CN102597529A

CN102597529A - 风扇阵列控制系统

Info

Publication number: CN102597529A
Application number: CN2010800472553A
Authority: CN
Inventors: 拉里·霍普金斯; 布莱恩·摩特兰德; 马休·格萨伟
Original assignee: Huntair Inc
Current assignee: Nortek Air Solutions LLC
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2012-07-18
Also published as: CA2769768C; EP2494209B8; MX2011012551A; KR20120097459A; EP2494209A4; EP3495664B1; WO2011056319A2; WO2011056319A3; US20150030469A1; US8849463B2; KR101463180B1; CA2769768A1; SG177243A1; EP2494209A2; IL216566A; US10317105B2; US20170159960A1; US20110014061A1; IL216566A0; EP3495664A1

Abstract

空气调节系统的风扇阵列风扇单元包括多个以风扇阵列布置并置于空气调节舱内的多个风扇单元。一个优选实施例可包括阵列控制器，该控制可编程地通过计算不同配置中消耗的功率和选择需要最小操作功率的配置，从而在峰值效率下操作多个风扇单元。

Description

风扇阵列控制系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月27日提交的第61/255364号美国临时专利申请的优先权，其是2008年3月24日提交的第12/079,177号美国临时专利申请的连续部分申请，该第12/079,177号申请是2006年11月9提交的第11/595,212号美国临时专利申请、现在为美国专利7,527,468的连续申请，该7,527,468号美国专利是2004年3月22日提交的第10/806,775号申请、现在为7,137,775号美国专利的连续申请，该7,137,775号美国专利是2004年3月19日提交的第PCT/US2004/08578号专利申请的连续部分申请，其要求2003年3月20提交的第60/456,413号美国临时专利申请和2004年3月20日提交的第60/554,702号美国临时专利申请的权益。上述引用的所有申请的全文在本文通过引用接合于本文中。

技术领域

本发明涉及用于空气调节系统中的风扇阵列风扇段。

背景技术

空气调节系统(也指空气调节器)传统上用来调节建筑物或室内(下文中称“结构”)。空气调节系统被定义为一种结构，其包括设计成工作在一起以便调节空气的部件，该部件作为结构通风所用的主系统的一部分。空气调节系统可包含部件比如冷却线圈、加热线圈、过滤器、增湿器、风扇、消声器、控制器和其他用来满足结构需要的装置。空气调节系统可在工厂内制造并用于待安装的结构中，或者可通过必要的装置内置在场所内以满足结构的功能需要。空气调节系统的空气调节舱102包括位于风通风入口锥之前的入口室112和排放室110。坐落在空气调节舱102内的是风扇单元100(在图1和图2中示出为入口锥104、风扇106和马达108)、风扇框架、以及与风扇功能相关的任何附件(例如，阻尼器、控制器、固定装置以及相应的壳体)。

在风扇106内是具有至少一个叶片的风扇轮(未示出)。风扇轮具有风扇轮直径，该直径从风扇轮外围的一侧向风扇轮外围的对立侧测量。调节部件102的尺寸比如高度、宽度、空气道长度由用于所选风扇类型的风扇制造商数据确定。

图1示出了示例性的现有技术空气调节系统，其具有容纳在空气调节舱102内的单一风扇单元100。为了示例性目的，风扇单元示出为具有入口锥104、风扇106、马达108。更大的结构、需要更大空气体积的结构或需要更高或更低温度的结构通常需要更大的风扇单元100和通常相应的更大的空气调节舱102。

如图中所示，空气调节舱102大体上被分成排放室110和入口室112，组合的排放室110和入口室112可指通风通道120。风扇单元100可位于如图所示的排放室110、入口室112内，或部分地位于入口室112内及部分地位于排放室110内。放置风扇单元100内的通风通道120通常可指“风扇段”(以参考数字114表示)。入口锥104的尺寸、风扇106的尺寸、马达108的尺寸以及风扇框架的尺寸(未示出)至少部分地确定通风通道120的长度。过滤器组122和/或冷却线圈(未示出)可被增加到风扇单元100的上游或下游。

例如，在六(6)英寸水标压力下需要每分钟50000立方英尺气流的第一示例性结构通常需要足够大的现有技术中的空气调节舱102，以容纳55英寸叶轮、100马力的马达和支撑框架。现有技术的空气调节舱102继而将为大约92英寸高、114至147英寸宽和106至112英寸长。空气调节舱102和/或通风通道120的最小长度将由给定风扇类型的公开制造数据、马达尺寸以及应用场合规定。现有技术的舱尺寸线示出了示例性的用于配置空气调节舱102的规则。这些规则基于最优参数、规章和实验。

例如，第二示例性结构包括用于半导体和药剂清洁室(在两(2)英寸水标压下需要每分钟26000立方英尺)的再循环空气处理器。这种结构通常需要具有足够大的空气调节舱的现有技术的空气调节系统，以容纳44英寸叶轮、25马力马达和支撑框架。现有技术空气调节舱102继而将会是大约78英寸高、99英寸宽和94至100英寸长。空气调节舱102和/或通风通道120的最小长度将由给定风扇类型的公开制造数据、马达尺寸以及应用场合规定。现有技术的舱尺寸线示出了示例性的用于配置空气调节舱102的规则。这些规则基于最优参数、规章和实验。

这些现有技术空气调节系统具有许多问题，包括如下的示例问题：

由于房地产(例如，结构空间)非常昂贵，非常大的尺寸的空气调节舱102是极度不符合需要的。

单一风扇单元100制造昂贵，并通常为各个工作定制。

单一风扇单元100操作起来昂贵。

单一风扇单元效率较差，因为它仅在其小部分操作范围内具有最优或峰值效率。

如果单一风扇单元100停机，就完全没有空气调节。

大风扇单元100的低频声音很难减轻。

大风扇单元100的高质量和紊流可致使非预期的振动。

高度的限制，使得具有两个相邻水平布置的风扇单元100的空气调节系统成为必要。然而，应当注意的是，好的工程实践，是要设计对称的空气调节舱和排放室110，以促进更均匀的空气“流过”舱的宽度和高度。成对的风扇单元100已用于具有高度的限制的场合，并且风扇单元被设计成具有高的高宽比，以适应期望的流速。如Greenheek的“安装操作和维修手册”中所示，如果考虑了并行安装，需要布置风扇的具体说明，以便在风扇轮之间具有至少一个风扇轮直径间隔，以及在风扇和壁或顶板之间具有至少半个风扇轮直径。Greenheek手册甚至详细地描述了具有更小间隔的布置将经受性能损失。通常，空气调节系统和空气调节舱102被设计成在气流方向上具有每分钟500英尺的均匀速度梯度。然而，两风扇单元100的空气调节系统仍然大体上遇到了单一单元的实施例中的问题。通过将风扇单元100的数目从1增加到2，不具有受承认的优点。此外，两个风扇单元100段在紧跟风扇单元100的区域内展示了不均匀的速度梯度，这就在过滤器、线圈和消声器两侧产生不均匀的气流。

应当注意的是，电气装置已经利用了多个风扇冷却系统。例如，Bonet的美国专利号6,414,845使用用了多风扇模块化冷却部件，其用于安装在多部件机架电子装置。尽管Bonet系统中实现的某些优点将在本系统中实现，但仍具有明显的区别。例如，Bonet系统可设计成通过将各风扇的输出导入特定装置或区域而促进电子部件的冷却。Bonet系统不能用于将气流导入常规气流方向上的所有装置。其他专利比如Simon的美国专利号4,767,262和El-Ghobashy等的美国专利号6,388,880教导了用于电子设备的风扇阵列。

然而，即便在计算机和制造工业中，并行的工作风扇并非能提供期望的结果，除了在风扇在几乎自由传送的低系统阻力场合。例如，Sunon集团有一个网页，其中他们示出了两个并行操作的轴流风扇，但是具体地指出：如果并行风扇被应用到更高系统阻力的场合，外壳在并行风扇操作下气流增加较小。所教导的使用并行风扇的类似示例可在HighBeam研究所的图书馆(hftp://staii.highbearmeom)中获得的文章中发现，也可在Ian McLeod(http://www.papstple.eom)可访问的文章中发现。

发明内容

本发明涉及用于空气调节系统中的风扇阵列风扇段，其包括多个布置在风扇阵列中并置于空气调节舱内的风扇单元。一个优选实施例可包括阵列控制器，其可编程为以峰值效率操作多个风扇单元。多个风扇单元可以布置成真阵列配置、间隔样式阵列配置、跳棋盘阵列配置、行微偏阵列配置、列微偏阵列配置或错列阵列配置布置。

根据本发明的如下详细描述，接合附图，本发明的前述和其他目标、特征和优点将会得到更容易地理解。

附图说明

图1是空气处理舱内的具有单一大风扇单元的示例性现有技术空气处理系统的侧视图；

图2是示例性的现有技术大风扇单元的透视图；

图3是本发明的在空气调节舱内具有多个小的风扇单元的空气调节系统内的示例性风扇阵列风扇段的侧视图；

图4是本发明的在空气调节舱内具有多个小的风扇单元的空气调节系统内的4×6示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图；

图5是本发明的在空气调节舱内具有多个小的风扇单元的空气调节系统内的5×5示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图；

图6是本发明的在空气调节舱内具有多个小的风扇单元的空气调节系统内的3×4示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图；

图7是本发明的在空气调节舱内具有多个小的风扇单元的空气调节系统内的3×3示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图；

图8是本发明的在空气调节舱内具有多个小的风扇单元的空气调节系统内的3×1示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图；

图9是本发明的空气调节系统内的备选示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图，其中，多个小的风扇单元在空气调节舱内以间隔样式阵列布置；

图10是本发明的空气调节系统内的备选示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图，其中，多个小的风扇单元在空气调节舱内以跳棋盘阵列布置；

图11是本发明的空气调节系统内的备选示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图，其中，多个小的风扇单元在空气调节舱内以行微偏阵列布置；

图12是本发明的空气调节系统内的备选示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图，其中，多个小的风扇单元在空气调节舱内以列微偏阵列布置；

图13是本发明的空气调节系统内的5×5示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图，其中，通过打开和关闭风扇的一部分使风扇段以52％的容量运行。

