基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制系统及方法，该系统包括环境数据监测系统、计算机系统和室内空气环境调控系统；环境数据监测系统包括红外阵列传感器、温湿度传感器、室内污染物传感器和室外污染物传感器；室内空气环境调控系统包括用于对室内温度及湿度进行调节的空调系统、用于对室内污染物浓度进行调控的净化系统和新风系统；计算机系统根据所述环境数据监测系统传递的数据对所述室内空气环境调控系统进行控制。本发明专利技术在满足室内人员对室内环境质量要求的前提下，最大程度的减少了能源的浪费。

Coordinated control system and method of indoor air environment quality based on multi parameter evaluation

【技术实现步骤摘要】
基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制系统及方法
本专利技术涉及空气质量检测
，具体为一种基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制系统及方法。
技术介绍
传统的空气质量检测方法人力成本较高而操作复杂，室内环境的传感器技术和信息处理技术的广泛应用使得对空气质量的实时监测成为可能。然而，目前室内空气质量监测控制系统只针对单一污染物进行控制，如规定甲醛30min平均值的最高限值为0.1mg/m3或TVOC(挥发性有机物)8h平均值最高浓度限值为0.6mg/m3或空气中PM2.5浓度日均最高限值为75μg/m3或CO2浓度日均最高限值为1000ppm等；而在实际建筑中，室内不仅仅存在一种污染物，而是多种污染物并存，室内温度和湿度等状态也多种多样；同时该系统没有考虑到是否有人员在室内的情况，因此也存在一定的能源浪费。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种能综合考虑室内污染物、室内温湿度状态及室内是否有人等因素，在满足室内人员对室内环境质量要求的前提下，减少能源浪费的基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制系统及方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制系统，包括环境数据监测系统、与所述环境数据监测系统进行数据传输连接的计算机系统和与所述计算机系统进行数据传输连接的室内空气环境调控系统；所述环境数据监测系统包括红外阵列传感器、温湿度传感器、室内污染物传感器和室外污染物传感器；所述红外阵列传感器用于对室内人体进行感应，并将感应的数据传递给所述计算机系统；所述温湿度传感器用于对室内的温度和湿度进行监测，并将监测的数据传递给所述计算机系统；所述室内污染物传感器用于对室内的污染物浓度进行监测，并将监测的数据传递给所述计算机系统；所述室外污染物传感器用于对室外的污染物浓度进行监测，并将监测的数据传递给所述计算机系统；所述室内空气环境调控系统包括用于对室内温度及湿度进行调节的空调系统、用于对室内污染物浓度进行调控的净化系统和新风系统；所述计算机系统根据所述环境数据监测系统传递的数据对所述室内空气环境调控系统进行控制。一种基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制方法，包括以下步骤：步骤1)利用红外阵列传感器感应室内有人或无人，当红外阵列传感器感应到室内有人时，执行步骤3)，当红外阵列传感器感应到室内无人时，执行步骤2)；步骤2)当红外阵列传感器感应到室内无人时，关闭空调系统及净化系统，同时计算机系统对室外污染物传感器监测的数据和室内污染物传感器监测的数据进行判定，当室外污染物传感器监测的数据大于室内污染物传感器监测的数据时，关闭新风系统，当室外污染物传感器监测的数据小于室内污染物传感器监测的数据时，开启新风系统；然后执行步骤5)；步骤3)当红外阵列传感器感应到室内有人时，计算机系统根据温湿度传感器和室内污染物传感器传递的数据计算得到室内环境质量综合评价指数IAQI；步骤4)计算采用不同调控方式得到的室内环境质量综合评价指数的减少值ΔIAQI与能耗增加值ΔP的比值R，选择比值R最大的调控方式对室内环境质量进行调控；步骤5)返回执行步骤1)。