CN108351117A - 气流罩 - Google Patents

Abstract

一种用于测量通过供暖通风及空调HVAC系统的扩散器的气流的装置，包括：罩，所述罩置于所述扩散器附近，使得从所述扩散器排出的气流被导向所述罩中。所述罩用于将所述气流分开并导向穿过多个排出通道。传感器探头，用于测量通过每个所述排出通道的气流。

Description

气流罩

相关申请

本申请要求于2015年2月26日递交的、序列号为No.62/121,222的美国临时申请的优先权，其全部内容以引用方式结合于此。

技术领域

本公开针对的是空气速度感应。更具体地，本公开针对的是一种气流罩，直接读数罩，或者是一种辐射热测定器(balometer)，用于测量来自商业建筑或类似建筑物中的供暖，通风及空调(HVAC)系统中的扩散器的气流。

背景技术

为商业建筑或类似建筑物设计HVAC系统的建筑师与工程师，竭尽全力确保该系统为这些建筑物中的居住者提供一致且稳定的舒适度。HVAC设计者认真地按大小排列HVAC单元以确保运送合适体积的调节后的空气。此外，他们设计管道系统，将调节后的空气以合理的速率与比例分配到建筑物的各个房间和其他区域。而且，设计者选择排放气流所经过的扩散器，调风器或者终端的间距和结构(之后通称为“扩散器”)，将调节后的空气分配并分散至房间/区域，以便于为居住者提供所需的舒适度。

构成该设计必不可少的是，对于调节后的空气从每个扩散器中分散的体积流率的要求，该比率是设计者指定的比率或在设计者预定的比率范围内。偏离设计者指定的流率将会导致房间或者区域温度偏离控制器/恒温器所设定的目标温度，这样就会在建筑物居住者的舒适度上做出妥协。

当开始使用新型商业HVAC系统时，该系统需要平衡以确保调节后的空气是以系统设计者指定的体积流率或在设计者指定的比率范围内从每个扩散器中运送出去。作为常规HVAC系统维护的一部分，或者当重新规划建筑物内平面图的时候，该平衡也是必需的。

平衡一个商业HVAC系统不是一件小事，并且需要有资格的HVAC技术员的服务。商业HVAC管道路线可以是复杂的，并且可以具有许多分支和地带，每个分支和地带具有很多扩散器或者节点。不仅每个扩散器都具有自己的阻尼器来调节通过该特定节点的流量，还设有管道系统内部的阻尼器，其可以用来控制气流至系统内部的各个地带。曾经有人想到，为任意地带和节点调整阻尼器，势必将会改变背压，从而影响系统中经过所有其他地带和节点的气流，该平衡任务的复杂度可想而知。

安装在天花板上的商用HVAC系统的扩散器是由系统设计者从有限数量的结构中选中用来扩散和引导调节后的空气以预定的模式进入到建筑空间中。虽然可供选择的扩散器结构多种多样，绝大多数的扩散器设计属于或是基于吊顶板共用的标准24英寸乘以24英寸足迹。

国家环境平衡委员会(National Environmental Balancing Board，NEBB)是一个国际认证协会，除了其他功能，其认证公司和个人来委托制作，测试，调节和平衡HVAC系统。除了认证之外，NEBB还提供设备规范与过程标准。在设备方面，一件NEBB给出规范的设备指的是直接读数罩，用于测量通过安装在天花板上的扩散器的气流。在该描述中，更通用的术语“气流罩”用于描述直接读数罩设备的最常用的形式。该领域的技术人员将会理解在本文描述中使用的“直接读数罩”与“气流罩”本质上是可以互换的，例如，此处所描述的气流罩可以成为NEBB规范内的直接读数罩。

气流罩是是HVAC技术员用来测量通过商业HVAC系统的安装在天花板上的扩散器所排放的气流的仪器。气流罩设计为被把持于越过扩散器。该罩用作导管，收集并重定向扩散器所排出的空气。该空气罩具有收缩-扩张喷嘴的结构，其带有调节后的空气直接通过的喉部，从而测量其体积流率。通过穿过喉部内的平均皮托管压力计完成差压测量。

典型地，用于传统气流罩的平均皮托管压力计包括穿过喉部内部的多个阵列排布的管。该管定义了两条通道(一条用于平均上游压力，另一条用于平均下游压力)，流体连接于单个压力计。在罩内与管隔开的端口朝向上游和下游方向，并且分别连接到上游和下游通道。因此，罩内的气流产生穿过皮托管阵列的速度压力，上游通道均分高压侧总压力，下游通道均分低压侧静态压力。其目的在于，由于与阵列隔开的端口延伸穿过喉部的截面，通过阵列所感测到的速度压力是在喉部内的平均速度。该平均速度压力可以用于计算通过罩的平均空气速度，通过它也可以算出体积流率。

平均皮托管阵列压力计易受到误差的影响。测量出的横穿平均皮托管的差压对横穿许多端口的空气速度的变化是十分敏感的，其可以在一些开口释放压力。例如，具有高度不均匀汇流的情况，相对高或低集中度的区域正好位于该皮托管端口的区域。其他情况中，所测量的差压不会产生准确的气流测量值。