图14是本发明的空气调节系统内的5×5示例性风扇阵列风扇段的平面图或正视图，其中，通过打开和关闭风扇的一部分使风扇段以32％的容量运行。

图15是本发明的空气调节系统内的备选示例性风扇阵列风扇段的侧视图，其中，空气调节系统在空气调节舱内具有多个交错的小风扇；

图16是使用栅极系统的示例性风扇阵列的透视图，其中，风扇单元被安装到栅极系统；

图17是使用栅极系统或模块化单元的示例性风扇阵列的透视图，其中，各个模块化单元包括安装在其自身的风扇单元室内的风扇单元；

图18是示例性阻尼器阵列的透视图，该阻尼器置于风扇单元的前面或后面；

图19是示出了用于控制风扇阵列的方法的示例性实施例的流程图；

图20图示了用于计算马达负荷效率的过程，其可结合备选实施例实现；

图21图示了根据备选实施例执行的多层速度阵列处理序列，其用来计算计算多组运行风扇单元，其中，各组运行风扇包括不同的每分钟转速；

图22图示了根据备选实施例实现的风扇阵列重新配置过程；

图23图示了根据一个实施例的局部风扇阵列控制系统；

图24图示了根据一个实施例的分布式风扇阵列控制系统；

图25图示了根据另一个实施例的分布式风扇阵列控制系统；

图26图示了根据另一个实施例的分布式风扇阵列控制系统；

图27图示了根据另一个实施例的分布式风扇阵列控制系统；

图28图示了根据另一个实施例的分布式风扇阵列控制系统；

图29图示了根据另一个实施例的分布式风扇阵列控制系统；

图30图示了根据一个实施例形成的波形A和对立波形B；

图31图示了根据备选实施例形成的风扇阵列；

图32图示了根据一个实施例形成的阻尼器阵列250的阵列；

图33图示了根据一个实施例的用于操作风扇阵列的算法；

图34图示了根据一个实施例的用于操作风扇阵列的算法；

图35图示了根据一个实施例的用于操作风扇阵列的算法；

图36图示了根据一个实施例的用于操作风扇阵列的算法；

图37图示了根据一个实施例形成的局部风扇阵列控制系统；

图38图示了根据一个实施例形成的分布式风扇阵列控制系统；以及

图39图示了根据一个实施例形成的系统的方框图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于空气调节系统的风扇阵列风扇段。如图3-12所示，空气调节系统内的风扇阵列风扇段使用多个单独的单一风扇单元200。在一个优选实施例中，风扇单元200以真阵列(图4-8)布置，但是备选实施例可包括，例如，备选d的布置例如间隔样式(图9)、跳棋盘式(图10)、行微偏式(图11)、列微偏式(图12)。由于本发明可以以真阵列和/或备选阵列样式实现，术语“阵列”的含义是广泛的。

本发明风扇阵列中的风扇单元200可以风扇轮直径的20％间隔开。可以发现，用于密集布置阵列的最优操作条件低到风扇轮直径的30％至60％。通过密集的风扇单元200，更多的空气可在更小的空间内移动。例如，如果风扇单元200的风扇轮具有20英寸的轮直径，在一个风扇轮的外围和相邻风扇轮的外围之间仅需要4英寸(20％)的空间(或者在一个风扇轮的外围和相邻壁或顶棚之间仅需要2英寸。

通过使用更小的风扇单元200，有可能以更小的插入结构(风扇框架)支撑风扇单元200。这可比较成支撑现有技术风扇单元100的大风扇结构并起底座作用。这种大风扇框架必须足够大和稳健，以支撑现有技术的风扇100的整个重量。由于它们的尺寸和位置，已知的风扇框架导致气流干扰。因而，在优选实施例中，风扇阵列的风扇单元200可被框架支撑，该框架以对气流最小的限制的情况下支撑马达108。

如同背景技术所描述的那样，他人已尝试使用两个风扇单元100(在空气调节系统内水平地彼此相邻布置)的并行安装。如同背景技术中所提及的那样，风扇阵列已用于电子和计算机组件中。然而，在空气调节系统行业中，总是保留的是，必须在水平布置的风扇轮之间具有很大的间隔，而具有更小间隔的装置将会遭受性能上的损失。单一的大风扇将所有空气移到舱内。使用两个相同或略微小点的风扇，会使得一个风扇所产生的空气与另一个风扇所产生的空气干扰。为了减轻干扰的问题，风扇不得不在根据某些引导线隔开——通常在风扇之间提供至少一个轮直径(轮直径到相邻壁的一半)的净空间。应用这个逻辑，增加更多的风扇将没有意义。并且即使增加了额外的风扇，风扇之间的间隔将仍然是至少一个轮直径。此外，在空气调节系统行业中，垂直堆叠的风扇单元将是不可想象的，因为用于紧固风扇单元的装置将不会有益于这种堆叠(它们仅被设计成置于地板上)。

应当注意的是，送气风扇是本发明的优选风扇单元200。尤其是，已发现美国明尼苏达州明尼阿波利斯的Twin City Fan有限公司所生产的APF-121、APF-141、APF-161和APF-181送风风扇(尤其是风扇轮和风扇锥)工作得很好。送风风扇工作最佳的理由是它们不产生高速度点，比如轴向风扇、包围的离心风扇和大地送风风扇所产生的速度点。备选实施例使用已知的风扇单元或仍待研发的在气流的方向上不产生高速度梯度的风扇单元。在其他实施例中，虽然效率更低，可使用风扇单元比如在气流方向上具有高速度点的轴流风扇和/或离心风扇。

在优选实施例中，风扇阵列风扇段中的每个风扇单元200由阵列控制器300(图13和图14)控制。在一个优选实施例中，阵列控制器300可被编程为以峰值效率操作风扇单元200。在此峰值效率实施例中，而非以减低的效率运行所有的风扇单元200，阵列控制器300关闭某些风扇单元200，并以峰值效率运行剩下的风扇单元200。在备选实施例中，风扇单元200均可在相同的运行功率水平下(例如，效率和/或流速)运行。

本发明的另一个优势在于用于控制风扇速度以及流速和压力的阵列控制器300(其可被可变频率驱动(VFD))可按规定尺寸制作以用于空气调节系统内的风扇阵列风扇段的实际制动马力。由于风扇壁阵列的效率在整个流速和压力的宽范围内被优化，风扇阵列所消耗的实际操作功率，大体上小于可比较的现有技术中空气调节系统所消耗的实际操作功率，并且阵列控制器的功率将因此减少。阵列控制器300可按规定尺寸制作，以适合风扇阵列的实际消耗功率，同时传统设计中的控制器(其可以是可变频率驱动器)可按规定尺寸制作以适合马达单位电码需求的最大标示额定值。在2.5英寸压力下供应每分钟50000立方英尺空气的现有技术风扇设计的示例，将需要50马力马达和50马力控制器。本发明将优选地使用14个2马力马达的阵列以及30马力阵列控制器300。

本发明解决了现有技术空气调节系统的许多问题，包括但不限于建筑空间、减少的生产费用、减小的操作费用，增加的效率、改进的气流均匀性、冗余、声音衰减优势以及减少的震动。

可控性

如上所述，优选地，空气调节系统内的风扇阵列风扇段中的各个风扇单元200被阵列控制器300(图13和图14)所控制，该控制器300可被编程为在峰值效率下操作风扇单元200。在此峰值效率实施例中，而非以减低的效率运行所有的风扇单元200，阵列控制器300能关闭某些风扇单元200，并以峰值效率运行剩下的风扇单元200。优选地，阵列控制器300能以预定的组合/或总体上作为一个组单独地控制风扇单元200。

例如，在5×5风扇阵列比如图5、图13和图14中所示，期望控制阵列的人可选择期望的空气体积、气流水平、气流样式和/或一共多少个风扇单元200操作。首先转到空气体积，5×5阵列中的各个风扇单元200贡献总空气的4％。在绝大多数结构所具有的可变空气体积系统中，仅仅所须的满足需求的风扇单元200的数量将会起作用。控制系统(可包括阵列控制器300)将被用来单独地在线(“ON”风扇单元200)或离线控制风扇单元200(“OFF”风扇单元)。开启和切断风扇单元200的能力可有效地消除对可变频率驱动器的需求。类似地，5×5阵列中的各个风扇单元200使用总功率的4％，并产生4％的气流水平。使用控制系统来使得风扇单元200在线和离线，允许用户控制功率消耗和或/气流水平。例如，取决于系统，有可能仅在舱的边缘周围或仅在空气顶部设置产生气流样式。最后，单独的风扇单元200可被切换为在线或离线。如果一个或多个风扇单元200不适当地工作而需要维修(例如，需要常规维修)和/或需要替换时，该可控性是有利的。有问题的单独风扇单元200可被切换为离线，而系统的剩余部分保持完整的功能。一旦单独的风扇单元200准备使用，它们可被切回在线。

采用在线和离线风扇单元200的另一个优点，在建筑或结构控制系统在相对高的压力时需要低体积空气时发生。在此情况下，风扇单元200可被调节成产生稳定的操作点，并消除有时候折磨结构雇主和维修人员的涌浪效应。涌浪效应发生在系统压力对于给定体积下的风扇速度过高，并且风扇单元200具有停止转动趋向的场合。

可控性的示例显示在图13和图14。在图13所示的空气调节系统中的风扇阵列风扇段中，阵列控制器300以所示的第一示例性模式交替改变“ON”风扇单元200和“OFF”风扇单元200，使得整个系统在最大额定空气流的52％下操作，但是仅消耗全额定功率的32％。这些数字基于结构中的示例性典型风扇操作。图14示出了设定成在最大额定气流的32％下操作的空气调节系统中的风扇阵列风扇段，但仅消耗全部额定功率的17％。这些数字基于结构中的示例性典型风扇操作。在此实施例中，阵列控制器300产生所示的“OFF”风扇单元200和“ON”风扇单元200的第二示例性样式。

