CN111750495B - 一种净化器在低仰角半风速下启动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种净化器在低仰角半风速下启动控制方法，根据空气净化器实际运行条件，基于实验与模拟数据，建立空气净化器在低仰角半风速模式下净化时间规律模型，利用该低仰角半风速模式下净化时间规律模型计算空气净化器在低仰角半风速模式下的空气净化时间，然后由控制器根据该空气净化时间控制空气净化器工作。本发明通过设置的净化器在低仰角半风速模式下的净化时间预测模型，能够使空气净化器的控制器更加符合人们的需求，从而提升净化器智能程度，进一步提升生活品质。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化器控制技术领域，特别是涉及一种净化器在低仰角半风速下启动控制方法。
背景技术
资料显示，人们日常生活中四分之三的时间在室内度过，和室外空气一样，室内空气也存在着污染，甚至更为严重。因此，如何解决好空气污染问题是人们关心的大问题，主动选择一个能保证人们的健康生活的空气净化器显得尤为重要。
随着科技不断发展，拥有滤网更新提醒、空气质量提示、空气湿度指示等智能提示功能的空气净化器渗透率都有不同程度的提升，这意味着智能空气净化器产品正在受到更多人的认可，智能化是大势所趋。
然而现有空气净化器整体智能化程度不高，设计相对简单，控制系统单一，因此需要控制器更加符合人们的需求，进一步提升生活品质。
如图1所示，一种现有空气净化器的整体智能化程度不高，设计相对简单，控制系统单一，一种智能空气净化器，参见附图2，其具有可扬起与旋转的智能循环器，具有三个出风口，在智能循环器扬起低仰角为35°，与扬起大角度时，由于出风口的布置不同以及受三个风机不同的风速的影响，实际上导致空气净化器在同样的房间中净化效果相同的同时，开启时间是不一样的，因此，在空气净化器在智能循环器最大角为35°时，在第一送风口的风速上限为1.5m/s，第二送风口的风速上限为1.75m/，第三送风口的风速上限为3.875m/s，如何实现对空气净化器的智能控制，以精确计算空气净化的时间，以更加智能地控制此种情况下的空气净化器的启动时间，对于提高空气净化器的智能化，使控制器更加符合人们的需求，进一步提升生活品质，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术中的问题，而提供一种净化器在低仰角半风速下启动控制方法，通过通过利用净化器在低仰角半风速模式(智能循环器仰角35°、第一风机为最大风速1.5m/s、第二风机为最大风速1.75m/s)下净化时间与房间PM2.5初始浓度、人员位置(距净化器距离、角度)、净化器吹风水平角度、房间面积、房间长宽比之间的相互作用关系，分别运用线性回归和多元非线性回归的方法进行拟合，比较得出在低仰角半风速模式下净化器净化时间规律，然后利用该规律获得净化器在低仰角半风速模式下的净化时间预测模型，以控制空气净化器在低仰角半风速模式下的最佳开启时间。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种净化器在低仰角半风速下启动控制方法，根据空气净化器实际运行条件，基于实验与模拟数据，建立空气净化器在低仰角半风速模式下净化时间规律模型，利用该低仰角半风速模式下净化时间规律模型计算空气净化器在低仰角半风速模式下的空气净化时间，然后由控制器根据该空气净化时间控制空气净化器工作；
其中，所述空气净化器在低仰角半风速模式下净化时间规律模型如下：
t＝-0.097α+0.677η+2.845Г+0.3ρ+0.024β+0.834L-41.372
α表示净化器吹风水平角度，η表示房间面积，Г表示房间长宽比
ρ表示房间PM2.5初始浓度，β表示人员与净化器所成角度，L表示人员距净化器距离；
所述空气净化器为圆柱体状，自上而下具有三个送风口，在顶部具可扬起与旋转的智能循环器，所述智能循环器仰角为35°，所述智能循环器上形成的第一送风口的风速上限为1.5m/s，第二送风口的风速上限为1.75m/s，第三送风口的风速上限为3.875m/s；所述第二送风口以及第三送风口分别形成在所述空气净化器的两个筒状净化模块上。
