CN110207350B - 一种用于人员排队等候区的新型风口装置及送风系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于人员排队等候区的新型风口装置及送风系统，该装置内部空心可供气流流通，装置顶部开有多个圆形风口可供气流竖直向上通过，装置侧面间隔设置有透气区和非透气区，靠近装置顶部设置的是透气区；装置底部设置有一个水平的空心圆柱状渗风管，渗风管直径逐渐减少。本发明的送风装置可以作为人员密集排队等候区的送风护栏。本发明提出的护栏送风模式，可以实现分层空调、置换通风、个性化送风三个效果。

Description

一种用于人员排队等候区的新型风口装置及送风系统

技术领域

本发明属于通风技术领域，涉及人员密集排队等候区通风改进，具体涉及一种新型风口装置及其应用。

背景技术

在飞机场、火车站、汽车站、地铁站等交通枢纽地区，人员分布尤为集中，由于排队等候区人员密度大导致这些地区室内空气品质下降的主要原因就是人体本身。据测定，呼吸系统排出的化学物质有149种，这些物质会产生各种毒副作用，当污染物来源也作为热源时，污染物将从下部区域输送到上部区域。即使是在通风效率较高的置换通风模式中，通过热羽流，从而形成一个干净的下层和一个“污染”的上部区域。由于热分层(或温度梯度)，在下部清洁区出现闭锁现象，并导致在稳定锁定高度处形成的大污染物浓度对人体健康产生极大威胁。尤其是在人员密集的各种公共场所、公共建筑高大空间通风系统并不能缓解这种令人担忧的现象，通过改变送风模式满足基本室内空气品质要求已经变成一个迫切需要解决的难题。

目前针对火车站、客运站等人员密集排队等候区的高大空间送风方式主要有：分层空调、上送下回、置换通风等几种形式。当人员的位置和热源的位置和强度变化时，气流模式保持不变，气流模式总是难以高效率地工作以解决不同的需求情景。尤其是人员密集的场所，人员本身作为障碍物影响气流组织的原始工作效率，因此目前的送风模式并不能有效解决人员密集区的环境要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种新型送风装置及其应用，该装置能够将护栏与风管一体化，同时兼顾风管与护栏的功能特点使得空调送风在靠近地面的护栏中进行，实现了分层空调、置换通风以及个性化送风，节约能耗的同时减少了初投资，且维护简单。解决目前高大空间人员密集排队等候区的气流组织模式不能有效提高空气品质并且能耗高的技术问题。

为达到上述目的，本发明实现过程如下：

一种新型送风装置，该装置内部空心可供气流流通，装置顶部开有多个圆形风口可供气流竖直向上通过，装置侧面间隔设置透气区和非透气区，靠近装置顶部的是透气区；装置底部设置有一个水平的空心圆柱状渗风管，渗风管直径逐渐减少。

优选的，透气区的面积小于非透气区，装置最上部的透气区与装置最下部的透气区面积相等并且该面积大于装置其余的透气区的面积。

优选的，透气区气流流出呈条缝型，条缝形风口风速为0.15m/s，圆形风口风速为0.25m/s，相邻透气区的距离为290mm。圆形风口直径与相邻圆形风口的距离比值为1:9，圆形风口直径为18mm-22mm。

装置侧面依次包括间隔设置的透气区和非透气区，作为一种实现方式，透气区采用透气材料，非透气区采用非透气材料密封。

可选的，透气材料包括纤维布。

使用时，渗风管较大直径的一端接风机，气流从渗风管较大直径的一端进入，渗风管较大一端的直径等于装置宽度。

本发明还提出一种送风系统，所述送风系统包括送风区域，送风区域位于人员密集的排队等候区，该送风区域包括多个上述的送风装置，送风装置作为护栏平行设置，各个装置之间间隔一定距离供人流排队等候，各个送风装置之间气流水平流通，同时每个送风装置的圆形风口处气流向上流通。

进一步，该送风系统还包括空调机组，空调机组将气流经主管道输送至送风区域后再经支管道分别送入各个送风装置的渗风管内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的护栏送风，可以实现三个效果：

