CN110832206A - 调控至少两个风扇的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于调控包括一定数目的至少两个风扇(1)和/或风扇组的系统的调控装置和方法，用于生成定义的额定值V_G,Soll和Δp_G,Soll，其中，根据哪个额定值预设为固定，更改至少一个风扇(1)的运行点，使得其中至少一个风扇(1)处于最优运行点，从而提高系统效率η_G。

Description

调控至少两个风扇的方法

技术领域

本发明涉及一种调控方法，用于至少两个或多个风扇以能量优化或效率优化的方式运行，以在通风系统中产生特定的运行状态。

背景技术

使用多个风扇或具有数个单独风扇的风扇组，在可变压增下生成定义的体积流量或在可变体积流量下生成定义的压力，这可在所涉及风扇的不同运行条件下完成，这些风扇均具有不同的总能量需求，因此也具有不同的总效率。

当采用多个风扇或风扇组件或其组合时，实践中，根据通风任务使用这些风扇或风扇组使得系统整体上以最优化或最优的总能量需求或总效率运行可能出现问题。

这样就需要一种用于一定数目的至少两个风扇的调控方法，将这些风扇作为系统彼此相对进行调控，即在这一数目风扇中的至少一个风扇的预设额定值(体积流量dV/dt，下文简称为V，或压增Δp_sys)，对系统的总能量需求和总效率予以优化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种调控方法以及一种用于多数个风扇和/或风扇组的调控装置，借此无需对其中单个风扇采取额外的结构措施就能实现整个系统的能量优化和效率提高。

本发明用以达成上述目的的解决方案为根据权利要求1及根据权利要求10所述的特征组合。

本发明的基本构思在于，用于多数个风扇的调控装置和调控方法的概念是基于以下事实，即系统的全部风扇都了解其运行状态及其各自的能量优化潜力。在此基础上，一种调控装置调节分布到单个风扇的空气量或系统中的供压，从而以最优的效率实现单个风扇和整个系统的运行。

因此，根据本发明提供一种用于调控数目为n的至少两个风扇和/或风扇组的系统的方法，用于系统中在可变压增下生成定义体积流量的定义额定值，或反之在可变体积流量和固定压增下亦然，所述方法包括以下步骤，其中所述压力或压增均为静压增Δp_st：

a)确定风扇的运行状态；

b)确定各个风扇的能量优化潜力(优选还保存优化数据)；

c)将上述步骤a)中所确定的运行状态与步骤b)中的风扇各自的优化运行状态进行比较，以便从中获得关于(至少一个)风扇的优化建议；以及

d)校正各可变额定值(体积流量或压增)，这是通过根据哪个预设额定值固定而哪个额定值是可变，更改至少一个风扇的运行点或当前运行状态，以使其中至少一个风扇处于能量优化或最优的运行点，从而提高系统的效率η_G。在此情形下，各固定的预设额定值因单独调控而保持不变。

从本发明的意义上，“能量优化状态”是指这样一种状态，其中风扇在调整其运行状态后比调整前具有更佳的效率，与此同时，整个系统处于“能量优化状态”，其中全部风扇的功耗总和在优化调整后比调整前更低。

这样，随着在上述步骤b)中确定能量优化潜力，可以使特定风扇的具体运行状态处于能量优化状态。为此，在所述调控方法中可以使用这些运行数据，以使相关的风扇转换到特定的运行条件。

有利地，如下进行步骤d)：使多数的一个或多个风扇组或全部风扇相对于未校正的运行点处于能量优化或最优运行点。

为此，可能更有利的是，在定义的固定额定值(体积流量或压增)下提高系统效率η_G的方法中，将一个或多个风扇完全关断。

根据本发明提出，在上述步骤a)中，确定风扇的运行状态如下进行：至少确定各个风扇的体积流量V和转速n并且根据体积流量和转速测定或确定这些风扇的压增Δp_st、功耗P和效率η_G，优选将它们保存在数个风扇的发动机电子器件中。

在此情形下，各个风扇的压增Δp_st和功耗P优选由其体积流量V及其转速n来确定。总体而言，作为函数f＝f(V,n)，测定变量压增Δp_st、功耗P和效率η_G并可供所述调控方法使用。

根据本发明的方法进一步优选如此设计，即为在上述步骤b)中确定优化潜力，确定优化的体积流量V_opt和优化的压增Δp_opt。

更有利地，根据比较来自步骤a)和步骤b)的运行状态，以调整一个或多个风扇的当前运行状态的形式进行优化建议，其中，

-定义为保持恒定的体积流量V_G,Soll的优化建议是根据优化的压增Δp_opt是大于还是小于确定的压增Δp_st来增压或降压，或者

-定义为保持恒定的压力Δp_G,Soll的优化建议是根据优化的体积流量V_opt是大于还是小于确定的体积流量V来增加或减少体积流量。

在确定优化建议时，为在步骤c)中调整运行状态，应考虑哪个风扇或风扇组对系统通风的功率贡献最大，其中，在步骤d)中进行校正之前和之后分别测定每个风扇的功耗P，并且与先前确定的全部功耗P的总和相比，确定风扇全部功耗P的总和是否响应于优化步骤而减少。

