大连理工大学;大连理工大学人工智能大连研究院;大连群智科技有限公司惠磊获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学;大连理工大学人工智能大连研究院;大连群智科技有限公司申请的专利面向室内环境气溶胶安全的空调系统调控方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116147164B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211667795.2,技术领域涉及:F24F11/77;该发明授权面向室内环境气溶胶安全的空调系统调控方法是由惠磊;张吉礼;娄兰兰;朱凯;李志伟设计研发完成,并于2022-12-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本面向室内环境气溶胶安全的空调系统调控方法在说明书摘要公布了:本发明属于空调系统控制领域,公开了一种面向室内环境气溶胶安全的空调系统调控方法,包括以下步骤:S1、建立通风空调场所含病原体气溶胶浓度控制模型;S2、室内人员吸入含病原体气溶胶概率模型;S3、提出公共场所空调室内环境气溶胶安全时长;S4、提出基于室内环境气溶胶安全时长的空调系统防病毒控制策略。本发明的方法不仅增加了消杀装置使空调系统一次回风运行时仍保证送风空气的洁净度,并通过室内环境气溶胶安全时长更合理地调控系统送风量,使系统的防病毒控制效果可以被量化分析,还规避了威尔斯‑莱利模型中感染剂量的滞后性和地区差异性的影响,引入了人员防护和消杀装置的影响,使空调系统的防病毒调控更符合工程实际。
本发明授权面向室内环境气溶胶安全的空调系统调控方法在权利要求书中公布了:1.一种面向室内环境气溶胶安全的空调系统调控方法,其特征在于,步骤如下:S1、建立通风空调场所含病原体气溶胶浓度控制模型: 室内含病原体气溶胶粒子的主要来源有室内患者呼吸产生以及由空调送风带入,主要去处有被人员吸收、自然死亡、随空调排风离开室内; 根据公共场所室内人员佩戴口罩情况,引入人员防护系数β,0≤β≤1,其表示含病原体气溶胶粒子通过防护措施的比例,人员不佩戴口罩时β=1,则室内含病原体气溶胶粒子数的变化为: 其中,Vroom为室内空气体积即房间容积,m3;cτ为τ时刻含病原体气溶胶在室内各处空气中的平均浓度,个m3;cτ不仅与时间有关,还与空间坐标有关,此处cτ指在某一时刻,室内各处的平均含病原体气溶胶粒子浓度;τ为时间,h;为单位时间送入室内的风量,m3h;csτ为送风空气中含病原体气溶胶粒子的浓度,个m3;β为人员防护系数,此处认为室内所有人员都采用相同的卫生防护措施;nτ为τ时刻的室内感染者人数;为一个人呼出空气量,与吸入空气量相等,m3h·人;cpτ为一名患者呼出空气中病原体气溶胶粒子的浓度,个m3;为单位时间排出房间的风量,m3h;为τ时刻因自然死亡引起的含病原体气溶胶粒子的数目减少,个h;Nτ为τ时刻的室内总人数; 当室内换气次数达到5次后,含病原体气溶胶粒子浓度达到稳态;由于病毒半衰期为1.2h,室内换气次数超过3次时可忽略因自然死亡导致的含病原体气溶胶数量的减少;且单个人平均一次呼吸作用的吸气量为0.5L,则排风量远大于室内人员吸气量;当空调系统安装消毒装置时,设空调系统防护系数βf,0≤βf≤1,表示含病原体气溶胶通过空调系统的比率,因此对于新风比为α的全空气空调系统的室内空气中含病原体气溶胶的浓度即稳态浓度项子模型为: S2、室内人员吸入含病原体气溶胶概率模型: 假设含病原体气溶胶粒子由患者呼出后立即分散到室内空气中并随机分布,且气溶胶粒子总数与含病原体气溶胶粒子数都始终保持不变;由于室内空气中气溶胶粒子总数与人员一次呼吸过程排出的气溶胶粒子总数的数量级远大于单个气溶胶粒子被吸入概率的数量级,因此人员吸入含病原体气溶胶粒子的概率服从泊松分布: 其中,Pτ为一个人在室内连续停留时间为τ时吸入含病原体气溶胶粒子的概率;V1为室内人员吸入气体体积,m3;τ为人员在室内连续停留时间,h;τ0为人员平均一次呼吸所用时间,h;c为τ时刻含病原体气溶胶在室内各处空气中的平均浓度,个m3; S3、提出公共场所空调室内环境气溶胶安全时长: 定义人员吸入含病原体气溶胶粒子的概率不超过5%的室内环境为安全健康的环境,则人员在室内连续停留的最长时间不应超过室内环境气溶胶安全时长τsafe;采用步骤S1与S2的方法,该室内环境气溶胶安全时长作为衡量公共场所空气安全评价指标,应满足式4: 当空调系统提供不同的新风量和送风量时,所营造的室内环境具有不同的室内环境气溶胶安全时长; S4、提出基于室内环境气溶胶安全时长的空调系统防病毒控制策略: 舒适性全空气空调系统的控制参数有空调房间室内温湿度、室内CO2浓度、室内正压,在病毒防控期间还额外有空调房间室内环境气溶胶安全时长; 具体控制步骤如下: S41、空调房间新风量计算方法: 根据室内CO2浓度实测值与设定值之间的偏差,计算出房间的新风比; S42、消杀器启闭控制: 当地出现病毒时由空调系统维护管理人员开启空调系统中的消杀装置,直到当地病毒消除时再关闭,βf的取值与消杀装置过滤效率有关;其他时间消杀装置一直为关闭状态,βf=1; S43、空调房间送风量计算方法: 根据步骤S41的方法计算出各房间的新风比α,根据步骤S42确定βf值,人员防护系数β根据房间内人员口罩佩戴情况确定,室内感染者人数为室内总人数与我国城市的平均初始感染率2.2%的乘积四舍五入后的取值,当乘积结果小于1时认为室内感染者有1人;因此结合上述参数以及步骤S3的方法,根据室内环境气溶胶安全时长计算出各个房间所需送风量以及空调系统总送风量; S44、空调房间CO2浓度控制策略: 根据步骤S41的方法计算出的总新风量和根据步骤S43的方法计算出的总送风量,计算空调系统新风比,并根据新风比调节新风阀开度使室内CO2浓度达到设定值要求,偏差不能超过允许的误差范围;调节回风阀开度使其与新风阀开度之和为1; S45、室内环境气溶胶安全时长控制策略: 根据步骤S43的方法计算出的各房间送风量,调节末端变风量箱中的风阀使送风量达到设定值要求;根据主风道末端13处的参照点的静压调节送风机频率,使参照点静压维持在其设定值,偏差不能超过允许的误差范围;变风量箱调节过程的时间量级要大于送风机频率调节过程的时间量级; S46、空调房间室内正压控制策略: 为保证空调房间具有一定的正压,根据步骤S43的方法计算出的总送风量设定值与空调机组额定总风量,通过前馈控制方法调节回风机转速; S47、空调房间室内温湿度控制策略: 根据室内温湿度通过调节空调机组表冷器水阀开度以改变送风温度,使室内温湿度达到设定值,偏差不能超过允许的误差范围。
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