CN113513822A - 一种楼宇内中央空调出风状态监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，涉及机房监测技术领域。本发明中：根据出风阀门数目、出风阀门状态分析当前风机盘管所对应的总出风阀门打开状态；根据当前独立的出风阀门开阀状态、当前风机盘管所对应的总出风阀门打开状态，分析当前出风管道阀门占比系数；根据当前风机盘管出风机出风量以及当前出风管道阀门占比系数，分析当前出风口标准风速；其中，对从风机盘管出风机至出风管道末端的气流压头损失进行系统预输入计算分析，分析当前独立化出风管道上产生的出风常态系数。本发明能够及时高效精准的发现出现异常的出风阀门、出风管道，便于后续进行通风管道维修维护操作，提高了楼宇内的空调通风效率，间接降低了能耗损失。

Description

一种楼宇内中央空调出风状态监控系统

技术领域

本发明属于机房监测技术领域，特别是涉及一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，具体的是对楼宇内的空调系统、通风系统内的出风管道的出风效率进行监测。

背景技术

随着智能化技术的高速发展，智能产业涉及的领域也越来越多，智能楼宇便是传统建筑与智能化技术的深度结合产物。智能楼宇就是通过通信网络系统集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，使建筑物具有了安全、便利、高效、节能的特点。智能楼宇是一个边沿性交叉性的学科，涉及计算机技术、自动控制、通讯技术、建筑技术等，并且有越来越多的新技术在智能楼宇中应用。

在现代楼宇建筑中，例如写字楼、地下停车场、商场等建筑场景中，中央空调或是相应的通风系统十分常见，中央空调系统由一个或多个冷热源系统和多个空气调节系统组成。在各楼层或是独立遥控驱控的房屋内，设置有独立的风机盘管，风机盘管内的出风机向室内提供需求化的气流(冷气、暖气或换气)，出风机一侧连接有许多分支化的出风管道，一些管道由于长期未用或是建筑内进行装修装潢产生积灰，或是其管道本身、连接件、密封圈等部件的老化、密封性出现问题，甚至是建筑装卸施工时会对出风管道造成挤压、折损，虽然出风口能够出风，但在出风管道内的气流泄露导致到达室内的出风口出风效率比降低。

现有技术中对出风口进行检测，都是在出风管道的出风口设置一个风速传感器，在风机盘管的出风机出风侧设置出风传感器，直接进行传感监测对比，来判断出风口是否正常出风。但这种方式，存在一些问题：(一)没有考虑一个风机盘管出风机侧所连接的多个出风管道在进行出风时会存在相互影响，出风速率存在波动性；(二)每个出风口所对应的出风管道长度、方向性都不相同，气流在传输过程中的损失也不同。

如何在克服上述现有技术问题的基础上，对风机盘管出风管道进行高效精准的气流通风效率检测，判断其出风管道的出风效率状态，成为便于及时精准定位维护空调通风系统、提升空调通风效率、降低空调通风损耗的重要基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，通过对风机盘管出风通道进行节点化的传感检测，对出风管道的出风效率进行分析判断，及时高效精准的发现出现异常的出风阀门、出风管道，便于后续高效精准的进行通风管道维修维护操作，提高了楼宇内的空调通风效率，间接降低了能耗损失。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，监测系统对位于楼宇空调机房内的中央空调机组状态进行监测控制，楼宇内安装有与中央空调机组相连的通风主管道，通风主管道上设置有主管道气压传感器；各个楼层或房屋内都独立设有与通风主管道相连通的供气支管道，供气支管道上设置有支管气压传感器，供气支管道上装设独立的风机盘管，风机盘管内包括有出风机，风机盘管上的出风机受无线遥控驱动控制，出风机的出风侧连通有若干出风管道。

每个出风管道上都设置有出风阀门，每个出风管道的末端都设有室内出风口，出风管道的末端室内出风口位置处都设有出风口风速传感器；出风口风速传感器检测其所在节点的出风风速。

监测系统对风机盘管的出风机上的实时电压进行监测，分析当前风机盘管出风机实时功率，对应分析当前风机盘管出风机出风量。

监测系统对出风管道上的动作阀门数目、每个发生动作的出风阀门状态进行监测分析；监测系统根据出风阀门数目、出风阀门状态分析当前风机盘管所对应的总出风阀门打开状态；监测系统根据当前独立的出风阀门开阀状态、当前风机盘管所对应的总出风阀门打开状态，分析当前出风管道阀门占比系数；监测系统根据当前风机盘管出风机出风量以及当前出风管道阀门占比系数，分析当前出风口标准风速；其中，对从风机盘管出风机至出风管道末端的气流压头损失进行系统预输入计算分析，分析当前独立化出风管道上产生的出风常态系数。

