CN110260909A - 基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统及方法。本发明包括二氧化碳钢瓶、压力表、质量流量控制器、控制中心、气体管路系统、室内传感器、室外传感器；室内、外传感器分设在被测试房间内、外；二氧化碳钢瓶与质量流量控制器连通，质量流量控制器通过气体管路系统连通至被测试房间内；质量流量控制器、室内传感器和室外传感器与控制中心信号连接。控制中心控制二氧化碳钢瓶匀速释放二氧化碳气体，并通过气体管路系统输送至被测试房间内，同时室内传感器和室外传感器按照步长采集数据，达到设定时间后，根据传感器采集的数据，计算得到该室内外工况条件下的换气次数值。本发明设备成本低，测试速度快，准确度高。
Description
技术领域
本发明属于建筑节能技术领域，尤其是建筑节能中的建筑测试技术领域，涉及一种房间换气次数的测试系统，具体是一种基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统及方法。
背景技术
传统的换气次数测试方法，主要有以SF6为示踪气体的示踪气体法与鼓风门法。鼓风门法需要采用风机送风使得室内外形成一定压差，通过测量单位时间内风机鼓入的空气量从而计算房间换气次数；其测试装置一般由风机、密封装置、流量计量设备组成。该方法测试装置复杂，测试过程繁琐且持续时间较长。示踪气体法通常采用SF6作为示踪气体，采用示踪气体衰减法作为测试原理，即向室内释放示踪气体达到一定浓度值后测试示踪气体浓度的衰减规律，由此计算室内换气次数。该方法准确度较高，但示踪气体浓度衰减需要较长时间(一般测试时长4h左右)，且示踪气体SF6和相应的浓度检测设备成本较高。
以二氧化碳为示踪气体测试房间换气次数的研究较多，精确度也被证明。目前多是利用人体或干冰作为二氧化碳释放源，存在受限和不稳定因素，无法做到快速简易测试。因而，亟需一种成本低、测试准确度高、简易快捷且能适应于不同工况(如供暖、空调等)的房间换气次数测试系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有房间换气次数测试方法的不足与缺点，提供一种成本低廉、速度快、准确度高的基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统。
本发明的房间换气次数测试系统包括二氧化碳钢瓶、减压压力表、质量流量控制器、控制中心、气体管路系统、室内传感器、室外传感器；室内传感器设置在被测试房间内，室外传感器设置在被测试房间外；二氧化碳钢瓶的出气口通过气体管路系统与质量流量控制器的进气口连通，质量流量控制器的出气口通过气体管路系统连通至被测试房间内；质量流量控制器、室内传感器和室外传感器与控制中心信号连接。
所述的二氧化碳钢瓶为钢制无缝气瓶，其功能为提供食用级二氧化碳。
所述的减压压力表为二氧化碳专用减压压力表,其功能为对钢瓶内二氧化碳的减压。
所述的质量流量控制器适用于二氧化碳气体，其功能为控制二氧化碳释放速率。
所述的控制中心为微型计算机系统，具有二氧化碳释放控制功能、室内外测试数据储存功能及换气次数计算功能。
所述的气体管路系统为PU管及管件，其功能为输送二氧化碳气体。
所述的室内传感器包括室内二氧化碳浓度传感器、室内温度传感器和室内相对湿度传感器。
所述的室外传感器包括室外二氧化碳浓度传感器、室外温度传感器和室外相对湿度传感器。
进一步，所述的二氧化碳钢瓶的内部容积大于等于4L，容纳大于等于2.4kg的液态二氧化碳。
进一步，所述的压力表压力表的输入压力最高为15MPa，调节范围为0.01～0.4MPa，公称流量为5m3/h。
进一步，所述的质量流量控制器的最大耐压为1MPa，压差范围小于10kPa，流量范围在0～50SLPM之间。
进一步，所述的控制中心控制二氧化碳释放源的启停、向质量流量控制器输出信号、存储传感器采集的数据及计算换气次数。
进一步，所述的室内二氧化碳浓度传感器和室外二氧化碳浓度传感器的精度为±50ppm或±5％。
进一步，所述的室内温度传感器和室外温度传感器的精度为±0.2℃。
进一步，所述室内相对湿度传感器和室外相对湿度传感器的精度为±3％。
