CN108731175B - 一种有效利用自然风力的室内环境控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有效利用自然风力的室内环境控制方法，其特征在于，当需要通风时，先进行房间内外温度检测，当室内温度位于第一预设范围内时，关闭通风系统中的空调装置；当内外温度均超出第一预设范围时，开启空调装置对进风进行加热或者制冷，当室内温度超出第一预设范围但在第二预设范围内且室外温度未超出第一预设范围时，关闭空调装置并开启通风系统中的风机辅助通风，当室内温度超出第二预设范围时，开启空调装置进行加热或者制冷；本发明能够更好地利用自然风力进行辅助通风以及温度控制，提高了自然风力利用效率，降低了能源损耗，尤其适合在风力发达地区的建筑中实行和推广应用。

Description

一种有效利用自然风力的室内环境控制方法

技术领域

本发明涉及建筑通风技术领域；特别是涉及一种有效利用自然风力的室内环境控制方法。

背景技术

通风是借助换气稀释或通风排除等手段，控制空气污染物的传播与危害，实现室内外空气环境质量保障的一种建筑环境控制技术。一般对于房间均需要考虑通风要求，普通房间可以依靠窗户进行通风，对于一些如地下室或者无法设置窗户的房间，就需要考虑设置通风系统满足通风要求。

一般通风系统为包括进风口、排风口、送风管道、风机、降温及采暖装置、过滤器、控制系统以及其他附属设备在内的一整套装置。这样，常规通风系统需要通风时，必须开启风机，会造成大量能源损耗，对于外界自然风力无法进行利用。故申请人考虑，如果能够更好地利用自然风力辅助通风以及辅助实现室内环境温度控制，则可以降低能源损耗，尤其是对于长年风力较大的地区，具有较大的积极意义。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够更好地利用自然风力进行辅助通风以及辅助实现室内环境温度控制的有效利用自然风力的室内环境控制方法，提高自然风力利用效率，降低能源损耗。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种有效利用自然风力的室内环境控制方法，其特征在于，先在待通风房间安装能够利用自然风力实现通风换气的通风系统；当需要通风时，先进行房间内外温度检测，当室内温度位于第一预设范围内时，关闭通风系统中的空调装置；当内外温度均超出第一预设范围时，开启空调装置对进风进行加热或者制冷，当室内温度超出第一预设范围但在第二预设范围内且室外温度未超出第一预设范围时，关闭空调装置并开启通风系统中的风机辅助通风，当室内温度超出第二预设范围时，开启空调装置进行加热或者制冷；其中第一预设范围位于第二预设范围内；

在满足上述控制前提下，通风时检测室外自然风风速，再依靠控制中心控制当自然风风速低于预设值时，启动风机工作辅助通风，当高于预设值时，关闭风机实现自然通风。

其中，温度向下超出预设范围时是进行加热，向上超出预设范围时是进行制冷。其中温度第一预设范围为人体舒适值范围，一般可取22-28℃左右，第二预设范围一般可以取两个端值超出第一预设范围3℃左右。

这样，温度的第一预设范围为人体舒适值范围，当室内温度超出此范围，但室外温度位于此范围内时，不需要开启空调装置，而是开启风机加大通风换气实现温度调节控制，当室内温度超出第二预设范围，此时为了尽快改变室内温度，则开启空调装置。另外当外界风力较小时再开启风机辅助通风。故此通风方法，能够在保持房间内通风和温度控制处于舒适范围的同时，最大程度利用外界的风能和温度能量，最大程度降低了能源损耗。

作为优化，所述通风系统，包括各自连通房间内外的进风管道和排风管道，排风管道位于房间外的外端口处设置有无动力风帽，所述排风管道或者进风管道上设置有用于辅助通风换气的风机；

