CN101988732A

CN101988732A - 一种出风均匀且风口可调式静压箱

Info

Publication number: CN101988732A
Application number: CN 201010549210
Authority: CN
Inventors: 李安桂; 尹海国; 陶鹏飞; 李鑫
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: CN101988732B

Abstract

本发明公开了一种出风均匀且风口可调式静压箱，包括静压箱壳体、进风口、出风口和贴附在静压箱壳体内表面消声材料，在静压箱壳体中部设置有孔板，孔板位于进风口上方，在孔板下方设有隔板，孔板与隔板将静压箱壳体内的空间分成稳流区域、进风区域以及出风区域；在静压箱壳体的出风区域底部开设凹槽，沿凹槽四周向下延伸一段距离构成垂直导流段，在凹槽一侧设有卡槽，卡槽上安装带有导流弧段的调节板，调节板通过伸入卡槽的深度在垂直导流段内运动，调节出风口的出风量。本发明通过隔板及孔板的引入，加长了空气的流动距离，动压转化为静压比例增加，提升出风的均匀性，降低设备运行噪音，较好满足了条缝风口出风的要求，拓宽了静压箱的适用范围。

Description

一种出风均匀且风口可调式静压箱

技术领域

本发明涉及一种风口可调、出风均匀的静压箱，特别涉及一种应用条缝风口的顶送风或上送风通风空调系统，该设备适用于办公、住宅、公共餐饮厨房、水电站主厂房等各类建筑空间的环境控制。

背景技术

采用条缝风口的顶送风或上送风示意图如图1所示，条缝风口出风垂直向下，依靠侧墙的贴附效应——康达效应（Coanda Effect），延长其射程并减少其与室内空气的混合，将新鲜空气最大限度地下送至地面，并沿地板扩散开来，在工作区形成类似于下置式置换通风气流组织参数场的同时，较好地解决了置换通风由于送风气流直吹人体致使送入冷量小、受房间物品摆放位置限制等问题。

对于顶送风或上送风来说，出风均匀，且方向垂直向下为所需的基本条件，其次需要减少送风气流与工作区以上区域的混合，从而使冷量最大程度的送入工作区，提高通风效率。静压箱作为一种将动压转化为静压的装置，它能够稳定气流，减小气流的湍动性，降低气流噪声，从而使得出风口的风压基本保持一致，以保证风口出风均匀性，同时出风均匀性越高，出风口断面上紊流强度（脉动速度的均方根值与平均速度值之比，

）

越小，则风口出风与周围空气的混合能力越弱，送风气流送入工作区的比率就越大，因此出风均匀的静压箱能够满足顶送风或上送风的要求。

现有的一些改进的小型静压箱，虽然能够实现较好的降噪效果，实现多路出风口，但是其工作时仍存在气流稳压效果不好、传至室内空气均匀性低等缺点，使其不适用于长宽比大于10的条缝风口送风；而现有的大型静压箱又因为其体积庞大、造价高、安装繁琐很难实现推广应用。本发明提出的静压箱装置在传统立方形空壳静压箱的基础上，设置了隔板和孔板，加长了壳内空气的流动距离，缩小了静压箱尺寸，同时使动压转化为静压比例增加，提升了出风的均匀性，降低了设备运行噪音。由于孔板和消声材料的引入减小了气流的湍动性，在降低噪音的同时进一步提升了动压转化为静压的比率，使出风均匀性更好，较好满足了条缝风口出风的要求。而出风口边缘下部垂直导流段及导流弧的引入，在保证出风垂直向下流出的同时，减少了出风由风口边缘的渗出量，结合调节板的使用，实现了条缝风口大小的可调节性，拓宽了该种静压箱的适用范围。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种应用条缝风口顶送风或上送风通风空调系统的静压箱装置，使得系统条缝风口出风均匀，出风方向垂直向下，出风与周围空气的混合能力弱，同时静压箱装置降噪性能好，性价比高。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术解决方案予以实现：

