CN115950027A - 基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，包括热能泵供气箱，热能泵供气箱内设换热器，换热器空腔设有气体输出管I及气体输出管II，二者之间连通的中间管设双向控制阀；交互控制系统包括分控面板、传感器单元、智能网关、云监测中心及移动终端。本发明利用大温差层流换气算法，将室内空气各种污染物的影响整合至一个公式中，通过两种低温气体交替通入的室内换气方法，并利用进风温度调节系统与交互控制系统的相互反馈，通过进风温度调节系统的实际运行与交互控制系统的算法运算相互印证和可写入修正，可持续对室内外环境及温控运行策略进行修改优化，最终得到可应对各种参数影响条件下的最优化进风温度调节方法。

Description

基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统

技术领域

本发明涉及室内空气温度调节技术领域，尤其涉及基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统。

背景技术

随着消费者对居住品质的需求不断提高，对住宅功能的需求走向分化，住宅产品种类势必将更加丰富，更加多元。未来住宅舒适度控制领域，人们对健康、舒适的室内人居环境的渴望，将大规模向“三恒系统”进行迭代升级。

三恒系统技术源于20世纪80年代的欧洲。在柏林国际建筑展会上，德国人多纳蒂-赫博斯特首次提出毛细管网平面辐射系统，这就是三恒系统的技术雏形。历经20余年的发展演变，在欧美国家得到了广泛应用，并融入置换通风系统。

由于气候差异、粉尘颗粒等情况，毛细管网辐射技术经过了10余年本土化改良，更匹配中国家庭的空气调节系统诞生，并根据其功能特性，命名为“恒温恒湿恒氧系统”，即三恒系统。所谓“三恒系统”是一种保持室内舒适的恒温、恒湿、恒氧“一体化韧性恒定的‘温湿度独立控制’系统”，可以长期全面维持室内舒适温度、舒适湿度和健康空气质量，并保持室内空气清新。

近年来，随着物联网技术的高速发展，三恒系统逐渐走向智能化发展路线。区别于传统的三恒系统依靠于本地控制器实现，基于物联网技术的节能舒适型三恒系统，其主要的技术特色在于利用应用物联网、边缘计算、云计算、大数据分析等先进信息技术，实现了对受控三恒系统设备实施的远程控制、运行参数动态调整、运行策略自动优化等功能，为客户提供包括软件、硬件、后台服务的智能化、低能化、便捷化的远程控制解决方案，对改善住宅人居环境、提升建筑能效水平、增强终端客户的交互体验均具有重大意义。

但现有各种三恒系统仍存在以下不足之处：为了提高三恒系统内的人体舒适度，进风口的通风量和通风温度均有限制，屋内呈一个相对密封的空间，当一些区域遭遇较大污染源时，如火锅、烧烤、厨房油烟、抽烟区以及开窗后户外空气交汇处的重度污染时，在污染源结束后往往需要1h以上的通风才能获取新鲜空气；而在污染源对室内空气持续释放污染物（CO₂、PM2.5或水蒸气）的过程中，现有换气方案对空气中污染物的浓度的减量作用十分有限。总言之，现有换气方案仍需要进行适应性改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，并根据本发明团队的深入研究，市面上各三恒系统终端计算机的算法种类不同，大多以收集数据对各运行策略迭代运算更新，但用户端室内的通风量和通风温度往往为不可编写程序，仅是随季节或室外环境变化用户进行手动调整各定式程序来适应各季节的温度调节方式，这就造成无法快速对室内污染较为严重的重点区域进行换气，并影响邻近区域，造成全屋的二次污染，形成被动污染的干涉区域，实际体验感较差。因此为提升重点区域严重污染空气的换气效率和效果，本发明提出了基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明首先提出基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，包括热能泵供气箱，热能泵供气箱内部通过隔板分隔为低温室I和低温室II，隔板设有交换管，交换管两端分别连通低温室I与低温室II，主动调整低温室I与低温室II温差；交换管中可替代为双向气泵，双向气泵一端开口与低温室I连通，一端开口与低温室II连通，用于低温室I与低温室II的主动换气；

低温室I连接有进气口，户外空气在进入进气口之前预先经过过滤模块和除/加湿模块处理得到具有一定湿度的气体再经过换热器传热后输入至室内；

热能泵供气箱内设有换热器，换热器上部嵌套在低温室I，换热器下部嵌套在低温室II，换热器内部空腔同时与低温室I和低温室II相连通，换热器外壁设有两个通气格栅，上部的通气格栅位于低温室I内，下部的通气格栅位于低温室II内；

换热器内部空腔设有换热管，换热管一端连接有循环冷却液入口，换热管另一端连接有循环冷却液出口；

位于低温室I内部的换热器空腔通过管道连通有热泵I，热泵I连通有气体输出管I，气体输出管I远离热泵I的一端延伸至三恒系统室内的进风口；

位于低温室II内部的换热器空腔通过管道连通有热泵II，热泵II连通有气体输出管II，气体输出管II远离热泵II的一端延伸至三恒系统室内的进风口；

气体输出管I中部设有三通阀I，气体输出管II中部设有三通阀II，三通阀I与三通阀II之间连通有中间管，中间管设有双向控制阀，用于调整气体输出管I与气体输出管II的气压差，并调整两管的出口温度。

需要说明的是，双向控制阀采用双线圈控制的常闭型双向电磁阀，优选为气立可品牌的双气控PV-6202电磁阀，所谓常闭型的工作原理是：两个线圈不通电时，阀处于关闭状态；当一端线圈通电，气体介质的流通方向为从气体输出管I导入气体输出管II，即改变气体输出管II的出口温度；当另一端线圈通电，气体介质的流通方向为从气体输出管II导入气体输出管I，即改变气体输出管I的出口温度。

通过对现有三恒系统室内进风系统进行改进，得到一种新型的进风温度调节系统，实现一种通过两种温度不同的低温气体交替通入的室内换气方法，在不影响人体温感舒适度的前提下，实现大温差层流换气模型，缩短排污时间，提高换气效率。

根据前述基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，本发明还设计与该进风温度调节系统配合的交互控制系统，进风温度调节系统和交互控制系统构成三恒系统的整体架构，交互控制系统包括：

分控面板：设置在三恒系统室内，并根据气体污染程度将三恒系统室内划分为污染较为严重的重点区域及与重点区域通风通道相连通的干涉区域，控制面板的内置芯片电性连接有数据编辑器和信号接发器，信号接发器用于接收室内和户外的传感器信号和在线接收云服务器的温控程序信号，传感器信号通过内置芯片整理后，转发至云服务器，温控程序信号通过数据编辑器对原有芯片进行数据写入修改，从而更改控制面板上按键对应的温控运行策略，并将所得数据反馈至云服务器，也可定时周期性交互信息，从而得到较佳的温控方案，并确定在某种污染物浓度区间时，采用何种温控程序进行应对；

