CN111197775A - 一种高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法 - Google Patents

一种高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法 Download PDF

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Abstract

一种高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，中央烟道系统包括安装在不同楼层的室内机，每台室内机的出风口均通过各自的烟管与公用烟道相连通，在烟管上安装有流速检测模块或者压力检测模块，预先设定目标流量QL在目标范围[Qx,Qd]以内，流量分配控制方法包括从机控制方法和主机控制方法。本发明的优点在于：该高层楼宇的流量分配控制方法利用吸油烟机出口端带的流速或者压力检测模块，探测当前吸油烟机实际流量或者出口压力情况，决定是否提高或者降低当前吸油烟机电机转速或者挡位实现流量控制，整个控制方法能实现有效风量的基本保障、消除不同楼层排烟效果差异，且通过室内吸油烟机的变频或者换挡控制，控制过程较为高效、节能，损耗较少。

Description

一种高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法
技术领域
本发明涉及一种中央烟道系统，尤其是涉及一种高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法。
背景技术
目前，城市新建楼盘楼层普遍越来越高，且以工程精装修为主，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。高层公用烟道由于出口一般设置在顶部，用户家吸油烟机的开关情况会影响系统出口阻力，烟道距离增加会导致沿程损失增加，楼上吸油烟机排烟会导致楼下排烟阻力增加，使得公共烟道中压力分布极不均匀，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。然而，公用烟道通道截面积一般由建筑设计规范定义好了，在烟道通道面积无法增加的情况下一味增加风量会导致烟道阻塞，增加整个烟道系统的流速和噪音。
虽然，现有技术中公开有通过阀的控制将不同楼层的排烟风量控制在一定范围内的方案，但这种方案实质是高层通过增加阀片的局部阻力代替烟道长度产生的沿程阻力，最终实现不同烟机出风口到顶端总的阻力系统的均衡。可见，这类控制方法通过出口增加阻力实现均衡调节流量，能耗相对较大，不够高效、节能。综上所述，有待对现有的高层楼宇的吸油烟机流量分配控制方法作进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术，提供一种能实现有效风量的基本保障且控制过程节能、高效的高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，所述中央烟道系统包括安装在不同楼层的室内机，每台室内机的出风口均通过各自的烟管与公用烟道相连通，在所述烟管上安装有风机流量检测模块，其特征在于：预先设定室内机目标流量QL在目标范围[Qx,Qd]以内，所述流量分配控制方法包括从机控制方法和主机控制方法，其中，从机控制方法包括如下步骤：
①、任意室内机开机，并以默认转速或者挡位运行；
②、通过风机流量检测模块检测并计算当前流量Qm；计算对应室内机的电机转速，同时向主机反馈开机及当前运行流量等信息，主机根据当前开机率决定是否更新当前目标流量QL；
③、计算流量与调整目标的偏差ΔQ＝QL-Q(m)是否在允许范围内，若是则不需要调整；
④、若不在允许范围内，则先判断当前挡位或者转速是否为极值，若当前室内机转速或者挡位为极值(最大或者最小)，已无法通过室内机调节达到目标流量，必须通过整体烟道排量调节系统阻力，则反馈给主机，通过主机调整目标流量QL；
⑤、若不是极值，则先计算转速或者挡位初始调整量F1＝k1×(ΔQ/QL)；
⑥、估算转速调整可能引起的烟道总体排烟变化导致的流量变化的有关调整量F2＝k2×(QL/Q(m))；
⑦、进行第一步调整变化量ΔF＝F1+F2的计算；
⑧、驱动室内机电机转速调整；
⑨、根据上一步调整驱动Δt时间间隔后刷新流量值Q(m+1)，确定流量变化率 (Q(m+1)-Q(m))/Δt，然后估算出调节加速补偿F3＝k3×(Q(m+1)-Q(m))/Δt；
⑩、计算新的调整变化量ΔF＝ΔF+f3；
Figure BDA0001870240190000021
补偿电机调整；
Figure BDA0001870240190000022
调整稳定后等待时间t1；
Figure BDA0001870240190000023
判断是否调整至目标范围内；