不考虑HVAC扩散器的特定结构，传统的气流罩收集排出的空气，并且使空气重定向喉部，在该处取得用于计算通过气流罩的体积气流的差压测量值。然而，收集和重定向降低了通过罩的气流率，这样在HVAC系统内造成了背压。作为气流罩所造成的背压的结果，通过扩散器的气流减少了。若不去检验，将会在气流罩气流读数中产生相应的误差。认识到的是，通过气流罩测量的差压必须要求分辨率达到0.001英寸水柱，这些误差才会变得突出。

此外，典型地，传统的气流罩具有开口截面，并且导向通过该罩的空气可以自由跟随物理学规定的流动路径和模式。因此，通过气流罩的整体流并不是均匀地穿过罩的截面，并且流测量值的准确度会受到影响。罩内流的重定向可以引起罩内一些区域的再循环模式，例如，朝向罩的中间区域，而大部分整体流被导向沿着罩的其他区域，例如沿着侧面。因此，传统气流罩会缺乏混合，而流应具有更加混合、统一的流动模式穿过罩的截面。

此外，通过空气罩的流的不均匀性会根据扩散器结构的空气排出而改变。因为传统气流罩中的平均皮托管压力计在罩的截面中的位置是固定的，所测量的净压力的准确度可基本随着源于测量结果的速度剖面图和流计算的变化而改变，其是不可靠的并且是凭运气的。综上所述，显而易见的是，传统的气流罩由于流动的不均匀性和不同扩散器结构所导致的流变化而受到不准确性的影响。

发明内容

一种用于测量通过供暖通风及空调HVAC系统的扩散器的气流的装置，包括置于所述扩散器附近的罩，使得从所述扩散器排出的气流被导向所述罩中。所述罩用于将所述气流分开并导向引导通过多个排出通道。传感器探头，用于测量通过每个所述排出通道的气流。

根据一方面，所述传感器探头可包括热点风速计传感器。

根据另一方面，所述罩可包括流扰乱结构，用于将所述气流混合并均匀地分布在整个所述排出通道中。所述流扰乱结构可包括扰流器。每个所述流扰乱结构可包括设置为锯齿状排的多个齿状翼片。所述流扰乱结构置于邻近所述排出通道的入口。

根据另一方面，所述罩可包括内壁，所述内壁将所述气流分开并使所述气流呈漏斗状进入所述排出通道中。所述内壁可具有尖形结构并以汇聚方式朝向所述排出通道倾斜。所述罩可包括上部，所述上部定义了开放空间，所述气流被排出至所述开放空间中。所述内壁和所述排出通道可置于所述上部的下游。

根据另一方面，所述罩可包括四个象限区，所述分开的气流被引导通过所述象限区。每个象限区可包括一个所述排出通道。所述罩进一步包括内壁，所述内壁协助定义所述象限区并且将所述罩中的所述气流分开并使所述气流呈漏斗状进入所述排出通道中。

根据另一方面，每个所述象限区可包括至少一个流扰乱结构，所述流扰乱结构用于将所述气流混合并均匀地分布在整个所述排出通道中。所述流扰乱结构可置于邻近所述排出通道的入口。

根据另一方面，所述装置可包括位于所述罩的上部的平坦表面，所述平坦表面将所述气流流线化并导向所述排出通道。所述平坦表面可减少所述上部的体积并协助防止在所述罩的所述上部中的所述气流的旋动。所述平坦表面可为盖的上部，仪器和电子器件位于所述盖下方。所述仪器可包括压力变换器和温度变换器的至少一种。

根据另一方面，所述装置可包括电子器件，用于询问所述传感器探头并传输无线信号，所述无线信号包括通过所述传感器探头获取到的测量数据。所述装置还可包括智能设备，用于接收所述无线信号并处理所述测量数据，从而为所述扩散器提供气流测量数据。所述智能设备可包括智能电话或平板的一种，配备有用于处理所述气流测量数据的应用，并包括图形用户界面，所述图形用户界面用于显示与所述测量数据和所述HVAC系统相关的信息。

根据进一步的方面，所述装置可包括杆安装结构，所述杆安装结构位于所述罩的下侧的中心处。所述杆安装结构适用于接收杆，所述杆可被用户操纵来操作所述罩到达邻近所述扩散器的期望位置。所述杆安装结构可包括转环机构，所述转环机构用于允许所述杆相对于所述罩枢转。所述杆可具有可伸缩构造，允许调节所述杆的长度，用以方便将所述罩定位于邻近所述扩散器，同时将所述杆的基底定位于对着表面，使得所述表面支撑所述罩的至少一部分重量。所述杆可包括把手，所述用户可抓住所述把手并操作所述罩，所述把手包括触发器，所述触发器可通过手指开启从而提供用于启动系统电子器件的无线信号。

