公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的方法及系统

本发明属于室内空气质量与建筑节能减排领域，特别是公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的方法及系统。

背景技术：

1、人们大约有90％的时间在室内度过。已有研究发现，在一些公共场所，如飞机座舱、电影院、教室、礼堂及会议室等，室内空气中的污染物，如挥发性有机化合物(vocs)等的来源复杂，且种类繁多。室内人员暴露于室内环境中的vocs，可能引发嗜睡、疲劳、头痛和难以集中注意力等症状，增加人员的舒适与健康风险并导致工作效率降低。通风稀释是去除室内空气污染的一类有效方法，且较为环保经济。

2、当前，通风优化控制策略大多针对室内co2浓度的实时监测与控制，较少针对室内vocs污染浓度、设备能效、使用寿命等多参数的协同优化。目前在用的建筑通风系统大多采用传统的定风量模式运行，尽管可以有效地降低室内vocs浓度，但却消耗了大量的能源；且保持长期的开机状态或频繁的启停均会给设备使用寿命带来不利影响；而若采用变风量通风控制策略，则会带来一定的改造难度与成本等问题。有学者提出了通过软件仿真模拟实现需求控制通风的方法，然而仿真模拟方法受到模型准确性、计算机运算能力和精度的限制；近年来，模型预测控制算法被引入需求通风控制策略，以更节能的方式控制室内vocs浓度，但是这种方法需要建立准确的动态模型，计算量大，且缺乏可解决多目标协同的通风优化控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的方法及系统，使用非支配遗传算法nsga-ⅱ优化室内tvoc浓度的上限值和下限值，控制通风调节模块进行间歇式恒定风量通风，有助于在控制室内vocs浓度水平的同时，满足设备的耐久性要求，并最大限度地减少能耗。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的系统，包括：

4、环境参数监测模块，用于实时监测室内tvoc浓度cin和室外tvoc浓度cout、通风设备送风口处的气流速度v和tvoc浓度cs、室内排风口处实时监测的tvoc浓度ce；

5、数据存储与显示模块，用于存储和显示输入的房间体积v、通风设备送风口的截面积a以及环境参数监测模块实时收集的监测数据；

6、优化运算与控制模块，用于向通风调节模块发出开/关的动作指令；

7、通风调节模块，基于优化运算与控制模块发出的动作指令控制通风设备的开/关。

8、公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的方法，包括：

9、实时获取室内环境参数，包括室内tvoc浓度cin和室外tvoc浓度cout、通风设备送风口处的气流速度v和tvoc浓度cs、室内排风口处实时监测的tvoc浓度ce；获取房间体积v和通风设备送风口截面积a；

10、本发明设计的通风设备的启停受到室内tvoc浓度上下限值的约束，基本控制逻辑如下：当室内实时tvoc浓度达到上限值时开启通风设备，随后室内tvoc浓度开始衰减；当室内实时tvoc浓度达到下限值时关闭通风设备，随后室内tvoc浓度开始上升。以通风设备的总通风量和设备耐久性作为优化目标实现优化模型的搭建。

11、采用非支配遗传算法nsga-ⅱ，根据搭建的优化模型对室内tvoc浓度的上限值和下限值进行优化，得到上下限值的最优解；并将室内实时监测的tvoc浓度值与上下限值的最优解进行对比，基于上述基本控制逻辑确定通风设备的启停状态。

12、本发明与现有技术相比，其显著优点是：

13、基于传统的定风量通风系统风量调节的灵活度较差、多参数协同通风控制方法落后等技术局限性，通过传感器实时监测室内外环境参数并作为优化输入，使用非支配遗传算法nsga-ⅱ优化得到室内tvoc浓度上下限值，并与实时监测的室内tvoc浓度作比较，以控制通风设备的开/关自动控制，找到最优间歇式恒定风量通风策略，从而实现室内空气质量、能源效率以及设备耐久性的协同优化。该方法能在满足室内空气质量和设备耐久性的同时，提高能源使用效率。

技术特征：

1.公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的系统，其特征在于，所述优化运算与控制模块的控制过程包括：

3.根据权利要求2所述的公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的系统，其特征在于，优化运算的目标函数f(x)为：

4.根据权利要求2所述的公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的系统，其特征在于，所述室内tvoc稳定浓度的定义如下：

5.一种公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的方法，其特征在于，优化目标对应的目标函数f(x)为：

7.根据权利要求5所述的公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的方法，其特征在于，采用非支配遗传算法nsga-ⅱ，对室内tvoc浓度的上限值和下限值进行优化，具体过程为：

技术总结
本发明公开了公共场所定风量系统协同优化控制室内污染的方法及系统，通过实时监测室内TVOC浓度和室外TVOC浓度、通风设备送风口处的气流速度和TVOC浓度、排风口处的TVOC浓度，结合房间体积以及通风设备送风口的截面积；以通风设备的总通风量和限制开关动作的最小时间间隔作为优化目标；采用非支配遗传算法NSGA‑Ⅱ，对室内TVOC浓度的上限值和下限值进行优化，控制通风调节模块进行间歇式定风量通风，有助于在控制室内VOCs浓度水平的同时，满足设备的耐久性要求，并最大限度地减少能耗。

技术研发人员：关军,李聪聪,李君一,刘梦圆,胡嘉钰
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5