Figure BDA0001870240190000024
重复步骤②～
Figure BDA0001870240190000025
直到流量在目标范围内；
其中k1为转速-流量相似换算修正系数，k2为当前流量变化可能引起的烟道阻力变化进而影响吸油烟机整体流量有关系数，k3为调整过程中难以预估的其他用户开关机变化等情况下实际流量突变修正有关的系数。
作为一种优选方案，所述的主机为带有增压风机的室外主机，对应地，所述主机控制部分包括如下步骤：
①、任意室内机用户开机主机唤醒；
②、获取从机开机信息和流量信息；
③、判断是否有机器最低挡运行时的流量仍高于目标流量，
若有，则增压风机转速调低，从机目标流量QL调高；
若无，则进入步骤④；
④、判断是否有机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量；
若有，机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量，则增压风机转速调高，从机目标流量调小；
若无，则进入步骤⑤；
⑤、主机计算开机率并判断是否在设定范围内，
如果开机率在设定范围内，则增压风机和目标流量QL不变；
若开机率小于设定范围的最小值，则增压风机转速调低，从机目标流量QL调大；
若开机率大于设定范围的最大值，则增压风机转速调高，从机目标流量QL调小；
⑥、将最新调整的目标流量广播给从机；
⑦、重复步骤②～⑥，继续监视保持系统运行。
优选地，所述室内机均通过无线模块与所述室外主机相通信。
进一步优选，所述无线模块为LoRa或者NB-loT或者wifi模块。
进一步优选，所述的风机流量检测模块为流速检测模块或者压力检测模块。
作为另一种优选方案，所述主机为已开机的室内机中的其中一台，相应地，主机控制方法包括如下步骤：
①、该主机先开机处于单机运行状态；
②、获取到另外有从机开机信息和流量信息；
③、判断是否有机器最低挡运行时的流量仍高于目标流量，
若有，则从机目标流量QL调大；
若无，则进入步骤④；
④、判断是否有机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量；
若有，机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量，从机目标流量调小；
若无，则进入步骤⑤；
⑤、主机计算开机率并判断是否在设定范围内，
如果开机率在设定范围内，则目标流量QL不变；
若开机率小于设定范围的最小值，则从机目标流量QL调大；
若开机率大于设定范围的最大值，则从机目标流量QL调小；
⑥、将最新调整的目标流量广播给从机；
⑦、重复步骤②～⑥，继续监视保持系统运行。
室内机的电机转速可以通过多种方式进行计算，优选地，通过风机转速光电或者电磁检测或者反电动势计算室内机的电机转速。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该高层楼宇的流量分配控制方法利用吸油烟机出口端带的流速或者压力检测模块，探测当前吸油烟机实际流量或者出口压力情况，决定是否提高或者降低当前吸油烟机电机转速或者挡位实现流量控制，整个控制方法能实现有效风量的基本保障、消除不同楼层排烟效果差异，且通过室内吸油烟机的变频或者换挡控制，控制过程较为高效、节能，损耗较少。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例一的室内机及烟管的结构示意图；
图3为本发明实施例一的从机控制方法的流程图；
图4为本发明实施例一的从机的风机转速控制流程图；
图5为本发明实施例一的主机、从机的拓扑示意图；
图6为本发明实施例一的主机控制方法的流程图；
图7为发明实施例二的主机、从机的拓扑示意图；
图8为本发明实施例二的主机控制方法的流程图。
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。
实施例一：
如图1至图6所示，本实施例的中央烟道系统包括安装在不同楼层的室内机1，每台室内机1的出风口均通过各自的烟管2与公用烟道3相连通，在烟管2上安装有风机流量检测模块4，风机流量检测模块4可以采用流速检测模块或者压力检测模块。该高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，预先设定室内机目标流量QL在目标范围 [Qx,Qd]以内，流量分配控制方法包括从机控制方法和主机控制方法。
其中，从机控制方法包括如下步骤：
①、任意室内机开机，并以默认转速或者挡位运行；
②、通过风机流量检测模块检测并计算当前流量Qm；计算对应室内机的电机转速，同时向主机反馈开机及当前运行流量等信息，主机根据当前开机率决定是否更新当前目标流量QL；
③、计算流量与调整目标的偏差ΔQ＝QL-Q(m)是否在允许范围内，若是则不需要调整；
