抑制新冠肺炎传播风险的智能风量控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及通风控制技术领域，提出一种抑制新冠肺炎传播风险的智能风量控制系统及控制方法。根据室内人员总数，以及戴口罩人员占比，确定室内人员人体的代谢强度系数以及呼吸率；根据室内感染人数、初始病毒生成量和病毒衰减率；计算出感染概率；根据感染概率，计算室内最小需求新风量。风阀控制器根据最小需求新风量调节风阀开度。采用本发明专利技术提供的方法可以得到更加真实可靠的可以将感染风险控制在安全阈值以下的最小新风量值，调节系统安装在室内末端装置中的风阀开度，将所需新风量送入室内，可降低病毒扩散风险。可降低病毒扩散风险。可降低病毒扩散风险。

【技术实现步骤摘要】
抑制新冠肺炎传播风险的智能风量控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及通风系统控制
，尤其涉及一种用于抑制新冠肺炎传播风险的智能风量控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]新冠肺炎（COVID
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19）是一种由新型的SARS
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CoV
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2病毒引起的传染性呼吸道疾病，传播性强，病例激增给卫生部门和社会带来极大压力，因此制定有效的防疫控制策略以防止病毒传播和减轻感染风险至关重要。大部分的COVID
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19感染都发生在室内环境中，主要传播途径是空气传播。而通风对于限制COVID
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19在室内空气中的传播非常重要，可以通过人为引入室外新鲜空气的方式，稀释和置换室内带有传染性病毒的气溶胶颗粒以降低病毒的感染和传播风险。
[0003]在病毒爆发期，按照30m3/h/人的通风标准来预防和控制病毒传播是远远不够的，为尽量减少感染风险，在考虑多种缓解措施的综合效果后，大多数室内环境的最佳新风需求都接近或稍低于60m3/h/人，采取最大限度的通风措施，不可避免地造成极大的能源浪费。而2022年已经进入只有少数人感染的病毒稳定流行期，继续实行与爆发期相同的高强度干预措施会造成极大的资源浪费。调查发现，病毒大流行期间中国通风系统的能耗增加了128%。而盲目减少室内的新风量亦会增加病毒在室内的传播风险。因此需要对室内环境的通风进行动态调整和控制，在保证室内人员安全健康的基础上实现建筑节能。
[0004]在控制COVID<br/>‑
19在室内环境中的传播风险方面，通风需求主要由病毒量子排放量来衡量，基于Wells
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Riley模型通过量子发射率和感染概率来计算所需的室外新风量。该模型提供了在病毒生成率不变的情况下，感染风险与新风量之间的定量关系。然而，Wells
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Riley模型和以其为基础的大部分模型有几个局限性。大部分模型都是建立在一些假设之上，而这些假设在许多情况下往往都是不真实的。因此造成估计感染风险的不准确，继而使计算得到的新风量也与实际需求之间存在较大偏差。
[0005]Wells
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Riley模型隐含地假设量子的积累是一个与时间无关的过程，每个量子有一个固定的概率（63.2%）实施感染。即感染的概率只与吸入的病原体总量有关，与接触时间长短无关；而时间上聚集的病原体相比于长时间暴露在低水平的病原体情况下，更有可能压倒免疫系统，因此，这种与时间无关的假设并不总是符合实际情况，特别是当暴露期相对较长时可能会导致错误。此外，Wells
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Riley模型假设人体的呼吸率是稳定的。然而在不同的室内环境中，人员的行为和环境特征差别很大，而在室内进行的身体活动（如运动、站立、坐着）会影响人体的新陈代谢速率，而代谢强度又会不可避免地影响感染者与易感染者对病毒的吸入和呼出效率，进而影响对感染风险的估计。且，Wells
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Riley模型并没有考虑佩戴口罩等物理防疫措施对病毒量子的吸入效率产生的影响。而在当前的防疫措施中，尽管在室内，人员在进入商场、办公室等公共区域时大多被要求佩戴口罩以减少病毒感染风险，同时已有文献证明佩戴过滤性口罩可以有效降低传染风险。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术中病毒评估模型的不足，改进病毒感染风险评估模型，并应用于安装有通风系统的室内环境，解决病毒传播环境下室内新风调整控制的问题，以降低室内病毒传播的风险。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下。
