CN111076249A - 一种中央烟道系统及其流量均匀分配方法 - Google Patents
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Abstract
一种中央烟道系统，包括吸油烟机，每台吸油烟机的出风口均通过各自的烟管与公用烟道相连通，在每根烟管内安装有可调止回阀，在公用烟道内安装有烟道风机，吸油烟机为无动力吸油烟机，还包括有用来控制烟道风机转速或频率的室外控制系统和用来调节可调止回阀的阀片开启角度的止回阀控制系统，且止回阀控制系统与室外控制系统能相互通信。本发明还公开了中央烟道系统的流量均匀分配方法。该中央烟道系统的吸油烟机为无动力吸油烟机，通过室外控制系统调节烟道风机的转速或频率，通过止回阀控制系统控制阀片的开启角度，该流量均匀分配方法只需预设设定两种不同开机率下阀片预设角度，通过开机率的判断就可保证流量分配均匀，调节过程简单、高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种中央烟道系统，尤其是涉及一种中央烟道系统的流量均匀分配方法。
背景技术
目前的高层住宅大多采用室内吸油烟机、烟管、止回阀和公共烟道相连，使厨房中的油烟通过室内的有动力吸油烟机经过烟管排到公共烟道当中。但是，中国人大油烟的烹饪习惯和现有吸油烟机的大风量、大风压现状，使公共烟道中压力分布极不均匀，存在排烟不畅问题，一般是高层排烟效果好，底层压力大排烟效果差，特别是在烹饪高峰期，底层的排烟效果更差；同时，止回阀阀片关闭不严，容易产生回烟、串味等现象。此外，为了使室内吸油烟机产生大的风量和风压，吸油烟机产生的噪音较大。厨房中的油烟和噪音给用户的身体健康带来了负面影响。
目前，为了解决现有油烟机排烟不畅和高噪音的问题，近些年，一种“中央净化系统”的概念应运而生。通过放置在公共烟道顶端的风机产生动力，并配合公共烟道相连的止回阀阀片调节来实现各楼层的流量均匀分配，从而达到顺畅排烟和低噪音使用场景的目的。但是，这种方式的排烟系统还处于研究阶段，特别是如何保证每一楼层的流量分配均匀，并且满足高效、节能的目的研究的很少，还没有出现相应的可操作、易实现的方法。
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，提供一种用户侧吸油烟机无动力且能实现吸油烟机流量调节的中央烟道系统。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种简单、高效的中央烟道系统的流量均匀分配方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该中央烟道系统，包括安装在不同楼层的吸油烟机，每台吸油烟机的出风口均通过各自的烟管与公用烟道相连通，在每根烟管内均安装有可调止回阀，其特征在于：在所述公用烟道内安装有烟道风机，所述吸油烟机为无动力吸油烟机，还包括有用来控制烟道风机转速或频率的室外控制系统和用来调节可调止回阀的阀片开启角度的止回阀控制系统，且所述止回阀控制系统与所述室外控制系统能相互通信。
为了驱动阀片能开启至预设角度，在所述烟管上安装有阀片驱动模块，所述阀片驱动模块在止回阀控制系统的控制下能驱动所述可调止回阀的阀片。
为了使公用烟道内的烟气能够净化后排出，在所述公用烟道内安装有过滤装置，且所述过滤装置设于所述烟道风机进风口的前端。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：该中央烟道系统的流量均匀分配方法，其特征在于包括如下步骤：
①、用户开启吸油烟机；
②、计算开机率，并预设每户分配的流量预设值；
③、根据步骤②得到的开机率和流量预设值调节烟道风机的流量；
④、对开机率分如下三种情况进行决策：
若开机率在M～N之间(注：M>N,M和N的值需要根据总楼层数来确定)，则依据各楼层的阀片预设角度方案1来开启止回阀阀片；
若开机率超过M值，则依据各楼层的阀片预设角度方案2来开启止回阀阀片；
若开机率低于N值，则开始依次判断此时各开机楼层与最低开机楼层的位置差值，当差值大于临界值C(注：C值与总楼层数有关)时，增加高楼层的阀片角度或减小低楼层的阀片角度；
⑤、每户达到预设的流量要求，流量调节结束。
6、根据权利要求5所述的中央烟道系统的流量均匀分配方法，其特征在于：所述各楼层的阀片预设角度方案1如下表所示，
