CN111684161B - 最小化空气分配或抽取中的风扇电力 - Google Patents

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Abstract

针对空气分配或抽取，使用建模以说明文丘里空气阀(28)，来控制风扇速度。每个文丘里空气阀(28)的最小压力被结合在模型中。部分地基于任意文丘里阀(28)的最小压力，计算到终端单元(22)的各个管道气道的压力损失。基于与风扇(18)连接的各个气道中所需的最高压力来确立风扇设定点或运行。

Description

最小化空气分配或抽取中的风扇电力
技术领域
本实施例主要涉及空气分配或抽取系统。
背景技术
如果可变气流系统未将风扇速度降低到满足各个终端的最低速度，则用于具有多个终端的可变气流系统的风扇控制系统浪费能量。风扇控制系统被设计成查找那个最低的速度。未优化的系统运行速度更快，消耗过多的能量，或者运行速度太慢且无法满足终端要求。
为了使风扇电力最小化，某些系统从终端控制器收集数据。数据指示流量控制器的状态(例如，到流量控制风门的位置命令)。风扇控制器调节风扇速度或管道压力，以使至少一个风门关闭打开。其他系统评估每个终端控制器中风扇输出的充足性，确定流量控制器是否满意，并向风扇控制器指示满意度级别。满意度通常为表示几个满意度级别的二进制信号或离散信号。其他系统使用来自终端的流量设定值和管道模型来计算满足终端所需的压力。这些方法均不适用于使用文丘里空气阀作为流量控制装置的系统。前两种方法依赖于了解可调节障碍物对气流的位置。在文丘里空气阀中，锥体在轴上移动，而与控制系统无关。该位置可能与所需的风扇速度或压力不直接相关。对于模型方法，现有模型没有表示文丘里阀。
对于带有文丘里阀的系统，压力传感器(或开关)测量文丘里阀两端的压力，以确定压力是否足够。该测量用于控制风扇的速度，但需要大量投资于额外的压力发送器(例如，开关)、接线和每个文丘里阀的编程，以及增加的负担以定期重新校准每个压力指示装置。
发明内容
针对空气分配或抽取，使用建模以说明文丘里空气阀，来控制风扇速度。每个文丘里空气阀的最小压力都被结合在模型中。部分地基于任意文丘里阀的最小压力，计算出到各个管道分支或终端单元并包括各个管道分支或终端单元的空气路径的压力损失。基于到与风扇连接的各个分支的空气路径中所需的最高压力来确立风扇设定点或运行。
在第一方面，提供了一种用于空气运动的控制系统。空气处理单元(AHU)包括AHU风扇，并被配置为分配或吸入空气。终端单元通过管道与AHU连接，用于从AHU接收空气或向AHU提供空气。文丘里空气阀位于管道或终端单元中。控制器被配置为基于管道的压力损失系数、终端单元的管道中的空气流速和文丘里空气阀的最小运行压力来设置AHU风扇的设定点。基于设定点来运行AHU风扇。
在第二方面，提供了一种用于空气分配或抽取的系统。空气处理单元(AHU)具有AHU风扇。管道将AHU流体连接到一个或多个终端。文丘里阀与管道连接。控制器被配置为对管道中的压力建模。管道中的压力的模型包括用于运行文丘里阀的最小压力。AHU风扇被配置为根据模型计算出的压力进行控制。
在第三方面，提供了一种用于最小化空气分配或抽取系统中的风扇电力消耗的方法。接收多个终端单元中的每个终端单元的气流。基于各个空气流和文丘里阀最小运行压力，为每个终端单元建模从AHU到终端的路径的压力损失。根据从终端计算出的压力损失来控制风扇。
通过检查以下附图和详细描述，本实施例的其他系统、方法和/或特征对于本领域技术人员将变得显而易见。旨在将所有这样的附加系统、方法、特征和优点包括在本说明书内、在本发明的范围内，并由所附权利要求书保护。在下面的详细描述和附图中描述了公开的实施方式的附加特征，并且这些特征将从以下详细描述和附图中变得显而易见。
附图说明
附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明各实施方式的原理上。在附图中，相同的附图标记表示在整个不同视图中的对应零件。
