CN108120217B - 一种冷库大门防雾型多气流风幕 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防雾型多气流风幕机，适用于室内外存在大温湿度差异的环境(如冷库)，可采用顶吹或侧吹的送风方式。其特征为从冷库(19)内到室外(20)风幕有3股平行流空气射流，即射流C(16)，射流B(17)及射流A(18)，其中射流C(16)与B(17)入口空气源自冷库(19)内的干冷空气，射流A(18)入口空气源自室外(20)，且射流B(17)及A(18)间有热交换，所以3股射流温度各不相同：射流C(16)温度最低，用以拦截库内空气外泄；射流A(18)温度最高，用以拦截室外(20)热湿空气侵入；射流B(17)温度居中，在与射流C(16)等含湿量情况下隔离射流C(16)与A(18)，让空气掺混线远离饱和线，从而避免冷库(19)大门开启造成室内外空气掺混引发的起雾、结露及地面结冰，并降低冷库能耗，延长设备寿命。

Description

一种冷库大门防雾型多气流风幕
技术领域
本发明涉及一种冷库或其他室内外存在大温度、湿度差异的库房、厂房大门专用防雾风幕机。
背景技术
随着我国人民生活水平的日益提高，冷库及食品加工车间得到了迅猛的发展，这些场合对室内的温度，湿度，洁净度，以及卫生都提出严格的要求。同时，这些冷库及食品加工车间的大门需要频繁开启，以满足人员，车辆，原料以及产品的进出，这些频繁开启的大门为室外(20)的蚊虫、飞絮、灰尘及污染物侵入室内提供了可乘之机，让室内的洁净度和食品安全都到影响。同时，在一些特殊的应用场合和时间，例如乳品、冰淇淋及冷冻食品车间及冷库，在夏季及南方梅雨季节，室外(20)和室内具有悬殊的温度和湿度的差异，持续开启大门不仅可以方便室内的冷空气逃逸到室外(20)从而增大冷库或冷冻车间的制冷负荷，而且可以让室外(20)的热湿空气不受限地侵入到冷库内(19)，严重影响室内的热湿平衡，让冷库室内的温度、湿度产生波动，从而造成食品质量和食品安全的隐患。其中还特别值得注意的是，湿空气会造成室内湿负荷增加，冷冻设备轻则消耗大量能源用于除湿，在一些低温情况下还不得不频繁的为室内换热器除霜，不仅能耗大，而且严重影响冷冻设备的使用寿命。同时，侵入的热湿空气在建筑内部和建筑大门附近还容易形成大量的水雾，严重阻碍操作人员的视线，降低工人生产与运输的效率，引发生产与运输事故。而且，在冷库内(19)温度低于0℃的情况下(大量的低温冷库要求库内温度低于-18℃)，冷库门口及路面还可能因为这些湿空气的进入而产生凝结并致结冰，产生打滑，人员跌倒，车辆无法安全刹车制动等等，引发安全事故。因此，阻断室外(20)热湿气流进入冷库内(19)，对于冷库的安全运行具有重大的意义。
采用传统的一些方式可以有限地缓解这样的问题，例如采用悬挂门帘的方式可以部分的阻拦室外(20)污染物和蚊虫进入室内，部分阻断室内外空气的流动，但是因为人员和车辆会触及门帘，可能造成不可控的交叉污染。采用电控自动门时，当人员和车辆靠近大门时候再开启大门，在一定程度上可以避免上述的交叉污染，但是运输效率会因为等待大门开启而大幅度降低，而且门开闭的过程中依旧不能有效防止室内外空气的交换。上述两种方法虽然在实际中还在大量使用，但是不是一个有效的现代化的解决手段。
风幕机是通过风机及气流出口产生的高速气流，在建筑出入口形成一面无形的空气幕帘，把室内外的空气隔开，将室内外分成两个独立温度区域，起到既出入方便，又能防止室内外冷热空气交换，达到节约能源提高室内热舒适的目的。对于大多数建筑来说，采用风幕机会是一种有效的封门方式，并且得到了非常广泛的工程应用和良好的用户认可。
