CN109140729A - 一种具有弓形截面的线型送风管及线型送风管组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有弓形截面的线型送风管，线型送风管为水平布置的直线型管路，线型送风管的截面呈顶部为弦、下部为弧的弓形；线型送风管包括呈平板状的上顶板以及呈弧面状的下出风板，下出风板的弧面设有若干第一冲孔；上顶板用于与室内屋顶配合固定安装，上顶板与下出风板配合围成送风通道，第一冲孔作为线型送风管的出风口。本发明相对于现有技术的有益效果在于：第一，本发明以圆弧状作为送风管之几何型式，可得到较均匀的送风效果，送风口周边不易积留尘埃，因而大大提升室内的洁净度。第二，本发明提供的具有弓形截面的线型送风管采用上顶板和下出风板的分体式设计，一方面便于装配和维护，另一方面易于生产和制造。

Description

一种具有弓形截面的线型送风管及线型送风管组

技术领域

本发明涉及空调送风系统技术领域，尤其涉及一种具有弓形截面的线型送风管及线型送风管组。

背景技术

传统的空调送风系统如图9所示，包括：空调机组01，外接在所述空调机组01上方的充气箱02，以及向室内送风的送风管路03，由送风管路03将空调风输送至配置在室内的送风口04，向室内送风。送风口04通常采用点式配置方式设置，即在室内屋顶设置一个或多个方形的送风口04，如图9所示，在6000mm×10000mm×3000mm的室内空间顶部设置四个方形的送风口04。采用点式配置方式的送风口存在以下技术缺陷：送风气流在室内分布不均匀，容易产生紊流或涡流，相对地室内空间之温湿度难以控制，且洁净度较差；需于天花板上方设置风管，占用天花板上方之空间，因而使室内实际使用高度降低；在满足相同洁净度与温湿度条件之下，传统型点式送风口配置其送风量需增加，浪费能源。

为改进点式送风口的上述技术缺陷，现有技术中也有采用线型送风的配置方式，虽然能在一定程度上解决气流分布不均匀的问题，但送风管截面采用梯形截面设计，出风面积有限，且梯形管的棱角会对气流产生阻碍，出现局部涡流或紊流。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术缺陷，一种具有弓形截面的线型送风管及线型送风管组。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有弓形截面的线型送风管，所述线型送风管为水平布置的直线型管路，所述线型送风管的截面呈顶部为弦、下部为弧的弓形；所述线型送风管包括呈平板状的上顶板以及呈弧面状的下出风板，所述下出风板的弧面设有若干第一冲孔；所述上顶板用于与室内屋顶配合固定安装，所述上顶板与所述下出风板配合围成送风通道，所述第一冲孔作为所述线型送风管的出风口。

作为优化的技术方案，所述下出风板的弧面均布有若干第一冲孔，所有第一冲孔的总面积占所述下出风板的弧面总面积的50％。

作为优化的技术方案，所述上顶板宽度方向上的两端分别设有向下的第一翻边，所述翻边上设有若干第一安装孔；所述下出风板宽度方向上的两端分别设有向上的第二翻边，所述翻边上设有若干第二安装孔；所述第一翻边与所述第二翻边相配合，所述第一安装孔与所述第二安装孔一一对应配合。

作为优化的技术方案，所述上顶板的长度为1600mm，宽度为594mm，厚度为1.5mm；所述第一翻边的高度为30mm；所述下出风板的长度为1600mm，宽度为597.157mm，厚度为1.5mm；所述下出风板的弧面半径为300mm，弧面角度为167.246°；所述第二翻边的高度为30mm。

作为优化的技术方案，所述上顶板和所述下出风板为镀锌板、彩钢板或不锈钢板。

作为优化的技术方案，所述上顶板的顶部设有至少两根与所述上顶板长度方向垂直的加强筋，每根加强筋的顶部设有至少两根竖直的吊杆。

一种线型送风管组，所述线型送风管组沿水平方向设置在室内屋顶或天花板，呈直线型排布；所述线型送风管组包括若干个沿直线依次连接的线型送风管；所述线型送风管组长度方向上的一端与外部空调设备的出风口连通，所述线型送风管组长度方向上的另一端封闭。

作为优化的技术方案，所述线型送风管长度方向上的一端或两端设有整流板，所述整流板的形状和尺寸与所述线型送风管的截面形状和尺寸相匹配；所述整流板表面设有若干第二冲孔。