图1为用于空气分配或抽取的系统的一个实施方式的框图；
图2示出了在空气分配或抽取系统中对压力需求的建模；
图3示出了在空气分配或抽取系统中对压力需求进行建模的一个实施方式，该空气分配或抽取系统在管道分支中具有文丘里阀；
图4示出了在空气分配或抽取系统中对压力需求进行建模的另一个实施方式，该空气分配或抽取系统在管道分支中具有文丘里阀；以及
图5为用于最小化空气分配或抽取系统中的风扇电力消耗的方法的一个实施方式。
具体实施方式
在可变风量系统中，用于空气分配或抽取的风扇电力消耗被最小化。管道系统模型被用于计算所需压力。该模型表示管道系统中一个或多个文丘里空气阀的操作，并结合代表其他流道。使用文丘里空气阀的表示计算出的压力带来固有的稳定压力控制点，并有助于采取有针对性的行动来解决异常终端。
所构建的系统的物理测试被结合到模型中。模型的参数值基于所构建的机械系统的物理测试。可以使用默认值或标准值。测试和建模过程特别适合文丘里空气阀的动作。由模型说明阀的行为。
图1示出了用于空气分配或抽取的系统10的一个实施方式。系统10在说明文丘里空气阀的同时通过使风扇速度最小化来优化能量消耗。为了文丘里空气阀的期望运行，需要最小压力。建模说明了此最小压力。
系统10实现了图5的方法。可以在控制系统中实现其他方法。
系统10为用于空气运动的控制系统。空气被分配到不同的终端。例如，将加热或冷却的空气(例如，经调节的空气)提供给终端单元22，以进一步调节和/或分配给乘员或其他空间(例如，房间)。在另一示例中，将空气分配到实验室中的不同房间，其中一个或多个房间相对于其他房间被保持在负压。可替代地，从不同的终端抽出空气。例如，空气从制造或实验室中的一个或多个区域排出，并被吸入空气处理单元(AHU)12。在以下示例中，使用了空气分配。
系统10包括AHU 12、多个终端单元22以及管道网络20，管道网络将AHU 12与终端单元22互连以使空气从AHU 12流向终端单元22，或反之亦然。可以提供附加的、不同的或更少的部件。例如，提供了任意数量，诸如三个或更多(例如，几十个)的终端单元22。作为另一个示例，提供了单独的或远程的计算机或服务器以与AHU 12(诸如与AHU 12的控制器14)和/或终端单元22集成，并计算管道20中的设置和/或模型压力。在又一示例中，提供有线和/或无线通信网络以用于从AHU 12和/或终端单元22和/或在AHU 12和/或终端单元22之间传输数据。
AHU 12可以为用于住宅、工业、实验室或办公室使用的任何现在已知或以后开发的AHU。AHU 12可以将来自建筑物外部的空气混合，或者以来自终端单元22所处的空间的回流空气来供应空气，调节空气，然后将经调节的空气提供给终端单元22。例如，AHU 12在有或没有加热或冷却的情况下过滤并混合空气，然后将空气提供给终端单元22。AHU 12可以为专用的外部空气系统，其仅调节用于向终端单元供应的外部空气。通过风扇18的操作、电机的旋转方向、控制和/或零件的布置来配置AHU 12以分配或抽取空气。
AHU 12可以包括回流空气输入端、新鲜空气输入端(即，从外部接收空气)、空气混合区、过滤器、一个或多个冷却盘管，一个或多个加热盘管、风门或致动器、消音器、排放口、一个或多个风扇18和一个或多个传感器19。在AHU 12中可以提供附加的、不同的或更少的部件。例如，AHU 12为带有风门、风扇18和过滤器但是不带有加热盘管和冷却盘管中的一者或两者的箱体。
风扇18为用于迫使空气进出管道20的任何电机和叶片。可以使用任意叶片。可以使用任意电机。在一个实施方式中，可变驱动器，诸如可操作地连接到控制器14的变频驱动器(VFD)，通过调节至电机的电源频率来控制电机速度。响应于控制信号，诸如响应于频率、占空比、幅度或其他信号特性，电机控制风扇18的速度。致动器可以控制风门以增加和/或减少气流。可替代地或附加地，风扇18的速度的变化引起更大或更小的气流。气流速率控制从AHU 12流向终端单元22的空气的压力。风扇18的气流变化可被用于更紧密地调节空气分配中风扇18下游或空气抽取中风扇18上游的压力和/或气流。