分控面板自带防结露保护模块，收集相应的温湿度参数，进行露点计算，顶温低于露点温度，发出关阀指令，同时反馈至智能网关，再反馈至云监测中心；

传感器单元：设置在室内地面出风口、室内顶部通风口、室内顶棚毛细管表面、室内墙壁中部以及外墙，分别检测出风口、通风口、毛细管、室内以及户外的空气参数，传感器单元具体是同时带有温度、湿度、PM2.5浓度、甲醛含量、二氧化碳的五合一传感器，用于实时监测室内空气参数；本发明的五合一传感器优选为海林Ate五合一空气质量传感器，但由于本发明的算法仍然在测试运行阶段，为简化算法、为数据库及网关减负，暂时仅测试温度、氧气（CO₂传感器）、湿度及小颗粒悬浮物（PM2.5）的参数影响，等系统运行稳定后，会考虑将甲醛（VOCs）、灰尘等参数进行整合，以得到更为优化的三恒系统室内空气调节运行策略。

智能网关：通过通讯线收集各个硬件的状态信息，对收集来的数据进行分析，然后对相应的硬件设备发出指令，再收集反馈数据，通过以太网传输至云服务器，再反馈至移动终端和云监测中心，云监测中心和移动终端也可以对设备进行操作控制；

云监测中心：包括云服务器、中央控制器和显示屏，云服务器设有数据库、数据编辑器和信号接发器，数据库用于输入储存和输出各种参数及运行策略数据，中央控制器设有运算单元和监控单元，监控单元将收集各子设备，例如新风机、热泵、分控面板以及各传感器的工作状态，利用云监控中心实时监测用户家庭的设备状况例如新风机的运行工况、热泵的运行工况以及室内的温湿度参数等，具备自动报警功能，如若子设备发生报警，将实时推送至维保人员移动终端，变被动服务为主动服务；同时，用户可通过移动终端对室内系统进行开关，设定温度等操作，还可以查看室内各房间温度；

移动终端：包括手机、电脑、平板，具有查看设备运行信息以及对设备进行操作控制功能，移动终端的手机app或个人电脑exe程序设有可视化远程监控平台、在线报修平台和反馈平台，并通过红绿颜色变化（室内空气正常区域的字体显示为绿色，室内空气异常区域的字体显示为红色，起到实时提醒的作用），观测各区域污染物浓度超标与否，在线报修平台用于向云服务器申报维修请求，反馈平台用于向云服务器反馈对当前各温控运行策略的修改建议。

在运行过程中，通过对室内温度、湿度、PM2.5浓度、供回水温度、回风温湿度、送风温湿度等运行参数，以及当地气象参数的采集，得到住宅的整体运行状况图景，及数据或需求；然后再通过数据模型比对及条件判断，筛选出可做节能优化的内容，并通过相应的运行策略，得知哪些设备需要进行怎样的调整，即确定优化策略，该过程可以通过本地控制网关实现，也可以在云端实现；最后将优化策略的结果，通过网关设备下发给具体实施的设备，控制指令下发。

根据前述的进风温度调节系统和交互控制系统，本发明提出一种三恒系统进风温度调节方法，包括以下步骤：

1）通过参数筛选，以三恒系统室内空气的CO₂、PM2.5和水蒸气作为影响通风温度T和通风量Q的单因素，各单因素影响的通风量计算通用公式为：

M_t为CO₂、PM2.5或水蒸气单位时间内排放量，单位为L/h、μg/h或1/h；C₂为CO₂、PM2.5或水蒸气的标准体积分数，C₁为CO₂、PM2.5或水蒸气的实时体积分数，单位为L/m³、μg/m³或1；

以CO₂为单因素计算通风量，M_t为易污染的重点区域数据总结取均值所得，参考成年人每小时呼出CO₂的流量为18L，M_t为18*人数（L/h）；当人体呼吸不是CO₂的主要排放源的情况下，如灶台烧饭或餐厅吃烧烤火锅时，可以通过CO₂浓度-时间曲线的积分面积再乘以室内体积后再除以时间，即得到排放量M_t，新鲜空气中CO₂含量为0.03%，即C₂=0.3L/m³，代入通用公式，得到Q₁值；

以水蒸气为单因素计算通风量，代入通用公式，得到Q₂值；

以PM2.5为单因素计算通风量，代入通用公式，得到Q₃值；

2）综合考虑各单因素，多参数修正后的通风量计算公式为：

其中：

其中ΔT=1～3℃，T₀的温度单位为K；

α₁和α₂则通过单因素实验分别计算：α₁通过λ₁=1、λ₂=λ₃=0的单因素实验条件下，在通风量Q和通风温度T的不同通风条件下，得出一系列的α₁，取数均平均值，即为所得α₁；α₂通过λ₂=1、λ₁=λ₃=0的单因素实验条件下，在通风量Q和通风温度T的不同通风条件下，得出一系列的α₂，取数均平均值，即为所得α₂；

以上单因素实验条件通过云服务器中各三恒系统的运行大数据的统计平均条件，也可由三恒系统安装完成的试运行时，由本公司专业技术人员在用户室内进行单因素实验的条件布置，也可达到不同通风条件下的单因素实验设计参数，并进行统计反馈至云服务器；

需要说明的是，λ₃即PM2.5的影响系数，同时受温度和湿度的影响，即：

其中ΔT=1～3℃，H为湿度（单位为%），但在不同PM2.5浓度下，受温湿度影响的变化曲线较为复杂，而且不可能直接通过通风量来直接对应改变，实际β₁和β₂实际为不规律的变化量，不可作为经验推算的系数，故采用λ₁+λ₂+λ₃=1来替代计算λ₃，通过λ₁和λ₂来纠正，所得λ₃能够满足通风排除室内污气的要求；

3）将2）所得修正后的通风量Q再代入公式：

并实际运行，以CO₂为单因素举例说明，设定C₂=0.3L/m³，为目标室内CO₂浓度，测试单因素在单位时间内M_t的平均排放量，单位为L/h，实时测试C₁值，检测当C₁=（1±0.01）C₂时，所花的时间t，单位为min，此时通风的温度为T₁=T₀-ΔT；

调整通风温度，测试不同通风温度条件下，通风温度的调整范围为：室内目标温度为T₀=20～26℃（四季），ΔT=1～3℃，将C₁值调整至C₁=（1±0.01）C₂时所花的时间t，取t为最小值时的室内温度T₀和ΔT，从而得到最佳通风温度T₁=T₀-ΔT，再代入公式：

计算所得最佳通风量Q_A，记录在案并反馈至云服务器，根据最佳Q_A及其对应的最佳通风温度T₁的通风条件下，在污染源结束时，需要40-50min的通风才能获取新鲜空气。

在三恒系统实际运行过程中，常根据气体污染程度将三恒系统室内划分为污染较为严重的重点区域及与重点区域通风通道相连通的干涉区域，为使前述的一种三恒系统进风温度调节方法适应重点区域的污染物换气处理，本发明还做出一些优化：

一种三恒系统进风温度调节方法，适用于重点区域的换气处理，包括以下步骤：

1）重点区域换气方案设计：

在人体所能感受到的温差最大范围内，即ΔT=1～3℃，温差过低则起不到气体重力差的挤压排气作用，温差过高则能明显感受到忽冷忽热，且现有三恒系统的最大通风量也有限制，否则会明显感觉到吹风感，均需要对三恒系统通风温度及通风量有所限制；