一种出风均匀且风口可调式静压箱，包括静压箱壳体、进风口、出风口和贴附在静压箱壳体内表面的消声材料，在静压箱壳体中部设置有孔板，该孔板位于进风口上方，在孔板下方设有隔板，孔板与隔板将静压箱壳体内的空间分成稳流区域、进风区域以及出风区域；进风区域上安装进风口，稳流区域是位于孔板上部的空间，出风区域上安装出风口，在静压箱壳体的出风区域底部开设凹槽，沿凹槽四周向下延伸一段距离构成垂直导流段，在凹槽一侧设有卡槽，在卡槽上安装带有导流弧段的调节板，该调节板通过伸入卡槽的深度在垂直导流段内运动，调节出风口的出风量。

本发明的其他技术特征为：所述的孔板开孔率为20-25%。

所述的消声材料采用玻璃棉毡或聚乙烯泡沫。

在静压箱壳体的出风区域底部开设的凹槽一侧设有多个卡槽，各卡槽等距离设置。

所述的导流弧段为圆的1/4弧段。

本发明的静压箱在传统立方形空壳静压箱的基础上，通过隔板及孔板的引入，加长了空气的流动距离，使得动压转化为静压比例增加，提升了出风的均匀性，降低了设备运行噪音，较好满足了条缝风口出风的要求。同时通过改变调节板伸入卡槽的深度，实现了条缝风口大小的可调节性，拓宽了该种静压箱的适用范围。

附图说明

图1是采用条缝风口的顶送风或上送风示意图；

图2是本发明的结构及空气流向示意图；

图3是采用本发明静压箱与传统立方壳体静压箱风口断面中轴线速度分布曲线比较图；

图4是出风口断面紊流强度计算测点选取图。

以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

如图2所示：本发明的出风均匀且风口可调式静压箱，包括静压箱壳体1、进风口6、出风口7和贴附在静压箱壳体1内表面的消声材料10，其中消声材料10采用一定厚度的玻璃棉毡或聚乙烯泡沫，它能够在减少静压箱内气流撞击与湍动带来的震荡及啸叫噪声的同时，隔绝静压箱壳内空气与周围环境的换热，从而起到一定的保温作用。在静压箱壳体1中部设置有孔板2，该孔板2位于进风口6上方，孔板2开孔率为20%-25%；在孔板2下方设有隔板5，使得孔板2与隔板5将静压箱壳体1内的空间分成稳流区域Ⅰ、进风区域Ⅱ以及出风区域Ⅲ，从而加长了空气的流动距离，使得动压转化为静压比例增加；进风区域Ⅱ上安装进风口6，稳流区域Ⅰ是位于孔板2的上部空间，出风区域Ⅲ上安装出风口7，在静压箱壳体1的出风区域Ⅲ底部开设凹槽，沿凹槽四周向下延伸一段距离构成垂直导流段3，以减少出风由风口边缘水平渗出量。在凹槽一侧设有卡槽4，卡槽4可以设置成多个，且等距离设置，在卡槽4上安装带有导流弧段8的调节板9，其中导流弧段8用于引导静压箱出风区域Ⅲ的空气沿出风口7垂直向下流出，调节板9通过伸入卡槽4的深度在垂直导流段3内运动，调节出风口7的出风量，此时出风口7形成条缝出风口。需要说明的是静压箱体内各个连接处均采用玻璃胶密封缝隙，以防止静压箱壳内空气向外渗透。

使用本发明的静压箱送风时，空气由进风口6进入静压箱的进风区域Ⅱ，高速气流沿静压箱长度方向运动，撞击静压箱进风区域Ⅱ各壁面后，动压变为静压，区域内空气在静压作用下穿过孔板进入上部稳流区域Ⅰ，气流均匀性有所提升，随着空气不断由进风区域Ⅱ进入稳流区域Ⅰ，稳流区域Ⅰ内压力逐渐升高，区域内空气在压力作用下穿过孔板进入出风区域Ⅲ，气流均匀性进一步提升，然后均匀性较好的空气沿垂直导流段3及导流弧8垂直向下送出（出风口大小可通过改变调节板9伸入卡槽4的深度进行调节）。由于靠近侧墙处送风射流的流速大静压小，而远离侧墙处静压大，在压差作用下送风在侧墙上形成贴附效应，延长了出风的射程，从而能够将新鲜空气很好地下送到通风空调房间的工作区。

