CN116490731A - 操作空气净化集群的方法 - Google Patents

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Abstract

一种操作空气净化集群(20，20′)的计算机实现的方法，所述空气净化集群包括通过空气体积(100)彼此互连的多个空气净化设备(10，10.1‑10.n)，每个空气净化设备(10，10.1‑10.n)被配置成从空气体积(100)去除污染物，所述方法包括：由一个或多个控制设备(30，30′，30”，30.1‑30.n)从空气质量数据源接收指示空气体积(100)内的空气质量的数据；由一个或多个控制设备(30，30′，30”，30.1‑30.n)接收指示空气净化设备(10，10.1‑10.n)的操作状态的数据；以及一个或多个控制设备(30，30′，30”，30.1‑30.n)使用指示室内空气质量的数据和指示多个空气净化设备(10，10.1‑10.n)的操作状态的数据来控制空气净化集群(20，20′)的一个或多个空气净化设备(10，10.1‑10.n)以便影响空气体积(100)内的室内空气质量。

Description

操作空气净化集群的方法
技术领域
本公开涉及一种操作空气净化集群的计算机实施的方法，该空气净化集群包括布置在空气体积内的多个空气净化设备。本公开还涉及一种用于控制空气净化集群的控制设备；空气净化设备；空气净化系统；以及计算机程序产品。
背景技术
室内空气质量是一个术语，其指的是建筑物和结构内的空气质量，影响建筑物居住者的健康和舒适。室内空气质量是一个重要的课题，因为人们无论是在家、工作还是在学校，在室内花费了差不多他们90％的时间。因此，室内环境对健康和福利是重要的。室内空气质量可能会受微生物污染物(霉菌、细菌)、气体(包括一氧化碳、氡、挥发性有机化合物)、微粒或可能引起不利健康条件的任何质量或能量应激物的影响。与室外空气相比，室内空气变成越来越令人担忧的健康危害。此外，室内空气质量不仅影响居住者的健康和舒适，而且也对工业过程具有显著影响，极大地影响所生产的产品以及生产机器本身的质量。例如，化学工业，特别是制药工业具有非常严格的标准，该标准不仅被定义为要确保产品质量，而且被定义为要满足监管要求。作为另外的示例，半导体工业，特别是基于半导体的电路的生产对污染物高度敏感，其中，甚至纳米尺度的粉尘颗粒也会危害半导体电路的质量。
使用通风(自然和/或机械)来稀释污染物、过滤和源头控制长期以来都是用于改善大多数建筑物中的室内空气质量的主要方法。通风是将新鲜空气供应到封闭空间(空气体积)以便更新/去除/替换现有空气的过程。通风通常用于去除污染物，诸如烟、粉尘或蒸汽，并提供健康和安全的工作环境；换句话说，它是一种工程控制，目的是从建筑物中去除“陈旧的”室内空气，并用“新鲜的”室外空气替代。假定外部空气具有合理的质量，或者外部空气在被允许进入室内空间之前被净化。通风可以通过自然方式(例如，打开窗户)或机械方式(例如，风扇或鼓风机)来实现。不应将通风与排气混淆。例如，在燃烧设备如热水器、锅炉、壁炉和木材炉的情况下，提供排气以携带燃烧产物，这些燃烧产物必须以不对建筑物内的居住者造成伤害的方式从建筑物中排出。空气在室内空间而不是外部空间之间的移动被称为转移。
然而，随着能源成本的显著增加，已经并且正在进行大量努力以通过例如建造气密建筑物来防止外部空气泄漏到建筑物中或调节后的空气从建筑物中泄漏。此外，由于使外部空气达到符合舒适/调节标准的温度和/或湿度水平(例如，通过加热、相应地冷却)的成本增加，将会尽可能地减少通风(即内部和外部空气的交换)。
为了能够改善/维持室内空气质量并同时使由于通风而造成的能量损失最小化，空气净化已经成为室内空气质量管理中的一种已被认可的方法。空气净化是指通过再循环从空气体积中去除(至少一部分)污染物的过程。根据空气净化，与通风相反，污染物不是被“新鲜”空气稀释，而是从空气体积中去除。应当注意，用于管理室内空气质量的大多数安装设备都会采用通风和空气净化的组合。
空气净化通常是通过使用布置在空气体积内的一个或多个空气净化设备来执行的，空气净化设备被配置成通过再循环从空气体积中去除污染物的至少一部分。现有技术空气净化设备被配置成通过空气入口从空气体积中吸入空气；迫使吸入的空气的至少一部分通过一个或多个空气净化过滤器，以从所述吸入的空气的部分中物理地捕获污染物的一部分；并使经过滤的空气的至少一部分通过空气出口返回到所述空气体积。
为了适应受不同污染物影响的不同环境，不同类型和尺寸的空气净化过滤器、相应不同类型和尺寸的空气净化设备可用于捕获相应的污染物。
为了管理大型和/或高度敏感的室内环境的室内空气质量，已知在空气体积内安装若干独立的空气净化设备，其中，每个空气净化设备独立于布置在该空气体积中的其它空气净化设备而操作。
室内空气质量是一组复杂因素相互作用的结果。当管理室内空气质量时，必须考虑这些因素中的每一个。室内空气质量专业人员会使用下面列出的四个因素作为调查方法的基础。
-来源：室内、室外或建筑物的机械系统内的污染或不适的来源。
-通风：通风系统控制存在的空气污染物并确保热舒适性(对于大多数居住者来说舒适的温度和湿度条件)的能力。
-路径：所述一个或多个污染物路径将污染物源关联到居住者、生产设备和/或利用现有驱动力生产的产品，从而使污染物沿着(一个或多个)路径移动。
-居住者：建筑物居住者存在并且受到足以引起室内空气质量问题的影响。
室内空气质量的确定涉及空气(空气样本)的收集、监测人暴露于污染物、建筑物表面上的样本的收集以及建筑物内的气流的计算机建模。
然而，空气体积内的室内空气质量不是静态的，而是会受到各种内部因素和/或外部因素的强烈影响，所述内部因素是诸如房间/大厅/建筑物中的活动，而所述外部因素是诸如开门、开窗、通风水平的变化。此外，在较大空气体积中，内部因素可以取决于空气体积内的位置。另一方面，空气净化设备的性能在其使用寿命内也不是恒定的。例如，随着时间的推移过滤器劣化或故障会大大降低空气净化设备的性能。空气净化设备的已知安装不能确保这种动态变化环境的室内空气质量，它们既不能对内部因素和外部因素起反应，也不能管理空气净化集群的空气净化设备的性能变化。
发明内容
本公开的目的是提供一种用于操作空气净化集群的方法、控制设备和计算机程序产品，其至少克服了现有技术中的一些缺点。本发明的另外的目的是提供一种用于在空气净化集群中操作的空气净化设备和空气净化系统，其至少克服现有技术中的一些缺点。
特别是，本公开的目的是提供一种用于以协调的方式并且如果适当的话考虑局部事件来操作受管理的空气净化集群的方法、控制设备和计算机程序产品，其允许甚至在动态变化的环境中以高效的方式维持室内空气质量。
针对上述目的，在第一方面，已经观察到，仅基于与空气体积内的空气质量水平相关的一组假设(例如，假设影响污染的内部和/或外部因素、假设空气净化设备的劣化和寿命)来确定多个独立空气净化设备的尺寸不足以在延长的时间段内有效地维持空气质量。在已知的方法中，当设计多个独立空气净化设备以试图在所有预期情况下确保室内空气质量时，会考虑假设的估计变化。然而，这种方法无意中导致多个独立空气净化设备的尺寸过大，因此是一种非常低效的方法。
此外，在第二方面，已经观察到，孤立地控制单独的空气净化设备会导致效率低下并对保持室内空气质量的能力的限制。例如，空气净化集群中的特定空气净化设备可比另一空气净化设备更适于从空气体积中去除特定污染物。然而，单独空气净化设备的孤立的控制(即，没有在整个空气净化集群上的整体视图并且不考虑局部条件)将不允许空气净化负载从一个空气净化设备传递到另一个空气净化设备。