风扇18被配置为被控制。在一个实施方式中，风扇18被控制以提供给定压力或给定量(例如，cfm)的气流。设定点被用于控制风扇18。控制例程使用设定点和压力传感器来调节风扇18的速度。可替代地，提供其他控制布置，诸如直接基于其他输入来控制风扇速度。
风扇18被配置成根据由模型建模的压力来控制。控制器14对一个或多个压力，诸如在管道20的不同分支20B-E处的压力损失建模。压力包括任意文丘里空气阀28的表示。风扇18或其他风扇控制的设定点至少部分地基于由模型建模的压力。例如，找到将空气供应到各个终端22的分支20B-E的最高压力，并且基于该最高压力来设置风扇18的设定点。
传感器19用于测量管道中通常在风扇18附近的压力。传感器19为压力传感器，压力传感器基于压力确定流速。在一个实施方式中，传感器19为流速传感器。传感器19被定位在空气管道20中，以测量通过AHU 12、离开AHU 12和/或在加热和/或冷却盘管上方的空气的流速。在另一个实施方式中，传感器19为风扇速度传感器，诸如用于测量风扇旋转的光学传感器或编码器。在又一实施方式中，传感器19为应变仪、接触器或其他传感器，以测量风门的位置。可替代地，传感器19使用风门位置和/或风扇速度(例如，占空比或频率)的设置。可以使用任何指示流速的传感器，诸如指示增加通过终端的空气流速。
AHU 12包括一个或多个控制器14。控制器14为现场面板、处理器、计算机、专用集成电路、现场可编程门阵列、模拟电路、数字电路和/或其他控制器。示出了单个控制器14，但是可以使用不同控制器的布置。例如，为不同的部件提供不同的控制器(例如，用于风扇18的控制器不同于用于风门的控制器和/或用于建模的控制器)。分布式控制器可以通信以进行交互控制，可以由主控制器控制，和/或可以独立于其他控制进行操作。
存储器11，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可移动介质、闪存、固态存储器或其他存储器存储控制器14所使用的指令。例如，存储器11为用于存储指令的非暂时性计算机可读存储介质。当物理控制器14执行指令时，执行本文讨论的控制。例如，存储器11包括用于实现AHU控制管理器21的指令，该管理器对包括一个或多个文丘里空气阀的表示的压力进行建模，并基于建模的压力来设置风扇18的设定点。存储器11存储设定点、传感器值、控制信息和/或用于由控制器14控制的指令。所存储的数据被用于控制AHU 12的运行，诸如用于对管道的不同分支处的压力建模，并使用该压力设置风扇18的设定点，以将空气供应到终端单元22。
终端单元22经由管道20接收由AHU 12供应的经调节的空气。终端单元22可以加热、冷却、过滤、控制压力和/或进一步调节空气的气流。例如，AHU 12以61度供应空气。传送到使用者空间的空气的设定点为65度，因此终端单元22将供应的空气加热到65度，然后将空气供应到一个或多个使用者区域。作为另一示例，终端单元22使用一个或多个风门和/或风扇基于对进出房间的空气的量或速率的控制来调节房间中的气流和/或压力。终端单元22包括到一个或多个房间的一个或多个空气输出。可替代地，终端单元22包括一个或多个空气输入端或排气罩，以从一个或多个房间接收空气。
终端单元22可以包括风门、控制器24、加热盘管、冷却盘管、过滤器、风扇和/或传感器29。每个终端单元22与其他终端单元22相同，但是被布置为调节不同区域或房间的空气。可替代地，不同的终端单元22具有不同的性能、部件和/或功能。类似地，终端单元22与AHU 12相同或不同，诸如具有相同的部件。终端单元22可以使用针对AHU 12指出的相同或不同类型的部件。
每个终端单元22包括流速传感器29。针对传感器19提供如所描述的相同或不同类型的流速传感器29。流速传感器29指示进出终端单元22的气流。在一个实施方式中，设定点(诸如用于控制风门的流速设定点)被用作流速的量度。
管道20为金属管或另一管道结构。管道20将AHU 12与终端单元22连接。该流体连接被用于从AHU 12接收空气或向AHU 12提供空气或从终端单元22接收空气或向终端单元22提供空气。
