CN110594939A - 高海拔地区正压室的气流组织装置 - Google Patents

高海拔地区正压室的气流组织装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高海拔地区正压室的气流组织装置,包括位于正压室内的辐射采暖地板、分布在辐射采暖地板面层上的旋流风口、由辐射采暖地板下部架空层与正压室结构形成的静压箱、位于静压箱内的且分布有送风孔的均匀送风管、从正压室外向均匀送风管输送新风的进风管、设在进风管上的调压阀、设在正压室顶部的排风泄压阀、用于检测正压室内压力和温度的传感器以及根据检测的压力和温度通过调压阀、排风泄压阀和辐射采暖地板调节正压室的进风压力、温度和流量的控制器。该装置采用新风直流的方式输送新风,能为高海拔地区的正压室提供适宜居住环境,降低了正压室所需新风量、压缩空气能耗和排风热损失,节省了初投资和运行成本。

Description

高海拔地区正压室的气流组织装置
技术领域
本发明属于高海拔地区建筑设计施工领域,具体涉及一种高海拔地区正压室的气流组织装置。
背景技术
高海拔地区气压低、含氧量少,人员,尤其是低海拔地区人员,在高海拔地区短期或长期居住以及进行一定程度的运动时,一般都会存在高原缺氧,人员易出现各种高原病,严重危害人员的身心健康和工作效率,为了解决此问题,需要进行局部增压补氧。目前,局部增压补氧一般为弥散式供氧或集中吸氧,仅能在一定程度上缓解高原反应,低压环境持续存在,为了彻底解决上述问题,需要设置正压室,尤其需要一套气流组织装置维持室内的气压,为正压室提供适宜居住环境,最好还能降低运行成本,方便长期居住。
发明内容
本发明的目的是提供一种高海拔地区正压室的气流组织装置,该装置采用新风直流的方式输送新风,能为高海拔地区的正压室提供适宜居住环境,降低了正压室所需新风量、压缩空气能耗和排风热损失,节省了初投资和运行成本。
本发明所采用的技术方案是:
一种高海拔地区正压室的气流组织装置,包括位于正压室内的辐射采暖地板、分布在辐射采暖地板面层上的旋流风口、由辐射采暖地板下部架空层与正压室结构形成的静压箱、位于静压箱内的且分布有送风孔的均匀送风管、从正压室外向均匀送风管输送新风的进风管、设在进风管上的调压阀、设在正压室顶部的排风泄压阀、用于检测正压室内压力和温度的传感器以及根据检测的压力和温度通过调压阀、排风泄压阀和辐射采暖地板调节正压室的进风压力、温度和流量的控制器。
进一步地,正压室内相对室外保持0bar至1bar的正压。
进一步地,辐射采暖地板面层处的进风温度18至28℃±1℃。
进一步地,调压阀用于调节进风压力达到P1并保证进风压力稳定在P1,P1=室外压力+进风管和均匀送风管总阻力+P2+设定的正压室内相对室外的压力+亏值+0.5倍死区压力,其中,P2=静压箱内压力-正压室内压力=旋流风口出流动压+旋流风口出流阻力损失,亏值为正压室内可降低的稳定压力值,死区压力的中点位于P4处,P4=设定的正压室内相对室外的压力+亏值。
进一步地,进风管末端通过三通换向阀分为可切换的两路,第一路与静压箱连通、第二路与均匀送风管连通;系统启动时,第一路开启、第二路关闭,正压室进风,进风压力上升至P3时,第一路关闭、第二路开启,直到进风压力上升至P1并继续保持,其中,P3=P1-ΔP,ΔP为均匀送风管承压能力。
进一步地,排风泄压阀的稳定排风量L1=L2-ΔL,其中,L2为设定的正压室进风流量,ΔL为正压室稳定漏风量,排风泄压阀的动作由排风泄压阀的排风量不等于L1造成。
进一步地,当旋流风口出口流速超过上限时,先判断正压室的进风流量是否保持L2,若不是则调整进风管的风源,使正压室的进风流量至L2,若是则调节旋流风口开度,使旋流风口出口流速恢复至上限以下。
进一步地,排风泄压阀泄压范围为设定的正压室内相对室外的压力+亏值±0.5倍死区压力,上升的正压室内压力=P4+0.5倍死区压力时,排风泄压阀开启,下降的正压室内压力=P4-0.5倍死区压力时,排风泄压阀关闭。
进一步地,正压室上设有辅助补氧设备,正压室内氧气浓度小于最低限值时,辅助补氧设备开启,进风管的风源停止产生新风。
进一步地,排风泄压阀外接排气管,对后续排气进行热回收。
本发明的有益效果是:
