CN106895551B - 一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统及使用方法 - Google Patents

一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统及使用方法,该系统包括新风品质预处理单元、室内检测单元、室内新风控制单元和智能控制单元。新风品质预处理单元包括颗粒物过滤器和小型电除尘系统,室内检测单元包括CO2、甲醛、温度和红外线强度检测器,室内新风控制单元包括新风流量和温度控制器,智能控制单元包括数据处理器和智能控制终端。室内人员通过智能控制终端输入房间各种参数,数据处理器根据输入的参数和检测器检测的结果,通过预先设定的模型算法,计算出达到室内空气品质和温度所需要的新风风量和温度,反馈给控制单元执行,该系统有三种工作状态,可以根据不同的运行时间进行切换,实现调节和保持室内空气品质和温度的目的。

Description

一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统及使用方法
技术领域
本发明属于室内空气净化和温度调节领域,具体涉及一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统及使用方法。
背景技术
空气是人类生存必不可缺少的要素,近年来空气污染愈发严重,人们对于该问题的关注度也不断上升。由于室外空气质量不断下降,因此对于室内空间,采用开窗通风等原始手段改善室内空气的方法会直接将室外空气中的各种污染物引入到室内,所以现代城市中越来越多的室内空间采用封闭式设计。但同时由于室内空间较小,采用封闭式设计会导致空气流通和扩散的能力变差,易造成室内新增污染物浓度的积累增加。在室内空间,人的呼吸作用会不断的排出CO2,室内家具和装修材料等物质会一定程度上散发出甲醛,这种情况下封闭式的空间设计会使得CO2和甲醛等污染物质不易去除,浓度不断积累增加。已知大气中CO2浓度约为400ppm,当二氧化碳浓度较低时对人体无危害,但其超过一定量时会影响人(其他生物也是)的呼吸,原因是血液中的碳酸浓度增大,酸性增强,并产生酸中毒。空气中二氧化碳的体积分数超过0.1%时人体会出现不适的症状;达到1%时,会感到气闷,头昏,心悸;达到4%~5%时会感到眩晕;超过6%以上时会使人神志不清、呼吸逐渐停止以致死亡[1]。而甲醛是室内空气污染中最主要的一项污染物,甲醛是一种挥发性的有机污染物,主要来自于室内的各种装修材料,其挥发率会随着湿度和温度的变化而变化。甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用,甲醛在室内达到一定浓度时,人就有不适感,可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等,同时甲醛也是一种致癌物质。据统计,现代人尤其是大城市人约有80%~90%的时间是在室内度过的,所以随之而来的室内空气环境质量问题就显得尤为突出[2]
基于上述存在的问题,目前主要利用新风系统来更新室内封闭空间的空气,达到稀释降低室内污染物浓度的目的。但是当前的新风控制系统,只是简单的引入室外的空气来达到更换室内空气的目的,无法提供一个科学的送风量,也不能确保室内污染物浓度是否达到目标要求。也有比较先进的新风系统采用实时监测室内污染物浓度的方式,来增加或减少新风量,但是该方法要求实时监测,耗能较大,对监测仪器的要求也过高,且不能科学的考虑多种空气污染物综合去除的要求。
除了空气品质,人们对室内温度的要求也越来越高,封闭室内温度的调节主要依靠新风系统将温度较高或者较低的新风输入到室内。因此对于封闭室内空间,无论是空气品质还是温度的调节,新风系统都发挥着至关重要的作用。因此目前需要一种可以根据室内污染物浓度,智能调节新风系统通风量,并同时调节新风温度的新风系统,来达到对室内空气品质和温度的最优化调节。
[1]郭丰涛.密闭环境中低浓度CO2对人体血气和pH的影响[J].解放军预防医学杂志,1991(2):115-118.
