一种基于动态质量平衡下室内颗粒沉降参数的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态质量平衡下的室内颗粒沉降参数的确定方法，属于环境科学领域。该方法首先选取一待测室，在待测室内外配设尘埃粒子计数器作为室内外颗粒物的测量仪器；然后开启测量仪器进行同步测定；通过尘埃粒子计算器并结合数据分析获得参数：室内外颗粒物浓度比、换气次数、沉降速率及渗透因子；最后建立基于颗粒物动态平衡下的质量平衡方程，并利用最小二乘法计算得到待测室内的沉降率kcomp和渗透率P。本发明专利技术采用质量平衡方程来确定渗透率和沉降率的确定，可以更好地了解自然通风条件下的室内颗粒动力学和行为，有助于分析室内的颗粒物粒度分布。

A Method for Determining Indoor Particle Settlement Parameters Based on Dynamic Mass Balance

The invention discloses a method for determining indoor particle settlement parameters based on dynamic mass balance, which belongs to the field of environmental science. Firstly, a room to be tested is selected, and a dust particle counter is installed inside and outside the room to be tested as the measuring instrument for indoor and outdoor particulate matter. Then, the measuring instrument is opened for synchronous measurement. Through the dust particle calculator and data analysis, parameters are obtained: indoor and outdoor particulate matter concentration ratio, ventilation times, sedimentation rate and permeability factor; finally, a dynamic balance based on particulate matter is established. The mass balance equation and the least square method are used to calculate the settlement rate Kcomp and permeability P in the room to be measured. The method adopts mass balance equation to determine permeability and sedimentation rate, can better understand indoor particle dynamics and behavior under natural ventilation conditions, and is helpful to analyze indoor particle size distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态质量平衡下室内颗粒沉降参数的确定方法
本专利技术涉及环境科学领域，具体涉及一种基于动态质量平衡下室内颗粒沉降参数的确定方法。
技术介绍
据统计：人们每天大约85-90％的时间是在室内度过，所以室内环境污染控制对人体健康的影响十分重要。室外大气悬浮颗粒物一般通过建筑围护结构穿透建筑物缝隙进入室内环境，并在室内停留较长时间而不会发生沉降。因此，室内颗粒物浓度分布大体上取决于这些颗粒穿透建筑物外围护结构的情况以及在室内空气中的悬浮程度。因此，即使在室内没有明显污染源存在的情况下，室内颗粒的浓度分布可能也不等同于室外颗粒浓度分布水平，其中室外颗粒物浓度分布及其通过建筑物围护结构的颗粒渗透率和沉降速率则是影响室内颗粒物的重要因素。目前颗粒沉降速率的确定，一直具有很大的差异性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于动态质量平衡下的室内颗粒沉降参数的确定方法，该确定方法旨在为改善室内人员的颗粒物暴露水平以及制定有效的室内污染控制策略提供有效参数。其技术解决方案包括：一种基于动态质量平衡下的室内颗粒沉降参数的确定方法，依次包括以下步骤：a选取一待测室，并且使其与外界空气保持流通，在待测室内外配设尘埃粒子计数器作为室内外颗粒物的测量仪器；b开启所述尘埃粒子计数器24小时进行同步测定，分为若干个监测周期；c通过所述尘埃粒子计算器并对测定数据进行分析获得以下参数：室内外颗粒物浓度比、换气次数、沉降速率及渗透因子；d建立基于颗粒物动态平衡下的质量平衡方程，如式（1）所示，并利用最小二乘法处理数据得到待测室内的沉降率kcomp和渗透率P；（1）式（1）中：P–颗粒物渗透率h-1；a–室内外换气次数h-1；kcomp–颗粒物沉降率h-1；Cin-室内颗粒物浓度,p/cm3；Cout-室外颗粒物浓度,p/cm。优选的，步骤d中，最小二乘法是利用回归统计的方式，通过对平方误差最小化处理，确定待测室内的颗粒沉降率kcomp和渗透率P。优选的，上述尘埃粒子计数器配设有两台，用于室内外粒子浓度的同步监测。本专利技术所带来的有益技术效果为：与现有技术相比，本专利技术在基于现有的各种已知参数的公式和定义（室内外颗粒物浓度比（I/O）、换气次数（AER）、沉降速率（v）渗透因子Finf及其相应的公式）的基础上，采用理论与实验测定相结合的方法，提供了一种基于动态质量平衡下的室内颗粒沉降参数的确定方法。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术一种基于动态质量平衡下的室内颗粒沉降参数的确定方法的流程图；图2为本专利技术实施例1的数据描点；图3为本专利技术实施例1沉降率频率分布图。