CN117113470A - 一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法及系统 - Google Patents
一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法及系统，属于住宅厨房通风技术领域，方法包括以下步骤：步骤1、构建住宅厨房集中烟道管网模型；步骤2、确定集中排烟系统设计参数；步骤3、管网模型迭代计算；步骤4、集中排烟系统性能的初始计算；步骤5、屋顶风机选型初判；步骤6、屋顶风机动力选型试算；步骤7、进行屋顶风机的选型；该高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法及系统，通过住宅厨房集中烟道系统管网计算模型的引入，可以大幅提高屋顶风机选型与系统性能校核的计算效率；保证了屋顶风机选型参数对烟道用户拔风效果，同时也避免了选型参数过大造成浪费。
Description
技术领域
本发明属于住宅厨房通风技术领域，具体涉及一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法及系统。
背景技术
住宅厨房高层住宅建筑因保持建筑外立面美观、防止室外风倒灌等因素，已普遍采用由机械提供动力、通过竖向烟道将油烟进行集中排放的排烟形式；国内常见且运行多年的排烟形式是分散式，即各楼层采用吸油烟机独立进行排烟的常规排烟形式；随着经济水平的发展和人民生活品质的提升，人民对居住的环境空气质量要求越来越高，集中排烟系统中，低层住户排烟不畅，且容易发生窜烟窜味的问题，难以满足用户排烟的需求；且油烟直接排放到空气中引发周围环境污染，因此，近年住宅厨房集中排烟方式向混合式过渡，混合式在分散式的基础上，在烟道的出风口处加装屋顶风机进行油烟助排，起到大幅度提升排烟量，缓解烟道内部压力的作用；
然而，住宅厨房集中排烟系统作为一个整体，按照传统的已知风量、风压进行风机的选型方法，对集中排烟系统是不适用的，住宅集中排烟系统的设计或运行涉及吸油烟机动力、烟道尺寸、运行开启率、设计目标风量、油烟处理装置、其他烟道系统构件等多方面，现有标准规范中，多给出了烟道尺寸的参考选型，且均注重于烟道系统的施工验收方面，对集中排烟系统整体的通风性能并未给出完整的全面的设计方法，因此，需要研发一种新的适用于住宅厨房集中烟道的屋顶风机综合选型方法及系统来解决现有问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法及系统，以解决住宅厨房集中排烟系统的屋顶风机无法精准选型的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，包括：
步骤1、构建住宅厨房集中烟道管网模型；
步骤2、确定集中排烟系统设计参数；
步骤3、管网模型迭代计算；
步骤4、集中排烟系统性能的初始计算，获取各开启楼层的排风量；
步骤5、屋顶风机选型初判；
步骤6、预设屋顶风机动力进行屋顶风机动力选型试算；
步骤7、根据步骤6中试算后的屋顶风机动力进行屋顶风机的选型。
优选的，所述构建住宅厨房集中烟道管网模型包括以下步骤：
步骤101、将集中烟道管网模型划分为n个计算节点；定义末端启闭系数：当末端吸油烟机处于开启状态，取值为1；当末端吸油烟机处于关闭状态，取值为0。如下式：
αi＝0 or 1 (1.1)
式中：αi,为末端风机启闭状态；
i代表系统第i层；
步骤102、定义节点i的流量比mi如下：
式中：mi为第i层的流量比；
Qi，b为第i层的风量；Qi，m为第i层公共烟道内的风量；b表示支管；m表示主管；为第1层到第i层公共烟道内的流量总和；
步骤103、定义γ为主管内的动压系数，β为支管与主管的动压比，计算如下：
式中：γ为主管内动压系数；
β为支管与主管的动压比；
Am为主管截面积；
Ab为支管截面积；
ρ为烟道内的气体密度，单位kg/m3；
步骤104、各节点直流三通阻力系数计算如下：
式中：mi为第i层的流量比；
β为支管与主管的动压比；
ξdir，i为节点直流三通阻力系数；
步骤105、各节点汇流三通阻力系数计算如下：