本发明的空气调节段220中的风扇阵列风扇段，优选地使用比空气调节系统中的现有技术的排放室120(序列号1xx指的是图1所示的现有技术，而序列号2xx在图3所示的本发明)的更少(60％至80％)的建筑空间。比较现有技术(图1)以及本发明(图3)，示出了缩短的通风孔道120、220的图形化描述。具有许多理由来使用多个更小的风扇单元200可减少通风孔道120、220的长度。例如，减少风扇单元100、200和马达108、208的尺寸减少排放室110、210的长度。同样，减少入口锥104、204的长度减少入口室112、212的长度。排放室110、210的长度也可被减少，因为来自本发明的空气调节系统中的风扇阵列风扇段的空气大体上是均匀的，而现有技术空气调节系统具有更高的空气速度点，并需要时间和空间来混合，使得气流在排出空气调节舱102、202的时间里是均匀的。(这也可描述为更高的静态效率，因为本发明消除了现有技术的风扇系统的排放室下游的设定装置的需要，因为只有很少的需要或根本没有需要从高速转换到低速)。空气调节系统中的风扇阵列风扇段比现有技术的空气调节系统更平稳和更有效地从入口室212吸收空气，以便减少入口室112、212的长度。

为了比较的目的，将使用本发明的背景技术所提出的第一示例结构(在6英寸水标压力下需要每分钟50000立方英尺气流的结构)。使用第一示例性结构，本发明的示例性实施例将由89英寸高、160英寸宽和30至36英寸(相比较现有技术实施例的106到112英寸长)长的标称排放室210服务。排放室210将包括空气调节系统中的3×4风扇阵列风扇段，比如图6中所示的具有12个风扇单元的风扇段。各个示例性风扇单元200所需的空间在一侧大约是24到30英寸的矩形立方，这取决于阵列配置。通风通道在42英寸到48英寸之间(相比较现有技术实施例的88英寸至139英寸)。

为了比较目的，将使用本发明背景技术所提出的第二示例结构(在2英寸水标压力下需要每分钟26000立方英尺的结构)。使用第二示例性结构，本发明的示例性实施例将由84英寸高、84英寸宽和30至36英寸(相比较现有技术实施例的94英寸到100英寸长)长的标称排放室210服务。排放室将包括空气调节系统中的3×3风扇阵列风扇段，比如图7中所示的具有9个风扇单元200的风扇段。各个示例性风扇单元200所需的空间在一侧大约是24到30英寸的矩形立方，这取决于阵列配置。通风通道220在42英寸到48英寸之间(相比较现有技术实施例的71英寸至95英寸)。

减少的产品费用

通常最有效能成本的是在本发明的空气调节系统内建立风扇阵列风扇段，这是相比较现有技术的空气调节系统中所用的单一风扇单元100而言的。这些的节省费用部分归因于大量生产风扇阵列的单个风扇单元200。这些节省费用部分归因于大量生产更小的风扇单元200更加廉价。但是现有技术的单一风扇单元100通常是根据特定目的而用户定制的，而本发明可在单一类型的风扇单元200上实现。在备选实施例中，可能包括具有不同尺寸和/或功率(输入和输出)的几个风扇单元200。不同的风扇单元200可用于单一的空气调节系统或各个空气调节系统仅具有一种类型的风扇单元200。即便在更小的风扇单元200是按用户定制的时候，为特定项目生产多个风扇单元200的费用，几乎总是小于生产相同项目用的单一的大的现有技术风扇单元的费用。这可能因为生产更大部件的困难和/或获得单一的大的现有技术风扇单元100所必须的更大部件的费用。费用节省也延伸到生产更小空气调节舱202的费用。

在本发明的一个优选实施例中，风扇单元200是模块化的，使得系统是“即插的即用”。这种模块化的单元可通过包含使风扇单元200的外部互锁用的结构而得以实现。可备选地，这种模块化单元可通过使用使风扇单元200互锁用的单独结构而实现。在另外的备选实施例中，这种模块化单元可通过使用放置风扇单元200的栅格系统而得以实现。

减少的操作费用

本发明的空气调节系统中的风扇阵列风扇段优选地比现有技术空气调节系统能更廉价地操作，因为更大的控制灵活性，以及结构操作需求的精细调节。同样，通过使用更小的高速风扇单元200，需要更少的低频率噪声控制和更低的流动静态阻力。

增加的效率

本发明的空气调节系统中的风扇阵列风扇段优选地比现有技术空气调节系统更有效率，因为各个小的风扇单元200可在峰值效率下运行。系统可开启和关闭单个风扇单元200，以防止特定风扇单元200的无效使用。应当注意地是，阵列控制器300可用来控制风扇单元200。如同上文提出的那样，阵列控制器300关闭某些风扇单元200，并在峰值效率下运行剩下的风扇单元200。

冗余

多个风扇单元200增加了系统的冗余性。如果单个风扇单元200停机，仍然能提供冷却。阵列控制器300可将失效的风扇单元200考虑在内，使得在冷却或气流速度方面不会具有明显的减低。该特征也可能在维修期间有用，因为阵列控制器300可关闭将要离线维修的风扇单元200，而不会使冷却或气流速度方面有明显的减低。

消声优势

小风扇单元200的高频声音比大风扇单元的低频声音更易于衰减。由于风扇壁具有更低频率的声音能力，相比较单个大风扇单元100所产生的低频声音，需要更短的廉价声频陷波器以减轻多个小风扇单元200所产生的高频声音。多个风扇单元200将以某种方式操作使得来自各个单元的声波将相互作用以抵消某些频率下的声音，从而产生较现有技术的系统更静的操作单元。

减少的振动

本发明的多个风扇单元200包括具有更低质量的更小的轮，并产生由于残余的不平衡导致的更小的力，从而产生比大的风扇单元更小的振动。多个风扇单元200的总体振动将更少的能量传送给结构，因为单个风扇因为相位的轻微差别而彼此消除。多个风扇单元200的各个风扇单元200管理总空气调节需求的更小百分比，从而在空气流中产生更小的紊流，并大体上产生更小的振动。

备选实施例

如所提及的那样，在本发明的一个优选实施例中，风扇单元200是模块化的，使得系统“即插即用”。这种模块化的单元可通过包含使风扇单元200自身的外部互锁用的结构而得以实现。可备选地，这种模块化单元可通过使用使风扇单元200互锁用的单独结构而实现。在另外的备选实施例中，这种模块化单元可通过使用放置风扇单元200的栅格系统而得以实现。

图16示出了使用放置风扇单元200的示例性栅格系统230的实施例。在此实施例中，栅格可置于和/或内建于空气调节舱202中。风扇单元200然后可被置入栅格开口中。这种配置的一个优点在于单个风扇单元200可被容易地移除、维修和/或替换。该实施例使用示例性的独一无二的马达架，其在不与周围的气流干涉的情况下支撑208。如图所示，该示例性马达架232具有安装在风扇入口锥周围的多个臂。应当注意地是，栅格的尺寸意味着示例性的。栅格可被考虑地构建，本发明的风扇单元200可被间隔成在风扇单元200之间小到20％的风扇轮直径。

图17示出了使用栅格系统或使用互锁风扇单元200用的单独结构(未示出)的模块化单元240。在此示例性实施例中，各个风扇单元200安装在自身的风扇单元室244内的更传统的马达架242上。在一个优选实施例中，风扇单元200和马达架242优选地悬吊在它们自身的风扇单元室244内，使得在其下方具有空气减压通道246。该空气减压通道246趋于改善风扇单元200周围的空气流动。

图17所示的风扇单元室244可包括一个或多个由吸声材料制成或内衬有吸声材料的内表面或“绝缘表面”248。与传统工业智慧中的表面不能放置在风扇单元200的接近处相反，本发明将一个或多个绝缘表面248至少部分地放置在各个风扇单元200的周围而不中断气流。绝缘表面248可包括一个或多个侧面、顶面、底面、前部或后部。示例性类型的绝缘包括但不限于单独的传统绝缘板(比如由无机玻璃纤维(玻璃纤维)制成)，或者具有工厂适用的-薄-棉麻-牛皮纸(FSK)饰面或工厂适用的所有维修罩(ASJ)饰面或备选绝缘材料比如开孔泡沫，比如美国专利申请号10/606,435所公开的，其转让给本发明的代理人，且其全部内容通过引用结合于本发明中。另外，风扇单元室244上的绝缘表面248趋于起到共平面消声器的作用。使用共平面消声器的一些益处包括：(1)不增加用于分配器的通风道长度；(2)没有压力下降；和/或(3)相对低的费用。这个和其他实施例的声学优势，使本发明理想地用于音乐厅、演讲礼堂、执行艺术中心、图书馆、医院和其他声学敏感的应用。

图17示出了两个面板20之间的气流，其描述了声学绝缘表面和声音衰减层。图17-19示出了第一实施例，其中，玻璃纤维芯22具有开孔泡沫24，该泡沫层叠在玻璃纤维芯22的至少一侧上。图17和图19-22示出了第二实施例，其组合了开孔泡沫24和穿孔栅格饰面26。图22和图23示出了第三实施例，其中，整个绝缘板10被替换成非涂覆的开孔泡沫垫22。

首先转到图17-19所示的第一实施例，层叠的实施例包括用于其他绝缘类型的玻璃纤维芯22，其具有在玻璃纤维芯22的至少一侧上分层的开孔泡沫24。使用玻璃纤维材料和开孔泡沫材料的一个优点是比单独使用开孔泡沫材料便宜，因为开孔泡沫材料比玻璃纤维更贵。使用玻璃纤维材料和开孔泡沫材料的另一个优点是它比单独使用玻璃纤维要轻，因为玻璃纤维比开孔泡沫要重。使用玻璃纤维材料和开孔泡沫材料的再一个优点是两种材料在不同的频率范围内提供不同类型的隔音。此外，两种材料在更广的频率范围内提供吸声效果。下面的图形(所示的为垂直轴线表示0到1的吸收因子，水平轴线表示0到10000Hz的频率)意味着示例性的并不必然反映准确的测量。

第一分层实施例的备选实施例包括一侧铺设有开孔泡沫24的玻璃纤维芯22(图17)、两侧铺设有开孔泡沫24的玻璃纤维芯22(图18)以及铺设由穿孔刚性饰面26紧固的开孔泡沫24的玻璃纤维芯22(图19)。图22的底部段示出了用于示例性空气调节器中的图19的实施例。也应当注意的是，本发明的备选实施例可包括不止两层的不同绝缘类型。例如，四层的方案可以是开孔泡沫、玻璃纤维、岩棉板以及开孔泡沫。分层实施例实际上可通过使用不同类型的绝缘材料、不同的绝缘数量以及不同的绝缘厚度“调节”，以便为特定使用提供期望的声学特性。

