CN107975842B - 公用烟道排烟系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公用烟道排烟系统，包括多个用户侧烟道和公用烟道，每个用户侧烟道包括用于与吸油烟机连接的第一烟管、将用户侧烟道单向地与所述公用烟道连通的防火阀，其特征在于：每个用户侧烟道还包括与所述防火阀连通的第二烟管、设置在第一烟管和第二烟管之间的辅助风机。还公开了一种上述公用排烟系统的控制方法。通过设置辅助风机，与防火阀配合组合，可以根据不同流量自动匹配辅助风机转速与阀体开度，维持总风量在可以正常排烟范围以上，减小不同楼层用户排烟效果差异。

Description

公用烟道排烟系统和控制方法

技术领域

本发明涉及排烟系统，尤其是公用烟道排烟系统，以及该排烟系统的控制方法。

背景技术

现有技术中，厨房中的油烟通过吸油烟机排至一烟道止逆阀中，再由该烟道止逆阀排至大楼中的纵向的公用烟道中。

如申请号为201410841523.9的中国专利公开的一种中央净化系统，包括油烟收集管道、净化器和风机管道，油烟收集管道、净化器和风机管道依次连接构成一整体并通过紧固件安装在减震器和安装基座上，其中油烟收集管道内油烟连接管A的一端通过安装基座与公共烟道的油烟出口相连通，油烟连接管A的另一端与应急排烟口相连接，公共烟道上每一层通过电动止回阀与吸油烟机的风管相连通，油烟收集管道、安装基座和公共烟道设置在同一轴线上；油烟连接管A的侧面与油烟连接管B的一端相连接构成三通管道结构，油烟连接管B的另一端通过净化器与风机管道相连通并通过风机排烟。

油烟的集中排放给建筑设计带来便利，但是也带来诸多问题。城市新建楼盘楼层普遍越来越高，对于高层公用烟道，由于出口一般设置在烟道的顶部，这种结构特点，造成内部压力自上而下递增，高楼层的位置压力较小，低楼层的位置压力较大。所以高楼层和低楼层的油烟机排烟效果差异非常大，高楼层效果好，低楼层效果差。用户家吸油烟机的开关情况会影响系统出口阻力，使得底部用户排烟情况更加恶劣。而且，一方面随着楼层高度的增加，如果没有烟道增压风机会形成类似隧道内的气流不畅通情况，另一方面很多吸油烟机电机调节范围较小，无法应对严苛的烟道环境，使得同一栋楼不同楼层使用同一款油烟机都会感觉吸油烟效果有很大差异。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种减少不同楼层排烟效果差异的公用烟道排烟系统。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述公用烟道排烟系统的控制方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种公用烟道排烟系统，包括多个用户侧烟道和公用烟道，每个用户侧烟道包括用于与吸油烟机连接的第一烟管、将用户侧烟道单向地与所述公用烟道连通的防火阀，其特征在于：每个用户侧烟道还包括与所述防火阀连通的第二烟管、设置在第一烟管和第二烟管之间的辅助风机。

为便于对辅助风机的工作根据风压进行自动控制，每个用户侧烟道还包括主控制器和用于控制辅助风机的辅助风机控制器，所述辅助风机内设置有用于检测通过辅助风机的风压的压力检测装置，所述压力检测装置电连接到主控制器，所述主控制器还与辅助风机控制器电连接。

根据本发明的一个方面，所述辅助风机为轴流风机，包括外壳和设置在外壳内的叶轮，所述压力检测装置包括设置在所述外壳内壁面的第一压力传感器和设置在叶轮旋转轴中心的第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器均与主控制器电连接。

根据本发明的另一个方面，所述辅助风机为轴流风机，包括外壳和设置在外壳内的叶轮，所述叶轮包括多个叶片，所述压力检测装置包括分别设置在其中一个叶片正面的第一压力传感器和背面的第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器均与主控制器电连接。