监测系统对出风口风速传感器检测到的节点出风风速与进行出风常态化系数后的当前出风口标准风速进行对比分析，并进行出风管路异常状态的警报提示输出。

作为本发明的一种优选技术方案，出风管道上安装的出风阀门采用无线遥控的电控阀门；出风阀门采用伺服驱动系统进行阀门的线性化调控。

作为本发明的一种优选技术方案，出风管道上的出风阀门或与出风阀门相连的伺服驱动系统内设有用于传感检测传动距离位移的距离传感器；距离传感器将传感检测到的位移信息输出至监测系统，对当前位置的出风阀门开阀程度进行分析。

作为本发明的一种优选技术方案，设出风管道上的出风阀门数目为n；出风管道上的出风阀门状态为完全关闭至完全打开过程中的任意状态,设出风管道上的出风阀门全开状态为Q；设出风管道上的若干出风阀门的阀门打开系数依次为λ₁、λ₂...λ_n，其中λ₁、λ₂...λ_n均∈[0，1]；设该风机盘管出风机出风侧的总出风阀门打开状态为W_z；则有W_z＝λ₁Q+λ₂Q+...+λ_nQ。

设出风管道上的任意一个出风阀门的阀门打开系数为λ_x，设任意一个出风阀门的阀门状态相对于总出风阀门打开状态的关系比为当前出风管道阀门占比Φ_x，则有Φ_x＝λ_x·Q/W_z。

作为本发明的一种优选技术方案，设从风机盘管出风机至出风管道末端的任意一路出风管道的气流与管道间的摩擦阻力为h_m，设从风机盘管出风机至出风管道末端的任意一路出风管道的气流压头损失系数为h_y，其中h_y∈(0，1)，存在：气流压头损失系数h_y∝摩擦阻力h_m。

作为本发明的一种优选技术方案，设出风管道内的气体在出风管道内形成的摩擦系数为β，任意一路出风管道的长度为L，管道直径为d，气体动压头为(ρu²/2)Pa；则有摩擦阻力h_m＝β·(L/d)·(ρu²/2)。

作为本发明的一种优选技术方案，设风机盘管出风机的实时功率为Pc，该功率状态下出风机出风量为Fc；设任意一个出风管道上所对应的出风口标准风速为Vo；则有Vo＝Φ_x·Fc；存在：气流压头损失系数h_y∝风机盘管出风机的实时功率Pc/出风机出风量Fc；

作为本发明的一种优选技术方案，设当前独立化出风管道上的出风常态系数为k，则存在k＝1-h_y；设实际参考标准风速为k·Vo，设出风口风速传感器检测到的实时出风风速为Vc，对出风风速Vc与实际参考标准风速k·Vo进行比较分析：

(一)当Vc≥k·Vo时，监测系统判定当前出风管路状态正常；

(二)当Vc<k·Vo时，监测系统判定当前出风管路状态异常。

作为本发明的一种优选技术方案，每个供气支管道上都设置有与风机盘管的出风机、回风机、出风阀门、出风口风速传感器以及回风管道上的传感器、阀门相连的集成接口单片机；集成接口单片机通过信号线缆将采集到的信息传输至无人机房监测系统。

作为本发明的一种优选技术方案，进行出风管路异常状态的警报提示输出时，通过机房的网络系统将警报提示信息传输至的物业管理系统、相应的手机APP内；机房的网络系统采用Wifi或4G或5G信息传输方式。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过对楼宇内各楼层或房屋内的风机盘管出风通道进行节点化的传感检测，对出风管道的出风通畅性、出风效率进行分析判断，及时高效精准的发现出现异常的出风阀门、出风管道，便于后续高效精准的进行通风管道维修维护操作，提高楼宇内的空调通风效率，间接降低了能耗损失；

2、本发明通过分析出风机出风管道上的阀门数目及其线性化的开合状态，独立化的分析单个管道上的出风管道阀门占比，从而有效精准的确定当前出风管道的出风口标准风速；

3、本发明通过风机盘管出风机的实时功率(出风量)，以及出风管道固有的特征属性，分析当前出风管道的气体流动损失，得出出风常态化系数，并进行实际风速信息与常态化系数后的标准风速的对比分析，高效精准的判断当前出风管道的运行状态是否正常。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的楼宇中央空调管道及管道上元器件分布的示意图；