[2]朱迪迪,戴海夏,钱华.我国室内空气污染现状调研与分析[J].上海环境科学,2010(4):174-180。
发明内容
本发明公开了一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统及使用方法,通过各个单元之间的相互协调工作,根据不同类型的室内空间和工作状态,能够保持并及时调整室内的空气品质及室内温度,最大程度的满足室内人员对空气质量和温度的要求。
本发明为达到以上技术要求,所采取的技术方案是:
一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统,包括:新风品质预处理单元、室内检测单元、室内新风控制单元和智能控制单元,其中:
新风品质预处理单元包括颗粒物过滤器1和小型电除尘系统2;小型电除尘系统2和颗粒物过滤器1通过第四电腔阀门14和管道连接,小型电除尘系统2在新风流向方向管道上设有第三电控阀门13,新风流向方向的管道上设有第一电控阀门11,所述第一电控阀门11通过管道连接第二电控阀门12;所述第二电控阀门12位于第四电控阀门14与颗粒物过滤器1之间;
室内检测单元包括:CO2浓度检测器3、甲醛浓度检测器4、室内温度检测器5和室内红外辐射强度检测器6;
室内新风控制单元包括:新风流量控制器7和新风温度控制器8;
智能控制单元包括:数据处理器9和智能控制终端10;
新风品质预处理单元和室内新风控制单元位于送风口前端,对外界空气进行处理、调节后再由送风口送入室内,送风口位于室内墙面的上部;室内检测单元位于室内墙面上,分布位置与数量可根据房间大小进行调整;智能控制单元的智能控制终端10分为两类:一类为室内墙面上的固定式控制终端,另一类为移动式控制终端,二者功能相同,数据处理器9位于固定式控制终端内部;
数据处理器9和智能控制终端10之间由互联网技术连接,CO2浓度检测器3、甲醛浓度检测器4、室内温度检测器5和室内红外辐射强度检测器6分别与数据处理器9连接,检测数据传输到数据处理器9,智能控制终端10分别与颗粒物过滤器1、小型电除尘系统2、新风流量控制器7和新风温度控制器8连接;CO2浓度检测器3、甲醛浓度检测器4、室内温度检测器5和室内红外辐射强度检测器6分别检测CO2浓度、甲醛浓度、室内温度和室内红外辐射强度,将检测数据传输到数据处理器9,经过计算,将计算结果传输到智能控制终端10,智能控制终端10与新风品质预处理单元、室内新风控制单元连接,可以自动或者手动控制新风预处理系统的工作状态以及对新风的风量和温度进行调节。
本发明中,所述智能调节系统的工作状态分为三种,分别为:检测工作状态、正常工作状态1和正常工作状态2;其中:检测工作状态是系统最初运行的工作状态,正常工作状态1是保持室内新风流量和温度的工作状态,正常工作状态2是及时调节室内新风流量和温度的工作状态。
本发明中,新风品质预处理单元位于室内新风控制单元的前部,当室外PM2.5或PM10的24小时平均浓度值小于等于35ug/m3时,只运行颗粒物过滤器1,当室外PM2.5或PM10的24小时平均浓度值大于35ug/m3或遇到雾霾等极端天气时,除了运行颗粒物过滤器1,还加开小型电除尘系统2。
本发明提出的封闭室内的空气品质和温度智能调节系统的操作方法,具体步骤如下:
(1)首先设定系统自动开启的时间,或人为通过远程控制终端手动开启系统;
(2)系统开启后,先运行检测工作状态,检测工作状态下首先检测室内的温度,CO2浓度和甲醛浓度;将检测数据提供给数据处理器9进行计算,得到要达到室内目标空气品质所需的新风流量和室内目标温度所需新风温度,用t时间将室内空气品质和温度调节完成,其中最终的新风流量取:①计算得到的调节CO2浓度所需新风流量、②计算得到的调节甲醛浓度所需新风流量二者的最大值;然后开始执行正常工作状态1;
(3)执行正常工作状态1时,输入房间内固定的人员数量和绿色植物的数量,计算出要保持室内目标CO2和甲醛浓度的新风流量,最终的新风流量取:①计算得到的保持CO2浓度所需新风流量、②计算得到的保持甲醛浓度所需新风流量、③国家标准要求室内人员最低换气流量三者的最大值;正常工作状态1下新风的温度为设定的室内目标温度;
(4)在执行正常工作状态1时,利用红外辐射强度射检测器(6)检测室内哪一区域内人员数量较多,利用多个均匀分散的送风口,根据不同区域内红外辐射强度的比例调节不同区域内的送风量,保证室内空气品质和温度的均匀分布;