| 楼层数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 阀片角度 | 90° | 88° | 87° | 85° | 85° | 82° | 82° | 80° | 80° | 78° | 78° | 75° |
| 楼层数 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| 阀片角度 | 75° | 72° | 72° | 70° | 70° | 68° | 68° | 65° | 65° | 62° | 62° | 60° |
并且，允许各楼层的阀片角度偏差范围在0.5°之内。
7、根据权利要求5所述的中央烟道系统的流量均匀分配方法，其特征在于：所述角各楼层的阀片预设角度方案2如下表所示，
| 楼层数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 阀片角度 | 90° | 87° | 85° | 82° | 82° | 80° | 78° | 75° | 72° | 70° | 68° | 65° |
| 楼层数 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| 阀片角度 | 62° | 62° | 60° | 60° | 58° | 58° | 55° | 55° | 52° | 52° | 50° | 50° |
并且，允许各楼层的阀片角度偏差范围在0.5°之内。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该中央烟道系统的吸油烟机为无动力吸油烟机，通过室外控制系统调节烟道风机的转速或频率，通过止回阀控制系统控制阀片的开启角度，该中央烟道系统的流量均匀分配方法只需要预设设定两种不同开机率下阀片预设角度，并通过开机率的判断就可以保证流量分配均匀，调节过程简单、高效。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的系统仿真模型示意图；
图3为本发明实施例在40％开机率下，case1～case7的流量分配计算结果；
图4为本发明实施例在40％开机率下，case1，case8～case10的流量分配计算结果；
图5为本发明实施例在角度方案1下不同开机率下的流量分配示意图；
图6为本发明实施例的流量均匀分配方法的流程图。
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。
如图1所示，本实施例中的中央烟道系统，包括安装在不同楼层的吸油烟机1，每台吸油烟机1的出风口均通过各自的烟管2与公用烟道3相连通，在每根烟管2内均安装有可调止回阀4，在烟管2上安装有阀片驱动模块，阀片驱动模块在止回阀控制系统 7的控制下能驱动可调止回阀4的阀片41。
在公用烟道3内安装有烟道风机5，本实施例中，烟道风机5为大功率的离心风机，吸油烟机1为无动力吸油烟机。该烟道系统包括有室外控制系统6和止回阀控制系统7，室外控制系统6用来控制烟道风机5转速或频率，止回阀控制系统7用来调节可调止回阀4的阀片41开启角度，且止回阀控制系统7与室外控制系统6能通过无线模式相互通信。
此外，在公用烟道3内安装有过滤装置8，且过滤装置8设于烟道风机5进风口的前端。
当室内油烟机开启，屋顶的大功率烟道风机就会根据用户的开机情况输出相应的功率，从而产生相应的流量。开机用户家的可调止回阀的阀片就会打开，用户家的油烟就会被抽走。其中，核心需要流量调节的三个问题：1.保证每层用户的流量分配是均匀的(比如最大最下差值在一定范围200m3/h之内)；2.每户分配的流量需要在预设值以上(比如预设值在300m3/h)；3.每户分配的流量在不同使用时刻波动不能偏大(比如不要超过 200m3/h)。影响这三个问题的主要因素有：主机功率、开机率、开机位置、用户的预设流量值、高层住宅楼层数。
为解决上述三个问题，针对整个系统进行了大量的流体力学仿真，如图2为整个系统的仿真模型示意图，以24层为例。根据调研显示，高层的开机率一般在60％以下，极少情况会超过60％，所以先针对60％以下的开机率先进行计算。我们的思路就是先预设好各楼层的阀片角度，在某一开机率范围之内，不管开机位置如何，都能够保证流量分配均匀，既满足上述的三个要求。比如，首先预设好各楼层的角度方案1，如表1中所示，下面基于这种角度方案来进行不同开机率和开机位置下的流量分配结果。