图2为本发明的楼宇中独立的风机盘管及下游的出风部件示意图；

图3为本发明中室内通风控制的系统逻辑示意图；

图4为本发明中风速对比及异常警报的系统逻辑示意图；

图5为本发明中总出风阀门打开状态的系统逻辑示意图；

图6为本发明中当前出风管道阀门占比分析的系统逻辑示意图；

图7为本发明中出风风速与常态化系数后的标准风速之间的对比逻辑示意图；

图8为本发明中主管道与支管道之间气压参考分析的逻辑示意图；

图9为本发明的中央空调状态管理系统的界面示意图；

图10为本发明的风机盘管运行状态的界面示意图；

图11为本发明的支管通风运行状态的界面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语““上”、“中”、“长度”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

请参阅图1、图2、图3，本发明为一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，楼宇空调机房内的中央空调机组进行制冷或制热，楼宇内安装有与中央空调机组相连的通风主管道，通风主管道上设置有主管道气压传感器，对主管道内的气压进行传感监测。

各个楼层或房屋内都独立设有与通风主管道相连通的供气支管道，供气支管道上设置有支管气压传感器，对各条支管道上的气压进行传感分析。

各条供气支管道上装设有风机盘管，风机盘管内包括有出风机，风机盘管上的出风机受无线遥控驱动控制，出风机的出风侧连通有若干出风管道。

每个出风管道上都设置有出风阀门，出风阀门采用无线遥控的电控阀门；出风阀门采用伺服驱动系统进行阀门的线性化调控。

出风管道上的出风阀门或与出风阀门相连的伺服驱动系统内设有用于传感检测传动距离位移的距离传感器；距离传感器将传感检测到的位移信息输出至监测系统，对当前位置的出风阀门开阀程度进行分析。

每个出风管道的末端都设有室内出风口，出风管道的末端室内出风口位置处都设有出风口风速传感器；出风口风速传感器检测其所在节点的出风风速。

实施例二

请参阅图4，监测系统对风机盘管的出风机上的实时电压进行监测，分析当前风机盘管出风机实时功率。

监测系统对出风管道上的动作阀门数目、每个发生动作的出风阀门状态进行监测分析。

监测系统进行出风管路异常状态的警报提示输出时，通过机房的网络系统将警报提示信息传输至的物业管理系统、相应的手机APP内。

其中，在线机房的网络系统采用Wifi或4G或5G信息传输方式。

实施例三

请参阅图5，监测系统根据出风阀门数目、出风阀门状态分析当前风机盘管所对应的总出风阀门打开状态；监测系统根据当前独立的出风阀门开阀状态、当前风机盘管所对应的总出风阀门打开状态。

设出风管道上的出风阀门数目为n；出风管道上的出风阀门状态为完全关闭至完全打开过程中的任意状态,设出风管道上的出风阀门全开状态为Q；设出风管道上的若干出风阀门的阀门打开系数依次为λ₁、λ₂...λ_n，其中λ₁、λ₂...λ_n均∈[0，1]；设该风机盘管出风机出风侧的总出风阀门打开状态为W_z；则有W_z＝λ₁Q+λ₂Q+...+λ_nQ。

上述中λ₁、λ₂...λ_n均∈[0，1]，0值时为出风阀门完全关闭状态，1值时为出风阀门完全打开状态。

实施例四

请参阅图6，监测系统根据当前风机盘管出风机实时功率，对应分析当前风机盘管出风机出风量。

进行当前出风管道阀门占比系数的分析，监测系统根据当前风机盘管出风机出风量以及当前出风管道阀门占比系数，分析当前出风口标准风速；

设出风管道上的任意一个出风阀门的阀门打开系数为λ_x，设任意一个出风阀门的阀门状态相对于总出风阀门打开状态的关系比为当前出风管道阀门占比Φ_x，则有Φ_x＝λ_x·Q/W_z。

设风机盘管出风机的实时功率为Pc，该功率状态下出风机出风量为Fc；设任意一个出风管道上所对应的出风口标准风速为Vo，则有当前出风口标准风速Vo＝Φ_x·Fc。

实施例五

请参阅图7，对从风机盘管出风机至出风管道末端的气流压头损失进行系统预输入计算分析，分析当前独立化出风管道上产生的出风常态系数。

监测系统对出风口风速传感器检测到的节点出风风速与进行出风常态化系数后的当前出风口标准风速进行对比分析，并进行出风管路异常状态的警报提示输出。

设从风机盘管出风机至出风管道末端的任意一路出风管道的气流与管道间的摩擦阻力为h_m，设从风机盘管出风机至出风管道末端的任意一路出风管道的气流压头损失系数为h_y，其中h_y∈(0，1)，存在：气流压头损失系数h_y∝摩擦阻力h_m。