ξcon，1＝βξc (i＝1) (1.6)
式中：L为每一个节点的长度，即每一个楼层高度；
K为公共烟道壁面粗糙度；
De为公共烟道水力直径；
Rei为第i层节点管段的雷诺数；
ξc为通风管道弯头的阻力系数；
ξcon，，ｉ为第i层节点汇流阻力系数；
步骤106、节点i(1<i<n+1)直流方向的计算如下：
式中：Pi代表第i层支管出口处的烟道全压；
Qi,m为第i层公共烟道内的风量；
ξi为第i层节点的沿程阻力系数；
ξdir，i为第i层节点的直流阻力系数；
n为楼层数；
步骤107、节点i(1<i<n+1)汇流方向的计算如下：
式中：ξb，i为第i层节点支管阻力系数；
ξcon，i为第i层节点汇流阻力系数；
Pi,b为第i层节点吸油烟机的机外余压；
步骤108、为使方程组对称，定义第n+1个虚支管，其开启系数为1，风帽阻力及出口动压损失等效为直通阻力系数，Pn+1则可取为0值，在节点中的直通方向方程为：
PN+1＝ξh+1 (1.10)
式中：Pn+1为n+1个虚支管的压力，可取为0；
ξh为屋顶风帽阻力系数；
步骤109、结合各节点方程组，定义三个系数矩阵如下，其中M为常系数矩阵，A1和A2为以各层启闭系数为特征值的对角矩阵(用于描述各末端吸油烟机的运行状态)；
同时对于该管网模型中的四个关键的阻力分布，沿程阻力分布向量直流阻力分布向量/>汇流阻力分布向量/>以及支管阻力分布向量/>计算如下：
式中：
T为矩阵转置；
步骤110、由此直通方向的方程组可写成如下矩阵形式：
为常系数矩阵和压力分布向量的乘积；
汇流方向的方程组写成如下矩阵形式：
代表各层支管出口初的烟道全压组成的向量；
是指个各层用户排烟总阻力组成的向量；
由上述两式可求得各层楼用户在公共烟道中的排油烟总阻力，计算如下：
是指个各层用户排烟总阻力组成的向量；
另一方面，针对支管末端油烟机，其压头和风量一般为二次或者三次多项式关系，即有：
式中：ai、bi、ci为油烟机性能曲线系数。
至此随机开启下管网模型建立完毕。
优选的，所述确定集中排烟系统设计参数包括：
步骤201、确定集中排烟系统同时开启率和开启位置，开启率根据楼层数确定，总楼层数小于等于10层时，各楼层油烟机同时开启率(以下简称“开启率”)的最大值取0.6；总楼层小于等于18层时，开启率的最大值取0.5；大于18层时取0.4，开启位置随机均匀开启；
步骤202、确定集中排烟系统公共烟道参数；可根据国家建筑标准设计图集《住宅排风道》(16J916-1)、行业标准《住宅厨房和卫生间排烟(气)道制品(住建部版)》(JG 194-2018)等推荐尺寸进行选型；
步骤203、确定油烟机性能曲线；根据需安装的油烟机获取其性能特性曲线，并且拟合为三次项表达式，如下：
Pyyj＝d+cQ+bQ2+aQ3 (1.18)
式中：pyyj为油烟机提供的压力；
a、b、c为油烟机性能曲线系数；
Q为油烟机的风量，m3/h；
步骤204、确定油烟净化设备的阻力,油烟净化设备的阻力通过测试或者流体力学计算方法获取，本发明中不做详细说明，在集中排烟系统设计中，一般由厂家给定，记为Pjh；
优选的，所述所述管网模型迭代计算包括：
步骤301、随机给定各支管末端风机开启情况对支管流量分布/>赋予初始值；将支管流量值乘以开启系数得到新的支管流量分布；利用管网模型计算得到各层用户在烟道中的排油烟总阻力分布/>通过末端风机模型求出各末端风机压头分布/>
步骤302、对排油烟总阻力分布与末端风机压头分布/>两个压头进行比较，采用均方根误差来衡量两个压头分布的差距；
其中，Pi，b1是第i层用户排烟总阻力，Pi，b2是第i层用户的风机压头；
若RMSE小于10e-3，则认为上述两个压头分布相同，则各支管流量值为系统实际运行值；否则更新支管流量分布，重复步骤301进行迭代计算；
在迭代收敛得到正确的支管流量分布后，通过代入管网模型即可得到各层公共烟道的压力分布和各支管末端风机的压头分布；
优选的，所述获取各开启楼层的排风量包括：
将楼层数、开启率和开启位置(随机)、烟道参数、设计排风量、油烟机性能曲线、油烟净化设备的阻力等参数，代入步骤1中的管网模型进行迭代计算，获取此工况下各开启楼层的排风量Qi,b；
优选的，所述屋顶风机选型初判包括：