(5)在执行正常工作状态1时,CO2浓度检测器3、甲醛浓度检测器4、室内温度检测器5每30min运行检测一次;当室内温度高于或者低于设定的室内目标温度1℃,或者CO2浓度、甲醛浓度检测结果超过目标值10%时,运行正常工作状态2,计算得到新的新风系统的送风量和送风温度,用1min的时间调节完成,其中最终的新风流量取:①计算得到的调节CO2浓度所需新风流量、②计算得到的调节甲醛浓度所需新风流量、③国家标准要求室内人员最低换气流量三者的最大值;若没有超过目标值,则不改变送风量和送风温度;完成后继续执行正常工作状态1。
本发明中,室内CO2浓度目标值为1000ppm=1964mg/m3,可以人为修改为更低数值;室内甲醛浓度目标值为国家标准值,0.1mg/m3,可以人为修改为更低数值;默认检测工作状态下调节时间t=10min,可以人为修改为更低数值;具体计算时所需要的运算模型如下:
(1)CO2浓度计算模型
①检测工作状态下t时间内达到室内目标CO2浓度所需要的新风量(m3/min)
上述公式中:V(m3)为室内体积;
t(min)达到室内目标浓度所需的时间;
(mg/m3)为检测开始时室内CO2浓度;
(mg/m3)为要求的室内目标CO2浓度;
(mg/m3)为室外新风CO2浓度;
②正常工作状态1下为满足室内目标CO2浓度所需要的新风量(m3/min)
上述公式中:n为室内固定或常住人数;
S(m2)为室内绿色植物面积;
(mg/min)为一个人由于呼吸每分钟排出的CO2的质量;
(mg/min·m2)为每平方米绿色植物由于光合作用或者呼吸作用每分钟吸收或释放的CO2质量,吸收为负值,释放为正值;
③正常工作状态2调整室内CO2浓度所需要的新风量(m3/min)
上述公式中:(mg/m3)为CO2浓度检测器(3)检测的室内CO2浓度;
(2)甲醛浓度计算模型
①检测工作状态下t时间内满足室内目标甲醛浓度所需要的新风量Qmet,N,det(m3/min)
由于室外甲醛含量很低,我们认为Cmet,out=0mg/m3
上述公式中:Cmet,det(mg/m3)为检测开始时室内甲醛浓度;
Cmet,tar(mg/m3)为要求的室内目标甲醛浓度;
②正常工作状态1下为满足室内目标甲醛浓度所需要的新风量(m3/min)
上述公式中:Cx(mg/m3)为在不同温度时,室内甲醛的浓度;与温度的关系式如下:
Cx=a ln T+b
T(℃)为室内温度;a,b为两个与初始甲醛浓度相关的参数,规定初始甲醛浓度为Cmet,det(mg/m3);
C<sub>met,in</sub>(mg/m<sup>3</sup>) a b
C<sub>met,in</sub>≤0.05 0.00457 0.00761
0.05<C<sub>met,in</sub>≤0.07 0.00761 0.01672
0.07<C<sub>met,in</sub>≤0.11 0.01065 0.02283
0.11<C<sub>met,in</sub>≤0.15 0.02283 0.03653
0.15<C<sub>met,in</sub>≤0.19 0.04566 0.08676
C<sub>met,in</sub>>0.19 0.06393 0.11263
③正常工作状态2下调整室内甲醛浓度所需要的新风量(m3/min)
上述公式中:Cmet,in(mg/m3)为甲醛浓度检测器(4)检测的室内甲醛的浓度;
(3)温度计算模型
①检测工作状态下t时间内满足室内目标温度所需要的新风的温度TN,det(K)
通过解方程组得到TN,det
上述公式中:Tdet(K)为最初检测到的室内的温度;
Ttar(K)为设置的室内目标温度;
ρT,det(kg/m3)为Tdet下空气的密度;
ρT,N,det(kg/m3)为TN,det下空气的密度;
c(kJ/kg·K)为空气的比热;
P(Pa)为标准大气压;
Mair(g/mol)为空气的摩尔质量;
R为常数,取8.314;
QT,N,det为检测工作状态下新风的流量(m3/min),
②正常工作状态2下调整室内温度所需要的新风的温度TN,work2(K)
上述公式中:Tin(℃)为检测到的室内温度;