根据本公开的空气净化集群的多个空气净化设备被布置成通过空气体积彼此互连。如本文所用，短语“通过空气体积彼此互连”是指空气净化设备布置/安装成使得它们之间存在空气连通，特别包括空气净化设备布置在由墙壁、地板和天花板(房间)封闭的同一建筑物部分/分区中或在由至少一个空气通道(诸如管道)互连的不同房间中。短语“通过空气体积彼此互连”不应被解释为涵盖空气净化设备布置在流体隔离的建筑物部分中、建筑物部分仅由于无意缺乏气密性而流体连通、或建筑物部分通过通风系统流体连通(例如，位于建筑物部分或建筑物的内部的空气净化设备和位于建筑物部分或建筑物的外部的另一空气净化设备)。
布置在空气净化集群中的空气净化设备被配置成从空气体积中去除污染物的至少一部分。根据本文公开的实施例，空气净化设备通过再循环从空气体积中去除污染物，即通过经由空气入口从空气体积中吸入空气；迫使所述吸入空气的至少一部分通过一个或多个空气净化过滤器，以从所述吸入空气的部分中物理地捕获污染物的一部分；以及使经过滤的空气的至少一部分通过空气出口返回到所述空气体积。特别是，空气净化设备吸入空气；迫使空气通过空气净化过滤器，并在空气推进装置(诸如风扇)的帮助下使经过滤的空气返回。通过包括壳体和布置其中的相同或不同类型的一个或若干个过滤器(例如，以串联方式布置)的空气净化设备实现了良好的结果。根据本公开的实施例，(一个或多个)空气净化设备的过滤器还包括分子过滤装置；基于UV光的去污染装置和/或光催化去污染装置。
壳体通常包括至少一个入口和至少一个出口。至少一个风扇相对于气流的方向布置在过滤器的后侧上。通过至少一个入口将空气从空气体积吸入壳体中，其中，至少一个风扇在至少一个过滤器的后侧上产生负压。在空气通过至少一个风扇并通过至少一个出口离开壳体之前，空气没有污染。所述至少一个出口可以配备有至少一个空气引导翻板(flap)，以影响排出空气的方向。空气净化设备通常包括至少一个传感器(压力、温度、湿度等)以生成指示空气净化设备的(一个或多个)操作状态的数据。根据特定实施例，空气净化设备还包括如在下文中更详细地描述的控制设备。
根据本公开的操作空气净化集群的方法包括：一个或多个控制设备接收指示空气体积内的空气质量的数据；以及(一个或多个)控制设备接收指示多个空气净化设备的(一个或多个)操作状态的数据。特别是，指示空气质量的数据源自空气质量数据源，诸如通信地连接到一个或多个控制设备的空气质量传感器。空气质量传感器布置在与空气净化设备相同的空气体积内。根据特定实施例，指示空气质量的数据还源自外部数据源，诸如空气体积外部但由于通风而间接影响空气体积内的室内空气质量的污染物水平数据源。指示空气质量的数据包括诸如(一个或多个)特定污染物/颗粒的(一个或多个)浓度和/或分布之类的测量值。指示空气净化设备的操作状态的数据包括诸如多个空气净化设备的负载水平和/或过滤器劣化水平的数据。特别是，指示空气净化设备的操作状态的数据源自空气净化设备本身。作为替选或补充，指示空气净化设备的操作状态的数据可以由计算系统提供，该计算系统聚集和/或预测空气净化设备的操作状态，特别是基于历史和/或统计操作数据。
根据本公开的操作空气净化集群的方法，(一个或多个)控制设备(特别是其处理器)控制空气净化集群的多个空气净化设备中的一个或多个，以便影响空气体积内的室内空气质量。特别是，控制空气净化集群的步骤包括控制空气净化集群的多个空气净化设备中的一个或多个，使得来自一个或多个空气质量数据源的指示空气质量的数据对应于室内空气质量目标值。根据本公开的实施例，室内空气质量目标值是恒定值或根据安排而改变的值，诸如对应于空气体积内的安排的活动而确定的室内空气质量目标值安排。
(一个或多个)控制设备使用指示室内空气质量的数据和指示多个空气净化设备的操作状态的数据来控制多个净化设备。因此，作为解决上述第一和第二方面的组合解决方案，本公开提供了一种操作具有多个空气净化设备的空气净化集群的方法，该方法不是基于假设，而是基于指示空气体积内的空气质量的数据以及指示空气净化集群的多个空气净化设备的(一个或多个)操作状态的数据。
根据本公开的实施例，(一个或多个)操作状态包括指示多个空气净化设备的(一个或多个)负载水平(例如，10％负载、100W最大负载的10W、100m3/h负载的最大值的10m3/h等)的数据，该方法还包括控制设备控制空气净化集群，以便：
-实现所述多个空气净化设备之间的负载平衡。负载平衡可以是多个空气净化设备之间的相等负载，或者是基于由(一个或多个)空气质量传感器测量的污染物的局部类型和局部浓度的平衡负载。
-将所述多个空气净化设备中的一个或多个空气净化设备设置成处于或低于阈值效率水平的负载水平。即使具有较高的最大能力(例如，较大量的干净空气输送率)，某些空气净化设备在高达某一负载水平时也是最节能的。例如，某些空气净化过滤器的空气阻力(空气净化过滤器的入口侧和出口侧之间的压降)随着空气体积的增加而增加是非线性的。因此，为了提高能量效率，根据本公开的实施例，负载被分布在若干空气净化设备之间，以相比于整个空气净化负载是由以高但低效负载操作的单个空气净化设备承载而其它空气净化设备空闲，确保每个空气净化设备都高效地操作。能量效率例如被表达为输送一定流速的干净空气所需的能量的量W/(m3/h)。
-将所述多个空气净化设备中的一个或多个设置在低于增加的磨损水平。除了变得低效之外，即使具有更高的最大能力(例如，更大量的干净空气输送率)，某些空气净化设备也易于在超过一定负载水平时增加磨损。因此，为了延长空气净化设备的寿命，根据本公开的实施例，负载分布在若干空气净化设备之间，以便确保没有空气净化设备在超过其增加的磨损水平下操作。
根据本公开的实施例，(一个或多个)操作状态包括指示多个空气净化设备中的第一空气净化设备的劣化水平的数据，该方法还包括控制设备控制多个空气净化设备中除第一空气净化设备之外的一个或多个空气净化设备，以补偿第一空气净化设备的劣化水平。特征“补偿第一空气净化设备的劣化水平”包括至少暂时增加一个或多个空气净化设备(除了第一空气净化设备之外)的负载水平(功率设置)直到劣化的第一空气净化设备的维护/更换的过程。一个或多个空气净化设备(除了第一空气净化设备之外)的负载水平的暂时增加甚至可能超过上述平衡；阈值效率和/或增加的磨损水平。
劣化水平包括指示剩余污染物去除效率的百分比、污染物保持能力和空气净化过滤器的气流阻力的数据。另外，劣化水平包括指示空气净化设备的另外的组件的劣化的数据，所述另外的组件诸如是空气推进装置。根据本公开的实施例，如果指示劣化水平的数据高于维护阈值，则控制设备将第一空气净化设备切换至维护状态，并且生成标识第一空气净化设备的警报信号。该警报信号可以是由数据通信装置发送到例如系统所有者、服务技术人员、后台、或者甚至是用于统计目的R&D的可听、可视信号和/或警报消息。
根据本公开的实施例，指示空气质量的数据源自(一个或多个)空气质量传感器和/或空气质量数据源。指示空气质量的数据包括指示空气体积内的污染物类型的数据，特别是污染物的颗粒尺寸。因此，操作空气净化集群的方法还包括：
-通过所述控制设备接收指示所述多个空气净化设备中的每一个被配置成从所述空气体积中去除(或最适合于去除)的污染物类型的数据。指示多个空气净化设备中的每一个被配置成去除的污染物类型的数据可源自空气净化设备本身。作为替选或补充，指示多个空气净化设备中的每一个被配置成去除的污染物类型的数据可由控制设备从对应于空气净化集群的配置文件中提取。
-所述控制设备使用指示多个空气净化设备中的每一个被配置成去除的污染物类型的数据和指示所述空气体积的污染物类型的数据来控制所述空气净化集群。特别是，控制设备增加最适合于去除由(一个或多个)空气质量传感器检测到的污染物类型的空气净化设备的负载水平，同时保持或减小不适合于此的空气净化设备的负载水平。
这样的实施例是特别有利的，因为它们使得空气净化集群能够动态地适应变化的环境，并允许高效地使用可用资源，即空气净化设备。
