CN110715692A - 一种基于人体呼出co2测量多房间建筑通风量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人体呼出CO2测量多房间建筑通风量的方法，包括放置CO2浓度测试仪器，绘制空间平面图；记录居住人员个人信息，记录测试空间的各门窗开闭情况；CO2浓度测试仪器持续工作24小时以上；把空间分为一个或多个单区；计算各区体积；根据居住人员身高体重，活动类型，计算各区人体呼出的CO2量；拟合CO2浓度曲线，得到最终各区通风量结果。以往示踪气体测试建筑通风量的方法，在经济和实用性上具有一定局限性；以往以CO2为示踪气体的方法只局限于单房间建筑，多房间建筑无法测量。本发明采取有效的简化，进行的建筑通风量计算可应用于多房间建筑，解决了多房间建筑通风量的计算问题，能够简单方便又快速有效的测量计算多房间建筑的实时通风量大小。
Description
技术领域
本发明属建筑测量技术领域，具体涉及一种基于人体呼出CO2测量多房间建筑通风量的方法。
背景技术
目前对于建筑通风量的测量和计算多采用示踪气体技术。示踪气体技术是根据示踪气体质量守恒方程来计算建筑通风量。根据示踪气体的释放和监测形式该技术可分为三类：(1)示踪气体恒定释放法；(2)示踪气体衰减法；(3)示踪气体恒定浓度法。示踪气体恒定释放法是将示踪气体以恒定的速度不断释放到测试空间中，监测和记录气体浓度，用以计算通风量。示踪气体衰减法是将一定量的示踪气体释放到测试空间中，气体在该空间中浓度混合均匀后，记录初始浓度及浓度的衰减，用以计算通风量。示踪气体恒定浓度法是将示踪气体不断注入到测试空间中，监测并控制空间中该气体浓度保持恒定，记录气体浓度及释放量，用以计算通风量。
常用的示踪气体主要有SF6，CF4，CO2等。使用SF6，CF4作为示踪气体的方法花费高，监测仪器不便携，不能进行实地的长时间监测。使用人体呼出的CO2作为示踪气体的方法，花费低，且气体在空间长期存在，测量仪器便携，可测量实时通风量，测量方便灵活。目前利用人体呼出的CO2作为示踪气体发展了单区模型用以测量和计算住宅建筑的通风量。但该方法有其局限性，不能用于测量CO2浓度分布不均匀的多房间建筑。因此有待开发新的测量技术和方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于人体呼出CO2测量多房间建筑通风量的方法，克服现有技术中测量CO2浓度分布不均匀的多房间建筑具有局限性的问题。
本发明的技术方案是：一种基于人体呼出CO2测量多房间建筑通风量的方法，该方法包括如下步骤：
(1)在各房间放置CO2浓度测试仪器，绘制空间平面图，标注房间尺寸；
(2)记录居住人员个人信息(如身高、体重)、活动情况及时间、睡觉时间，记录测试空间的各门窗开闭情况；
(3)待CO2浓度测试仪器工作24小时以上(或更长时间，取决于仪器的存储空间)，取回仪器，录入CO2浓度数据；
(4)空间分区,将空间分为一个或多个单区；
(5)根据测试所得的房间尺寸，计算各区体积；根据居住人员身高体重，活动类型，利用公式，计算各区人体呼出的CO2量；
(6)利用最小二乘法拟合CO2浓度曲线，得到最终各区通风量结果。
所述步骤(1)中，放置CO2浓度测试仪器的方法为，在各房间放置CO2浓度测试仪器，测试之前，应先对测试仪器进行校正；设定测量间隔时间(一般为1分钟)。仪器的放置位置应在垂直地面以上1-1.5m内,避免放在人员头部正上方。放置位置避免窗户、门等进风区，避免空间内通风不畅的死角区(如屋角)。在此同时，测量室外CO2浓度20-30分钟，作为CO2背景浓度参考值。
所述步骤(4)中，空间分区的方法为，根据空间类型及测试所得的CO2浓度曲线，把多房间建筑分为一个或多个单区。对比以内门/内窗相连接的两个房间的CO2浓度值，若两房间CO2浓度值的逐点差值最大不超过10％，则对应两房间划为一个单区，否则为两个单区；如果内门全开，且各房间CO2浓度值与整个空间CO2浓度平均值的逐点差值最大不超过10％时，整个测试空间可视为一个单区。计算时CO2浓度为该区各房间的体积加权平均CO2浓度。
所述步骤(5)中，计算各区人体呼出的CO2量计算方法为，根据居住人员身高体重，活动类型，计算各区内人员产生的CO2量。人体呼出的CO2量计算公式为：
