測量多區建筑通風量的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬建筑測量技術領域，具體涉及一種測量多區建筑通風量的方法。
【背景技術】
[0002] 目前對于建筑通風量的測量和計算多采用示蹤氣體技術。示蹤氣體技術是根據示 蹤氣體質量守恒方程來計算建筑通風量。根據示蹤氣體的釋放和監測形式該技術可分為三 類：（1)示蹤氣體恒定釋放法；（2)示蹤氣體衰減法；(3)示蹤氣體恒定濃度法。示蹤氣體恒 定釋放法是將示蹤氣體以恒定的速度不斷釋放到測試空間中，監測和記錄氣體濃度，用以 計算通風量。示蹤氣體衰減法是將一定量的示蹤氣體釋放到測試空間中，氣體在該空間中 濃度混合均勻后，記錄初始濃度及濃度的衰減，用以計算通風量。示蹤氣體恒定濃度法是將 示蹤氣體不斷注入到測試空間中，監測并控制空間中該氣體濃度保持恒定，記錄氣體濃度 及釋放量，用以計算通風量。
[0003] 常用的示蹤氣體主要有SF6, CF4, 0)2等。使用SF6, CFjt為示蹤氣體的方法花 費高，監測儀器不便攜，不能進行實地的長時間監測。使用人體呼出的co2作為示蹤氣體 的方法，花費低，且氣體在空間長期存在，測量儀器便攜，可測量實時通風量，測量方便靈 活。丹麥技術大學的Petra Stavova博士利用人體呼出的C02作為示蹤氣體發展了單區模 型用以測量和計算住宅建筑的通風量（Stavova P. 2004. A method for air change rate measurements in dwellings based on carbon dioxide produced by people. Master Thesis，Technical University of Denmark，Denmark^ 但該方法有其局限性，不能用于測 量C02濃度分布不均勻的多區建筑。因此有待開發新的測量技術和方法。
【發明內容】
[0004] 為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于人體呼出C02測量多區建 筑通風量的方法，克服現有技術中測量C02濃度分布不均勻的多區建筑具有局限性的問 題。
[0005] 本發明的技術方案是：一種基于人體呼出C02測量多區建筑通風量的方法，該方法 包括如下步驟：
[0006] (1)放置co2濃度測試儀器，繪制空間平面圖，標注房間尺寸；
[0007] (2)記錄居住人員個人信息（如身高、體重）、活動情況及時間、睡覺時間，記錄測 試空間的各門窗開閉情況；
[0008] (3)待C02濃度測試儀器工作24小時以上（或更長時間，取決于儀器的存儲空 間），取回儀器，錄入co 2濃度數據；
[0009] (4)把空間分為一個或多個區；
[0010] (5)根據測試所得的房間尺寸，計算各區體積；根據居住人員身高體重，活動類 型，利用公式，計算各區人體呼出的co2量；
[0011] (6)假定各區通風量初始值；
[0012] (7)變換各區假設的通風量，擬合0)2濃度曲線，得到最終各區通風量結果。
[0013] 所述步驟⑴中，放置0)2濃度測試儀器的方法為，在人員經常活動的房間放置C02 濃度測試儀器，例如臥室，客廳，書房等，測試之前，應先對測試儀器進行校正；設定測量間 隔時間（一般為1分鐘）。儀器的放置位置應在垂直地面以上1-1. 5m內，避免放在人員頭 部正上方。放置位置避免窗戶、門等進風區，避免空間內通風不暢的死角區（如屋角）。在 此同時，測量室外〇) 2濃度20-30分鐘，作為C02背景濃度參考值。
[0014] 所述步驟（4)中，把空氣分為一個或多個區的方法為，根據空間類型及測試所得 的〇)2濃度曲線，把空間分為一個或多個區。當空間內門全開，且各房間co2濃度值與整個 空間co 2濃度平均值的逐點差值最大不超過10%時，整個測試空間可視為單區；否則，根據 房間功能和〇)2濃度值將整個空間分為多區。
[0015] 所述步驟（5)中，計算各區人體呼出的C02量計算方法為，根據居住人員身高體 重，活動類型，計算各區內人員產生的〇) 2量。計算每一個人的0)2產生量時，把人員身高量 減去3cm和體重減去5kg之后計算得到的0) 2作為最小C02產生量，把人員身高量加上3cm 和體重加上5kg之后計算得到的0) 2作為最大CO 2產生量，在最終擬合時，CO 2產生量在最大 值和最小值之間變化，最終得到一個最為合適的C02產生量，如此用以避免身高體重的錯誤 報告。人體呼出的C0 2量計算公式為：