管道20具有任意布置，诸如从AHU 12到各个分支部分20B-C的主干部分20A。主干部分20A具有与任意分支部分20B-C相同或不同的横截面。不同的分支部分20B-C从主干部分20A延伸以与终端单元22连接或终止于终端单元22。每个终端单元22有一个分支部分20B-C，但是一个以上的分支部分20B-C可以与给定的终端单元22连接。尽管示出了连接在AHU 12和分支部分20B-C之间的一个主干部分20A，但是可以使用一个以上的主干部分20A。
文丘里阀28与管道20连接。例如，文丘里阀28与主干部分20A和终端单元22之间的各分支部分20B-C连接。在其他实施方式中，分支部分20B-C终止于文丘里阀28，并且文丘里阀28直接输出到终端单元22。可替代地，文丘里阀28被内置在终端单元22中。不同的分支部分20B-C和对应的文丘里阀28可以使用相同或不同的定位。在图1的示例中，在每个分支部分20B-C中提供文丘里阀28，但是一个或多个分支部分20B-E可以不包括文丘里阀28。可以在任意分支部分20B-C中设置一个以上的文丘里阀28，并且文丘里阀28可以位于或也可以不位于主干部分20A中。
文丘里阀28为文丘里空气阀，在给定气流设定点时其在压力范围内提供期望的气流。文丘里阀28可以比风门更准确或精确地控制气流或压力。在一个实施方式中，锥形或抛物线形沿着轴滑动以控制气流。一个或多个弹簧或弹性材料响应于该管道位置处可用压降的变化而沿轴定位锥体。当压降小于记载的最小运行值时，弹簧完全伸展，而当压降大于记载的最大运行值时，弹簧完全压缩。对于介于最小值和最大值之间的压力，弹簧/锥体补偿可用压降的变化，以保持通过文丘里的流量恒定。当文丘里两端的压力降低到最小运行压降以下时，通过文丘里的流量呈二次函数变化。
存在对应于开始压缩或膨胀弹簧的最小运行压力。可以测量该最小运行压力，诸如针对代表性模型测量该压力。使用默认最小运行压力(诸如标准类型、默认类型或制造商提供的类型)。在替代实施方式中，最小压力在现场测试中进行测量。运行安装在管道20或终端单元22中的文丘里阀28以找到最小压力。可替代地，在一定范围的气流和/或压力下，在终端单元22处和在AHU 12处测量气流和压力，并求解系统10中的压力模型，以确定文丘里阀28的最小压力。不同的文丘里阀28具有与其他文丘里阀28相同或不同的最小压力。
AHU 12的控制器14被配置为以最小化风扇18的电力消耗的方式来控制风扇18。可以使用其他控制器，诸如单独的服务器或计算机(例如，HVAC运行站或面板)或终端单元22的控制器24。控制器14被软件(例如，指令)、硬件和/或固件配置为控制风扇18，诸如通过设置气流、压力或速度的设定点以最小化能量消耗，同时仍提供足够的气流以在给定分配或抽取中的损失情况下满足负载需求。
控制器14被配置为从AHU 12和/或终端单元22收集数据或为AHU12和/或终端单元22收集数据，诸如从传感器19和29和/或设定点收集数据。所收集的数据还用于运行AHU 12和/或可以被收集用于其他用途。控制器14接收流速作为设定点或者从AHU传感器19和终端单元传感器29接收设定点。
可以使用推、拉或查找系统。在一个实施方式中，传感器读数或设定点被定期提供或存储在表格中，并且如果改变则被更新。控制器14从本地存储器11访问传感器读数或设定点。可替代地，当需要传感器读数或设定点时查询终端单元12。
在一个实施方式中，使用组数据交换在通信系统中将终端单元22和AHU 12分组。通信依赖于组标签，诸如被发送到组主机或由组主机访问的组成员的传感器读数。例如，AHU 12为组主机，其中终端单元22为组成员。不读取或使用其他组的通信，但识别提供该组传感器读数的通信。可以使用任意标头或组标签。可以使用其他通信系统，诸如直接连接、总线或响应查询。