根据步骤4计算的各开启楼层排风量，将各开启层的最小排风量Qi,b,min其与设计排风量Qdesign进行对比；
1)Qi,b,min>Qdesign，则系统动力富余，不需另加屋顶风机，可考虑减小公共烟道尺寸或更换吸油烟机；
2)Qi,b,min＝Qdesign，则系统动力充足，不需另加屋顶风机；
3)Qi,b,min<Qdesign，则系统动力不足，增加屋顶风机。
优选的，所述预设屋顶风机动力进行屋顶风机动力选型试算包括：
在步骤5中的前提下，先给定一个屋顶风机动力Proof，将步骤1中管网模型的式(1.16)调整为如下：
重复步骤5与步骤6，若Qi,b,min<Qdesign，则增加Proof；若Qi,b,min>Qdesign，则减小Proof；若Qi,b,min＝Qdesign，则此时的Proof即为屋顶需要安装的风机动力；
优选的，进行屋顶风机的选型包括：
根据第步骤6计算出来的Proof和进行选型,风机性能需保证系统实际的工作点在高效率区间，即额定参数与计算所得参数较接近为最合适，且屋顶风机转速不宜过大，防止噪声过高。
本发明另提供一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型系统，包括：
管网模型构建模块，用于构建住宅厨房集中烟道管网模型；
迭代计算模块，用于管网模型迭代计算；
设计参数确定模块，用于确定集中排烟系统设计参数；
初始计算模块，用于集中排烟系统性能的初始计算；
初判模块，用于屋顶风机选型初判；
选型试算模块，用于屋顶风机动力选型试算；
选型模块，用于屋顶风机的选型。
还包括执行上述步骤的模块。
本发明的技术效果和优点：该高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法及系统，通过阻力计算方法，结合住宅厨房集中排烟系统的特点，首先确定住宅楼层数、开启率和开启位置，确定烟道参数和设计排风量，根据油烟机性能曲线及油烟净化设备的阻力；其次构建管网模型，进行无屋顶风机系统的性能计算，得出各开启楼层的风量；最后根据设计排风量，给屋顶风机参数再次代入管网模型进行反复试算，直到底层排风量达到设计风量，此时的屋顶风机动力即是所需要的屋顶风机静压，通过构建管网模型，将集中排烟系统的各个组件、设计工况和运行工况都考虑，最大化减少运算的工作量，精准获取选型结果；通过住宅厨房集中烟道系统管网计算模型的引入，可以大幅提高屋顶风机选型与系统性能校核的计算效率；并且本发明在屋顶风机选型参数计算过程中考虑最不利用户风量要求，保证了屋顶风机选型参数对烟道用户拔风效果，同时也避免了选型参数过大造成浪费。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为本发明实施例的方法流程示意图；
图3为本发明管网模型的计算流程示意图；
图4为本发明高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型系统的框架图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1、图2中所示的一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，包括以下步骤：
本实施例中以10层住宅楼集中烟道进行计算，要求：总楼层数小于等于10层时，各楼层油烟机同时开启率(简称“开启率”)的最大值取0.6；总楼层小于等于18层时，开启率的最大值取0.5；大于18层时取0.4；开启户数均匀分布，开启楼层为1、3、5、6、8、10；按步骤进行屋顶风机的选型计算，烟道尺寸0.32m×0.32m，水泥壁面，壁厚0.15m；支管尺寸为0.18m×0.18m；
步骤1、构建住宅厨房集中烟道管网计算模型，具体包括以下步骤：
步骤101、将集中烟道管网模型划分为10个计算节点；定义末端启闭系数：当末端吸油烟机处于开启状态，取值为1；当末端吸油烟机处于关闭状态，取值为0；如下式：
αi＝0 or 1 (1.1)
式中：αi,为末端风机启闭状态；
i代表系统第i层，1、3、5、6、8、10层αi＝1，其余为0；
步骤102、定义节点i的流量比mi如下：