表1各楼层的阀片预设角度(角度方案1)
| 楼层数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 阀片角度 | 90° | 88° | 87° | 85° | 85° | 82° | 82° | 80° | 80° | 78° | 78° | 75° |
| 楼层数 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| 阀片角度 | 75° | 72° | 72° | 70° | 70° | 68° | 68° | 65° | 65° | 62° | 62° | 60° |
并且，允许各楼层的阀片角度偏差范围在0.5°之内。
首先以40％开机率(10户)的计算结果为例来分析流量分配的情况(主机的输出流量 4500m3/h)。表1是用于仿真计算的10种开机位置方案，其中case1，case8，case9，case10是比较均匀分布的开机位置，case2～case7是极其不均匀的开机位置分布。图4和图5 是40％开机率下，10种开机位置方案的流量分配结果。可以看到，每层分配的流量都在400m3/h，最大流量和最小流量偏差在200m3/h之内，特别是在均匀开机的情况下，流量分配是相当均匀的，偏差在100m3/h之内。
如表2所示，40％开机率下，用于仿真计算的10中典型开机位置，其中case1，case8， case9，case10是比较均匀分布的开机位置，case2～case7是极其不均匀的开机位置分布。表中的数字表示该楼层的油烟机开启，楼层数不在表中的表示油烟机关闭。
表2
| case1 | 1 | 3 | 6 | 8 | 10 | 12 | 16 | 19 | 21 | 24 |
| case2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| case3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 24 |
| case4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| case5 | 1 | 2 | 3 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| case6 | 1 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| case7 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| case8 | 1 | 3 | 7 | 10 | 12 | 15 | 17 | 20 | 23 | 24 |
| case9 | 2 | 6 | 9 | 11 | 13 | 14 | 16 | 18 | 21 | 24 |
| case10 | 2 | 3 | 6 | 8 | 9 | 11 | 13 | 14 | 17 | 18 |
针对不同case下的流量分配计算结果如图3和图4所示。
如图5所示，在角度方案1基础上，不同开机率(主机流量随着开机率不按成比例变化)下的流量分配结果。图中的数据反映出，在该种角度方案下，开机率在60％～20％范围时，各层的流量偏差不会太大，同时各层流量也在预设值以内，但是对于开机率比较小(2～4户情况)的情况，当开机位置相差较远时，容易出现较大的偏差，对于这种情况，我们的解决方案是根据开机位置加以判断。比如，当某一时刻的开机位置为a，b，c三层且a<b<c，当室外控制系统检测到c-a大于某一临界值时，把c层的阀片角度在角度方案1的基础上增加A度，这样，c楼层的流量就会增大，a楼层的流量就会减小；同样，对b-a进行判断，当大于某一临界值时，同样调节b的阀片角度。依此方法，就可以保证在开机率比较小的情况下，流量分配也是均匀的。
对于60％～100％开机率的情况(虽然该种开机率情况很少出现)，角度方案1难以满足流量分配均匀，所以我们的解决方案是预设好另外一套角度方案2来满足这种开机率下的流量分配均匀。角度方案2如表3所示，