式中，R表示人员呼吸比，通常取0.83；H表示人员身高；W表示人员体重；M表示人员代谢率。
所述步骤(6)中，通风量计算方法为，根据示踪气体质量守恒公式，计算各区每个间隔时间的CO2浓度变化量：
式中，Δc是每个间隔时间内所计算区的CO2浓度变化量；Δτ是间隔时间；Vzone是所计算区的体积；FCO2是CO2释放量；N是所计算区的换气次数；cout表示室外CO2浓度值；c1是Δτ时间段开始时的CO2浓度值；c是Δτ时间段开始时所计算区的CO2浓度值。其中，F可由公式(1)计算而得。
根据最小二乘法，拟合CO2浓度测量值，计算各区的换气次数结果。
本发明的有益效果为：以往利用SF6、CF4示踪气体测试建筑通风量的方法，在经济和实用性上具有一定局限性；以往以CO2为示踪气体的方法只局限于单房间建筑。本发明在考虑了空间的示踪气体浓度差后，采取有效的简化分析，在此基础上进行的建筑通风量计算可应用于多区的空间，解决的多房间建筑通风量的计算问题，能够简单方便又快速有效的测量计算多房间建筑的实时通风量大小。
附图说明
图1本发明多房间建筑通风量测试及计算方法的流程图。
具体实施方式
本发明的最佳实施方式在于计算晚上睡眠期间住宅类多房间建筑通风量。在此期间人员CO2产生率、门窗开闭情况处于恒定状态，在室外气候条件没有突变的情况下，认为建筑通风量是一个定值。
为使本发明的技术方案更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。具体测试和计算流程图见图1。
首先要描述的是本发明中获取CO2浓度实地测试数据的测试方法，具体测试方法包括如下步骤，流程参见图1：
1)在各房间放置CO2浓度测试仪器，测试之前，应先对测试仪器进行校正，设定测量间隔时间(一般为1分钟)，仪器的放置位置应在垂直地面以上1-1.5m内,避免放在人员头部正上方。放置位置避免窗户、门等进风区，避免房间角落等死角区。在此同时，测量室外CO2浓度20-30分钟，作为CO2背景浓度参考值。
2)绘制待测空间平面图，标注空间尺寸。
3)记录建筑室内人员个人信息(如身高、体重)、活动安排及对应的时间，记录测试空间的各门窗开闭情况。
4)待CO2浓度监测完毕后，取回仪器，下载和保存CO2浓度数据。
其次要描述的是利用CO2数据计算通风量的方法。图1中给出了本发明的多房间建筑通风量计算方法的流程图，包括：
1)根据空间类型及测试所得的CO2浓度曲线，把多房间建筑分为一个或多个单区。对比以内门/内窗相连接的两个房间的CO2浓度值，若两房间CO2浓度值的逐点差值最大不超过10％，则该两房间划为一个单区，否则为两个单区；如果内门全开，且各房间CO2浓度值与整个空间CO2浓度平均值的逐点差值最大不超过10％时，整个测试空间可视为一个单区。计算时CO2浓度为该区各房间的体积加权平均CO2浓度。
2)根据测试所得的房间尺寸，计算各区体积，根据居住人员身高体重，活动类型，计算各区内人员产生的CO2量，计算每一个人的CO2产生量时。
3)根据示踪气体质量守恒公式，计算各区每个间隔时间的CO2浓度变化量：
式中，Δc是每个间隔时间内所计算区的CO2浓度变化量；Δτ是间隔时间；Vzone是所计算区的体积；FCO2是CO2释放量；N是所计算区的换气次数；cout表示室外CO2浓度值；c1是Δτ时间段开始时的CO2浓度值；c是Δτ时间段开始时所计算空间的CO2浓度值。其中，F由以下公式计算而得，
式中，R表示人员呼吸比，通常取0.83；H表示人员身高；W表示人员体重；M表示人员代谢率。
4)根据最小二乘法，拟合CO2浓度测量值和CO2浓度，计算各区的换气次数。
丹麦的等的研究证明，当各房间划分为单区时，测量计算得出的换气次数的平均误差小于30％[1]。当CO2浓度差大时，两房间气体交换少，各房间分别被划分为单区，计算所得误差较小；当CO2浓度差小时，两房间气体交换多，若按以往研究方法，各房间分别被划分为单区，计算所得误差较大，本发明在此种情况下，将两房间合并视为单区，可以有效减小误差。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
参考文献：
[1]G.