式中：mi为第i层的流量比；
Qi，b为第i层的风量；Qi，m为第i层公共烟道内的风量；b表示支管；m表示主管；为第1层到第i层公共烟道内的流量总和；
例如，第5层的流量比是指第5层的流量与第5层公共烟道内的流量之比，第5层公共烟道内的流量指的是第1层到第5层的流量之和；
步骤103、定义γ为主管内的动压系数，β为支管与主管的动压比，计算如下：
式中：γ为主管内动压系数,空气密度取1.2kg/m3，本实施例γ＝84.83；
β为支管与主管的动压比,本实施例为6.74；
Am为主管截面积；本实施例为0.29m×0.29m；
Ab为支管截面积；本实施例为0.18m×0.18m；
ρ为烟道内的气体密度，单位kg/m3；
步骤104、各节点直流三通阻力系数计算如下：
式中：mi为第i层的流量比；
β为支管与主管的动压比；
ξdir，i为节点直流三通阻力系数；
步骤105、各节点汇流三通阻力系数计算如下：
ξcon，1＝βξc (i＝1) (1.6)
式中：L为每一个节点的长度，即每一个楼层高度，本实施例楼层高度为3m；
K为公共烟道壁面粗糙度，水泥壁面取粗糙度为0.0015m；
De为公共烟道水力直径，本实施例为0.29m；
Rei为第i层节点管段的雷诺数；
ξc为通风管道弯头的阻力系数；
ξcon，，i为第i层节点汇流阻力系数；
步骤106、节点i(1<i<n+1)直流方向的计算如下：
式中：Pi代表第i层支管出口处的烟道全压；
Qi,b代表支管i的排气量；
Qi,m为第i层公共烟道内的风量；
ξi为第i层节点的沿程阻力系数；
ξdir，i为第i层节点的直流阻力系数；
n为楼层数；
步骤107、节点i(1<i<n+1)汇流方向的计算如下：
式中：ξb，i为第i层节点支管阻力系数；
ξcon，i为第i层节点汇流阻力系数；
Pi,b为第i层节点吸油烟机的机外余压；
步骤108、为使方程组对称，定义第10+1个虚支管，其开启系数为1，风帽阻力及出口动压损失等效为直通阻力系数，P10+1则可取为0值,在节点10中的直通方向方程为：
P10+1＝ξh+1 (1.10)
式中：P10+1为10+1个虚支管的压力，可取为0；
ξh为屋顶风帽阻力系数，本实施例计算取0；
步骤109、结合各节点方程组，定义三个系数矩阵如下，其中M为常系数矩阵，A1和A2为以各层启闭系数为特征值的对角矩阵(用于描述各末端吸油烟机的运行状态)；
同时对于该管网模型中的四个关键的阻力分布，沿程阻力分布向量直流阻力分布向量/>汇流阻力分布向量/>以及支管阻力分布向量/>计算如下：
式中：ξb为支管阻力系数，来自用户软管和止逆阀；
T为矩阵转置；
步骤110、由此直通方向的方程组可写成如下矩阵形式：
为常系数矩阵和压力分布向量的乘积；
汇流方向的方程组也可写成如下矩阵形式：
代表各层支管出口处的烟道全压组成的向量；
是指各层用户排烟总阻力组成的向量；
由上述两式可求得各层楼用户在公共烟道中的排油烟总阻力，计算如下：
是指各层用户排烟总阻力组成的向量；
另一方面，针对支管末端油烟机，其压头和风量一般为二次或者三次多项式关系，即有：
式中：ai、bi、ci、di为油烟机性能曲线系数，本实施例中以某型号烟机特性曲线，其中ai＝2.33×10-16、bi＝3.41×10-10、ci＝0.00244、di＝248.6；
至此随机开启下管网模型建立完毕。
步骤2、确定集中排烟系统设计参数：
步骤201、确定集中排烟系统同时开启率和开启位置，本实施例总楼层数n＝10,开启楼层为1、3、5、6、8、10；
步骤202、确定集中排烟系统公共烟道参数，本实施例烟道尺寸0.32m×0.32m，水泥壁面，壁厚0.15m；支管尺寸为0.18m×0.18m；
步骤203、确定油烟机性能曲线，根据需安装的油烟机获取其性能特性曲线，并且拟合为三次项表达式，如下：
Pyyj＝d+cQ+bQ2+aQ3 (1.18)
式中：pyyj为油烟机提供的压力；
a、b、c、d为油烟机性能曲线系数；
Q为油烟机的风量，m3/h；
本实施例中各楼层选用同一型号油烟机，参数如下：
a＝2.33×10-16、b＝3.41×10-10、c＝0.00244、d＝248.6；