本专利技术先利用红外阵列传感器对室内是否有人进行感应，当感应到室内无人时，将空调系统和净化系统关闭，并根据室内污染物和室外污染物的浓度大小选择开启或是关闭新风系统，这样避免了室内无人时空调系统和净化系统一直工作产生的能源浪费，同时通过新风系统使得室内可以一直保持较好的空气质量又不会在室外污染严重时将室外的污染物引入到室内。当室内有人时，利用温湿度传感器和室内污染物传感器对室内的温湿度和污染物浓度进行监测，计算机系统根据监测数据计算得到室内环境质量综合评价指数IAQI，再计算不同调控方式得到的室内环境质量综合评价指数的减少值ΔIAQI与能耗增加值ΔP的比值R，选择比值最大的调控方式对室内环境质量进行调控，即在室内环境质量综合评价指数的减少值ΔIAQI一定的情况下，通过选择能耗增加值最小的调控方式对室内环境质量进行调控，这样在满足室内人员对室内环境质量要求的前提下，最大程度的减少了能源的浪费。本专利技术的有益效果是：本专利技术综合考虑了人体行为特征、室内污染物和温湿度环境参数的时空分布特性，基于分子生物学实验知识，提出了以热湿环境和室内污染物综合因素得到的室内环境质量综合评价指数IAQI，并以最经济节能的调控方式对室内环境质量进行调控，因此本专利技术在满足室内人员对室内环境质量要求的前提下，最大程度的减少了能源的浪费。优选的，步骤3)中的室内环境质量综合评价指数IAQI按以下方法计算：式中：IAQIi为污染物i的室内环境质量分指数；n为污染物项目数；Ci为污染物i的浓度监测值；BPHi为与Ci相近的污染物i浓度限值的高位值；BPLi为与Ci相近的污染物i浓度限值的低位值；IAQIHi为与BPHi对应的室内环境质量分指数；IAQILi为与BPLi对应的室内环境质量分指数。这样，可以根据室内污染物浓度的监测数据具体得到室内环境质量综合评价指数IAQI，其中BPHi、BPLi、IAQIHi、IAQILi的值按照下表1选取。表1：室内空气质量分指数及其对应的浓度限值表1中：热感觉绝对值1表示稍凉或稍暖、2表示凉或暖、3表示冷或热，其计算方法参照GB/T50785-2012《民用建筑室内热湿环境评价标准》。优选的，步骤4)中的调控方式包括：调控空调系统改变室内温度和湿度，净化系统和新风系统依据单项控制参数运行；或调控净化系统净化室内污染物的浓度，空调系统用于满足热舒适需求，新风系统依据单项控制参数运行；或调控新风系统降低室内污染物的浓度，空调系统用于满足热舒适需求，净化系统依据单项控制参数运行。这样，设置不同的调控方式，通过计算不同调控方式实现的室内环境质量综合评价指数的减少值ΔIAQI与能耗增加值ΔP的比值R，选取比值R最大的方式进行调控，以此在满足室内人员对室内环境质量要求的前提下，最大程度的减少了能源的浪费。优选的，步骤4)中，当采用调控空调系统改变室内温度和湿度，净化系统和新风系统依据单项控制参数运行的调控方式时，式中：T1为空调系统调控前室内空气温度；T2为空调系统调控后室内空气温度；A为外墙面积；COP为空调能效比；IAQI1为室内温度为T1时的室内环境质量综合评价指数；IAQI2为室内温度为T2时的室内环境质量综合评价指数。这样，通过计算可以得到采用调控空调系统改变室内温度和湿度，净化系统和新风系统依据单项控制参数运行的调控方式时，室内环境质量综合评价指数的减少值与能耗增加值的比值，为调控方式的选择提供依据。优选的，步骤4)中，当采用净化系统净化室内污染物的浓度，空调系统用于满足热舒适需求，新风系统依据单项控制参数运行的调控方式时，ΔP2＝P2-P1；式中：Q3为调控前的净化空气量；Q4为调控后的净化空气量；P1为调控前净化系统的功率；P2为调控后净化系统的功率；C1i为净化系统调控前污染物i的浓度；C2i为净化系统调控后污染物i的浓度；η为净化系统净化效率；V为房间体积；IAQI3为净化系统调控前室内环境质量综合评价指数；IAQI4为净化系统调控后室内环境质量综合评价指数。