[0017] 式中，R表示人員呼吸比，通常取0. 83 ;H表示人員身高；W表示人員體重；M表示人 員代謝率。
[0018] 所述步驟（7)中，通風量計算方法為，把從窗和門通過的氣體視為單向流動，根據 示蹤氣體質量守恒公式，計算各區每個間隔時間的C0 2濃度變化量：
[0020] 式中，Ac是每個間隔時間內所計算空間的C02濃度變化量；At是間隔時間；Vz_ 是所計算空間的體積；F是0)2釋放量；N是所計算空間的通風量；(：_表示室外CO 2濃度值； K，是以門相通的隔壁空間的空氣流向所計算空間的量，下標從1到n表示相鄰的1到n 個空間；(^是At時間段開始時以門相通的隔壁空間的C02濃度值，下標從1到n表示相鄰 的1到n個空間；c是At時間段開始時所計算空間的C02濃度值。其中，F可由公式（1) 計算而得。
[0021] 根據最小二乘法，變換各區假設的通風量，使得co2濃度測量值和co2濃度計算值 達到最優擬合，此時的計算過程中所假定的通風量即為最終各區的通風量結果。
[0022] 本發明的有益效果為：以往利用SF6、CF4示蹤氣體測試建筑通風量的方法，在經 濟和實用性上具有一定局限性；以往以C02為示蹤氣體的方法只局限于單區建筑。本發明 在考慮了空間的風壓及熱壓后，采取有效的假設，在此基礎上進行的建筑通風量計算可應 用于多區的空間，解決的多區空間通風量的計算問題，能夠簡單方便又快速有效的測量計 算多區空間的實時通風量大小。
【附圖說明】
[0023] 圖1本發明多區建筑通風量測試及計算方法的流程圖；
[0024] 圖2本發明氣體在二區建筑空間流動的二區模型示意圖；
[0025] 圖3本發明氣體在三區建筑空間流動的三區模型示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 本發明的最佳實施方式在于計算晚上睡眠期間多區建筑通風量。在此期間人員 co2產生率、門窗開閉情況處于恒定狀態，在室外氣候條件沒有突變的情況下，認為建筑通 風量是一個定值。
[0027] 為使本發明的技術方案更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描 述。具體測試和計算流程圖見圖1。
[0028] 首先要描述的是本發明中獲取0)2濃度實地測試數據的測試方法，具體測試方法 包括如下步驟，流程參見圖1 :
[0029] 1)在人員經常活動的房間放置C02濃度測試儀器，例如臥室，客廳，書房等，測試之 前，應先對測試儀器進行校正，設定測量間隔時間（一般為1分鐘），儀器的放置位置應在垂 直地面以上1-1. 5m內，避免放在人員頭部正上方。放置位置避免窗戶、門等進風區，避免 房間角落等死角區。在此同時，測量室外〇)2濃度20-30分鐘，作為0) 2背景濃度參考值。
[0030] 2)繪制待測空間平面圖，標注空間尺寸。
[0031] 3)記錄建筑室內人員個人信息（如身高、體重）、活動安排及對應的時間，記錄測 試空間的各門窗開閉情況。
[0032] 4)待0)2濃度監測完畢后，取回儀器，下載和保存CO 2濃度數據。
[0033] 其次要描述的是利用0)2數據計算通風量的方法。圖1中給出了本發明的多區建 筑通風量計算方法的流程圖，包括：
[0034] 1)根據空間類型及測試所得的0)2濃度曲線，把空間分為一個或多個區。當空間 內門全開，且各房間C0 2濃度值與整個空間C02濃度平均值的逐點差值最大不超過10%時， 整個測試空間可視為單區，否則，根據房間功能和〇) 2濃度值將整個空間分為多區。
[0035] 2)根據測試所得的房間尺寸，計算各區體積，根據居住人員身高體重，活動類型， 計算各區內人員產生的〇) 2量，計算每一個人的CO 2產生量時，把人員身高量減去3cm和體 重減去5kg之后計算得到的0)2作為最小C0 2產生量，把人員身高量加上3cm和體重加上 5kg之后計算得到的0)2作為最大CO 2產生量，在最終擬合時，CO 2產生量在最大值和最小值 之間變化，最終得到一個最為合適的C02產生量，如此用以避免身高體重的錯誤報告。
[0036] 3)設定各區通風量初始值，把從窗和門通過的氣體視為單向流動，根據示蹤氣體 質量守恒