CN106196506B - 一种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，包括：穿透模块分别计算出不同通风工况下通过建筑物围护结构缝隙、通风管道和过滤装置后进入室内的单位体积内的颗粒物质量；沉降模块根据室内空间设计、人员活动和通风条件，依据实验结果和经验公式计算室内不同气流组织形式下不同粒径的颗粒物的沉降量；排出模块计算室内颗粒物的排出量；室内颗粒物浓度预测模块计算室内颗粒物逐时质量分布值；室内PM值预测模块计算出室内的PM值；控制模块根据室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤。通过本发明提供的技术方案，能实现建筑物室内颗粒物浓度的预测和控制。

Description

一种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法

技术领域

本发明涉及颗粒物浓度预测技术领域，具体涉及一种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法。

背景技术

颗粒物污染不仅对大气环境产生严重污染，同样对室内环境健康造成很大影响，目前，国家对于室外大气环境中的颗粒物污染研究与控制已取得一定成果，形成了大气环境颗粒物浓度预测控制的系统监测网络，但是室内颗粒物浓度监测和控制研究相对较少，缺乏系统预测理论和控制方法指导。

同时，室内颗粒物浓度监测和控制研究不仅需要耗费巨额资金，而且需要很长的时间周期，如何充分利用大气环境的颗粒物研究成果对室内颗粒物浓度进行准确预测和控制，减小颗粒物对人员的暴露影响是当前的重中之重。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，实现建筑物室内颗粒物浓度的预测及控制。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，包括：

步骤S1、穿透模块分别计算出通过建筑物围护结构缝隙、通风管道和过滤装置后进入室内的颗粒物的浓度；

步骤S2、穿透模块分别计算出不同通风工况下通过建筑物围护结构缝隙、通风管道和过滤装置后进入室内的单位体积内的颗粒物质量；

步骤S3、沉降模块根据室内空间设计、人员活动和通风条件，依据实验结果和经验公式计算室内不同气流组织形式下不同粒径的颗粒物的沉降量；

步骤S4、排出模块计算室内未沉降的颗粒物随排风系统到达室外的排出量和室内未沉降的颗粒物经空气处理器装置过滤后到达室外的排出量；

步骤S5、室内颗粒物浓度预测模块根据穿透模块输出的室内颗粒物的质量，沉降模块输出的室内颗粒物的沉降量和排出模块输出的排出量，计算室内颗粒物逐时质量分布值；

步骤S6、室内PM值预测模块根据所述穿透模块输出的室内的颗粒物的质量，所述沉降模块输出的室内颗粒物的沉降量和所述排出模块输出的排出量，计算出室内的PM值；

步骤S7、控制模块根据室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤。

优选地，所述步骤S1具体包括：

步骤S11：根据公式计算通过建筑物围护结构缝隙进入室内的颗粒物浓度C_Ein，其中，为建筑物外窗缝隙的穿透系数，根据建筑物外窗内外侧的平均颗粒物浓度检测值确定；f(di)为粒径为di的颗粒物的浓度分布函数，0.001≤f(di)≤1，为已知量；C_out为室外颗粒物的浓度，为已知量；

步骤S12：根据公式计算通过通风管道进入室内的颗粒物浓度C_Din，其中，为通风管路的穿透系数，根据通风管道的几何尺寸和气流组织变化规律确定；

步骤S13：根据公式计算通过过滤装置过滤后室内的颗粒物浓度C_Fin，其中，为过滤装置的穿透系数，根据过滤装置对不同粒径的颗粒物的补集效率随气流组织、容尘量的变化情况确定。

优选地，所述步骤S2包括：

步骤S21、若通过建筑物围护结构缝隙进入室内的风量为Q_Ein，则通过建筑物围护结构缝隙进入室内的单位体积内的颗粒物质量M_Ein＝Q_EinC_Ein；

步骤S22、若通过通风管道进入室内的风量为Q_Din，则通过通风管道进入室内的单位体积内的颗粒物质量M_Din＝Q_DinC_Din；

步骤S23、若通过过滤装置过滤后室内的风量为Q_Fin，则通过过滤装置过滤后室内的单位体积内的颗粒物质量M_Fin＝Q_FinC_Fin。

优选地，所述步骤S2还包括：

步骤S24、在渗透通风且无通风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in1＝M_Ein；

步骤S25、在渗透通风且具有新风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in2＝M_Ein+M_Fin；