本发明也包括使用包裹和涂层制作空气调节器的方法。该方法包括如下的步骤：为至少一个空气调节器表面提供空气调节器系统；提供第一绝缘材料的芯；具有至少一个分层表面；以及提供开孔泡沫第二绝缘材料的饰面。然后，饰面被至少部分地层压到至少一个分层表面上以形成分层绝缘板。最后，至少一个空气调节器表面至少部分地被分层绝缘板覆盖，使得饰面暴露在通过空气调节器的气流中。

下一步转到图17和图19-22所示的第二实施例，性能可靠的实施例组合使用了开孔泡沫24和穿孔刚性饰面26。组合使用开孔泡沫和穿孔刚性饰面16为空气调节器中的使用提供明显的优势。例如，使用穿孔刚性饰面26来紧固开孔泡沫24不会显著地减少开孔泡沫24的吸声量。如图20中所示，开孔泡沫24的开孔结构允许开孔泡沫24的部分自限定在穿孔刚性饰面26内的开口突出(在图12中的前视图中示出)。暴露的开口泡沫24能吸收声波。在一个实施例中，形成在穿孔刚性饰面26内的开口之间的突出开孔泡沫24吸收声波。这可与现有技术中的实施例相比，在现有技术中，波被平滑饰面14形成的大体上刚性的膜反射，该平滑饰面14被穿孔刚性饰面16分割开。

第二性能可靠的实施例的备选实施例包括玻璃纤维22、铺设有穿孔刚性饰面26所紧固的开孔泡沫24(图19)以及非分层的穿孔刚性饰面26所紧固的开孔泡沫24(图22的底部段)。应当注意的是，备选实施例可以通过备选紧固结构(比如具有交替成型开口、皮带、网、线栅或其他适于防止开口泡沫24向内缩回的紧固结构的穿孔刚性饰面26)替换图21中所示的穿孔刚性饰面26。

本发明也包括使用性能可靠的实施例来制造空气调节器的方法。该方法包括如下的步骤：为至少一个空气调节器表面提供空气调节器系统；提供开口泡沫绝缘材料；提供紧固结构，所述饰面可被暴露在该紧固结构下。然后，饰面被至少部分地覆盖有开孔泡沫绝缘材料。最后，开孔泡沫绝缘材料被紧固到至少一个空气调节器表面，使得突出开孔泡沫绝缘材料被暴露在声波和/或通过空气调节器的气流下。

下一步转到图22和图23所示的第三实施例。在此无覆盖层的实施例中，整个绝缘板10以无覆盖层的开孔泡沫24替换。这尤其适于用于玻璃纤维不满足于特定用途的场合，或者不被特定用户所接受的场合。例如，涉及可吸收或可注射药物的制药公司将不接受在空气调节器中具有任何玻璃纤维。第二无覆盖层实施例的备选实施例包括被穿孔刚性饰面26(图22)紧固的无覆盖层的开孔泡沫24，无覆盖层开孔泡沫24紧固在框架30内(图23)。

本发明也包括使用无覆盖层第三实施例制造空气调节器的方法。该方法包括为至少一个空气调节器表面和开孔泡沫提供空气调节器系统的步骤。方法也包括以开孔泡沫至少局部地覆盖至少一个空气调节器表面的步骤。

本发明也涉及在空气调节器中使用开孔泡沫，该开孔泡沫具有必需的耐用性、安全和用于特定用途的清洁度属性。一个示例性开孔泡沫，三聚氰胺泡沫(三聚氰胺-甲醛-缩聚物)已经示出为十分适合此目的。三聚氰胺是轻型的、耐高温的开孔泡沫，其具有非常优秀的热特性并有超好的吸声能力。三聚氰胺是清洁的，因为它相对于化学药品来说是相对不受影响的(例如，他能抵抗相对腐蚀的清洁剂例如SPOR-KLENZ

而不被破坏)。三聚氰胺也满足符合一类建筑规范所必须的火焰传播、烟密度以及燃料作用。因为它不脱落颗粒，它能用于不能使用玻璃纤维的场合。此外，由于三聚氰胺是惰性的，它不会对那些暴露于产品下的人员产生健康问题(比如与玻璃纤维相关的问题)。它同样是相对有吸引力的。应当注意的是，三聚氰胺泡沫已被比如是illbruk的公司(www.ilibruk-sonex.com)用作隔音材料。应当注意的是，备选开口泡沫可以替换三聚氰胺。例如，硅树脂或聚乙烷泡沫可用作本发明的开孔泡沫。

应当注意的是，本发明主要讨论了玻璃纤维作为备选类型的绝缘绝缘。应当注意的是，其他类型的绝缘材料可替换玻璃材料，包括但不限于岩棉板。

尽管根据分层玻璃纤维材料和开孔泡沫材料讨论了实施例，备选实施例可包括：将玻璃纤维粘结到开孔泡沫材料，将玻璃纤维材料封闭在开孔泡沫材料内，在玻璃纤维上涂敷有开孔泡沫材料和将两种材料层叠的其他方法。术语“分层”/或“层叠”意味着包括所有的这些实施例，以及本领域技术人员所知的其他实施例。

应当注意的是，术语“空气调节器”意味着通过示例包括循环空气调节器、中心空气调节器、消声器、分配器(比如平行分配器)、清洁室顶棚系统以及商业/工业空气调节系统。

图24-29示出了示出了示例性绝热栅格系统或模块化单元系统内部表面由吸声材料或“绝缘表面”248制成。在此实施例中，各个风扇单元格244′优选地具有支撑绝缘表面248的稳定框架250。在一个优选实施例中，框架仅形成锥形风扇单元244’的边缘，并且绝缘表面248将形成锥形风扇单元244’的侧面(例如，底部和/或侧面)。在备选优选实施例中，框架可包括附加结构或由于支撑和/或强度的背带。同时的，风扇单元格244’的绝缘表面248趋于起共面消声器功能。这在图形25-29中图形化地示出，其中，共面消声器(由绝缘表面248形成)减少了声波穿过绝缘表面248时的声波反应。例如，在图25中，中心风扇单元200a在其自身的风扇单元244’中是最大声的。由于风扇的声音径向传播，它在穿过周围的绝缘表面248时至少部分地耗散。这显示在图形中，声波圆在中心风扇单元格244’中最黑并在周围的风扇单元244’中较浅。结果，来自中心单元200a的最终从系统发出的声音比起从不具备共面消声器的系统发出的声音要软很多。在图26中，第一侧风扇单元200B在其自身的风扇单元格244’内是最大声的。由于风扇的声音径向传播，它在穿过周围的绝缘表面248时至少部分地耗散。在图形化显示中，声波圆在中心风扇单元格244’中最黑并在周围的风扇单元244’中较浅，并进一步在更远离起始风扇单元200b的风扇单元格244’中较浅。结果，来自风扇单元200b的最终从系统发出的声音较从不具备共面消声器的系统发出的声音要软很多。图27示出了第一侧风扇单元200b、第二侧风扇单元200e以及它们各自的声波。如图30中图形化所示，本发明的另一个原理在于：由于声波的相互作用，产生一定程度的波的抵消，使得波自行消失。图30示出了波A和反向的反向波B，从而相互作用形成平波A+B。如果不是严格地相反，组合波将不是平的。但是将有一定程度的波抵消。这是本发明能有益于自身的基本波原理。波抵消的结果在于来自风扇单元200b和200c的最终源自系统的声音比源自不具有共面消声器的系统的声音要软。图28强调了第一角落风扇单元200d以及它的波型。图29强调了第一角落风扇单元200d和第二角落风扇单元200b和它们各自的波型。图28和图29的分析分别类似于图26和图27。应当注意的是，在优选实施例中，不止两个风扇可同时运行，所有的运行风扇可具有波型。所有运行风扇的波型都能够利用共面消声器的波消散(在它们穿过周围的绝缘表面248时)和波抵消。

尽管图31示出了置于风扇单元室244内的排放室210，风扇单元室244的备选实施例可包围入口室212，或者至少部分地包围入口室212和排放室210。风扇单元室244的另一个备选实施例可具有栅格或金属丝表面(增加本发明的安全性)或敞开(减少费用)。

旁路特征

多个风扇单元能使阵列在从全流动到部分流动的流速范围内操作，其中，各个风扇贡献1/N空气流(其中，N等于风扇数目)。大多数直接驱动的风扇系统以不同于全同步马达的速度操作，以便匹配结构的加热或冷却需求。通常使用变频驱动器维持速度控制。由于变频驱动器是电子驱动器，空气调节结构内的各个驱动操作具有一定的失效可能性。在传统的空气调节系统中，空气调节器内的风扇单元不得不通过一些机械装置节流，以便限制压力和流动，以满足建筑需求。传统系统中的旁通模式下的机械节流产生过量噪声并减少风扇效率。本发明通过关闭某些风扇以满足设计点，而允许风扇阵列输出中的变化从而克服了这个问题。可增减阵列以满足流动和压力需求而不需要机械节流，从而避免噪声增加和效率减低。

图32示出了阻尼器250的阵列，该阻尼器250可置于风扇单元200的前方或后面，以至少部分地防止逆通风。在所示的示例性实施例中，每个板都根据其自身的枢轴定位。在所示的示例性实施例中，多个板彼此略微重叠。所示的实施例被构造，使得在空气流过风扇单元200时，板处于打开位置，并在空气停止时，重力使板进入关闭位置。优选地，各个阻尼器250独立地操作，使得一些风扇单元200处于ON，另一些处于OFF，阻尼器250可因此打开或关闭。尽管所示的为简单机械实施例，备选实施例可包括电孔和/或由阻尼器250远程控制的结构。

应当注意的是，图4示出了具有24个风扇单元200的空气调节系统中的4×6风扇阵列风扇段。图5出了具有25个风扇单元200的空气调节系统中的5×5风扇阵列风扇段。图6出了具有12个风扇单元200的空气调节系统中的3×4风扇阵列风扇段。图7出了具有9个风扇单元200的空气调节系统中的3×3风扇阵列风扇段。图8出了具有3个风扇单元200的空气调节系统中的3×1风扇阵列风扇段。应当注意的是，阵列可以是不止2个的任何尺寸或维数。应当注意的是，尽管风扇单元200可布置在单平面内，备选阵列配置可包含多个在多个平面中以错列配置布置的风扇单元200(如图15所示)。应当注意的是，冷却线圈(未示出)可在风扇单元200的上游或下游处添加到系统。应当注意的是，尽管示出了风扇单元200的上游，过滤器组122、222可位于下游。