因此，风幕也被尝试着应用到冷库建筑中。例如，中国实用新型专利CN201120463302(冷库用自动风幕装置)设计了一种冷库用自动风幕装置，包括冷库库门和冷库库门上方设置的风幕机，当冷库库门上设置行程开关，行程开关位于冷库库门与门框之间，行程开关与冷库库门外侧的电控制箱相连，电控制箱与风幕的电机相连，通过在冷库库门上设置行程开关，使风幕机自动开启。又如，中国发明专利201510276776.0采用了一种风幕机，包括置于门洞两侧的风幕箱，希望通过风幕箱在局部产生的高速的气流，“将室内外分成两个独立温度区域，能有效防止冷(暖)气外泄，这股用于风幕机循环的气流，由室内与室外(20)空气混合而成，一直循环使用，气流温度与库内温度接近，不会产生额外的冷量损失。”
但是，通过标准焓湿图分析我们可以发现，冷库有其特殊之处。以一个常见的室内外环境来说明，如图3所示，冷库内(19)环境为0℃，100％相对湿度，具有低含湿量；而室外(20)参照我国南方常见的梅雨季节的室外(20)情况为30℃，95％相对湿度，具有非常高的含湿量。此时，室内外的空气如果有掺混，那么两个状态点的连接线会落在饱和线以上一意味着结雾不可避免。因此，对于在冷库建筑大门采用风幕，必须谨慎，因为风幕的高速空气射流虽然可以部分的阻拦室外(20)空气流入，但是当射流成锥形扩散时候，会对室内冷空气和室外(20)热湿空气产生卷吸携带作用，造成明显的空气掺混；而只要有掺混，就有可能因为室内外的巨大的温度、湿度差异产生起雾。
对于上述室内外状态，如果设计一种简单的多气流风幕机，例如图1去掉其中的空气-空气热回收装置，只留下其中的辅助加热器用以加热空气射流B(17)，也是可以避免雾气的产生的，如图4所示之焓湿图分析，因为纵使空气射流A(18)与空气射流B(17)产生掺混，其掺混线也会离开饱和区。但是其缺点在于额外的加热能耗，而且空气射流A(18)的温度、湿度并没有丝毫降低。
发明内容
针对上述相关技术中存在的潜在问题问题，本发明的目的在于提供一种专门为冷库或其他室内外有大的温度、湿度差异的库房、厂房专用的防雾型平行流多气流风幕机，安装在冷库大门外侧门廊。
所述冷库用多气流风幕机可以采用顶吹或者侧吹的送风方式；优选地，选用顶吹的方式；
所述冷库用多气流风幕机，其典型的应用为3股空气射流，如图1、2所示，风幕机空气射流的空气源分别取自室外(20)环境和冷库内(19)空气，空气射流出口位置从冷库内(19)到室外(20)到逐层分布，且出风温度各不相同。
具体而言，空气射流A(18)的进风口布置在室外(20)，空气射流A(18)出口的位置也最靠近室外(20)，如图5所示，气流A(18)在风幕机内会流经空气-空气热回收装置从而降低空气射流A(18)的出风温度和湿度。空气射流A(18)不仅可以用于防止室外(20)污染物和热湿空气侵入冷库门廊，而且因为其温度、湿度的降低，可以让空气射流A(18)与空气射流B(17)的掺混线更加远离饱和区；空气射流C(16)的进风口布置在冷库内(19)，空气射流C(16)出口的位置也最靠近内侧，其温度、湿度接近冷库内(19)的温度、湿度，主要用于防止冷库内(19)的干冷空气逃逸到室外(20)；空气射流B(17)的进风口布置在冷库内(19)，其出口介于空气射流A(18)与空气射流C(16)之间，用于隔离这两个射流，而且其气流在风幕机内会流经空气-空气热回收装置从而提高其出风的温度，使其温度高于空气射流C(16)的温度，但是含湿量不变，对于室内外温差不足以提供足够加热的情况下还可以增设辅助加热器(14)的形式进一步加热空气射流B(17)，从而缩小空气射流B(17)与空气射流A(18)之间的温度、湿度差异，让空气射流A(18)与空气射流B(17)的空气掺混线远离饱和区，即使空气射流A(18)和空气射流B(17)产生一些掺混时，其掺混也不会产生结雾；
