大型公共建筑室内空气质量调节方法及***
技术领域
本发明涉及室内空气质量调节技术,特别涉及一种大型公共建筑室内空气质量调节方法及***。
背景技术
大型公共建筑一般都配套有暖通空调***,暖通空调***一般包含采暖、制冷、排风、新风等功能。建筑的室内空气质量就是依靠排风机和新风机组控制室内空气中的二氧化碳、VOC(可挥发性有机物)、PM2.5、二氧化氮等污染物的含量,保持室内空气的清洁。
然而随着目前室外空气污染程度的加剧,增加新风不一定就能够改善室内空气的质量;而增强排风也容易将室内的冷气或暖气排出,增加暖通空调***的能耗。
目前现有的针对室内空气质量的专利中,基本都是针对单个新风设备或空气净化设备的控制,如CN103673223A《一种基于送风空气品质预警的新风***及智能控制方法》就是针对每个空调机组新风阀门的控制;CN203687297U《室内空气质量智能控制装置》则一种新型新风机组控制装置。因此,一种针对大型公共建筑整体空气质量集中控制的技术还有待开发。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种大型公共建筑室内空气质量调节方法,该调节方法通过对室外空气质量和室内空气质量的实时监测,通过远程集中控制,对大型公共建筑的新风***和排风***进行有效管理,提高建筑室内空气质量,同时减少能源的浪费。
本发明提供一种大型公共建筑室内空气质量调节方法,包括以下步骤:
(1)远程服务器读取预先存储的大型公共建筑内各个区域的新风***风量、排风***风量信息,以及建筑管理人员设定的室内空气中的二氧化碳、PM2.5、VOC浓度上下限信息,室外空气中的PM2.5浓度上下限、二氧化硫、二氧化氮浓度上限信息,以及新风量比排风量多的百分比设定值;
(2)远程服务器对室内和室外空气质量监测设备数据进行周期采集,并将实时数据与限值进行比对,并对新风***和排风***进行控制;
步骤(2)中,将实时数据与限值进行比对的具体方法为:
(2-1)远程服务器获取室外二氧化硫和二氧化氮的实时浓度,如果二氧化硫和二氧化氮的实时浓度高于远程服务器内室外二氧化硫和二氧化氮浓度的上限值,远程服务器就对室外二氧化硫和二氧化氮浓度进行报警,通知建筑管理***室内的空气净化处理工作;
(2-2)远程服务器获取室内各个区域的实时环境温度数据,并通过现场控制网络将各个区域对应的新风机组出风温度设置为该区域的实时环境温度;
(2-3)远程服务器获取室外PM2.5的实时浓度数据,如果室外PM2.5的实时浓度高于远程服务器内的室外PM2.5浓度上限,远程服务器通过现场控制网络开启新风***中有多层滤网的电动风阀,同时关闭只有单层滤网的电动风阀;
(2-4)远程服务器获取室内PM2.5浓度和VOC浓度的实时数据,若某一区域PM2.5实时浓度或VOC实时浓度其中一种高于远程服务器内的室内PM2.5浓度和VOC浓度设定上限,远程服务器通过现场控制网络开启该区域的排风***和新风***,并开始累计本次排风***和新风***的开启时间;
当室内PM2.5浓度和VOC浓度的实时值低于远程服务器内的室内PM2.5浓度和VOC浓度设定下限时,进入步骤(2-5);
(2-5)远程服务器获取室内二氧化碳浓度的实时数据,若某一区域二氧化碳实时浓度高于远程服务器内的室内二氧化碳浓度设定上限,远程服务器通过现场控制网络开启该区域的排风***和新风***,并开始累计本次排风***和新风***的开启时间;
当室内二氧化碳浓度的实时值低于远程服务器内的室内二氧化碳浓度设定下限时,进入步骤(2-6);
