CN107667262B - 通风系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通风系统，其能够有利地用于封闭或密闭空间。示出的实施例是通风系统(100)，具有一个或更多个传感器(128)，其布置为分析接收进通风室(108)的空气和通过空气样本系统，例如经由辅助空气样本端口(118)抽出的远程空气样本的其中一个或全部。

Description

通风系统
技术领域
本发明涉及通风系统，例如，用于封闭或密闭的空间。
背景技术
通风系统通常用于维护可接受的室内空气质量。例如，这些系统用于控制温度、补充氧气或除去湿气、气味、烟雾、灰尘和其他颗粒。
存放和操作电气设备的封闭空间需要空气通风。电气设备的操作产生热量并需要额外的冷却。还存在监测环境条件的需求，环境条件例如是温度、湿度和颗粒的存在。尤其是，由于存在由电气故障引起的火灾的危险，需要对烟雾进行检测。还存在监测电池室内的氢气浓度的需求。因此除了通风系统外，在这些封闭空间内操作的电气设备能够包含多个传感设备。管理单独的系统包含监督和控制每个单独操作以及确保系统之间的协同操作的需要，这将导致操作成本增加。
因此，本发明的目的是改进或解决现有技术中的一个或更多个以上问题，或者至少为它们提供一个有用的替代方案。
在本发明中的任何现有技术的参考不承认或暗示该现有技术形成在任何司法管辖范围内的公知常识的一部分，或该现有技术可以合理地被期望能被理解，被认为是相关的，和/或通过本领域技术人员与现有技术的其他技术相结合。
发明内容
在本发明的一个方式中，涉及一种通风系统，用于将空气从壁的一侧移动到另一侧，所述系统包含：用于安装的壳体，具有带有至少一个通风入口和至少一个通风出口的通风室，所述至少一个通风入口从所述壁的第一侧接收空气，所述至少一个通风出口将空气向所述壁的第二侧排出；排气扇，其安装在所述通风室中，所述排气扇可操作以从直接围绕所述至少一个通风入口的环境抽取空气，并且将空气从所述通风室经由所述至少一个通风出口排出；至少一个辅助空气采样端口，适应于连接至空气采样管，其中远程空气样本可以经由所述空气采样管从直接围绕所述空气样本管但远离壳体的环境抽出；以及一个或更多个传感器设备，其布置成暴露于经由所述至少一个通风入口和所述至少一个辅助空气采样端口接收的空气，用于感测至少一个环境条件。
可以通过所述排气扇的操作来将远程空气样本经由所述至少一个辅助空气采样端口抽出。
系统可以包含至少一个通风空气采样端口，经由所述通风空气采样端口，来自所述通风室的空气通过所述排气扇的操作抽出至所述一个或更多个传感器设备。
所述系统包含至少一个检测室，用于容纳所述一个或更多个传感器设备，在其中所述空气被分析。在一些实施例中，可能提供公共检测室来容纳一个或多个传感器设备。
检测室可以包含至少一个排气口，用于连接至通风管，分析的空气经由所述通风管从至少一个检测室传输至所述通风室。
优选地，所述一个或更多个传感器设备分析所述远程空气样本的比例。空气采样管布置成使得空气绕过所述至少一个辅助空气采样端口并被抽入所述通风室。
优选地，通风系统配置成提供通过至少一个通风入口的第一气流，其大于通过所述空气采样管的第二气流。在一些实施例中，所述第一气流与所述第二气流之比为4：1，尽管可以使用其他比例。
优选地，传感器设备配置成感测一个或更多个环境条件，包含但不限于：烟雾、气体、灰尘、温度或湿度。
通风系统也可以包含控制系统。控制系统可以配置成响应于感测的环境条件来控制通风系统的操作。
通风系统还可以包含通信子系统，用于向外部系统报告以下内容中的任意一个或更多个：通过一个或更多个传感器设备感测到的环境条件；排气扇的运转状态。
传感器设备可以包含阻塞至少一个通风空气采样端口或辅助空气采样端口的装置，以防止通过阻塞的端口的空气的抽出。
传感器设备可以包含放置在所述检测室与一个或更多个采样端口之间的点的过滤器，用于在分析之前从空气样本过滤不想要的颗粒。
优选地，通风系统包含流阻，其确定作为远程空气样本抽出的空气样本的比例。流阻能够由具有预定流阻的开口或具有预定流阻的过滤器部件提供。
附图说明
本发明优选的实施例在此将仅参照附图，以非限制性示例描述，其中：
图1是根据本发明实施例的通风系统的示意图；
图2示出图1的通风系统的外罩的前部；
图3示出图2的通风系统的横截面视图；
图4示出在图1的通风系统中使用的空气路径的示意图。
具体实施方式
