一种适用于多场景的地下建筑降氡通风系统智能控制方法和系统与流程

1.本发明属于节能、通风技术领域，具体涉及一种适用于多场景的地下建筑降氡通风系统智能控制方法和系统。


背景技术：

2.氡是第二大引发肺癌的诱因，人类受到的天然辐射照射中有50％以上来自氡及其子体，它主要是岩石、土壤及建筑材料内镭的衰变子体在自然衰变过程中释放出的无色无味放射性气体。氡及氡子体通过岩石、土壤及建筑材料内部不同粒径的气孔，扩散迁移至空气中，导致室内空气氡浓度升高。通风降氡是地下工程降低氡浓度应用最广泛、最主要、最有效的手段之一。
3.持续性单一通风模式导致建筑通风能耗大，建筑能耗特别是通风能耗的降低迫在眉睫。同时长时间持续通风，特别是在夜间通风，由于夜晚空气湿度较大，会导致地下建筑内设备受到损坏。地下建筑具有不同的使用场景，单一的通风模式在运行过程中会存在过度通风或者通风效果不够的问题，会危害到进入地下建筑工作人员的健康安全。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于多场景的地下建筑降氡通风系统智能控制方法和系统，以解决现有的建筑长时间通风降氡会损坏建筑，单一的通风模式效果不好的问题。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种适用于多场景的地下建筑降氡通风系统智能控制系统，包括hvac系统、通风总控台和测氡仪，所述通风总控台分别和hvac系统以及测氡仪连接；
7.所述通风总控台包括通风管理系统、监测及预报警系统和通风学习库；
8.所述监测及预报警系统和测氡仪连接，所述通风学习库分别和hvac系统及测氡仪连接；所述监测及预报警系统为通风管理系统提供报警信息，所述通风管理系统中设置有通风数据库，所述通风数据库中设置有多个通风策略，所述hvac系统根据通风策略运行；所述通风策略包括新风比、风量、hvac系统的启停时机和启停时长；
9.通风学习库从hvac系统中采集实际的通风策略，通风学习库从测氡仪中采集在该通风策略运行时的实际氡浓度变化值；通风学习库对比实际氡浓度变化值和仿真氡浓度变化值，通过实际氡浓度变化值修正仿真氡浓度变化值，进而修正该通风策略和氡浓度变化的相关曲线。
10.本发明的进一步改进在于：
11.优选的，所述hvac系统为一次回风系统。
12.优选的，所述hvac系统包括空调风系统，空调风系统包括空气处理模块，空气处理模块连接有风机；
13.空气处理模块同时连接有新风风口、送风风口和回风风口；回风风口连接有回风管；
14.回风管通过新风比调节阀和风机连接；
15.风机内设置有风量调节阀，风量调节阀和送风风口连接。
16.优选的，通风数据库中设置有日常模式和应急模式，日常模式对应有多个通风策略，应急模式对应有多个通风策略。
17.优选的，所述日常模式为间歇通风，以能否实现安全水平的氡浓度为第一评价指标，以在预计运行周期t内通风系统时间运行时间t
out
长短为第二评价指标。
18.优选的，所述应急模式为持续通风，以预计响应时间t
pre
内实现氡浓度安全水平为目标，以通风安全浓度初始时长t1ˊ《响应时间t
pre
为目标。
19.优选的，所述氡浓度包括一系列特征值，所述特征值包括：长时间密闭条件下的密闭后初始浓度ci，浓度安全阈值c0；高风量qh、中风量qm、低风量q
l
、不同新风比φ1、φ2、φ3通风工况下通风极值浓度c1，通风极值浓度初始时长t1，极值浓度无通风安全时长t2和通风极值浓度周期时长t3。
20.优选的，所述测氡仪包括工作区测氡仪和非工作区测氡仪。
21.优选的，所述工作区测氡仪距地面1.2m～2m，所述非工作区测氡仪比工作区测氡仪低0.5m。