以下发明人给出本发明的较优实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下实施例，凡是在本发明技术内容上的等同变换或替换均落入本发明的保护范围。

实施例1

根据实际使用情况建立静压箱数值计算模型，静压箱壳体长×宽×高为2600×500×500mm；孔板长×宽为2600×500mm，开孔率为23.7%，水平安装在距静压箱底面300mm高处；隔板长×高为2600×300mm，垂直安装在距静压箱前侧面200mm远处；单根卡槽长×宽为30×300mm，距静压箱左侧面400mm，沿静压箱宽度方向焊接于静压箱后下部区域下壁面内侧，各个卡槽等间距布置，间隔300mm，共7个；风口大小调节板长×宽为2000×250mm，卡装在卡槽内；条缝出风口导流弧段为半径50mm圆的1/4段，弧段下连接10mm垂直段，调节板、导流弧段、弧段下连接的垂直段设计为一体；垂直导流段长×高为2000×60mm；进风口为直径100mm的圆孔；条缝出风口长度为2000mm，宽度为50mm（可在0-200mm间无级调节），出风速度为1.0m/s。

静压箱壳体，孔板，隔板，卡槽，条缝风口出风导流弧段，风口大小调节板，垂直导流段，进风口，出风口均采用厚度为2.5mm的镀锌钢板制作，消声材料采用玻璃棉毡，厚度为10mm，紧贴附在静压箱壳体内侧壁。

为了验证本发明静压箱装置出风的均匀性，需知道出风口断面速度分布情况，进一步计算得到反映出风均匀性的紊流强度，为此选用室内气体流动计算应用最多的零方程模型，建立控制方程组如下：

式中，

t = 时间

ρ = 空气密度. kg/m³

= 对于连续性方程等于1

= 对于动量方程等于

（

=1、2和3，分别表示x、y和z方向）

= 对于能量方程等于

= 对于组分控制方程等于

= 笛卡尔坐标（=1、2和3，分别表示x、y和z方向）

= 有效扩散系数

= 源项

各个控制方程中，

、

和

表示的内容列于表1中。

表1

采用有限体积法对上述控制方程进行离散，离散格式选用二阶迎风格式，引入出风边界条件并采用SIMPLE算法对离散方程进行求解，当速度项和压力项残差值均小于10^-3，同时组分的残差值小于10^-6时，控制方程组收敛，此时即可得到出风口断面上的速度分布。

图3的实线表示计算得到的采用本发明静压箱装置出风口断面中轴线上的速度分布曲线。为了与传统空壳式静压箱装置风口出风均匀性进行比较，在相同参数设置条件，相同出风边界条件，相同求解方法及收敛判定标准条件下，进一步计算了传统空壳式静压箱装置出风口断面中轴线上的速度分布，采用点画线在图3中标示。

由图3可知，在均匀性方面，传统静压箱出风口（坐标区间为0.3-2.3m）中轴线上速度波动性较大，均匀性较差；发明静压箱出风均匀性相对较好，特别是0.6-2.0m区间段，速度大小接近1.0m/s的设计出风速度，出风均匀。