控制器14被配置为对管道20中的压力损失建模。对主干部分20A和不同分支部分20B-C中的压力建模。通过管道20的空气受到摩擦、泄漏或阻塞影响，因此在建模中要考虑管道20中气流的损失。该模型确定管道20的每个主干部分20A和分支部分20B-C的压力。该压力为克服压力损失所需的最小压力，因此找到具有最大的最小压力的空气路径来控制风扇18。
在一个实施方式中，在每个主干部分20A和分支部分20B-C中建模平方律压力损失。那么，每个分支部分20B-C的最小压力为沿着从风扇18到终端单元22的路径的每个部分的压力之和。通过干线部分20A到房间的整个路径由一个损失系数表示，该损失系数为干线部分20A和房间之间的每个损失的总和，包括终端单元22中的可变损失系数。可以使用其他压力损失或模型。
图2示出了一个示例。每个主干部分20A和分支部分20B-E具有摩擦系数或压力损失系数k，从而导致损失。在该示例中，不同的分支部分20B-E用不同的下标1至4标记。主干部分20A使用表示由主干部分20A供给的分支部分20B-E的下标。使用平方律压力损失，沿着四个空气路径中的每个的损失可以被计算为：
Figure BDA0002607481130000101
Figure BDA0002607481130000102
Figure BDA0002607481130000103
Figure BDA0002607481130000104
其中p为压力，Q为气流。由传感器19、29确定每个部分20A-E中的气流，诸如使用分支部分20B-E的测量值或气流设定点以及主干部分20A的关联分支测量值的总和。
在一个实施方式中，使用了在美国专利号7,024,258中描述的模型。通过改变系统(例如，终端单元22)的操作并测量压力和气流结果来确定压力损失系数。可以使用默认的、标准的或其他测量的损失值。
在管道20包括文丘里阀28的情况下，针对压力损失在模型中表示文丘里阀28。在建模中说明了文丘里阀28的最小运行压力。扩展了可变风量系统模型，以覆盖文丘里阀28。基于管道的压力损失系数、管道中的空气的气流以及运行文丘里阀的最小压力对压力损失进行建模。控制器14被配置为部分地基于各个文丘里空气阀28的最小运行压力来确定每个分支部分20B-E的气道或分支压力。对于具有文丘里阀28的任意位置，都添加了由于文丘里阀28而造成的压力损失的表示。没有文丘里阀28的任意分支部分20B-E或主干部分20A都被建模为没有文丘里阀表示。
图3示出了一个示例。文丘里阀28位于分支部分20B-E中。因此，该系数分为文丘里阀28之前的损失(例如，k1a)、文丘里阀之后的损失(例如，k1b)和文丘里阀28的损失(例如，k1v)。从主干到房间的路径用三个串联的压力损失来表示：上游、终端或文丘里阀28，相对于文丘里阀28的下游。分支中的总压力损失为这三种损失的压力之和(例如，损失分别乘以气流的平方)。
图4示出了该模型的进一步简化。文丘里阀28上游的损失和文丘里阀28下游的损失被合并。一个系数被用于整个分支部分20B-E，同时保持与文丘里阀28相关联的损失分开。对于带有文丘里阀的每个分支部分20B-E，存在两个压力损失。除了文丘里阀28与本地分支部分20B-E串联之外，为图2的模型提供这种简化。通过改变系统(例如，终端单元22)的操作并测量压力和气流结果来确定管道20(例如，不是针对文丘里阀28)的压力损失系数。可以使用默认的、标准的或其他测量的损失值。
当管道压力最小时，终端单元22将处于其中文丘里阀28两端的损失大约在文丘里阀28的底部的工作压力范围(例如，0.3”或0.6”的底部)的设定点。为了找到驱动流过到终端单元22的每个路径所需的压力，使用了上面的用于建模损失的方程，但文丘里阀28的最小压力被添加到带有文丘里阀28的路径中。在图4的示例中，针对每个分支部分20B-E添加最小压力。所得模型被表示为：
Figure BDA0002607481130000111
Figure BDA0002607481130000112
Figure BDA0002607481130000113
Figure BDA0002607481130000114