一种用于测量通过供暖通风及空调HVAC系统的扩散器的气流的方法，包括：将从所述扩散器排出的所述气流汇聚，将所述气流分开，将所述分开的气流引导通过多个排出通道，以及测量通过每个所述排出通道的所述气流。

根据一方面，所述方法进一步包括扰乱所述气流以进行混合并将所述气流均匀地分布在整个所述排出通道中。

根据另一方面，所述的方法进一步包括在靠近所述扩散器的区域中将所述气流流线化，并将所述气流导向用于分开所述气流的结构。

附图说明

本发明以实例的方式进行描述而不限于附图中的图示，附图中相同的标记代表相同的元件，其中：

图1是根据本发明的用于测量从HVAC扩散器排出的气流的系统的立体图。

图2是图1所示的系统的部分的立体俯视图。

图3是图2所示的移除了部分零件的系统的部分的立体俯视图。

图4是图2所示的系统的部分的立体仰视图。

图5是图2所示的系统的部分的侧视平面图。

图6是图2所示的系统的部分的俯视平面图。

图7-9是图2所示的系统的不同部分的立体图。

图10是图1所示的系统的一示例性实施方式的立体图。

图11A-11J是HVAC扩散器的实例，图1-10的系统可用于测量通过这些HVAC扩散器的气流。

图12A-12D是与图1-10系统与现有技术中气流罩的操作的对比实例。

具体实施方式

参考图1，用于测量通过HVAC系统14的扩散器12的气流的系统10包括装置48，装置48包括辐射热测定器50以及杆20，该辐射热测定50可以安装在杆20上。如图1所示，HVAC系统14可以是一个在商业建筑中(办公楼)中常见的商业HVAC系统，并且扩散器12可以是一种通常用于这些建筑中的办公空间的吊顶结构中的扩散器(通常以16表示)。例如，扩散器12可以具有24*24英寸足迹，与商业吊顶16的典型的网状结构相称。扩散器12可被供给有来自HVAC系统14并通过管道系统40和罩42的经调节的空气。

辐射热测定器50包括具有完全封装的矩形结构的罩52,该结构适用于与扩散器12的结构(例如24x24英寸的方形结构)配合。杆20方便用户(通常以30表示)操作辐射热测定器罩52，以刚好安装在扩散器12上并沿着扩散器周长对着顶16，使得从扩散器排出的所有空气被引导穿过辐射热测定器50。在该位置，用户30可启动系统10，例如，通过把手22上的触发器24。

触发器24通过无线通信启动辐射热测定器50的仪器和电子器件，例如通过蓝牙或单模式无线连接。仪器和电子器件至少部分地隐藏在辐射热测定器罩52中，因而未在图1中示出。仪器和电子器件获取无线传输(例如通过蓝牙)至智能设备26(例如智能电话)的气流测量数据。智能设备26配备有应用(HVAC平衡app)，适用于使用从辐射热测定器50接收的测量数据来计算或以其他方式确定从扩散器12排出的空气的体积流率。

该过程可对HVAC系统的给定部分的所有扩散器12进行重复，例如对于给定的建筑、房间、区域、分支等。一旦所有扩散器12完成该过程，测量的流率可与期望或指定的流率进行比较，从而确定是否需要进行任何调整。这些调整可通过多种方式确定。例如，调整可通过熟练的用户确定，例如熟知建筑平衡的HVAC技术人员。这是难以处理的并且倾向于存在误差，尤其是当大量扩散器需要调整时。因此，在另一个实例中，安装在智能设备26上的HVAC平衡app可包括根据测量的流率和给定的关于正在平衡的HVAC系统(或其一部分)的适当信息为每个扩散器确定适当调整的部分。

系统10设计为方便用户30的使用。需要注意的是，顶部安装的HVAC扩散器12可有很多个并且位于很难获取的位置，例如在小隔间或者其他家具的上方。为此，在进行测量时，用户30可能需要手动定位并把持该系统(见图1)。由于商业建筑可具有几百个需要平衡的扩散器12，这将会是繁重且艰巨的任务。系统10就是在这些考虑的基础上构建的。

辐射热测定器罩52由模塑的、薄壁的结构构建而成，该构造由轻量聚合物材料形成，例如聚丙烯。辐射热测定器50可因而具有相对轻的构造，例如3磅或更轻，可以低于传统辐射热测定器的一半重量。

杆20也可由轻量材料构建，例如碳纤维或铝。杆20在长度上(通过锁28可伸缩地)可调节，使得用户30可操作辐射热测定器50达到不同高度的顶部并达到障碍物附近或越过障碍物(例如家具或橱柜)。抓握把手22为用户30提供舒适和方便的抓握，并且为了方便触及触发器并进行启动，将触发器置于合适位置。杆20的基部32也可具有人体工程学构造，用于提升用户的舒适程度并方便使用。为了方便用户操纵辐射热测定器50至期望的使用位置，辐射热测定器包括位于中心的转环(swivel)连接器36，位于罩52的下侧。转环连接器36(图5)允许杆20的位置相对于辐射热测定器罩52可操纵，以使用户可从不同途径触及扩散器12。