如果在优化步骤之后，全部功耗P的总和未减少，则再退回先前执行的优化步骤中进行调整。

周期性重复这些调整措施，直到达到定义的总效率或上一周期中相应优化的总效率，或者渐近地逼近所述总效率，其中，在定义的周期数后或在定义的运行点上终止所述措施。

本发明的另一方面涉及一种用于执行上述方法的调控装置，其中，所述调控装置包括：

-检测机构，用于确定至少单个风扇和全部风扇的体积流量和转速n；

-确定各个风扇的能量优化潜力，如V_opt＝f(n)、Δp_ST,opt＝f(n)，可以达到恒速(转速n)；

-比较器，用于将确定的运行状态与优化的运行状态进行比较，以便从中获取具体的优化建议；

-用于调整各可变额定值(体积流量或压增)的机构，其通过根据系统中哪个额定值预设为固定，更改至少一个风扇的运行状态，以使其中至少一个风扇处于能量优化或最优的运行状态，从而提高系统的效率η_G。

实践中存在各种不同的可行方案来有利地设计和开发本发明的教导。为此，参阅权利要求1的从属权利要求以及下文参照附图对本发明优选实施例的阐述。结合参照附图对本发明优选实施例的阐述，还阐明本发明教导的总体上优选的实施方案和改进方案。

附图说明

图中：

图1示出示例性风扇的功耗P与体积流量V和转速n的关系曲线图；

图2示出示例性风扇的压增Δp_st(静压)与体积流量V和转速n的关系曲线图；

图3示出示例性风扇的效率η_st与体积流量V和转速n的关系曲线图；

图4示出风扇的最优体积流量随转速变化的曲线图；

图5示出风扇的最优静压Δp_opt随转速变化的曲线图；

图6示出风扇的最优效率η_opt随转速变化的曲线图；

图7示出风扇在系统中恒定体积流量下的两种状态对比，其中降低系统中的静压以提高风扇的供压Δp_st，从而提高效率；

图8示出风扇作为体积流量调控器的非中央风扇系统的示意图；

图9示出可变压力的示例；

图10示出在风扇网中并联的六个风扇的实施例的三个曲线图，但其中分别激活不同数目的风扇；以及

图11示出可变体积流量的示例。

在附图中，相似的附图标记代表相似的结构和/或功能特征。

具体实施方式

根据本发明的方法的实施例，参照图1至图3来确定运行状态。图1至图3中为此示出相应的曲线图，其中表示功耗P或压增Δp_st(静压)与效率η_st以及风扇组中示例性风扇的流量V和转速n之间的关系。这些变量n、V、P、Δp_st和η_st代表在所述调控方法中使用的可测运行状态或相关值。

图4至图6说明如何实现体积流量V_opt和压增Δp_opt的最优点以及相应关联的效率η_opt，其中所测得的转速达到恒速。图4为此示出以m³/h为单位的体积流量V_opt的优化潜力随风扇转速n变化的曲线图，其中转速n在每分钟转速n＝0至约n＝3200转的范围内。

图5示出静压Δp_opt的优化潜力随风扇转速n变化的曲线图，图6示出以％为单位的效率η_opt的优化潜力随风扇转速n变化的曲线图。

图7示出风扇在系统中恒定体积流量下的两种状态对比，其中降低系统中的静压以提高风扇的供压Δp_st，从而提高效率，如右图所示。

图8中示出风扇作为体积流量调控器的非中央风扇系统的示意图。它是由中央通风单元10组成的通风系统，包括空气过滤器11、风扇1、两个加热记录器13和位于其间的冷却记录器14，它们经由通风道15连接到风门16。通风道15从风门16通向两条通风支路15a、15b，这两条通风支路中均设有带风门16的风扇1和透气机构17。此外，还设置收集器Δp_sys。风扇1采用控制技术连接到检测机构19，其中，该系统示例性构造为体积流量调控系统，其中通过所述方法可变地调控经过非中央风扇1的体积流量，以便调节系统中的压力。

通过中央通风单元10，可以根据优化建议来调节非中央风扇1的系统压力。这表示：

-Δp_st<Δp_opt：中央通风单元10会降低收集器Δp_sys中的系统压力，从而单个风扇1需克服更大的压力，或者

-Δp_st>Δp_opt：中央通风单元10会增高收集器Δp_sys中的系统压力，从而需减轻单个风扇1的负荷并产生更小的压力。

在另一未示出的实施例中，例如6个风扇并联运行时联合成风扇网，用于体积流量可变的应用。

如果体积流量V在左侧为最优值，即条件V＜V_opt占主导，则可以通过关断所涉及的风扇1来实现优化。在图8中，自上而下示出这样的情况，即首先风扇网中的6个风扇1工作，然后仅5个风扇1工作，此后仅4个风扇1工作，然后关断其他风扇1。