(2-6)远程服务器通过现场控制网络停止室内二氧化碳浓度的实时值低于远程服务器内的室内二氧化碳浓度设定下限的区域的排风***,记录本次排风***的开启时长,并读取该排风***的风量数据,计算实际排走的风量;根据新风量比排风量多的百分比设定,计算新风***开启的时长,若该时长小于排风***开启时长,新风***与排风***同时停止;若该时长大于排风***开启时长,到达新风***开启时长时,远程服务器通过现场控制网络停止该区域的新风***。
本发明还提供一种大型公共建筑室内空气质量调节***,该***包括:远程服务器、新风***、排风***和空气质量监测设备,所述新风***和排风***分布于公共建筑室内的各个区域,每个区域均配置有室内空气质量监测设备,远程服务器通过一个或多个数据转换模块与现场控制网络连接;所述远程服务器为一个或多个,远程服务器内包括信息设定及存储模块、数据调用模块、新风设备地址管理模块、新风设备状态监测与控制模块、排风设备地址管理模块、排风设备状态监测与控制模块、室内空气质量监测设备地址管理模块、室内空气质量监测设备数据读取与处理模块、室外空气质量监测设备地址管理模块、室外空气质量监测设备数据读取与处理模块;信息设定及存储模块与数据调用模块相连接,新风设备地址管理模块、排风设备地址管理模块、室内空气质量监测设备地址管理模块和室外空气质量监测设备地址管理模块分别与数据调用模块连接,新风设备状态监测与控制模块与新风设备地址管理模块连接,排风设备状态监测与控制模块与排风设备地址管理模块连接,室内空气质量监测设备地址管理模块与室内空气质量监测设备数据读取与处理模块连接、室外空气质量监测设备地址管理模块与室外空气质量监测设备数据读取与处理模块连接。
所述信息设定及存储模块用于设定及存储大型公共建筑内各个区域的新风***风量、排风机风量信息,以及建筑管理人员设定的室内空气中的二氧化碳、PM2.5、VOC浓度上下限信息,室外空气中的PM2.5、二氧化硫、二氧化氮浓度上下限信息,以及新风量比排风量多的百分比设定值;
所述的数据调用模块用于协调新风设备地址管理模块、排风设备地址管理模块、室内空气质量监测设备地址管理模块和室外空气质量监测设备地址管理模块的数据,并对信息设定及存储模块的信息进行读写操作;
所述的新风设备地址管理模块用于管理新风设备所在的建筑区域及其网络地址编码;
所述的新风设备状态监测与控制模块用于接收新风设备的运行状态信息并上传至新风设备地址管理模块,同时接收新风设备地址管理模块的指令并向相应的新风设备进行远程控制;
所述的排风设备地址管理模块用于管理排风设备所在的建筑区域及其网络地址编码;
所述的排风设备状态监测与控制模块用于接收排风设备的运行状态信息并上传至排风设备地址管理模块,同时接收排风设备地址管理模块的指令并向相应的排风设备进行远程控制;
所述的室内空气质量监测设备地址管理模块用于管理室内空气质量监测设备所在的建筑区域及其网络地址编码;
所述的室内空气质量监测设备数据读取与处理模块接收室内空气质量监测设备数据并上传至室内空气质量监测设备地址管理模块;
所述的室外空气质量监测设备地址管理模块用于管理室外空气质量监测设备所在的建筑区域及其网络地址编码;
所述的室外空气质量监测设备数据读取与处理模块接收室外空气质量监测设备数据并上传至室外空气质量监测设备地址管理模块。
所述的新风***包括有制冷和制暖功能的新风机组和带有新风管道的空调机组及其控制装置;
所述的有制冷和制暖功能的新风机组进风口同时与两条平行的进风管道连接,其中一条进风管道包含单层普通滤网与电动风阀,另一条进风管道包含多层含有不同材质的滤网与电动风阀,两条平等进风管道的入口同时与建筑室外进风口连接,新风机组的出风口与风机盘管或吊顶式空调机组的回风箱连接,或直接与室内的新风口连接;
所述的带有新风管道的空调机组的新风进风口同时与两条平行的进风管道连接,其中一条进风管道包含单层普通滤网与电动风阀,另一条进风管道包含多层含有不同材质的滤网与电动阀,两条平等进风管道的入口同时与建筑室外进风口连接。