风幕机的多个出风口都带有平行流调整栅格，以调整空气射流流型，最大限度的防止空气掺混的发生；优选地，选用蜂窝状的栅格出口；
优选地，风幕机进风口设有粗效过滤器，以保护换热器和风机；
优选地，空气射流A(18)的目的在于拦截室外(20)空气和污染物及蚊虫飞絮，其射流速度可以大于空气射流B(17)及空气射流，以有效拦截上述室外(20)空气侵入和污染物及蚊虫飞絮为判据，且其射流角度可以在一定程度上调节，以向室外(20)侧偏5-15°为宜；空气射流C(16)的目的在于拦截冷库内(19)空气向外逃逸，其射流速度宜偏小，风量宜偏小，且射流角度以向冷库内(19)侧偏5-15°为宜；
优选地，空气射流B(17)的目的在于隔离空气射流A(18)与空气射流C(16)，并且通过局部加热消除起雾。因此，其射流速度宜偏小，风量宜偏小，射流角度垂直向下，空气射流B(17)宜具有出风温度调节能力，以加热量最小且不起雾为最优运行状态；
优选地，在本风幕机系统中选用可变速风机，例如变频风机或者EC风机，以增加系统的可调能力以及在过渡季节及冬季降低风机能耗；
优选地，在本风幕机系统中选用被动式空气-空气热回收装置(13)，例如空气-空气通道式换热器，或者重力型热管热回收装置，从而捕捉空气射流A(18)里面的热量，用以加热源自冷库内(19)的空气射流B(17)，使得空气射流A(18)与空气射流B(17)实现加热/冷却内部平衡，在不耗费(例如空气-空气通道式换热器或者重力型热管热回收装置)或者极少耗费(例如空气-空气转轮式热回收装置)额外能耗的情况下实现一箭双雕的功效：让空气射流A(18)出口降温降湿，让空气射流B(17)出口温度提高，减少两个气流之间的温度和湿度梯度，从而让其掺混线远离饱和区，避免结雾的产生。采用被动式空气-空气热回收装置(13)，其系统在控制上具有自适应性：在冬季或者过渡季及室内外温差小的季节，空气射流B(17)即使不加热也不会和空气射流A(18)产生掺混结雾，而此时换热温差低，空气-空气热回收装置(或者叫热回收装置)可以带来的传热量也小。反之，在夏季及高温高湿季节，室内外温差大，如果此时不对空气射流A(18)及空气射流B(17)进行有效处理，其掺混非常容易产生结雾。而此时，大温差又足以驱动空气-空气热回收装置带来大的传热量；
优选地，对于需要精密控制的情况，可以选择主动式热回收装置，例如空气-空气热泵，以方便主动地从空气射流A(18)里面捕捉热量，并加热空气射流B(17)。主动式热回收装置需要耗费能耗，但是会实现更好精密地控制。
优选地，在一些特殊情况下，例如当空气-空气热回收装置选型偏小，或者室外(20)环境极端炎热潮湿，或者冷库内(19)温度极低等情况下不能完全避免雾气产生时，可以为空气射流B(17)增设辅助加热器(14)，以达到更为主动更为精确地控制，防止结雾。
本发明的突出优点在于：
①避免冷库内(19)干冷空气逃逸出冷库造成的冷量损失；
②避免室外(20)污染物及蚊虫飞絮进入冷库内(19)影响冷库内(19)的洁净度及卫生状况，避免由此产生的洁净度及卫生状况恶化对产品质量/食品安全的影响；
③避免室外(20)热湿空气进入冷库内(19)造成冷库内(19)空气的温度、湿度的波动，避免温度波动对产品质量/食品安全的影响；