22.一种上述的一种适用于多场景的地下建筑降氡通风系统智能控制系统的控制方法，测氡仪实时监测地下建筑中的氡浓度，当地下建筑中的氡浓度超出安全阈值时，监测及预报警系统启用预警模式及自检模式，通风管理系统调整通风策略，hvac系统执行通风策略。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24.本发明公开了一种适用于多场景的地下建筑降氡通风系统智能控制系统，包括hvac系统，通风总控台，测氡仪和连接电缆，通风总控台分别和hvac系统以及测氡仪连接；监测及预报警系统为通风管理系统提供报警信息，通风管理系统通过监测及预报警系统传递的数值选择使用的通风策略，通风学习库实时更新通风数据库，本发明通过fluent数值模拟构建初始通风数据库，再以多场景的通风需求为目标，由通风总控台分析调用该场景的最优节能策略；监测及预报警系统实时监测实际运行效果，保障建筑内特别是工作区氡浓度安全水平；同时考虑到氡衰减特性，以运行通风策略和运行效果为数据库，构建通风学习库，进而更新通风数据库。
25.本发明还公开了一种适用于多场景的地下建筑降氡通风系统智能控制系统的控制方法，该方法具有实现地下建筑有人员时保障提供符合健康卫生标准的氡浓度水平的基本功能，通过用户侧的不同场景需求下各通风策略耗能的预判，充分利用不同通风策略的优势，同时具备监测预警、报警系统，考虑氡衰减特性，达到整个降氡周期针对地下建筑多场景下，通风系统高效、节能的降氡效果。
附图说明
26.图1显示了本发明一种适用于多场景的地下建筑降氡通风系统智能控制系统图；
27.图2为hvac系统的结构图；
28.图3显示了间歇通风下地下建筑氡浓度的变化图；
29.其中有：1-hvac系统；2-通风总控台；3-测氡仪；4-连接电缆；11-空调风系统；111-风机；112-新风管；113-送风管；114-排风管；115-回风管；116-送风风口；117-回风风口；118-新风风口；119-风量调节阀；1110-新风比调节阀；1111-风机减震消声装置；1112-空气处理模块；21-通风管理系统；22-监测及预报警系统；23-通风学习库；31-工作区测氡仪；32-非工作区测氡仪。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.如图1和图2所示，一种适用于多场景的地下建筑降氡通风系统智能控制方法和系统，包括hvac系统1，通风总控台2，测氡仪3和连接电缆4，所述hvac系统1包括空调风系统11；所述通风总控台2包括通风管理系统21、监测及预报警系统22和通风学习库23；所述测氡仪3包括工作区测氡仪31、非工作区测氡仪32；所述连接电缆4将系统内各设备连接至通风总控台2；所述设备运行值均可传输至通风总控台2；所述设备工作状态可由通风总控台2智能实时控制；
32.所述hvac系统1包括具有降氡过滤功能和冷热调节功能的空调风系统11；
33.空调风系统11包括风机111、新风管112、送风管113、排风管114、回风管115、送风风口116、回风风口117、新风风口118，风量调节阀119、新风比调节阀1110、风机减震消声装置1111和空气处理模块1112；风机111为满足最大所需风量的至少一台主机和一台备用机；风机减震消声装置1111布置于风机111外表面；风机减震消声装置1111为商用市售组件。
34.空气处理模块1112具有过滤模块，加热/冷却模块等空气处理模块；
35.新风风口118、送风风口116和回风风口117连接空气处理模块1112连接，空气处理模块1112和风机111连接，新风风口118和新风管112连接，送风风口116和送风管113连接，回风管115和回风风口117连接。
36.新风比调节阀1110布置于回风管115与风机111连接处，调节再次进入空气处理设备的回风量。
37.风量调节阀119布置于风机111内，调节由风机111送入送风风口116的风量。
38.排风管114的一端和风机111连接，排风管114的另一端和户外相连接。