根据本公开的实施例包括前瞻(预测性)方面，其中，控制设备接收指示预期室内空气质量影响的数据(诸如空气体积内的增加的活动的指示)。在具有这样的数据可用的情况下，控制设备还使用指示预期空气质量影响的数据来控制空气净化集群。因此，空气净化集群能够预先适应室内空气质量的变化，甚至在空气质量传感器/数据源检测到这样之前。例如，预期的室内空气质量影响可以包括指示某个工业过程将在安排的时间点开始的数据，与空气体积的特定污染物相关联的活动。作为预先措施，控制设备指示空气净化设备最适合于正好在活动被安排开始时，甚至在室内空气质量受到影响之前，去除由所述活动产生的特定污染物。以这样的方式，控制设备能够采取预防行动，以避免室内空气质量的劣化。另一方面，预期室内空气质量影响可以包括指示某个工业过程将在安排的时间点完成的数据，因此用户存在将减少。为了节约能量，控制设备指示空气净化设备，该空气净化设备配置成甚至在活动被安排完成之前去除由所述活动产生的特定污染物，从而预期保持室内空气质量超过用户存在的需求下降。
此外，指示预期室内空气质量影响的数据可以包括外部数据，诸如室内空气质量指数预测数据，其包括例如实际或预期花粉或NOx浓度。
关于在空气体积中部署的空气净化系统的布局，根据本公开的实施例可以设想到以下拓扑：
-网状拓扑：空气净化系统包括多个控制设备，所述多个控制设备分布在空气体积中并且布置成网状网络配置。在这种系统布局中，多个控制设备协作地控制空气净化集群。为了实现空气净化集群的协作控制，多个(即2个或更多个)控制设备彼此通信连接，并且交换指示空气质量的数据、指示(多个空气净化设备的)(一个或多个)操作状态的数据和/或指示控制空气净化集群的多个空气净化设备中的一个或更多个的相应控制设备的数据。在这种分布式拓扑中，多个控制设备中的一个或多个可集成到相应的空气净化设备中。网状拓扑是有利的，因为空气净化系统没有单点故障。此外，具有集成/专用控制设备的空气净化设备可容易地部署到现有空气净化集群中，从而扩展网状网络。在网状拓扑中，当每个空气净化设备在其具有被配置成控制作为空气净化集群的一部分的相应空气净化设备的集成/专用控制设备的意义上是“智能”的时，可以实现良好的结果。
-星形拓扑：空气净化系统包括至少一个“主”控制设备，其通信地连接到空气净化集群的多个空气净化设备和多个空气质量传感器/数据源，并控制多个空气净化设备以影响该空气体积内的室内空气质量。
在星形拓扑中，并不是所有的空气净化设备必须在它们是自控制的意义上是“智能”的。相反，所谓的“主”控制设备被设置成控制“非智能”空气净化设备(没有集成/专用控制设备的空气净化设备)。这降低了单独的空气净化设备的复杂性，并且特别有利于升级包括多个现有空气净化设备的现有空气净化系统，特别是升级不同类型或甚至制造商的空气净化设备。使至少一个“主”控制设备连接到空气净化集群的多个空气净化设备简化了空气净化系统的维护。
-混合拓扑：根据本公开的特定实施例，空气净化系统以混合拓扑被部署在空气体积中，其中，空气净化设备的第一子集包括集成/专用控制设备，其形成网状拓扑网络以在它们之间交换数据，而空气净化设备的第二子集是由星形拓扑网络中的单个控制设备控制的。
混合拓扑结合了网状拓扑和星形拓扑的优点，避免了单点故障，同时允许容易地升级现有的“非智能”空气净化设备。
根据本公开的用于操作以网状或混合拓扑部署的空气净化集群的方法的实施例，所述方法还包括：
-在所述多个控制设备之间建立数据通信链路；
-在所述多个控制设备的每一个与所述多个空气净化设备中的一个或多个之间建立数据通信链路；以及
-所述多个控制设备交换指示控制所述空气净化集群的多个空气净化设备中的一个或多个的相应控制设备的数据。
在多个控制设备之间建立的数据通信链路和/或在多个控制设备中的每一个之间建立的数据通信链路是有线(诸如以太网)和/或无线电通信链路(诸如WiFi、蓝牙或移动电信链路)。
根据本公开的实施例，提供远程服务器以收集和处理来自多个空气净化集群的数据，以便在多个环境中利用复合数据组。相应地，该方法还包括：
-所述远程服务器从布置在多个空气体积内的多个空气净化集群收集指示室内空气质量的数据和指示(一个或多个)操作状态的数据。根据特定的使用情况，多个空气体积位于相同和/或不同的建筑物中。
-所述远程服务器使用从所述多个空气净化集群收集的数据生成控制参数。
-所述远程服务器将所述控制参数传输到(一个或多个)控制设备。
-(一个或多个)控制设备还使用由所述远程服务器传输的所述控制参数来控制所述空气净化集群。特别是，控制参数旨在基于由远程服务器收集的数据所反映的不同环境的经验来进一步改进控制设备的控制算法。
根据本公开，(一个或多个)上述目的是进一步通过一种控制设备来解决的，该控制设备包括处理装置和存储装置，该存储装置包括计算机可执行指令，当该计算机可执行指令由处理装置执行时，使得控制设备执行根据本文公开的实施例之一的方法。控制设备可以是旨在用于星形拓扑(参见上文)的独立设备、被配置成集成到网状拓扑中的空气净化设备中的设备、和/或适于既用作独立设备又集成到空气净化设备中的通用设备。
根据本公开，(一个或多个)上述目的是进一步通过一种用于从空气体积中去除污染物的至少一部分的空气净化设备来解决的，该空气净化设备包括：根据本文公开的实施例之一的控制设备；空气入口；一个或多个空气净化过滤器；空气推进装置；以及空气出口。空气净化设备被配置成：通过所述空气入口从空气体积中吸入空气；通过所述空气推进装置迫使所述吸入空气的至少一部分通过所述一个或多个空气净化过滤器，以从所述吸入空气的所述部分中物理地捕获污染物的一部分；以及使经过滤的空气的至少一部分通过空气出口返回到所述空气体积。
根据本公开，(一个或多个)上述目的是进一步通过一种空气净化系统来解决的，该空气净化系统包括：空气净化集群，所述空气净化集群包括多个空气净化设备，其被配置成从空气体积中去除污染物的至少一部分；一个或多个空气质量数据传感器，其被配置成测量所述空气体积内的空气质量并且使得指示空气质量的数据可用；以及根据本文公开的实施例之一的一个或多个控制设备。根据本公开的实施例，(一个或多个)控制设备物理上远离空气净化设备和/或被多个空气净化设备包括。
根据本公开，(一个或多个)上述目的是进一步通过包括计算机可执行指令的计算机程序产品来解决的，当由一个或多个控制设备的处理单元(诸如CPU)执行时，所述计算机可执行指令使(一个或多个)控制设备执行根据本文公开的实施例之一的方法。
应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述二者都给出了实施例，并且旨在提供用于理解本公开的性质和特征的概述或框架。附图被包括进来以提供进一步的理解，并且被并入并构成本说明书的一部分。附图示出了各种实施例，并且与描述一起用于解释所公开的发明构思的原理和操作。
附图说明
从本文下面给出的详细描述和附图中，将更充分地理解这里描述的公开，所述本文下面给出的详细描述和附图不应被认为是对所附权利要求中描述的公开的限制。附图中：
图1示出根据本公开的空气净化系统的第一实施例的高度示意性透视图，其以分布式(网状)拓扑安装在房间(空气体积)内；
图2示出根据本公开的空气净化系统的第一实施例的简化框图，其以分布式(网状)拓扑部署；
图3示出根据本公开的空气净化系统的另一实施例的高度示意性透视图，其以集中式(星形)拓扑安装在房间(空气体积)内；
图4示出根据本公开的空气净化系统的一个实施例的简化框图，其以集中式(星形)拓扑部署；
图5示出根据本公开的空气净化系统的一个实施例的简化框图，其以混合(网状和星形)拓扑部署；
图6示出根据本公开的空气净化系统的一个实施例的简化框图，其中，单个控制设备被配置成控制多个空气净化集群；
图7示出根据本公开的空气净化系统的一个实施例的简化框图，其中，多个空气净化集群是由布置在分层拓扑中的多个控制设备控制的；
图8示出根据本公开的空气净化系统的一个实施例的简化框图，其中，本地以及远程空气质量传感器/数据源两者都被提供以供应空气质量数据；
