新风系统与空气净化协同控制在室内空气质量改善中的应用研究

近年来，室内空气污染对人体健康的威胁愈加严重，PM ₂ ₅、 CO₂ 、TVOC等污染物浓度长期超标。新风系统可引入新鲜空气、排出污染物，但对颗粒物处理能力有限；空气净化器则擅长去除颗粒污染，但无法有效通风换气。为此，将二者有机结合、实现功能互补成为当前室内空气质量控制的研究热点。本文从协同运行的角度出发，系统分析协同控制的难点、技术路径与实践效益，提出切实可行的集成策略，以期为未来室内环境治理提供理论支撑与实践路径。

1、系统协同运行中存在的核心问题

1.1 控制机制不一致

在新风系统与空气净化设备联合运行的情境中，最先显现出的，是二者运行逻辑间的天然分歧。新风系统强调通过整屋换气实现污染物的稀释与替代，其空气流动以“整体覆盖”为导向，通常按照房间面积与人员数量设定固定风量。而空气净化设备则更倾向于基于“就地处理”的模式，以高循环率处理局部空间中的颗粒物。这种在目标路径与空气流动方式上的差异，往往导致两者运行节奏脱节。在实际运行过程中，净化器可能在局部空间高速循环，而新风系统却按区域负荷缓慢更替空气，两者彼此之间的“节奏错位”使得整体系统无法高效协作。再者，在污染物种类上，新风系统更关注对 C0₂ 、TVOC 等气态污染物的浓度控制，而空气净化器则以 PM ₂ ₅等颗粒物为核心指标。不同的目标参数影响着运行响应的优先级，使得当室内污染状况发生变化时，两套系统常常出现响应方向不一、调节时间不一致的情况，进一步加剧了控制的不协调。

1.2 系统集成不充分

当前多数住宅与办公建筑中，空气净化器与新风系统的协同运行，往往还停留在“物理组合”的初级层面，即设备各自独立运行，缺乏实质性的联动逻辑。这种“各自为政”的控制方式在使用过程中容易造成操作上的割裂，不仅用户难以实现统一调度，设备间也无法根据实时空气质量进行状态联动。尽管部分智能控制平台已具备基本的远程管理功能，但由于缺乏统一的标准化通信协议，多数新风与净化设备仍未实现协议兼容，因而在实际运行中难以构建统一控制接口。同时，传感器数据的获取也表现出高度分散的状态，不同设备依赖各自内置的传感器系统，且数据未进入统一分析模块，导致感知信息碎片化。污染物监测无法在多区域之间建立有效的空间关联性，使得系统判断常常基于“片面事实”运行，不具备全局响应能力。

2、新风与净化器协同控制的技术策略构建

2.1 构建统一感知与控制平台

要想推进协同控制系统的高效运行，首先需要打破设备之间信息壁垒，建立起一套能够统一收集、综合分析空气质量数据的平台。多维传感网络的部署可以作为感知系统的底座，从空间分布、污染维度与时间变动三个方向建立完整的感知体系。将 CO₂ 、PM ₂ ₅、TVOC 及温湿度等关键参数纳入采集范围，并通过无线或有线网络实现与中央系统的实时联动，使感知结果具备全局视角。在感知结构搭建的基础上，需要构建一个兼容不同设备协议的中央控制模块，用以处理、判断并协调系统各环节的响应行为。该模块不仅可以读取实时数据，还能基于算法分析趋势，并向新风与净化设备发出同步指令，统一启停逻辑与运行强度。借此，原本“割裂”的子系统逐步整合为一个动态调度整体，使室内空气质量控制迈向联动、智能的运行路径。

2.2 实施智能化运行策略

在多维数据支撑下，运行策略的智能化调整便成为系统响应精度提升的关键一步。借助规则引擎，可以依据预设的污染浓度阈值，自动调节各设备运行状态，从而实现动态响应的能力。而更进一步的发展方向，是将机器学习模型引入控制系统，使设备能通过历史数据学习污染物变化的周期性与趋势，并在污染事件发生前预先启动响应流程。这种基于预测与学习的策略，为系统提供了比传统规则更灵活、更符合实际需求的运行机制。此外，通风与净化设备的联动，也不应再依据静态参数设定，而是应根据人流密度、活动频率、室内负荷变化等因素进行细化处理。需求导向通风机制的引入，使得系统运行更贴近实际生活场景，避免了过度运行或盲目调节所带来的资源浪费，并提升了整体空气质量管理的精准度。

3、协同控制模式的运行效果与应用前景

3.1 净化效率与能源表现优化

在多种实际应用场景中，联合运行的新风与净化系统展现出远优于单一系统的净化效率。在同等污染浓度条件下，协同系统启动后污染物下降速度显著加快，尤其在 PM ₂ ₅控制方面，协同控制使污染浓度的下降速率提升约三成。污染物在空间中的分布趋于均匀，局部高污染区的滞留时间明显缩短，这不仅有助于快速恢复室内空气清洁状态，也降低了局部重复净化所造成的能耗叠加。同时，系统通过动态风量调节与热交换技术的配合运行，有效降低通风带来的冷负荷与热负荷损耗。空气净化不再依赖长时间的高强度运作，而是以“目标导向+实时调节”的方式精准运行，从能源管理角度看，协同系统的综合能效比较高，实际运行中可带来 15% 至 20% 的能耗下降，并延长设备寿命，优化维护周期。

3.2 用户体验与系统稳定性增强

用户在协同控制系统下的感受显著不同于传统系统运行的体验模式。空气净化过程中的风速、温度与湿度变动被合理控制在一个较窄的范围内，送风口与净化器出风角度的智能调节使得空气流动更为柔和，减少了局部风感不适的现象。在夏季制冷与冬季供暖条件下，系统还能基于空调出风状态优化送风路径，进一步改善热舒适性。此外，由于协同系统拥有更快速的数据处理能力与预测调节逻辑，空气污染事件一旦发生，系统可迅速做出反应，降低污染物滞留时间。无论是厨房油烟外泄、门窗开启带来的瞬时污染，还是高密度人群聚集后的 CO₂升高，系统均可在感知数据触发后立即启动控制流程，减少延时反应带来的空气质量滑坡。对于居住者而言，使用体验的连贯性和空气质量的稳定性都得到了明显改善。

4、结语

面向日益复杂的室内空气环境，新风系统与空气净化技术的协同控制已不再是设备叠加的简单组合，而是需要在运行逻辑、数据感知与调度机制等层面实现系统性的融合。从运行机制的不协调、信息处理的断裂，到设备间缺乏联动基础，当前协同控制实践中所暴露的问题，正逐步引导研究者与工程实践者向更高层次的集成方案迈进。通过构建统一的感知平台、实施基于预测与需求导向的控制策略，协同系统在净化效率、能源管理与用户体验等维度均展现出稳定而积极的改善趋势。未来，随着控制模型的不断优化与感知网络的持续完善，这种以数据驱动、响应联动为核心的协同控制模式，将为智能建筑提供更可靠的空气质量保障路径，也为城市宜居环境建设积累更加坚实的技术基础。

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