有利的是，系统10还配置为使得用户30不需要通过杆20手动把持住辐射热测定器50。由于辐射热测定器罩52具有极其轻的构造，并且由于杆20是伸缩可调节的，杆可位于辐射热测定器罩52的下方并且其长度被调节为使得辐射热测定器50通过刚性表面被支撑，例如被地板18或家具(例如书桌，橱柜或桌子)的表面支撑。另外，为了促使该功能的实现，杆20的基部32可包括端部或帽34，其具有例如有棱或有节(knurled)的橡胶构造，这会促使与支撑表面的良好的摩擦“抓握”。

在地板18和顶16之间支撑系统在图1中20'的虚线处示出。在本应用中，用户30不需要再去支撑系统10的全部重量。即使空间或家具不允许杆20位于足够使其独立支撑辐射热测定器50的角度，这仍可以在例如用户通过单手稳定该系统10时减轻用户30由于支撑一部分重量而造成的负担。

参见图2-6，罩52具有上部60，上部60大体为方形、盒状结构并具有四个相交的侧壁62，四个侧壁62彼此相交并定义相对顶16(图1)放置的外围端64。侧壁62还定义了辐射热测定器罩52的内部空间66。上部60的内部空间66具有开口结构并通向罩52的下部70下游，其被分为四个象限区72，每个象限区在构造和结构上都是相同的。

辐射热测定器罩52还具有盖150，用于隐藏并保护辐射热测定器50的仪器和电路器件(见图3)的至少一部分，并用于帮助将气流引入辐射热测定器罩52的上部60中。

每个象限区72通过各对内壁80而被部分定义为位于罩52内部。各内壁80具有倾斜的或成角的结构，并在罩52的内部空间66内形成屋顶状倾斜。在每象限区72中，内壁80以直角彼此相交，在相交点定义谷状部(valley)82。相邻象限区72的相交内壁80在相交点定义尖状部(peak)84。每个尖状部84从垂直于各侧壁62向罩52的内部空间66的中心延伸，其中尖状部彼此相交。每个谷状部82将相交的一对尖状部84一分为二，从而定义了其象限区72。谷状部82也延伸并在罩52的内部空间66的中心相交。

在每个象限区72中，相交壁80和侧壁62的各部分定义了象限区的入口部86。每个象限区72还包括排出通道90,其从相关联的入口86向下延伸(见图2-6)。排出通道90具有大致管状、矩形结构。每个排出通道90由侧壁62的相交部分定义在两侧上，并通过相交的通道壁92定义在两侧上，相交的通道壁92大致垂直地从侧壁向内延伸朝向罩52的中心。在它们的上限处，通道壁92与关联于该象限区72的橡胶内壁80的下边缘部94(见图4)相交。

每个象限区72还包括扰流器100形式的扰乱结构，位于排出通道90的口部或口部附近处，与象限区的入口部86紧密配合。例如，扰流器100可通过滑入配合连接被固定至罩52。扰流器100沿着每个象限区的入口部86的周边的至少一部分延伸，沿着排出通道90的口部的周边延伸。扰流器100的实例在图7中示出。在该示例性实施例中，扰流器100为单个部件，包括以直角彼此相交的一对内支腿(leg)102和一对外支腿104。内支腿102紧密配合并跟随于象限区72的相交内壁80的斜坡，外支腿104紧密配合并跟随于大致竖直延伸的象限区72的侧壁62(参见例如图6)。

扰流器的每个支腿102、104包括多个齿状翼片106，多个齿状翼片106沿着每个支腿的长度呈锯齿状排。每个支腿102、104包括上排110翼片106和下排112翼片106。上排翼片106和下排翼片106交错排列并向远离彼此的相反方向延伸。在外支腿104上，翼片106沿着外支腿的整个长度相隔开。在内支腿102上，翼片106沿着大约每个支腿的一半长度相隔开，即相交于相邻外支腿104的半个长度。内支腿102的摆脱于翼片106的部分108具有平滑的轮廓构造，带有与内壁80平滑融合的上边缘。

每个翼片106具有从变宽的基底开始至突出尖部渐尖的构造。上排110和下排112的翼片106沿着在支腿102、104的长度的方向上测量的翼片的宽度而渐尖。另外，上排110翼片106还朝向其抵触的壁62、80渐尖。

参见图8，为了方便起见，其示出了翻转的盖150，盖具有大致方形结构，具有平面的方形顶壁152和垂直于顶壁并沿着其外周延伸的四个侧壁154。覆盖壁160的圆柱形电子器件位于顶壁152中心，并垂直于顶壁延伸。多个加强肋162从壁160径向向外延伸至侧壁154。

每个侧壁154包括位于中心的、大致为V形凹口(notch)170，其轮廓与每个象限区72的相交内壁80的轮廓相匹配。当与辐射热测定器罩52组装时，内壁80可因而与凹口170紧密配合并协助支撑盖150。在凹口170之外，侧壁154具有短边部172，短边部172包括定义了多个齿174的多个齿状凹口。齿174沿着短边部172的长度延伸，并具有类似于扰流器100上的下排112翼片106的结构和形状。齿174在盖150的侧壁154上的位置和间隔与扰流器100的摆脱于翼片106的内支腿102的部分108相一致。