图9示出根据本公开的空气净化系统的一个实施例的简化框图，其中，多个控制设备通信地连接到远程计算机；
图10示出根据本公开的空气净化设备的第一实施例的简化框图；
图11示出根据本公开的空气净化设备的第一实施例的高度示意性的透视图；
图12示出根据本公开的控制设备的第一实施例的简化框图；
图13示出流程图，该流程图示出了根据本公开的操作空气净化集群的方法的第一实施例的步骤序列；
图14示出流程图，该流程图示出了根据本公开的操作空气净化集群的方法的一个实施例的步骤序列；
图15示出流程图，该流程图示出了根据本公开的操作空气净化集群的方法的一个实施例的步骤序列；以及
图16示出流程图，该流程图示出了根据本公开的操作空气净化集群的方法的一个实施例的步骤序列。
具体实施方式
现在将详细参考某些实施例，其示例在附图中示出，其中，示出了一些但不是全部特征。实际上，本文公开的实施例可以以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。只要可能，相同的附图标记将用于表示相同的组件或部件。
如本文所用，术语“污染物”是指空气体积内的任何种类的感兴趣颗粒。在颗粒理论中，污染物/颗粒是基于颗粒已经如何形成的而分裂的，例如粉尘、雾和气溶胶：
-粉尘通常是通过固体材料的分解，诸如石头的破碎、岩石钻孔和金属的研磨而形成的。粉尘由1微米到十分之几毫米范围内的固体颗粒组成。
-雾可以是通过液体的分解(雾化)诸如使用切削液或通过冷凝例如通过冷却湿空气而形成的。
-气溶胶是固体颗粒或液体颗粒在气体中的悬浮液。气溶胶可以具有从0.01μm至100μm的颗粒直径，在工作场所中的典型浓度可以为1μg/m3至100mg/m3，在极端位置处高达10g/m3。
结节颗粒是球形的，针状颗粒是针形的(各种种类的纤维，诸如石棉、矿物纤维、纺织纤维)，层状颗粒是扁平形的(例如滑石、石墨)。小颗粒通常形成较大尺寸的聚集体(集群)。这例如适用于发动机排气和焊烟中的颗粒。
为了能够识别去除污染物的适当方式，通常对颗粒进行分类。在对颗粒进行的最常见的分类中，有那些关于尺寸的分类，称为分数。由于颗粒通常是非球形的(例如石棉纤维)，因此存在颗粒尺寸的许多定义。最广泛使用的定义是空气动力学直径。具有10微米的空气动力学直径的颗粒会在气体中移动，比如具有10微米的直径的单位密度(1克每立方厘米)的球体。PM直径的范围从小于10纳米到大于10微米。这些尺寸代表从几个分子直到颗粒不能再被气体携带的尺寸的连续体。
分数 尺寸范围
PM10(胸廓分数) ＜＝10μm
PM2.5(可吸入分数) ＜＝2.5μm
PM1 ＜＝1μm
超细(UFP或UP) ＜＝0.1μm
PM10-PM2.5(粗分数) 2.5μm-10μm
应当注意，以上是形式定义。根据上下文，可以应用替代定义。在一些特定的设置中，每个分数都可以排除较小尺度的分数，使得PM10排除较小尺寸范围内的颗粒，例如PM2.5，通常在相同工作中单独报告。有时用不同的符号强调这种情况，例如PM10-PM2.5。可以类似地指定其它例外。当不仅分数的上限与讨论相关时，这是有用的。一些颗粒尺寸范围需要更大的空气净化过滤器强度并且最小的颗粒尺寸范围会超过身体将它们保持在细胞外的能力，这两个事实都用于指导对相关公共政策、环境和健康主题的理解。
此外，污染物颗粒是通过它们的组成分类的。气溶胶颗粒的组成取决于它们的来源。风吹矿物粉尘趋向于由矿物氧化物和从地壳吹出的其它材料构成；这种气溶胶是吸光的。海盐被认为是全球气溶胶预算中第二大贡献者，并且主要是由源自海洋飞沫的氯化钠组成的；大气海盐的其它成分反映海水的组成，因此包括镁、硫酸盐、钙、钾等。此外，海洋飞沫气溶胶可含有影响其化学成分的有机化合物。海盐不吸收。
次生颗粒来源于将诸如硫和氮氧化物的初级气体氧化成硫酸(液体)和硝酸(气体)。这些气溶胶的前体，即它们所来源的气体，可能具有人为来源(来自化石燃料燃烧)和天然生物来源。在氨的存在下，次生气溶胶通常呈铵盐的形式；即硫酸铵和硝酸铵(两者都可以是干燥的或在水溶液中)；在不存在氨的情况下，次生化合物呈酸性形式，如硫酸(液体气溶胶液滴)和硝酸(大气气体)。次生硫酸盐和硝酸盐气溶胶是强光散射体。这主要是因为硫酸盐和硝酸盐的存在会导致气溶胶增大到有效地散射光的尺寸。
有机物(OM)可以是初级或次生的，后者来自VOC的氧化；大气中的有机材料可以是生物源的或人源的。有机物通过散射和吸收影响二者大气辐射。另一种重要的气溶胶类型是由元素碳(EC，也称为炭黑，BC)构成的：这种气溶胶类型包括强烈的光吸收材料，并且被认为产生大的正辐射力。有机物和元素碳一起构成气溶胶的含碳部分。
气溶胶的化学组成直接影响其如何与太阳辐射相互作用。气溶胶内的化学成分会改变总折射率。折射率将确定散射和吸收多少光。
现在转到附图，将描述本公开的具体实施例。
图1示出了根据本公开的空气净化系统1的第一实施例的高度示意性的透视图。空气净化系统1包括多个控制设备30和一个或多个空气净化设备10。
图1示出了一个实施例，其中，控制设备30.1-30.n是以分布式倒状)拓扑布置的，控制设备30.1-30.n与空气净化集群20的每个空气净化设备10、10.1-10.n、10.1-10.m相关联。而控制设备30.1-30.n被示出为附接到空气净化设备10、10.1-10.n、10.1-10.m，根据本公开的另外的实施例，控制设备30.1-30.n可以集成到空气净化设备10、10.1-10.n、10.1-10.m中。控制设备30.1-30.n的详细描述在随后的段落中将参考图12提供。
如图所示，空气净化设备10、10.1-10.n、10.1-10.m被安装在房间(空气体积)内，优选地悬挂在其天花板上，并配置成通过使空气体积100内的空气再循环而从空气体积100中去除污染物的至少一部分。如附图标记200所示，空气体积100设置有外部通风装置200，其不是空气净化系统1的一部分并且不必与其连接。然而，空气净化系统1和外部通风装置200的协调控制是可能的，并且根据使用情况可能是有利的。空气净化设备10、10.1-10.n、10.1-10.m的详细描述将在后面的段落中参照图10和11提供。
在房间中还布置有一个或多个空气质量传感器40。如图1所示，空气质量传感器40布置在空气体积100中的不同位置处。为了能够准确和真实地测量空气体积100内的室内空气质量，空气质量传感器40被布置成捕获代表性的空气样本。特别是，空气质量传感器40不被布置成排他性地捕获由空气净化设备10、10.1-10.n、10.1-10.m排出的净化空气或由外部通风装置200引入的新鲜空气。空气质量传感器40也不被定位成排他性地捕获受污染空气。可以使用流体动力学仿真以便确定空气体积100内的预期空气流，从而确定空气质量传感器40的定位，以便能够生成指示空气体积100内的空气质量的数据。