应当注意的是，备选实施例可使用水平布置的风扇阵列。换句话说，图3-15中所示的实施例可水平地或垂直地或垂直于空气流方向的任何方向使用。例如，如果空气管的垂直部分起空气调节舱202的功能，风扇阵列可水平地布置。该实施例可在空气调节舱中或回转空气轴中尤其有用。

应当注意的是，风扇单元214可以是放置风扇单元200的通风通道220的任何一部分。例如，风扇单元200可坐落在排放室210(如图所示)内、入口室内，或者局部地位于入口室212内及局部地位于排放室210内。应当注意的是，空气调节舱202可以是空气管的一段。

控制系统

现在回到图33，电子控制器300可被实现为自动地选择可操作风扇单元的数目以及各个风扇单元的RPM速度，以便获得用于整个风扇阵列的预定的或期望的效率水平。例如，期望的效率水平可用来最大化效率，以获得高的百分比效率(例如，90％、80％等)等等。在某些实施例中，风扇单元可在狭窄的RPM范围内获得期望的效率水平。在一个示例性实施例中，控制器300在反馈控制环中操作，以便维持风扇单元200在期望效率范围内连续地操作。控制器300随着建筑的环境参数变化，通过改变阵列内的风扇单元200的数目，连续地或周期性地改变空气流和/或静压。作为示例，用于建筑的环境参数包括空气流、湿度、温度等。例如，用于空气流的目标环境参数可被设定成在白天50％的最大风扇阵列气流能力，并在晚上为40％。因而，控制器300仅可在白天打开风扇阵列内的一半风扇单元200，并在晚上打开40％的风扇单元。通过这种方式，可大幅度地减少能力消耗。

控制器300通过使用图33中所示的迭代过程获得风扇阵列的期望效率水平。在304，基于给定时间或整个重复时间间隔下的空气处理需要，建筑管理提供环境参数或编程约束。这些环境参数或约束304可包括用于期望时间周期(例如，白天、晚上、工作日、周末等)的系数比如静压、总空气流、湿度、温度等。起初，控制器300可将操作风扇的初始数目设定为预定数目(例如，一个)和将初始RPM速度设定为预定水平(例如，马达最大额定RPM速度的风扇最小值或百分比值)。在306，控制器300基于可操作风扇的当前数目和用于预定CFM的当前RPM速度计算静压。下一步在308，控制器300决定候选静压是否满足(例如，对应于)建筑管理操作员输入的编程约束(例如，编程的静压环境参数)。如果不是，流程进行到310，在此处，PRM速度增加预定数量，并且新的候选静压在306被重新计算。

在310，如果RPM速度达到了马达或风扇的最大额定水平，流程就进行到318，此处，可操作的风扇增加预定数量。在318，RPM速度重新设定成初始RPM速度。下一步，在306计算新的候选静压。控制器300在306-318重复计算，直到候选静压符合建筑管理操作员输入的静压为止，这代表了RPM速度，在此速度下多个风扇单元200应当运行以便满足编程环境参数或约束。例如，风扇的数目可代表单风扇单元200、两个风扇单元200以及所有的风扇单元200，一直到系统的总风扇单元200数目。在314，控制器300在存储器中记录RPM速度和可操作风扇单元的数目，因为潜在的或候选RPM/风扇单元组合将获得编程的/输入的静压。

下一步到316，控制器300确定可操作风扇单元的候选数目是否等于风扇阵列中的风扇单元的总数目。如果不是的话，流程返回到318，此处可操作风扇的数目被再次增加，并且RPM速度被重新设定成初始RPM速度。如果可操作风扇单元的候选数目等于风扇阵列中的风扇单元的总数目，流程进行到320。当过程在314通过操作迭代时，潜在RPM/风扇单元组合的表被产生，其中，表中的各个条目包括候选RPM速度和用于相关输入静压的可操作风扇单元数目的组合。可选择地，候选RPM速度和可操作风扇单元的数目可保存为唯一候选，以用于相应静压和省略的图19的剩余操作316-324。一旦完成计算306-318，控制器300产生并保存候选RPM速度的多个组合以及获得编程或输入静压的可操作风扇的候选数目。

在320继续图33，控制器300继续分析存储在314所产生的表中的各个潜在RPM/风扇单元组合。对于表中的每个条目，控制器300计算运行相应数目的可操作风扇单元200所需的马力(例如，对于候选RPM速度和获得编程静压的可操作风扇单元的候选数目的各个组合)。

例如，如果表中的其中一个潜在RPM/风扇单元组合表示5个风扇单元在2000rpms下操作，控制器300将计算相应的2000rpm速度下的5个风扇单元的每一个的使用功率。同样地，如果表中的另一个潜在RPM/风扇单元组合表示10个风扇单元在1500rpms下操作，控制器将计算1500rpms下的10个风扇单元的每一个的使用功率。一旦计算了用于各个潜在RPM/风扇单元组合的使用功率，控制器300然后在322识别得到的使用期望使用功率(例如，最低功率)的RPM/风扇单元组合。从潜在RPM/风扇单元组合的表，系统可在322选择得到的需要最小马力的RPM/风扇单元组合。然后在324，控制器300开启或关闭风扇单元200，直到可操作风扇单元200的数目符合得到的RPM/风扇单元组合。在324，控制器300调节风扇单元200(可操作地用来符合在合成RPM/风扇单元组合中表示的RPM速度)的速度。通过这种方式，系统将连续地选择可操作风扇单元200的数目和风扇单元RPM速度的有效组合，以满足建筑管理员所提供的编程约束304。

风扇阵列可通过单一变频驱动器(VFD)装置运行。可选择地，第二VFD可用于冗余目的。风扇单元200运行的速度对于所有的相应于结果和RPM速度的风扇是相同的。可选择地，风扇单元200的集合或组可被联接到不同的VFD装置，使得风扇单元200的各个集合或组的RPM速度可被单独地控制。例如，单独的VFD可联接到风扇单元200的各个行或各个列。各行或各列中的风扇单元然后可被设定成共用RPM速度(例如，第一和最后一行设定在2000rpm下操作，而中间行设定成在3000rpm下操作)。可选择地，各个风扇单元200可被联接到(一体集成为)相应的唯一VFD装置，使得各个风扇单元200的RPM速度可被独立地控制。

作为进一步的选择，通常可使得多个VFD可用而不与任何特定马达相关。VFD可配置成在运行时间动态地联接到一个或多个相应的风扇单元200。在此示例中，可使用相应于同时使用的多个不同RPM速度的多个VFD。例如，多个VFD的一个可被联接到设定在2000rpm的RPM速度下的第一组风扇单元200，而多个VFD的第二个可被联接到设定在3000rpm的RPM速度下的第二组风扇单元200。

306处的计算可基于制造商在安装期间提供的风扇曲线302进行。风扇曲线302通过采用单独的风扇单元200、测量静压输出和作为总气流函数的马力输入而计算。该测量可在安装在建筑内的空气调节系统的内部发生，因为结果将基于例如是尺寸、外形和风扇单元200所放置的通风室的配置而变化。结果数据然后可与多项式曲线-风扇曲线302-优选地5阶或6阶配合。用于独立变量(相应于最佳拟合曲线)的各个功率的系数被发现并被记录。商业上可用的数据分析软件适于该任务。当匹配过程完成时，获得在特定气流下准确给出单一风扇单元200的静压的方程。系统的总静压通过求和方程得出：

Σ_{n = 0}^{x} C_{n} {CFM}^{n} {(\frac{Df}{Ef})}^{n} {(\frac{Ds}{Es})}^{n - 2}

其中，Cn是上文描述的静压多项式拟合曲线的第n个功率系数，CFM是每分钟的立方英尺，Df是系统中的风扇单元200的总数，Ef是可操作风扇单元200的数目，Ds是风扇单元200的设计最大速度，Es是风扇的实际操作速度，并且X是用于静压拟合曲线的多项式的阶数。给定静压和所需的空气流，控制器300可在306-318迭代地确定用于各个数目的可操作风扇单元200的RPM速度(通过在312将不同的RPM值插入在306计算的静压方程，直到在308达到期望的静压)。该过程在318重复，以用于单一的风扇单元200、两个风扇单元200，如此等等，直到阵列中的所有风扇单元200达到为止。各个RPM值在314中记录以用于马力计算320。计算机的使用大幅度地加快了发现必要风扇单元速度(用于多个可操作风扇单元200的各个)的过程。

如上所述，多项式曲线，再次优选地为5阶或6阶，也拟合到显示制动马力的数据，其作为单个风扇单元200用的气流的函数，并且通过对单个风扇单元200的消耗求和计算阵列的总消耗。上面给出的速度计算的结果用来简化马力计算。在计算各个可操作风扇用的必要风扇单元速度之后，得到的可操作数目/RPM对被传送到如下方程给出的制动功率方程：

Σ_{n = 0}^{X} C_{n} {CFM}^{n} {(\frac{Df}{Ef})}^{n - 1} {(\frac{Ds}{Es})}^{n - 3}

其中，Cn是上文描述的马力多项式拟合曲线的第n个功率系数，CFM是每分钟的立方英尺，Df是系统中的风扇单元200的总数，Ef是可操作风扇单元200的数目，Ds风扇单元200的设计最大速度，Es取自静压方程的风扇的实际操作速度，并且X是用于静压拟合曲线的多项式的阶数。给定静压和所需的空气流，控制器300然后可在314基于来自静压方程306的RPM信息在320计算一个风扇情况、两个风扇情况、等等直到所有风扇单元200数目下的功率消耗。控制器300在322识别风扇单元200以及获得期望功率消耗水平的风扇单元速度是简单的事情。控制器300然后可在324有选择地直接调节多个可操作风扇单元，以获得期望的功率消耗水平，或者它可选择地输出建议，以用于操作员手动实现。在示例性实施例中，控制器300以小于1分钟的间隔重新计算可操作风扇单元200的最优数目。重新计算的频率仅仅由执行计算的计算机的速度限制。这样，建筑需求的变化可快速地实现并每次获得高效率。