还包括控制系统，控制系统包括控制中心，还包括位于所述无动力风帽的转动部件和固定部件之间设置的转速检测装置，转速检测装置和控制中心相连，控制中心和风机相连；

进风管道上还设置有空调装置；空调装置和控制中心相连，房间内外还各设置有温度检测探头和控制中心相连。

这样，当房间外界存在自然风力时，无动力风帽能够被吹动旋转并产生吸力，形成抽气功能，带动房间内部空气向外流动，使得室内形成负压，再依靠进风管道进风，实现房间通风交换。当自然风力不足时，才开启风机，保证房间通风效果。故能够很好地利用自然风力，达到降低能源损耗的效果。其中风机设置在排风管道上时为向外排风的排风机，设置在进风管道上时为向内进风的进风机。其中，控制系统用于通过转速检测装置实现无动力风帽转速的检测，并控制当转速低于预设值时，判断外界风速较小，风力不足，此时启动风机工作辅助通风，保证室内通风的可靠性。其中转速检测装置可以采用角度传感器，旋转编码器等现有的用于实现转速检测的装置，不在此详述。其中，空调装置对进风进行预热或者预冷，提供空调效果，保证室内环境温度处于人体舒适状态，空调装置可采用各种具有热交换功能的成熟产品，不在此详述。依靠设置的温度探头可以实现房间内外的温度检测，并自动控制空调装置工作，提高自动化程度。

进一步地，进风管道位于房间外的外端口设置有用于辅助进风的进风结构，进风结构包括竖向设置的进风筒，进风筒下半部和进风管道相通，进风筒上端具有水平折向的进风段，进风段外端为进风端。

这样，进风管道外端口设置的进风结构利于外界风力进风，进而实现对房间内部的通风，无需额外动力而降低能源损耗。其中，进风筒可以是单独的构件，或者直接为进风管道的一个部分。

进一步地，进风筒上半部和下半部可转动连接，进风筒上半部还设置有用于带动进风段迎风旋转的自转机构。

这样，可以更好地保证进风筒永远正对风向旋转，使得自然风能够正对进风筒端口吹入，形成风压，提高进风效果。

进一步地，所述自转机构包括一个沿进风段进风方向竖向固定设置在进风筒上的尾翼板，尾翼板竖直方向上的中心线和进风筒上半部转动轴心线平行设置。

这样，当进风筒的进风段没有正对风向时，尾翼板侧面受风力吹动会带动进风筒上半部的进风段旋转至正对风向，此时尾翼板两侧受风力平衡，进风段保持角度不变。故具有结构简单，转向可靠的优点。

所述自转机构，也可以是竖向并列设置在进风筒的进风段两侧的两块竖板，这样，同样能够依靠竖板受风力吹动时带动进风筒的进风段旋转为正对风流方向，而且能够对进风段产生更好的保护效果。

进一步地，进风段外端口具有一个呈外扩的锥筒形的聚风罩。

这样，可以更好地产生聚风效果，利于提高进风量。

进一步地，进风管道上端具有一个往水平方向弯曲折向的水平段，所述水平段外端端口处和进风筒下部外壁固定并相通设置，进风筒下端端部具有向下的锥筒和外界相通。

这样，进风筒上部的进风段进风后，再从下部的侧面进入到进风管道中，这样可以使得进风中夹杂的雨雪、冰雹、沙尘等杂物会由于自重从进风筒下部掉出而不会直接进入到进风管道内部，同时进风筒下端的锥筒结构缩小了过风面积，使得临近锥筒段上方处的进风管道水平端外端端口位置形成风压，迫使风流能够更好地进入到进风管道的水平段中。故该结构既很好地实现了对进入风流过滤的功能效果，又不会影响进风管道的正常进风。

进一步地，进风管道中位于进风段下方还设置有辅助补风结构。

这样，可以依靠辅助补风结构辅助进风，弥补进风筒下端会产生部分漏风的风力损失，提高进风效果。

进一步地，辅助补风结构包括间隔套设的外管和内管，内管上下两端和进风管道相接形成进风管道的一部分，内管周壁上内外贯通设置若干有内端向下倾斜的引风孔，外管周壁上设置有若干进风孔。