而根据现有三恒系统的难题，即一些区域（对应本发明的重点区域）污染较为严重时，如火锅、烧烤、厨房油烟以及抽烟区的重度污染时，在污染源结束后往往需要1h以上的通风才能获取新鲜空气；即使本发明根据前述温度和通风量算法来修正，从而在最佳通风温度及通风量的条件，以最快时间进行排气的情况下，在污染源结束时，仍需要40-50min的通风才能获取新鲜空气，发明人认为此改进仍然无法满足室内空气快速通风的基本要求，因此发明人根据不同温度差的空气之层流交换原理，设计以下温度调节方案：

以三恒系统室内的重点区域为例，重点区域的初始温度为T₀，先输入T₁=T₀-2～T₀-3℃的低温气体对其通风一段时间，该时间内的通风体积为重点区域体积的15-20%；再输入T₂=T₁-2～T₁-3℃的低温气体通风一段时间，该时间内的通风体积为重点区域体积的15-20%；随后又先输入T₁=T₀-2～T₀-3℃的低温气体通风一段时间，该时间内的通风体积为重点区域体积的15-20%；再输入T₂=T₁-2～T₁-3℃的低温气体通风一段时间，该时间内的通风体积为重点区域体积的15-20%；两种低温气体交替输入，直至浓度达到预定目标的室内浓度为止；

2）当重点区域的污染源释放结束时，由于M_t为定值，按照1）的两种低温气体交替输入方式进行换气，直至C₁=（1±0.01）C₂，包括CO₂、PM2.5和水蒸气的浓度均达到此标准浓度，得到通风时间为t，其范围约为18-32min，远比采用一种温度的换气速度要快，随后输入一段T₁～T₀温度的气体，使室温达到T₀即可；

根据空气层流交换原理，低温气体重量大于高温气体，从底部的进风口输入低温气体（T₁），对室内高温气体（T₀）产生由上至下的挤压作用，在通风的引流及进风的增压作用，室内污染物自动向高处的通风口输出；当输入更低温气体（T₂），对其上方的低温气体（T₁）进行挤压，二者之间形成较窄厚度的气体分子布朗运动扩散区；当再次输入低温气体（T₁），由于在通风的引流及进风的增压作用，依然会对其上方的更低温气体（T₂）产生挤压作用，但此时由于更低温气体（T₂）对下层的低温气体（T₁）有自动下压趋势，造成更为强烈的层与层之间对流作用，在二者之间形成较宽厚度的对流区，加速各层之间的气体交换，即提高室内总体温度的减小速率；

在以上的室内空气层流交换过程中，可将原有整体室内交换方案，改为分隔为多层的层流换气通风过程，其中T₀为重点区域污染源结束瞬间的室内温度，T₁的计算方式为：总通风时间内统计进风口温度随时间变化的温度时间变化曲线（T-t曲线），曲线所得积分值除以时间t，即得到T₁，并得到ΔT=T₀-T₁；

α₁和α₂则通过单因素条件分别计算，即通过λ₁=1、λ₂=λ₃=0的单因素实验条件下，根据各通风量Q和通风温度T，得出一系列α₁或α₂，取数均平均值，即为最佳的α₁和α₂；

将以上T₁、ΔT、α₁和α₂代入公式得到修正后的λ′₁、λ′₂和λ′₃，对前述公式进行修正，得到优化校正的多参数修正后的通风量计算公式：

并对原通风量Q进行修改并记录在案，为下次遇到同类型污染源换气时所需通风量为Q_B，进一步优化换气调节控制方案；

3）当重点区域的污染源持续释放时，由于M_t为不断增加的变量，在通风未开启的情况下，某一段时间内室内重点区域单因素的浓度增量ΔC乘以室内体积V再除以时间Δt，即为瞬时的M_t′：

而且根据实际换气，C₁也无法达到（1±0.01）C₂的范围，只能达到有限减量的作用，为各单因素设定参考C₁值，C₁位于污染源持续释放且完全未通风5min以后的单因素浓度值与C₂之间，如C₁=（3±0.5）C₂，代入公式：

得到通风量为Q′_临时，在此通风量下进行两种低温气体交替输入运行10min以上，观察室内C₁值的变化，取最小瞬时的C₁值，反馈代入到公式：

得到通风量为Q″，运行10min以上，观察室内C₁值的变化，取最小瞬时的C₁值；

经过多次迭代计算，至最小瞬时的C₁值不再有降低时，取为最终的C₁值，再次代入公式：

得到最佳的通风量为Q_C，进一步优化污染源持续释放过程中的换气调节控制方案，并对污染物浓度进行在线减量，使室内空气维持在较舒适条件下；并且通过污染源释放过程中的减量，大幅降低污染源结束时的污染物浓度，从而缩减污染物排尽时间，达到20min以下。

在三恒系统实际运行过程中，还要考虑重点区域通风通道的污染物经过干涉区域的影响，为使前述的一种三恒系统进风温度调节方法适应干涉区域的污染物换气处理，本发明还做出一些优化：

一种三恒系统进风温度调节方法，适用于干涉区域的换气处理，包括以下步骤：

1）干涉区域换气方案设计：

由于三恒系统的各区域的通风通道相互连通，室内与户外连通的通风口往往仅设置一个，因此还要考虑污染严重的重点区域的排放空气在经过其他区域时对该区域的影响，即需要考虑与重点区域邻近的干涉区域的通风量及通风温度，为防止重点区域与干涉区域的相互干扰，尤其要防止污染物经过干扰区域对干扰区域的二次污染问题，在重点区域污染物未排尽之前，需要对干扰区域的通风条件进行改进；

2）将干涉区域的单因素污染物排放量及浓度依次代入以下公式：

计算得出Q₁值、Q₂值和Q₃值，代入公式：

其中C₂为干扰区域原有空气中污染物浓度，C₁为干扰区域上方通风通道中污染物浓度，M_t为CO₂、PM2.5或水蒸气单位时间内排放量，具体是邻近重点区域单位时间内的通风量乘以通风中的污染物浓度，干涉区域的初始温度为T₀′，干涉区域的进风口温度为T₁′=T₀′-2～T₀′-3℃，进风口低温气体对原有干涉区域气体的挤压扩散形成基础曲线，随着T₀′与T₁′的温差，低温气体自然有降落趋势，使基础曲线的坡度变缓，水平方向的扩散范围成为纠正曲线，更符合低温气体对原室内高温气体的挤压扩散过程模拟；计算得到通风量Q_D，以该通风量运行10min，测试干扰区域中下方部位污染物浓度是否增高；

3）当干涉区域单因素污染物增高的浓度ΔC′＞5%C₂时，对干涉区域采用两种低温气体交替通入的换气方案，先输入T₁′=T₀′-2～T₀′-3℃的低温气体对其通风一段时间，该时间内的通风体积为干涉区域体积的15-20%；再输入T₂′=T₁′-2～T₁′-3℃的低温气体通风一段时间，该时间内的通风体积为干涉区域体积的15-20%；随后又先输入T₁′=T₀′-2～T₀′-3℃的低温气体通风一段时间，该时间内的通风体积为干涉区域体积的15-20%；再输入T₂′=T₁′-2～T₁′-3℃的低温气体通风一段时间，该时间内的通风体积为干涉区域体积的15-20%；两种低温气体交替输入，直至浓度为C₁=（1±0.01）C₂，代入公式：