控制器300可以多种方式实现。例如，通常目的计算机可编程为控制风扇阵列。可备选地，可编程的逻辑控制器，在示例性实施例中，西门子S7控制器可以使用必要的算法编程。任何一个控制器可使用数字信号控制的变频驱动器以控制风扇单元速度，以及数控继电器接通和关闭风扇单元200。在备选方案中，风扇单元200的实际控制可通过手动开关和操作员操作的可变电阻器完成。控制器300可包括孤立的计算机、膝上型计算机、可编程微处理器或执行本文所讨论的不同操作的处理器。控制器300可包括微处理器或等效的控制电路，并可进一步包括RAM或ROM存储器、逻辑和正时电路、状态机电路和I/O电路。控制器300的设计和操作细节对本发明不是关键性的。另外，可使用执行本文所描述功能的任何适宜的控制器300。

图34示出了用于计算马达负载效率的过程，其可结合备选实施例执行。例如，图34的过程可插入到图33的过程中，以替换320的马力计算操作。联接到风扇单元的电马达通常可配置成在额定负载(额定马力)的40％到100％下操作。例如，具有10马力(hp)的额定负载的马达可配置成在4hp和10hp之间操作。各个马达展示了不同数量的效率，这部分地取决于相对于马达额定负载操作的马达。例如，马达可展示马达额定负荷的70％或85％或附近操作的峰值效率。作为进一步的示例，具有10hp额定负载的马达可具有4hp至10hp的可接收负载范围，其峰值效率在7.5hp到8.5hp。当马达的操作负载在额定负载的40％之下或接近额定负载的100％时，马达效率可减少。用于马达的效率曲线在各个马达之间变化，并基于马达尺寸和额定负载。

图34的过程分析了用于不同马达控制参数的值，以确定哪一个值将导致马达以期望的马达效率水平操作。在402，访问候选RPM/风扇单元组合(图33中的314产生)并分析第一候选组合。在404，测试马达RPM速度设定成相应于来自表的第一候选组合的候选RPM速度。在406，控制器300计算当前单独的风扇单元在测试马达RPM速度下操作所经受的马达负载(例如，工作马力)。当前马达负载然后与马达全负载(例如，最大马力)相比较，以获得马达在测试马达候选RPM速度下操作所获得的全马达负荷的百分比。例如，如果测试马达候选RPM速度是3000rpm，控制器300可确定马达在7马力下操作。如果马达具有10hp的全部或最大负荷，然后7hp将是全马达负载的70％。

下一步，在408，控制器300确定在406所计算的全马达负荷百分比的马达效率。马达效率可通过算法分析、从效率表、马达负载效率曲线或它们的组合确定。例如，如果马达在全马达负荷的70％下操作，负荷-效率曲线可表示：该马达在70％负荷下时具有90％的效率。一旦确定马达效率，然后在410控制器300记录马达效率、相应的RPM速度、百分比负荷和表中作为马达-细调的候选RPM/风扇单元组合的可操作风扇单元的数目。前述的信息可在同样的表中记录或在314用于不同的表，以记录候选RPM/风扇单元组合。

下一步在412，控制器412确定测试马达RPM速度是否是最后或用于当前数目的风扇单元的可用RPM速度。如果不是，流程进行到416，此处，RPM速度被设定成新的RPM速度。例如，RPM速度可在416增加或减少设定量。下一步，在406至410，重复操作并且新的马达-细调的候选RPM/风扇单元组合被获得并在表中存储。重复406至410的操作直到当前数目的可操作风扇不再具有可被使用的可用RPM速度为止。例如，RPM速度可通过RPM速度范围(在设定RPM数下开始或在候选RPM速度下的设定百分比下开始)连续地步进。在步骤418，操作可提到RPS速度，直到达到是设定RPM数或候选RPM速度上的设定百分比的RPM速度。一旦可用的RPM速度被分析成用于当前数目的可操作风扇单元，流程从412进行到414。

在414，控制器确定附加的候选RPM/风扇单元组合是否存在于在314创建的表中。例如，如果表包括10个候选RPM/风扇单元组合，具有5个可用的期望以各个组合测试的RPM速度，然后在406对于10个候选RPM/风扇单元组合的各个重复操作5次(为5个可用的RPM速度中的每一个重复一次)。在前述的示例中，在406至414的操作将产生具有50个马达-细调的候选RPM/风扇单元组合的表。此后，流程回到图33中的322。回到图33，在322，控制器300选择马达-细调的候选RPM/风扇单元组合，其展示了期望的马达效率和静压。

图35图示了根据本发明备选实施例实施的多速阵列处理序列，以计算多个可操作风扇单元，其中，各组可操作风扇单元包括不同的RPM速度。开始于步骤502，设定列的数目。例如，两个或三个不同的RPM速度可被编程为在相同时间使用，例如，内部的风扇单元可在高的风扇速度下操作，反之亦然。可备选地，各个行或各个列中的可操作风扇单元可备选地指定为第一和第二RPM速度。因而，相邻的风扇单元可具有不同的RPM速度，而制定第一RPM速度的所有操作风扇与指定为第二RPM速度的可操作风扇交叉存取。例如，风扇阵列可被分成四个象限，各个象限指定不同的RPM速度。作为进一步的示例，风扇阵列的第一象限中的可操作风扇单元可指定共用的RPM速度，而风扇阵列的一个或多个象限可指定不同的RPM速度。可备选地，对立的象限可指定共用的RPM速度。

回到图35，在503，控制器300计算总数部分、各个行贡献的静压。行贡献可相等或不同。行贡献可与各个行中的风扇单元的数目成比例。例如，如果第一行包括总风扇的50％，第二行包括25％，第三行包括15％，第四行包括10％，然后各个行将指定编程静压的相应百分比(50％、25％、15％、10％)。

下一步，在504，控制器计算可操作风扇的数目以及用于当前行的RPM速度。例如，在两行25风扇单元阵列中，此处，第一和第二行分别包括总风扇单元的75％和25％，然后静压的75％和25％将归因于各个行。因此，行1可以使用15个总风扇单元的10个可操作风扇，而行2可使用5个总风扇单元的2个可操作风扇。

下一步在506，RPM速度和用于当前行的可操作风扇单元的数目可基于在上文接合图34描述的马达效率进行细调。可选择地，在506，操作和被全部地省略。下一步在508，确定是否所有的行被分析并指定RPM速度以及可操作风扇单元的数目。如果不是，流程进行到510，增加当前的行。504和506的操作被重复以用于下一个行。当在508确定行不再存在时，过程结束。

图36图示了根据备选实施例实现的风扇阵列重新配置过程。在602，控制器300确定可操作风扇单元的当前或初始配置。例如，可操作风扇单元的初始配置可类似于检验器样式，其中，备选风扇单元为ON，并且备选风扇单元为OFF。在602之后，可实现备选步骤。例如，根据一个实施例，流程回到604，在此步骤中，控制器300访问存储的模板集合或者可操作风扇单元的存储预编程样式。可选择地，在606，控制器300可实现算法，以自动地计算用于可操纵风扇单元的新样式。下一步，在608，控制器300可以来自模板的可操作风扇单元的样式或在604或在606计算的预编程样式更新。

不同的样式可被预编程或自动计算以均匀地分布风扇单元的寿命周期。例如，如果第一样式类似于检验器样式，第二样式可包括第一样式中的间隙。因而，如果可操作风扇单元的第一样式包括第一行中的#1、#3、#5、#7号风扇单元，可操作风扇单元的第二样式包括#2、#4、#6、#8号风扇单元。控制器300可周期性地(例如，每月、每季度等)从一种样式切换到不同的样式。例如，期望从样式切换到风扇单元之间的均匀分布寿命周期。因而，在整个多年周期中，所有或大多数风扇单元经历大体上相等的操作时间量。

作为进一步的选择，可操作风扇单元的样式仅可切换成更短的时间“周期”。例如，每周一次、每月一次或每季度一次等。通常OFF的风扇单元可通过开启它们而“循环”，而ON的风扇单元的至少一部分被关闭。临时循环的ON风扇单元仅可在短时间周期(例如，一小时、一天等)内保持ON。期望循环风扇单元在短时间内ON，以避免对轴承和马达和风扇其他部分的损害，这可由过长时间周期的静止造成(例如，避免形成在轴承上的无偏差灵敏点)。

图37图示了接合本发明的实施例实现的本地的风扇阵列控制系统640。控制系统640是“本地的”，因为它物理地置于风扇阵列的相对近端。例如，控制系统640可与风扇阵列一起集成到公用框架。可备选地，控制系统640可置于相同建筑内或共用建筑/联合体内，因为一个或多个风扇阵列被控制系统640控制。控制系统640包括接合图33-36执行上述功能的控制器650。控制器650可类似于控制器300。控制器650电联接到马达652-655的阵列，其表示了风扇单元200内并驱动风扇单元的马达。应当认识到的是，更多或更小马达和开关可以虚线箭头表示的那样被使用。

控制器650也可通过通信/开关线686电连接到一个或多个变频驱动器(VFD)672和674。VFD 674可以是仅在主VFD 672失效或维修时被激活的冗余VFD。通信/开关线686能使控制器650控制VFD 672、674的操作。通信/开关线686也控制用于开关682和684的状态(例如，打开或关闭)。通过打开或关闭开关682和684，控制器650将VFD 672和674中的一个或两个连接到马达652-655。VFD 672将脉冲带宽调制(PWM)功率信号提供给马达652-655，其中，改变脉冲宽度以控制马达652-655的RPM速度。

控制器650通过马达开关线668连接到与马达652-655逐个相关的一系列开关662-665。控制器650控制开关662-665的开启或关闭状态，以实施马达652-655的选择组合。可操作实施的马达652-655的数目和组合相应于接合图33-36计算的可操作风扇单元的数目。马达652-655被连接到反馈线670，控制器650通过反馈线670获得关于马达操作状态的信息。可选择地，反馈线670可被连接到提供测量值比如流速(每分钟立方英尺)、静压等的传感器。

可选择地，期望同时使用多个VFD 672和674控制风扇单元的不同部分。通过示例，第一VFD 672仅可连接到马达652和653的一半，而第二VFD 674连接到马达654和655的剩余一半。