这样，内管中风流向下流动时，内管壁产生的负压，能够使得内管和外管之间的空气被吸入内管，内管和外管之间的空气再依靠外管上的进风孔被外界风流吹入补充，其中引风孔呈内低外高的倾斜状，可以避免内管气流进入夹层，同时保证夹层气流顺利进入内管。故这样就采用简单的双层风管结构实现了进风的补充，弥补了进风筒的风力损失，同时外管可以保护内管，避免引风孔堵塞。

进一步地，所述外管外表面沿周向间隔设置有多条曲线形的开槽，所述进风孔设置在开槽内。

这样，曲线形的开槽可以实现对外界风流的引导，使得室外风经过外管时，更能够被外管上的进风口捕获而进入内外管夹层内；同时更重要的是该开槽引导风流在其内冲刷，可以很好地避免外管上的进风孔自身产生堵塞，保证了辅助补风结构的正常使用。

综上所述，本发明能够更好地利用自然风力进行辅助通风以及温度控制，提高了自然风力利用效率，降低了能源损耗，尤其适合在风力发达地区的建筑中实行和推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例中采用的通风系统的示意简图。图中箭头表示风流方向。

图2为图1中单独进风管道的进风结构的示意图。

图3为图2中单独外管的结构示意图。

图4为图2中单独内管的结构示意图。

图5本发明实施例中控制系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

实施方式：

一种有效利用自然风力的室内环境控制方法，其特征在于，先在待通风房间安装能够利用自然风力实现通风换气的通风系统；当需要通风时，先进行房间内外温度检测，当室内温度位于第一预设范围内时，关闭通风系统中的空调装置；当内外温度均超出第一预设范围时，开启空调装置对进风进行加热或者制冷，当室内温度超出第一预设范围但在第二预设范围内且室外温度未超出第一预设范围时，关闭空调装置并开启通风系统中的风机辅助通风，当室内温度超出第二预设范围时，开启空调装置进行加热或者制冷；其中第一预设范围位于第二预设范围内；

在满足上述控制前提下，通风时检测室外自然风风速，再依靠控制中心控制当自然风风速低于预设值时，启动风机工作辅助通风，当高于预设值时，关闭风机实现自然通风。

其中，温度向下超出预设范围时是进行加热，向上超出预设范围时是进行制冷。其中温度第一预设范围为人体舒适值范围，一般可取22-28℃左右，第二预设范围一般可以取两个端值超出第一预设范围3℃左右。

这样，温度的第一预设范围为人体舒适值范围，当室内温度超出此范围，但室外温度位于此范围内时，不需要开启空调装置，而是开启风机加大通风换气实现温度调节控制，当室内温度超出第二预设范围，此时为了尽快改变室内温度，则开启空调装置。另外当外界风力较小时再开启风机辅助通风。故此通风方法，能够在保持房间内通风和温度控制处于舒适范围的同时，最大程度利用外界的风能和温度能量，最大程度降低了能源损耗。

具体地说，本实施例方法采用图1-5所示通风系统实现，该通风系统，包括各自连通房间1内外的进风管道2和排风管道3，其中，排风管道3位于房间1外的外端口处设置有无动力风帽4，所述排风管道3或者进风管道上设置有用于辅助通风换气的风机7。

这样，当房间外界存在自然风力时，无动力风帽能够被吹动旋转并产生吸力，形成抽气功能，带动房间内部空气向外流动，使得室内形成负压，再依靠进风管道进风，实现房间通风交换。当自然风力不足时，才开启风机，保证房间通风效果。故能够很好地利用自然风力，达到降低能源损耗的效果。本实施例中，风机为设置在排风管道上并向外排风的排风机，在其他实施方式中风机也可以是设置在进风管道上向内进风的进风机。

