本发明总体地涉及甲醛浓度预测技术，特别是涉及室内甲醛浓度预测方法和甲醛浓度预测仪器。
背景技术：
目前室内装修多采用人造板材料，绝大部分人造板材料中均含有甲醛，根据日本学者研究，人造板材料中甲醛的释放周期长达3～15年，甲醛是一类有害气体，其浓度越高，人体吸入危害越大，轻者粘膜受到刺激，重者造成呼吸困难甚至死亡。人们普遍关心家中装修后的甲醛浓度，装修后均会采用开窗通风的方式降低甲醛浓度，但目前关于甲醛释放规律和甲醛释放量的研究尚不够充分，对于开窗通风缺乏有效的指导意见，现有人造板甲醛检测方法与《室内空气质量标准》指标不对应，检测指标与实际感受缺少对应关系，不够直观。
现有通风方案：根据感觉控制通风时间，主观性强，较为随意，不能保证效果。
该方案的缺点是：
1、主观性强，不一定是最有效的通风方式，不能保证通风效果；
2、通风总时间不确定，不能满足安全居住的需要；
现有人造板甲醛含量检测方法之一为穿孔法。
该方案的缺点是：
1、需进行实验室检测，费用高昂；
2、因人造板一直在释放甲醛，送检时间越靠后，含量越低，理论上应是材料出厂即进行检测，消费者一般不具备检测条件；
现有人造板甲醛释放量检测方法：①1立方气候箱法；②干燥器法；③气体分析法。
该方案的缺点是：
1、1立方气候箱法利用容积为1立方米的气候箱进行检测，要求每小时空气交换一次，这与《室内空气质量标准》不符，《标准》要求关闭门窗12小时后进行检测，检测方法不对应，导致检测指标与实际感受脱节，不够直观。
2、干燥器法与气体分析法指标单位与《标准》不相同，无法对应和比较。
3、现有方法均需进行实验室检测，费用高昂。
技术实现要素：
鉴于上述情况，提出了本发明。
根据本发明的一个方面，提供了一种室内甲醛浓度预测方法，其中室内具有板材家具，所述方法包括：利用甲醛监测仪器获得同一室内的随时间进行的封闭条件下和通风条件下的甲醛浓度随时间变化的数据；基于预定的扩散过程函数形式，得到甲醛浓度模型，以获得的甲醛浓度数据，对甲醛浓度模型进行拟合，得到甲醛浓度模型中的参数，所述参数包括家具的甲醛扩散系数；基于拟合得到的甲醛浓度模型，确定扩散过程函数，预测在确定时间的室内甲醛浓度。
可选的，扩散过程函数为：
ci-co＝kv
式中，
ci，为扩散区域中较高的浓度，
co，为扩散区域中较低的浓度，
k为所述甲醛扩散系数，v为扩散速度。
可选的，所述甲醛浓度模型满足如下室内甲醛变化规律：
封闭状态下，随着室内甲醛浓度不断升高，板材家具的甲醛扩散速度越来越慢，直至扩散速度为0，室内甲醛浓度不再增加；室内甲醛浓度如下方程描述：
式中co为室内甲醛浓度；cio为板材家具内部的甲醛浓度，预定时段内视为定值；k为封闭状态下扩散系数、b为系数，
通风状态下，板材家具向房间扩散甲醛，同时房间向外界扩散甲醛，当板材家具扩散的甲醛数量多于房间向外界扩散的甲醛时，室内甲醛浓度升高，反之下降，当两者相等时，室内甲醛浓度保持不变，此时，求出通风状态下扩散系数k’如下：
式中，cr为通风状态下室内甲醛浓度。
可选的，所述室内甲醛浓度预测方法还包括：根据扩散过程函数，确定甲醛的扩散速度，计算甲醛随时间的释放量。
可选的，所述室内甲醛浓度预测方法还包括：假设板材内的甲醛含量与室内的甲醛浓度之间存在线性相关关系，已知一段时间的甲醛释放总量、该段时间初始甲醛浓度、该段时间结束甲醛浓度，预测任意时点的板材内的甲醛含量。
可选的，所述室内甲醛浓度预测方法还包括：确定板材家具进场时的甲醛含量，并基于板材家具进场时的甲醛含量，确定板材的环保级别。
可选的，所述室内甲醛浓度预测方法还包括：基于甲醛从板材家具到房间的扩散过程函数、甲醛从房间扩散到外界的扩散过程函数、以及在稳态下从家具扩散到房间的甲醛，和从房间扩散到外界的。
根据本发明的另一方面，提供了一种室内甲醛浓度预测仪器，包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机可执行代码，所述计算机可执行代码当被处理器执行时，可操作来执行室内甲醛浓度预测方法。