空气质量的确定涉及通过空气质量传感器40收集空气样本。根据本公开的实施例，空气质量传感器40使用光散射技术来确定质量浓度，优选地实时地确定。样本是以连续的流从空气体积100被吸入空气质量传感器40的感测室中。用小激光束照射气溶胶流的一部分。气溶胶流中的颗粒在所有方向上散射光。与气溶胶流和激光束二者成一定角度(例如90°)的透镜收集散射光的部分并将其聚焦到光检测器上。空气质量传感器40的检测电路将光转换成电压。该电压是与散射光的量成比例的，散射光的量继而是与气溶胶的质量浓度成比例的。电压由处理器读取并乘以内部校准常数以产生质量浓度。空气质量传感器40可以获得该值作为指示空气质量的数据。内部校准常数是由电压响应与测试气溶胶的已知质量浓度的比率确定的。光散射型空气质量传感器40线性地响应于气溶胶质量浓度。即，对于单分散气溶胶，一个颗粒散射固定量的光；两个颗粒散射两倍的光；并且10个颗粒散射10倍的光。散射光取决于颗粒尺寸。对于具有小于激光器的波长三分之一的直径(D)(～0.25μm)的颗粒，这种依赖性是最明显的。对于这些小颗粒来说，散射光作为直径的六次方的函数而减小。根据本公开的实施例，空气质量传感器40所使用的激光二极管具有780纳米nm的波长，这允许检测小至约0.1μm的颗粒。散射光也取决于颗粒的折射率和光吸收特性。可以使用Mie光散射理论，使用一组复杂的方程对来自粒子的光散射进行建模。对于单分散气溶胶，颗粒尺寸对计算的质量浓度的依赖性的影响最大。对于需要非常精确的质量浓度读数来监测特定气溶胶类型占优势的环境的使用情况，空气质量传感器40针对该气溶胶被重新校准。根据本公开的实施例，使用标准ISO 12103-1，A1测试粉尘(Arizona测试粉尘)的可吸入部分，相对于重量基准校准空气质量传感器40。该测试粉尘具有覆盖空气质量传感器40的整个尺寸范围的宽尺寸分布，并且代表了多种环境气溶胶。颗粒尺寸的宽范围平均了颗粒尺寸对测量信号的依赖性的影响。空气质量传感器40的感测体积是恒定的，并且是由气溶胶流和激光束的相交部分限定的。质量是由固定感测体积内的气溶胶散射的光的强度确定的。由于感测体积是已知的，所以空气质量传感器40可以容易地将信息转换为每单位体积质量的单位(mg/m3)。空气质量传感器40内的光学器件是通过将气溶胶流包围在净化的过滤空气的护套中而保持干净的。该护套空气将气溶胶限制为窄流，并防止了颗粒围绕光学室循环并聚集在光学装置上。除了保持光学器件干净之外，这也允许空气质量传感器40快速地响应浓度的突然变化。
根据本公开的特定实施例，空气质量传感器40中的一个或多个是电池操作的、数据记录的、光散射的激光光度计，其提供实时气溶胶质量读数。它们使用隔离光学室中的气溶胶的护套空气系统来保持光学器件干净，以用于提高的可靠性和低维护性。适用于净化的办公环境以及苛刻的工业工作场所、建筑和环境场所和其它户外应用。空气质量传感器40测量气溶胶污染物，诸如粉尘、烟、烟气和雾。
如双箭头线所示，控制设备30.1-30.n通过通信链路彼此互连。此外，控制设备30.1-30.n通过通信链路连接到空气质量传感器40。根据本公开的实施例，将控制设备30.1-30.n彼此连接的通信链路和/或将控制设备30.1-30.n与空气质量传感器40连接的通信链路是有线(诸如以太网)和/或无线电通信链路(诸如WiFi、蓝牙或移动电信链路)。
图2示出了根据本公开的空气净化系统1的第一实施例的简化框图，其以分布式(网状)拓扑部署，其中，空气净化集群20的每个空气净化设备10、10.1-10.n具有功能集成的控制设备30.1-30.n。如图2所示，一个或多个空气质量传感器40(至少功能上)集成到空气净化设备10、10.1-10.n中，而一个或多个空气质量传感器40通信连接到控制设备30.1-30.n。由于控制设备30.1-30.n被配置成交换指示空气质量的数据，因此空气质量传感器40直接或间接连接到每个控制设备30.1-30.n。
根据如图1和2所示的网状网络拓扑的实施例是有利的，因为空气净化系统1没有单个故障点。此外，具有集成/专用控制设备30.1-30.n的空气净化设备10可以容易地部署在现有空气净化集群20中，从而扩展网状网络。在一个网状拓扑中，每个空气净化设备10在其具有集成/专用控制设备30.1-30.n的意义上是“智能”的，该控制设备被配置成控制作为空气净化集群20的一部分的相应空气净化设备10。
图3和4分别示出了根据本公开的空气净化系统1的一个实施例的简化框图的高度示意性透视图，该空气净化系统以集中(星形)拓扑被部署在房间(空气体积100)内，其中，空气净化系统1包括被配置成控制空气净化集群20的所有空气净化设备10、10.1-10.n的一个“主”控制设备30。这样的实施例是有利的，因为不是所有空气净化设备10都需要在它们是自控制的意义上是“智能”的。相反，提供“主”控制设备30以控制“非智能”空气净化设备10(没有集成/专用控制设备30的空气净化设备10)。这降低了单独的空气净化设备10的复杂性，并且特别有利于升级包括多个现有空气净化设备10的现有空气净化系统1，特别是升级不同类型或甚至制造商的空气净化设备10。使至少一个“主”控制设备30连接到空气净化集群20的多个空气净化设备10简化了空气净化系统1的维护。此外，在星形拓扑中，不需要多个控制设备30交换指示控制空气净化集群20的多个空气净化设备10.1-10.n中的一个或多个的相应控制设备30的控制数据。
图5示出了根据本公开的空气净化系统1的一个实施例的简化框图，其以混合(网状和星形)拓扑部署，其中，第一空气净化设备10.1包括功能上(并且根据本公开的实施例也在结构上)集成的控制设备30，其中，其它空气净化设备10.2-10.n共享公共控制设备30。混合拓扑结合了网状和星形拓扑的优点，避免了单点故障，同时允许容易地升级现有的“非智能”空气净化设备10，并减少对各种控制设备30之间的数据交换的需要。
图6示出了根据本公开的空气净化系统1的另外的实施例的简化框图，其中，单个控制设备30被配置成控制多个空气净化集群20、20′。在具有大量空气净化设备10.1-10.n、10.1-10.m的大型建筑物/大型室内空间的情况下，将多个空气净化设备10.1-10.n和10.1-10.m布置成单独的集群20、20′是有利的，每个集群20、20′对应于功能集群，这简化了对具有大量空气净化设备的单个集群的管理。
图7示出根据本公开的空气净化系统1的一个实施例的简化框图，其中，多个空气净化集群20、20′是由布置成分层拓扑的多个控制设备30、30′、30”控制的。在大型建筑物/大型室内空间的情况下，以分层拓扑布置多个控制设备30、30′、30”是有利的，所述大型建筑物/大型室内空间包括在相同空气体积100内的具有关于室内空气质量的不同要求的若干区域，每个控制设备30、30′负责控制空气体积100的某个区域，而另外的控制设备30”被布置成控制整个系统1。
图8示出了根据本公开的空气净化系统1的一个实施例的简化框图，其中，除了本地空气质量传感器40之外，还提供了远程空气质量数据源40′以供应空气质量数据，诸如包括实际或预期花粉或NOx浓度的数据。由于外部空气通过外部通风装置200被转移到空气体积100(建筑物内部)中，环境空气质量数据也对室内空气质量具有影响。
图9示出了根据本公开的空气净化系统1的一个实施例的简化框图，其中，多个控制设备30.1、30.2通信地连接到远程计算机50。远程计算机50可以是远程定位的个人计算机、位于数据服务器场中的服务器和/或分布式计算系统(云)中的一个或多个。提供远程计算机50以收集和处理来自多个空气净化集群20、20′，特别是位于不同建筑物中跨不同地点的多个空气净化集群20、20′的数据，以便在多个环境中利用复合数据组。
图10和11分别示出了根据本公开的空气净化设备10的第一实施例的简化框图和高度示意性透视图。如图10所示，空气净化设备10包括控制设备30；空气入口12；一个或多个空气净化过滤器14；空气推进装置15；以及空气出口16。空气净化设备10被配置成通过空气入口12从空气体积100中吸入空气；迫使吸入的空气的至少一部分通过一个或多个空气净化过滤器14，以从吸入的空气的一部分中物理地捕获污染物的一部分；并使经过滤的空气的至少一部分通过空气出口16返回到该空气体积100。
气载颗粒的去除是通过机械、空气动力学和/或静电装置来实现的。根据本公开的实施例，(一个或多个)空气净化设备10被配置成去除(即过滤掉)空气体积中的气相污染物，特别是通过分子相过滤。分子相过滤是指过滤具有分子尺度的尺寸的气体污染物(也称为气相过滤)。
当颗粒与过滤介质中的纤维表面接触并粘附到纤维上时，机械空气净化过滤器从气流中去除颗粒。机械空气净化过滤器基于污染物颗粒的筛分/过滤、冲击/撞击、拦截和/或扩散来操作。