步骤204、确定油烟净化设备的阻力，油烟净化设备的阻力通过测试或者流体力学计算方法获取，本发明中不做详细说明，在集中排烟系统设计中，一般由厂家给定，记为Pjh，本实施例中烟道无油烟净化设备，故阻力为0Pa；
步骤3、如图3所示，管网模型迭代计算过程如下：
步骤301、根据开启楼层数为1、3、5、6、8、10给定各支管末端风机开启情况对支管流量分布/>赋予初始值500m/h；将支管流量值乘以开启系数得到新的支管流量分布；利用管网模型计算得到各层用户在烟道中的排油烟总阻力分布/>通过末端风机模型求出各末端风机压头分布/>
步骤302、对排油烟总阻力分布与末端风机压头分布/>两个压头进行比较，采用均方根误差来衡量两个压头分布的差距；
其中，Pi，b1是第i层用户排烟总阻力，Pi，b2是第i层用户的风机压头；
若RMSE小于10e-3，即10的负三次方，0.001，则认为上述两个压头分布相同，则各支管流量值为系统实际运行值；否则以缩小RMSE为目标更新支管流量分布，重复步骤301进行迭代计算；
在迭代收敛得到正确的支管流量分布后，通过代入管网模型即可得到各层公共烟道的压力分布和各支管末端风机的压头分布；
步骤4、系统性能的初始计算，将楼层数、开启率和开启位置、烟道参数、设计排风量本实施例为500m/h、油烟机性能曲线、油烟净化设备的阻力等参数，代入步骤1中的管网模型进行迭代计算，获取此工况下各开启楼层的排风量Qi,b；
步骤5、屋顶风机选型初判，根据步骤4计算的各开启楼层排风量，将各开启层的最小排风量Qi,b,min，经过系统性能初始计算，最小排风量Qi,b,min为354m3/h，与设计排风量Qdesign，本实施例为500m3/h进行对比，系统动力不足，增加屋顶风机；
步骤6、屋顶风机动力选型试算，在步骤5中的前提下，先给定一个屋顶风机动力Proof，初始值为50Pa，将步骤1中管网模型的公式(1.16)调整为如下：
重复步骤5与步骤6，若Qi,b,min<Qdesign，则增加Proof；若Qi,b,min>Qdesign，则减小Proof；若Qi,b,min＝Qdesign，则此时的Proof即为屋顶需要安装的风机动力，经过计算后，最终Proof为64.2Pa时，满足Qi,b,min＝Qdesign。
步骤7、进行屋顶风机的选型，根据步骤6计算出来的Proof和进行选型，此时计算所得Proof为64.2Pa和/>为3941m/h，风机性能需保证系统实际的工作点在高效率区间，即额定参数(Proof和/>)与计算所得参数(屋顶风机动力Proof)较接近为最合适，且屋顶风机转速不宜过大，防止噪声过高。
本发明另提供如图4所示的一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型系统，包括：
管网模型构建模块，用于构建住宅厨房集中烟道管网模型；
迭代计算模块，用于管网模型迭代计算；
设计参数确定模块，用于确定集中排烟系统设计参数；
初始计算模块，用于集中排烟系统性能的初始计算；
初判模块，用于屋顶风机选型初判；
选型试算模块，用于屋顶风机动力选型试算；
选型模块，用于屋顶风机的选型。
还包括执行上述步骤的模块。
该高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法及系统，通过阻力计算方法，结合住宅厨房集中排烟系统的特点，首先确定住宅楼层数、开启率和开启位置，确定烟道参数和设计排风量，根据油烟机性能曲线及油烟净化设备的阻力；其次构建管网模型，进行无屋顶风机系统的性能计算，得出各开启楼层的风量；最后根据设计排风量，给屋顶风机参数再次代入管网模型进行反复试算，直到底层排风量达到设计风量，此时的屋顶风机动力即是所需要的屋顶风机静压，通过构建管网模型，将集中排烟系统的各个组件、设计工况和运行工况都考虑，最大化减少运算的工作量，精准获取选型结果；通过住宅厨房集中烟道系统管网计算模型的引入，可以大幅提高屋顶风机选型与系统性能校核的计算效率；并且本发明在屋顶风机选型参数计算过程中考虑最不利用户风量要求，保证了屋顶风机选型参数对烟道用户拔风效果，同时也避免了选型参数过大造成浪费。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、构建住宅厨房集中烟道管网模型；