一、气体流动摩擦阻力

在气体流动的压头损失中，存在气体与管道之间的摩擦阻力：气体在管道内流动，由于管壁的摩擦作用以及因此而造成的气体内部的摩擦作用，形成了管道对气体的摩擦阻力。

设出风管道内的气体在出风管道内形成的摩擦系数为β，任意一路出风管道的长度为L，管道直径为d，气体动压头为(ρu²/2)Pa。

则有摩擦阻力h_m＝β·(L/d)·(ρu²/2)····(公式一)

气体在支管内做层流流动，其摩擦阻力系数系数β＝64/Re，在湍流流动情况下，摩擦阻力系数可采用如下公式计算：

β＝A/Reⁿ····(公式二)

光滑的金属管道A＝0.32，n＝0.25；

表面粗糙的金属管道A＝0.129，n＝0.12。

在一般的工程计算时，β值可近似选取：

光滑的金属管道β＝0.02～0.025；

表面粗糙的的金属管道β＝0.035～0.04。

二、气体流动局部阻力

当气体通道发生局部变形，如扩张、收缩、拐弯、通道设闸板等障碍物时，气流速度与方向均发生变化，气体质点与质点间，质点与管壁间发生碰撞，造成了局部的能量损失。

局部阻力h_j＝T·(ρu²/2)····(公式三)

其中T为局部阻力系数，T值主要取决于局部阻力性质(如局部障碍物的形状、尺寸等)。

三、对本发明中出风常态系数k进行分析

在本发明中的出风管道内气体流通过程中的压头损失主要受上述摩擦阻力h_m、气体流动局部阻力h_j影响。另外，出风机的出风功率P_C越大，出风机出风侧的气体动压头(ρu²/2)越大，导致摩擦阻力h_m、气体流动局部阻力h_j越大。

气流压头损失系数h_y的分析如下：

其中，Po为出风机出风侧气压(可在出风机出风侧设置气压传感器进行传感采集)，d为管道直径。

设当前独立化出风管道上的出风常态系数为k，则存在k＝1-h_y；设实际参考标准风速为k·Vo，设出风口风速传感器检测到的实时出风风速为Vc，对出风风速Vc与实际参考标准风速k·Vo进行比较分析：

(一)当Vc≥k·Vo时，监测系统判定当前出风管路状态正常；

(二)当Vc<k·Vo时，监测系统判定当前出风管路状态异常。

实施例六

请参阅图1、图8，主管道气压传感器检测到的空调机组主管道内的气压信息，若干供气支管上的支管气压传感器对其所在的支管道内的气压进行传感检测，通过对各支管道上的气压传感器监测点与主管道气压传感器监测点之间的距离、支管道相对的水平位置高度以及各支管出风状态，对主管道至各支管道之间的气体流动顺畅性进行参考性判断。

实施例七

请参阅图9，为中央空调状态管理系统的软件界面，图中示意出界面中部分内容，包括对各楼层的风机盘管运行状态的正常、异常状态进行显示、提醒。

请参阅图10，点击上述图9中发生异常的楼层按钮键，进入该楼层风机盘管运行状态具体内容界面，包含有该楼层风机盘管内的若干支管通风运行状态，出现异常的支管道进行异常显示、提醒。

请参阅图11，点击上述图10中出现异常的支管道按钮键，查看当前异常支管道的具体运行信息，其中包括对当前支管上的出风阀门打开状态、出风管道阀门占比、参考标准风速值以及出风口风速值进行显示以及异常提醒。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，监测系统对位于楼宇空调机房内的中央空调机组状态进行监测控制，楼宇内安装有与中央空调机组相连的通风主管道，通风主管道上设置有主管道气压传感器；各个楼层或房屋内都独立设有与通风主管道相连通的供气支管道，供气支管道上设置有支管气压传感器，供气支管道上装设独立的风机盘管，风机盘管内包括有出风机，风机盘管上的出风机受无线遥控驱动控制，出风机的出风侧连通有若干出风管道，其特征在于：