控制器650可被实现为远程计算机、膝上型电脑等。线686、668和670可以是串行线、并行总线、互联网线等。可选择地，线686、668和670可以被无线链接替换，其中，控制器650与一个或多个VFD 672、674、开关682、684、开关662-665、马达652-655以及传感器无线连接(比如，通过WiFi链路、LAN、WAN)。例如，系统控制器650可为建筑管理系统(BMS)的一部分，该管理系统包括工作站、操作员用户界面、显示器等。BSM可配置成实现上述的控制器功能。

图38图示了根据一个实施例的分布式风扇阵列控制系统700。分布式风扇阵列控制系统700包括连接到数据库704的服务器702、电路风扇阵列接口706、无线风扇阵列接口708和电连接到通信系统712的用户工作站710。系统700可用来支撑远程控制配置并监视风扇阵列720、722。例如，工作站710或服务器702可执行上述的关于PRM速度和可操作风扇数目的计算。得到的RPM/风扇单元组合可通过互联网、电话线或专门的本地或局域网传递到风扇单元720、722，比如通过无线或硬连线风扇阵列接口708和706。可选择地，风扇阵列可通过无线或硬连线风扇阵列接口708和706将信息传送到系统操作员比如工作站710、PDA 718、移动电话716等。风扇阵列720、722可将关于误差(在一天或一周内以预定次数发生或以预定时间量发生)的通知和反馈传送到操作员。服务器702可保持纪录，以确定何处发送维修通知。服务器702可保持请求特定环境参数或编程约束、候选表和结果RPM/风扇单元组合、马达负载-效率曲线、风扇曲线等的BSM输入。服务器可接合图33-36执行上述的计算。

通信系统712可以是互联网、IP语音网关(VoIP)、比如公共交换电话网络的本地普通电话业务(POTS)等等。可备选地，通信系统能够712可以是局域网(LAN)、校园网(CAN)、城域网(MAN)、或者广域网(WAM)。服务器702与通信系统712比如互联网或基于电话系统的本地POTS连接，以将程序员706、无线风扇阵列接口708、用户工作站710以及移动电话716和个人数据助理(FDA)718之间的信息传递给用于存储/检索信息记录的数据库704。例如，服务器702可经由无线连接将合成PRM/风扇单元组合的结果下载到移动电话716或PDA 718。另一方面，服务器702可从风扇阵列720和722上载原始风扇阵列数据。

数据库704是以记录格式存储在电子存储器中的任何商业上可用的数据库。数据库704存储信息比如风扇曲线、消逝的操作时间、负载效率曲线/表、候选和合成RPM/风扇单元组合、马达参数等。信息经由服务器702被下载到数据库704，或者可备选地，信息从数据库704上载到服务器。

接口706和708与风扇阵列720和722连接。无线通信科使用协议、比如蓝牙、GSM、红外无线LAN、HIPERLAN、3G、卫星以及电路和分组数据协议等等。用户工作站710可经由互联网或POTS与通信系统712连接，以经由服务器702从数据库704下载信息。

图39图示了示例性方式的方框图，其中，本发明的实施例可被存储、分布以及安装在计算机可读介质上。在图39中，“应用”表示上述的一个或多个方法和过程。应用在源计算机可读介质802上被最初产生和作为源代码800存储。源代码800通过通道804传送，并通过编译器806处理以产生目标代码808。目标代码808通过通道810传送，并在主计算机可读介质812上存储为一个或多个应用母机。目标代码808然后被多次拷贝，如通路814所示，以产生产品应用拷贝816(在单独的产品计算机可读介质818上存储)。产品计算机-可读介质818然后以通路820表示的方式传送到不同的系统、装置、终端等。

用户终端822、装置824和系统826被示出为硬件部件的示例，产品计算机-可读介质818作为应用安装(如同828到832所表示)。例如，产品计算机-可读介质818可安装在控制器300上。源、母机以及产品计算机-可读介质802、812和818的示例包括但不限于CDROM、RAM、ROM、闪存、RAID驱动器、计算机系统上的存储器等等。通路804、810、814和820的示例包括但不限于网络通路、互联网、蓝牙、GSM、红外无线LAN、HIPERLAN、3G、卫星等。通路804、810、814和820也可表示公有的或私有的托运服务，该托运服务在两个地理位置之间传送源、母机以及产品计算机-可读介质802、812和818中的一个或多个。通路804、810、814和820可代表一个或多个处理器并行执行的线程。例如，一个计算机可容纳源代码800、编译器806和目标代码808。多个计算机可并行地操作以产生产品应用拷贝816。通路804、810、814和820可以是州内的、洲际的、国内的、国家间的、陆内的、洲际的等。

图39记录的操作可以世界范围内的广泛分布方式执行，并在美国内执行一部分。例如，应用源代码800可在美国国内撰写并存储在美国国内的源计算机-可读介质802上，但是在编译、拷贝和安装之前被传送到另一个国家(相应于通路804)。可备选地，应用源代码800可在美国国内或国外撰写，位于美国国内的编译器806上编译，并在美国国内的主计算机-可读介质812上存储，但是目标代码808可在拷贝和安装之前被传送到另一个国家(相应于通路814)。可备选地，应用源代码800和目标代码808可在美国国内或国外产生，但是在产品应用拷贝816作为应用828至832被安装在用户终端22、装置824和/或位于美国国内或国外的系统826上之前在美国国内产生或被传送到美国。

如同在整个说明书和权利要求中所使用的那样，短语“计算机-可读介质”和“指令配置成”指如下几种的任意一个或所有：(i)源计算机-可读介质802和源代码800；(ii)主计算机-可读介质802和目标代码808；(iii)产品计算机可读介质818和产品应用拷贝816；和/或(iv)通过832存储在终端822、装置824和系统826中的存储器中的应用828。

应当理解的是，上文的描述旨在演示性的而非限制性的。例如，上述的实施例(和/或发明的方面)可彼此结合使用。另外，可作出许多修改以在不脱离本发明范围的情况下适应根据本发明教导的特定情形和材料。尽管本文描述的材料尺寸和类型旨在限定本发明的参数，它们决不是限制而是示例性的实施例。许多其他示例对于评阅过上文描述的本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明的范围可参考附加权利要求以及与权利要求等效的方案的全部范围确定。在附加权利要求中，术语“包括”以及“其中”用作各个术语“包含”和“其中”的易懂英语的等效。此外，在如下的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标签，并意图在它们的对象上施加数字需求。此外，如下权利要求的限定不是以方法+功能的格式撰写，也不是特意基于美国专利法典第6段第112条解释，直到这种权利要求限定在结构功能之后清楚地使用短语“用于……的方法”。

前文的说明书所使用的术语和表达用作描述的术语，而不是限制，并且不是特意用来排除所示和描述特征或部分特征的等效方案。本发明的范围仅由如下的权利要求限定和限制。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种空气调节系统，包括：

a.预选数目的风扇单元；

b.以风扇阵列布置的所述风扇单元，所述阵列适于以小于风扇单元的所述预选数目的可操作风扇单元的数目操作；以及

c.控制器，所述控制器适于计算候选风扇单元速度和可操作风扇数目的组合；

d.其中所述控制器自动选择候选风扇单元速度和可操作风扇单元数目的组合中的一个，以便允许可操作风扇单元在期望的水平下运行。

2.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器通过计算必要风扇单元速度计算所述组合，以为候选数目的可操作风扇单元提供选定气流下的选定静压。

3.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器通过迭代增加风扇单元速度和可操作风扇单元的数目计算所述组合。

4.如权利要求2所述的空气调节系统，其特征在于，选定气流下的计算静压由方程给出，其中Cn是系统设计所确定的系数，CFM是每分钟立方英尺的选定气流，Df是系统中的风扇单元的预选数目，Ef是可操作风扇单元的数目，其可迭代地增加，Ds是风扇单元的设计最大速度，Es是风扇单元的速度，其可迭代地增加，并且X是系数的总数量。

5.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器通过迭代反馈控制环计算所述组合。

6.如权利要求4所述的空气调节系统，其特征在于，系数Cn的值由包括如下步骤的方法计算：

a.测量经验静压，作为单一风扇单元用的经验气流的函数；

b.以m阶的多项式拟合得到的数据，其中m是整数；

c.设定Cn的值等于拟合的多项式的第n项系数，并使n在0到m之间变化；以及

d.设定X等于m。

7.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器通过计算在选定静压、选定气流以及不同数目的可操作风扇单元下操作风扇阵列所需要的功率水平来计算所述组合，然后调节可操作风扇单元的数目和风扇单元的速度以达到选定功率水平。

8.如权利要求7所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器使用方程

计算所需的功率水平，其中，Cn是系统设计所确定的系数，CFM是每分钟立方英尺的选定气流，Df是系统中的风扇单元的预选数目，Ef是可操作风扇单元的数目，其可迭代地增加，Ds是风扇单元的设计最大速度，Es是风扇单元的速度，其可迭代地增加，并且X是系数的总数量。

9.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器计算候选风扇单元速度和可操作风扇单元数目的组合，该候选风扇单元速度和可操作风扇单元数目的组合满足编程环境参数。

10.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器选择所述组合中的一个以允许所述可操作风扇单元在期望的效率范围内操作。

11.如权利要求8所述的空气调节系统，其特征在于，系数Cn的值由包括如下步骤的方法计算：

a.测量功率水平，作为单一风扇单元用的气流的函数；

b.以m阶的多项式拟合得到的数据，其中m是整数；

d.设定X等于m。

12.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器被构造成基于风扇单元使用功率和马达负荷中的至少一个调节风扇单元的参数组。

13.一种用于控制风扇单元阵列的方法，包括如下的步骤：

a.提供预选数目的风扇单元，所述风扇单元被布置成风扇阵列，所述阵列适于以小于风扇单元的预选数目的可操作风扇单元的数目操作；

b.提供控制器，所述控制器适于计算对于不同候选数目的可操作风扇单元在选定静压和选定气流下操作所述阵列所需的操作水平；

c.识别达到期望的操作水平的可操作风扇单元的候选数目中的一个；以及

d.开启或关闭风扇单元，直到达到识别出的可操作风扇单元的候选数目中的所述一个候选数目为止。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制器通过使用公式