步骤2、确定集中排烟系统设计参数；
步骤3、管网模型迭代计算；
步骤4、集中排烟系统性能的初始计算，获取各开启楼层的排风量；
步骤5、屋顶风机选型初判；
步骤6、预设屋顶风机动力进行屋顶风机动力选型试算；
步骤7、根据步骤6中试算后的屋顶风机动力进行屋顶风机的选型。
2.根据权利要求1所述的一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，其特征在于：所述构建住宅厨房集中烟道管网模型包括以下步骤：
步骤101、将集中烟道管网模型划分为n个计算节点；定义末端启闭系数：当末端吸油烟机处于开启状态，取值为1；当末端吸油烟机处于关闭状态，取值为0，公式如下：
αi＝0 or 1 (1.1)
式中：αi,为末端风机启闭状态；
i代表系统第i层；
步骤102、定义节点i的流量比mi，计算如下：
式中：mi为第i层的流量比；
Qi,b为第i层的风量；Qi,m为第i层公共烟道内的风量；b表示支管；m表示主管；为第1层到第i层公共烟道内的流量总和；
步骤103、定义γ为主管内的动压系数，β为支管与主管的动压比，计算如下：
式中：γ为主管内动压系数；
β为支管与主管的动压比；
Am为主管截面积；
Ab为支管截面积；
ρ为烟道内的气体密度，单位kg/m3；
步骤104、计算各节点直流三通阻力系数，公式如下：
式中：mi为第i层的流量比；
β为支管与主管的动压比；
ξdir,i为节点直流三通阻力系数；
步骤105、计算各节点汇流三通阻力系数，公式如下：
ξcon,1＝βξc(i＝1) (1.6)
式中：L为每一个节点的长度，即每一个楼层高度；
K为公共烟道壁面粗糙度；
De为公共烟道水力直径；
Rei为第i层节点管段的雷诺数；
ξc为通风管道弯头的阻力系数；
ξcon,,i为第i层节点汇流阻力系数；
步骤106、节点i(1<i<n+1)直流方向的计算如下：
式中：Pi代表第i层支管出口处的烟道全压；
Qi,m为第i层公共烟道内的风量；
ξi为第i层节点的沿程阻力系数；
ξdir,i为第i层节点的直流阻力系数；
n为楼层数；
步骤107、节点i(1<i<n+1)汇流方向的计算如下：
式中：ξb,i为第i层节点支管阻力系数；
ξcon,i为第i层节点汇流阻力系数；
Pi,b为第i层节点吸油烟机的机外余压；
步骤108、为使方程组对称，定义第n+1个虚支管，其开启系数为1，风帽阻力及出口动压损失等效为直通阻力系数，Pn+1则可取为0值，在节点中的直通方向方程为：
Pn+1＝ξh+1 (1.10)
式中：Pn+1为n+1个虚支管的压力，可取为0；
ξh为屋顶风帽阻力系数；
步骤109、结合各节点方程组，定义三个系数矩阵如下，其中M为常系数矩阵，A1和A2为以各层启闭系数为特征值的对角矩阵，所述对角矩阵用于描述各末端吸油烟机的运行状态；
同时对于该管网模型中的四个关键的阻力分布，沿程阻力分布向量直流阻力分布向量/>汇流阻力分布向量/>以及支管阻力分布向量/>计算如下：
式中：T为矩阵转置；
步骤110、由此直通方向的方程组写成如下矩阵形式：
为常系数矩阵和压力分布向量的乘积；
汇流方向的方程组写成如下矩阵形式：
代表各层支管出口处的烟道全压组成的向量；
是指各层用户排烟总阻力组成的向量；
由上述两式可求得各层楼用户在公共烟道中的排油烟总阻力，计算如下：
是指各层用户排烟总阻力组成的向量；
针对支管末端油烟机，其压头和风量一般为二次或者三次多项式关系，即有：
式中：ai、bi、ci、di为油烟机性能曲线系数；
随机开启下管网模型建立完毕。
3.根据权利要求1或2所述的一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，其特征在于：所述确定集中排烟系统设计参数包括：
步骤201、确定集中排烟系统同时开启率和开启位置，同时开启率根据楼层数确定，总楼层数小于等于10层时，各楼层油烟机同时开启率的最大值取0.6；总楼层小于等于18层时，同时开启率的最大值取0.5；大于18层时取0.4，开启位置随机均匀开启；
步骤202、确定集中排烟系统公共烟道参数；