所得Q′_D，并记录在案，为下次遇到同类型污染源换气时所需通风量为Q′_D，进一步优化干涉区域的换气调节控制方案。

在三恒系统实际运行过程中，还要考虑重点区域污染源释放过程中开窗辅助换气的影响，为使前述的一种三恒系统进风温度调节方法适应开窗重点区域污染物换气处理，本发明还做出一些优化：

一种三恒系统进风温度调节方法，适用于开窗重点区域的换气处理，包括以下步骤：

1）重点区域开窗辅助换气方案设计：

根据本发明团队对现有三恒系统用户习惯的统计结果，在重点区域遇到较严重污染时，用户有开窗通风的习惯，此时模型分析：相当于为污染物提供一个额外的进出风交汇通道，且在空间上此交汇通道位于原三恒系统进风口与通风口之间的位置，通风量可适当调整，通风温度也需要对应户外环境温度，屋顶毛细管内部循环冷却液温度为T₃，T₃=15-20℃（夏）或30-35℃（冬），以户外环境温度为T₄，户外空气中单因素浓度为C₃，再使用两种低温气体交替通入的换气方案进行换气处理，如T₄＞T₀，则室内空气对户外空气有挤压排出的趋势，如T₄≤T₀，则户外空气对室内空气有挤压排入的趋势，户外空气与室内空气之间形成气体相互交换的竖直扩散区，整体对污染物有辅助通风的效果，但还需要根据室内外温差大小对室内温度的严重影响，同时也要调整T₃及低温气体的温度T₁和T₂，这一过程是较为复杂的变化，包括室内温度及各污染物浓度的变化，存在不确定的变量，因此为简化模型及算法，本发明对此种情况做出改进；

2）以T₀为开窗前重点区域污染源释放结束瞬间的室内温度，T₁的计算方式为：开窗后总通风时间内统计进风口温度随时间变化的温度时间变化曲线（T-t曲线），曲线所得积分值除以时间t，即得到T₁，并得到ΔT=T₀-T₁，代入公式：

得到Q′_E，在此基础上运行10min以上，观测室内温度和污染物浓度随时间变化的曲线，取积分值除以时间，得到修正后的室内温度T₀″和污染物浓度C₁″，并随之修改低温气体的温度分别为：低温气体温度为T₁″=T₀″-2～T₀″-3℃，更低温气体温度为T₂″=T₁″-2～T₁″-3℃，重新代入公式：

计算得出Q₁值、Q₂值和Q₃值，代入公式：

得到Q_E，在此条件下继续采用两种低温气体（低温气体温度为T₁″=T₀″-2～T₀″-3℃，更低温气体温度为T₂″=T₁″-2～T₁″-3℃）交替输入的换气方案，并记录在案，为下次遇到同类型污染源换气且开窗大小及户外空气质量接近时所需通风量，根据系统统计，在不影响室内温感舒适度的前提下，开窗后室内污染物排尽的换气时间缩短为10-15min，进一步优化开窗条件换气调节控制方案。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明首先通过对现有三恒系统室内进风系统进行改进，得到一种新型的进风温度调节系统，实现一种通过两种温度不同的低温气体交替通入的室内换气方法，在不影响人体温感舒适度的前提下，实现大温差层流换气模型，缩短排污时间，提高换气效率。

2.本发明还提供通风条件（通风温度和通风量）的一种新型算法，该算法在于将室内空气各种污染物的影响整合至一个通风量计算公式中，并通过进风温度调节系统生产的两种低温气体相互交替输入，形成一种三恒系统进风温度调节方法，通过算法优化对进风温度调节方法中通风条件进行不断修正。

3.本发明通过设计进风温度调节系统及与之配合的交互控制系统，进风温度调节系统和交互控制系统构成三恒系统的整体架构，通过进风温度调节系统实现一种通过两种低温气体交替通入的室内换气方法，并通过进风温度调节系统与交互控制系统的相互反馈，通过进风温度调节系统的实际运行与交互控制系统的算法运算相互印证和可写入修正，三恒系统在运行过程中可持续对室内外环境及温控运行策略进行修改优化，最终得到可应对各种参数影响条件下的最优化进风温度调节方法，大大缩短现有三恒系统室内的污染物排尽时间，提高三恒系统的舒适度。

4.本发明通过以上所得最优化进风温度调节方法，可通过云服务器和移动终端对自主指导三恒系统运行修正，保障室内空气品质和业主舒适性的同时，起到了有效的节能低碳运行效果。在高湿天气自动关窗，避免结露；在过渡季节，室外气候条件优越的情况下，自主开窗，三恒系统进入休眠状态，直接引入室外空气，让用户更加亲近自然。

附图说明

图1为本发明三恒系统的整体架构图；

图2为本发明提出的基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统的结构示意图；

图3为本发明三恒系统室内大温差层流换气算法模型的原理简图。

图中：热能泵供气箱1、低温室I101、低温室II102、交换管103、进气口104、换热器2、循环冷却液入口201、循环冷却液出口202、热泵I301、气体输出管I302、三通阀I303、热泵II401、气体输出管II402、三通阀II403、双向控制阀5。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一、本发明提出初始的大温差层流换气算法，包括以下内容：

1）单因素影响的通风量计算通用公式为：

M_t为CO₂、PM2.5或水蒸气单位时间内排放量，单位为L/h、μg/h或1/h；C₂为CO₂、PM2.5或水蒸气的标准体积分数，C₁为CO₂、PM2.5或水蒸气的实时体积分数，单位为L/m³、μg/m³或1；

以CO₂为单因素计算通风量，M_t为易污染的重点区域数据总结取均值所得，参考成年人每小时呼出CO₂的流量为18L，M_t为18L/h，新鲜空气中CO₂含量为0.03%，即C₂=0.3L/m³，代入上述通用公式，得到Q₁值；

以水蒸气为单因素计算通风量，代入上述通用公式，得到Q₂值；

以PM2.5为单因素计算通风量，代入上述通用公式，得到Q₃值；

2）多参数修正后的通风量计算公式为：

其中：

其中ΔT=1～3℃，T₀的温度单位为K；

λ₃即PM2.5的影响系数，同时受温度和湿度的影响，即：

其中ΔT=1～3℃，H为湿度（单位为%），但在不同PM2.5浓度下，受温湿度影响的变化曲线较为复杂，而且不可能直接通过通风量来直接对应改变，实际β₁和β₂实际为不规律的变化量，不可作为经验推算的系数；

故采用λ₁+λ₂+λ₃=1来替代计算λ₃，通过λ₁和λ₂来纠正，所得λ₃能够满足通风排除室内污气的要求；

3）所得修正后的通风量Q再代入：

并实际运行，以CO₂为单因素，设定C₂=0.3L/m³，为目标室内CO₂浓度，测试单位时间内M_t的平均排放量，单位为L/h，实时测试C₁值，检测当C₁=（1±0.01）C₂时，所花的时间t，单位为min，此时通风的温度为T₁=T₀-ΔT；