④、若不在允许范围内，则先判断当前挡位或者转速是否为极值，若当前室内机转速或者挡位为极值(最大或者最小)，已无法通过室内机调节达到目标流量，必须通过整体烟道排量调节系统阻力，则反馈给主机，通过主机调整目标流量QL；
⑤、若不是极值，则先计算转速或者挡位初始调整量F1＝k1×(ΔQ/QL)；
⑥、估算转速调整可能引起的烟道总体排烟变化导致的流量变化的有关调整量F2＝k2×(QL/Q(m))；
⑦、进行第一步调整变化量ΔF＝F1+F2的计算；
⑧、驱动室内机电机转速调整；
⑨、根据上一步调整驱动Δt时间间隔后刷新流量值Q(m+1)，确定流量变化率(Q(m+1)-Q(m))/Δt，然后估算出调节加速补偿F3＝k3×(Q(m+1)-Q(m))/Δt；
⑩、计算新的调整变化量ΔF＝ΔF+f3；
Figure BDA0001870240190000051
补偿电机调整；
Figure BDA0001870240190000052
调整稳定后等待时间t1；
Figure BDA0001870240190000053
判断是否调整至目标范围内；
Figure BDA0001870240190000054
重复步骤②～
Figure BDA0001870240190000055
直到流量在目标范围内；
其中，k1为转速-流量相似换算修正系数，k2为当前流量变化可能引起的烟道阻力变化进而影响吸油烟机整体流量有关系数，k3为调整过程中难以预估的其他用户开关机变化等情况下实际流量突变修正有关的系数。
上述步骤②中，通过风机转速光电或者电磁检测或者反电动势计算室内机的电机转速。
实施例中，主机为带有增压风机5的室外主机，室内机1均通过无线模块与室外主机相通信。无线模块可以采用LoRa或者NB-loT或者wifi模块。
图4所示为室内机风机的控制流程图，其根据流量或者压力检测模块检测到的信号传输给数据分析单元，数据分析单元通过变频或者电机驱动模块驱动电机，进而调整风机转速，此控制过程为现有设计，具体不展开描述。
本实施例的主机控制部分包括如下步骤：
①、任意室内机用户开机主机唤醒；
②、获取从机开机信息和流量信息；
③、判断是否有机器最低挡运行时的流量仍高于目标流量，
若有，则增压风机转速调低，从机目标流量QL调高；
若无，则进入步骤④；
④、判断是否有机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量；
若有，机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量，则增压风机转速调高，从机目标流量调小；
若无，则进入步骤⑤；
⑤、主机计算开机率并判断是否在设定范围内，
如果开机率在设定范围内，则增压风机和目标流量QL不变；
若开机率小于设定范围的最小值，则增压风机转速调低，从机目标流量QL调大；
若开机率大于设定范围的最大值，则增压风机转速调高，从机目标流量QL调小；
⑥、将最新调整的目标流量广播给从机；
⑦、重复步骤②～⑥，继续监视保持系统运行。
综上可见，本实施例的流量分配控制方法的室内吸油烟机采用多挡位可调的电机、变频或者直流调速电机通过压力或者流量传感器采集烟道出口端数据，智能地将室内吸油烟机的实际风量控制在一定范围内(减少高层吸油烟机的风量，从而减少系统阻力，增加低层吸油烟机的风量，进而保证各层用户油烟吸干净的同时又减少了风噪和高层通畅低层容易堵塞的问题)，进一步可以同烟道吸油烟机云端组网，增加云端分配协调算法，根据开机率协调实际风量的当前运行范围，在小开机率情况下提升各个用户家吸油烟机的设计风量，在高开机率的情况下优先保证排烟风量的均衡性，通过变频换挡等方式降低部分高层大风量的转速或者挡位，增加低层阻力较大吸油烟机的转速或者挡位，实现有效风量的基本保障。消除不同楼层排烟效果的差异。
实施例二：
如图7和图8所示，本实施例中的主机为已开机的室内机1中的其中一台，相应地，主机控制方法包括如下步骤：
①、该主机先开机处于单机运行状态；
②、获取到另外有从机开机信息和流量信息；
③、判断是否有机器最低挡运行时的流量仍高于目标流量，
若有，则从机目标流量QL调大；
若无，则进入步骤④；
④、判断是否有机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量；
若有，机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量，从机目标流量调小；
若无，则进入步骤⑤；
⑤、主机计算开机率并判断是否在设定范围内，
如果开机率在设定范围内，则目标流量QL不变；
若开机率小于设定范围的最小值，则从机目标流量QL调大；
若开机率大于设定范围的最大值，则从机目标流量QL调小；
⑥、将最新调整的目标流量广播给从机；
⑦、重复步骤②～⑥，继续监视保持系统运行。
本实施例的从机控制部分与实施例一相同，在此不再展开描述。