其中，所述空气净化器在低仰角半风速模式下净化时间规律模型的形成的步骤如下：
1)根据空气净化器实际运行条件，确定影响空气净化器净化时间的因子及各因子的变化范围；
2)根据所确定的影响空气净化器净化时间的因子及各因子的变化范围，运用ANSYS软件模拟低仰角半风速模式时不同影响参数下室内各位置处净化时间情况；
3)基于SPSS软件，基于实验数据与模拟数据，运用统计分析程序对数据进行回归分析，获得空气净化器在低仰角半风速模式下净化时间规律模型。
其中，在净化器性能标准试验舱内对空气净化器对室内流场以及PM2.5净化效果的影响进行实验后获得实验；其中，每次实验在点完烟后，用风扇搅拌，保证污染物分布均匀后开启空气净化器进行净化；
将在模拟工况下获得的模拟数据，与实验数据相比较，验证模型建立的正确性以及边界条件设定的合理性，验证模型的准确性。
本发明通过设置的净化器在低仰角半风速模式下的净化时间预测模型，能够使空气净化器的控制器更加符合人们的需求，从而提升净化器智能程度，进一步提升生活品质。
本发明模型通过回归分析确定预测结果，多元回归分析获得的预测结果准确性较高，控制系统简单，可以实现实时控制，适宜在居住建筑净化器控制中应用。
附图说明
图1是本发明所涉及的空气净化器的结构原理图。
图2是净化器在低仰角半风速下启动控制方法的流程图。
图3为净化器及人员位置平面示意图。
图4-5分别是两组实验数据与模拟数据对比验证图。
图6是本发明所涉及的净化器净化时间系统示意图。
图中：1-搅拌风扇；2-空气净化器；3-颗粒物检测器(Met One(AEROCET531S))；4-循环风扇；5-颗粒物发生装置(点烟器)，6-回风口B3；7-风机A1；8-风机A2；9-风机A3；10-智能循环器；11-送风口C1；12-回风口B1；13-送风口C2；14-回风口B2；15-送风口C3。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明通过设置的净化器在低仰角半风速下模式下的净化时间预测模型，能够使空气净化器的控制器更加符合人们的需求，从而提升净化器智能程度，进一步提升生活品质。
本发明是运用“主成分分析法”分析，确定对净化时间有重要影响的影响因子,以实验和数值模拟结果为样本数据，运用运用基于SPSS的“多元统计分析”得出在软件得出在空气净化器在低仰角半风速模式下净化器净化时间规律的。
如图1所示，本发明净化器在低仰角半风速下启动控制方法的具体步骤如下：
1)确定影响净化器净化时间的因素
因为净化器净化速度不仅取决于净化器本身，还取决于净化器所在环境，因此确定在低仰角半风速下模式(智能循环器仰角35°、第一风机为最大风速1.5m/s、第二风机为最大风速1.75m/s)下净化时间变化规律需考虑影响其净化时间的因素。从净化器所处整体环境分析，影响净化器净化时间的因素大致可以分为四部分：室内环境、房间尺寸、人员位置及净化器本身。
(1)影响净化器净化时间的室内环境参数主要有：房间PM2.5初始浓度。根据相关文献及调查，得出供暖期天津市办公室等建筑室内的PM2.5浓度在130-150μg/m3之间。
(2)房间尺寸也会影响净化器净化时间。房间尺寸包括房间面积和房间长宽比。
(3)人员位置。
房间长宽比会影响净化器在某吹风角度下与墙面的相对位置，因为净化器出风碰到墙面时气流组织发生回流，所以房间长宽比会影响人员距墙较近位置处的净化器净化时间，且房间长宽比改变会影响室内人员位置，故房间长宽比和人员位置是非独立变量。
(4)从净化器本身出发，影响净化器净化时间的因素有：净化器吹风水平角度、净化器摆放位置、净化器使用模式。本发明是在固定位置及单一运行模式下进行模拟及实验，故不考虑这两个影响因素。
综上所述可以得出影响净化器净化时间的因子和变化范围，见表1。
表1
2)利用ANSYS软件模拟获得样本数据