分层空调：本系统通过护栏送风满足了分层空调的要求，相比原有顶送风或喷口送风，使空调覆盖区域变小，节能省电。该系统仅对建筑物的下部空间进行空气调节，直接将处理过的冷/暖风送至人体工作区(2m以下)，降低整个空调系统的冷负荷、减少空调设备容量、节省设备投资和运行费用，不仅解决了技术上高大空间送风难的问题，同时节约能耗、减少了初投资。

置换通风：本系统通过护栏送风实现了置换通风，相比传统的混合送风系统，其送风方式自下而上，能够逐层替换原有空气。实测数据表明,其通风效率通常介于100％-200％之间，有时可能会更高，更能营造一个干净无污染的空气环境。

个性化送风：客运站或火车站候车室全年空调负荷不均匀，闲时空调负荷(人员负荷导致)远小于客运高峰期。但是现有空调系统的容量按照最大设计来满足全年需求，在此条件下，闲时空调系统的运行极为消耗电能。本护栏送风风管因设置在排队等候区，系统通过护栏“节式”设计可以减少运行费用。

附图说明

图1为本发明送风系统布置示意图。

图2为本发明护栏风管装置三维图。

图3为本发明渗风管(静压箱)在护栏风管内布置剖面图。

图4为本发明风口装置三视图，a为主视图，b为俯视图，c为侧视图，d为圆形风口尺寸。

图5为渗风管(静压箱)三维图，图中箭头代表进风方向。

图6为渗风管(静压箱)主视图，尺寸：mm。

图7为护栏风管条缝形风口风速、圆形风口风速、相邻透气区的距离示意图。

图8为护栏风管效果图，图中箭头代表进风方向。

图9为不同气流组织速度云场对比图。

图10为全尺寸实验验证结果。

图中：1为圆形风口，2为条缝形风口，3为非条缝风口区域，4为渗风管，5为密封板。

具体实施方式

发明人在前期通过观察一些新型送风模式，例如座椅送风，将送风口与人员的座椅相结合；柱壁贴附，是利用射流对方柱面的贴附效应，结合了置换通风与混合通风的优点；竖壁贴附加导流板送风，针对呼吸区的可调节式送风；这些送风模式均结合了室内空间内部结构特点，有效提高空间利用率，都具有“一物多用”的特点。因此，发明人通过观察为了保证交通枢纽站的工作在拥挤时有秩序地展开，针对客流组织的研究中护栏都充分发挥了维持交通枢纽秩序的重要作用，那么，我们能否利用这种护栏，将其做成送风管，为人员所在区域送风。为此，本研究提出将护栏作为一种送风管，置于人员密集区内部最快最直接的向最需要通风的区域送风，达到改善人员密集区污浊环境的目的和营造人体热舒适的效果。

为改变目前送风模式对于人员密集的高大空间不适用的特点，并考虑护栏距人群距离较近为避免射流造成的吹风感，本研究拟将护栏主要材料用防火纤维布代替，通过对护栏的孔口喷射风速，渗透风速，以及渗透条缝宽度进行研究，并通过全尺寸实验验证了护栏的送风均匀性。同时引入一个对于局部区域送风效果评价的指标，对于护栏送风这种新型送风模式进行合理评价，意在有针对的在不改变原有空间分布的情况下，充分利用空间特殊性，改善有效工作区的热舒适环境和空气品质。

本研究的目的是提供一种护栏送风风管，它能够将护栏与风管一体化，同时兼顾风管与护栏的功能特点，使得空调送风在靠近地面的护栏中进行，如图1所示，图1中护栏风管作为空调送风系统的末端装置，工程实际应用中，风机将空调机组处理过的新鲜空气通过管道输送至人体所在区域内。考虑人员密集场所内空间有限及美观性，送风干管道可靠墙布置，使用吊架或托架固定。在送风干管途经护栏风管处布置支管段，并采用向下弯头，将新鲜空气引至护栏风管进风口处。护栏送风管疏导人流，又可输送空气，通常设置高度为1.2米，该护栏送风管的材质采用具有防火性能的纤维布，风通过送风口和具有一定渗透性能的纤维布被送入人员密集区，实现了分层空调、置换通风以及个性化送风，节约能耗的同时减少了初投资，且维护简单。