ρT,in(kg/m3)为检测到的室内温度下的空气的密度;
ρT,N,work2(kg/m3)为TN,work2温度下的空气密度;
QT,N,work2为该调节下的新风的流量(m3/min),若同时CO2浓度或甲醛浓度也需要调节,取若只有温度需要调节,取
本发明可以根据房间大小,可以选择不同的送风口的布置方式,如图2为大面积房间送风布置示意图;图3为小面积房间送风布置示意图。也可以根据房间的形状,适当增加或减少送风口的数量。同时根据室内温度和送风温度的大小,自动调节送风角度,当室内温度<送风温度,即送暖风时,送风角度为向下45°;当室内温度>送风温度,即送冷风时,送风角度为水平。
本发明优势在于:
本发明涉及一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统及使用方法,与当前普遍使用的室内空气净化技术相比,其优势在于:
(1)本发明涉及的智能调节系统将室内空气品质与温度的调节有效的结合在一起,能同时达到调节并保持室内空气品质和温度的要求。
(2)根据系统的工作时间不同,采取了三种工作状态,在室内空气状况由于其他因素变化较大时,能及时调整回目标状态,最大程度的保证室内空气品质和温度的最佳状况。
(3)本发明根据内置的模型算法,依靠室内污染物来源等多种因素,科学的计算所需要的新风量,并同时用间歇性的检测系统加以辅助。可以最优化的调节室内空气品质,并同时达到了节约能源,减少仪器使用损耗的目的。
(4)在送风时,利用红外检测器,可以有效的识别室内人员的分布状况,从而调整送风流量的分布,最优的保持人体的健康和舒适程度。
附图说明
图1新风品质预处理单元系统结构图;
图2大面积房间送风布置示意图;其中:(a)为俯视图,(b)为立体图;
图3小面积房间送风布置示意图;其中:(a)为俯视图,(b)为立体图;
图4一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统示意图;
图中标号:1为颗粒物过滤器、2为小型电除尘系统、3为CO2浓度检测器、4为甲醛浓度检测器、5为室内温度检测器、6为室内红外辐射强度检测器、7为新风流量控制器、8为新风温度控制器、9为数据处理器、10为智能控制终端、11为第一电控阀门、12为第二电控阀门、13为第三电控阀门、14为第四电控阀门。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1:
应用环境:冬季,白天,广州某写字楼内办公室。
系统运行参数:上班时间9:00;房间体积为300m3;固定工作人员为20人;房间内绿色植物面积为2m2;室内目标CO2浓度为1000ppm=1964mg/m3;室内目标甲醛浓度为0.10mg/m3;检测工作状态调节时间t=10min;室内目标温度20℃;人体每分钟呼吸排出CO2质量为400mg/min;植物由于光合作用吸收或者放出CO2的质量为白天6:00~18:00:-125mg/min·m2,夜晚18:00~6:00:42mg/min·m2;国标要求室内人员最低换气流量QGB,min=0.50m3/min·人。
具体运行方式:
①早上8:30,系统按照设定的时间自动开启,或人为提前开启,首先联网检查当天的空气污染情况,当室外PM2.5或PM10的24小时平均浓度值小于等于35ug/m3时,如图1所示:开启第一电动阀门11、第二电动阀门12,关闭第三电动阀门13、第四电动阀门14,只运行颗粒物过滤器1,当室外PM2.5或PM10的24小时平均浓度值大于35ug/m3或遇到雾霾等极端天气时,关闭第一电动阀门11、第二电动阀门12,开启第三电动阀门13、第四电动阀门14,除了运行颗粒物过滤器1,加开小型电除尘系统2,然后开始运行检测工作状态,先检测室内CO2,甲醛的浓度以及室内温度,再依据下列模型算法:
若CCO2,det=2500mg/m3;CCO2,out=400ppm=785mg/m3;Cmet,det=0.15mg/m3;Tdet=12℃;
得到Qmet,N,det=15.00m3/min。
再依据下列模型算法:
所以得到检测工作状态的新风流量:
检测工作状态的新风温度:TN,det=38℃。
②检测工作状态运行完毕,开始执行正常工作状态1,依据下列模型算法:
正常工作状态1下的新风温度为:TN,det=20℃。