风口中轴线速度分布规律方面，传统静压箱出风口中轴线平均速度为1.092m/s，与设计速度相差9.2%，速度分布方面静压箱出风口右端向内2.3-2.0m区域内，速度沿-x方向递增，2.0-0.3m内速度呈波动分布，规律性不明显；本发明的静压箱出风口中轴线平均速度为1.015m/s，与设计速度相差1.5%，速度分布方面2.3-2.2m区域内速度沿-x方向递增，这主要是由于静压箱送风口x坐标位于2.3m处，送风沿-x方向运动卷吸周围空气，使2.3-2.2m区间位于负压区，出风量减小，导致区段内出风速度小于1.0m/s，2.2-2.0m区间位于过渡区，速度分布呈现一定的波动性，2.0-0.6m区间速度大小接近1m/s，出风均匀性好，0.6-0.3m区间速度沿-x方向先增加后减小，存在波峰，这主要是因为送风气流沿向-x方向运动，撞击到静压箱左侧壁面后折回，折回气流又与后续气流对撞，动压转变为静压比例增大，压力推动气流通过孔板，由静压箱前下部区域出风口流出，使得对应点出风速度出现波峰，波峰两侧速度按一定规律分布，同时0.6-0.3m区间内速度值均大于1.0m/s，这主要是因为此区间位于送风气流与静压箱左侧壁的撞击区，动压转变为静压比例大，出风速度相对较大。发明静压箱风口中轴线速度分布规律性较强，可用于指导风口的优化设计。

同时利用风口紊流强度计算公式

计算得到采用本发明静压箱装置出风口紊流强度为4.1%，传统空壳式静压箱装置出风口紊流强度为10.0%，前者相对后者出风均匀性提升244%。测点选取如下图4所示。

实施例2

其他与实施例1相同，条缝出风口宽度为100mm。计算得到采用本发明静压箱装置出风口紊流强度为4.3%，传统空壳式静压箱装置出风口紊流强度为10.4%，前者相对后者出风均匀性提升242%。

实施例3

其他与实施例1相同，条缝风口出风速度为1.5m/s。计算得到采用本发明静压箱装置出风口紊流强度为4.7%，传统空壳式静压箱装置出风口紊流强度为10.9%，前者相对后者出风均匀性提升232%。

实施例4

其他与实施例1相同，条缝出风口宽度为100mm，出风速度为1.5m/s。计算得到采用本发明静压箱装置出风口紊流强度为5.1%，传统空壳式静压箱装置出风口紊流强度为11.3%，前者相对后者出风均匀性提升222%。

Claims

1.一种出风均匀且风口可调式静压箱，包括静压箱壳体（1）、进风口（6）、出风口（7）和贴附在静压箱壳体（1）内表面的消声材料（10），其特征在于：在静压箱壳体（1）中部设置有孔板（2），该孔板（2）位于进风口（6）上方，在孔板（2）下方设有隔板（5），孔板（2）与隔板（5）将静压箱壳体（1）内的空间分成稳流区域（Ⅰ）、进风区域（Ⅱ）以及出风区域（Ⅲ）；进风区域（Ⅱ）上安装进风口（6），稳流区域（Ⅰ）是位于孔板（2）上部的空间，出风区域（Ⅲ）上安装出风口（7），在静压箱壳体（1）的出风区域（Ⅲ）底部开设凹槽，沿凹槽四周向下延伸一段距离构成垂直导流段（3），在凹槽一侧设有卡槽（4），在卡槽（4）上安装带有导流弧段（8）的调节板（9），该调节板（9）在垂直导流段（3）内运动，通过伸入卡槽（4）深度的改变调节出风口（7）的出风量。

2.如权利要求1所述的出风均匀且风口可调式静压箱，其特征在于：所述的孔板（2）开孔率为20-25%。

3.如权利要求1所述的出风均匀且风口可调式静压箱，其特征在于：所述的消声材料（10）采用玻璃棉毡或聚乙烯泡沫。

4.如权利要求1所述的出风均匀且风口可调式静压箱，其特征在于：在静压箱壳体（1）的出风区域（Ⅲ）底部开设凹槽一侧设有多个卡槽（4），各卡槽（4）等距离设置。

5.如权利要求1所述的出风均匀且风口可调式静压箱，其特征在于：所述的导流弧段（8）为圆的1/4弧段。