辐射热测定器50还包括用于测量与房间环境温度条件相关的条件以及通过扩散器12的气流。辐射热测定器50包括气流感应探头120，用于感应通过辐射热测定器罩52的每个象限区72的气流。气流探头120位于每个排出通道90中。在图2-6示出的示例性实施例中，探头120通过在壁相交处的通道壁92进入排出通道90。为此，排出通道90与探头支撑件122配合，探头支撑件122具有与探头122的紧密配合部分互锁的部分。探头120延伸穿过探头支撑件122并通过相交的通道壁92进入排出通道90。探头120以将相交壁92一分为二的角度延伸，并通过探头支撑件122被把持在合适位置，以使探头的端部124在排出通道90中位于中心位置并朝向适当方向。

气流感应探头120可具有多种结构。在此处公开的示例性实施例中，探头120包括热点风速计气流感应探头。可替代的探头结构(例如压力计探头)也是可用的。

参见图9，4个差压变换器130位于盖150下方的罩52的上部60的中心，每个象限区72一个，用于感应通过每个象限区的气流和排出有该气流的环境空气之间的差压。为此，每个压力变换器130具有与相关象限区72的排出通道90中气压流体连通的压力端口，并且具有与辐射热测定器罩52外部的气压流体连通(例如通过管)的端口。

辐射热测定器50的仪器还包括温度感应部件，用于测量通过辐射热测定器的气流的温度。温度感应部件可为例如电阻式(如热电偶式)元件。根据一实例，气流探头120包括热点风速计，风速计本身的电阻式元件可被用于测量气流温度。可选地，可采用一个或多个单独的温度传感器。

压力变换器130和气流探头120可电连接至安装于辐射热测定器罩52的电子单元132，并位于盖的下方中心位置。电子单元132包括电路板134，压力变换器130可安装于电路板134上。可选地，压力变换器可安装至辐射热测定器50结构上。电子单元132包括多个电子部件136，例如处理器，通信部件(例如蓝牙)，信号调节部件，电源和接地电路，通信总线和任何其他操作必须的部件。压力变换器130和气流探头120可连接至电子单元132，例如，通过与安装在电路板134上的插座相互连接的电线进行连接。辐射热测定器150还包括电源140，例如电池组，其也位于盖150的下方。例如，电源可以安装至电路板134，在安装有电子部件136的相同或相对的一侧上。

参见图1和图10，操作时，用户30通过杆20将辐射热测定器50置于扩散器12上。辐射热测定器罩52的上部60收集从扩散器12排出的空气并将其引导至象限区72中。被引导至每个象限区72的空气通过排出通道90并穿过传感器探头。用户30通过把手22上的触发器24启动辐射热测定器50，并且通过传感器探头120测量流率。

电子单元132将从探头120获取的读数无线地从探头120传输至智能设备26。智能设备26接收并处理该读数，并将读数相关数据显示给用户进行说明。由于从每个传感器探头120的读数与通过相关排出通道90的流相关，并且由于总气流被分入不同排出通道，通过辐射热测定器50的总流的计算需要将通过每个单独排出通道的流相加。

由于传感器探头120在每个排出通道90中的位置是固定的，重要的是通过每个排出通道的整体流约均匀越好，从而能够获得准确的流测量。即使是气流分布不均匀地通过四个象限区72时，这也是适用的。只要通过每个排出通道90的整体流被均匀分配至该通道中，则对那个象限区的流测量将会是准确的，对扩散器12的总流的计算也会是准确的。

传统的商用HVAC顶部安装扩散器可具有多种结构。这些扩散器的结构在图11A-11J中示出，并总结入如下表格中：

附图	扩散器结构
		11A	3-圆锥，方形，4-向扩散器(12a)
11B	2-圆锥，方形，4-向扩散器(12b)
		11C	5-圆锥，方形，4-向扩散器(12c)
11D	3-向，方形扩散器(12d)
		11E	3-向，矩形扩散器(12e)
11F	2-向，方形扩散器(12f)
		11G	T-棒，方形，板状扩散器(12g)
11H	2-向扩散器(12h)
		11I	1-向扩散器(12i)
11J	4-向，模块化扩散器(12j)

扩散器的结构将会帮助指定任何辐射热测定器的气流形式。扩散器结构还会确定气流是否在辐射热测定器上均匀或不均匀分布。所有在图11A-11J中示出的扩散器设计将排出的空气引导朝向向外或向下的方向。扩散器12a-12c，12g和12j将空气导向4个方向，并在理论上将空气均匀地导向至辐射热测定器罩中。扩散器12d-12f将空气导向3个方向，并因此将空气不均匀地导向至辐射热测定器罩中。扩散器12h和12i分别将空气导向2个和1个方向，并因此也将空气不均匀地导向至辐射热测定器罩中。