④消除了冷库在室外(20)高温高湿季节起雾的隐患，确保冷库库内及门口人员视线，提升安全，消除了装载运输过程中的事故隐患，提升装载运输的效率；
⑤极大地避免了室外(20)热湿空气进入冷库内(19)造成的冷冻设备负荷的增加，其中特别是极大减少了冷冻设备冷库换热器的潜热负荷，以及在低温冷库内(19)因为额外湿负荷造成的库内换热器结霜/融霜的负荷，不仅可以节约能耗，而且可以提升冷冻设备运行平稳性，提高冷冻设备的寿命；
⑥极大地避免了在低温冷库门口附近地板上面因为凝水结冰，消除了因为地面湿滑引发的事故隐患，提升了装载运输的效率；
⑦因为风幕采用非接触式的空气射流来隔离室内外空气，而非门口悬挂的织物或门帘等遮挡物，避免了因为接触而造成的二次污染；
⑧整个系统通过空气-空气热回收装置作为热气流与冷气流之间的传热媒介，在不消耗或者少消耗额外能耗的情况下，提高了空气射流B(17)的温度，降低了空气射流A(18)的温度、湿度，让这两股空气的掺混远离饱和线，从根本上杜绝结雾的可能。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明的技术方案实施方法，下面将对实施实施方法附图作简单地介绍：
图1为一种冷库大门防雾型多气流风幕(3气流2风机)示意图
图2为一种冷库大门防雾型多气流风幕(3气流3风机)示意图
图3为常见冷库在室外(20)高热高湿环境下起雾的原因的焓湿图分析
图4为单纯加热空气射流B(17)能避免起雾的焓湿图分析
图5为本发明之利用空气热回收装置冷却空气射流A(18)并同时加热空气射流B(17)的焓湿图分析
具体实施方式：
参照图1描述的本发明-一种基于空气热回收装置的防雾型多气流风幕，以其最为典型的3气流2风机顶吹风幕为例：风幕安装在冷库大门外门廊，采用顶吹方式，具有两个进风口，一个进风口位于室外20，室外20的高温高湿空气经过室外20空气进风粗效过滤器2过滤后，经过风机4加压后及空气-空气热回收装置13降温除湿后，经过箱体1里面的附属导流机构和位于风幕机下部靠近室外20侧的空气射流A18平行流出风栅格10调整流型后，以略向室外20侧的方向喷射出风幕机，用以阻拦室外20污染物、蚊虫以及热湿空气向冷库室内侵袭；另一个进风口位于冷库内19，冷库内19的干冷空气经过冷库侧进风过滤器3过滤后，经过风机5加压后，经过风量调节阀门6的调节，其中一部分形成空气射流C16，经过箱体1里面的附属导流机构和位于风幕机下部靠近室外20侧的空气射流C16平行流出风栅格12调整流型后，以略向冷库内19侧的方向喷射出风幕机，用以阻拦冷库内19干冷空气向室外20渗透，减少冷量损失；另外一部分形成空气射流B17，经过箱体1及隔板8所形成的流道，经过空气-空气热回收装置13加热后，经平行流出风栅格11调整流型后向下喷射出风幕机，用以隔离空气射流A18与空气射流C16，从而最大限度的隔离室内外空气的交换，避免起雾。因为空气-空气热回收装置13的存在，使得空气射流A18与空气射流B17实现加热/冷却内部平衡，在不耗费额外能耗或者少耗费额外能耗的情况下一箭双雕：让空气射流A18出口降温降湿，让空气射流B17出口温度提高，从而让其掺混线远离饱和区，避免了雾气的产生。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，例如更多的气流，更多的风机个数，以及热回收装置的类型等。凡在本发明的精神和原则(采用多气流平行流技术，气流分别采集室外(20)及冷库内(19)空气，利用空气-空气热回收装置给来自室外(20)的空气射流降温除湿，并同时给来自冷库内(19)的气流加热升温，缩小气流之间的温度、湿度差异，从而使其掺混线远离饱和线，避免雾气产生)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 (6)