每个出风管道上都设置有出风阀门，每个出风管道的末端都设有室内出风口，出风管道的末端室内出风口位置处都设有出风口风速传感器；

出风口风速传感器检测其所在节点的出风风速；

监测系统对风机盘管的出风机上的实时电压进行监测，分析当前风机盘管出风机实时功率，对应分析当前风机盘管出风机出风量；

监测系统对出风管道上的动作阀门数目、每个发生动作的出风阀门状态进行监测分析；

监测系统根据出风阀门数目、出风阀门状态分析当前风机盘管所对应的总出风阀门打开状态；

监测系统根据当前独立的出风阀门开阀状态、当前风机盘管所对应的总出风阀门打开状态，分析当前出风管道阀门占比系数；

监测系统根据当前风机盘管出风机出风量以及当前出风管道阀门占比系数，分析当前出风口标准风速；

其中，对从风机盘管出风机至出风管道末端的气流压头损失进行系统预输入计算分析，分析当前独立化出风管道上产生的出风常态系数；

监测系统对出风口风速传感器检测到的节点出风风速与进行出风常态化系数后的当前出风口标准风速进行对比分析，并进行出风管路异常状态的警报提示输出。

2.根据权利要求1所述的一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，其特征在于：

出风管道上安装的出风阀门采用无线遥控的电控阀门；

出风阀门采用伺服驱动系统进行阀门的线性化调控。

3.根据权利要求1或2所述的一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，其特征在于：

出风管道上的出风阀门或与出风阀门相连的伺服驱动系统内设有用于传感检测传动距离位移的距离传感器；

距离传感器将传感检测到的位移信息输出至监测系统，对当前位置的出风阀门开阀程度进行分析。

4.根据权利要求1所述的一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，其特征在于：

设出风管道上的出风阀门数目为n；

出风管道上的出风阀门状态为完全关闭至完全打开过程中的任意状态,设出风管道上的出风阀门全开状态为Q；

设出风管道上的若干出风阀门的阀门打开系数依次为λ₁、λ₂...λ_n，其中λ₁、λ₂...λ_n均∈[0，1]；

设该风机盘管出风机出风侧的总出风阀门打开状态为Wz；

则有Wz＝λ₁Q+λ₂Q+...+λ_nQ；

设出风管道上的任意一个出风阀门的阀门打开系数为λx；

设任意一个出风阀门的阀门状态相对于总出风阀门打开状态的关系比为当前出风管道阀门占比Φx；

则有Φx＝λx·Q/Wz。

5.根据权利要求1所述的一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，其特征在于：

设从风机盘管出风机至出风管道末端的任意一路出风管道的气流与管道间的摩擦阻力为hm；

设从风机盘管出风机至出风管道末端的任意一路出风管道的气流压头损失系数为hy，其中hy∈(0，1)；

存在：气流压头损失系数hy∝摩擦阻力hm。

6.根据权利要求5所述的一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，其特征在于：

设出风管道内的气体在出风管道内形成的摩擦系数为β，任意一路出风管道的长度为L，管道直径为d，气体动压头为(ρu²/2)Pa；

则有摩擦阻力h_m＝β·(L/d)·(ρu²/2)。

7.根据权利要求1或4或5所述的一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，其特征在于：

设风机盘管出风机的实时功率为Pc，该功率状态下出风机出风量为Fc；

设任意一个出风管道上所对应的出风口标准风速为Vo；

则有Vo＝Φx·Fc；

存在：气流压头损失系数hy∝风机盘管出风机的实时功率Pc/出风机出风量Fc；

设当前独立化出风管道上的出风常态系数为k；

则存在k＝1-hy；

设实际参考标准风速为k·Vo；

设出风口风速传感器检测到的实时出风风速为Vc；

对出风风速Vc与实际参考标准风速k·Vo进行比较分析；

(一)当Vc≥k·Vo时，监测系统判定当前出风管路状态正常；

(二)当Vc<k·Vo时，监测系统判定当前出风管路状态异常。

8.根据权利要求1所述的一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，其特征在于：

每个供气支管道上都设置有与风机盘管的出风机、回风机、出风阀门、出风口风速传感器以及回风管道上的传感器、阀门相连的集成接口单片机；

集成接口单片机通过信号线缆将采集到的信息传输至无人机房监测系统。

9.根据权利要求1所述的一种楼宇内中央空调出风状态监控系统，其特征在于：

进行出风管路异常状态的警报提示输出时，通过机房的网络系统将警报提示信息传输至的物业管理系统、相应的手机APP内；

机房的网络系统采用Wifi或4G或5G信息传输方式。

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