为便于对防火阀的开度进行调节，所述防火阀包括中空的防火阀底座、设置在防火阀底座内的防火阀片、以及形成在防火阀底座一侧的防火阀接口，所述防火阀片的部分边缘转动连接在防火阀底座的顶部，所述放火阀接口与第二烟管连接，所述防火阀底座的顶部内侧壁上设置有带动防火阀片转动的伸缩杆。

为增加公用烟道的排烟效果、对公用烟道内的烟气进一步进行过滤，所述公用烟道内设置有增压风机和过滤器。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种如上所述的公用烟道排烟系统的控制方法，所述排烟系统还包括与每个用户侧烟道的主控制器和辅助风机控制器电连接的总控制器，所述控制方法包括如下步骤：

1)检测各个用户侧烟道的烟气实际流速分别为v_u1、v_u2……v_ui，i为共用同一公用烟道的用户编号；

2)所述总控制器将上述实际流速v_u1、v_u2……v_ui按数值大小进行排序，然后与预设流速v_u比较；

3)如果v_uimin≥v_u，则辅助风机运行情况不调整，防火阀开度保持不变，其中，v_uimin表示步骤2)中得到的排序表中的最小值；如果v_uimax＜v_u，则所述总控制器提示检修公用烟道，其中，v_uimax表示步骤2)中得到的排序表中的最大值；如果v_uimin＜v_u≤v_uimax，则所述总控制器计算步骤2)中得到的排序表内，大于v_u的前m位用户平均流速v_m，以及排序表内小于v_u的倒序前n位用户平均流速v_n，并进入步骤4)；

4)所述总控制器比较v_m和v_n，如果v_m-v_n≤a，则辅助风机运行情况不调整，防火阀开度保持不变；如果v_m-v_n＞b，则所述总控制器控制步骤3)得到的排序表中大于v_u的前m位用户侧的各辅助风机控制器，使相应的辅助风机关闭；同时控制步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的辅助风机控制器，使相应的辅助风机增加转速；如果a＜v_m-v_n≤b，则所述总控制器控制步骤3)得到的排序表中大于v_u的前m位用户侧的辅助风机控制器，使相应的辅助风机减小转速，同时控制步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的辅助风机控制器，使相应的辅助风机增加转速。

根据本发明的一个方面，当压力检测装置采用设置在所述外壳内壁面的第一压力传感器和设置在叶轮的旋转轴中心的第二压力传感器时，由所述第一压力传感器测得静压P_s，由所述第二压力传感器测得总压P_f，则主控制器计算出中心点的流动压为P_d＝P_f-P_s，所述辅助风机控制器根据公式计算出用户侧烟道的实际流速v_u，其中ρ为烟气密度，步骤1)中每层用户侧烟道的实际流速v_u1、v_u2……v_ui以上述相同的测量和计算方法得到，并在传输到总控制器后编号存储。

根据本发明的另一个方面，当压力检测装置采用分别设置在其中一个叶片正面的第一压力传感器和背面的第二压力传感器时，所述主控制器对第一压力传感器和第二压力传感器采集到的差值进行比较，所述辅助风机控制器根据比较的结果计算得到用户侧实际流速v_u，步骤1)中每层用户侧烟道的实际流速v_u1、v_u2……v_ui以上述相同的测量和计算方法得到，并在传输到总控制器后编号存储。

为进一步确保大部分用户的实际流速都在正常排烟范围内，在步骤4)中，如果v_m-v_n＞b，步骤3)得到的排序表中大于v_u的前m位用户侧的各防火阀减小开度，同时步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的各防火阀增大开度；如果a＜v_m-v_n≤b，则步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的各防火阀增大开度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置辅助风机，与防火阀配合组合，可以根据不同流量自动匹配辅助风机转速与阀体开度，维持总风量在可以正常排烟范围以上，减小不同楼层用户排烟效果差异。

