用于优化调节多个风扇排列的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种方法和一种具有由k

【技术实现步骤摘要】
用于优化调节多个风扇排列的系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于优化调节多个风扇的布置(风扇阵列)的系统和方法。

技术介绍

[0002]风扇定期安装在建筑物，设备和洁净室实验室中。
[0003]在现有技术中，迄今为止仅存在不足的系统和调节方法来调节这种风扇排列，并且针对特定通风任务以最佳整体效率操作它们。
[0004]这特别涉及不同类型风扇的联合操作，即对通风任务有影响的不同参数、类型和/或其他风扇属性。
[0005]EP 1604116 B1公开了一种空气处理系统中的具有至少三个风扇单元的风扇排列，所述至少三个风扇单元被布置在风扇排列中，并且设置了一种控制系统，所述控制系统通过战略性地打开和关闭选定的风扇单元能够实现基本上最高的效率。但是，所述申请仅描述了要达到的结果，并未描述可以实现这种最佳效率的技术手段。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是克服现有技术中已知的缺点，以及提供一种优化和改进的用于控制风扇排列的系统和方法。
[0007]所述目的通过根据权利要求1的特征组合来实现。
[0008]为此根据本专利技术提出一种具有由k
max
风扇组成的风扇排列的空气处理系统，所述风扇可以以其各自的转速n
i
调节，并且具有控制和调节系统，所述控制和调系统设计成调节来自所述k
max
风扇中的k个风扇的转速n
i
，i∈[1,2,3,4,5,...,k]，其中根据各自的设定转速n<br/>i
，可以通过所述空气处理系统的特定总功率P
Ges
设置所述空气处理系统的特定操作点，所述控制和调节系统还具有用于确定所述k个风扇的转速n
i
的转速组合的装置，在所述转速组合中所述空气处理系统的总功率P
Ges
相对于转速n
i
的其他转速组合减小或最小化。
[0009]在一个有利的变体中，k
max
个风扇并联接通。
[0010]根据本专利技术进一步规定，k个风扇是具有不同功率、类型和/或尺寸的风扇，它们以特定的网格排列方式互相排列成行和/或列和/或矩阵。在示例性的行/列排列中，在本专利技术的范围内也使用术语“风扇阵列”。然而，风扇的确切排列是无关紧要的，特别是因为可以将不同形状和尺寸的风扇组合成一种排列。
[0011]此外，有利地规定，用于调节k
max
个风扇的性能优化转速n
i
的方法包括特征曲线组，所述特征曲线组具有所述空气处理系统的操作点，并且还包括选择装置，所述选择装置为所述特征曲线组中的操作点选择相应转速n
i
，以在相关操作点执行操作。
[0012]空气处理系统的操作点优选由待由k个风扇实现的升压Δp和总体积流量Q
ges
限定。
[0013]为了优化系统，需要来自k
max
风扇中的k个单独风扇n1,n2,...,n
k
的适当转速，为此风扇排列或阵列的总功率在给定的操作点是最小的。在本专利技术的范围内，“最小”是具有相
对局部最小值的总功率的范围。
[0014]如果根据本专利技术，风扇并联接通，则总体积流量由k个风扇的单个体积流量的总和得出，并且总功率由单个功率的总和得出，如下：
[0015][0016]以及
[0017]其中
[0018]因此，根据本专利技术的问题的子任务之一是具有限定总体积流量的次要条件的优化问题(优化条件＝风扇排列的总功率的最小化)。
[0019]本说明中使用的参数定义如下：
[0020]k
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
风扇总数
[0021]k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
启动的风扇数
[0022]ψ
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
风扇i的压力系数，其中i＝1,...,k
[0023]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
风扇i的流量系数，其中i＝1,...,k
[0024]η
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
效率
[0025]Δpmin
ꢀꢀꢀꢀ
最小升压
[0026]Δpmax
ꢀꢀꢀꢀ
最大升压
[0027]Qmin
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
最小体积流量
[0028]Qmax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
最大体积流量
[0029]dp
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
预设压力变化
[0030]dQ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
预设体积流量变化
[0031]n
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
风扇i的转速，其中i＝1,..,k
[0032]ni,max
ꢀꢀꢀꢀ
风扇最高转速i
[0033]P
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
风扇i的风扇功率
[0034]P
opt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
最佳风扇功率
[0035]P
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
最大风扇功率
[0036]D
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
风扇i的直径
[0037]各个风扇的无量纲功率P*由下式给出：
[0038][0039]其中以下关系式适用于风扇i的功率：
[0040][0041]计算功率和体积流量使其转变为转速的纯函数。为此需要所用风扇的无量纲压力和效率特性。相应的无量纲压力特性用二阶多项式近似。此处优选地使用二次方法逼近，因为所考虑区域中的逼近函数是严格单调的：
[0042][0043]通过压力系数的这种数学描述，流量系数可以根据多项式逼近、直径、密度、转速和升压的常数系数表示。
[0044]因此，在预设的操作点处转速是唯一可以受调节影响的变量。
[0045][0046]然后根据转速得出流量系数的偏导数的以下等式：
[0047][0048]如果现在考虑系统的效率，还可以通过四阶多项式方程来近似，即如下：
[0049][0050]a、b、c和d代表所述多项式方程相应阶数中的系数。因此，这取决于流量系数而具有最大值。然后根据转速得出效率的偏导数的以下微分方程：
[0051][0052]目的是优化性能。借助根据速度的流量系数的偏导数和效率的偏导数，可以确定无量纲功率P*的偏导数，优选系数b＝0的值。
[0053][0054]因此，功率P的偏导数和体积流量Q的偏导数可以如下确定：
[0055][0056][0057]上面导出的关系式现在进一步使用如下。优化问题的解导出具有k+1个未知数(具有k个速度和拉格朗日乘数λ)的方程组。
[0058][0059][0060][0061][0062]如上面已经进一步解释的，方程组(风扇的转速n
i
)的解使风扇排列在预定操作点Δ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有由k
max
个风扇组成的风扇排列的空气处理系统，所述风扇能够以其各自的转速n
i
调节，并且具有控制和调节系统，所述控制和调节系统设计成调节来自所述k
max
风扇中的k个风扇的转速n
i
，其中i∈[1,2,3,4,5,...,k]，其中根据各自的设定转速n
i
，能够通过所述空气处理系统的特定总功率P
Ges
设置所述空气处理系统的特定操作点，其中所述控制和调节系统还具有用于确定所述k
max
风扇中的k个风扇的转速n
i
的转速组合的装置，在所述转速组合中所述空气处理系统的总功率P
Ges
相对于转速n
i
的其他转速组合减小或最小化。2.根据权利要求1所述的空气处理系统，其特征在于，所述k
max
个风扇并联接通。3.根据权利要求1或2所述的空气处理系统，其特征在于，所述k
max
个风扇是具有不同功率、类型和/或尺寸的风扇，所述风扇优选地以特定的排列方式相互排列成行和/或列和/或矩阵或其他排列方式。4.根据权利要求1至3中任一项所述的空气处理系统，其特征在于，用于调节k
max
个风扇的性能优化转速n
i
的装置包括特征曲线组，所述特征曲线组具有所述空气处理系统的操作点，并且还包括选择装置，所述选择装置为所述特征曲线组中的操作点选择相应转速n
i
，以在相关操作点执行操作。5.根据前述权利要求中任一项所述的空气处理系统，其特征在于，所述空气处理系统的操作点由待由k个风扇...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根有限两合公司，
类型：发明
国别省市：