作为优化的技术方案，所述整流板表面均布有若干第二冲孔，所述第二冲孔是直径为20mm的圆孔。

本发明相对于现有技术的有益效果在于：

第一，本发明以圆弧状作为送风管之几何型式，可得到较均匀的送风效果，送风口周边不易积留尘埃，因而大大提升室内的洁净度。

第二，本发明提供的具有弓形截面的线型送风管采用上顶板和下出风板的分体式设计，工厂加工制作与现场组装工艺均较为简单，一方面易于生产和制造且便于装配和维护，另一方面有利于降低生产装配成本。

第三，在风管内风量相同的情况之下，线型送风管采用弓形的截面相对于矩形或梯形等其他形状而言，能够进一步增加出风面积，使得出风气流更稳定。

第四，相对于采用梯形截面的送风管而言，采用弓形截面(即出风面整体均为弧面)能够有效改善梯形送风管折角部位之气流，避免折角处容易产生的气流速度快、涡流及逆流等缺陷，进一步提高整流效果。

附图说明

图1为实施例1提供的具有弓形截面的线型送风管的结构示意图。

图2为实施例1提供的具有弓形截面的线型送风管的结构分解示意图。

图3为下出风板的结构示意图。

图4为上顶板的结构示意图。

图5为下出风板的截面示意图。

图6为包括具有弓形截面的线型送风管组的空调送风系统的整体结构示意图。

图7为整流板的结构示意图。

图8为上顶板、下出风板、整流板的组合结构示意图。

图9为传统的点式空调送风系统的整体结构示意图。

图10为传统的点式空调送风系统的数值模拟结果Y轴断面气流分布图。

图11为本发明具有弓形截面的线型送风管系统的数值模拟结果Y轴断面气流分布图。

图12为采用梯形截面的线型送风管组的空调送风系统的整体结构示意图。

图13为采用梯形截面的线型送风管组的空调送风系统的梯形截面示意图。

图14为采用梯形截面的线型送风管组的空调送风系统的气流分布模拟图。

图15为本发明具有弓形截面的线型送风管系统的气流分布模拟图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，包括：

空调机组01，充气箱02，送风管路03，送风口04，线型送风管1，上顶板11，第一翻边111，第一安装孔112，加强筋113，吊杆114，下出风板12，第一冲孔121，第二翻边122，第二安装孔123，整流板2，第二冲孔21，第三翻边22，第三安装孔23。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图2所示，一种具有弓形截面的线型送风管，所述线型送风管为水平布置的直线型管路，所述线型送风管的截面呈顶部为弦、下部为弧的弓形。如图3至图5所示，所述线型送风管包括呈平板状的上顶板11以及呈弧面状的下出风板12，所述下出风板12的弧面设有若干第一冲孔121。作为最佳的实施方式，第一冲孔121可采用如下布置方式：所述下出风板12的弧面均布有若干第一冲孔121，所有第一冲孔121的总面积占所述下出风板12的弧面总面积的50％。

所述上顶板11用于与室内屋顶或天花板配合固定安装，所述上顶板11与所述下出风板12配合围成送风通道，所述第一冲孔121作为所述线型送风管的出风口。

具体的，所述上顶板11宽度方向上的两端分别设有向下的第一翻边111，所述翻边上设有若干第一安装孔112；所述下出风板12宽度方向上的两端分别设有向上的第二翻边122，所述翻边上设有若干第二安装孔123；所述第一翻边111与所述第二翻边122相配合，所述第一安装孔112与所述第二安装孔123一一对应配合。一一对准第一安装孔112和第二安装孔123，通过螺钉固定，使得上顶板11与下出风板12配合固定，围成送风通道。

本发明对送风管的具体材质不做特别限定，可以根据实际需要选择。作为较佳的实施方式，所述上顶板11和所述下出风板12为镀锌板、彩钢板或不锈钢板。

为了便于上顶板11与室内屋顶的安装固定，在本实施例中，所述上顶板11的顶部设有至少两根与所述上顶板11长度方向垂直的加强筋113，每根加强筋113的顶部设有至少两根竖直的吊杆114。具体安装时，吊杆114的一端通过螺栓与加强筋113固定连接，吊杆114的另一端与室内屋顶固定连接。