附图说明

图1为本发明的公用烟道排烟控制系统应用示意图；

图2为本发明的公用烟道排烟控制系统的安装示意图；

图3为本发明的公用烟道排烟控制系统的局部分解结构示意图；

图4为本发明的公用烟道排烟控制系统的防火阀的剖视图；

图5为本发明的公用烟道排烟控制系统的辅助风机第一个实施例的结构示意图；

图6为本发明的用户侧流速检测第一个实施例的流程图；

图7为本发明的控制方法实施例的流程图；

图8为本发明的公用烟道排烟控制系统的防火阀完全打开状态示意图；

图9为本发明的公用烟道排烟控制系统的辅助风机第二个实施例的正面示意图；

图10为本发明的公用烟道排烟控制系统的辅助风机第二个实施例的背面示意图；

图11为本发明的用户侧流速检测第二个实施例的流程图；

图12为本发明的用户侧流速检测第二个实施例的刻度调节回路的电路图；

图13为本发明的控制系统电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一

参见图1～图4，一种公用烟道排烟系统，包括用户侧的第一烟管1、第二烟管2、辅助风机3、防火阀4，还包括公用烟道5。其中，辅助风机3设置在第一烟管1和第二烟管2之间，第一烟管1的第一端用于与安装在每个用户家中的吸油烟机6连接，第一烟管1的第二端与辅助风机3连接，第二烟管2的第一端与辅助风机3连接，第二烟管2的第二端与防火阀4连接，第二烟管2通过防火阀4与公用烟道5连通。

防火阀4将用户侧烟道(包括第一烟管1、辅助风机3、第二烟管2)和公用烟道5连通，包括中空的防火阀底座41、设置在防火阀底座41内的单向防火阀片42、以及形成在防火阀底座41一侧的防火阀接口43，其中防火阀片42在本实施例中为单阀片结构，呈圆盘状，防火阀片42的部分边缘转动连接在防火阀底座41的顶部，防火阀片42为单向阀，其仅能朝向公用烟道5方向打开，由此保证油烟烟气仅能从用户侧烟道流向公用烟道5，避免公用烟道5回流、串味。放火阀接口43用于与第二烟管2连接。防火阀底座41的顶部内侧壁上设置有伸缩杆44，如推杆等，其朝向防火阀片42延伸并与防火阀片42连接，从而伸缩杆44可相对防火阀底座41的顶部伸出或缩回从而控制防火阀片42的打开程度。当其完全缩回时，防火阀4完全打开，参见图8，用户侧烟道排放量达到最大。

从吸油烟机1排出的烟气，依次经过第一烟管1、辅助风机3、第二烟管2后通过可调节开度的防火阀4排入公用烟道5。公用烟道5的顶部可设置过滤器51，如静电处理设备，此外，公用烟道5顶部的烟道出口处、位于过滤器51上方，或者公用烟道5的中间还设有增压风机52。各层油烟气体汇总到公用烟道5后可以在顶部通过过滤器51进行集中过滤处理，减少油烟对环境的污染，而增压风机52可以产生类似隧道通风的作用，增加整体排烟效果。

参见图5、图6和图13，辅助风机3的数量可以根据楼层分布安排，一般较低楼层布置多个，中高层少布置，本实施例中为两个。此外，辅助风机3优选的采用轴流风机。辅助风机3包括外壳31和叶轮32，在本实施例中，对于用户侧实际排烟情况的探测压差法测量流速进行预判断。为了检测通过辅助风机3的风压，在辅助风机3内设置有压力检测装置，在本实施例中，压力检测装置包括在辅助风机3的外壳31的内壁面和叶轮32的旋转轴中心分别设置的第一压力传感器331和第二压力传感器332。上述压力传感器可选用普通的压力探头。

辅助风机3可由辅助风机控制器71进行控制，如开、关、调节转速等。此外，整个排烟控制系统还设置有主控制器72，辅助风机3和辅助风机控制器71电连接，各压力传感器和主控制器72之间、主控制器72和辅助风机控制器71之间分别电连接，由此主控制器72可接收各压力传感器的检测数据，计算后通过辅助风机控制器71来控制辅助风机3的转速。还可由主控制器72控制防火阀4的伸缩杆44，从而控制防火阀4的开度。