静电过滤是通过使空气穿过电离器屏来去除粉尘的方法，在电离器屏中，与空气分子碰撞的电子产生了正离子，该正离子附着到粉尘和存在的其它小颗粒上，从而使它们带有正电荷。然后，带电的粉尘颗粒进入填充有紧密间隔的平行金属板的区域，该金属板交替地充有正电压和负电压。正极板排斥带电粒子，带电粒子通过静电力吸引并保持在负极板上，进一步通过分子间力补充，导致粉尘聚集。根据本公开的实施例，纤维被静电地预先充电并且吸引颗粒而无需电离器的预先步骤。
根据本公开的实施例，空气净化过滤器14是由纤维材料构成的设备，其从流过它的空气中去除诸如粉尘、花粉、霉菌和细菌的固体颗粒。无论是颗粒过滤器还是气相过滤器，它们都依赖于一组复杂的机制来执行它们的功能。在许多情况下，这些机制中的多于一个开始起作用。许多新技术已经被采用以努力改进空气净化过滤器14的质量和性能，并且在一些情况下减少它们的寿命周期成本(LCC)。一些已经追求进步的值得注意的领域是降低压降和对过滤纤维应用各种处理。
空气净化过滤器14在其寿命期间在对目标污染物的效率、污染物保持能力和能量输入要求等方面劣化。由于空气净化过滤器14的性能随时间而变化，所以可以以多种方式测量过滤器效率、粉尘保持能力和压差。施加在空气净化过滤器14上的挑战会随着建筑物内部和外部环境的变化而变化。各种组织已经开发了许多空气净化过滤器测试方法，用于预测过滤器的使用中性能和用于比较不同设计的空气净化过滤器的性能。
空气净化设备10被配置成使指示其操作状态的数据可用(例如通过数据通信链路)。根据本公开的实施例，操作状态包括指示空气净化过滤器性能的数据。空气净化过滤器的性能通常是基于四个参数来评估的。
这些包括：
-污染物去除效率：通过用上游侧的污染物质询(chanlleng)空气净化过滤器14并且在空气已经穿过介质之后测量空气净化过滤器14的下游侧的残余污染物来确定。
-污染物保持能力：通过测量在颗粒过滤器14的情况下在空气净化过滤器14达到其最大压差之前或者在气体过滤器的情况下在污染物突破空气净化过滤器14之前去除的污染物的质量来确定。
-气流阻力：通过测量空气净化过滤器14上游和过滤器14下游的空气压力并比较这些值来确定。气流阻力的值必须伴随有气流速度的值，以表征空气净化过滤器14的性能。
-安全性：当不存在其它燃料源(因此过滤器是燃料源)时，通过空气净化过滤器14的耐火性、由过滤器14产生的烟雾量、和当暴露于火焰的热量时由过滤器14释放的火花来测量。
根据本公开的实施例，操作状态包括指示空气净化过滤器14更换间隔的数据。空气净化过滤器14的更换间隔(寿命)高度取决于其所安装的环境的污染程度。根据本公开的实施例，在大多数环境中，更换间隔在6-12个月之间。在强污染的环境中，寿命可能会降低至2-3个月，或甚至降低至1-2周或几天。
如图10象征性地示出的，空气净化设备10还包括空气推进装置15，诸如风扇。空气推进装置15是电动设备，用于产生气流以便通过空气入口12从空气体积100中吸入空气的目的；迫使吸入的空气得至少一部分通过一个或多个过滤器14，以从该吸入空气的部分中物理地捕获污染物的一部分；以及使经过滤的空气的至少一部分通过空气出口16返回到该空气体积100。根据本公开的实施例，空气推进装置15包括风扇，该风扇具有用于产生气流的一个或多个转动叶片。空气推进装置15的风扇的类型和尺寸是基于需要移动的空气的量(例如基于空气净化设备10所需干净空气输送率)来确定的。此外，风扇的类型是基于入口12和出口16之间所需的压力差来确定的。空气推进装置15还包括用于驱动风扇的电动机。根据本公开的实施例，空气推进装置15包括电子换向EC电机、无刷DC电机。基本的DC电机依靠碳刷和换向环来切换转动电枢中的电流方向，并因此切换磁场极性。该内部转子和固定的永磁体之间的相互作用会引起其转动。在EC电机中，机械换向已经被电子电路所取代，该电子电路在正确的时间精确地提供正确方向上的正确量的电枢电流，以用于精确的电机控制。通过使用具有静止绕组的紧凑外转子设计，进一步简化了根据本公开的实施例的电动机。永磁体被安装在附接有风扇叶轮的转子内。
根据本公开的实施例，空气净化设备10的操作状态包括指示相应空气净化设备10的干净空气输送率CADR的数据。干净空气输送率CADR是在已经去除了给定尺寸分布的所有污染物颗粒的时间段(例如m3/h)内输送的空气体积的品质因数。
对于具有流经其过滤器14的空气的空气净化设备10来说，CADR是已经从空气中去除的(特定尺寸分布的)颗粒的分数乘以通过空气净化设备10的空气流速(以m3/h为单位)。
空气体积通常被描述为空气交换(在给定时间段内，室内空气的总体积被空气净化设备10处理的次数)。另一方面，CADR不仅示出了有多少空气被净化，而且示出了去除的颗粒的百分比，而且还示出了当检查这两个因素时过滤系统14的总体性能。换句话说，CADR示出了空气净化设备10实际上输送了多少体积的干净空气到空气体积100中。
总之，根据本公开的实施例，空气净化设备10的操作状态包括指示以下的数据：
-空气推进装置15的风扇的每分钟转数RPM；
-气流(速度设置)；
-关于空气净化设备10的操作的日期/时间日志记录事件；
-过滤器14上的压降(帕斯卡)；
-空气净化设备10的能量消耗；
-空气推进装置15的电机/电子器件中的(一个或多个)温度；
-(一个或多个)电机状态/警报；
-空气净化过滤器14在单独的空气推进装置15上进行堵塞计算；以及
-传感器连接性。
图12示出了根据本公开的控制设备30的第一实施例的简化框图。如示意性地示出的，控制设备30包括处理装置32和存储装置36，存储装置36包括计算机可执行指令，当由处理装置32执行时，所述计算机可执行指令使控制设备30执行根据本文公开的实施例之一的方法。在图12所示的实施例中，控制设备30还包括通信单元36，其被配置成与其他控制设备30.1-30.n；与空气净化设备10；以及与空气质量数据源和/或(一个或多个)空气质量传感器40建立数据通信链路。根据本公开的另外的实施例，通信单元36还被配置成与远程计算机50建立数据通信链路。
图13至16示出了流程图，其示出了根据本公开的操作空气净化集群20的方法的各种实施例。
图13示出了流程图，其示出了根据本公开的操作空气净化集群20的方法的第一实施例的步骤序列。在第一准备步骤S10中，(一个或多个)控制设备30通过有线和/或无线通信链路与空气质量传感器40通信地连接。在另外的准备步骤S20中，(一个或多个)控制设备30通过有线和/或无线通信链路与空气净化集群20的空气净化设备10通信地连接。
此后，在步骤S30中，一个或多个控制设备30接收指示空气体积100内的空气质量的数据(从一个或多个空气质量数据源和/或空气质量传感器40)。指示空气质量的数据包括测量值，诸如(一个或多个)特定污染物/颗粒的(一个或多个)浓度、分布。
在步骤S30之前、同时或之后的步骤S40中，(一个或多个)控制设备30(特别是其处理器34)从空气净化集群20的多个空气净化设备10接收指示多个空气净化设备10.1-10.n的(一个或多个)操作状态的数据，指示空气净化设备10.1-10.n的操作状态的数据包括诸如多个空气净化设备10的负载水平和/或过滤器劣化水平的数据。
在空气质量数据和操作状态数据二者可用的情况下，在步骤S50中，(一个或多个)控制设备30使用指示室内空气质量的数据和指示多个空气净化设备10.1-10.n的操作状态的数据来控制空气净化集群20的多个空气净化设备10.1-10.n中的一个或多个，以便影响空气体积100内的室内空气质量。特别是，控制空气净化集群20的步骤包括控制空气净化集群20的多个空气净化设备10.1-10.n中的一个或多个，使得来自一个或多个空气质量数据源和/或空气质量传感器40的指示空气质量的数据对应于室内空气质量目标值。根据本公开的实施例，室内空气质量目标值是恒定值或根据安排而改变的值，诸如对应于空气体积100内的安排的活动而确定的室内空气质量目标值安排。