其中，pmin为文丘里阀28的最小运行压力(例如，文丘里阀28的弹簧或弹性部分开始膨胀或收缩的压力)。通过管道20的分支部分20B-E的每个气道的压力损失的模型包括由于穿过到终端单元22的路径的管道20的损失所引起的损失和运行文丘里阀28所需的压力。可以使用其他压力损失或文丘里阀模型表示。在替代实施方式中，以除了压力损失之外的其他方式来对文丘里阀的效果建模，诸如以具有线性或非线性关系的损失和气流来对文丘里阀建模。
为了控制风扇18，控制器14被配置成识别具有用以克服整个空气路径上的损失所需的最高压力的分支部分20B-E或终端单元22(例如，从AHU 12到终端单元22的分支部分20B-E和任意其他主干部分20A)。选择具有在模型中计算出的压力的最大值的分支空气路径，从而选择分支部分20B-E中的一个。基于该空气路径的最高压力损失来控制风扇18。风扇18应提供足够的空气流量，以便克服最大的压力损失。到其他分支部分20B-E并包括其他分支部分20B-E的空气路径中的压力损失更小，因此风扇18的控制为到所有分支部分20B-E的所有空气路径提供了足够的压力。
控制器14被配置为通过设置设定点来控制风扇18。设置风扇速度、气流和/或压力的设定点，以向终端单元22提供期望的气流，同时克服到分支部分20B-E并包括分支部分20B-E的气道的最大压力损失。查找表被用于基于总气流和压力损失来确定风扇18的设定值。可替代地，基于控制回路中的反馈测量，根据需要增加或减少设定点的值。最大压力损失被用于确定添加到设定点设置的量。在一个实施方式中，风扇速度由管道压力控制回路所确定。所需的压力由模型计算得出，并被用作控制回路的设定点。可以使用说明最大压力损失的其他风扇控制。控制器14基于管道20的不同部分的压力损失系数、终端单元22的管道的不同部分中的空气流速以及文丘里空气阀的最小运行压力来设置AHU风扇18的设定点。
以充足压力克服具有最大压力损失的分支中的压力损失，但仍提供每个分支的期望气流的最小风扇速度、运行或电力消耗被用于控制风扇18。文丘里阀28的作用被用于该控制，从而在确保任意文丘里阀28的运行的同时，使风扇电力最小化。
以持续的方式进行最小化。每当负载或气流发生变化时，都会再次执行最小化。可以在触发(诸如另一设置发生变化)时确定风扇设定点，。可以执行定期检查，诸如定期确定风扇18的设定点。
图5示出了用于最小化空气分配或抽取系统中的风扇电力消耗的方法的一个实施方式。管道20的不同部分中的空气流速被用于确定压力损失。用于使空气通过每个终端的管道20移动的压力损失被用于控制风扇18。通过对压力损失中的任意文丘里阀建模，风扇18被控制为使得最小化电力消耗，同时提供足够的压力来移动空气并操作文丘里阀。
该方法由图1的系统、控制器14、服务器、计算机、面板、工作站或另一装置实现。例如，控制器14从通信接口或存储器接收空气流速。控制器14计算到不同终端22的压力损失，并基于最大的压力损失来调整AHU风扇18的设置。
该方法以所示顺序或其他顺序执行。例如，在执行其他动作的同时执行动作58。可以提供附加的、不同的或更少的动作。例如，提供了用于确立终端负载的设定点的动作。作为另一示例，提供了用于基于设定点控制风扇18的动作。
在动作52中，控制器52接收用于终端22的气流的量度或设置(例如，在单位时间内供应或抽取的空气量)。接收每个终端22处的气流。可从其他位置接收气流，诸如AHU 12处的气流。
可以使用气流的任意量度。例如，传感器19、29测量系统中空气处理的操作。控制器14可以收集或存储其他信息，诸如设定点，以指示气流。
测量结果和/或其他数据被发送到控制器14。立刻或随时间发送任意数据。之后的发送可能只发送已更改的数据。发送为有线或无线的。发送为直接的或通过网络。在一个实施方式中，发送通过控制器14在存储器中访问或查找数据来进行。可以使用任意发送格式。发送提供将由控制器14用来对压力损失建模的气流。
在动作54中，控制器14对每个终端22的终端或气道压力建模。该建模基于各个气流和文丘里阀压力。从AHU 12到终端22的管道20的系数以及通过管道20的气流被用于计算压力损失，以向每个终端22提供空气。在文丘里阀28位于至终端22的路径中的情况下，在压力损失模型中包括文丘里阀28的最小运行压力。可以使用任意压力损失的模型。