[0008]一种用于抑制新冠肺炎传播风险的智能风量控制系统，包括新风系统、人脸检测系统和控制系统；所述新风系统包括：新风机、室内新风管路和室内排风管路；室外新风管路经新风机连接室内新风管路，室内排风管路经新风机连接室外排风管路；所述室内新风管路包括室内出风口，所述室内出风口处设置有：风阀、风阀控制器和风量测量装置；所述风阀控制器接收控制系统指令，以控制风阀开度；所述人脸检测系统包括图像采集装置，设置在入室内门处，与控制系统通信，用于检测入室人员数量以及人员是否戴口罩；所述控制系统基于人脸检测系统采集的图像，统计室内人员中带口罩的占比；所述控制系统进一步计算最小需求新风量，该新风量对应室内设计送风量，所述风阀控制器基于最小需求新风量控制风阀开度；所述控制器被配置为，按如下方法计算最小需求新风量：；其中：为室内感染人数，代表症状发生时的初始量子生成率，为室内环境的代谢强度系数，是室内人员的肺部呼吸率(m3/s)，为室内带口罩人数占比，为口罩过滤效率，为室内易感染者在病毒环境中的总暴露时间；为感染者自症状发生以来的时间；γ表示易感染者呼吸道中积累的病原体的衰减率；是室内人员的肺部呼吸率，表示室内总人数。
[0009]计算室内最小需求新风量的计算公式在&gt;0时成立，因此，进一步分如下情况设计通风量：若&gt;0，根据感染概率和病毒基本繁殖数需要控制在1以内的限制条件，计算室内最小需求新风量：；；若≤0，且室内总人数为0，感染者数量也为0，按照正常时期的最低新风设
计标准进行通风；若≤0，且，或，按照60m3/h/人的标准进行通风或采取最大通风措施。
[0010]本专利技术一些实施例中，所述室内出风口处进一步设置有风量测量装置，用于检测风阀出口实际送风量；所述控制系统进一步基于风阀出风口处测量的室内实际送风量值与新风量对应室内设计送风量的差值，调整风阀开度。
[0011]本专利技术一些实施例中，所述人脸检测系统进一步包括温度传感装置，用于检测入室人员体温。
[0012]本专利技术一些实施例进一步提供一种抑制COVID
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19传播风险的智能风量控制方法，包括以下步骤：S1：统计室内人员总数，以及戴口罩人员占比，确定室内人员人体的代谢强度系数以及呼吸率；S2：确定室内感染人数、症状发生时的初始病毒量子生成率和易感染者呼吸道中积累的病原体的衰减率γ；计算出感染概率；；其中：为室内的易感染者人数，为由于在室内接触到暴露在空气中的病毒粒子而感染的病例数，为室内环境的代谢强度系数，为室内感染者在病毒环境中的总暴露时间；为感染者自症状发生以来的时间；为室内带口罩人数占比，为口罩过滤效率，γ表示易感染者呼吸道中积累的病原体的衰减率；是室内人员的肺部呼吸率；为易感染者真正吸入的病原体量子数量：；表示一定时间内宿主体内的病原体数量；S3：计算室内通风量；若&gt;0，根据感染概率和病毒基本繁殖数需要控制在1以内的限制条件，计算室内最小需求新风量：；；
若≤0，且室内总人数为0，感染者数量也为0，按照正常时期的最低新风设计标准进行通风；若≤0，且，或，按照60m3/h/人的标准进行通风或采取最大通风措施；S4：基于最小需求新风量确认室内设计送风量，根据室内设计送风量调节风阀开度。
[0013]本专利技术一些实施例中，进一步包括以下步骤：测量风阀出口实际送风量；计算风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制新冠肺炎传播风险的智能风量控制系统，其特征在于，包括新风系统、人脸检测系统和控制系统；所述新风系统包括：新风机、室内新风管路和室内排风管路；室外新风管路经新风机连接室内新风管路，室内排风管路经新风机连接室外排风管路；所述室内新风管路包括室内出风口，所述室内出风口处设置有：风阀、风阀控制器和风量测量装置；所述风阀控制器接收控制系统指令，以控制风阀开度；所述人脸检测系统包括图像采集装置，设置在入室内门处，与控制系统通信，用于检测入室人员数量以及入室人员是否戴口罩；所述控制系统基于人脸检测系统采集的图像，统计室内人员中带口罩的数量；所述控制系统进一步计算最小需求新风量，该新风量对应室内设计送风量，所述风阀控制器基于最小需求新风量控制风阀开度；所述控制器被配置为，按如下方法计算最小需求新风量：；其中：为室内感染人数，代表症状发生时的初始病毒量子生成率，为室内环境的代谢强度系数，是室内人员的肺部呼吸率，为室内带口罩人数占比，为口罩过滤效率，为易感染者在病毒环境中的总暴露时间；为感染者自症状发生以来的时间；γ表示易感染者呼吸道中积累的病原体的衰减率；表示室内总人数。2.如权利要求1所述的抑制新冠肺炎传播风险的智能风量控制系统，其特征在于，所述室内出风口处进一步设置有风量测量装置，用于检测风阀出风口处的实际送风量；所述控制系统进一步基于风阀出风口处测量的室内实际送风量值与对应室内设计新风送风量的差值，调整风阀开度。3.如权利要求1所述的抑制新冠肺炎传播风险的智能风量控制系统，其特征在于，所述人脸检测系统进一步包括温度传感装置，用于检测入室人员体温。4.一种抑制新冠肺炎传播风险的智能风量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：统计室内人员总数，以及戴口罩人员占比，确定室内人员人体的代谢强度系数以及呼吸率；S2：确定室内感染人数、症状发生时的初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔璨，薛璟，苏明伟，黎明，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：