该通风系统中，还包括控制系统，控制系统包括控制中心5（控制中心参见图5），还包括位于所述无动力风帽4的转动部件和固定部件之间设置的转速检测装置6，转速检测装置6和控制中心5相连，控制中心5和风机7相连。

这样，可以通过转速检测装置实现无动力风帽转速的检测，并控制当转速低于预设值时，判断外界风速较小，风力不足，此时启动风机工作辅助通风，保证室内通风的可靠性。其中转速检测装置可以采用角度传感器，旋转编码器等现有的用于实现转速检测的装置，不在此详述。

其中，进风管道2上还设置有空调装置8。

这样，可以根据需要依靠空调装置对进风进行预热或者预冷，提供空调效果，保证室内环境温度处于人体舒适状态，空调装置可采用各种具有热交换功能的成熟产品，不在此详述。

其中，空调装置8和控制中心5相连，房间内外还各设置有温度检测探头9和控制中心5相连。这样，可以根据房间内外的温度检测情况，自动控制空调装置工作，提高自动化程度。

其中，进风管道2位于房间外的外端口设置有用于辅助进风的进风结构，进风结构包括竖向设置的进风筒10，进风筒10下半部和进风管道相通，进风筒上端具有水平折向的进风段，进风段外端为进风端。

这样，进风管道外端口设置的进风结构利于外界风力进风，进而实现对房间内部的通风，无需额外动力而降低能源损耗。本实施方式中进风筒是单独的构件，其他实施方式中进风筒也可以直接为进风管道的一个部分。

其中，进风筒10上半部和下半部可转动连接，进风筒上半部还设置有用于带动进风段迎风旋转的自转机构。

这样，可以更好地保证进风筒永远正对风向旋转，使得自然风能够正对进风筒端口吹入，形成风压，提高进风效果。

其中，所述自转机构包括一个沿进风段进风方向竖向固定设置在进风筒上的尾翼板11，尾翼板11竖直方向上的中心线和进风筒上半部转动轴心线平行设置。

这样，当进风筒的进风段没有正对风向时，尾翼板侧面受风力吹动会带动进风筒上半部的进风段旋转至正对风向，此时尾翼板两侧受风力平衡，进风段保持角度不变。故具有结构简单，转向可靠的优点。

在其他的实施方式中，所述自转机构，也可以是竖向并列设置在进风筒的进风段两侧的两块竖板，这样，同样能够依靠竖板受风力吹动时带动进风筒的进风段旋转为正对风流方向，而且能够对进风段产生更好的保护效果。

本实施方式中，进风段外端口具有一个呈外扩的锥筒形的聚风罩12。

这样，可以更好地产生聚风效果，利于提高进风量。

其中，进风管道2上端具有一个往水平方向弯曲折向的水平段13，所述水平段13外端端口处和进风筒10下部外壁固定并相通设置，进风筒10下端端部具有向下的锥筒14和外界相通。

这样，进风筒上部的进风段进风后，再从下部的侧面进入到进风管道中，这样可以使得进风中夹杂的雨雪、冰雹、沙尘等杂物会由于自重从进风筒下部掉出而不会直接进入到进风管道内部，同时进风筒下端的锥筒结构缩小了过风面积，使得临近锥筒段上方处的进风管道水平端外端端口位置形成风压，迫使风流能够更好地进入到进风管道的水平段中。故该结构既很好地实现了对进入风流过滤的功能效果，又不会影响进风管道的正常进风。

其中，进风管道2中位于进风段下方还设置有辅助补风结构。

这样，可以依靠辅助补风结构辅助进风，弥补进风筒下端会产生部分漏风的风力损失，提高进风效果。

其中，辅助补风结构包括间隔套设的外管15和内管16，内管16上下两端和进风管道相接形成进风管道的一部分，内管16周壁上内外贯通设置若干有内端向下倾斜的引风孔17，外管周壁上设置有若干进风孔18。