本发明的优选方式提供一种通风系统，具有一个或更多个传感器，布置成分析接收到通风室的空气和远程空气样本中的任一或全部。
图1是根据本发明实施例的通风系统的示意图。通风系统100包含壳体102。优选壳体是密封的，例如以标准IP65或其他针对其安装情况的合适的标准密封。
壳体102被安装在例如封闭空间106的壁104中。壳体102包含通风室108，具有至少一个通风入口110和至少一个通风出口112，至少一个通风入口110从壁的第一侧接收空气，至少一个通风出口112将空气向壁的第二侧排出。排气扇114安装在通风室108中。排气扇114操作以将空气从直接围绕通风入口110的环境吸入通风室108，并将空气从通风室108通过通风出口112排出。因此，排气扇114提供了从壁104的一侧到另一侧的通风路径，即，将空气从封闭空间106的内部向外部通风。空气采样管116例如是管道(或串联管系)，其能够具有开放端115或沿空气采样管116间隔的一个或多个采样点117，空气采样管116可以连接至壳体102以允许空气从围绕空气采样管116的环境被抽吸。该环境优选远离壳体102。
参考图2至图4详细描述如下，通风系统100包含一个或更多个传感器设备，其能够监测环境条件，包括但不限于：封闭空间106内的烟雾、气体、粉尘、温度和湿度。传感器被布置成暴露在经由通风入口110和空气采样管116接收的空气中。
通风系统100也能够包含壳体102内的控制系统119，例如编程为控制系统的操作的微处理器。控制系统配置为响应检测的环境条件。控制系统可能触发警报或通知，和/或控制排气扇114的操作。例如，如果检测的温度超过特定水平，则控制系统能够以提高排气扇114的速度响应以提供额外的冷却。类似地，如果检测到高等级的爆炸物例如氢气或其他危险气体，可以提高排气扇速度以排空区域并减少危险。或者，如果检测的条件指示可以减少空气流动，则风扇可以关闭或减速。如将认识到的，控制系统也可以包含本领域技术人员熟知的用于存储软件指令、事件日志和其他数据的存储器。
响应于检测到的环境条件调整风扇速度还可以节省能源以及增加风扇运行寿命。排气扇114通常可以在低速度下运行以节省能源，并响应于控制器的警报响应来加速以加快抽吸。在检测的环境条件恢复到可接受或标准水平后，风扇速度可以返回至默认的较低速度。
通风系统100也可包含用于向外部系统报告信息的通信子系统121，例如针对封闭空间106的集中控制，例如火灾警报面板、中央控制室、楼宇管理系统等。报告可以通过继电器输出，其指示例如(火、动作、故障)的条件或其他条件。通信还可以通过蓝牙、以太网、GPI或SNMP或其他已知接口或专有网络或协议进行。
例如，通风系统100可以报告通过传感器设备检测的环境条件(例如，颗粒水平、湿度水平和/或温度)。另外，通风系统100可以报告排气扇114的运行状态例如排气扇114是否在运转，或当前运行速度，以满足所需的环境法规或标准。排气扇114的操作可以使用一系列已知的机械进行监控，包含使用转速计、磁铁和霍尔效应传感器、光学传感器，监测电流消耗或风扇马达的其他电气特性等。
该系统还可以包含额外的系统监督，例如如下任意一个或一个以上：
一种流量监测仪，使用任何已知装置例如风速仪、热或超声波流量传感器监测气流路径中的流速或体积；
传感器完整性检查，以确保传感器系统的正确操作；
风扇操作；
组件或整个系统的功率消耗。
如果检测到异常情况，则可以使用通信子系统传达故障或其他报告信号。
图1的示例尤其适用于电信设备建筑，其中电池用作不间断电源(UPS)的一部分并且因此可能发现氢气，因为空气采样管116朝向屋顶向上延伸，并且采样点沿空气采样管11间隔开，因此可以升高以感测靠近屋顶的轻于空气的气体的聚积。在感测到重于空气的气体之处可以使用具有向地面延伸的空气采样管的相反的布置。
在本示例中，该系统被设计以在相对小的区域中使用，例如小于50m2 ，并且排气扇114被布置成在正常运行的25CFM，以及当响应于不利条件需要高速通风时的50CFM的空气之间移动。采样管可以长达10米，并且包含沿其长度间隔的多达四个采样点(孔)。
图2表示图1的通风系统的前视图。除了上述部件，通风系统100包含：
辅助空气采样端口118，其适应于连接至空气采样管116。辅助空气采样端口118将从空气采样管116抽出的空气样本输送到壳体102内的传感器中，如箭头所示。空气样本能够通过排气扇114的操作经由辅助空气采样端口118(在此参照图4所述)抽出。