从优化建议的意义上，风扇网中保留的风扇1在相同的系统压力下(本例中为500Pa)均需传递更多的体积，但总体上达到最优工作状态才能在系统中建立更高的效率。

在运行点，单个风扇在500Pa下均以10000m³/h的体积流量V达到最优工作状态。在6个、5个或4个风扇并联运行的情况下，运行点在500Pa下可以达到40000m³/h的体积流量V。结果是以下数据：

基于6个风扇的静压增，总效率η_st＝56％，功率100％(P＝9846W)；

基于5个活动风扇的静压增，总效率η_st＝59％，功率降低-5％(P＝9374W)；以及

基于4个活动风扇的静压增，总效率η_st＝62％，功率降低-10％(P＝8988W)。

图9和图11中示出6个或4个风扇分别在恒定体积流量下的可变压力或在恒定压力下的可变体积流量的示例中体积流量V_sys与压力Δp_sys之间的关系。

这种解决方案表示本发明的示例性实施方案，其中，用于风扇的调控方法是基于以下事实：风扇网中的多个风扇了解其运行状态以及各自的能量优化潜力。在此基础上，在保持恒定的系统压力下将空气量分配给各个风扇，这样只有四个风扇运行就能产生η_st＝62％的优化效率。

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Claims (10)

1.一种用于调控包括数目为n的至少两个风扇(1)和/或风扇组的系统的方法，用于生成所述系统中在可变压增Δp_G,Soll下的定义体积流量V_G,Soll的定义额定值(V_G,Soll，Δp_G,Soll)或反之亦然，包括以下步骤：

a)确定所述风扇的运行状态(1)；

b)确定各个风扇(1)的能量优化潜力；

c)将步骤a)中所确定的运行状态与步骤b)中所述风扇各自的优化运行状态进行比较，以便获得关于风扇(1)的优化建议；以及

d)校正各可变额定值(V_G,Soll，Δp_G,Soll)，其中通过根据哪个额定值预设为固定，更改至少一个风扇(1)的运行点，以使其中至少一个风扇(1)处于能量优化或最优的运行点，从而提高系统的效率η_G，

其中，在步骤a)中，确定所述风扇(1)的运行状态如下进行：至少确定各个风扇(1)的体积流量V和转速n，并且根据体积流量和转速确定所述风扇(1)的压增Δp_st、功耗P和效率η_G，优选将它们保存在数个风扇(1)的发动机电子器件中，且其中

在步骤c)中确定用于调整运行状态的优化建议时要考虑哪个风扇(1)对所述系统中进行通风的功率贡献最大。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如下进行步骤d)：使多数的一个或多个风扇组或全部风扇(1)相对于未校正的运行点处于能量优化或最优运行点。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为在定义额定值(V_G,Soll，Δp_G,Soll)下提高系统效率η_G，关断其中一个或多个风扇(1)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各个风扇(1)的压增Δp_st和功耗P由其体积流量V及其转速n来确定。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，为在步骤b)中确定优化潜力，确定优化的体积流量V_opt和优化的压增Δp_opt。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据比较来自步骤a)和步骤b)的运行状态，以调整一个或多个风扇(1)的当前运行状态的形式进行优化建议，其中

a.定义为保持恒定的体积流量V_G,Soll的优化建议是根据优化的压增Δp_opt是大于还是小于确定的压增Δp_st来增压或降压，或者

b.定义为保持恒定的压力p_G,Soll的优化建议是根据优化的体积流量V_opt是大于还是小于确定的体积流量V来增加或减少体积流量。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中进行校正之前和之后检测每个风扇(1)的功耗P，并且与先前确定的全部功耗P的总和相比，确定所述风扇(1)的全部功耗P的总和是否响应于优化步骤而减少。

8.根据权利要求7所述的方法，其中如果在优化步骤之后，全部功耗P的总和未减少，则再退回先前执行的优化步骤中进行调整。

9.根据权利要求6至8所述的方法，其中，周期性重复根据权利要求6至8所述的措施，直到达到定义的总效率或上一周期中相应优化的总效率，其中,最迟在定义的周期数后终止这些措施。

10.一种用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的调控装置(1)，其中，所述调控装置包括：

a.检测机构，用于测定单个风扇和全部风扇的体积流量；

b.确定各个风扇(1)的能量优化潜力V_opt和Δp_st,opt，其中转速n达到恒速；

c.比较器，用于将确定的运行状态与优化的运行状态进行比较，以便从中获取具体的优化建议；

d.用于调整各可变额定值的机构，其通过根据系统中哪个额定值预设为固定，更改至少一个风扇(1)的运行状态，以使其中至少一个风扇(1)处于能量优化或最优的运行点，从而提高系统的效率η_G。

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