图14示出了一个流程图，其示出了根据本公开的操作空气净化集群20的方法的一个实施例的步骤序列，其中，(一个或多个)操作状态包括指示多个空气净化设备10.1-10.n的(一个或多个)负载水平(例如，10％负载、100W最大负载的10W、100m3/h的负载的最大值的10m3/h等)的数据，该方法还包括控制设备30控制空气净化集群20，以便：
-在子步骤S52中，实现多个空气净化设备10.1-10.n之间的负载平衡。负载平衡可以是多个空气净化设备10.1-10.n之间的相等负载或基于由(一个或多个)空气质量传感器40测量的污染物的类型和浓度的平衡负载。
-在子步骤S54中，将多个空气净化设备10.1-10.n中的一个或多个设置成处于或低于阈值效率水平的负载水平。即使具有较高的最大能力(例如，较大量的干净空气输送率)，某些空气净化设备10在高达某一负载水平时也是最节能的。例如，某些空气净化过滤器14的空气阻力(空气净化过滤器的入口侧和出口侧之间的压降)随着空气体积的增加而增加是非线性的。因此，为了提高能量效率，根据本公开的实施例，负载分布在若干空气净化设备10之间，以相比于整个空气净化负载是由在高但低效的负载下操作的单个空气净化设备10承载而其它空气净化设备10空闲的情况，确保每个空气净化设备10高效运行。能量效率例如被表达为输送某个流率的干净空气所需的能量的量W/(m3/h)。
-在子步骤S56中，将所述多个空气净化设备10.1-10.n中的一个或多个设置在低于增加的磨损水平。除了变得低效之外，即使具有较高的最大能力(例如，较大量的干净空气输送率)，某些空气净化设备10-特别是其空气净化过滤器14，也易于在超过某一负载水平时增加磨损。因此，为了延长空气净化设备10的寿命，根据本公开的实施例，负载分布在若干空气净化设备10之间，以确保没有空气净化设备10会超过其增加的磨损水平操作。
此外，根据本公开的实施例，作为步骤S50的一部分，控制设备30控制空气净化集群20、20′的多个空气净化设备10、10.1-10.n中的一个或多个，以便通过优先化(即增加)一个或多个空气净化设备10、10.1-10.n(位于高优先级位置)的负载水平，并且降低其它空气净化设备10、10.1-10.n(位于较低优先级位置)的负载水平，如果空气净化集群20的聚集功率消耗超过设定的最大功率消耗的话，来维持空气质量。
图15示出了流程图，其示出根据本公开的操作空气净化集群20的方法的一个实施例的步骤序列，其中，(一个或多个)操作状态包括指示多个空气净化设备10.1-10.n的劣化水平的数据。在步骤S57中，控制设备30监测多个空气净化设备10.1-10.n的劣化水平。如果在步骤S57中，控制设备30确定多个空气净化设备10中的第一空气净化设备劣化，则在步骤S58中，控制设备30控制多个空气净化设备10.2-10.n中除了第一空气净化设备10.1之外的一个或多个空气净化设备，以补偿第一空气净化设备10.1的劣化水平。步骤“补偿第一空气净化设备10.1的劣化水平”包括至少暂时增加除第一空气净化设备之外的(一个或多个)净化设备10.2-10.n的功率(负载水平)直到劣化的第一空气净化设备10.1的维护/更换的过程。一个或多个空气净化设备10.2-10.n(除了第一空气净化设备10.1)的负载水平的暂时增加甚至可能会超过上述平衡；阈值效率和/或增加的磨损水平。
劣化水平包括指示空气净化过滤器14的剩余污染物去除效率、污染物保持能力和气流阻力的百分比的数据。另外，劣化水平包括指示空气净化设备10的另外的组件(诸如空气推进装置15)的劣化的数据。根据本公开的实施例，如果指示劣化水平的数据高于维护阈值，则控制设备30将第一空气净化设备10.1切换到维护状态，并且在步骤S59中生成标识第一空气净化设备10.1的警报信号。该警报信号可以是由数据通信装置发送到例如系统所有者、维护技术人员、后台、或者甚至是用于统计目的R&D的可听、可视信号和/或警报消息。
图16示出了一个流程图，其示出了根据本公开的操作空气净化集群20的方法的一个实施例的步骤序列，特别是以网状或混合拓扑布置的空气净化集群20。如图16所示，在准备步骤S22中，在多个控制设备30.1-30.n之间建立数据通信链路。在进一步的准备步骤S24中，在多个控制设备30.1-30.n中的每一个和多个空气净化设备10.1-10.n中的一个或多个之间建立数据通信链路。此外，在步骤S42中，多个控制设备30.1-30.n交换指示控制空气净化集群20的多个空气净化设备10.1-10.n中的一个或多个的相应控制设备30.1-30.n的数据。
应当注意，在说明书中，步骤序列已经以特定顺序呈现了，然而，本领域技术人员应当理解，计算机实现的方法的计算机程序代码是可以不同地构造的，并且至少一些步骤的顺序可以改变，而不脱离本公开的范围。
名称列表：
空气净化系统 1
空气净化设备 10，10.1-10.n，10.1-10.m
(空气净化设备的)入口 12
(空气净化设备的)空气净化过滤器 14
(空气净化设备的)空气推进装置 15
(空气净化设备的)出口 16
空气净化集群 20、20′
控制设备 30，30.1-30.n，30′，30”
(控制设备的)数据存储装置 32
(控制设备的)处理单元 34
(控制设备的)通信单元 36
空气质量传感器 40，40.1-40.2，40′
远程计算机 50
空气体积 1 00
外部通风 200。

Claims (15)

1.一种操作空气净化集群(20，20′)的计算机实现的方法，所述空气净化集群包括通过空气体积(100)彼此互连的多个空气净化设备(10，10.1-10.n)，每个空气净化设备(10，10.1-10.n)被配置成从所述空气体积(100)去除污染物的至少一部分，所述方法包括：
-由一个或多个控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)接收指示所述空气体积(100)内的空气质量的数据；
-由所述一个或多个控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)接收指示所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)的一个或多个操作状态的数据；以及
-所述一个或多个控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)使用指示所述室内空气质量的数据和指示所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)的操作状态的数据来控制所述空气净化集群(20，20′)的所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)中的一个或多个，以便影响所述空气体积(100)内的室内空气质量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个控制设备(30、30′、30”、30.1-30.n)包括多个控制设备(30、30′、30”、30.1-30.n)，所述方法还包括：
-在所述多个控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)之间建立数据通信链路；
-在所述多个控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)中的每一个与所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)中的一个或多个之间建立数据通信链路；以及