测试还示出了，在传统辐射热测定器罩设计中，通过罩的整体流倾向于沿着罩的边缘或侧壁集中，而一部分空气再循环至罩的中心，主要在罩的上部区域中。依赖于扩散器的结构(如上所示)，整体流不仅是沿着侧壁集中，而且是不均匀地沿着侧壁集中。由于流测量设备的位置在传统辐射热测定器罩中是固定的，容易出现的问题是传统辐射热测定器的精度在某种程度上来说是凭运气的。已知这个问题，本领域技术人员可以理解的是，传统辐射热测定器设计的精度和可靠性存在疑问。这些问题是亟待解决的。

根据本发明，辐射热测定器50适用于克服这些缺陷。为此，辐射热测定器50配置为将从扩散器12到象限区72的气流分开，从而限制被分开的流去往更为可管理的空间。每个象限区72中的扰流器100将气流扰流并混合，以产生均匀的整体流通过每个排出通道90。完成这些以后，每个排出通道90中进行的气流测量的结果是准确的并产生通过扩散器的总气流的准确的计算结果。

例如，在图10示出的实例中，扩散器12具有3锥形，方形，4向结构，因而将气流导向辐射热测定器罩52的所有四个侧壁62。由此，如果没有检查，整体流会倾向于沿着侧壁62朝向排出通道90流动。同时，气流中没有沿着侧壁62流动的部分被收集并被通过内壁80的汇聚、斜坡结构而成漏斗状(funneled)流向排出通道90。然而，由于气流被导向排出通道90，扰流器100将气流的部分重新导向，使其被更混合并均匀地分布而穿过排出通道。由于气流在穿过通道90中被均匀的分布，被传感器探头120采样的气流的一小部分更容易呈现对排出通道90中的气流的精确测量。

将来自扩散器12的气流分开并进入四个象限区72，并将每个象限区的气流通过扰流器100混合，从而有助于得到这样的结果。辐射热测定器50的准确性可被气流阻力的大小或背压影响，这是在将辐射热测定器放入气流时被引入的。一般来说，通过辐射热测定器50的存在而引入的背压越低越好。将流混合以提升通过辐射热测定器50的气流的均匀性，然而，这不可避免地增加了由辐射热测定器引入的背压。为了将通过单个传统辐射热测定器罩的流动通道的气流充分地混合，需要较高程度的混合，并且仍然不能得到均匀的流分布。事实上，产生通过传统辐射热测定器的均匀流的必要流混合程度将会产生这样高的量的气流中断，这样，不期望的背压将会产生。

有利的是，本发明的辐射热测定器罩52通过将气流首先分开进入更好管理的空间的象限区72而避开了这个问题。在象限区72中，用于将气流在穿过排出通道90中进行足够混合和分布的流中断需要的量被最小化。因此，扰流器翼片106的尺寸，以及通道90内的气流中断的量可保持为最小值，这帮助最小化辐射热测定器50产生的背压的量。

另外，本发明的辐射热测定器50和传统辐射热测定器中执行的计算的方式的本质差别促使了这一功能性的提升。传统辐射热测定器罩将分布于罩中的元件阵列的气流测量结果取平均值。然而，辐射热测定器50将从分割的罩中的每个通道中测量的单独气流进行了总和。由此，本发明的辐射热测定器50不需要像传统辐射热测定器那样程度地依赖于从扩散器被导向至辐射热测定器罩的气流。

不同扩散器结构(见图11A-11J)对于辐射热测定器50的提供准确气流测量的能力具有很小影响或者没有影响。在传统辐射热测定器结构中，不均匀的扩散器结构会加重辐射热测定器罩的特定区域的负载，产生集中的整体流路径，而不一定会参与到平均测量值的计算中。而在本发明的辐射热测定器50中则不是这样。

由于辐射热测定器50被分为象限区72并给予通过每个象限区的测量气流的总和，而不是穿过整个罩的流的平均，因此没有某个扩散器结构导致辐射热测定器的特定区域出现不平衡的情况。这是由于，在每个象限区72中，气流呈漏斗状进入排出通道90并通过扰流器100混合从而保证在通道中的均匀气流分布。由于每个象限区被单独测量，不同象限区之间的流变化会发出信号而将扩散器12不平衡的水平发送。例如，这是由于，导向至扩散器12的肘部(elbow)，并且系统10可补偿与不平衡水平相关的任何不准确。对于每个象限区72的气流测量将是准确的并且，因此，系统测量的总气流将是准确的。传统的气流罩使用具有信号差压测量的平均皮托管，因此不能检测这些不平衡或进行补偿。

为了进一步改善系统10的准确性，智能设备26实现的应用可用于补偿由辐射热测定器50对测试中不同结构的扩散器和HVAC系统实现的不同回流。为此，补偿因子可通过气流小型试验(bench test)确定。气流小型试验可用于在每个不同扩散器结构下以已知体积流率排出空气。这已知的流率可与通过辐射热测定器50测量的流率进行比较，其误差可用于产生补偿因子，并被编程入智能设备应用中。可重复进行测试，从而建立可靠性，并且，为了将其他因素纳入考虑，例如对在管道系统中任何导向至扩散器的肘部的补偿以及肘部和扩散器之间的距离。