步骤S26、在渗透通风且具有中央空调和新风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in3＝M_Ein+M_Din+M_Fin；

步骤S27、在渗透通风且具有新风过滤装置和回风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in4＝M_Ein+M_Din+M_Fin。

优选地，所述步骤S7具体包括：

步骤S71、根据不存在室内颗粒物来源时的室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤；

步骤S72、根据存在室内颗粒物来源时的室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤。

优选地，所述步骤S71包括：

无室内颗粒物来源时，当室内PM2.5值小于100，且粒径为di的颗粒物浓度小于第一阈值时，开启第一功率的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，当室内PM2.5值大于100，小于200，且粒径为di的颗粒物浓度大于第一阈值，小于第二阈值时，开启第二功率的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，当室内PM2.5值大于200，且粒径为di的颗粒物浓度大于第二阈值时，开启第三功率的空气处理装置；

其中，第三功率＞第二功率＞第一功率，第一阈值和第二阈值根据用户需要进行设置。

优选地，所述步骤S71包括：

无室内颗粒物来源时，根据公式计算通过建筑物围护结构缝隙进入室内的颗粒物浓度，并控制开启不同类型的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，根据公式计算通过通风管道进入室内的颗粒物浓度，并控制开启不同类型的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，根据公式计算通过过滤装置过滤后室内的颗粒物浓度，并控制开启不同类型的空气处理装置。

本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

由上述技术方案可知，本发明提供的这种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，穿透模块能够根据建筑物的不同通风工况，分别计算出通过建筑物围护结构缝隙、通风管道和过滤装置后进入室内的颗粒物的质量；沉降模块能够根据室内空间设计、人员活动和通风条件，计算室内不同气流组织形式下不同粒径的颗粒物的沉降量；排出模块能够计算室内未沉降的颗粒物随排风系统到达室外的排出量和室内未沉降的颗粒物经空气处理器装置过滤后到达室外的排出量；室内颗粒物浓度预测模块和室内PM值预测模块能够分别计算出室内颗粒物逐时质量分布值和室内的PM值，相比现有技术，能实现建筑物室内颗粒物浓度的预测。

另外，由于控制模块能够根据室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤，相比现有技术，能够实现建筑室内颗粒物浓度的控制。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1，本发明一实施例提供的一种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，包括：

步骤S1、穿透模块分别计算出通过建筑物围护结构缝隙、通风管道和过滤装置后进入室内的颗粒物的浓度；

步骤S2、穿透模块分别计算出不同通风工况下通过建筑物围护结构缝隙、通风管道和过滤装置后进入室内的单位体积内的颗粒物质量；

步骤S3、沉降模块根据室内空间设计、人员活动和通风条件，依据实验结果和经验公式计算室内不同气流组织形式下不同粒径的颗粒物的沉降量；

步骤S4、排出模块计算室内未沉降的颗粒物随排风系统到达室外的排出量和室内未沉降的颗粒物经空气处理器装置过滤后到达室外的排出量；

步骤S5、室内颗粒物浓度预测模块根据穿透模块输出的室内颗粒物的质量，沉降模块输出的室内颗粒物的沉降量和排出模块输出的排出量，计算室内颗粒物逐时质量分布值；

步骤S6、室内PM值预测模块根据所述穿透模块输出的室内的颗粒物的质量，所述沉降模块输出的室内颗粒物的沉降量和所述排出模块输出的排出量，计算出室内的PM值；

步骤S7、控制模块根据室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤。

由上述技术方案可知，本发明提供的这种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，穿透模块能够根据建筑物的不同通风工况，分别计算出通过建筑物围护结构缝隙、通风管道和过滤装置后进入室内的颗粒物的质量；沉降模块能够根据室内空间设计、人员活动和通风条件，计算室内不同气流组织形式下不同粒径的颗粒物的沉降量；排出模块能够计算室内未沉降的颗粒物随排风系统到达室外的排出量和室内未沉降的颗粒物经空气处理器装置过滤后到达室外的排出量；室内颗粒物浓度预测模块和室内PM值预测模块能够分别计算出室内颗粒物逐时质量分布值和室内的PM值，相比现有技术，能实现建筑物室内颗粒物浓度的预测。