39.hvac系统1优选为一次回风系统，在空气处理设备集中处理空气过程中，室内回风和室外新风混合后，经表冷器冷却除湿后，直接送入空调房间或者加热后再送入空调房间。
40.通风总控台2包括通风管理系统21、监测及预报警系统22和通风学习库23。
41.通风管理系统21中设置有数值模拟方法，通过fluent数值模拟构建初始通风数据库；初始通风数据库通过学习数据库不断的更新内部的数据，形成通风数据库。
42.更为具体的，通风数据库中存储有多个通风策略及氡浓度变化的曲线，多个通风策略及氡浓度变化的初始曲线由fluent数值模拟获得，初始曲线根据已有的底下建筑和恒定氡析出率，通过fluent得到的不同预设通风策略下氡浓度变化，具有一系列特征值，多个初始曲线组成的数据库为初始数据库。由于该建筑的氡的析出率会有衰减，且建筑内人员活动也对氡浓度变化有影响，因此设置通风学习库对通风数据库进行修正。相当于用实时运行氡浓度变化曲线来更新修正该通风策略下的氡浓度变化曲线。
43.通风学习库23从hvac系统1中采集实时的通风量和新风比、同时从测氡仪3中采集实际氡含量，将采集到的通风量和新风比传输至通风数据库中，通过通风策略及氡浓度变化的曲线获得数据中的仿真氡含量，通风学习库23中对比实际氡含量和仿真氡含量，通过实际氡含量实时修正仿真氡含量，进而实时修正通风策略及氡浓度变化的曲线。
44.通风策略具体包括新风比、风量、hvac系统的启停时机、具体的启动时长和停机时长。
45.上述中的氡浓度为一系列特征值总称，具体的特征值包括长时间密闭条件下的密闭后初始浓度ci，浓度安全阈值c0，不同风量：高风量qh、中风量qm、低风量q
l
、不同新风比φ1、φ2、φ3通风工况下通风极值浓度c1，通风极值浓度初始时长t1，极值浓度无通风安全时长t2，通风极值浓度周期时长t3。
46.浓度安全阈值c0为适用于该地下建筑的相关规范所限定的设计水平氡浓度；
47.通风极值浓度c1为某通风条件下房间体平均氡浓度能达到的最低水平；
48.通风极值浓度初始时长t1为在通风条件下由密闭后初始浓度ci降低至通风极值浓度c1的时长；
49.极值浓度无通风安全时长t2为在无通风条件下由通风极值浓度升高至浓度安全阈值c0的时长；
50.通风极值浓度周期时长t3为在通风条件下由浓度安全阈值c0降低至通风极值浓度c1的时长；
51.不同风量高风量qh、中风量qm、低风量q
l
为符合通风降氡、供冷、供热、噪声等前提下的风量范围内的不同取值；
52.不同风量不同新风比φ1、φ2、φ3为包括新风比为0，新风比为1在内的新风比的不同取值；
53.通风极值浓度初始时长t1ˊ为在通风条件下由密闭后初始浓度ci降低至浓度安全阈值c0的时长；
54.更进一步的，通风管理系统21具有日常模式和应急模式，用户侧在有人员进入建筑工作时，根据需求选择日常模式或应急模式，输入运行周期t或预计响应时间t
pre
；运行周期t、响应时间t
pre
为地下建筑不同场景不同模式的相关使用参数。
55.日常模式具有运行时间长的特点，采用间歇通风，以能否实现安全水平的氡浓度为第一评价指标，以在预计运行周期t内通风系统时间运行时间t
out
长短为第二评价指标，通风策略通风管理系统21优选调用氡浓度安全水平、运行时间t
out
最短的通风策略。采用对应的通风策略后，如果两个评价指标无法满足，代表通风策略无法满足需求，则更换通风策略或调整通风数据库中的仿真曲线。
56.应急模式具有快速实现氡浓度安全水平等特点，以预计响应时间t
pre
内快速实现氡浓度安全水平，通风安全浓度初始时长t1ˊ《响应时间t
pre
为策略目标，通风策略通风管理系统21优选调用风量最小、功耗最低的通风策略；采用对应的通风策略后，如无法满足目标，则更换通风策略或调整通风数据库中的仿真曲线。