T.Lund,F.Nors,J.Toftum,G.Clausen,Ventilation rates in thebedrooms of 500Danish children,Build.Environ.45(10)(2010)2289–2295.
Claims (5)
1.一种基于人体呼出CO2测量多房间建筑通风量的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)放置CO2浓度测试仪器，绘制空间平面图，标注房间尺寸；
(2)记录居住人员个人信息、活动情况及时间、睡觉时间，记录测试空间的各门窗开闭情况；
(3)待CO2浓度测试仪器工作24小时以上，取回仪器，录入CO2浓度数据；
(4)把空间分为一个或多个单区；
(5)根据测试所得的房间尺寸，计算各区体积；根据居住人员身高体重，活动类型，利用公式，计算各区人体呼出的CO2量；
(6)拟合CO2浓度曲线，得到最终各区通风量结果。
2.根据权利要求1所述基于人体呼出CO2测量多房间建筑通风量的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，放置CO2浓度测试仪器的方法为，在各房间放置CO2浓度测试仪器，测试之前，应先对测试仪器进行校正；设定测量间隔时间，仪器的放置位置应在垂直地面以上1-1.5m内,避免放在人员头部正上方；放置位置避免窗户、门等进风区，避免空间内通风不畅的死角区，在此同时，测量室外CO2浓度20-30分钟，作为CO2背景浓度参考值。
3.根据权利要求1所述基于人体呼出CO2测量多房间建筑通风量的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，把多房间建筑分为一个或多个单区的方法为，对比以内门/内窗相连接的两个房间的CO2浓度值，若两房间CO2浓度值的逐点差值最大不超过10％，则该两房间划为单区，否则为两个单区；如果内门全开，且各房间CO2浓度值与整个空间CO2浓度平均值的逐点差值最大不超过10％时，整个测试空间可视为单区。计算时CO2浓度为该区各房间的体积加权平均CO2浓度。
4.根据权利要求1所述基于人体呼出CO2测量多房间建筑通风量的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，人体呼出的CO2量计算公式为：
式中，R表示人员呼吸比，通常取0.83；H表示人员身高；W表示人员体重；M表示人员代谢率。
5.根据权利要求1所述基于人体呼出CO2测量多房间建筑通风量的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，通风量计算方法为，根据示踪气体质量守恒公式，计算各区每个间隔时间的CO2浓度变化量：
式中，Δc是每个间隔时间内所计算区的CO2浓度变化量；Δτ是间隔时间；Vzone是所计算区的体积；FCO2是CO2释放量；N是所计算区的换气次数；cout表示室外CO2浓度值；c1是Δτ时间段开始时的CO2浓度值；c是Δτ时间段开始时所计算区的CO2浓度值；其中，F可由公式(1)计算而得；根据最小二乘法，拟合CO2浓度测量值，计算各区的换气次数结果。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111307393A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-19 | 华东建筑设计研究院有限公司 | 一种渗透风现场测试方法 |
| CN114062002A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-02-18 | 北京工业大学 | 一种居住建筑多区域动态通风换气量的测量方法 |
| CN115545071A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于wifi信号识别的居住建筑通风需求预测方法及系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104931102A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-09-23 | 天津大学 | 一种基于人体呼出co2测量多区建筑通风量的方法 |
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN104931102A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-09-23 | 天津大学 | 一种基于人体呼出co2测量多区建筑通风量的方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111307393A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-19 | 华东建筑设计研究院有限公司 | 一种渗透风现场测试方法 |
| CN114062002A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-02-18 | 北京工业大学 | 一种居住建筑多区域动态通风换气量的测量方法 |
| CN114062002B (zh) * | 2021-11-24 | 2024-03-15 | 北京工业大学 | 一种居住建筑多区域动态通风换气量的测量方法 |
| CN115545071A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于wifi信号识别的居住建筑通风需求预测方法及系统 |
| CN115545071B (zh) * | 2022-09-15 | 2024-05-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于wifi信号识别的居住建筑通风需求预测方法及系统 |
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