室内空气品质的灰色非本征模型与实验研究

《室内空气品质的灰色非本征模型与实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、室内空气品质的灰色非本征模型与实验研究摘要　利用灰色系统理论和原有的确定性物理模型建立了室内空气品质灰色非本征模型。并利用灰色非本征模型模拟了两种条件下，室内二氧化碳随时间变化的过程。这两个例子充分说明了灰色非本征模型的实用性，适应性和精确性。本文还对灰色非本征模型和随机预测模型进行了比较，说明了灰色非本征模型的优越性。　　关键词　灰色非本征模型灰参数室内空气品质　　建筑就是向人们提供安全、舒适、健康及富有效率的室内活动、休息空间。空调则是为了满足人们在建筑内的舒适性而提出来的。然而，20世纪70年代全球

2、的能源危机，使得空调系统这一建筑能源消耗大户面临着严重的考验，降低能源消耗成为空调设计的关键环节。节能措施之一就是减少入室新风量，但是这一措施引起了室内空气环境恶化，出现了"病态建筑综合症"（SBS）。美国ASHRAE几次修改标准，以增加每人最少新风需要量，降低室内空气污染物的浓度，来创造出一个健康舒适的室内空气环境。　　影响室内空气品质的因素非常复杂，而通风空调系统是影响室内空气品质的主要原因之一，其中许多因素具有不确定性。通风空调的送风方式、设计标准、控制方法、通风空调设备及室外气象条件等均是影响室内

3、空气品质的主要因素，其中室外气象条件、通风空调系统的空气过滤设备、系统运行参数等具有不确定性。而传统的通风空调系统均是以实现室内稳定的温度、湿度等物理参数为目标的，在模拟和计算通风空调系统时也是按确定性的方法进行的，这实际上是一种在特定的环境下的特殊解。它并不能全面充分的反映通风空调系统的实际情况。　　灰色系统理论是我国学者邓聚龙教授在80年代初首先提出来的。现实中那些既有确定因素又有不确定因素组成的系统就是灰色系统。灰色系统理论是研究这类系统特性的理论体系，它可实现对具有不确定性、不确定因素（包括参数、

4、模型结构、过程及特征不确定）的系统进行模拟、分析和评价。有物理原型并且部分信息可直接观测的系统称为非本征性灰色系统。如室内空气污染系统、建筑传热系统等，建立这一类系统的模型常常存在信息不确定的问题。因此，可利用灰色系统分析的思想，组建部分是确定的，部分是不确定或不确知的灰色系统模型。对于非本征灰色系统，建立模型的思想是充分吸收现有物理系统的验前知识和可观测信息，将研究的对象按照建模目的进行划分。当能够得到部分的系统知识和信息，则可建立仅带有部分灰色结构或灰参数的物理系统模式中简化了概念性系统参数模型[1]

5、。本文利用灰色非本征模型来模拟和预测室内空气污染物浓度的。　　1模型的建立　　　　在工程上，常常基于室内空气污染物质量平衡方程来计算室内污染物浓度。对于图1所示的系统，我们可以建立如下方程：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）　　式中：Q----通风空调系统新风量，m3/h；　　　　　q----渗透风量，m3/h；　　　　　C0----新风中污染物浓度，ppm；　　　　　Ci----室内空气污染物浓度，ppm；　　　　　V----房间体积，m3；　　　　　S----室内空气污染物散发率，cm3

6、/h；　　　　　R----室内污染物的沉降率（theindoorsinkremovalrate）,cm3/h；　　　　　k----混合系数（amixingfactorfornouniformmixing）　　在该方程中，q为渗稳透风量，它取决与室外的风速、温度、房间窗户类型，房间高度等，是一个不确定参数。因此我们用灰数q表示。新风中污染物浓度C0，虽然它对于室内污染物浓度的变化来说是相对稳定的，但它实际上也是波动变化的。它与当地的大所污染程度以及污染物的种类等因素有关，也是一个灰数C0。室内空气污染物沉降

7、率R与污染物源散发率S，与污染物本身的性质和污染物源有关，也是不确定参数，分别用R，S表示。故方程（1）可改写为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）　　方程（2）即为室内空气品质灰色非本征模型。Ci由灰参数计算得出，故也为灰参数。　　这些灰参数均为区间灰参数，即它们既有上界也有下界，计为。这些灰参数也为非本征灰参数，即可以凭着先验信息或某种手段，找到一个白数作为其"代表"的灰数。这个白数为相应灰参数的白化值，计为[2]。　　将方程（2）积分可得：　　　　　　　（3）　　式中：Cs----室内空气

8、污染物初始浓度。　　2灰色非本征方程模拟和灰参数优化　　　　用灰色非本征模型模拟在自然渗透的条件下室内空气中二氧化碳的浓度变化。二氧化碳这种室内空气污染物不能用一般的过滤器去除，而且在室内无沉降。故方程（3）简写为：　　　　　　　　　　　　　　　　（4）　　令。n为有效换气次数（HR-1），在本文中简称为换气次数。方程（4）可写为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5）　　Crot测量了美国14个城市的266所住宅在自然渗