测试不同通风温度条件下，温度范围选择为：室内目标温度为T₀=20～26℃（四季），ΔT=1～3℃，将C₁值调整至C₁=（1±0.01）C₂时所花的时间t，取t为最小值时的室内温度T₀和ΔT，从而得到最佳通风温度T₁=T₀-ΔT，计算所得最佳通风量Q_A，记录在案并反馈至云服务器。

二、对初始的大温差层流换气算法进一步的优化：

1）重点区域换气方案设计：

在人体所能感受到的温差最大范围内，即ΔT=1～3℃，如再高则能明显感受到忽冷忽热，且现有三恒系统的最大通风量也有限制，否则会明显感觉到吹风感，均需要对三恒系统通风温度及通风量有所限制；

而根据现有三恒系统的难题，即一些区域（对应本发明的重点区域）污染较为严重时，如火锅、烧烤、厨房油烟以及抽烟区的重度污染时，在污染源结束后往往需要1h以上的通风才能获取新鲜空气；即使本发明根据前述温度和通风量算法来修正，从而在最佳通风温度及通风量的条件，以最快时间进行排气的情况下，在污染源结束时，仍需要40-50min的通风才能获取新鲜空气，发明人认为此改进仍然无法满足室内空气快速通风的基本要求，因此发明人根据不同温度差的空气之层流交换原理，设计以下温度调节方案：

参照图3，以三恒系统室内的重点区域为例，其初始温度为T₀，先输入T₁=T₀-2～T₀-3℃的低温气体对其通风一段时间，该时间内的通风体积为重点区域体积的15-20%；再输入T₂=T₁-2～T₁-3℃的低温气体对其通风一段时间，该时间内的通风体积为重点区域体积的15-20%；随后又先输入T₁=T₀-2～T₀-3℃的低温气体对其通风一段时间，该时间内的通风体积为重点区域体积的15-20%；再输入T₂=T₁-2～T₁-3℃的低温气体对其通风一段时间，该时间内的通风体积为重点区域体积的15-20%；两种低温气体交替输入，直至C₁=（1±0.01）C₂。

还要分两种情况，即污染源释放结束时的换气方案和污染源持续释放过程中的换气方案。

2）情况一：当污染源释放结束时，由于M_t为定值，只需要按照以上两种低温气体交替输入方式进行换气，直至C₁=（1±0.01）C₂，包括CO₂、PM2.5和水蒸气的浓度均达到此标准浓度，得到通风时间为t，其范围约为18-32min，远比采用一种温度的换气速度要快，随后输入一段T₁～T₀温度的气体，使室温达到T₀即可；

根据空气层流交换原理，低温气体重量大于高温气体，从底部的进风口输入低温气体（T₁），对室内高温气体（T₀）产生由上至下的挤压作用，在通风的引流及进风的增压作用，室内污染物自动向高处的通风口输出；当输入更低温气体（T₂），对其上方的低温气体（T₁）进行挤压，二者之间形成较窄厚度的气体分子布朗运动扩散区；当再次输入低温气体（T₁），由于在通风的引流及进风的增压作用，依然会对其上方的更低温气体（T₂）产生挤压作用，但此时由于更低温气体（T₂）对下层的低温气体（T₁）有自动下压趋势，造成更为强烈的层与层之间对流作用，在二者之间形成较宽厚度的对流区，加速各层之间的气体交换，即提高室内总体温度的减小速率；

在以上的室内空气层流交换过程中，可将原有整体室内交换方案，改为分隔为多层的层流换气通风过程，其中T₀为重点区域污染源结束瞬间的室内温度，T₁的计算方式为：总通风时间内统计进风口温度随时间变化的温度时间变化曲线（T-t曲线），曲线所得积分值除以时间t，即得到T₁，并得到ΔT=T₀-T₁；

α₁和α₂则通过单因素条件分别计算，即通过λ₁=1、λ₂=λ₃=0的单因素实验条件下，根据各通风量Q和通风温度T，得出一系列α₁或α₂，取数均平均值，即为最佳的α₁和α₂；

将以上T₁、ΔT、α₁和α₂代入公式得到修正后的λ′₁、λ′₂和λ′₃，对前述公式进行修正，得到优化校正的多参数修正后的通风量计算公式：

并对原通风量Q进行修改并记录在案，为下次遇到同类型污染源换气时所需通风量为Q_B，进一步优化换气调节控制方案。

3）情况二：当污染源持续释放时，由于M_t为不断增加的变量，在通风未开启的情况下，某一段时间内室内重点区域单因素的浓度增量ΔC乘以室内体积V再除以时间Δt，即为瞬时的M_t′：

而且根据实际换气，C₁也无法达到（1±0.01）C₂的范围，只能达到有限减量的作用，为各单因素设定一个合理的C₁值，C₁位于污染源持续释放且完全未通风5min以后的浓度值与C₂之间，如C₁=（3±0.5）C₂，代入公式：

得到通风量为Q′_临时，在此通风量下进行两种低温气体交替输入运行10min以上，观察室内C₁值的变化，取最小瞬时的C₁值，反馈代入到公式：

得到通风量为Q″，运行10min以上，观察室内C₁值的变化，取最小瞬时的C₁值；

如此迭代计算，至最小瞬时的C₁值不再有降低时，取为最终的C₁值，再次代入公式：

得到最佳的通风量为Q_C，进一步优化污染源持续释放过程中的换气调节控制方案，并对污染物浓度进行在线减量，使室内空气维持在较舒适条件下；并且通过污染源释放过程中的减量，大幅降低污染源结束时的污染物浓度，从而缩减污染物排尽时间，达到20min以下。

三、干涉区域的大温差层流换气算法优化：

1）干涉区域换气方案设计：

由于三恒系统的各区域的通风通道相互连通，室内与户外连通的通风口往往仅设置一个，因此还要考虑污染严重的重点区域的排放空气在经过其他区域时对该区域的影响，即需要考虑与重点区域邻近的干涉区域的通风量及通风温度，为防止重点区域与干涉区域的相互干扰，尤其要防止重点区域排出的污染物经过干扰区域对干扰区域的二次污染问题，在重点区域污染物未排尽之前，对干扰区域的通风条件进行改进；

2）将干涉区域的单因素污染物排放量及浓度依次代入以下公式：

计算得出Q₁值、Q₂值和Q₃值，代入公式：

其中C₂为干扰区域原有空气中污染物浓度，C₁为干扰区域上方通风通道中污染物浓度，M_t为CO₂、PM2.5或水蒸气单位时间内排放量，具体是邻近重点区域单位时间内的通风量乘以通风中的污染物浓度，干涉区域的初始温度为T₀′，干涉区域的进风口温度为T₁′=T₀′-2～T₀′-3℃，进风口低温气体对原有干涉区域气体的挤压扩散形成基础曲线，随着T₀′与T₁′的温差，低温气体自然有降落趋势，使基础曲线的坡度变缓，水平方向的扩散范围成为纠正曲线，更符合低温气体对原室内高温气体的挤压扩散过程模拟；计算得到通风量Q_D，以该通风量运行10min，测试干扰区域中下方部位污染物浓度是否增高；