控制器14确定通过管道20的每个路径到每个终端22的压力损失。识别具有最高或最大压力损失的路径。可替代地，识别最高或最大压力损失。
在动作56中，控制器14设置(例如，确立、调整或改变)AHU 12的风扇18的设定点。风扇18根据终端或气道压力来控制。来自模型的压力损失指示将气流中的空气提供给终端22的最大压力损失。给定该最大压力损失，风扇18的设定点被设置为向终端22提供足够的气流。与较小的压力损失相关联的到终端的气流将足够。来自风扇18的气流被设置为刚好足够或处于超过克服最大压力损失以提供需求气流所需的气流的公差，从而产生到所有终端22的足够的气流，但是以最小或减少的电力消耗的方式进行。
基于终端的气流要求来确立设定点。风扇控制的压力设定点为基于每个终端的气流需求计算得出的最大压力损失。可替代地，基于用于终端22的气流来确立设定点，然后通过凭经验确定的量来调整设定点，该凭经验确定的量基于最大压力损失的量而具有或不具有待提供备用性能的任意额外压力。可以使用最高压力损失到风扇设定点的设置的其他映射。对于其气流需求必须能够快速变化、比控制器和AHU响应速度更快的终端而言，额外压力可被添加到最大压力损失中。可替代地，用于计算空气路径的压力损失的流速被增加默认量，而没有实际增加气流设定点以确保备用性能。流量的突然增加更有可能通过具有备用性能来应对。
在动作58中，空气被分配。空气由AHU 12使用风扇18输出。风扇18由控制器14基于设定点进行控制。空气通过管道20移动到终端22，终端22将空气输出到房间或其他空间。向空气提供足够的气流以克服压力损失并运行任意文丘里阀28，同时还向终端22提供期望的气流。由于包括文丘里阀28的建模，因此提供了文丘里阀22的压力和气流控制，同时减少风扇18的电力消耗(即，风扇18以较低的速度或设定点运行，同时仍提供足够的气流)。
由AHU 12供应的空气被调节。AHU 12可以过滤、加热或冷却空气。终端单元22可以过滤、加热或冷却空气。
尽管已经描述了本发明的各种实施方式，但是对于本领域普通技术人员将显而易见的是，在本发明的范围内的更多的实施方式和实现方式是可能的。另外，本文所描述的各种特征、元件和实施方式可以要求保护或以任意组合或布置的方式被组合。

Claims (15)

1.一种用于空气运动的控制系统，所述控制系统包括：
包括空气处理单元风扇的空气处理单元，所述空气处理单元被配置为分配或吸入空气；
通过管道与所述空气处理单元连接的终端单元，用于从所述空气处理单元接收空气或向所述空气处理单元提供空气；
在所述管道或终端单元中的文丘里阀；以及
控制器，所述控制器被配置为基于所述管道的压力损失系数、所述终端单元的管道中的空气流速和所述文丘里阀的最小运行压力来设置所述空气处理单元风扇的设定点，
其中，所述空气处理单元风扇基于所述设定点运行，
其中，所述终端单元为多个终端单元中的一个，其中，所述管道包括主干部分和多个分支部分，所述分支部分中的一个分支部分用于每个所述终端单元，其中，所述控制器被配置为确定每个所述分支部分的分支压力、到具有最高空气路径压力的所述文丘里阀的分支并包括所述分支的空气路径，并基于所述最高空气路径压力来设置所述设定点。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述空气处理单元被配置为将空气分配到所述终端单元。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述空气处理单元被配置为从所述终端单元抽取空气。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述文丘里阀包括弹簧，并且其中所述最小运行压力对应于开始压缩或膨胀所述弹簧的压力。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述最小运行压力基于所述文丘里阀的特性。