所有这些因素可被编程入智能应用中。在使用时，用户30简单地通过智能设备26上的应用(应用图形用户界面GUI)选择扩散器类型和任何其他信息，例如肘部距离。该应用通过对从传感器120获得的读数使用合适的补偿因子而将这些参数纳入考虑。

另外，在智能设备上的应用的实现允许进一步的效率，例如可预估的平衡算法，为用户30指示测量谁(即测量哪个扩散器12)的流，以何种顺序，以及如何调整每个扩散器的阻尼从而获得系统平衡。为此，用户30可被询问而通过GUI进入HVAC系统信息，例如在给定房间或VAC系统的给定支路中的扩散器12的数量和类型，以及对每个扩散器的肘部距离。给定这个信息，智能设备26运行应用可给出用户30一步一步的指示，关于如何在最精确的以及以最省时的方式下平衡系统。

为了说明系统10的功效，图12A-12D对比并对照了流图形以及速度矢量，这是通过计算流体动力学(CFD)建模而对现有技术中气流罩(图12A-12B)和辐射热测定器50(图12C-D)获得的。在图12A-12D中，CFD建模说明了带有矢量箭头的气流。矢量箭头指向的方向为建模的气流的方向。矢量箭头的尺寸指出了气流的速度。矢量箭头在任何特定区域的密度指出了建模的气流在该区域中的密度或集中度。

参见图12A，传统气流罩H位于3-锥形，方形，4-向扩散器12a(参见图11A)上方。在本实例中，气流沿着罩H的外壁W集中，在图12A中大致在A处的区域中示出。在这些区域A中，集中的气流沿着壁W流向气流罩H的喉部T。另外，罩的中心区域(一般指B处区域)气流集中较少，但仍流向喉部T。在罩的上部区域(一般指C处区域)气流倾向于再循环或旋动，如CFD模型的旋动和向上指向的箭头所示。在喉部T或其附近，流沿着壁W在一般如C处区域高度集中，如致密的、暗色的箭头集合所示。

至此，应理解的是，传统气流罩H在3-锥形，方形，4＝向扩散器12a，在罩的上部中心区域C的旋动导致整体气流沿着壁W直到并通过喉部T，而在罩的中心部分B的气流集中度低。意图测量穿过罩的平均速度的平均皮托管压力计通常不能准确测量如图12A所示的高度不均匀气流形式的速度。

另外，在罩H的上部区域C旋动和再循环会抑制流通过调风器12a，将会导致HVAC系统的背压增大。增大的背压会减少通过调风器12a和气流罩H的流。因此，不仅传统气流罩H遭受通过罩的不均匀气流形式，其还遭受由于其使用而带来的减少的流。因此，通过传统气流罩H获得的准确和可重复测量结果是存在疑问的。

这些问题存在于传统气流罩在其他调风器类型中的使用。参见图12B，传统气流罩H位于方形，单方向扩散器12i(参见图11I)上方。在本实例中，气流沿着罩H的外壁W集中，单向扩散器12i将空气导向该处，如图12B中大致在A处的区域所示。如B处所示，存在朝向喉部T的集中度低的气流，但该区域很小且不规则。如C处所示，存在很多发生旋动和再循环的区域。如D处所示，在喉部T处或附近，气流沿着壁W高度集中，尤其是沿着产生整体流A的壁。

至此，应当理解的是，方形、单向扩散器12a将整体气流沿着气流罩H的一个壁W引导，并且还在整个罩中产生高度旋动和再循环。在该场景下，平均皮托管压力计通常不能准确测量如图12B所示的高度不均匀气流形式的速度，并且高度的旋动和再循环会增加背压，从而减少通过气流罩H的流。因此，通过传统气流罩H获得的测量的准确性和可重复性是存在疑问的。

对比图12A和12B，容易看出的是，在给定流轮廓的区别和由多种扩散器结构产生的背压的情况下，传统气流罩H很难提供准确且可靠的气流测量。本发明的辐射热测定器50克服了这些问题。

图12C和12D说明了用于辐射热测定器50的CFD模型，其分别在图12A和12B说明的场景下进行了实施。如图12C和12D所示，罩150的存在将辐射热测定器罩52的上部60中的流变得流线化，从而抑制或防止旋动和再循环。罩150将流线化的气流侧向导入象限区72中，随后将气流引导穿过排出通道90。

在4向调风器12a(图12C)的情况下，气流以基本上相等的速率朝向四个象限区72而排出至辐射热测定器罩52中。沿着辐射热测定器罩52的外壁，气流不倾向于集中，如图12C的F处区域所示，但是扰流器100的存在引入了扰流，从而对进入排出通道90的流引入扰动。如图12C所示，排出通道90中的气流矢量在辐射热测定器罩52的多个区域中，在量、方向和密度上是均匀的。在罩52中存在很小旋动或再循环，并且在排出通道90中是高度均匀的。传感器探头(未示出)位于排出通道90中，其将产生基本相等的测量值，从而总和而计算出通过辐射热测定器50的气流。辐射热测定器50产生准确测量，并且这些准确测量会产出准确并可重复的气流计算。