由吸油烟机1出来的烟气气流流速一般在15m/s范围内，可以不考虑气体的压缩性能，温度范围在20～80°之间，相对来说温度引起的密度变化也不大，因此在计算实际流量情况时可以忽略温度的影响。如果有需要精确控制可以再加入温度传感器测量对应温度，查询出通过的烟气密度。

通过类似皮托管测量流速的方法，由第一压力传感器331测得静压P_s，第二压力传感器332测得总压P_f，根据流体力学基本原理，主控制器72计算出此处中心点的流动压为P_d＝P_f-P_s，因而辅助风机控制器71可以根据公式计算出用户侧烟道的中心实际流速v_u，ρ为烟气密度。

可以先在实验室测定辅助风机转速N与实际流速v_u之间的匹配关系，并将其写入辅助风机控制器71中。由此，每个用户侧的辅助风机3的转速以如下方式进行调节，当辅助风机控制器71监测到用户侧烟道内开始排气，记录辅助风机3的两个压力传感器此时检测到的初始流速v_u1，开始时控制辅助风机3以默认的转速N1运行。当用户侧烟道出口阻力发生增大，使得吸油烟机1自身风机无法排除正常流量的烟，用户此时会感觉到明显的跑烟现象，同时辅助风机3的压力传感器检测计算得到实时流速v_u2，辅助风机控制器71通过查表或者比较计算后将辅助风机3的转速改变为N2，以提升吸油烟机1的排烟能力。

参见图6和图7，排烟控制系统设置有总控制器73，其内存有中心预设流速值v_u，与各层用户侧的辅助风机控制器71和主控制器72电连接，多层建筑中多用户的排烟控制方法包括如下步骤：

1)检测各层用户侧烟道的实际流速分别为v_u1、v_u2……v_ui，i为共用同一公用烟道5的用户编号，总控制器73接收到每一个用户侧烟道传输而来的实际流速v后，编号并存储；

2)总控制器73将上述实际流速v_u1、v_u2……v_ui按数值大小进行排序，然后与预设流速v_u比较；

3)如果v_uimin≥v_u，则辅助风机3运行情况不调整，防火阀4开度保持不变，其中，v_uimin表示步骤2)中得到的排序表中的最小值；如果v_uimax＜v_u，则总控制器73提示物业检修公用烟道5出口、过滤器51、以及公用烟道5内的增压风机52，并临时提高公用烟道5的增压风机52转速，其中，v_uimax表示步骤2)中得到的排序表中的最大值；如果v_uimin＜v_u≤v_uimax，则总控制器计算步骤2)中得到的排序表内，大于v_u的前m位用户平均流速v_m，以及排序表内小于v_u的倒序前n位用户平均流速v_n，并进入步骤4)；

4)总控制器73比较v_m和v_n，如果v_m-v_n≤a，则表示各楼层之间的当前实际流速差异不显著，则不对辅助风机3和防火阀4作调整；如果v_m-v_n＞b，则总控制器73控制步骤3)得到的排序表中大于v_u的前m位用户侧的各辅助风机控制器71，使其控制相应的辅助风机3关闭，甚至可通过主控制器72进一步减小防火阀4的防火阀片42的打开角度(减小开度)，同时控制步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的辅助风机控制器71，使其控制相应的辅助风机3增加转速，甚至可通过主控制器72进一步增加防火阀4的防火阀片42的打开角度(增大开度)；如果a＜v_m-v_n≤b，则总控制器73控制步骤3)得到的排序表中大于v_u的前m位用户侧的辅助风机控制器71，使其控制相应的辅助风机3减小转速，同时控制步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的辅助风机控制器71，使其控制相应的辅助风机3增加转速，通过主控制器72进一步增加防火阀4的防火阀片42的打开角度(增大开度)；由此确保大部分用户的实际流速都在正常排烟范围内。

