内空气污染物包括气体。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述气体包括挥发性有机化合物。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一空气污染物传感器和所述第二空气污染物传感器是多点空气监控系统中的一部分。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述多点空气监控系统是多点空气采样系统。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述回风空气处理单元在回风路径、混合空气路径、或送风路径中包含过滤器，所述过滤器能够过滤掉一定量的所述空气污染物。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：
确定回风空气分数；
确定所述过滤器的过滤孔隙率；并且
将所述回风空气分数乘以所述过滤孔隙率以计算所述回风空气污染物分数。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，确定所述过滤孔隙率包括：
一种或多种空气污染物的感测方法，所述一种或多种空气污染物的感测方法对被所述过滤器过滤的空气污染物进行感测，并获取对进入所述过滤器之前的所述空气和离开所述过滤器之后的所述空气两者的一次性的、周期性的、和/或连续的空气污染物测量结果，
其中，处理器被配置为通过将离开所述过滤器的所述空气的所述空气污染物测量结果除以进入所述过滤器的所述空气的所述空气污染物测量结果来一次性地、周期性地、或连续地计算所述过滤孔隙率。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，确定所述过滤孔隙率包括：
一种或多种空气污染物的感测方法，所述一种或多种空气污染物的感测方法对被所述过滤器以某种方式过滤的空气污染物进行感测，并获取一次性的、周期性的、或连续的空气污染物测量结果，所述空气污染物测量结果代表在所述回风空气处理单元的回风空气进口、外部空气进口、和送风空气出口中的所述空气污染物的值，
其中，所述处理器被配置为通过将代表所述回风空气处理单元的送风空气出口中的所述空气污染物的值的所述空气污染物测量结果除以以下两项的和来一次性地、周期性地、或连续地计算所述过滤孔隙率，
其中，第一项等于所述回风空气分数乘以代表所述回风空气处理单元的回风空气进口中的所述空气污染物的值的所述空气污染物测量结果的乘积；并且
第二项等于一减去所述回风空气分数，再乘以代表所述回风空气处理单元的外部空气进口中的所述空气污染物的值的所述空气污染物测量结果的乘积。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括：
至少一个气流控制设备，所述至少一个气流控制设备用于控制流至所述至少一个部分密闭的区域的气流量或者来自所述至少一个部分密闭的区域的气流量；以及
气流控制器，所述气流控制器使用所述室内空气污染物参数的测量结果或者至少部分地由所述室内空气污染物参数的测量结果所确定的信号来至少部分地控制流向所述部分密闭的区域中的一个或多个部分密闭的区域的气流量或者来自所述部分密闭的区域中的一个或多个部分密闭的区域的气流量。
13.根据权利要求11所述的系统，还包括：
至少一个气流控制设备，所述至少一个气流控制设备用于对进入所述回风空气处理单元的所述外部空气进口的外部空气量进行控制；以及
气流控制器，所述气流控制器使用所述室内空气污染物参数的测量结果或者至少部分地由所述室内空气污染物参数的测量结果所确定的信号来至少部分地对进入所述回风空气处理单元的所述外部空气进口的所述外部空气量进行控制。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：
获取所述部分密闭的区域的所述空气污染物水平与对所述部分密闭的区域进行馈送的所述回风空气处理单元的所述送风空气出口的所述空气污染物水平之间的差分的大小；并且
将所述差分除以由一减去所述回风空气处理单元的回风空气污染物分数表示的项。
15.根据权利要求1所述的系统，还包括：至少一个空气污染物传感器，所述至少一个空气污染物传感器用于从所述回风空气处理单元的所述回风空气进口或回风空气管道采集空气污染物水平，
其中，所述处理器还被配置为：
确定所述部分密闭的区域的所述空气污染物水平与对所述部分密闭的区域进行馈送的所述回风空气处理单元的所述送风空气出口的所述空气污染物水平之间的第一差分的大小；
确定所述回风空气进口或所述回风空气管道的所述空气污染物水平与对所述部分密闭的区域进行馈送的所述回风空气处理单元的所述送风空气出口的所述空气污染物水平之间的第二差分的大小；
确定根据所述回风空气处理单元的回风空气污染物分数除以由一减去所述回风空气处理单元的所述回风空气污染物分数所表示的项而计算出的第一因子的大小；并且
将所述第一差分与所述第二差分乘以所述第一因子的乘积相加。
16.一种用于确定独立于室外污染物水平的室内空气污染物水平的系统，包括：
空气污染物监控系统，所述空气污染物监控系统包括：
第一空气污染物传感器，所述第一空气污染物传感器用于从至少一个部分密闭的区域采集空气污染物水平，所述至少一个部分密闭的区域由至少一个回风空气处理单元进行作用，所述至少一个回风空气处理单元将返回到空气处理器空气的建筑物空气中的至少部分建筑物空气混合到送风空气中；
第二空气污染物传感器，所述第二空气污染物传感器用于从所述回风空气处理单元的送风空气出口采集空气污染物水平，以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：
通过只确定回风空气分数来确定回风空气污染物分数，所述回风空气分数包括总的回风空气中的回到所述回风空气处理单元并与外部空气混合而组成空气处理器的送风空气的百分比；并且
根据以下两者来处理至少一个室内空气污染物参数：
所述部分密闭的区域的所述空气污染物水平与对所述部分密闭的区域进行馈送的所述回风空气处理单元的所述送风空气出口的所述空气污染物水平之间的差分的大小；以及
所述回风空气处理单元的回风空气污染物分数。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，确定所述回风空气分数包括：流量测量、质量平衡测量的一次性测量的组或周期性测量的组，或者用于至少一次计算或周期性计算所述回风空气分数的其它手动方法。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，确定所述回风空气分数包括：用于通过使用流量感测方法、质量平衡测量方法来连续地或周期性地计算所述回风空气分数的自动方法；或者其它自动方法。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述处理器被配置为执行质量平衡运算；并且
其中，所述系统还包括用于获得二氧化碳测量结果的传感器，所述二氧化碳测量结果代表在所述回风空气处理单元的回风进口、外部空气进口、和送风空气出口中的二氧化碳的值。
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