3）当增高的浓度ΔC′＞5%C₂时，对干涉区域采用两种低温气体交替通入的换气方案，即低温气体温度为T₁′=T₀′-2～T₀′-3℃，更低温气体温度为T₂′=T₁′-2～T₁′-3℃，按照重点区域的情况一进行验算，直至C₁=（1±0.01）C₂，代入公式：

所得Q′_D，并记录在案，为下次遇到同类型污染源换气时所需通风量为Q′_D，进一步优化干涉区域的换气调节控制方案。

四、重点区域开窗辅助换气的大温差层流换气算法优化：

1）重点区域开窗辅助换气方案设计：

根据本发明团队对现有三恒系统用户习惯的统计结果，在重点区域遇到较严重污染时，用户有开窗通风的习惯，此时模型分析：相当于为污染物提供一个额外的进出风交汇通道，且在空间上此交汇通道位于原三恒系统进风口与通风口之间的位置，通风量可适当调整，通风温度也需要对应户外环境温度，屋顶毛细管内部循环冷却液温度为T₃，T₃=15-20℃（夏）或30-35℃（冬），以户外环境温度为T₄，户外空气中单因素浓度为C₃，再使用两种低温气体交替通入的换气方案进行换气处理，如T₄＞T₀，则室内空气对户外空气有挤压排出的趋势，如T₄≤T₀，则户外空气对室内空气有挤压排入的趋势，户外空气与室内空气之间形成气体相互交换的竖直扩散区，整体对污染物有辅助通风的效果，但还需要根据室内外温差大小对室内温度的严重影响，同时也要调整T₃及低温气体的温度T₁和T₂，这一过程是较为复杂的变化，包括室内温度及各污染物浓度的变化，存在不确定的变量，因此为简化模型及算法，本发明对此种情况做出改进；

2）以T₀为开窗前重点区域污染源结束瞬间的室内温度，T₁的计算方式为：开窗后总通风时间内统计进风口温度随时间变化的温度时间变化曲线（T-t曲线），曲线所得积分值除以时间t，即得到T₁，并得到ΔT=T₀-T₁，代入公式：

得到Q′_E，在此基础上运行10min以上，观测室内温度和污染物浓度随时间变化的曲线，取积分值除以时间，得到修正后的室内温度T₀″和污染物浓度C₁″，并随之修改低温气体的温度分别为：低温气体温度为T₁″=T₀″-2～T₀″-3℃，更低温气体温度为T₂″=T₁″-2～T₁″-3℃，重新代入公式：

计算得出Q₁值、Q₂值和Q₃值，代入公式：

得到Q_E，在此条件下继续采用两种低温气体交替输入的换气方案，并记录在案，为下次遇到同类型污染源换气且开窗大小及户外空气质量接近时所需通风量，根据系统统计，在不影响室内温感舒适度的前提下，开窗后室内污染物排尽的换气时间缩短为10-15min，进一步优化开窗条件换气调节控制方案。

五、进风温度调节系统设计：

为满足以上两种低温气体交替通入的换气调节控制优化方案，本发明对现有三恒系统的进风口进气源-热能泵进行改进，具体如下：

参照图2，基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，包括热能泵供气箱1，热能泵供气箱1内部通过隔板分隔为低温室I101和低温室II102，所述隔板设有交换管103，交换管103两端分别连通低温室I101与低温室II102，主动调整低温室I101与低温室II102温差；

低温室I101连接有进气口104，户外空气在进入进气口104之前预先经过过滤模块和除/加湿模块处理得到具有一定湿度的气体再经过换热器2传热后输入至室内；

热能泵供气箱1内设有换热器2，所述换热器2上部嵌套在低温室I101，所述换热器2下部嵌套在低温室II102，所述换热器2内部空腔同时与低温室I101和低温室II102相连通，所述换热器2内部空腔设有换热管，所述换热管一端连接有循环冷却液入口201，所述换热管另一端连接有循环冷却液出口202；

位于低温室I101内部的所述换热器2空腔通过管道连通有热泵I301，所述热泵I301连通有气体输出管I302，所述气体输出管I302远离热泵I301的一端延伸至三恒系统室内的进风口；

位于低温室II102内部的所述换热器2空腔通过管道连通有热泵II401，所述热泵II401连通有气体输出管II402，所述气体输出管II402远离热泵II401的一端延伸至三恒系统室内的进风口；

所述气体输出管I302中部设有三通阀I303，所述气体输出管II402中部设有三通阀II403，三通阀I303与三通阀II403之间连通有中间管，所述中间管设有双向控制阀5，用于调整气体输出管I302与气体输出管II402的气压差，并调整两管的出口温度。

六、交互控制系统设计：

参照图1，根据前述基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，本发明还设计与之配合的交互控制系统，进风温度调节系统和交互控制系统构成三恒系统的整体架构，交互控制系统包括：

分控面板：设置在三恒系统室内，并根据气体污染程度将三恒系统室内划分为污染较为严重的重点区域及与重点区域通风通道相连通的干涉区域，控制面板的内置芯片电性连接有数据编辑器和信号接发器，信号接发器用于接收室内和户外的传感器信号和在线接收云服务器的温控程序信号，传感器信号通过内置芯片整理后，转发至云服务器，温控程序信号通过数据编辑器对原有芯片进行数据写入修改，从而更改控制面板上按键对应的温控运行策略，并将所得数据反馈至云服务器，也可定时周期性交互信息，从而得到较佳的温控方案，并确定在某种污染物浓度区间时，采用何种温控程序进行应对；

分控面板自带防结露保护模块，收集相应的温湿度参数，进行露点计算，顶温低于露点温度，发出关阀指令，同时反馈至智能网关，再反馈至云监测中心；

传感器单元：设置在室内地面出风口、室内顶部通风口、室内顶棚毛细管表面、室内墙壁中部以及外墙，分别检测出风口、通风口、毛细管、室内以及户外的空气参数，传感器单元具体是同时带有温度、湿度、PM2.5浓度、甲醛含量、二氧化碳的五合一传感器，用于实时监测室内空气参数；

智能网关：通过通讯线收集各个硬件的状态信息，对收集来的数据进行分析，然后对相应的硬件设备发出指令，再收集反馈数据，通过以太网传输至云服务器，再反馈至移动终端和云监测中心，云监测中心和移动终端也可以对设备进行操作控制；

云监测中心：包括云服务器、中央控制器和显示屏，云服务器设有数据库、数据编辑器和信号接发器，数据库用于输入储存和输出各种参数及运行策略数据，中央控制器设有运算单元和监控单元，监控单元将收集各子设备，例如新风机、热泵、分控面板以及各传感器的工作状态，利用云监控中心实时监测用户家庭的设备状况例如新风机的运行工况、热泵的运行工况以及室内的温湿度参数等，具备自动报警功能，如若子设备发生报警，将实时推送至维保人员移动终端，变被动服务为主动服务；同时，用户可通过移动终端对室内系统进行开关，设定温度等操作，还可以查看室内各房间温度；