通过对净化器净化PM2.5过程的分析，可以看出影响净化时间的因子众多且各因子之间相互影响。运用ANSYS软件模拟低仰角半风速下模式(智能循环器仰角35°、第一风机为最大风速1.5m/s、第二风机为最大风速1.75m/s)下的净化器净化PM2.5达到可接受范围的净化时间。并通过将模拟结果与实验数据对比，验证模型建立的正确性以及边界条件设定的合理性。在此基础上，对不同房间PM2.5初始浓度、人员位置(距净化器距离、角度)、净化器吹风水平角度、房间面积、房间长宽比对净化时间的影响进行了拓展研究。在研究影响因子的影响规律时，因实验量较大，故引入正交实验设计法选择具有代表性的影响因子进行组合模拟，为数理统计提供了依据。
具体的，在净化器性能标准试验舱(60m3)内对空气净化器2对室内流场以及PM2.5净化效果的影响进行实验。每次实验在通过标准试验舱外部设置的点烟器，即颗粒物发生装置5点完4跟烟后，将烟输入标准试验舱内，用顶部的搅拌风扇1搅拌10min，用一侧有循环风扇4使风循环，以保证污染物分布均匀后开启位于标准试验舱一角的空气净化器2进行净化，用颗粒物检测器3检测室内的颗粒物状态，获得实验前后的颗粒物数据。
建立与实验房间面积相同，模拟工况与实验工况相同的模型，用于验证模型的准确性。根据误差分析可知，室内人员距离净化器3m、6m的模拟与实验的最大误差和平均误差均小于15％，认为此模型准确，模型验证数据对比，如图4-5所示。
3)3)运用SPSS软件对房间PM2.5浓度下降到规定范围内的时间与各影响因素进行相关性分析，根据模拟结果，通过主成分分析法确定对净化时间有重要影响的影响因子，回归方程拟合优度决定系数和修正拟合优度决定系数分别为0.959和0.958，拟合度较高。
本发明以实验和模拟结果为样本数据，运用SPSS软件最终得到了在不同房间面积、长宽比、人员位置、房间PM2.5初始浓度情况下的时间分布规律。
t＝-0.097α+0.677η+2.845Г+0.3ρ+0.024β+0.834L-41.372
α：净化器吹风水平角度，单位：度(°)
η：房间面积，单位：m2
Г：房间长宽比，
ρ：房间PM2.5初始浓度，单位：μg/m3
β：人员与净化器所成角度，单位：度(°)，
L：人员距净化器距离，单位：m。
本发明的净化时间预测模型通过回归分析确定预测结果，多元回归分析获得的预测结果准确性较高，控制系统简单，可以实现实时控制，适宜在居住建筑净化器控制中应用。
本发明通过确定空气净化器在低仰角半风速模式下室内各人员位置处的净化时间规律，建立最佳启动时间预测模型，控制空气净化器开启时间，从而达到更好的净化效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.空气净化器在低仰角半风速下启动控制方法，其特征在于，根据空气净化器实际运行条件，基于实验与模拟数据，建立空气净化器在低仰角半风速模式下净化时间规律模型，利用该低仰角半风速模式下净化时间规律模型计算空气净化器在低仰角半风速模式下的空气净化时间，然后由控制器根据该空气净化时间控制空气净化器工作；其中，所述空气净化器在低仰角半风速模式下净化时间规律模型如下：
t＝-0.097α+0.677η+2.845Г+0.3ρ+0.024β+0.834L-41.372，
α表示空气净化器吹风水平角度，η表示房间面积，Г表示房间长宽比，ρ表示房间PM2.5初始浓度，β表示人员与空气净化器所成角度，L表示人员距空气净化器距离；
所述空气净化器为圆柱体状，自上而下具有三个送风口，在顶部具有可扬起与旋转的智能循环器，所述智能循环器仰角为35°，所述智能循环器上形成的第一送风口的风速上限为1.5m/s，第二送风口的风速上限为1.75m/s，第三送风口的风速上限为3.875m/s；所述第二送风口以及第三送风口分别形成在所述空气净化器的两个筒状净化模块上。
2.根据权利要求1所述空气净化器在低仰角半风速下启动控制方法，其特征在于，所述空气净化器在低仰角半风速模式下净化时间规律模型的形成的步骤如下：
1)根据空气净化器实际运行条件，确定影响空气净化器净化时间的因子及各因子的变化范围；
2)根据所确定的影响空气净化器净化时间的因子及各因子的变化范围，运用ANSYS软件模拟低仰角半风速模式时不同影响参数下室内各位置处净化时间情况；
3)基于SPSS软件，基于实验数据与模拟数据，运用统计分析程序对数据进行回归分析，获得空气净化器在低仰角半风速模式下净化时间规律模型。
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