对于楼层特别高的小区，当依靠辅助风机3以及用户家吸油烟机1都无法满足实际排烟流速的时候，可以考虑提高公用烟道5内部的增压风机52的转速来提升烟道总体流量。

实施例二

参见图9～图12，在本实施例中，与上述实施例一的不同之处在于，第一压力传感器331和第二压力传感器332分别设置在辅助风机3的叶轮32其中一个叶片321的正面(朝向烟气气流)和背面(远离烟气气流)，上述各压力传感器采用薄的压力感应片。

压力感应片可以为压电感应薄膜，厚度可以达到0.3mm以下，而且不怕水汽和防油污，主要原理是当有压力作用在其面上时候上端有印刷半导体的柔性基板部分变形与下端的印刷有突出电极的柔性基板接触，作用力的不同导通的电阻也不同，压力可以直接对应电阻值的变化，外加基本电路(压力越大，电阻越小，输出电压也越大，电压跟随压力变化)就可以输出电压信号，将其贴在叶片前段区域可以轻易进行测量。也可以为压电晶体或者压电陶瓷片，主要是利用压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，而且其本身不怕油污。

当辅助风机3的叶轮32正常工作的时候，由于叶片321扭曲并且绕轴旋转会使得正面成为压力面，压力比较高，而背面成为相对低压区，但是当辅助风机3的叶轮32本身不旋转，或者背后吹过来的气流流速比较高、而辅助风机3的叶轮32转速比较低时候，辅助风机3实际上有种被吹着旋转的效果，此时背面的压力反而会比正面的高，此时辅助风机3纯粹成为用户侧烟道的阻力。此外用户侧烟道内流速不同，辅助风机3的叶片321正面和背面形成的压力差也不同，通过测定两面的压力，可以判断辅助风机3当前的工作状态，通过压差值查表(现有技术)即可得到用户侧烟道内烟气气流的实际流速。

根据上述原理，检测时，第一压力传感器331检测的压力值与第一刻度调节回路333共同作为第一运放334的输入，第一运放334输出到主控制器72，第二压力传感器332检测到的压力值与第二刻度调节回路335共同作为第二运放336的输入，第二运放336输出到主控制器72，上述刻度调节回路可采用电位器，如图12所示。主控制器72对这两个运放输出的值进行比较判断，辅助风机控制器71根据比较的结果计算得到用户侧实际流速v_u。

Claims (6)

1.一种公用烟道排烟系统的控制方法，包括多个用户侧烟道和公用烟道(5)，每个用户侧烟道包括用于与吸油烟机(6)连接的第一烟管(1)、将用户侧烟道单向地与所述公用烟道(5)连通的防火阀(4)，其特征在于：

每个用户侧烟道还包括与所述防火阀(4)连通的第二烟管(2)、设置在第一烟管(1)和第二烟管(2)之间的辅助风机(3)；

每个用户侧烟道还包括主控制器(72)和用于控制辅助风机(3)的辅助风机控制器(71)，所述辅助风机(3)内设置有用于检测通过辅助风机(3)的风压的压力检测装置，所述压力检测装置电连接到主控制器(72)，所述主控制器(72)还与辅助风机控制器(71)电连接；

所述排烟系统还包括与每个用户侧烟道的主控制器(72)和辅助风机控制器(71)电连接的总控制器(73)，所述控制方法包括如下步骤：

1)根据压力检测装置检测到的风压计算得到各个用户侧烟道的烟气实际流速分别为v_u1、v_u2……v_ui，i为共用同一公用烟道(5)的用户编号；

2)所述总控制器(73)将上述实际流速v_u1、v_u2……v_ui按数值大小进行排序，然后与预设流速v_u比较；

3)如果v_uimin≥v_u，则辅助风机(3)运行情况不调整，防火阀(4)开度保持不变，其中，v_uimin表示步骤2)中得到的排序表中的最小值；如果v_uimax＜v_u，则所述总控制器(73)提示检修公用烟道(5)，其中，v_uimax表示步骤2)中得到的排序表中的最大值；如果v_uimin＜v_u≤v_uimax，则所述总控制器(73)计算步骤2)中得到的排序表内，大于v_u的前m位用户平均流速v_m，以及排序表内小于v_u的倒序前n位用户平均流速v_n，并进入步骤4)；