所述的室外空气质量监测设备包括温湿度传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、PM2.5传感器,这些传感器每栋建筑只各安装一个,安装位置为建筑外阴凉通风处;所述的室内空气质量监测设备包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、VOC传感器、PM2.5传感器,这些传感器根据实际需要安装于建筑室内各个使用区域内,传感器不能安装于空调出风口处,上述各传感器与现场控制网络连接。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
(1)本发明是针对大型公共建筑的室内空气质量调节***,采用远程服务器对整栋建筑的新风、排风设备进行集中控制,相比目前针对单个设备控制的***,控制规模更大,能从宏观层面调节建筑的室内空气质量。
(2)本发明对排风量与新风量进行合理的时间控制,保证建筑室内空气的正压;对新风机出风温度与室内环境温度进行同步控制,科学利用排风与新风设备,达到节约能源的目的。
(3)相比现有技术,本发明可提高建筑暖通空调设备的管理效率,提高管理水平。
附图说明
图1是本大型公共建筑室内空气质量调节方法的流程图。
图1a是图1中1a处的放大图。
图1b是图1中1b处的放大图。
图1c是图1中1c处的放大图。
图1d是图1中1d处的放大图。
图2是本大型公共建筑室内空气质量调节***的结构原理图。
图3是实施例1的大型公共建筑室内空气质量调节***的控制方法流程图。
图3a是图3中3a处的放大图。
图3b是图3中3b处的放大图。
图3c是图3中3c处的放大图。
图3d是图3中3d处的放大图。
图4是实施例1的大型公共建筑室内空气质量调节***结构图。
图5是实施例1的大型公共建筑室内空气质量调节***中,远程服务器中各功能模块的结构原理图。
图6是实施例1的大型公共建筑室内空气质量调节***中,新风机组风管结构示意图。
图7是实施例1的大型公共建筑室内空气质量调节***中,空调机组新风管道的结构示意图。
图8是实施例1的大型公共建筑室内空气质量调节***中,新风机组控制器的结构示意图。
图9是实施例1的大型公共建筑室内空气质量调节***中,新风阀控制器的结构示意图。
图10是实施例1的大型公共建筑室内空气质量调节***中,排风管道结构示意图。
图11是实施例1的大型公共建筑室内空气质量调节***中,排风机控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例一种大型公共建筑室内空气质量调节方法,如图3所示,包括以下步骤:
(1)启动***后,远程服务器读取预先存储的大型公共建筑内各个区域的新风***风量、排风***风量信息,以及建筑管理人员设定的室内空气中的二氧化碳浓度上下限IN_COmax,IN_COmin、PM2.5浓度上下限IN_PMmax,IN_PMmin、VOC浓度上下限IN_VOCmax,IN_VOCmin,室外空气中的PM2.5浓度上下限OUT_PMmax,OUT_PMmin、二氧化硫浓度上限OUT_SOmax、二氧化氮浓度上限OUT_NOmax,以及新风量比排风量多的百分比设定值ε。
(2)远程服务器对室内和室外空气质量监测设备数据进行周期采集,并将实时数据与限值进行比对,并对新风***和排风***进行控制。
在步骤(2)中,具体的数据比对过程如下:
(2-1)远程服务器获取室外二氧化硫和二氧化氮的实时浓度值OUT_SO和OUT_NO,如果OUT_SO>OUT_SOmax或OUT_NO>OUT_NOmax,远程服务器就对室外二氧化硫和二氧化氮浓度进行报警,通知建筑管理***室内的空气净化处理工作。