另外，由于控制模块能够根据室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤，相比现有技术，能够实现建筑室内颗粒物浓度的控制。

优选地，所述步骤S1具体包括：

步骤S11：根据公式计算通过建筑物围护结构缝隙进入室内的颗粒物浓度C_Ein，其中，为建筑物外窗缝隙的穿透系数，根据建筑物外窗内外侧的平均颗粒物浓度检测值确定；f(di)为粒径为di的颗粒物的浓度分布函数，0.001≤f(di)≤1，为已知量；C_out为室外颗粒物的浓度，为已知量；

步骤S12：根据公式计算通过通风管道进入室内的颗粒物浓度C_Din，其中，为通风管路的穿透系数，根据通风管道的几何尺寸和气流组织变化规律确定；

步骤S13：根据公式计算通过过滤装置过滤后室内的颗粒物浓度C_Fin，其中，为过滤装置的穿透系数，根据过滤装置对不同粒径的颗粒物的补集效率随气流组织、容尘量的变化情况确定。

优选地，所述步骤S2包括：

步骤S21、若通过建筑物围护结构缝隙进入室内的风量为Q_Ein，则通过建筑物围护结构缝隙进入室内的单位体积内的颗粒物质量M_Ein＝Q_EinC_Ein；

步骤S22、若通过通风管道进入室内的风量为Q_Din，则通过通风管道进入室内的单位体积内的颗粒物质量M_Din＝Q_DinC_Din；

步骤S23、若通过过滤装置过滤后室内的风量为Q_Fin，则通过过滤装置过滤后室内的单位体积内的颗粒物质量M_Fin＝Q_FinC_Fin。

优选地，所述步骤S2还包括：

步骤S24、在渗透通风且无通风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in1＝M_Ein；

步骤S25、在渗透通风且具有新风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in2＝M_Ein+M_Fin；

步骤S26、在渗透通风且具有中央空调和新风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in3＝M_Ein+M_Din+M_Fin；

步骤S27、在渗透通风且具有新风过滤装置和回风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in4＝M_Ein+M_Din+M_Fin。

优选地，所述步骤S7具体包括：

步骤S71、根据不存在室内颗粒物来源时的室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤；

步骤S72、根据存在室内颗粒物来源时的室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤。

优选地，所述步骤S71包括：

无室内颗粒物来源时，当室内PM2.5值小于100，且粒径为di的颗粒物浓度小于第一阈值时，开启第一功率的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，当室内PM2.5值大于100，小于200，且粒径为di的颗粒物浓度大于第一阈值，小于第二阈值时，开启第二功率的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，当室内PM2.5值大于200，且粒径为di的颗粒物浓度大于第二阈值时，开启第三功率的空气处理装置；

其中，第三功率＞第二功率＞第一功率，第一阈值和第二阈值根据用户需要进行设置。

优选地，所述步骤S71包括：

无室内颗粒物来源时，根据公式计算通过建筑物围护结构缝隙进入室内的颗粒物浓度，并控制开启不同类型的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，根据公式计算通过通风管道进入室内的颗粒物浓度，并控制开启不同类型的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，根据公式计算通过过滤装置过滤后室内的颗粒物浓度，并控制开启不同类型的空气处理装置。

现有技术中对建筑物室内颗粒物的浓度预测模型的研究缺乏系统性，未将建筑物室内颗粒物源特征、通风系统形式等与具体的颗粒物动态行为联系在一起考虑分析。而本发明提供的这种建筑物室内颗粒物浓度预测系统的实现方法明确了不同粒径颗粒物的动态行为和污染特征，为室内颗粒物浓度的预测提供了系统规范方法，为室内颗粒物浓度的健康暴露的差异性评价提供了基础数据。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

Claims (7)

1.一种建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1、穿透模块分别计算出通过建筑物围护结构缝隙、通风管道和过滤装置后进入室内的颗粒物的浓度；