Claims (7)

1.一种高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，所述中央烟道系统包括安装在不同楼层的室内机(1)，每台室内机(1)的出风口均通过各自的烟管(2)与公用烟道(3)相连通，在所述烟管(2)上安装有风机流量检测模块(4)，其特征在于：预先设定室内机目标流量QL在目标范围[Qx,Qd]以内，所述流量分配控制方法包括从机控制方法和主机控制方法，其中，从机控制方法包括如下步骤：
①、任意室内机开机，并以默认转速或者挡位运行；
②、通过风机流量检测模块检测并计算当前流量Qm；计算对应室内机的电机转速，同时向主机反馈开机及当前运行流量等信息，主机根据当前开机率决定是否更新当前目标流量QL；
③、计算流量与调整目标的偏差ΔQ＝QL-Q(m)是否在允许范围内，若是则不需要调整；
④、若不在允许范围内，则先判断当前挡位或者转速是否为极值，若当前室内机转速或者挡位为极值(最大或者最小)，已无法通过室内机调节达到目标流量，必须通过整体烟道排量调节系统阻力，则反馈给主机，通过主机调整目标流量QL；
⑤、若不是极值，则先计算转速或者挡位初始调整量F1＝k1×(ΔQ/QL)；
⑥、估算转速调整可能引起的烟道总体排烟变化导致的流量变化的有关调整量F2＝k2×(QL/Q(m))；
⑦、进行第一步调整变化量ΔF＝F1+F2的计算；
⑧、驱动室内机电机转速调整；
⑨、根据上一步调整驱动Δt时间间隔后刷新流量值Q(m+1)，确定流量变化率(Q(m+1)-Q(m))/Δt，然后估算出调节加速补偿F3＝k3×(Q(m+1)-Q(m))/Δt；
⑩、计算新的调整变化量ΔF＝ΔF+f3；
Figure FDA0001870240180000011
补偿电机调整；
Figure FDA0001870240180000012
调整稳定后等待时间t1；
Figure FDA0001870240180000013
判断是否调整至目标范围内；
Figure FDA0001870240180000014
重复步骤
Figure FDA0001870240180000015
直到流量在目标范围内；
其中，k1为转速-流量相似换算修正系数，k2为当前流量变化可能引起的烟道阻力变化进而影响吸油烟机整体流量有关系数，k3为调整过程中难以预估的其他用户开关机变化等情况下实际流量突变修正有关的系数。
2.根据权利要求1所述的高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，其特征在于所述的主机为带有增压风机(5)的室外主机，对应地，所述主机控制部分包括如下步骤：
①、任意室内机用户开机主机唤醒；
②、获取从机开机信息和流量信息；
③、判断是否有机器最低挡运行时的流量仍高于目标流量，
若有，则增压风机转速调低，从机目标流量QL调高；
若无，则进入步骤④；
④、判断是否有机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量；
若有，机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量，则增压风机转速调高，从机目标流量调小；
若无，则进入步骤⑤；
⑤、主机计算开机率并判断是否在设定范围内，
如果开机率在设定范围内，则增压风机和目标流量QL不变；
若开机率小于设定范围的最小值，则增压风机转速调低，从机目标流量QL调大；
若开机率大于设定范围的最大值，则增压风机转速调高，从机目标流量QL调小；
⑥、将最新调整的目标流量广播给从机；
⑦、重复步骤②～⑥，继续监视保持系统运行。
3.根据权利要求2所述的高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，其特征在于所述室内机均通过无线模块与所述室外主机相通信。
4.根据权利要求3所述的高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，其特征在于所述的无线模块为LoRa或者NB-loT或者wifi模块。
5.根据权利要求1所述的高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，其特征在于所述的风机流量检测模块(4)为流速检测模块或者压力检测模块。
6.根据权利要求1所述的高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，其特征在于所述主机为已开机的室内机中的其中一台，相应地，主机控制方法包括如下步骤：
①、该主机先开机处于单机运行状态；
②、获取到另外有从机开机信息和流量信息；
③、判断是否有机器最低挡运行时的流量仍高于目标流量，
若有，则从机目标流量QL调大；
若无，则进入步骤④；
④、判断是否有机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量；
若有，机器最高挡位运行时的流量仍低于目标流量，从机目标流量调小；
若无，则进入步骤⑤；
⑤、主机计算开机率并判断是否在设定范围内，
如果开机率在设定范围内，则目标流量QL不变；
若开机率小于设定范围的最小值，则从机目标流量QL调大；
若开机率大于设定范围的最大值，则从机目标流量QL调小；
⑥、将最新调整的目标流量广播给从机；
⑦、重复步骤②～⑥，继续监视保持系统运行。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的高层楼宇中央烟道系统的流量分配控制方法，其特征在于通过风机转速光电或者电磁检测或者反电动势计算室内机的电机转速。
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