步骤203、确定油烟机性能曲线，根据需安装的油烟机获取其性能特性曲线，并且拟合为三次项表达式，如下：
Pyyj＝d+cQ+bQ2+aQ3 (1.18)
式中：pyyj为油烟机提供的压力；
a、b、c、d为油烟机性能曲线系数；
Q为油烟机的风量，m3/h；
步骤204、确定油烟净化设备的阻力Pjh，油烟净化设备的阻力Pjh通过测试或者流体力学计算方法获取。
4.根据权利要求3所述的一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，其特征在于：所述管网模型迭代计算包括：
步骤301、随机给定各支管末端风机开启情况对支管流量分布/>赋予初始值；将支管流量值乘以开启系数得到新的支管流量分布；利用管网模型计算得到各层用户在烟道中的排油烟总阻力分布/>通过末端风机模型求出各末端风机压头分布/>
步骤302、对排油烟总阻力分布与末端风机压头分布/>两个压头进行比较，采用均方根误差RMSE来衡量两个压头分布的差距；
其中，Pi,b1是第i层用户排烟总阻力，Pi,b2是第i层用户的风机压头；
n是楼层数；
若均方根误差RMSE小于10e-3，则认为上述两个压头分布相同，则各支管流量值为系统实际运行值；否则更新支管流量分布，重复步骤301进行迭代计算；
在迭代收敛得到正确的支管流量分布后，通过代入管网模型得到各层公共烟道的压力分布和各支管末端风机的压头分布。
5.根据权利要求1所述的一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，其特征在于：所述获取各开启楼层的排风量包括：
将楼层数、同时开启率和开启位置、烟道参数、设计排风量、油烟机性能曲线、油烟净化设备的阻力参数，代入步骤1中的管网模型进行迭代计算，获取此工况下各开启楼层的排风量Qi,b。
6.根据权利要求1所述的一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，其特征在于：所述屋顶风机选型初判包括：
根据步骤4计算的各开启楼层排风量Qi,b，将各开启层的最小排风量Qi,b,min其与设计排风量Qdesign进行对比；
若Qi,b,min>Qdesign，则系统动力富余，无需另加屋顶风机；
若Qi,b,min＝Qdesign，则系统动力充足，无需另加屋顶风机；
若Qi,b,min<Qdesign，则系统动力不足，增加屋顶风机。
7.根据权利要求1所述的一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，其特征在于：所述预设屋顶风机动力进行屋顶风机动力选型试算包括：
在将各开启层的最小排风量Qi,b,min其与设计排风量Qdesign进行对比的前提下，先给定一个屋顶风机动力Proof，将步骤110中管网模型的公式(1.16)调整如下：
重复步骤5与步骤6，若Qi,b,min<Qdesign，则增加屋顶风机动力Proof；若Qi,b,min>Qdesign，则减小屋顶风机动力Proof；若Qi,b,min＝Qdesign，则此时的屋顶风机动力Proof即为屋顶需要安装的风机动力。
8.根据权利要求7所述的一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型方法，其特征在于：所述进行屋顶风机的选型包括：
根据步骤6计算出来的屋顶风机动力Proof和进行选型，风机性能需保证系统实际的工作点在高效率区间。
9.一种高层住宅厨房集中烟道屋顶风机综合选型系统，其特征在于：包括：
管网模型构建模块，用于构建住宅厨房集中烟道管网模型；
迭代计算模块，用于管网模型迭代计算；
设计参数确定模块，用于确定集中排烟系统设计参数；
初始计算模块，用于集中排烟系统性能的初始计算；
初判模块，用于屋顶风机选型初判；
选型试算模块，用于屋顶风机动力选型试算；
选型模块，用于屋顶风机的选型。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：所述系统还包括执行权利要求2到8中任一权利要求所述步骤的模块。
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