计算所需要的功率水平来计算所述操作水平，其中，Cn是系统设计所确定的系数，CFM是每分钟立方英尺的选定气流，Df是系统中的风扇单元的预选数目，Ef是可操作风扇单元的数目，其可迭代地增加，Ds是风扇单元的设计最大速度，Es是风扇的操作速度，其可迭代地增加，并且X是系数的总数量。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制器通过迭代反馈控制环计算可操作风扇单元的候选数目。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，系数Cn的值由包括如下步骤的方法计算：

a.测量功率水平，作为单一风扇单元用的气流的函数；

b.以m阶的多项式拟合得到的数据，其中m是整数；

d.设定X等于m。

17.如权利要求13所述的方法，进一步包括：计算对于不同数目的可操作风扇单元在选定静压下提供选定量的气流所需的风扇单元速度。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，权利要求17中所描述的风扇单元速度计算结果用于计算功率水平。

19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，静压由方程

给出，其中，Cn是系统设计所确定的系数，CFM是每分钟立方英尺的气流，Df是系统中的风扇单元的预选数目，Ef是可操作风扇单元的数目，其可迭代地增加，Ds是风扇单元的设计最大速度，Es是风扇的操作速度，其可迭代地增加，并且X是系数的总数量。

20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制器计算可操作风扇单元的候选数目和风扇单元速度，该可操作风扇单元的候选数目和风扇单元速度满足编程环境参数。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，系数Cn的值由包括如下步骤的方法计算：

a.测量经验静压，作为单一风扇单元用的经验气流的函数；

b.以m阶的多项式拟合得到的数据，其中m是整数；

d.设定X等于m。

22.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制器自动地改变可操作风扇单元的数目。

23.一种空气调节系统，包括：

a.预选数目的风扇单元；

b.以风扇阵列布置的所述风扇单元，所述阵列适于以小于风扇单元的预选数目的可操作风扇单元的数目操作；以及

c.控制器，所述控制器适于计算对于不同候选数目的可操作风扇单元在选定静压和选定气流下操作所述阵列所需的操作水平，所述控制器适于识别达到期望的操作水平的可操作风扇单元的候选数目中的一个，并开启或关闭风扇单元，直到达到可操作风扇单元的候选数目中的识别出的所述一个候选数目为止。

24.如权利要求23所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器以反馈控制环操作以使风扇单元操作保持在期望的操作水平。

25.如权利要求23所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器计算必要风扇单元速度，以为候选数目的可操作风扇单元提供选定气流下的选定静压。

26.如权利要求23所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器随建筑的环境参数的变化通过改变可操作风扇单元的数目来改变气流和/或静压。

27.如权利要求26所述的空气调节系统，其特征在于，用于建筑的环境参数包括气流、湿度、温度和静压中的至少一个。

28.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器被构造成：

a.计算多个候选RPM和风扇单元组合用的使用功率；

b.基于相应的使用功率选择候选RPM和风扇单元组合中的一个；以及

c.调节风扇单元的操作参数以与选择的候选RPM和风扇单元组合中的一个相对应。

29.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器被构造成随建筑的环境参数变化在反馈控制环中改变空气流量和静压中的至少一个。

30.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器通过计算组合和选择组合中的一个的迭代过程达到风扇阵列的效率的期望水平。

31.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器基于编程环境参数执行自动选择，所述编程环境参数包括空气流量、静压、湿度和温度中的至少一个。

32.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，对于每个组合，所述控制器计算多组可操作风扇单元，其中每组可操作风扇单元都具有不同的相关风扇单元速度，所述控制器选择一个组合使得可操作风扇单元的第一组和第二组在相同时间以相应的第一风扇单元速度和第二风扇单元速度进行操作，所述第一风扇单元速度和第二风扇单元速度不同。

33.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器自动计算可操作风扇单元的样式。

34.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器从预编程样式中选择样式或自动计算该样式。

35.一种用于控制风扇单元阵列的方法，所述方法包括如下步骤：

a.提供预选数目的风扇单元，所述风扇单元被设置成风扇阵列，所述阵列适于以小于风扇单元的预选数目的可操作风扇单元的数目操作；

b.在控制器中自动计算候选风扇单元速度和可操作风扇单元数目的组合；

c.在控制器中自动选择候选风扇单元速度和可操作风扇单元数目的组合中的一个，以便允许可操作风扇单元以期望的水平运行。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述控制器通过计算必要风扇单元速度计算所述组合，以为候选数目的可操作风扇单元提供选定气流下的选定静压。

37.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述控制器通过计算在选定静压、选定气流以及不同数目的可操作风扇单元下操作风扇阵列所需要的功率水平来计算所述组合，然后调节可操作风扇单元的数目和风扇单元的速度以达到期望的功率水平。

38.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述控制器自动改变可操作风扇单元的数目。

39.如权利要求35所述的方法，其特征在于，通过迭代反馈环进行计算操作。

40.如权利要求35所述的方法，其特征在于，计算操作通过迭代反馈控制环来计算所述组合。

41.如权利要求35所述的方法，其特征在于，计算操作计算候选风扇单元速度和可操作风扇单元数目的组合，该候选风扇单元速度和可操作风扇单元数目的组合满足编程环境参数。

42.如权利要求35所述的方法，其特征在于，选择操作选择所述组合中的一个以允许可操作风扇单元在期望的效率范围内操作。

Claims

1.一种空气调节系统，包括：

a.预选数目的单独风扇单元；

b.以风扇阵列布置的所述风扇单元，所述阵列适于与小于所述预选数目的风扇单元的多个可操作风扇单元一起操作；以及

c.适于自动控制所述风扇单元阵列中的所选风扇单元以便改善总的风扇阵列效率的控制器；

d.其中，控制器选择优选数目的可操作风扇，以便允许可操作风扇在大体峰值的效率下运行。

2.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器计算必需的风扇单元速度，以便为从风扇阵列中的一个风扇单元直到预选数目的风扇单元的所有数目的可操作风扇单元提供选定气流下的选定静压。

3.如权利要求2所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器通过迭代增加风扇单元速度和可操作风扇单元的数目，以计算所述必要风扇单元速度。

4.如权利要求2所述的空气调节系统，其特征在于，选定气流下的计算静压由方程

给出，其中，Cn是系统设计所确定的系数，CFM是每分钟立方英尺的选定气流，Df是系统中的风扇单元的预选数目，Ef是可操作风扇单元的数目，其可迭代地增加，Ds是风扇单元的设计最大速度，Es是风扇的速度，并且X是系数的总数量。

5.如权利要求4所述的空气调节系统，其特征在于，X是5或6。

a.测量经验静压，作为单一风扇单元用的经验气流的函数；

b.以m阶的多项式拟合得到的数据，其中m是整数；

c.设定Cn的值等于拟合多项式的第n项系数，并使n在0到m之间变化；以及

d.设定X等于m。

7.如权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，所述控制器计算在选定静压、选定气流以及不同数目的可操作风扇下从风扇阵列中的一个风扇单元到预选数目的风扇单元操作风扇阵列所需的功率水平；然后调节可操作风扇单元的数目和风扇单元的速度以使功率水平最小化。

计算所需的功率水平，其中，Cn是系统设计所确定的系数，CFM是每分钟立方英尺的选定气流，Df是系统中的风扇单元的预选数目，Ef是可操作风扇单元的数目，其可迭代地增加，Ds是风扇单元的设计最大速度，Es是风扇的速度，其可迭代地增加，并且X是系数的总数量。

9.如权利要求8所述的空气调节系统，其特征在于，X是5或6。

10.如权利要求8所述的空气调节系统，其特征在于，对应于Ef的各个值的Es值通过权利要求4所示的计算结果给出。

a.测量功率水平，作为单一风扇单元用的气流的函数；

b.以m阶的多项式拟合得到的数据，其中m是整数；

d.设定X等于m。

12.一种空气调节系统，包括：

a.多个单独风扇单元；

b.以风扇阵列布置的所述风扇单元；以及

c.适于计算一组参数的控制器，用于控制所述风扇单元阵列中的选定风扇单元，以便改善总的风扇阵列效率。

13.一种用于控制风扇单元阵列的方法，包括如下的步骤：

a.提供预选数目的单个风扇单元、以风扇阵列布置的所述风扇单元，所述阵列适于与小于预选数目的风扇单元的多个可操作风扇一起操作；

b.提供适于计算不同数目的可操作风扇用的选定静压和选定气流下操作阵列所需的功率水平的控制器；

c.识别使功率水平最小化的可操作风扇的最优数目；

d.开启或关闭风扇单元，直到达到最优数目的可操作风扇为止。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述控制器使用方程

计算所需的功率水平，其中，Cn是系统设计所确定的系数，CFM是每分钟立方英尺的选定气流，Df是系统中的风扇单元的预选数目，Ef是可操作风扇单元的数目，其可迭代地增加，Ds是风扇单元的设计最大速度，Es是风扇的操作速度，其可迭代地增加，并且X是系数的总数量。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，X是5或6。

16.如权利要求14所述的空气调节系统，其特征在于，系数Cn的值由包括如下步骤的方法计算：

a.测量功率水平，作为单一风扇单元用的气流的函数；

b.以m阶的多项式拟合得到的数据，其中m是整数；

d.设定X等于m。

17.如权利要求13所述的方法，进一步包括，其特征在于，计算在选定静压下提供选定量的气流所需的风扇单元速度，该风扇单元速度用于不同数目的可操作风扇，其从风扇阵列中的一个风扇单元到预选数目的风扇单元。

19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，静压由方程

给出，其中，Cn是系统设计所确定的系数，CFM是每分钟立方英尺的选定气流，Df是系统中的风扇单元的预选数目，Ef是可操作风扇单元的数目，其可迭代地增加，Ds是风扇单元的设计最大速度，Es是风扇的操作速度，其可迭代地增加，并且X是系数的总数量。

20.如权利要求4所述的方法，其特征在于，X是5或6。

a.测量经验静压，作为单一风扇单元用的经验气流的函数；

b.以m阶的多项式拟合得到的数据，其中m是整数；

d.设定X等于m。

23.一种空气调节系统，包括：

a.预选定数目的单独风扇单元；

b.以风扇阵列布置的所述风扇单元，所述阵列适于与小于预选数目的风扇单元的多个可操作风扇单元一起操作；以及

c.适于计算在用于不同数目的可操作风扇的选定静压和选定气流下操作阵列所需的功率水平的控制器，该控制器适于识别使功率水最小化的可操作风扇的最优数目，并开启或接通风扇单元，直到达到风扇单元的所述最优数目为止。