CN110208459B - 人员密集场所室内tvoc浓度的在线监测方法及*** - Google Patents
人员密集场所室内tvoc浓度的在线监测方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法及***；在人员密集场所安装CO2传感器，对其室内CO2浓度进行连续采集；在处理单元中根据室内CO2浓度与室内TVOC浓度之间关系式
估算得到室内TVOC浓度值。处理单元将采集得到的室内CO2浓度以及估算得到的室内TVOC浓度传递至室内显示屏，室内人员通过显示屏可以了解到室内空气质量；本方法具有实施简单、监测结果稳定且精度高等优点。
Description
技术领域
本发明属于环境监测控制技术领域，特别是一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法及***。
背景技术
已有研究表明，室内VOCs是人员密集场所的一类主要气体污染物，且主要来自于人员散发。并随着人员密度增加，导致人员对室内空气质量的满意度变差，工作效率降低。目前，国内外针对人员密集场所室内VOCs污染物的研究还相对缺乏，且受到监测精度、成本等因素限制，尚缺少可供推广使用的简易在线监测方法。事实上，对室内VOCs进行全天候连续监测，得到相关的污染物浓度数据，是室内空气质量控制的重要依据。目前，对TVOC在线监测技术已有相关研究，如廖天星在2016年提出的一种VOC在线监测***(廖天星,曾旭腾,范铭钢,曾昭健,余阳,梁文智.一种VOC在线监测***(P):中国,CN205317753U)，该***可以通过实时测量VOC的浓度及流量，进而获得VOC排放速率，而该***是通过VOC检测单元以及流量检测单元来获得相关数据，这意味着该***成本高，同时由于检测单元多而影响到整个***的精度；王继红在2016年提出的一种基于PID的空气中VOC监测仪及其实现远程监测的方法(王继红,冯勇曹伟,蒋铭凯,王延立,张振飞,陈莉,贾楠,马献国.一种基于PID的空气中VOC监测仪及其实现远程监测的方法(P):中国,CN105388208A)，该方法包括VOC监测模块、WIFI无线路由器、云端服务器以及移动终端设备，其中VOC监测模块包含PID传感单元以及配套装置。由于该方法采用PID传感单元，因此提高了监测精度，但也提升了成本。同时由于组件过多导致安装难度较高。总之，在室内VOCs的连续监测方面，安装难度高，精度低，稳定性差、成本高的问题依然难以从根本上解决。因此需要设计一种低成本、较高精度和稳定性、且易安装推广的校园人员密集场所室内VOCs污染物简易监测方法，以替代现有的监测技术，用于人员密集场所的室内环境质量监测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法，以实现人员密集场所的室内环境质量的简易监测。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法，通过CO2传感器采集CO2浓度；根据室内CO2浓度值，以及室内CO2浓度与室内TVOC浓度之间的计算公式，估算得到室内TVOC浓度值；其中计算公式为：
其中
式中,
为室内CO2浓度，Cin，TVOC为室内TVOC浓度,
为室内CO2的发生量，μg/h；FTvoc为室内TVOC的散发量；
为室外CO2浓度；Cout，TVOC为室外TVOC浓度。
与现有技术相比，本发明的显著优点表现在：
(1)监测简单准确，本发明只需要连续监测人员密集场所室内CO2浓度，并依据室内TVOC浓度与室内CO2浓度之间的关系式，即可以确定室内TVOC的浓度情况，同时得到的室内TVOC浓度结果准确。
(2)监测成本低廉，本发明在实际工程运用中，可以通过只安装CO2传感器，同时获得室内CO2浓度以及室内TVOC浓度，从而节省TVOC传感器产品的采购和安装成本。并且现有CO2传感器技术较为成熟，在价格方面同样优于TVOC传感器。
附图说明
图1为一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法的流程图
图2为B学校室内TVOC实测值与本发明提出的TVOC监测方法计算得到的室内TVOC浓度值的对比
图3为C学校室内TVOC实测值与本发明提出的TVOC监测方法计算得到的室内TVOC浓度值的对比
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1，本发明的一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法，包括以下步骤：
步骤1、通过CO2传感器采集CO2浓度；
在人员密集场所安装CO2传感器，以一定时间步长，定期采集室内CO2浓度。
步骤2、根据室内CO2浓度值，以及室内CO2浓度与室内TVOC浓度之间的计算公式，估算得到室内TVOC浓度值：
步骤2.1、根据室内的气体污染物和室内人员释放的气体污染物之间满足的质量守恒方程，得到室内CO2、室内TVOC的质量守恒方程：
室内的气体污染物和室内人员释放的气体污染物之间满足以下质量守恒方程
式中：Cin为某一时刻室内气体污染物浓度，μg/m3；Cout为某一时刻室外气体污染物浓度，μg/m3；F为室内气体污染物散发量，μg/h；Q为室内通风量，m3/h；V为房间体积，m3；t为时间，h。
当室内人员数量稳定时，单位时间内室内污染物浓度达到稳态，故式(1)左项为0。因此可以得到单位时刻室内CO2以及室内TVOC均满足以下质量守恒方程:
Cout，TVOCQ+FTVOC＝Cin，TVOCQ (3)
式中：
为室内CO2浓度，μg/m3；Cin，TVOC为室内TVOC浓度，μg/m3；
室内CO2的发生量，μg/h；FTVOC为室内TVOC的散发量，μg/h；