壳体102的前盖120具有至少一个通风入口110(在图2中显示为单个圆形开口，在图3中显示为多个同轴圆形开口)。前盖120也可以包含一个或多个指示灯或例如按钮或开关的用户界面装置。
显示器122(例如LCD或触屏显示器)提供关于通风系统100的操作状态和环境条件的信息。
USB端口124，形成通信子系统的一部分，允许与计算机外围设备例如用于配置和系统诊断的计算机或智能手机，或外部通信模块连接，但是其中，前盖120具有以圆形排列的一系列通风入口110。
图3示出穿过图2的通风系统的横截面图。除了如上所述的部件，通风系统100包含：
固定于壁104的第二侧的壳体102的后盖124。后盖124还固定于前盖120。后盖124和前盖120被构造并牢固地固定以抗干扰。通风出口112被设置为后盖124上的一系列开口。
传感器壳体126可以包含一个或更多个传感器设备128。传感器壳体126可以固定于前盖120。来自通风室108的空气可以经由通风空气采样端口130传送至传感器设备128。空气样本可以通过排气扇114的操作经由通风空气采样端口130抽出空气，如箭头136所示。如前所述，远程空气样本也可以从辅助空气采样端口118抽出到检测室129。在该示例中，传感器壳体126提供了公共检测室，其中传感器可以分析空气样本。在其他实施例中，可以提供额外的检测室以容纳多个或单独的传感器。传感器设备128可以布置为例如使用在来自Xtralis的VESDA生态系统中所使用的传感器来感测一种或更多种气体，包含氢气、甲烷、丙烷、汽油蒸气、戊烷、氨气、醇、氧气消耗和/或富集，一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氯气或二氧化碳。传感器也可以是湿度传感器或温度传感器。烟雾和其他微粒可以使用任何已知方法感测，包含基于激光或LED的光散射或遮蔽探测、电离检测。可以在来自Xtralis的VESDA和ICAM粒子探测器中找到这样的探测系统的例子，虽然其他探测系统也是可能的。
排气口132被提供在检测室129上，用于从检测室排出分析的空气样本。排气口132被连接至通风管134，其中分析的空气经由通风管134转移至通风室108，如箭头138指示。然后，分析的空气包含在通过箭头140a和140b表示的通风路径中，允许分析的空气随后通过通风出口112被排出。
传感器设备128也可以包含装置123以阻塞通风空气采样端口130或辅助空气采样端口118中的至少一个来防止空气通过阻塞的端口抽出。这样的装置可以简单地是塞子、盖子、阻塞物或阀门或其他设备以密封端口，防止空气流过。
除了容纳在传感器壳体内的传感器128以外，可以在壳体102的外表面放置额外的传感器。例如，位于前盖120或后盖124的外表面的传感器可以感测壳体102外部的环境条件。因此，在壳体102内和在壳体102外的环境条件均能够被分析。
过滤器125也可以位于在采样端口118和130之一的一个入口与传感器壳体126之间的点，用于在分析之前从空气样本中过滤不需要的颗粒。
图4示出在图1的通风系统中使用的空气路径的示意图。图4包含如上所述的通风系统100的部件。
在使用中，排气扇114提供一般通过箭头140a和140b描绘的通风空气路径。排气扇114创造低压区域142和高压区域144。压力差导致空气样本经由通风空气采样端口130和/或辅助空气采样端口118抽出以使空气样本传输至传感器壳体126。例如，来自通风室108经由通风空气采样端口130的气流由路径146显示。类似的，来自空气采样管116的空气由路径148表示。经由排气口132和通风管134排出至通风室108的空气由路径150表示。
通风系统100配置成提供经由通风入口110的气流，其大于经由空气采样管116的气流。例如，经由通风入口110的气流与经由空气采样管116的气流之比可以是4：1(在图4中表示如80％:20％)，虽然可以使用其他比例(没有限制)。
例如，经由通风入口110的气流可以是95％且经由空气采样管116的气流可以是5％。通风系统100可以经由通风出口112将所有进入的气流排出。
在该例子中，通风系统配置成使得来自空气采样管116的气流148在通过辅助空气采样端口118(如气流152示出)抽入检测室129的远程空气样本，和绕过辅助空气采样端口118和检测室129并且通过路径153和150抽入通风室108的剩余部分之间成比例。例如，气流148在图4中成2％和18％的比例。