步骤S2、穿透模块分别计算出不同通风工况下通过建筑物围护结构缝隙、通风管道和过滤装置后进入室内的单位体积内的颗粒物质量；

步骤S3、沉降模块根据室内空间设计、人员活动和通风条件，依据实验结果和经验公式计算室内不同气流组织形式下不同粒径的颗粒物的沉降量；

步骤S4、排出模块计算室内未沉降的颗粒物随排风系统到达室外的排出量和室内未沉降的颗粒物经空气处理器装置过滤后到达室外的排出量；

步骤S5、室内颗粒物浓度预测模块根据穿透模块输出的室内颗粒物的质量，沉降模块输出的室内颗粒物的沉降量和排出模块输出的排出量，计算室内颗粒物逐时质量分布值；

步骤S6、室内PM值预测模块根据所述穿透模块输出的室内的颗粒物的质量，所述沉降模块输出的室内颗粒物的沉降量和所述排出模块输出的排出量，计算出室内的PM值；

步骤S7、控制模块根据室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤。

2.根据权利要求1所述的建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，其特在于，所述步骤S1具体包括：

步骤S11：根据公式计算通过建筑物围护结构缝隙进入室内的颗粒物浓度C_Ein，其中，为建筑物外窗缝隙的穿透系数，根据建筑物外窗内外侧的平均颗粒物浓度检测值确定；f(di)为粒径为di的颗粒物的浓度分布函数，0.001≤f(di)≤1，为已知量；C_out为室外颗粒物的浓度，为已知量；

步骤S12：根据公式计算通过通风管道进入室内的颗粒物浓度C_Din，其中，为通风管道的穿透系数，根据通风管道的几何尺寸和气流组织变化规律确定；

步骤S13：根据公式计算通过过滤装置过滤后室内的颗粒物浓度C_Fin，其中，为过滤装置的穿透系数，根据过滤装置对不同粒径的颗粒物的补集效率随气流组织、容尘量的变化情况确定。

3.根据权利要求2所述的建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，其特在于，所述步骤S2包括：

步骤S21、若通过建筑物围护结构缝隙进入室内的风量为Q_Ein，则通过建筑物围护结构缝隙进入室内的单位体积内的颗粒物质量M_Ein＝Q_EinC_Ein；

步骤S22、若通过通风管道进入室内的风量为Q_Din，则通过通风管道进入室内的单位体积内的颗粒物质量M_Din＝Q_DinC_Din；

步骤S23、若通过过滤装置过滤后室内的风量为Q_Fin，则通过过滤装置过滤后室内的单位体积内的颗粒物质量M_Fin＝Q_FinC_Fin。

4.根据权利要求3所述的建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，其特在于，所述步骤S2还包括：

步骤S24、在渗透通风且无通风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in1＝M_Ein；

步骤S25、在渗透通风且具有新风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in2＝M_Ein+M_Fin；

步骤S26、在渗透通风且具有中央空调和新风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in3＝M_Ein+M_Din+M_Fin；

步骤S27、在渗透通风且具有新风过滤装置和回风过滤装置的房间内，室内单位体积内的颗粒物质量M_in4＝M_Ein+M_Din+M_Fin。

5.根据权利要求4所述的建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括：

步骤S71、根据不存在室内颗粒物来源时的室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤；

步骤S72、根据存在室内颗粒物来源时的室内颗粒物逐时质量分布值和PM值，控制室内不同类型的空气处理装置进行颗粒物的过滤。

6.根据权利要求5所述的建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，其特征在于，所述步骤S71包括：

无室内颗粒物来源时，当室内PM2.5值小于100，且粒径为di的颗粒物浓度小于第一阈值时，开启第一功率的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，当室内PM2.5值大于100，小于200，且粒径为di的颗粒物浓度大于第一阈值，小于第二阈值时，开启第二功率的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，当室内PM2.5值大于200，且粒径为di的颗粒物浓度大于第二阈值时，开启第三功率的空气处理装置；

其中，第三功率＞第二功率＞第一功率，第一阈值和第二阈值根据用户需要进行设置。

7.根据权利要求5所述的建筑物室内颗粒物浓度预测及控制方法，其特征在于，所述步骤S71包括：

无室内颗粒物来源时，根据公式计算通过建筑物围护结构缝隙进入室内的颗粒物浓度，并控制开启不同类型的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，根据公式计算通过通风管道进入室内的颗粒物浓度，并控制开启不同类型的空气处理装置；

无室内颗粒物来源时，根据公式计算通过过滤装置过滤后室内的颗粒物浓度，并控制开启不同类型的空气处理装置。