具体实施方式本专利技术提出了一种基于动态质量平衡下的室内颗粒沉降参数的确定方法，为了使本专利技术的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术做详细说明。如图1所示，本专利技术一种基于动态质量平衡下的室内颗粒沉降参数的确定方法，包括：首先确定一实验地点，然后开启门窗保持自然通风，在实验地点设置2台LightHouse尘埃粒子计数器；开启尘埃粒子计数器24小时同步测定；将测定及经计算得到的数据数据输入电脑进行数据分析，提出了理论与实测相结合的确定沉降参数的方法，作为本专利技术的主要创新点，在此次数据过程中采用最小二乘法确定室内颗粒沉降率kcomp和渗透率P；通过对数据的计算进行分析、绘图并得出相关结论。实施例1：1、实验地点本实施例实验观测地点位于青岛市一办公楼，采样点位于四层办公楼的顶层，室外视野较为开阔，室内通过窗户和门自然通风，通风条件良好。办公室面积约15m2，两扇钢制单层外窗，每扇外窗面积为2m2。外门为单开防盗门。室内办公人员为2人，配置电脑2台，激光打印机一台。室内无其他明显污染源。颗粒物的测量仪器为2台24小时同步测定的LightHouse尘埃粒子计数器，分别用于测量室内与室外空气环境中单位体积内尘埃粒子数。测量粒径分别为0-0.3μm，0.3-0.5μm，0.5-1.0μm，1.0-2.5μm。监测时期为2016-04-07至2016-04-27；2016-05-31到2016-07-06；以及2016-09-08-2016-09-31这三个监测周期。这三个监测周期均为自然通风状态下，没有启动室内空调系统，主要研究在自然通风状态下没有机械动力作用下的室内颗粒物沉降规律。2、相关数据室内外颗粒物浓度比（I/O）、换气次数（AER）、沉降速率（v）、渗透因子（Finf），以上数据通过仪器以及计算全都可以获得。待求数据：沉降率（kcomp）、与渗透率（P）。3、重点处理对象不同建筑物在不同使用条件下，kcomp和P的数值差异很大，有很大的不确定性，室内粒子沉降率和渗透率的确定具有很大不确定和偏差。为此，本专利技术采用基于动态质量平衡方法，通过实时监测室内外颗粒物浓度，建立一种确定室内粒子沉降参数的方法。基于颗粒物动态平衡下的质量平衡方程，在换气次数a已知的情况下，根据室内颗粒物浓度Cin与室外颗粒物浓度Cout，可以采用最小二乘法确定室内的沉降率kcomp和渗透率P。颗粒物沉降率kcomp是颗粒物由于重力作用沉积到建筑物内表面损失的部分；颗粒物渗透率P是随着空气进入到室内的颗粒物浓度所占室内颗粒物浓度的比例。（1）式（1）中：P–颗粒物渗透率h-1；a–室内外换气次数h-1；kcomp–颗粒物沉降率h-1；Cin-室内颗粒物浓度,p/cm3；Cout-室外颗粒物浓度,p/cm3。最小二乘法又称最小平方法，其基本原理是，要求实际值与趋势值的离差平方和为最小；以此拟合出数据变化趋势模型。由于上式中的未知数只有P和kcomp（所有的浓度、换气次数都是已经测量出来的，为已知条件），所以可将其看作为一个二元一次方程，符合最小二乘法的基本形式，所以利用回归统计的方式，通过将平方误差最小化的处理方法，可以得到颗粒物渗透率kcomp和颗粒物沉降率P。下面则举例说明数据拟合的实施步骤，以其中一次实验详细举例：本次实验分为三个监测周期，每一个检测周期分别测量五组。每一组都进行计算、统计，并且把每一个检测周期的数据进行整理。将P和K的关系式转化为二元一次方程：Cin,t=AP+BK+C其中：A=at*Cout,t*△tB=-△t*Cin,t-1C=(1-at*△t)Cin,t-1，A、B、C都是已知参数Cin,t为t时刻室内浓度Cout,t为t时刻室外浓度Cin,t-1为t-1时刻（上一时刻）室内浓度at为换气次数△t为时间间隔通过计算列表见表1，数据描点见图2。表1用Excel进行多项式线性拟合，会出来一个汇总输出，包括回归统计和方差分析的一些数值，其中需要的是所有数据中的两个系数，即所求的K和P（X变量1对应K，X变量2对应P），具体数据见表2。表2汇总输出：回归统计：拟合优度指数0.38确定系数0.15修正确定系数0.04标准误差6.57观测值19方差分析：自由度离均差平方和均方检验P值回归分析2.00118.8159.401.380.28残差16.00690.8443.18总计18.00809.65系数标准误差t统计量P值下限95.0%上限95.0%截距4.076.820.600.56-10.3918.53X变量11.6914.990.110.91-30.0833.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态质量平衡下的室内颗粒沉降参数的确定方法，其特征在于，依次包括以下步骤：a 选取一待测室，并且使其与外界空气保持流通，在待测室内外配设尘埃粒子计数器作为室内外颗粒物的测量仪器；b 开启所述尘埃粒子计数器24小时进行同步测定，分为若干个监测周期；c通过所述尘埃粒子计算器并对测定数据进行分析获得以下参数：室内外颗粒物浓度比、换气次数、沉降速率及渗透因子；d建立基于颗粒物动态平衡下的质量平衡方程，如式（1）所示，并利用最小二乘法的数据处理方法确定待测室内的沉降率kcomp和渗透率P；

【技术特征摘要】
1.一种基于动态质量平衡下的室内颗粒沉降参数的确定方法，其特征在于，依次包括以下步骤：a选取一待测室，并且使其与外界空气保持流通，在待测室内外配设尘埃粒子计数器作为室内外颗粒物的测量仪器；b开启所述尘埃粒子计数器24小时进行同步测定，分为若干个监测周期；c通过所述尘埃粒子计算器并对测定数据进行分析获得以下参数：室内外颗粒物浓度比、换气次数、沉降速率及渗透因子；d建立基于颗粒物动态平衡下的质量平衡方程，如式（1）所示，并利用最小二乘法的数据处理方法确定待测室内的沉降率kcomp和渗透率P；（1）式（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛晓春，倪鹏飞，王庆刚，景洲，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37