③在执行正常工作状态1时,CO2浓度检测器3、甲醛浓度检测器4、室内温度检测器5每30min运行检测一次。当室内温度高于或者低于目标设定温度1℃,或者CO2浓度、甲醛浓度检测结果超过目标值10%时,运行正常工作状态2,依据下列模型算法:
Cmet,in=0.11mg/m3;Tin=22℃
再依据下列模型算法:
所以得到正常工作状态2下的新风流量为:
正常工作状态2下的新风温度为TN,work2=32℃。
由于该实施例中房间面积较大,选用如图2所示的大面积房间送风布置,在房间四周墙面的上部均布置送风口,其中每一墙面布置送风口的数量可以根据房间的形状和墙面的大小进行调整,每一墙面的下部均设有一排风口,以实现室内空气的流动。
结果分析
由上表可知,对于封闭的室内办公室,根据国家标准所要求的室内空间人均最低通气量不能满足降低所有污染物浓度的要求,所以本发明所涉及的智能系统更能有效的调节保持室内空气品质和温度。
实施例2:
应用环境:夏季,白天,长沙某家庭室内。
系统运行参数:房间体积为280m3;固定居住人员为3人;房间内绿色植物面积为1m2;室内目标CO2浓度为1000ppm=1964mg/m3;室内目标甲醛浓度为0.10mg/m3;检测工作状态调节时间t=10min;室内目标温度26℃;人体每分钟呼吸排出CO2质量为400mg/min;植物由于光合作用吸收或者放出CO2的质量为白天6:00~18:00:-125mg/min·m2,夜晚18:00~6:00:42mg/min·m2;国标要求室内人员最低换气流量QGB,min=0.50m3/min·人。
具体运行方式:
①通过远程控制终端,在回家前开启该智能系统,系统首先联网检查当天的空气污染情况,当室外PM2.5或PM10的24小时平均浓度值小于等于35ug/m3时,如图1所示:开启第一电动阀门11、第二电动阀门12,关闭第三电动阀门13、第四电动阀门14,只运行颗粒物过滤器1,当室外PM2.5或PM10的24小时平均浓度值大于35ug/m3或遇到雾霾等极端天气时,关闭第一电动阀门11、第二电动阀门12,开启第三电动阀门13、第四电动阀门14,除了运行颗粒物过滤器1,加开小型电除尘系统2,然后开始运行检测工作状态,先检测室内CO2,甲醛的浓度以及室内温度,再依据下列模型算法:
若CCO2,det=2300mg/m3;CCO2,out=400ppm=785mg/m3;Cmet,det=0.13mg/m3;Tdet=30℃;
得到Qmet,N,det=8.40m3/min。
再依据下列模型算法:
所以得到检测工作状态的新风流量:
检测工作状态的新风温度:TN,det=12℃。
②检测工作状态运行完毕,开始执行正常工作状态1,依据下列模型算法:
正常工作状态1下的新风温度为:TN,det=26℃。
③在执行正常工作状态1时,CO2浓度检测器3、甲醛浓度检测器4、室内温度检测器5每30min运行检测一次。当室内温度高于或者低于目标设定温度1℃,或者CO2浓度、甲醛浓度检测结果超过目标值10%时,运行正常工作状态2,依据下列模型算法:
Cmet,in=0.11mg/m3;Tin=27℃
再依据下列模型算法:
所以得到正常工作状态2下的新风流量为:
正常工作状态2下的新风温度为TN,work2=20℃。
由于该实施例中为家庭住房,每一房间面积较小,选用如图3所示的小面积房间送风布置,在房间一个墙面的上部布置送风口,其中布置送风口的数量可以根据房间的形状和墙面的大小进行调整,布置有送风口墙面的对面墙面下部均设有一排风口,以实现室内空气的流动。
结果分析
由上表可知,对于封闭的家庭室内,根据国家标准所要求的室内空间人均最低通气量不能满足降低所有污染物浓度的要求,所以本发明所涉及的智能系统更能有效的调节保持室内空气品质和温度。

Claims (5)

1.一种封闭室内的空气品质和温度智能调节系统的操作方法,其特征在于所述智能调节系统包括:新风品质预处理单元、室内检测单元、室内新风控制单元和智能控制单元,其中:
新风品质预处理单元包括颗粒物过滤器(1)和小型电除尘系统(2);小型电除尘系统(2)和颗粒物过滤器(1)通过第四电腔阀门(14)和管道连接,小型电除尘系统(2)在新风流向方向管道上设有第三电控阀门(13),新风流向方向的管道上设有第一电控阀门(11),所述第一电控阀门(11)通过管道连接第二电控阀门(12);所述第二电控阀门(12)位于第四电控阀门(14)与颗粒物过滤器(1)之间;