4)所述总控制器(73)比较v_m和v_n，如果v_m-v_n≤a，则辅助风机(3)运行情况不调整，防火阀(4)开度保持不变；如果v_m-v_n＞b，则所述总控制器(73)控制步骤3)得到的排序表中大于v_u的前m位用户侧的各辅助风机控制器(71)，使相应的辅助风机(3)关闭；同时控制步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的辅助风机控制器(71)，使相应的辅助风机(3)增加转速；如果a＜v_m-v_n≤b，则所述总控制器(73)控制步骤3)得到的排序表中大于v_u的前m位用户侧的辅助风机控制器(71)，使相应的辅助风机(3)减小转速，同时控制步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的辅助风机控制器(71)，使相应的辅助风机(3)增加转速。

2.如权利要求1所述的公用烟道排烟系统的控制方法，其特征在于：所述辅助风机(3)为轴流风机，包括外壳(31)和设置在外壳(31)内的叶轮(32)，所述叶轮(32)包括多个叶片(321)，所述压力检测装置包括分别设置在其中一个叶片(321)正面的第一压力传感器(331)和背面的第二压力传感器(332)，所述第一压力传感器(331)和第二压力传感器(332)均与主控制器(72)电连接，所述主控制器(72)对第一压力传感器(331)和第二压力传感器(332)采集到的差值进行比较，所述辅助风机控制器(71)根据比较的结果计算得到用户侧实际流速v_u，步骤1)中每层用户侧烟道的实际流速v_u1、v_u2……v_ui以上述相同的测量和计算方法得到，并在传输到总控制器(73)后编号存储。

3.如权利要求1所述的公用烟道排烟系统的控制方法，其特征在于：所述辅助风机(3)为轴流风机，包括外壳(31)和设置在外壳(31)内的叶轮(32)，所述压力检测装置包括设置在所述外壳(31)内壁面的第一压力传感器(331)和设置在叶轮(32)旋转轴中心的第二压力传感器(332)，所述第一压力传感器(331)和第二压力传感器(332)均与主控制器(72)电连接，由所述第一压力传感器(331)测得静压P_s，由所述第二压力传感器(332)测得总压P_f，则主控制器(72)计算出中心点的流动压为P_d＝P_f-P_s，所述辅助风机控制器(71)根据公式计算出用户侧烟道的实际流速v_u，其中ρ为烟气密度，步骤1)中每层用户侧烟道的实际流速v_u1、v_u2……v_ui以上述相同的测量和计算方法得到，并在传输到总控制器(73)后编号存储。

4.如权利要求1所述的公用烟道排烟系统的控制方法，其特征在于：在步骤4)中，如果v_m-v_n＞b，步骤3)得到的排序表中大于v_u的前m位用户侧的各防火阀(4)减小开度，同时步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的各防火阀(4)增大开度；如果a＜v_m-v_n≤b，则步骤3)得到的排序表中小于v_u的倒序前n位用户侧的各防火阀(4)增大开度。

5.如权利要求1所述的公用烟道排烟系统的控制方法，其特征在于：所述防火阀(4)包括中空的防火阀底座(41)、设置在防火阀底座(41)内的防火阀片(42)、以及形成在防火阀底座(41)一侧的防火阀接口(43)，所述防火阀片(42)的部分边缘转动连接在防火阀底座(41)的顶部，所述防火阀接口(43)与第二烟管(2)连接，所述防火阀底座(41)的顶部内侧壁上设置有带动防火阀片(42)转动的伸缩杆(44)。

6.如权利要求1所述的公用烟道排烟系统的控制方法，其特征在于：所述公用烟道(5)内设置有增压风机(52)和过滤器(51)。