表3各楼层的阀片预设角度(角度方案2)
| 楼层数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 阀片角度 | 90° | 87° | 85° | 82° | 82° | 80° | 78° | 75° | 72° | 70° | 68° | 65° |
| 楼层数 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| 阀片角度 | 62° | 62° | 60° | 60° | 58° | 58° | 55° | 55° | 52° | 52° | 50° | 50° |
并且，允许各楼层的阀片角度偏差范围在0.5°之内。
如图6所示，基于上述的仿真结果(我们不仅针对24楼层的情况进行了仿真，针对其它典型楼层也做过类似仿真，规律类似，所以不在此呈现了)，我们得出一种易实现集中处理油烟机流量均匀分配的算法，同时能够保证屋顶主机高效、节能的运行。
具体地，该中央烟道系统的流量均匀分配方法，包括如下步骤：
①、用户开启吸油烟机；
②、计算开机率，并预设每户分配的流量预设值；
③、根据步骤②得到的开机率和流量预设值调节烟道风机的流量；
④、对开机率分如下三种情况进行决策：
若开机率在M～N之间(注：M>N,M和N的值需要根据总楼层数来确定)，则依据各楼层的阀片预设角度方案1来开启止回阀阀片；
若开机率超过M值，则依据各楼层的阀片预设角度方案2来开启止回阀阀片；
若开机率低于N值，则开始依次判断此时各开机楼层与最低开机楼层的位置差值，当差值大于临界值C(注：C值与总楼层数有关)时，增加高楼层的阀片角度或减小低楼层的阀片角度；
⑤、每户达到预设的流量要求，流量调节结束
依据此方案，可以保证X楼层的高层住宅，不管开机率多少，都可以保证流量分配均匀，同时大部分情况下，阀片的角度都不需要调整，这样可以减小电动止回阀的阀片调节次数，降低其故障率。此外，屋顶的主机只有在开机率变化时，才会调节频率，降低主机的调节次数，同样也会降低其故障率，并且主机流量根据开机率进行调节，可以达到主机节能的目的。
Claims (6)
1.一种中央烟道系统，包括安装在不同楼层的吸油烟机(1)，每台吸油烟机(1)的出风口均通过各自的烟管(2)与公用烟道(3)相连通，在每根烟管(2)内均安装有可调止回阀(4)，其特征在于：在所述公用烟道(3)内安装有烟道风机(5)，所述吸油烟机(1)为无动力吸油烟机，还包括有用来控制烟道风机(5)转速或频率的室外控制系统(6)和用来调节可调止回阀(4)的阀片(41)开启角度的止回阀控制系统(7)，且所述止回阀控制系统(7)与所述室外控制系统(6)能相互通信。
2.根据权利要求1所述的中央烟道系统，其特征在于：在所述烟管(2)上安装有阀片驱动模块，所述阀片驱动模块在止回阀控制系统(7)的控制下能驱动所述可调止回阀(4)的阀片(41)。
3.根据权利要求1所示的中央烟道系统，其特征在于：在所述公用烟道(3)内安装有过滤装置(8)，且所述过滤装置(8)设于所述烟道风机(5)进风口的前端。
4.一种如权利要求1至3中任一权利要求所述中央烟道系统的流量均匀分配方法，其特征在于包括如下步骤：
①、用户开启吸油烟机；
②、计算开机率，并预设每户分配的流量预设值；
③、根据步骤②得到的开机率和流量预设值调节烟道风机的流量；
④、对开机率分如下三种情况进行决策：
若开机率在M～N之间(注：M>N,M和N的值需要根据总楼层数来确定)，则依据各楼层的阀片预设角度方案1来开启止回阀阀片；
若开机率超过M值，则依据各楼层的阀片预设角度方案2来开启止回阀阀片；
若开机率低于N值，则开始依次判断此时各开机楼层与最低开机楼层的位置差值，当差值大于临界值C(注：C值与总楼层数有关)时，增加高楼层的阀片角度或减小低楼层的阀片角度；
⑤、每户达到预设的流量要求，流量调节结束。
5.根据权利要求4所述的中央烟道系统的流量均匀分配方法，其特征在于：所述各楼层的阀片预设角度方案1如下表所示，
并且，允许各楼层的阀片角度偏差范围在0.5°之内。
6.根据权利要求4所述的中央烟道系统的流量均匀分配方法，其特征在于：所述角各楼层的阀片预设角度方案2如下表所示，
并且，允许各楼层的阀片角度偏差范围在0.5°之内。
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