考虑实际出风效果及安装的便捷性，线型送风管的具体尺寸可以为：

所述上顶板11的长度为1600mm，宽度为594mm，厚度为1.5mm；所述第一翻边111的高度为30mm；所述下出风板12的长度为1600mm，宽度为597.157mm，厚度为1.5mm；所述下出风板12的弧面半径为300mm，弧面角度为167.246°；所述第二翻边121的高度为30mm。上述尺寸设计使得出风弧面角度接近180°的水平面，尽可能扩大出风面积，获得更好的出风效果，翻边的设计便于安装且有利于降低生产成本。

下面对本发明提供的线型送风管的制作和安装方式进行具体说明：

上顶板11由平板下料、折弯制件，钳工画线定位加强筋113，加强筋113与上顶板11配钻加工。上顶板11安装时，通过螺栓、螺母配合紧固将吊杆114安装于屋顶或天花板上方。

下出风板12由板材下料、加工、冲孔、焊接等工艺制成组件。下出风板12安装时，下出风板12向上安装与上顶板11组合，将上顶板11的两侧与下出风板12的两侧对齐配合，再由钳工画线定位将两侧分别用6个M2自攻螺丝紧固，形成由上顶板11与下出风板12组合而成的线型送风管，形成一组完整的送风管道。

整流板2由板材下料、加工、冲孔、焊接等工艺制成组件。整流板2的安装方式如下：线型送风管1固定完成后，再由线型送风管1与整流板2侧边配钻工艺孔，用2个M2自攻螺栓紧固，目的是为防止整流板2在线型送风管1内晃动，并达到风量调整之目的。在具体使用本实施例提供的线型送风管时，可以根据实际送风空间面积大小，将多个线型送风管依次连接组装成线型送风管组，再将送风管组与空调机组和充气箱设备连接配合，实现空调送风功能。具体的使用方法和工作原理将在实施例2中进一步详细说明，在此不再赘述。

实施例2：

一种线型送风管组，沿水平方向设置在室内屋顶，呈直线型排布；所述线型送风管组包括若干个沿直线依次连接的如实施例1所述的线型送风管1；所述线型送风管组长度方向上的一端与外部空调设备的出风口连通，所述线型送风管组长度方向上的另一端封闭。为了对线型送风管组中的送风量进行调节，在本实施例中，相邻的线型送风管1之间设有整流板2，如图7和图8所示，所述整流板2的形状和尺寸与所述线型送风管1的截面形状和尺寸相匹配；所述整流板2表面设有若干第二冲孔21。

作为最佳的实施方式，若干第二冲孔21均布在所述整流板2表面，所述第二冲孔21是直径为20mm的圆孔。

具体的，外部空调设备包括空调机组和充气箱，一般在空调机组装置高效过滤网，并在空调机组上方外接充气箱(Supply Air Chamber)，再配合本实施例提供的线型送风管组，使气体均匀流动，并由气体流动速度而产生动压，进而使动压转换为静压。气流在线型送风管空间内产生静压，因下出风板12的弧面设有第一冲孔121，使得管内气流均匀向室内送风，使得气流均匀分布至室内空间，实现室内温湿度及洁净度的控制。

下面提供一种具体实例，并结合相应的现有技术对比例进一步说明本发明的有益技术效果：

如图6所示，在10000mm(长)×6000mm(宽)×3000mm(高)的室内空间内，设置空调送风系统，该系统包括空调机组01，充气箱02，以及本发明提供的线型送风管组。空调机组01和充气箱02竖直设置在墙壁内，充气箱02外接在空调机组01的上方。空调机组01的规格可选用：风量7200CMH，机外静压20mmAq，冷却能力8000kcal/h。线型送风管组包括依次连接的五节具有弓形截面的线型送风管，设置室内屋顶宽度方向的中部，沿室内屋顶的长度方向延伸。在本实施例中，线型送风管组在长度方向上远离空调机组01和充气箱02的一端设置整流板2，即在最尾端一节线型送风管1的长度方向上的末端设有整流板2，整流板2表面均布有第二冲孔21，第二冲孔21是直径为20mm的圆孔。整流板2的设置不限于此，也可以根据实际风量的需要，在相邻线型送风管1之间加装整流板2，实现风量调节。在本实施例中，整流板2冲孔率(所有第二冲孔21的总面积与整流板2表面的总面积之比)设为50％，相应的具体技术原理如下：整流板冲孔率的计算公式为：

冲孔率(Ψ)＝所有第二冲孔21的总面积(A1)÷整流板表面的总面积(A)