本发明实施例提供了一套完整的甲醛浓度、释放量及含量的预测方法，基于甲醛扩散微分方程，采用甲醛浓度监测仪进行观测，获得甲醛扩散关键参数，再利用关键参数对甲醛浓度、释放量及含量进行预测。实验结果表明，本发明的甲醛浓度预测方法预测的甲醛浓度与后续实际测量的甲醛浓度具有很高的符合性。
根据本发明实施例的室内甲醛浓度预测技术，能够获得以下好处
通过甲醛浓度预测结果，避免主观不确定性，科学指导包括通风措施在内的甲醛去除方案，确保居住安全；
通过甲醛释放量、含量预测结果，获知人造板的环保级别，确保居住安全；
将本方案标准化后，可建立与《室内空气质量标准》对应的检测标准，检测结果与实际感受对应，有助于保护人们居住安全，推动人造板行业进步，生产更加环保的产品。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
图1示出了根据本发明实施例的总体系统过程框图。
图2示出了发明人基于实验获得的典型的室内甲醛浓度曲线。
图3示出了随着通风的室内甲醛浓度变化规律。
图4示出了发明人通过实验得到的典型的释放量随时间变化曲线。
图5示出了根据本发明实施例的计算板材任意时点甲醛含量的示意图。
图6示出了房间标准化示意图。
图7示出了根据本发明实施例的评判指标、甲醛浓度达标线、甲醛浓度曲线三者关系示意图。
图8示出了实验得到的白天开窗通风，晚上关窗密闭，典型的24小时甲醛浓度实测曲线。
图9示出了基于实验得到的实验结果和根据本发明实施例的预测结果之间的图表。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1示出了根据本发明实施例的总体系统过程框图，分为实验、数据分析、数据预测3个步骤，采用此3个步骤，可对用户家中的甲醛浓度、甲醛释放量及含量进行预测。本系统在对房间尺寸、材料尺寸、观测环境等进行标准化后，可建立与《室内空气质量标准》对应的检测标准。
根据本发明的一个实施例，提供了一种室内甲醛浓度预测方法，所述方法包括：利用甲醛监测仪器获得同一室内的随时间进行的封闭条件下和通风条件下的甲醛浓度随时间变化的数据；基于预定的扩散过程函数形式，得到甲醛浓度模型，以获得的甲醛浓度数据，对甲醛浓度模型进行拟合，得到甲醛浓度模型中的参数，所述参数包括家具的甲醛扩散系数；基于拟合得到的甲醛浓度模型，确定扩散过程函数，预测在确定时间的室内甲醛浓度。
作为优选示例，扩散过程函数为：
ci-co＝kv(1)
式中，
ci，为扩散区域中较高的浓度，
co，为扩散区域中较低的浓度，
k为所述甲醛扩散系数，v为扩散速度。
不失一般性，室内具有释放甲醛的来源，下面以室内具有板材家具为例进行说明，因为一般情况下板材家具是室内甲醛的主要来源。所述甲醛浓度模型满足如下室内甲醛变化规律：封闭状态下，随着室内甲醛浓度不断升高，板材家具的甲醛扩散速度越来越慢，直至扩散速度为0，室内甲醛浓度不再增加；室内甲醛浓度可以以如下方程描述：
式中co为室内甲醛浓度；cio为板材家具内部的甲醛浓度，预定时段内视为定值；k为封闭状态下扩散系数、b为系数。发明人基于实验获得的典型的室内甲醛浓度曲线如图2所示。
通风状态下，板材家具向房间扩散甲醛，同时房间向外界扩散甲醛，当板材家具扩散的甲醛数量多于房间向外界扩散的甲醛时，室内甲醛浓度升高，反之下降，当两者相等时，室内甲醛浓度保持不变，此时，通风状态下扩散系数用k’表示，k’可如下式计算：
式中，cr为通风状态下室内甲醛浓度。
典型的变化规律如图3所示，在持续通风条件下，由于板材中的甲醛不断释放，室内甲醛浓度越来越低，初期下降速度很快，中后期下降速度变缓。
作为应用示例，室内甲醛浓度预测方法进一步还包括：根据扩散过程函数，确定甲醛的扩散速度，计算甲醛随时间的释放量。发明人通过实验得到的典型的释放量随时间变化曲线如图4所示。