根据局部增压理论,增加局部环境气压,就相当于降低海拔高度,空气中的氧气浓度也随之增加,该气流组织装置采用新风直流的方式向正压室输送新风,能为高海拔(包括但不限于3000以上)地区的正压室(正压室可以应用在多种场合,如,景区休息室、远离人烟的哨所等)提供适宜居住环境:新风通过均匀送风管进入静压箱均匀散布,静压箱相对辐射采暖地板面层上部的正压室形成微正压,新风通过旋流风口送出(启用不同的旋流风口可以根据室内居住环境的使用功能选择工位送风和定向的局部送风),旋流风口出流在辐射采暖地板面层上贴附形成层流底层,层流底层以传导和对流换热的方式被辐射采暖地板加热(正压室内不得使用类似于散热器之类的以对流换热为主的发热设备和装置,以保护室内气流的温度梯度不被破坏),缓慢上升经过人员活动区(面层上方2m以内的区域)被室内人员呼吸利用,上升气流到达正压室顶部形成涡流和滞流,涡流和滞流被排风泄压阀排除。该气流组织模型制造了上低下高的氧浓度场,保证新风被室内人员充分呼吸利用,使排风的氧浓度和新鲜度最低,有利于减小室内换气次数,降低正压室所需新风量、压缩空气能耗和排风热损失,节省了初投资和运行成本。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例的控制原理图。
图中:1-调压阀;2-进风管;3-三通换向阀;4-静压箱;5-均匀送风管;6-送风孔;7-辐射采暖地板;8-旋流风口;9-排风泄压阀;10-控制器;11-排气管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,一种高海拔地区正压室的气流组织装置,包括位于正压室内的辐射采暖地板7(采用发热量可控的低温辐射采暖形式,如采用石墨烯电辐射板)、分布在辐射采暖地板7面层上的旋流风口8(旋流风口8采用内部诱导型旋流风口或变风量定向型风口)、由辐射采暖地板7下部架空层与正压室结构形成的静压箱4(静压箱4经过密封处理,满足漏风量要求)、位于静压箱4内的且分布有送风孔6的均匀送风管5(均匀送风管5由轻质高强的材料制作,如布袋风管)、从正压室外向均匀送风管5输送新风的进风管2(进风管2密封穿过正压室侧壁进入静压箱4,通过法兰与均匀送风管5连接)、设在进风管2上的调压阀1(调压阀1采用保温风阀,调压阀1上游可以设置止回阀)、设在正压室顶部的排风泄压阀9、用于检测正压室内压力和温度的传感器以及根据检测的压力和温度通过调压阀1、排风泄压阀9和辐射采暖地板7调节正压室的进风压力、温度和流量的控制器10。
根据局部增压理论,增加局部环境气压,就相当于降低海拔高度,空气中的氧气浓度也随之增加,该气流组织装置采用新风直流的方式向正压室输送新风,能为高海拔(包括但不限于3000以上)地区的正压室(正压室可以应用在多种场合,如,景区休息室、远离人烟的哨所等)提供适宜居住环境:新风通过均匀送风管2进入静压箱4均匀散布,静压箱4相对辐射采暖地板7面层上部的正压室形成微正压,新风通过旋流风口8送出(启用不同的旋流风口8可以根据室内居住环境的使用功能选择工位送风和定向的局部送风),旋流风口8出流在辐射采暖地板7面层上贴附形成层流底层,层流底层以传导和对流换热的方式被辐射采暖地板7加热(正压室内不得使用类似于散热器之类的以对流换热为主的发热设备和装置,以保护室内气流的温度梯度不被破坏),缓慢上升经过人员活动区(面层上方2m以内的区域)被室内人员呼吸利用,上升气流到达正压室顶部形成涡流和滞流,涡流和滞流被排风泄压阀9排除。该气流组织模型制造了上低下高的氧浓度场,保证新风被室内人员充分呼吸利用,使排风的氧浓度和新鲜度最低,有利于减小室内换气次数,降低正压室所需新风量、压缩空气能耗和排风热损失,节省了初投资和运行成本。
在本实施例中,正压室放置在海拔5500米的高原地区,室外压力0.5bar,年最低气温-25℃,氧浓度为海平面的一半,正压室内相对室外保持0.5bar的正压(最低不会低于0bar的正压),即正压室内保持1bar气压,室温22-26℃,正压室进气流量1m3/min。
在本实施例中,辐射采暖地板7面层处的进风温度18至28℃±1℃。
在本实施例中,调压阀1用于调节进风压力达到P1并保证进风压力稳定在P1,P1=室外压力+进风管2和均匀送风管5总阻力+P2+设定的正压室内相对室外的压力+亏值+0.5倍死区压力,其中,P2=静压箱4内压力-正压室内压力=旋流风口8出流动压(旋流风口8出流动压以风口最大出流速度为计算依据)+旋流风口8出流阻力损失(旋流风口8出流阻力损失由旋流风口局部阻力损失计算得到),亏值(Deficiency)为正压室内可降低的稳定压力值(等同于正压室内压力和氧气浓度可降低的海拔高度,以调整正压室的能耗和系统经济性),死区压力(Dead Band,简写为DB)的中点位于P4处,P4=设定的正压室内相对室外的压力+亏值。
如图1和图2所示,在本实施例中,进风管5末端通过三通换向阀3分为可切换的两路,第一路与静压箱4连通、第二路与均匀送风管5连通;系统启动时,第一路开启、第二路关闭,正压室进风,进风压力上升至P3时,第一路关闭、第二路开启,直到进风压力上升至P1并继续保持,其中,P3=P1-ΔP,ΔP为均匀送风管5承压能力(取800pa)。三通换向阀3主要防止空气加压设备启动时送风压力不稳对均匀送风管5和静压箱4造成危害,因此,采用分步加压的方式。