主要功能：可随著送风量改变气流风速，尤其于送风管之接近尾端时，风量会逐次递减，若欲改变风量时，可加装整流冲孔网板(即整流板2)以调整其气流。

例：在本实施例中，空桶机组的总送风量为7200CMH，配置5节长度为1600mm线型送风管1。则平均每节线型送风管1之出风量7200CMH÷5＝1440CMH，若末端之风管仅需720CMH时，则可加整流板2以调节其风量。

依据等速法计算风管速度(V)为恒定值：风管速度(V)＝风量÷风管截面积

尾端风量1440CMH(Q₀)时，未加整流板通过截面积＝扇形面积：(A)

V₀＝Q₀÷A

V₀＝(1440÷3600)÷0.131355＝3.0m/s

若末端之风量降为720CMH时，维持等速3.0m/s则通过截面积＝0.066mm2(A1)，即为整流板冲孔面积。

整流板冲孔率(Ψ)＝A1/A

(Ψ)＝0.066/0.131355＝50％(整流板之冲孔率)

因此，在流速一定的情况下，以等速法计算风管通过截面时，整流板之冲孔率与过风量成正比例之关系。在实际应用中，当需要调整风量时，可通过等比例调整整流板冲孔率的方式实现，需要增加风量时，则相应增加冲孔率；需要减小风量时，则相应减小冲孔率。

如图4、图5所示，线型送风管的截面呈顶部为弦、下部为弧的弓形。线型送风管的具体尺寸为：上顶板11的长度为1600mm，宽度为594mm，厚度为1.5mm；所述第一翻边111的高度为30mm；所述下出风板12的长度为1600mm，宽度为597.157mm，厚度为1.5mm；所述下出风板12的弧面半径为300mm，弧面角度为167.246°。出风弧面的弧长ARL为875.7mm。

每节线型送风管的弧型出风口表面积＝弧长(ARL)×每节出风口长度(L)(875.7×1600)/1000000＝1.4m²。冲孔率为50％，因此，有效出风面积为SA＝1.4×50％＝0.7m²。

对比例1：

如图9所示，采用点式送风方式的空调送风系统，在10000mm(长)×6000mm(宽)×3000mm(高)的室内空间顶部设置四个方形的送风口04。该空调送风系统包括：空调机组01，外接在所述空调机组01上方的充气箱02，以及向室内送风的送风管路03，由送风管路03将空调风输送至配置在室内的送风口04，向室内送风。

本实施例与对比例1的技术效果对比说明如下：

结合图10和图11的数值模拟结果气流分布图可以明确显示出：采用本发明具有弓形截面线型送风管的空调送风系统的气流分布更均匀，能够充分避免对比例1存在的出风口风速过快，以及产生逆流、涡流等技术缺陷进而使得室内温度分布均匀，不易积累灰尘，保证室内的洁净度。

在达到相同洁净度要求的前提下，分别对传统型点式送风系统与弓形流线型送风管系统的耗电量进行分析：

一、对比说明

(1).室内空间容积10m(L)*6m(W)*3m(H)＝180m³

(2).室内空间要求洁净度：class 10000级@0.5μm

温湿度：23±3℃、50±5％RH

(3).换气循环次数＝40次/h，总循环风量＝180m³x 40次/h＝7200m³/h

(4).选用一组空调机，其送风量为7200m³/h，并于电机採用4极(P)变频电机外加变频器做频率调整，而改变电机之转速。

(5).于本实例中分别配置传统型点式送风系统与弓形流线型送风管系统，做测试比对分析。

二、分析比对

(1).于传统型点式送风系统运转一个小时后，量测其洁净度(@0.5μm)，其尘埃粒子数平均值约为5000颗/ft³。

其中，尘埃计数器particle counter之取样量为：粒子数/ft³@0.5μm。

(2).传统型点式送风系统电机之运转频率维持在标准电压之供电频率50Hz状况下运转，电机之消耗功率为1.5kW。

(3).使用本发明弓形流线型送风管系统时，其电机频率开始往下调整，并逐步测试其洁净度，当尘埃粒子数平均值约为5000颗/ft³，其变频器显示为42Hz，这代表风机之转数为42Hz时，即可达到同样的洁净度基准。