-所述多个控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)交换指示控制所述空气净化集群(20，20′)的所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)中的一个或多个的相应控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)的数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，控制所述空气净化集群(20，20′)的步骤包括控制所述空气净化集群(20，20′)的多个空气净化设备(10，10.1-10.n)中的一个或多个，使得指示空气质量的数据对应于室内空气质量目标值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个操作状态包括指示所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)的负载水平的数据，所述方法还包括所述控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)控制所述空气净化集群(20，20′)，以便：
-实现所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)之间的负载平衡；和/或
-将所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)中的一个或多个设置到阈值效率水平的负载水平；和/或
-将所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)中的一个或多个设置在低于增加的磨损水平。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个操作状态包括指示所述多个空气净化设备(10，10.1-10.n)中的第一空气净化设备(10.1)的劣化水平的数据，所述方法还包括所述控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)控制所述多个空气净化设备(10.2-10.n)中的除所述第一空气净化设备(10.1)之外的一个或多个空气净化设备，以便补偿所述第一空气净化设备(10.1)的劣化水平。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
-所述控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)将所述第一空气净化设备(10.1)切换到维护状态；和/或
-生成标识所述第一空气净化设备(10.1)的警报信号，
如果指示劣化水平的数据高于服务阈值的话。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述指示空气质量的数据包括指示所述空气体积(100)内的污染物类型的数据，所述方法还包括：
-通过所述控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)接收指示所述多个空气净化设备(10)中的每一个被配置成从所述空气体积(100)中去除的污染物类型的数据；以及
-所述控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)使用指示所述多个空气净化设备(10)中的每一个被配置成去除的污染物类型的数据和指示所述空气体积(100)的污染物类型的数据来控制所述空气净化集群(20，20′)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括：
-所述控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)接收指示预期室内空气质量影响的数据；
-所述控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)进一步使用指示预期空气质量影响的数据来控制所述空气净化集群(20，20′)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括：
-远程服务器(50)从布置在多个空气体积(100、100′)内的多个空气净化集群(20、20′)收集指示室内空气质量的数据和指示一个或多个操作状态的数据；
-所述远程服务器(50)使用从所述多个空气净化集群(20，20′)收集的数据来生成控制参数；
-所述远程服务器(50)将所述控制参数传输到所述一个或多个控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)；以及
-所述一个或多个控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)还使用由所述远程服务器(50)传输的所述控制参数来控制所述空气净化集群(20，20′)。
10.一种控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)，包括处理装置(32)和存储装置(36)，所述存储装置(36)包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述处理装置(32)执行时使所述控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
11.一种用于从空气体积(100)中去除污染物的至少一部分的空气净化设备(10)，所述空气净化设备(10)包括：
-根据权利要求10所述的控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)；
-空气入口(12)；
-一个或多个空气净化过滤器(14)；
-空气推进装置(15)；以及
-空气出口(16)，
所述空气净化设备(10)被配置成：
-通过所述空气入口(12)从所述空气体积(100)吸入空气；
-通过所述空气推进装置(15)迫使吸入的空气的至少一部分通过所述一个或多个空气净化过滤器(14)，以从所述吸入的空气的所述部分中物理地捕获污染物的一部分；以及
-使经过滤的空气的至少一部分通过所述空气出口(16)返回到所述空气体积(100)。
12.一种空气净化系统(1)，包括：
-空气净化集群(20，20′)，所述空气净化集群包括多个空气净化设备(10)，所述空气净化设备被配置成从所述空气体积(100)中去除污染物的至少一部分并且被配置成使指示所述空气净化集群的一个或多个操作状态的数据可用；
-一个或多个空气质量数据传感器(40，40.1-40.2，40′)，被配置成测量所述空气体积(100)内的空气质量并且使得指示所述空气体积(100)内的空气质量的数据可用；以及
-根据权利要求10所述的一个或多个控制设备(30、30′、30”、30.1-30.n)。
13.根据权利要求12所述的空气净化系统(1)，其中，所述一个或多个控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)位于物理上远离所述空气净化设备(10)。
14.根据权利要求12所述的空气净化系统(1)，其中，所述控制设备(30，30′，30”，30.1-30.n)被所述多个空气净化设备(10)包括。
15.一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品，所述计算机可执行指令在由一个或多个控制设备(30、30”，30.1-30.n)的处理单元(34)执行时使所述一个或多个控制设备(30、30”，30.1-30.n)执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
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