57.通风管理系统21负责根据运行要求，调用通风学习库中的通风策略，对hvac系统1进行控制，同时接收监测及报警系统2的监测及报警信号对运行情况进行监控。调用的通风策略为以能否达到安全氡浓度为第一基本选择指标，以预计运行时间内通风系统运行时间
时长和功耗为第二选择指标，在通风数据库中选择能达到安全氡浓度，且在预计运行时间内hvac系统运行时长最短和功耗最低的通风策略。
58.监测及预报警系统22是接收测氡仪3监测信号，监测室内不同区域的氡浓度水平，如氡浓度超过安全水平，进行预报警，反馈至通风管理系统21。
59.测氡仪3优选为能实时监测氡浓度，并通过连接电缆4，与通风总控台2连接，所在测点的氡浓度情况转换为可传递信号传输至通风总控台2；
60.测氡仪3优选布置分为两组，包括工作区测氡仪31、非工作区测氡仪32；
61.工作区测氡仪31优选布置为人员坐姿和站姿高度之间，距地面1.2m—2m，特殊工作区场合可根据实际情况调整；优选非工作区测氡仪32比工作区测氡仪31布置低0.5m，用于氡浓度超标预报警信息的采集；
62.监测及预报警系统22实时分析工作区测氡仪31、非工作区测氡仪32数据；
63.当非工作区测氡仪32数据高于浓度安全阈值c0，非工作区发生预警，监测及预报警系统22启用预警模式及自检模式，需评估按照原通风策略是否会对工作区造成氡污染，根据现有氡浓度水平和预计运行时间的降氡要求，调用新的通风策略。通风管理系统21重新评估并调用通风策略，自检模式为检查各设备是否正常工作，如有故障，提示报警。具体的，评估是指非工作区氡浓度是否有继续上升的趋势。若非工作区氡浓度保持稳定或者有下降趋势，那么按照原通风策略运行，工作区不会存在氡污染，可以维持原通风策略；
64.若非工作区氡浓度有上升趋势，那么按照原通风策略运行，工作区会存在氡污染，需要重新调用通风策略
65.当工作区测氡仪31数据高于浓度安全阈值c0，监测及预报警系统22启用报警模式及自检模式，通风管理调用应急模式通风策略，自检模式为检查各设备是否正常工作，如有故障，提示报警；
66.该地下建筑降氡通风系统智能控制方法和系统适用于多场景日常模式、应急模式、变风量、变新风比的通风降氡系统，根据用户侧的不同场景需求下各通风策略耗能的预判，充分利用不同通风策略的优势，根据不同场景的降氡要求调取最优通风策略，同时具备监测预警、报警系统，且考虑氡的衰变特性，更新升级通风管理系统，是一种预判智能选择的，动态变化的，有安全保障的，节能的，充分发挥各通风策略最大降氡能力的地下建筑降氡通风系统智能控制方法和系统。
67.如图3和下表1所示，地下建筑连续通风的体平均氡浓度水平变化如图3所示，在通风条件下氡浓度水平能有效降低，不同风量(高风量qh、中风量qm、低风量ql)、不同新风比(φ1、φ2、φ3)通风工况下通风极值浓度c1，通风极值浓度初始时长t1，极值浓度无通风安全时长t2，通风极值浓度周期时长t3。
68.表1通风管理系统初始数据库信息表
[0069][0070]
上述系统的控制方法：
[0071]
测氡仪3实时监测地下建筑中的氡浓度，工作区测氡仪31监测工作区的氡浓度，非工作区测氡仪32监测非工作区的氡浓度；当非工作区测氡仪32数据高于浓度安全阈值c0，非工作区发生预警，监测及预报警系统22启用预警模式及自检模式，需评估按照原通风策略是否会对工作区造成氡污染，根据现有氡浓度水平和预计运行时间的降氡要求，调用新的通风策略。当工作区测氡仪31数据高于浓度安全阈值c0，监测及预报警系统22启用报警模式及自检模式，通风管理调用应急模式通风策略，自检模式为检查各设备是否正常工作，如有故障，提示报警。
[0072]
不同的通风策略通过调整新风比调节阀1110调节hvac系统1的新风比，通过调整风量调节阀119调整hvac系统1的风量。
[0073]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。