室内TVOC污染源的评价、确定及控制问题 2014-8-22.pdf

数学建模课题研究 室内TVOC污染源的评价、确定及控制问题 姓名 王一凯 裴哲浩 肖宇 学号 2130401081 2130401076 2130401079 班级 电气33班 电气33班 电气33班 指导老师：李换琴 报告完成日期：2014年 8月 22 日 室内TVOC污染源的评价、确定及控制问题 摘要 本文围绕室内污染源产生的空气污染问题，首先建立预期不满意百分比关于室内气 分贝的变化模型对室内污染状况进行评价，然后结合静风条件下的高斯模型和模拟退火算 法建立污染源反演模型来确定污染源位置，最后从控制污染源与空气净化两个方面分别通 过计算机仿真以及建立成本控制规划模型得到最经济有效的室内空气污染控制措施。 针对室内空气污染状况的评价，首先确定CO ，HCHO，TVOC三种室内污染类型的评价 2 指标，根据韦伯-费希纳定律，引入气体分贝作为气体浓度的单位，将气体相对值取对数值 作为衡量污染程度的量，从而衡量室内空气污染程度。得到客观的气体污染程度之后，再 通过预期不满意百分比 （PDA）将客观的污染程度和人体主观感受联系，建立PDA关于各气 体分贝值的变化模型，对室内污染进行评价，得到预期不满意百分比随气体浓度的分布图 以评价污染状况。 针对室内污染源位置的确定，本文基于模拟退火算法建立了污染源反演模型。首先， 利用静风条件下的高斯扩散公式并进一步推导得到模型的目标函数，即各检测点处TVOC 实际浓度与反演所得污染源进行正向高斯扩散浓度之差的绝对值总和；通过蒙特卡罗法确 定污染源的大致位置并将其作为模拟退火算法解空间的初始解，以加快退火求解时的收敛 速度。最终以 m 大小的房间作为算例，得到单污染源位置为(4.8915,4.2883)，源强2 85 为17.951g/h。本文进一步针对多污染源的情况用模拟退火算法解出污染源的具体分布并 作出相应的室内TVOC浓度分布图。 针对室内空气污染控制措施，本文从控制污染源与空气净化两个方面分别考虑。一方 面，本文通过计算机仿真对室内污染扩散过程进行模拟，通过不断改变污染源强度使室内 空气质量达到最低不满意百分比，并提出对室内TVOC污染源的针对性控制措施；另一方面， 本文建立成本控制规划模型，对日常家居最常用及必威体育精装版涌现的空气净化措施进行了经济成 本评估，得到室内控制空气污染控制的最优措施是：按技术限制的100%在室内安装换气 扇，按技术限制的60.32%安装空气过滤器，作为室内家居环境不推荐使用成本昂贵的光催 化氧化装置，普通家居室内空气污染控制所需年成本约为682.6元。基于通风换气的简捷 经济性结论，本文运用极限思想通过计算机仿真对通风换气条件下污染物扩散情况进行模 拟，进一步提出通风换气的最佳时间为4小时。 关键词：污染源 PDA 模拟退火 高斯扩散 计算机仿真 线性规划 1.问题重述 -1- 1.1问题背景 随着社会经济的迅速发展，现代人对高质量生活的追求不断提高，中国房地产业发展 迅猛，带来了建筑装饰业的蓬勃发展。与国外发达国家相比，中国对建筑装饰材料的卫生 质量和要求的监督与管理方面尚有很大的差距。当前室内污染引发的各种健康问题已成为 突出的公共卫生问题。从根本出发，对室内污染源进行有效分析并采取相应的控制措施至 关重要。 1.2目标任务 首先，对室内污染状况进行评价；在评价基础之上通过监测点浓度，建立污染源反演 模型来确定污染源位置；从控制污染源与空气净化两个角度分别计算室内污染控制的效果， 通过比较计算结果并综合考虑经济成本，寻求较好的控制措施。 2.问题分析 围绕室内污染源产生的空气污染问题，首先对室内