室内检测单元包括:CO2浓度检测器(3)、甲醛浓度检测器(4)、室内温度检测器(5)和室内红外辐射强度检测器(6);
室内新风控制单元包括:新风流量控制器(7)和新风温度控制器(8);
智能控制单元包括:数据处理器(9)和智能控制终端(10);
新风品质预处理单元和室内新风控制单元位于送风口前端,对外界空气进行处理、调节后再由送风口送入室内,送风口位于室内墙面的上部;室内检测单元位于室内墙面上,分布位置与数量可根据房间大小进行调整;智能控制单元的智能控制终端(10)分为两类:一类为室内墙面上的固定式控制终端,另一类为移动式控制终端,二者功能相同,数据处理器(9)位于固定式控制终端内部;
数据处理器(9)和智能控制终端(10)之间由互联网技术连接,CO2浓度检测器(3)、甲醛浓度检测器(4)、室内温度检测器(5)和室内红外辐射强度检测器(6)分别与数据处理器(9)连接,检测数据传输到数据处理器(9),智能控制终端(10)分别与颗粒物过滤器(1)、小型电除尘系统(2)、新风流量控制器(7)和新风温度控制器(8)连接;CO2浓度检测器(3)、甲醛浓度检测器(4)、室内温度检测器(5)和室内红外辐射强度检测器(6)分别检测CO2浓度、甲醛浓度、室内温度和室内红外辐射强度,将检测数据传输到数据处理器(9),经过计算,将计算结果传输到智能控制终端(10),智能控制终端(10)与新风品质预处理单元、室内新风控制单元连接,可以自动或者手动控制新风预处理系统的工作状态以及对新风的风量和温度进行调节;
所述的封闭室内的空气品质和温度智能调节系统的操作方法,具体步骤如下:
(1)首先设定系统自动开启的时间,或人为通过远程控制终端手动开启系统;
(2)系统开启后,先运行检测工作状态,检测工作状态下首先检测室内的温度,CO2浓度和甲醛浓度;将检测数据提供给数据处理器(9)进行计算,得到要达到室内目标空气品质所需的新风流量和室内目标温度所需新风温度,用t时间将室内空气品质和温度调节完成,其中最终的新风流量取:①计算得到的调节CO2浓度所需新风流量、②计算得到的调节甲醛浓度所需新风流量二者的最大值;然后开始执行正常工作状态1;
(3)执行正常工作状态1时,输入房间内固定的人员数量和绿色植物的数量,计算出要保持室内目标CO2和甲醛浓度的新风流量,最终的新风流量取:①计算得到的保持CO2浓度所需新风流量、②计算得到的保持甲醛浓度所需新风流量、③国家标准要求室内人员最低换气流量三者的最大值;正常工作状态1下新风的温度为设定的室内目标温度;
(4)在执行正常工作状态1时,利用红外辐射强度射检测器(6)检测室内哪一区域内人员数量较多,利用多个均匀分散的送风口,根据不同区域内红外辐射强度的比例调节不同区域内的送风量,保证室内空气品质和温度的均匀分布;
(5)在执行正常工作状态1时,CO2浓度检测器(3)、甲醛浓度检测器(4)、室内温度检测器(5)每30min运行检测一次;当室内温度高于或者低于设定的室内目标温度1℃,或者CO2浓度、甲醛浓度检测结果超过目标值10%时,运行正常工作状态2,计算得到新的新风系统的送风量和送风温度,用1min的时间调节完成,其中最终的新风流量取:①计算得到的调节CO2浓度所需新风流量、②计算得到的调节甲醛浓度所需新风流量、③国家标准要求室内人员最低换气流量三者的最大值;若没有超过目标值,则不改变送风量和送风温度;完成后继续执行正常工作状态1。
2.根据权利要求1所述的智能调节系统的操作方法,其特征在于所述智能调节系统的工作状态分为三种,分别为:检测工作状态、正常工作状态1和正常工作状态2;其中:检测工作状态是系统最初运行的工作状态,正常工作状态1是保持室内新风流量和温度的工作状态,正常工作状态2是及时调节室内新风流量和温度的工作状态。
3.根据权利要求1所述的智能调节系统的操作方法,其特征在于新风品质预处理单元位于室内新风控制单元的前部,当室外PM2.5或PM10的24小时平均浓度值小于等于35ug/m3时,只运行颗粒物过滤器(1),当室外PM2.5或PM10的24小时平均浓度值大于35ug/m3或遇到雾霾等极端天气时,除了运行颗粒物过滤器(1),还加开小型电除尘系统(2)。