1.本发明涉及一种防雾型多气流风幕机，其特征在于：防雾型多气流风幕机包括，框架、箱体(1)及箱内导流板，室外(20)空气进风粗效过滤器(2)，冷库侧空气进风粗效过滤器(3)，室外(20)侧空气驱动风机(4)，冷库室内侧空气驱动风机(5)，空气射流B(17)与空气射流C(16)的风量调节阀(6)，隔板(7)，隔板(8)，热回收装置隔板(9)，空气射流A(18)的出风栅格(10)，空气射流B(17)的出风栅格(11)，空气射流C(16)的出风栅格(12)，空气-空气热回收装置(13)，及辅助加热器(14)，以及相关的控制器及接线盒(15)部件；防雾型多气流风幕机安装在冷库或其他室内外有巨大温度湿度差异的库房或者厂房的大门和门廊内，采用顶吹送风方式；
空气射流A(18)的进风取自室外(20)，空气射流A(18)在防雾型多气流风幕机内会流经空气-空气热回收装置(13)被降温除湿后流出防雾型多气流风幕机，出风最靠近室外(20)，拦截室外(20)热湿空气侵入；空气射流B(17)与空气射流C(16)进风取自冷库室内，空气射流C(16)不经冷热处理直接流出防雾型多气流风幕机，空气射流C(16)出风口相对空气射流B(17)与空气射流C(16)两个出风口最靠近冷库室内，拦截冷库内(19)空气外泄；空气射流B(17)出风口介于所述空气射流C(16)与空气射流A(18)之间，空气射流B(17）在防雾型多气流风幕机内流经空气-空气热回收装置(13)被加热升温后流出防雾型多气流风幕机，空气射流B(17)在与空气射流C(16)等含湿量情况下被加热，因此空气射流B(17)会远离其空气饱和点，隔离所述空气射流C(16)与空气射流A(18)，使空气掺混线远离焓湿图饱和线，防止水雾产生；空气射流A(18)的进风口布置在室外(20)，空气射流A(18)出口的位置靠近室外(20)，空气射流A(18)在防雾型多气流风幕机内流经空气-空气热回收装置，降低空气射流A(18)的出风温度和湿度，空气射流A(18)用于防止室外(20)污染物和热湿空气侵入冷库门廊，且空气射流A(18)温度湿度的降低，让空气射流A(18)与空气射流B(17)的掺混线更加远离饱和区；空气射流C(16)的进风口布置在冷库内(19)，空气射流C(16)出口的位置靠近内侧，其温度湿度接近冷库内(19)的温度湿度，防止冷库内(19)的干冷空气逃逸到室外(20)；空气射流B(17)的进风口布置在冷库内(19)，其出口介于空气射流A(18)与空气射流C(16)之间，隔离所述空气射流A(18)与空气射流C(16)，空气射流B(17)气流在防雾型多气流风幕机内流经空气-空气热回收装置，提高空气射流B(17)出风的温度，使空气射流B(17)的温度高于空气射流C(16)的温度，含湿量不变，对于室内外温差不足以提供足够加热的情况下增设辅助加热器(14)，进一步加热空气射流B(17)，缩小空气射流B(17)与空气射流A(18)之间的温度湿度差异，让空气射流A(18)与空气射流B(17)的空气掺混线远离饱和区，空气射流A(18)和空气射流B(17)产生一些掺混时，掺混不会产生结雾；防雾型多气流风幕机内部设有空气-空气热回收装置(13)，在夏季或者高热高湿季节从空气射流A(18)捕捉热量，用于加热空气射流B(17)，降低空气射流A(18)的温度湿度，辅助换热器(14)，用于进一步加热空气射流B(17)，达到更为主动更为精确的控制；空气射流A(18)射流速度大于空气射流B(17)及空气射流C(16)，射流角度向室外(20)侧偏5-15°；空气射流B( 17 )射流速度偏小，风量偏小，射流角度垂直向下；空气射流C(16)射流速度偏小，风量偏小，射流角度向冷库内(19)侧偏5-15°。