移动终端：包括手机、电脑、平板，具有查看设备运行信息以及对设备进行操作控制功能，移动终端的手机app或个人电脑exe程序设有可视化远程监控平台、在线报修平台和反馈平台，并通过红绿颜色变化，观测各区域污染物浓度超标与否，在线报修平台用于向云服务器申报维修请求，反馈平台用于向云服务器反馈对当前各温控运行策略的修改建议。

在运行过程中，通过对室内温度、湿度、PM2.5浓度、供回水温度、回风温湿度、送风温湿度等运行参数，以及当地气象参数的采集，得到住宅的整体运行状况图景，及数据或需求；然后再通过数据模型比对及条件判断，筛选出可做节能优化的内容，并通过相应的运行策略，得知哪些设备需要进行怎样的调整，即确定优化策略，该过程可以通过本地控制网关实现，也可以在云端实现；最后将优化策略的结果，通过网关设备下发给具体实施的设备，控制指令下发。

本发明通过设计进风温度调节系统及与之配合的交互控制系统，进风温度调节系统和交互控制系统构成三恒系统的整体架构，通过进风温度调节系统实现一种通过两种低温气体交替通入的室内换气方法，并通过进风温度调节系统与交互控制系统的相互反馈，通过进风温度调节系统的实际运行与交互控制系统的算法运算相互印证和可写入修正，三恒系统在运行过程中可持续对室内外环境及温控运行策略进行修改优化，最终得到可应对各种参数影响条件下的最优化进风温度调节方法。

通过以上所得最优化进风温度调节方法，可通过云服务器和移动终端对自主指导三恒系统运行修正，保障室内空气品质和业主舒适性的同时，起到了有效的节能低碳运行效果。在高湿天气自动关窗，避免结露；在过渡季节，室外气候条件优越的情况下，自主开窗，三恒系统进入休眠状态，直接引入室外空气，让用户更加亲近自然。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，包括热能泵供气箱（1），其特征在于，所述热能泵供气箱（1）内部通过隔板分隔为低温室I（101）和低温室II（102），所述隔板设有交换管（103），所述交换管（103）两端分别连通低温室I（101）与低温室II（102），用于调整低温室I（101）与低温室II（102）的温差；

所述低温室I（101）连接有进气口（104）；

所述热能泵供气箱（1）内设有换热器（2），所述换热器（2）上部嵌套在低温室I（101）内，所述换热器（2）下部嵌套在低温室II（102）内，所述换热器（2）内部空腔分别与低温室I（101）和低温室II（102）相连通，所述换热器（2）内部空腔设有换热管，所述换热管一端连接有循环冷却液入口（201），所述换热管另一端连接有循环冷却液出口（202）；

位于低温室I（101）内部的所述换热器（2）空腔通过管道连通有热泵I（301），所述热泵I（301）连通有气体输出管I（302），所述气体输出管I（302）远离热泵I（301）的一端延伸至三恒系统室内的进风口；

位于低温室II（102）内部的所述换热器（2）空腔通过管道连通有热泵II（401），所述热泵II（401）连通有气体输出管II（402），所述气体输出管II（402）远离热泵II（401）的一端延伸至三恒系统室内的进风口；

所述气体输出管I（302）中部设有三通阀I（303），所述气体输出管II（402）中部设有三通阀II（403），三通阀I（303）与三通阀II（403）之间连通有中间管，所述中间管设有双向控制阀（5），用于调整气体输出管I（302）与气体输出管II（402）的气压差。

2.根据权利要求1所述的基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，其特征在于，户外空气在进入所述进气口（104）之前，预先经过过滤模块和除/加湿模块处理，再经过换热器（2）传热后输入至室内。

3.根据权利要求1所述的基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，其特征在于，还设有与进风温度调节系统配合使用的交互控制系统，进风温度调节系统和交互控制系统构成三恒系统的整体架构；

所述交互控制系统包括：

分控面板：设置在三恒系统室内，所述控制面板的内置芯片电性连接有数据编辑器和信号接发器，信号接发器用于接收室内和户外的传感器信号和在线接收云服务器的温控程序信号，传感器信号通过内置芯片整理后，转发至云服务器，温控程序信号通过数据编辑器对原有芯片进行数据写入修改，从而更改控制面板上按键对应的温控运行策略，并将所得数据反馈至云服务器；

传感器单元：设置在室内地面出风口、室内顶部通风口、室内顶棚毛细管表面、室内墙壁中部以及外墙，分别用于检测出风口、通风口、毛细管、室内以及户外的空气参数；

云监测中心：包括云服务器、中央控制器和显示屏，所述云服务器设有数据库、数据编辑器和信号接发器，数据库用于输入储存和输出各种参数及运行策略数据，所述中央控制器设有运算单元和监控单元；

移动终端：包括手机、电脑、平板，具有查看设备运行信息以及对设备进行操作控制功能；

智能网关：通过通讯线收集各个硬件的状态信息，对收集来的数据进行分析，然后对相应的硬件设备发出指令，再收集反馈数据，通过以太网传输至云服务器，再反馈至移动终端和云监测中心，云监测中心和移动终端均对设备进行操作控制。

4.根据权利要求3所述的基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，其特征在于，所述分控面板自带防结露保护模块，收集相应的温湿度参数，进行露点计算，顶温低于露点温度，发出关阀指令，同时反馈至智能网关，再反馈至云监测中心；

所述传感器单元具体是同时带有温度、湿度、PM2.5浓度、甲醛含量、二氧化碳的五合一传感器，用于实时监测室内空气参数；

监控单元收集各子设备的工作状态，利用云监控中心实时监测用户家庭的设备状况，具备自动报警功能，用户通过移动终端对室内系统进行开关、设定温度操作，查看室内各房间温度；

移动终端的手机app或个人电脑exe程序设有可视化远程监控平台、在线报修平台和反馈平台，并通过红绿颜色变化，观测各区域污染物浓度超标与否，在线报修平台用于向云服务器申报维修请求，反馈平台用于向云服务器反馈对当前各温控运行策略的修改建议。

5.根据权利要求3所述的基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，其特征在于，三恒系统在运行过程中，通过对室内温度、湿度、PM2.5浓度、供回水温度、回风温湿度、送风温湿度的运行参数以及当地气象参数的采集，得到住宅的整体运行状况图景及数据或需求；然后再通过数据模型比对及条件判断，筛选出能够做节能优化的内容，并通过相应的运行策略确定优化策略，通过本地控制网关或在云监测中心实现；最后将优化策略的结果通过网关设备下发给子设备，控制指令下发。

6.一种三恒系统进风温度调节方法，采用权利要求1所述的基于大温差层流换气算法的三恒系统进风温度调节系统，其特征在于，包括以下步骤：

1）通过参数筛选，以三恒系统室内空气的CO₂、PM2.5和水蒸气作为影响通风温度T和通风量Q的单因素，各单因素影响的通风量计算通用公式为：

M_t为CO₂、PM2.5或水蒸气单位时间内排放量，单位为L/h、μg/h或1/h；C₂为CO₂、PM2.5或水蒸气的标准体积分数，C₁为CO₂、PM2.5或水蒸气的实时体积分数，单位为L/m³、μg/m³或1；