作为应用示例，室内甲醛浓度预测方法还可以包括：假设板材内的甲醛含量与室内的甲醛浓度之间存在线性相关关系，已知一段时间的甲醛释放总量、该段时间初始甲醛浓度、该段时间结束甲醛浓度，预测任意时点的板材内的甲醛含量，例如可以如下式所示这样进行：
式中，m为预测时点时对应的甲醛含量，δm为一段时间的甲醛释放量，δc为一段时间的甲醛浓度差值，c为预测时点对应的甲醛浓度。
图5示出了根据本发明实施例的计算板材任意时点甲醛含量的示意图。
因为能够如上预测任意时点的板材内的甲醛含量，则可以如下确定板材的环保级别，具体地:确定板材家具进场时的甲醛含量，并基于板材家具进场时的甲醛含量，确定板材的环保级别。
进一步地，室内甲醛浓度预测方法还可以包括：基于甲醛从板材家具到房间的扩散过程函数、甲醛从房间扩散到外界的扩散过程函数、以及在稳态下从家具扩散到房间的甲醛和从房间扩散到外界的甲醛相等的假设，以获得的甲醛浓度数据对甲醛浓度模型进行拟合，得到甲醛浓度模型中的参数，所述参数包括家具的甲醛扩散系数和房间的甲醛扩散系数。
根据本发明另一实施例，提供了一种室内甲醛浓度预测仪器，包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机可执行代码，所述计算机可执行代码当被处理器执行时，可操作来执行上述任一室内甲醛浓度预测方法。
作为应用示例，还可以在本方案的各项因素进行标准化后，可建立起与《室内空气质量标准》对应的检测体系。
如图6所示：①房间可标准化为长×宽×高＝4m×2.5m×2.8m，底面积10m2；②房间设窗一处，宽×高＝2m×1.5m，窗面积3m2；③房间内放置人造板，放置于金属架上，人造板表面积15m2；④控制房间内温度、相对湿度为定值，温度可取25℃，相对湿度可取50％；⑤每周进行1次12小时封闭实验，其他时段24小时通风。⑥根据观测结果，绘制封闭状态室内甲醛浓度与时间关系曲线，以12小时封闭状态下，室内甲醛浓度≤0.1mg/m3作为判定条件，以材料进场至室内甲醛浓度满足要求时通风总时间作为评判指标，图7示出了根据本发明实施例的评判指标、甲醛浓度达标线、甲醛浓度曲线三者关系示意图。
以下结合一个具体应用实例对本发明进行进一步说明。
北京市朝阳区某小区一处普通住宅，于2018年7月完成装修，2018年8月开始通风消除甲醛，同步配置了甲醛浓度检测仪器进行实时监测。
8月7日～8月15日，白天开窗通风，晚上关窗密闭，典型的24小时甲醛浓度实测曲线如图8所示。
数据分析：
根据8月7日～8月15日的实测数据，利用本发明实施例的甲醛浓度预测方法，利用上述公式(1)和(2)，，对实测曲线进行拟合，求出该房间甲醛扩散各个系数分别为：
封闭状态下扩散系数k＝0.175
系数b＝0.0189
通风状态下扩散系数k’＝0.95
利用上述数据，并利用上述扩散方程，对该房间8月1日～10月29日甲醛释放量及甲醛浓度进行预测，如下表所示：
表1甲醛释放量及甲醛浓度预测表
由预测结果可见：
1)随通风温度下降，24小时通风释放的甲醛量逐渐降低，即甲醛释放速度越来越慢；
2)通风3个半月后，11月14日，封闭状态下，室内甲醛浓度为0.237mg/m3，远远超过国家标准0.1mg/m3，达不到居住要求；
3)8月1日，家具进场时，推测家具内甲醛含量为22294mg，家具总质量为3500kg，依此得到家具甲醛含量为0.64mg/100g，小于3mg/100g，属于e0级板材。
自8月15日开始，一般情况下采用24小时通风，不定期晚上进行封闭进行实测，并与预测结果进行对比，如下表及图9所示：
表2封闭状态甲醛浓度对比(单位mg/m3)
由预测结果与实测结果对比可见，预测值与实测值趋势相同。短期情况下，受实际通风温度、通风条件等影响，预测值与实测值存在一定差异；长期情况下，预测值与实测值接近。使用本发明，对于指导通风，保证安全居住，具有较强的参考意义。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。