单向调风器12i(图12D)不会明显影响辐射热测定器50的准确性。气流以不相等的速率被排出至辐射热测定器罩52中，弯曲朝向一个壁以及两个象限区72(其中一个在图12D中示出)。气流因而不相等地分布在排出通道90中。沿着辐射热测定器罩52的外壁，在扩散器12i的强侧，气流不倾向于集中，如图12D中F处区域所示。另外，在该侧，在罩150下存在一些再循环，如图12D中F处所示。然而，扰流器100的存在引入了对将进入排出通道90的流进行混合的扰动。在每个排出通道90中的流即使不是相等的，也基本是均匀的。位于排出通道90中的传感器探头(未示出)会产生不相等但是准确的测量，并且这些准确测量会产出准确且可重复的气流计算。

从本发明的上述描述中，本领域技术人员还能想到改进、变化和改动。本领域技术人员作出的这些和其他的改进、变化和修改都在权利要求覆盖的范围之内。

Claims (25)

1.一种用于测量通过供暖通风及空调HVAC系统的扩散器的气流的装置，包括：

罩，所述罩置于所述扩散器附近，使得从所述扩散器排出的气流被导向所述罩中，所述罩用于将所述气流分开并引导通过多个排出通道；以及

传感器探头，用于测量通过每个所述排出通道的气流。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述罩包括流扰乱结构，用于将所述气流混合并均匀地分布在整个所述排出通道中。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述流扰乱结构包括扰流器。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，每个所述流扰乱结构包括设置为锯齿状排的多个齿状翼片。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述流扰乱结构置于邻近所述排出通道的入口。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述罩包括内壁，所述内壁将所述气流分开并使所述气流呈漏斗状进入所述排出通道中。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述内壁具有尖形结构并以汇聚方式朝向所述排出通道倾斜。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述罩包括上部，所述上部定义了开放空间，所述气流被排出至所述开放空间中，所述内壁和所述排出通道置于所述上部的下游。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述罩包括四个象限区，所述分开的气流被引导通过所述象限区，每个象限区包括一个所述排出通道，所述罩进一步包括内壁，所述内壁协助定义所述象限区并且将所述罩中的所述气流分开并使所述气流呈漏斗状进入所述排出通道中。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，每个所述象限区包括至少一个流扰乱结构，所述流扰乱结构用于将所述气流混合并均匀地分布在整个所述排出通道中。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述流扰乱结构置于邻近所述排出通道的入口。

12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括位于所述罩的上部的平坦表面，所述平坦表面将所述气流流线化并导向所述排出通道。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述平坦表面减少了所述上部的体积并协助防止在所述罩的所述上部中的所述气流的旋动。

14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述平坦表面为盖的上部，仪器和电子器件位于所述盖下方。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述仪器包括压力变换器和温度变换器的至少一种。

16.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

电子器件，用于询问所述传感器探头并传输无线信号，所述无线信号包括通过所述传感器探头获取到的测量数据；以及

智能设备，用于接收所述无线信号并处理所述测量数据，从而为所述扩散器提供气流测量数据。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述智能设备包括智能电话或平板的一种，配备有用于处理所述气流测量数据的应用，并包括图形用户界面，所述图形用户界面用于显示与所述测量数据和所述HVAC系统相关的信息。

18.根据权利要求1所述的装置，进一步包括杆安装结构，所述杆安装结构位于所述罩的下侧的中心处，所述杆安装结构适用于接收杆，所述杆可被用户操纵来操作所述罩到达邻近所述扩散器的期望位置。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述杆安装结构包括转环机构，所述转环机构用于允许所述杆相对于所述罩枢转。

20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述杆具有可伸缩构造，允许调节所述杆的长度，用以方便将所述罩定位于邻近所述扩散器，同时将所述杆的基部定位于对着表面，使得所述表面支撑所述罩的至少一部分重量。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述杆包括把手，所述用户可抓住所述把手并操作所述罩，所述把手包括触发器，所述触发器可通过手指开启从而提供用于启动系统电子器件的无线信号。

22.根据权利要求1所述的装置，其中，所述传感器探头包括热点风速计传感器。

23.一种用于测量通过供暖通风及空调HVAC系统的扩散器的气流的方法，包括：

将从所述扩散器排出的所述气流汇聚；

将所述气流分开；

将所述分开的气流引导通过多个排出通道；以及

测量通过每个所述排出通道的所述气流。

24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括扰乱所述气流以进行混合并将所述气流均匀地分布在整个所述排出通道中。

25.根据权利要求23所述的方法，进一步包括在靠近所述扩散器的区域中将所述气流流线化，并将所述气流导向用于分开所述气流的结构。