本发明的另一目的是提供一种利用该测试系统进行房间换气次数测试的方法。
该方法具体是：首先开启二氧化碳钢瓶，减压压力表显示输出压力小于0.1MPa后，控制中心向质量流量控制器输出信号，控制二氧化碳钢瓶匀速释放二氧化碳气体，并通过气体管路系统输送至被测试房间内，同时室内传感器和室外传感器按照步长t采集数据；采集的数据包括对应时间点的室、内外的二氧化碳浓度、温度、湿度；待测试时长达到设定时间T后，控制中心关闭二氧化碳释放源，同时停止记录数据；控制中心根据传感器采集的数据，计算室内二氧化碳浓度的上升速率，从而得出该室内外工况条件下的换气次数值。
进一步，t＝5～20秒，T＝0.5～2小时。
本发明的技术效果：
本发明系统采用食用级二氧化碳作为示踪气体释放源，示踪气体及相应的浓度检测传感器成本低廉；采用减压压力表和质量流量控制器控制二氧化碳的释放速率，受限因素少，准确度高，成本低廉，能有效提高房间换气次数的测量效率，同时能够降低测试成本。
本发明方法采用示踪气体上升法为测试原理，测试时长仅为0.5～2小时，测试速度快。本发明操作简易，耗时短，测试准确度高，其次，该系统设备对于房间的介入性低，不影响房间的室内热环境，故可准确测试房间在不同工况下(如供暖和不供暖房间)的换气次数。
附图说明
图1是本发明系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统，包括二氧化碳钢瓶1、减压压力表2、质量流量控制器3、控制中心4、气体管路系统5、室内传感器6、室外传感器7。室内传感器6设置在被测试房间(图中虚线范围)内，室外传感器7设置在被测试房间外。二氧化碳钢瓶1的出气口通过气体管路系统5与质量流量控制器3的进气口连通，质量流量控制器3的出气口通过气体管路系统5连通至被测试房间内；质量流量控制器3、室内传感器6和室外传感器7与控制中心4信号连接。
二氧化碳钢瓶1为钢制无缝气瓶，内部容积大于等于4L，容纳大于等于2.4kg的液态二氧化碳,其功能为提供食用级二氧化碳。
减压压力表2为二氧化碳专用减压压力表,输入压力最高为15MPa，调节范围为0.01～0.4MPa，公称流量为5m3/h，其功能为对钢瓶内二氧化碳的减压。
质量流量控制器3适用于二氧化碳气体，最大耐压为1MPa，压差范围小于10kPa，流量范围在0～50SLPM之间，其功能为控制二氧化碳释放速率。
控制中心4为微型计算机系统，具有二氧化碳释放控制功能、室内外测试数据储存功能及换气次数计算功能，控制二氧化碳释放源的启停、向质量流量控制器3输出信号、存储传感器采集的数据及计算换气次数。
气体管路系统5为PU管及管件，其功能为输送二氧化碳气体。
室内传感器6包括室内二氧化碳浓度传感器6-1、室内温度传感器6-2和室内相对湿度传感器6-3；其中，室内二氧化碳浓度传感器6-1精度为±50ppm或±5％，室内温度传感器6-2精度为±0.2℃，室内相对湿度传感器6-3精度为±3％。
室外传感器7包括室外二氧化碳浓度传感器7-1、室外温度传感器7-2和室外相对湿度传感器7-3；其中，室外二氧化碳浓度传感器7-1精度为±50ppm或±5％，室外温度传感器7-2精度为±0.2℃，室外相对湿度传感器7-3精度为±3％。
测试时，首先开启二氧化碳钢瓶1，减压压力表2显示输出压力小于0.1MPa后，控制中心4控制中心启动质量流量控制器3，控制二氧化碳钢瓶1匀速释放二氧化碳气体，并通过气体管路(气体管路系统5)输送至被测试房间内，同时室内传感器6和室外传感器7按照步长t采集数据，t＝5～20秒；采集的数据包括对应时间点的室、内外的二氧化碳浓度、温度、湿度。待测试时长达到设定时间T后，控制中心4关闭二氧化碳释放源，同时停止记录数据，T＝0.5～2小时。由于被测试房间存在空隙，室外空气通过空隙流入到室内，因此被测试房间的二氧化碳浓度上升速度，比同等情况下密封的空间慢，经过迭代计算可以得到被测试房间换气次数值。控制中心根据传感器采集的数据，计算室内二氧化碳浓度的上升速率(温度传感器和湿度传感器用于记录工况，记录的数据不用于计算二氧化碳浓度)，从而得出该室内外工况条件下的换气次数值。
Claims (10)