通风系统100能够提供流阻，该流阻确定作为从通风空气采样端口130或通过辅助空气采样端口118吸入的空气的空气样本的比例。流阻可以由具有预定流阻的端口中的开口或具有预定流阻的滤波器元件提供。
可以省略流路148的子采样布置，而用流路代替，在其中全部样本气流148通过传感器外壳126以进行分析。
另外，在一些实施例中，可以使用额外的风扇或泵来抽入通过通风空气采样端口130和辅助空气采样端口118的其中一个或全部的空气样本，但是在该例子中，由排气扇114导致的低压区用于将空气抽入传感器壳体126。
在上述例子中，通风系统100被描述为用于将空气从封闭空间的内部排出到封闭空间的外部。因此应当理解，壁可以是分隔空气的任何割断，而不只是一个外垂直壁。例如，在此描述的通风系统100同样可以用来将空气从封闭空间的外部移动到封闭空间的内部，从建筑物内的一个房间移动到另一个房间，从房间或橱柜与地板或其上的天花板空间之间，反之亦然。
应当理解的是，在本申请中公开和定义的发明延伸到文本或附图中提到或明显的两个或多个单独特征的所有可选组合。所有这些不同的组合构成了本发明的各种可选方面。

Claims (16)

1.一种通风系统，用于将空气从壁的一侧移动到另一侧，所述系统包含：
用于安装的壳体，具有带有至少一个通风入口和至少一个通风出口的通风室，所述至少一个通风入口从所述壁的第一侧接收空气，所述至少一个通风出口将空气向所述壁的第二侧排出；
排气扇，其安装在所述通风室中，所述排气扇可操作以从直接围绕所述至少一个通风入口的环境抽出空气，并且将空气从所述通风室经由所述至少一个通风出口排出；
至少一个辅助空气采样端口，适应于连接至空气采样管，其中远程空气样本可以从直接围绕所述空气采样管但远离壳体的环境抽出；以及
至少一个传感器设备，其布置成暴露于经由所述至少一个通风入口和所述至少一个辅助空气采样端口接收的空气，用于感测至少一个环境条件，
其中，
所述至少一个传感器设备分析经由通风入口的气流与经由空气采样管的气流之比。
2.根据权利要求1所述的通风系统，其中，
所述远程空气样本通过所述排气扇的操作经由所述至少一个辅助空气采样端口抽出。
3.根据权利要求1或2所述的通风系统，其中，
所述系统包含至少一个通风空气采样端口，来自所述通风室的空气通过所述排气扇的操作经由所述通风空气采样端口抽出至一个或更多个所述传感器设备。
4.根据权利要求1或2所述的通风系统，其中，
所述系统包含至少一个检测室，用于容纳一个或更多个所述传感器设备，在其中所述空气被分析。
5.根据权利要求4所述的通风系统，其中，
一个或更多个所述传感器设备容纳在公共检测室中。
6.根据权利要求4所述的通风系统，其中，
所述检测室包含至少一个排气口，用于连接至通风管，分析的空气经由所述通风管从至少一个检测室传输至所述通风室。
7.根据权利要求1或2所述的通风系统，其中，
所述空气采样管布置成使得空气绕过所述至少一个辅助空气采样端口并被抽入所述通风室。
8.根据权利要求1或2所述的通风系统，其中，
所述通风系统配置为提供通过所述至少一个通风入口的第一气流，所述第一气流大于通过所述空气采样管的第二气流。
9.根据权利要求8所述的通风系统，其中，
所述第一气流与所述第二气流之比为4：1。
10.根据权利要求1或2所述的通风系统，其中，
所述传感器设备配置为感测一个或多个环境条件，包含但不限于：烟雾、气体、粉尘、温度或湿度。
11.根据权利要求1或2所述的通风系统，其中，
所述通风系统还包含控制系统，配置为响应于感测的环境条件来控制所述通风系统的操作。
12.根据权利要求1或2所述的通风系统，其中，
所述通风系统还包含通信子系统，用于向外部系统报告一个或多个：
通过一个或更多个所述传感器设备感测到的环境条件；以及
所述排气扇的运转状态。
13.根据权利要求3所述的通风系统，其中，
所述至少一个传感器设备包含阻塞所述通风空气采样端口或所述辅助空气采样端口中的至少一个的装置，以防止通过阻塞的端口的空气的抽出。
14.根据权利要求4所述的通风系统，其中，
所述至少一个传感器设备包含放置在所述检测室与一个或更多个采样端口之间的过滤器，用于在分析前从空气样本过滤不想要的颗粒。
15.根据权利要求1或2所述的通风系统，其中，
所述通风系统包含流阻，其确定作为远程空气样本抽出的空气样本的比例。
16.根据权利要求15所述的通风系统，其中，
所述流阻由具有预定流阻的开口或具有预定流阻的过滤器部件提供。
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