实施例1：

如图2-8所示，本实施例提出一种新型送风护栏，该护栏密封，两侧有密封板5，并且护栏内部空心可供气流流通，护栏顶部手扶的一排开有多个圆形风口1，可供气流竖直向上通过，护栏侧面依次包括间隔设置的透气区和非透气区，最靠近装置顶部的是透气区，透气区采用透气材料，例如防火纤维布，以此形成条缝型风口2，非透气区形成非条缝风口区域3，护栏底部设置有一个水平的空心圆柱状渗风管，渗风管直径逐渐减少。渗风管为静压箱，是由具有渗透性的纤维材料做成的楔形空心圆柱。风机与静压箱相连，风流进静压箱内，通过纤维材料渗出空心的护栏风管内，再经条缝风口和圆形风口出风。同时为避免漏风、出风不均匀等现象，护栏风管左右两端和非条缝风口区域均采用木板密封。

优选的，考虑到人体热舒适性，透气区的面积小于非透气区，装置最上部的透气区与装置最下部的透气区面积相等并且该面积大于装置其余的透气区的面积。本实施例中，最上和最下的透气区宽度215mm，其余为190mm。

优选的，条缝形风口风速V₂为0.15m/s，圆形风口风速V₁为0.25m/s，相邻透气区的距离(非条缝风口宽度)W为290mm。相邻圆形风口的距离为180mm，圆形风口直径为20mm。

使用时，渗风管较大直径的一端接风机，气流从渗风管较大直径的一端进入，渗风管较大直径的一端的直径等于装置宽度200mm。

效果验证：

(1)与不同气流组织对比

为了验证护栏个性化靶向送风的效果，将本发明装置与已有不同的气流组织进行了对比，从图9中可以看到，上送下回、置换通风、竖壁贴附这三种送风方式都不能将人体工作区完全覆盖，流场不均匀，中心速度偏大。与上面三种气流组织相比可以明显地看到，本申请所研究的对象，流场更加均匀，流场内的最大与最小风速差控制在0.3m/s，且流场对人体覆盖性更好，具有进一步节能的潜力。

本发明通过对高大空间送风模式的单一速度流场评估标准横向比较，作为未来热舒适评估的参考。本发明所提出的护栏送风模式，与高大空间中其他气流组织相比，护栏送风系统的速度靶向值与同工况下最优的竖壁贴附的速度靶向值相比减小33.6％。使气流在高大空间工作区与非工作区的分布更加高效、合理。

其中，依据本团队现有的研究成果，为评价送风有效性，我们提出了靶向送风的概念。即将子弹打到射击靶上，即可得分。但有时也会出现脱靶的情况，这是设计无效，不得分。以此作为送风有效性的指标，射流射到射击靶上的风(射流断面覆盖射击靶)为有效送风，反之为无效送风。如果能够实现缩小，或者有效化个性化送风的送风射流，就能达到进一步对个性化送风节能的目的。另一方面，仅对射击靶进行送风，其他区域不送风是不够的。还应该避免“一个弹坑落入两发炮弹”，也即靶向内的不均匀性。所以最理想的靶向效果是，靶子外的区域没有风，靶子内的区域送风，且风速值大小均匀且为指定风速，如0.3m/s。

为了评价个性化靶向送风效果的优劣，本文提出了速度靶向值的评价方法。

速度靶向值：

式中，T_r为风口速度靶向值；n₁表示在靶向区域内的测点，n₀表示在靶向区域外的测点；v₁表示靶向区域内的风速(通过模拟或测试该点风速获得)；v′₁表示靶向区域内的期望风速(这里我们指定为0.3m/s)；v₀表示靶向区域外的风速(通过模拟或测试该点风速获得)；v′₀表示靶向区域外的期望风速(由于不期望这里有风，所以取值为0)。T_r靶向值越小，送风效果越好。