1.基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统，其特征在于：包括二氧化碳钢瓶(1)、减压压力表(2)、质量流量控制器(3)、控制中心(4)、气体管路系统(5)、室内传感器(6)、室外传感器(7)；室内传感器(6)设置在被测试房间内，室外传感器(7)设置在被测试房间外；二氧化碳钢瓶(1)的出气口通过气体管路系统(5)与质量流量控制器(3)的进气口连通，质量流量控制器(3)的出气口通过气体管路系统(5)连通至被测试房间内；质量流量控制器(3)、室内传感器(6)和室外传感器(7)与控制中心(4)信号连接；
所述的二氧化碳钢瓶(1)为钢制无缝气瓶，其功能为提供食用级二氧化碳；
所述的减压压力表(2)为二氧化碳专用减压压力表,其功能为对钢瓶内二氧化碳减压；
所述的质量流量控制器(3)适用于二氧化碳气体，其功能为控制二氧化碳释放速率；
所述的控制中心(4)为微型计算机系统，具有二氧化碳释放控制功能、室内外测试数据储存功能及换气次数计算功能；
所述的气体管路系统(5)为PU管及管件，其功能为输送二氧化碳气体；
所述的室内传感器(6)包括室内二氧化碳浓度传感器(6-1)、室内温度传感器(6-2)和室内相对湿度传感器(6-3)；
所述的室外传感器(7)包括室外二氧化碳浓度传感器(7-1)、室外温度传感器(7-2)和室外相对湿度传感器(7-3)。
2.如权利要求1所述的基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统，其特征在于：所述的二氧化碳钢瓶(1)的内部容积大于等于4L，容纳大于等于2.4kg的液态二氧化碳。
3.如权利要求1所述的基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统，其特征在于：所述的减压压力表(2)的输入压力最高为15MPa，调节范围为0.01～0.4MPa，公称流量为5m3/h。
4.如权利要求1所述的基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统，其特征在于：所述的质量流量控制器(3)的最大耐压为1MPa，压差范围小于10kPa，流量范围在0～50SLPM之间。
5.如权利要求1所述的基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统，其特征在于：所述的控制中心(4)控制二氧化碳释放源的启停、向质量流量控制器(3)输出信号、存储传感器采集的数据及计算换气次数。
6.如权利要求1所述的基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统，其特征在于：所述的室内二氧化碳浓度传感器(6-1)和室外二氧化碳浓度传感器(7-1)的精度为±50ppm或±5％。
7.如权利要求1所述的基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统，其特征在于：所述的室内温度传感器(6-2)和室外温度传感器(7-2)的精度为±0.2℃。
8.如权利要求1所述的基于二氧化碳示踪气体法的房间换气次数测试系统，其特征在于：所述室内相对湿度传感器(6-3)和室外相对湿度传感器(7-3)的精度为±3％。
9.利用权利要求1所述的测试系统进行房间换气次数测试的方法，其特征在于该方法具体是：首先开启二氧化碳钢瓶(1)，减压压力表(2)显示输出压力小于0.1MPa后，控制中心(4)控制中心启动质量流量控制器(3)，控制二氧化碳钢瓶(1)匀速释放二氧化碳气体，并通过气体管路系统(5)输送至被测试房间内，同时室内传感器(6)和室外传感器(7)按照步长t采集数据；采集的数据包括对应时间点的室、内外的二氧化碳浓度、温度、湿度；待测试时长达到设定时间T后，控制中心(4)关闭二氧化碳释放源，同时停止记录数据；控制中心(4)根据传感器采集的数据，计算室内二氧化碳浓度的上升速率，从而得到该室内外工况条件下的换气次数值。
10.如权利要求1所述的房间换气次数测试方法，其特征在于：t＝5～20秒，T＝0.5～2小时。
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