为室外CO2浓度，μg/m3；Cout，TVOC为室外TVOC浓度，μg/m3,Q为室内通风量，m3/h。
步骤2.2、将质量守恒方程进行变换得到室内TVOC浓度与室内CO2浓度之间的计算公式：
联立式(2)、(3)消去Q后，可得
对式(4)进一步变形可得
将式(5)转换为一次函数形式，可得
其中
式中：
为室内CO2浓度，μg/m3；Cin，TVOC为室内TVOC浓度，μg/m3；
室内CO2的发生量，μg/h；FTVOC为室内TVOC的散发量，μg/h；
为室外CO2浓度，μg/m3；Cout，TVOC为室外TVOC浓度，μg/m3。
步骤3，进行实际测量获得TVOC浓度和CO2浓度，对上述一次函数进行线性拟合，获得K、B，得到转换公式的具体函数。
一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测***，包括CO2传感器、处理单元；所述CO2传感器通过有线或无线与处理单元相连，所述处理单元用以计算获得TVOC浓度；具体计算根据上述公式(6)，此处不再赘述。
进一步的，上述监测***还包括显示屏，所述显示屏，用以显示处理单元计算获得的TVOC浓度。
进一步的，所述显示屏设置在所监测的人员密集场所室内，以便室内人员观察。
下面将通过具体实施例对本发明的人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法进行进一步阐述。
实施例1，通过对A学校进行人员密集场所室内TVOC浓度以及CO2浓度实地测试获得实测浓度数据，其中在A学校的实测过程中，CO2传感器的步长为1分钟。再依据本发明的人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法可得，校园人员密集场所冬季室内CO2浓度与室内TVOC浓度之间的经验公式为
夏季为
过渡季为
其中过渡季为春季和秋季。
为验证在实施例1中A学校获得的经验公式的准确性，在同地区B、C两所学校进行实测。
实施例2，对B学校冬季人员密集场所进行室内TVOC浓度以及CO2浓度实地测试，获得实测浓度数据，其中室内实测的TVOC浓度数据与依据本发明的室内TVOC监测方法的计算结果对比情况如图2所示。由图2可知拟合得到室内TVOC浓度与实测情况较为符合，对实测数据以及拟合数据进行误差计算，得到两者之间误差7.0％，小于工程误差范围10％。
实施例3，对C学校冬季人员密集场所进行室内TVOC浓度以及CO2浓度实地测试，获得实测浓度数据，其中室内实测的TVOC浓度数据与依据本发明的室内TVOC监测方法的计算结果对比情况如图3所示。由图3可知拟合得到室内TVOC浓度与实测情况较为符合，对实测数据以及拟合数据进行误差计算，得到两者之间误差4.8％，小于工程误差范围10％。
通过本发明的方法，只需要连续监测人员密集场所室内CO2浓度，并依据室内TVOC浓度与室内CO2浓度之间的关系式，即可以确定室内TVOC的浓度情况，同时得到的室内TVOC浓度结果准确，且成本方面要低于TVOC传感器。
Claims (8)
1.一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法，其特征在于，通过CO2传感器采集CO2浓度；根据室内CO2浓度值，以及室内CO2浓度与室内TVOC浓度之间的计算公式，估算得到室内TVOC浓度值；其中计算公式为：
其中
式中，
为室内CO2浓度，μg/m3；Cin，TVOC为室内TVOC浓度，μg/m3；
为室内CO2的发生量，μg/h；FTvoc为室内TVOC的散发量，μg/h；
为室外CO2浓度，μg/m3；Cout，TVOC为室外TVOC浓度，μg/m3。
2.根据权利要求1所述的人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法，其特征在于，通过实际测量获得室内TVOC浓度和CO2浓度，进而拟合曲线获得K、B。
3.根据权利要求1所述的人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法，其特征在于，冬季室内CO2浓度与室内TVOC浓度之间的经验公式为
4.根据权利要求1所述的人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法，其特征在于，夏季室内CO2浓度与室内TVOC浓度之间的经验公式为
5.根据权利要求1所述的人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测方法，其特征在于，过渡季室内CO2浓度与室内TVOC浓度之间的经验公式为：
6.一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测***，其特征在于，包括CO2传感器、处理单元；所述CO2传感器通过有线或无线与处理单元相连，所述处理单元用以计算获得TVOC浓度，计算公式为：
其中
其中，
为室内CO2浓度，μg/m3；Cin，TVOC为室内TVOC浓度，μg/m3；
为室内CO2的发生量，μg/h；FTvoc为室内TVOC的散发量，μg/h；
为室外CO2浓度，μg/m3；Cout，TVOC为室外TVOC浓度，μg/m3。
7.根据权利要求6所述一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测***，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏用以显示处理单元计算获得的TVOC浓度。
8.根据权利要求7所述一种人员密集场所室内TVOC浓度的在线监测***，其特征在于，所述显示屏设置在所监测的人员密集场所室内。
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