(2-2)远程服务器获取室内各个区域的实时环境温度数据(C1,C2…Cn),并通过现场控制网络将各个区域对应的新风机组出风温度设置为该区域的实时环境温度(C1,C2…Cn)。
(2-3)远程服务器获取室外PM2.5的实时浓度数据OUT_PM,如果OUT_PM>OUT_PMmax,远程服务器通过现场控制网络新风***中有多层滤网的电动风阀,同时关闭只有单层滤网的电动风阀。
(2-4)远程服务器获取室内PM2.5浓度和VOC浓度的实时数据IN_PM和IN_VOC,若某一区域IN_PM>IN_PMmax或IN_VOC>IN_VOCmax,远程服务器通过现场控制网络开启该区域的排风***和新风***,并开始累计本次排风***和新风***的开启时间。
当IN_PM<IN_PMmin和IN_VOC<IN_VOCmin时,进入步骤(2-5)。
(2-5)远程服务器获取室内二氧化碳浓度的实时数据IN_CO,若某一区域的IN_CO>IN_COmax,远程服务器通过现场控制网络开启该区域的排风***和新风***,并开始累计本次排风***和新风***的开启时间。
当室内IN_CO<IN_COmax时,进入步骤(2-6)。
(2-6)远程服务器通过现场控制网络停止室内二氧化碳浓度的实时值IN_CO低于远程服务器内的室内二氧化碳浓度设定下限IN_COmin的区域的排风***,记录本次排风***的开启时长,并读取该排风***的风量数据,计算实际排走的风量;根据新风量比排风量多的百分比设定值ε,计算新风***开启的时长,若该时长小于排风***开启时长,新风***与排风***同时停止;若该时长大于排风***开启时长,到达新风***开启时长时,远程服务器通过现场控制网络停止该区域的新风***。本***通过这种方法保持建筑室内的空气正压。
本实施例一种用于上述方法的大型公共建筑室内空气质量调节***,如图4所示,包括远程服务器、新风***、排风***和空气质量监测设备。新风***和排风***分布于公共建筑室内的各个区域,每个区域均配置有室内空气质量监测设备。远程服务器通过一个或多个数据转换模块与现场控制网络连接,在本实施例中,数据转换模块为以太网-RS485转换模块,现场控制网络为RS485通讯网络。
本发明所述远程服务器为一个或多个,如图5所示,远程服务器内包括信息设定及存储模块、数据调用模块、新风设备地址管理模块、新风设备状态监测与控制模块、排风设备地址管理模块、排风设备状态监测与控制模块、室内空气质量监测设备地址管理模块、室内空气质量监测设备数据读取与处理模块、室外空气质量监测设备地址管理模块、室外空气质量监测设备数据读取与处理模块;信息设定及存储模块与数据调用模块相连接,新风设备地址管理模块、排风设备地址管理模块、室内空气质量监测设备地址管理模块和室外空气质量监测设备地址管理模块分别与数据调用模块连接,新风设备状态监测与控制模块与新风设备地址管理模块连接,排风设备状态监测与控制模块与排风设备地址管理模块连接,室内空气质量监测设备地址管理模块与室内空气质量监测设备数据读取与处理模块连接、室外空气质量监测设备地址管理模块与室外空气质量监测设备数据读取与处理模块连接;
其中,信息设定及存储模块用于设定及存储大型公共建筑内各个区域的新风***风量、排风机风量信息,以及建筑管理人员设定的室内空气中的二氧化碳、PM2.5、VOC浓度上下限信息,室外空气中的PM2.5、二氧化硫、二氧化氮浓度上下限信息,以及新风量比排风量多的百分比设定值;
数据调用模块用于协调新风设备地址管理模块、排风设备地址管理模块、室内空气质量监测设备地址管理模块和室外空气质量监测设备地址管理模块的数据,并对信息设定及存储模块的信息进行读写操作;
新风设备地址管理模块用于管理新风设备所在的建筑区域及其网络地址编码;
新风设备状态监测与控制模块用于接收新风设备的运行状态信息并上传至新风设备地址管理模块,同时接收新风设备地址管理模块的指令并向相应的新风设备进行远程控制;