4.根据权利要求1所述的智能调节系统的操作方法,其特征在于:室内CO2浓度目标值为1000ppm=1964mg/m3,可以人为修改为更低数值;室内甲醛浓度目标值为国家标准值,0.1mg/m3,人为修改为更低数值;默认检测工作状态下调节时间t=10min,人为修改为更低数值;具体计算时所需要的运算模型如下:
(1)CO2浓度计算模型
①检测工作状态下t时间内达到室内目标CO2浓度所需要的新风量
上述公式中:V(m3)为室内体积;
t(min)达到室内目标浓度所需的时间;
为检测开始时室内CO2浓度;
为要求的室内目标CO2浓度;
为室外新风CO2浓度;
②正常工作状态1下为满足室内目标CO2浓度所需要的新风量
上述公式中:n为室内固定或常住人数;
S(m2)为室内绿色植物面积;
为一个人由于呼吸每分钟排出的CO2的质量;
为每平方米绿色植物由于光合作用或者呼吸作用每分钟吸收或释放的CO2质量,吸收为负值,释放为正值;
③正常工作状态2调整室内CO2浓度所需要的新风量
上述公式中:为CO2浓度检测器(3)检测的室内CO2浓度;
(2)甲醛浓度计算模型
①检测工作状态下t时间内满足室内目标甲醛浓度所需要的新风量Qmet,N,det(m3/min)
由于室外甲醛含量很低,我们认为Cmet,out=0mg/m3
上述公式中:Cmet,det(mg/m3)为检测开始时室内甲醛浓度;
Cmet,tar(mg/m3)为要求的室内目标甲醛浓度;
②正常工作状态1下为满足室内目标甲醛浓度所需要的新风量
上述公式中:Cx(mg/m3)为在不同温度时,室内甲醛的浓度;与温度的关系式如下:
Cx=alnT+b
T(℃)为室内温度;a,b为两个与初始甲醛浓度相关的参数,规定初始甲醛浓度为Cmet,det(mg/m3);
C<sub>met,in</sub>(mg/m<sup>3</sup>) a b C<sub>met,in</sub>≤0.05 0.00457 0.00761 0.05<C<sub>met,in</sub>≤0.07 0.00761 0.01672 0.07<C<sub>met,in</sub>≤0.11 0.01065 0.02283 0.11<C<sub>met,in</sub>≤0.15 0.02283 0.03653 0.15<C<sub>met,in</sub>≤0.19 0.04566 0.08676 C<sub>met,in</sub>>0.19 0.06393 0.11263
③正常工作状态2下调整室内甲醛浓度所需要的新风量
上述公式中:Cmet,in(mg/m3)为甲醛浓度检测器(4)检测的室内甲醛的浓度;
(3)温度计算模型
①检测工作状态下t时间内满足室内目标温度所需要的新风的温度TN,det(K)
通过解方程组得到TN,det
上述公式中:Tdet(K)为最初检测到的室内的温度;
Ttar(K)为设置的室内目标温度;
ρT,det(kg/m3)为Tdet下空气的密度;
ρT,N,det(kg/m3)为TN,det下空气的密度;
c(kJ/kg·K)为空气的比热;
P(Pa)为标准大气压;
Mair(g/mol)为空气的摩尔质量;
R为常数,取8.314;
QT,N,det为检测工作状态下新风的流量(m3/min),
②正常工作状态2下调整室内温度所需要的新风的温度TN,work2(K)
通过解方程组得到TN,work2
上述公式中:Tin(℃)为检测到的室内温度;
ρT,in(kg/m3)为检测到的室内温度下的空气的密度;
ρT,N,work2(kg/m3)为TN,work2温度下的空气密度;
QT,N,work2为该调节下的新风的流量(m3/min),若同时CO2浓度或甲醛浓度也需要调节,取若只有温度需要调节,取
5.根据权利要求1所述的智能调节系统的操作方法,其特征在于,根据房间大小,可以选择不同的送风口的布置方式,面积较大的房间需要在四周的墙壁上都布置送风口,面积较小的房间只需在一面墙壁上布置送风口;也可以根据房间的形状,适当增加或减少送风口的数量;同时根据室内温度和送风温度的大小,自动调节送风角度,当室内温度<送风温度,即送暖风时,送风角度为向下45°;当室内温度>送风温度,即送冷风时,送风角度为水平。
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