2.根据权利要求1所述的一种防雾型多气流风幕机，其特征在于：进风口设有室外(20)空气进风粗效过滤器(2)和冷库侧空气进风粗效过滤器(3)以防止空气-空气热回收装置(13)因为灰尘、飞絮和蚊虫造成脏堵，保护室外(20)侧空气驱动风机(4)和冷库室内侧空气驱动风机(5)，防雾型多气流风幕机有两个进风口，每个进风口装配一个风机用于驱动空气流动。
3.根据权利要求2所述的一种防雾型多气流风幕机，其特征在于：室外(20)侧空气驱动风机(4)和冷库室内侧空气驱动风机(5)的风机叶轮及电机的形式根据应用环境对风量、风压、噪音和防护级的要求选配调整，风机叶轮的形式包括：轴流式、离心式、贯流式和蜗壳式，电机的形式包括：交流电机、直流电机、EC电机，电机的运行方式为定速运行或变速运行。
4.根据权利要求2所述的一种防雾型多气流风幕机，其特征在于：冷库室内侧空气驱动风机(5)同时为空气射流B(17)和空气射流C(16)提供动力，通过调整隔板(8)的布置位置的方式实现对空气射流B(17)与空气射流C(16)的分配； 对于使用隔板(8)控制空气气流B(17)与空气气流C(16)的流量达不到调节要求的情况，通过加装风量调节阀 (6)实现对流量及出口风速更精准调节； 所述风量调节阀(6)包括：对开式密闭多叶调节阀、蝶阀、三通调节阀，采用手动或电动方式进行调节；空气射流B(17)、空气射流C(16)、空气射流A(18)之间设有隔板，防止空气射流B(17)、空气射流C(16)、空气射流A(18)在防雾型多气流风幕机内部产生掺混，包括用于隔离空气射流A(18)与空气射流B(17)的隔板(7)，用于隔离空气射流B(17)与空气射流C(16)的隔板(8)，用于隔离空气射流A(18)的热回收装置隔板(9)； 所述隔板(7)、隔板(8)及热回收装置隔板(9)在满足支撑强度、泄漏、防火、耐热工艺要求的情况下，采用单层或多层材料或复合层材料，在框架及箱体(1)内布置；为防止各空气射流之间的热传递及凝水，隔板表面或隔板内部贴敷保温，在部分隔板(8)上面贴敷保温，防止已经加热的空气射流B(17)与空气射流C(16)之间产生传热；在隔板(7)上面贴敷保温，防止空气射流B(17)与射流A(18)之间在隔板(7)传热造成凝水。
5.根据权利要求1所述的一种防雾型多气流风幕机，其特征在于：防雾型多气流风幕机的每个空气射流出口分别设有独立的出风栅格，包括空气射流A(18)的出风栅格(10)，空气射流B(17)的出风栅格(11)，空气射流C(16)的出风栅格(12)，出风栅格选用蜂窝状均流出风栅格，出风栅格的出风角度具有一定的可调性。
6.根据权利要求1所述一种防雾型多气流风幕机，其特征在于：空气-空气热回收装置(13)和辅助换热器(14)设置在气流流经冷库室内侧空气驱动风机(5)之后，冷库内侧空气驱动风机(5)进风口设置冷库侧空气进风粗效过滤器(3)，室外(20)侧空气驱动风机(4)进风口设置室外(20)空气进风粗效过滤器(2)。
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