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述空气处理单元包括所述控制器。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述文丘里阀为多个文丘里阀中的一个，即所述分支部分中的或每个所述分支部分的各个终端单元中的所述文丘里阀中的一个，并且其中所述控制器被配置为基于各个文丘里阀的最小运行压力来确定到每个所述分支部分并包括每个所述分支部分的气道的空气路径压力，并且被配置为基于所述空气路径压力中的最高空气路径压力来设置所述设定点。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述最高空气路径压力为所述管道的所述分支部分的所述压力损失系数、所述终端单元的所述管道的所述分支部分中的空气流速、所述文丘里阀的最小运行压力、所述主干部分的压力损失系数以及所述管道的所述主干部分中的空气流速的函数。
9.一种用于空气分配或抽取的系统，所述系统包括：
具有空气处理单元风扇的空气处理单元；
将所述空气处理单元流体连接到一个或多个终端的管道；
与所述管道连接的文丘里阀；以及
控制器，所述控制器被配置为对所述管道中的压力建模，所述管道中的压力的模型包括用于运行所述文丘里阀的最小压力，
其中，所述空气处理单元风扇被配置为根据由所述模型建模的压力被控制，
其中，所述管道包括第一分支和第二分支以及主干和在所述第一分支处的文丘里阀，其中所述控制器被配置为对到所述管道的所述第一分支并包括所述管道的所述第一分支的第一空气路径的压力、用于所述第一空气路径的包括运行所述文丘里阀的最小压力的压力进行建模，并且对到所述管道的所述第二分支并包括所述管道的所述第二分支的第二空气路径的压力进行建模，并且其中所述空气处理单元风扇被配置为基于来自所述模型的、所述第一空气路径和所述第二空气路径的最高压力被控制。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器被配置为基于由所述模型建模的压力来设置所述空气处理单元风扇的设定点，并且其中，所述空气处理单元风扇被配置为根据所述设定点而被控制。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述文丘里阀包括弹簧，并且其中所述最小压力对应于开始压缩或膨胀所述弹簧的压力。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述最小压力基于所述管道的现场测试。
13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器被配置为基于所述管道的压力损失系数、所述管道中的空气的气流以及用于运行所述文丘里阀的最小压力来对所述压力建模。
14.一种用于最小化空气分配或抽取系统中的风扇电力消耗的方法，其中，所述系统包括具有空气处理单元风扇的空气处理单元、将所述空气处理单元流体连接到一个或多个终端单元的管道、与所述管道连接的文丘里阀，其中，所述管道包括第一分支和第二分支以及主干和在所述第一分支处的文丘里阀，所述方法包括：
接收多个终端单元中的每个的气流；
基于各个气流和文丘里阀压力，对每个所述终端单元的气道压力进行建模，其中，所述建模包括：对到管道的第一分支并包括所述管道的所述第一分支的第一空气路径的压力进行建模，其中用于所述第一空气路径的压力包括所述文丘里阀的最小运行压力；以及对到所述管道的第二分支并包括所述管道的所述第二分支的第二空气路径的压力进行建模；以及
基于建模的所述第一空气路径的和建模的所述第二空气路径的最高压力来控制风扇。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，建模包括基于从空气处理单元到所述终端单元的管道的压力损失系数进行建模。
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