三、耗电量计算分析

(1).传统型点式送风系统；运转50Hz

(忽略转差率)，耗电量为1.5kW

其中，rpm每分钟之转数。

(2).本发明弓形流线型送风管系统：运转42Hz

(忽略转差率)，耗电量为x kW

电机之消耗功率与转数的三次方成正比例关系；

可求得于42Hz时之耗电量：

x＝0.89kW

依据以上耗电量计算：

针对风机电机之耗电量，弓形流线型送风系统比传统单点式送风系统可节省40％。

对比例2：

图12和图13是下出风板采用梯形截面的送风管示意图，梯形送风管的具体尺寸为：翻边的高度为30mm；长度为1600mm，宽度为597.157mm，厚度为1.5mm；梯形送风管出风部分的高度为190mm，梯形底面的宽度为337.599mm，梯形斜面的边长为219.393mm。

据此可以计算出梯形截面的周长为：C＝2×219.393+337.599＝776.385mm

梯形送风管的出风面积为：周长C×每节送风管的长度1600÷1000000＝1.242m²

由此可见，在相同宽度尺寸的情况下，采用本发明提供的弓形截面的线型送风管具有更大的出风面积，使得送风气流更稳定。

此外，将图14和图15进行对比可知，梯形截面的送风管存在折角，该折角会对气流产生影响，会产生小范围的涡流和逆流，从而进一步对洁净度产生负面影响。而本发明提供的弓形截面的线型送风管由于送风口表面均为弧面，不会产生相应的涡流和逆流，具有更均匀的送风效果。

本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有弓形截面的线型送风管，其特征在于，所述线型送风管为水平布置的直线型管路，所述线型送风管的截面呈顶部为弦、下部为弧的弓形；所述线型送风管包括呈平板状的上顶板(11)以及呈弧面状的下出风板(12)，所述下出风板(12)的弧面设有若干第一冲孔(121)；所述上顶板(11)用于与室内屋顶配合固定安装，所述上顶板(11)与所述下出风板(12)配合围成送风通道，所述第一冲孔(121)作为所述线型送风管的出风口。

2.根据权利要求1所述的线型送风管，其特征在于，所述下出风板(12)的弧面均布有若干第一冲孔(121)，所有第一冲孔(121)的总面积占所述下出风板(12)的弧面总面积的50％。

3.根据权利要求2所述的线型送风管，其特征在于：

所述上顶板(11)宽度方向上的两端分别设有向下的第一翻边(111)，所述翻边上设有若干第一安装孔(112)；所述下出风板(12)宽度方向上的两端分别设有向上的第二翻边(122)，所述翻边上设有若干第二安装孔(123)；所述第一翻边(111)与所述第二翻边(122)相配合，所述第一安装孔(112)与所述第二安装孔(123)一一对应配合。

4.根据权利要求3所述的的线型送风管，其特征在于：

所述上顶板(11)的长度为1600mm，宽度为594mm，厚度为1.5mm；所述第一翻边(111)的高度为30mm；所述下出风板(12)的长度为1600mm，宽度为597.157mm，厚度为1.5mm；所述下出风板(12)的弧面半径为300mm，弧面角度为167.246°；所述第二翻边(121)的高度为30mm。

5.根据权利要求1所述的的线型送风管，其特征在于：所述上顶板(11)和所述下出风板(12)为镀锌板、彩钢板或不锈钢板。

6.根据权利要求1所述的的线型送风管，其特征在于：所述上顶板(11)的顶部设有至少两根与所述上顶板(11)长度方向垂直的加强筋(113)，每根加强筋(113)的顶部设有至少两根竖直的吊杆(114)。

7.一种线型送风管组，其特征在于，所述线型送风管组沿水平方向设置在室内屋顶或天花板，呈直线型排布；所述线型送风管组包括若干个沿直线依次连接的如权利要求1-6任一项所述的线型送风管(1)；所述线型送风管组长度方向上的一端与外部空调设备的出风口连通，所述线型送风管组长度方向上的另一端封闭。

8.根据权利要求7所述的线型送风管组，其特征在于，所述线型送风管(1)长度方向上的一端或两端设有整流板(2)，所述整流板(2)的形状和尺寸与所述线型送风管(1)的截面形状和尺寸相匹配；所述整流板(2)表面设有若干第二冲孔(21)。

9.根据权利要求8所述的线型送风管组，其特征在于，所述整流板(2)表面均布有若干第二冲孔(21)，所述第二冲孔(21)是直径为20mm的圆孔。