以CO₂为单因素计算通风量，代入通用公式，得到Q₁值；

以水蒸气为单因素计算通风量，代入通用公式，得到Q₂值；

以PM2.5为单因素计算通风量，代入通用公式，得到Q₃值；

2）综合考虑各单因素，多参数修正后的通风量计算公式为：

其中： 

其中ΔT=1～3℃，T₀的温度单位为K；

α₁和α₂则通过单因素实验分别计算：α₁通过λ₁=1、λ₂=λ₃=0的单因素实验条件下，在通风量Q和通风温度T的不同通风条件下，得出一系列的α₁，取数均平均值，即为所得α₁；α₂通过λ₂=1、λ₁=λ₃=0的单因素实验条件下，在通风量Q和通风温度T的不同通风条件下，得出一系列的α₂，取数均平均值，即为所得α₂；

3）将2）所得修正后的通风量Q再代入公式：

并实际运行，设定单因素的调节目标浓度C₂，测试单因素在单位时间内M_t的平均排放量，实时测试C₁值，检测当C₁=（1±0.01）C₂时，所花的通风时间为t，此时通风的温度为T₁=T₀-ΔT；

调整通风温度，测试不同通风温度条件下，通风温度的调整范围为：室内目标温度为T₀=20～26℃，ΔT=1～3℃，将C₁值调整至C₁=（1±0.01）C₂时所花的时间t，取t为最小值时的室内温度T₀和ΔT，从而得到最佳通风温度T₁=T₀-ΔT，再代入公式：

计算所得最佳通风量Q_A，记录在案并反馈至云服务器。

7.根据权利要求6的一种三恒系统进风温度调节方法，其特征在于，根据气体污染程度将三恒系统室内划分为污染较为严重的重点区域及与重点区域通风通道相连通的干涉区域，适用于重点区域的换气处理过程包括以下步骤：

1）重点区域换气方案设计：

重点区域的初始温度为T₀，先输入T₁=T₀-2～T₀-3℃的低温气体对重点区域通风，通风体积为重点区域体积的15-20%；再输入T₂=T₁-2～T₁-3℃的低温气体通风，通风体积为重点区域体积的15-20%；随后又先输入T₁=T₀-2～T₀-3℃的低温气体通风，通风体积为重点区域体积的15-20%；再输入T₂=T₁-2～T₁-3℃的低温气体通风，通风体积为重点区域体积的15-20%；两种低温气体交替输入，直至污染物浓度达到预定目标的室内浓度；

2）当重点区域的污染源释放结束时，由于M_t为定值，按照1）所述的两种低温气体交替输入方式进行换气，直至C₁=（1±0.01）C₂；

以T₀为重点区域污染源结束瞬间的室内温度，T₁的计算方式为：总通风时间内统计进风口温度随时间变化的温度时间变化曲线（T-t曲线），曲线所得积分值除以时间t，即得到T₁，并得到ΔT=T₀-T₁，代入公式：

得到修正后的λ′₁、λ′₂和λ′₃，得到校正的通风量计算公式：

将原通风量Q校正为Q_B，记录在案，为下次遇到同类型污染源换气时所需通风量Q_B；

3）当重点区域的污染源持续释放时，由于M_t为不断增加的变量，在通风未开启的情况下，一段时间内室内重点区域单因素的浓度增量ΔC乘以室内体积V再除以时间Δt，即为瞬时的M_t′：

为各单因素设定参考C₁值，C₁取污染源持续释放且完全未通风5min以后的单因素浓度值与C₂之间的值，代入公式：

得到通风量为Q′_临时，在此通风量下进行两种低温气体交替输入运行10min以上，观察室内C₁值的变化，取最小瞬时的C₁值，反馈代入到公式：

得到通风量为Q″，运行10min以上，观察室内C₁值的变化，经过多次迭代计算，取最小瞬时的C₁值，再次代入公式：

得到最佳的通风量为Q_C，记录在案为下次污染源持续释放过程中的换气调节参数。

8.根据权利要求7所述的一种三恒系统进风温度调节方法，其特征在于，适用于干涉区域的换气处理过程包括以下步骤：

1）干涉区域换气方案设计：

为防止污染物经过干扰区域对干扰区域的二次污染问题，在重点区域污染物未排尽之前，需要对干扰区域的原有通风条件进行修改；

2）将干涉区域的单因素污染物排放量及浓度依次代入以下公式：

计算得出Q₁值、Q₂值和Q₃值，代入公式：

其中C₂为干扰区域原有空气中污染物浓度，C₁为干扰区域上方通风通道中污染物浓度，M_t为CO₂、PM2.5或水蒸气单位时间内排放量，干涉区域的初始温度为T₀′，干涉区域的进风口温度为T₁′=T₀′-2～T₀′-3℃，计算得到通风量Q_D，以该通风量运行10min，测试干扰区域中下方部位污染物浓度是否增高；

3）当干涉区域单因素污染物增高的浓度ΔC′＞5%C₂时，对干涉区域采用两种低温气体交替通入的换气方案，先输入T₁′=T₀′-2～T₀′-3℃的低温气体对其通风，通风体积为干涉区域体积的15-20%；再输入T₂′=T₁′-2～T₁′-3℃的低温气体通风，通风体积为干涉区域体积的15-20%；随后又先输入T₁′=T₀′-2～T₀′-3℃的低温气体通风，通风体积为干涉区域体积的15-20%；再输入T₂′=T₁′-2～T₁′-3℃的低温气体通风，通风体积为干涉区域体积的15-20%；两种低温气体交替输入，直至浓度为C₁=（1±0.01）C₂，代入公式：

所得Q′_D，并记录在案，为下次遇到同类型污染源换气时所需通风量。

9.根据权利要求7所述的一种三恒系统进风温度调节方法，其特征在于，适用于重点区域的开窗辅助换气处理过程，包括以下步骤：

1）重点区域开窗辅助换气方案设计：

在重点区域遇到较严重污染时，开窗通风相当于为污染物提供一个额外的进出风交汇通道，交汇通道位于原三恒系统进风口与通风口之间，户外空气与室内空气之间形成气体相互交换的竖直扩散区，对污染物有辅助通风的效果，考虑室内外温差大小对室内温度的影响，需要调整毛细管外壁温度T₃及两种低温气体的温度T₁和T₂；

2）以T₀为开窗前重点区域污染源释放结束瞬间的室内温度，T₁的计算方式为：开窗后总通风时间内统计进风口温度随时间变化的温度时间变化曲线，曲线所得积分值除以时间t，即得到T₁，并得到ΔT=T₀-T₁，代入公式：

得到Q′_E，在此基础上运行10min以上，观测室内温度和污染物浓度随时间变化的曲线，取积分值除以时间，得到修正后的室内温度T₀″和污染物浓度C₁″，并随之修改低温气体的温度分别为：低温气体温度为T₁″=T₀″-2～T₀″-3℃，更低温气体温度为T₂″=T₁″-2～T₁″-3℃，重新代入公式：

计算得出Q₁值、Q₂值和Q₃值，代入公式：

得到Q_E，在此条件下继续采用两种低温气体交替输入的换气方案，并记录在案，为下次遇到同类型污染源换气且开窗大小及户外空气质量接近时所需通风量。

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