排风设备地址管理模块用于管理排风设备所在的建筑区域及其网络地址编码;
排风设备状态监测与控制模块用于接收排风设备的运行状态信息并上传至排风设备地址管理模块,同时接收排风设备地址管理模块的指令并向相应的排风设备进行远程控制;
室内空气质量监测设备地址管理模块用于管理室内空气质量监测设备所在的建筑区域及其网络地址编码;
室内空气质量监测设备数据读取与处理模块接收室内空气质量监测设备数据并上传至室内空气质量监测设备地址管理模块;
室外空气质量监测设备地址管理模块用于管理室外空气质量监测设备所在的建筑区域及其网络地址编码;
室外空气质量监测设备数据读取与处理模块接收室外空气质量监测设备数据并上传至室外空气质量监测设备地址管理模块。
本发明所述的新风***,包括有制冷和制暖功能的新风机组和带有新风管道的空调机组及其控制装置。
如图6所示,所述的有制冷和制暖功能的新风机组进风口同时与两条平行的进风管道连接,其中一条进风管道包含单层普通滤网与电动风阀,另一条进风管道包含多层含有不同材质的滤网与电动风阀。两条平等进风管道的入口同时与建筑室外进风口连接。新风机组的出风口与风机盘管或吊顶式空调机组的回风箱连接,或直接与室内的新风口连接。
如图7所示,所述的带有新风管道的空调机组的新风进风口同时与两条平行的进风管道连接,其中一条进风管道包含单层普通滤网与电动风阀,另一条进风管道包含多层含有不同材质的滤网与电动阀。两条平等进风管道的入口同时与建筑室外进风口连接。
当新风***为有制冷和制暖功能的新风机组时,其控制装置如图8所示,设有新风机组控制器、新风机组风机电源回路接触器、新风机组电动阀电源回路接触器、电动风阀电源回路继电器和数据通讯模块。新风机组控制器设有2个AI端口、5个DI端口和4个DO端口,AI端口分别与新风机组出风温度传感器T1、电动阀V1开度触点连接,DI端口分别与风机电源回路接触器KM1信号触点和2个电动风阀V1、V2的开关信号触点连接,DO端口分别与风机电源回路接触器KM1、电动阀电源回路触点R1、2个电动风阀电源回路继电器R2、R3连接,新风机组控制器通过数据通讯模块MAX485与RS-485现场控制网络连接;
当新风***为带有新风管道的空调机组的新风进风口时,其控制装置如图9所示,设有新风阀控制器、电动风阀电源回路继电器和数据通讯模块。新风阀控制器设有4个DI端口和2个DO端口,DI端口分别与2个电动风阀V1、V2的开关信号触点连接,DO端口分别与2个电动风阀电源回路继电器R1、R2连接,新风阀控制器通过数据通讯模块MAX485与RS-485现场控制网络连接。
本发明所述的排风***,如图10所示,是指排风出口连接到建筑室外排风口,排风入口连接到建筑室内排风口的排风机及其控制装置。控制装置如图11所示,设有排风机控制器、风机电源回路接触器和数据通讯模块。排风机控制器设有1个DI端口和1个DO端口,DI端口与风机电源回路接触器KM1信号触点连接,DO端口与风机电源回路接触器KM1连接,排风机控制器通过数据通讯模块MAX485与RS-485现场控制网络连接。
本发明所述的室外空气质量监测设备包括温湿度传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、PM2.5传感器,这些传感器每栋建筑只各安装一个,安装位置为建筑外阴凉通风处,如图4所示;所述的室内空气质量监测设备包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、VOC传感器、PM2.5传感器,这些传感器根据实际需要安装于建筑室内各个使用区域内,传感器不能安装于空调出风口处。上述传感器与现场控制网络连接。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。