(2)全尺寸实验

实验方面采用防火帆布作为护栏纤维风管材料进行全尺寸实验，实验系统包括离心风机、调压调速器、软连接、纤维布风管等组成。离心式风机与护栏纤维风管之间用铝箔通风软管连接，为了实现风口均匀出风和均匀渗透出风，在护栏底部设置设静压箱。静压箱材料与纤维风管相同置于护栏内部直接与铝箔通风管软连接。风机的风量由调压调速器控制。

根据GB10000-88中国成年人人体尺寸，考虑在实际使用中人体距离护栏的水平距离，在离护栏水平距离0.2m的断面，沿护栏方向平均四个位置针对真实的人体模型比例，按照小腿、大腿、腹部、胸部、头部分别选择了满足人体工作区内(距离地面0-2m)的5个测点。本实验采用Swema03风速仪测试风速，测量范围及精度见下表。每个测点都记录4分钟的测量数据，然后求测点的时均值作为该点的测量值，同时计算标准误差。实验测量时，将Swema03风速仪固定在可调节距离的支架上，每次改变测点位置时使用直尺和丁字尺进行校准，实验过程中通过风机调速器使风量达到指定工况，待风机运行稳定后，用Swema03风速仪进行工况测量并记录。通过Swema03风速仪测量出来的测点风速进行断面速度场的分析。

测试仪器测量范围及精度

为了验证个性化靶向送风的效果，在条缝形风口风速优化、条缝形风口宽度、圆形风口风速优化的最终结果上，采用全尺寸实验测量个性化靶向送风的速度场。如图10，研究发现不论是流场外还是流场内，各点速度模拟值和实验值吻合都较好，且证明了护栏风管具有高效良好的送风效果。本发明通过观察人员密集区客流组织的分布情况，将气流组织与客流组织结合，实现护栏与送风风管一体化，减小设备初投资。在不改变高大空间的基本布置境况下有效地改善人员密集区的空气品质，更直接更节能地满足了人员拥挤区域的热舒适要求。本发明的送风方式能够使流场更加均匀，所得流场内的风速控制在0.3m/s，有效避免了吹风感的存在。

Claims (3)

1.一种用于人员排队等候区的新型风口装置，其特征在于，该风口装置内部空心可供气流流通，风口装置顶部开有多个圆形风口可供气流竖直向上通过，风口装置侧面间隔设置有透气区和非透气区，并且靠近风口装置顶部设置的是透气区；风口装置底部设置有一个水平的空心圆柱状渗风管，渗风管直径逐渐减少，是由具有渗透性的纤维材料做成的楔形空心圆柱；气流经渗风管流入风口装置后只能从圆形风口和透气区流出风口装置；

所述装置侧面依次包括间隔设置的透气区和非透气区，透气区采用具有竖向条缝的透气材料，非透气区采用非透气材料密封；透气区气流流出呈条缝形，条缝形风口风速为0.15m/s，圆形风口风速为0.25m/s，相邻透气区的距离或者非透气区的宽度为290mm；

透气区的面积小于非透气区，装置最上部的透气区与装置最下部的透气区面积相等并且该面积大于装置其余的透气区的面积；

圆形风口直径与相邻圆形风口之间的距离比值为1:9，圆形风口直径为18mm-22mm；

透气材料包括具有渗透功能、防火功能的纤维布；

气流从渗风管较大直径的一端进入，渗风管较大一端的直径等于装置宽度200mm。

2.一种送风系统，所述送风系统包括送风区域，其特征在于，该送风区域包括多个权利要求1所述的风口装置，各个风口装置之间气流水平流通，同时每个风口装置的圆形风口处气流向上流通。

3.如权利要求2所述送风系统，其特征在于，该送风系统还包括空调机组，空调机组将气流经主管道输送至送风区域后再经支管道分别送入各个风口装置的渗风管内。

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