这样，内管中风流向下流动时，内管壁产生的负压，能够使得内管和外管之间的空气被吸入内管，内管和外管之间的空气再依靠外管上的进风孔被外界风流吹入补充，其中引风孔呈内低外高的倾斜状，可以避免内管气流进入夹层，同时保证夹层气流顺利进入内管。故这样就采用简单的双层风管结构实现了进风的补充，弥补了进风筒的风力损失，同时外管可以保护内管，避免引风孔堵塞。

其中，所述外管外表面沿周向间隔设置有多条曲线形的开槽19，所述进风孔18设置在开槽19内。

这样，曲线形的开槽可以实现对外界风流的引导，使得室外风经过外管时，更能够被外管上的进风口捕获而进入内外管夹层内；同时更重要的是该开槽引导风流在其内冲刷，可以很好地避免外管上的进风孔自身产生堵塞，保证了辅助补风结构的正常使用。

Claims (5)

1.一种有效利用自然风力的室内环境控制方法，其特征在于，先在待通风房间安装能够利用自然风力实现通风换气的通风系统；当需要通风时，先进行房间内外温度检测，当室内温度位于第一预设范围内时，关闭通风系统中的空调装置；当内外温度均超出第一预设范围时，开启空调装置对进风进行加热或者制冷，当室内温度超出第一预设范围但在第二预设范围内且室外温度未超出第一预设范围时，关闭空调装置并开启通风系统中的风机辅助通风，当室内温度超出第二预设范围时，开启空调装置进行加热或者制冷；其中第一预设范围位于第二预设范围内；

在满足上述控制前提下，通风时检测室外自然风风速，再依靠控制中心控制当自然风风速低于预设值时，启动风机工作辅助通风，当高于预设值时，关闭风机实现自然通风；

所述通风系统，包括各自连通房间内外的进风管道和排风管道，排风管道位于房间外的外端口处设置有无动力风帽，所述排风管道或者进风管道上设置有用于辅助通风换气的风机；

还包括控制系统，控制系统包括控制中心，还包括位于所述无动力风帽的转动部件和固定部件之间设置的转速检测装置，转速检测装置和控制中心相连，控制中心和风机相连；

进风管道上还设置有空调装置；空调装置和控制中心相连，房间内外还各设置有温度检测探头和控制中心相连；

进风管道位于房间外的外端口设置有用于辅助进风的进风结构，进风结构包括竖向设置的进风筒，进风筒下半部和进风管道相通，进风筒上端具有水平折向的进风段，进风段外端为进风端；

进风管道上端具有一个往水平方向弯曲折向的水平段，所述水平段外端端口处和进风筒下部外壁固定并相通设置，进风筒下端端部具有向下的锥筒和外界相通；

进风管道中位于进风段下方还设置有辅助补风结构；辅助补风结构包括间隔套设的外管和内管，内管上下两端和进风管道相接形成进风管道的一部分，内管周壁上内外贯通设置有 若干内端向下倾斜的引风孔，外管周壁上设置有若干进风孔。

2.如权利要求1所述的一种有效利用自然风力的室内环境控制方法，其特征在于，进风筒上半部和下半部可转动连接，进风筒上半部还设置有用于带动进风段迎风旋转的自转机构。

3.如权利要求2所述的一种有效利用自然风力的室内环境控制方法，其特征在于，所述自转机构包括一个沿进风段进风方向竖向固定设置在进风筒上的尾翼板，尾翼板竖直方向上的中心线和进风筒上半部转动轴心线平行设置。

4.如权利要求1所述的一种有效利用自然风力的室内环境控制方法，其特征在于，进风段外端口具有一个呈外扩的锥筒形的聚风罩。

5.如权利要求1所述的一种有效利用自然风力的室内环境控制方法，其特征在于，所述外管外表面沿周向间隔设置有多条曲线形的开槽。

Images