这样，通过计算可以得到采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制系统，其特征在于，包括环境数据监测系统、与所述环境数据监测系统进行数据传输连接的计算机系统和与所述计算机系统进行数据传输连接的室内空气环境调控系统；所述环境数据监测系统包括红外阵列传感器、温湿度传感器、室内污染物传感器和室外污染物传感器；所述红外阵列传感器用于对室内人体进行感应，并将感应的数据传递给所述计算机系统；所述温湿度传感器用于对室内的温度和湿度进行监测，并将监测的数据传递给所述计算机系统；所述室内污染物传感器用于对室内的污染物浓度进行监测，并将监测的数据传递给所述计算机系统；所述室外污染物传感器用于对室外的污染物浓度进行监测，并将监测的数据传递给所述计算机系统；所述室内空气环境调控系统包括用于对室内温度及湿度进行调节的空调系统、用于对室内污染物浓度进行调控的净化系统和新风系统，所述空调系统、所述净化系统和所述新风系统均与所述计算机系统的控制端连接；所述计算机系统根据所述环境数据监测系统传递的数据对所述室内空气环境调控系统进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制系统，其特征在于，包括环境数据监测系统、与所述环境数据监测系统进行数据传输连接的计算机系统和与所述计算机系统进行数据传输连接的室内空气环境调控系统；所述环境数据监测系统包括红外阵列传感器、温湿度传感器、室内污染物传感器和室外污染物传感器；所述红外阵列传感器用于对室内人体进行感应，并将感应的数据传递给所述计算机系统；所述温湿度传感器用于对室内的温度和湿度进行监测，并将监测的数据传递给所述计算机系统；所述室内污染物传感器用于对室内的污染物浓度进行监测，并将监测的数据传递给所述计算机系统；所述室外污染物传感器用于对室外的污染物浓度进行监测，并将监测的数据传递给所述计算机系统；所述室内空气环境调控系统包括用于对室内温度及湿度进行调节的空调系统、用于对室内污染物浓度进行调控的净化系统和新风系统，所述空调系统、所述净化系统和所述新风系统均与所述计算机系统的控制端连接；所述计算机系统根据所述环境数据监测系统传递的数据对所述室内空气环境调控系统进行控制。2.一种采用如权利要求1所述的基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)利用红外阵列传感器感应室内有人或无人，当红外阵列传感器感应到室内有人时，执行步骤3)，当红外阵列传感器感应到室内无人时，执行步骤2)；步骤2)当红外阵列传感器感应到室内无人时，关闭空调系统及净化系统，同时计算机系统对室外污染物传感器监测的数据和室内污染物传感器监测的数据进行判定，当室外污染物传感器监测的数据大于室内污染物传感器监测的数据时，关闭新风系统，当室外污染物传感器监测的数据小于室内污染物传感器监测的数据时，开启新风系统；然后执行步骤5)；步骤3)当红外阵列传感器感应到室内有人时，计算机系统根据温湿度传感器和室内污染物传感器传递的数据计算得到室内环境质量综合评价指数IAQI；步骤4)计算采用不同调控方式得到的室内环境质量综合评价指数的减少值ΔIAQI与能耗增加值ΔP的比值R，选择比值R最大的调控方式对室内环境质量进行调控；步骤5)返回执行步骤1)。3.如权利要求2所述的基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制方法，其特征在于，步骤3)中的室内环境质量综合评价指数IAQI按以下方法计算：式中：IAQIi为污染物i的室内环境质量分指数；n为污染物项目数；Ci为污染物i的浓度监测值；BPHi为与Ci相近的污染物i浓度限值的高位值；BPLi为与Ci相近的污染物i浓度限值的低位值；IAQIHi为与BPHi对应的室内环境质量分指数；IAQILi为与BPLi对应的室内环境质量分指数。4.如权利要求2所述的基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制方法，其特征在于，步骤4)中的调控方式包括：调控空调系统改变室内温度和湿度，净化系统和新风系统依据单项控制参数运行；或调控净化系统净化室内污染物的浓度，空调系统用于满足热舒适需求，新风系统依据单项控制参数运行；或调控新风系统降低室内污染物的浓度，空调系统用于满足热舒适需求，净化系统依据单项控制参数运行。5.如权利要求4所述的基于多参数评价的室内空气环境质量协调控制方法，其特征在于，步骤4)中，当采用调控空调系统改变室内温度和湿度，净化系统和新风系统依据单项控制参数运行的调控方式时，式中：T1为空调系统调控前室内空气温度；T2为空调系统调控后室内空气温度；A为外墙面积；COP为空调能效比；IAQI1为室内温度为T1时的室内环境质量综合评价指...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红，李百战，吴语欣，喻伟，李楠，邹志华，常乐，曾繁彬，赵佩，向萱，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50