在本实施例中,排风泄压阀9的稳定排风量L1=L2-ΔL,其中,L2为设定的正压室进风流量(设定为1m3/min),ΔL为正压室稳定漏风量(要求ΔL≤5%L2),排风泄压阀9的动作由排风泄压阀9的排风量不等于L1造成。
在本实施例中,当旋流风口8出口流速超过上限(0.3m/s)时,先判断正压室的进风流量是否保持L2,若不是则调整进风管的风源,使正压室的进风流量至L2,若是则调节旋流风口8开度,使旋流风口出口8流速恢复至上限(0.3m/s)以下。
在本实施例中,排风泄压阀9泄压范围为设定的正压室内相对室外的压力+亏值±0.5倍死区压力,上升的正压室内压力=P4+0.5倍死区压力时,排风泄压阀9开启,下降的正压室内压力=P4-0.5倍死区压力时,排风泄压阀9关闭。
在本实施例中,正压室上设有辅助补氧设备,正压室内氧气浓度小于最低限值时,辅助补氧设备开启,进风管2的风源停止产生新风。
如图1所示,在本实施例中,排风泄压阀9外接排气管11,对后续排气进行热回收。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:包括位于正压室内的辐射采暖地板、分布在辐射采暖地板面层上的旋流风口、由辐射采暖地板下部架空层与正压室结构形成的静压箱、位于静压箱内的且分布有送风孔的均匀送风管、从正压室外向均匀送风管输送新风的进风管、设在进风管上的调压阀、设在正压室顶部的排风泄压阀、用于检测正压室内压力和温度的传感器以及根据检测的压力和温度通过调压阀、排风泄压阀和辐射采暖地板调节正压室的进风压力、温度和流量的控制器。
2.如权利要求1所述的高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:正压室内相对室外保持0bar至1bar的正压。
3.如权利要求1所述的高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:辐射采暖地板面层处的进风温度18至28℃±1℃。
4.如权利要求1所述的高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:调压阀用于调节进风压力达到P1并保证进风压力稳定在P1,P1=室外压力+进风管和均匀送风管总阻力+P2+设定的正压室内相对室外的压力+亏值+0.5倍死区压力,其中,P2=静压箱内压力-正压室内压力=旋流风口出流动压+旋流风口出流阻力损失,亏值为正压室内可降低的稳定压力值,死区压力的中点位于P4处,P4=设定的正压室内相对室外的压力+亏值。
5.如权利要求4所述的高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:进风管末端通过三通换向阀分为可切换的两路,第一路与静压箱连通、第二路与均匀送风管连通;系统启动时,第一路开启、第二路关闭,正压室进风,进风压力上升至P3时,第一路关闭、第二路开启,直到进风压力上升至P1并继续保持,其中,P3=P1-ΔP,ΔP为均匀送风管承压能力。
6.如权利要求4所述的高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:排风泄压阀泄压范围为设定的正压室内相对室外的压力+亏值±0.5倍死区压力,上升的正压室内压力=P4+0.5倍死区压力时,排风泄压阀开启,下降的正压室内压力=P4-0.5倍死区压力时,排风泄压阀关闭。
7.如权利要求1所述的高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:排风泄压阀的稳定排风量L1=L2-ΔL,其中,L2为设定的正压室进风流量,ΔL为正压室稳定漏风量,排风泄压阀的动作由排风泄压阀的排风量不等于L1造成。
8.如权利要求7所述的高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:当旋流风口出口流速超过上限时,先判断正压室的进风流量是否保持L2,若不是则调整进风管的风源,使正压室的进风流量至L2,若是则调节旋流风口开度,使旋流风口出口流速恢复至上限以下。
9.如权利要求1所述的高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:正压室上设有辅助补氧设备,正压室内氧气浓度小于最低限值时,辅助补氧设备开启,进风管的风源停止产生新风。
10.如权利要求1所述的高海拔地区正压室的气流组织装置,其特征在于:排风泄压阀外接排气管,对后续排气进行热回收。
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