CN110864441B - 针对走廊的低Re数高效送风装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种针对走廊的低Re数高效送风装置，包括叶片固定结构和多个叶片，所有叶片以叶片固定结构的轴心为圆点，围绕叶片固定结构连接在叶片固定结构四周形成圆形的送风装置；相邻所述的叶片之间具有空隙，该空隙用于出风；所有空隙共形成四个出风口和四个出风部。该装置能使于十字形建筑廊道空间空调送风更加均匀，不同位置的风速以及整个空间的送风可及性均得到保障。

Description

针对走廊的低Re数高效送风装置

技术领域

本发明属于通风空调领域，涉及通风空调房间内风口的改进，具体涉及一种针对走廊的低Re数高效送风装置。

技术背景

随着我国城市化进程的加快，建筑平面形式也日趋多样化、个性化。体型不规则的建筑结构日益增多，如平面形状复杂的十字形建筑、建筑内的十字形通道等。尤其是十字形通道，在学校教室、图书馆、商场等普遍存在。良好的室内空气品质有助于人们的身体健康。因此，为十字形建筑做好暖通空调设计，是保障人体在十字形建筑空间内热舒适性和空气质量的重要因素，研究十字形建筑空间的空气分布末端及其所具备的特性值得被关注。

目前越来越多的人研究个性化送风、混合送风等送风方式，但这些研究往往都是为规则的(如方形)建筑几何空间所设计，尚未见到针对十字形建筑空间设计的气流组织相关方面的文献资料或设计案例。十字形建筑空间送风，需要考虑两个相互垂直通道空间内的通风效果。风口的形式、个数及风口的位置等都会影响十字形建筑内的气流组织效果。十字形建筑空间内，若仍然采用传统气流组织方式，必将采用在十字中心布置或房间内垂直布置多个风口，这一方面使得风口数量增多、风管布置复杂、工程投资大，另一方面气流均匀性、有效性降低，能耗增加。

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针对走廊的低Re数高效送风装置，该装置能使空调送风在十字形建筑内更加均匀，满足人体在十字形通道内两个相互垂直空间内的热舒适。解决目前十字形建筑空间风口布置困难、通风效果差、不能有效提高空气品质的技术问题。

为达到上述目的，本发明实现过程如下：

一种针对走廊的低Re数高效送风装置，包括叶片固定结构和多个叶片，所有叶片以叶片固定结构的轴心为圆点，围绕叶片固定结构连接在叶片固定结构四周形成圆形的送风装置；相邻所述的叶片之间具有空隙，该空隙用于出风；每个用于出风的空隙角度值y满足：

其中，y₀为常数，取值为1.07125±0.07089；

w为常数，取值为0.51152±0.07169；

x_c为常数，取值为0.69813±0.01346；

A为常数，取值为-0.40727±0.0918；

以叶片固定结构的轴心为圆点建立二维坐标系，二维坐标系水平正方向规定为0°，n为第n个出风口，n≤s。

所有空隙共形成四个出风口和四个出风部，出风口和出风部围绕叶片固定结构依次间隔设置共同围成圆形风口装置；

四个所述的出风口角度大小相同，均为15°—25°，四个出风部结构相同并且每个出风部均含有多个出风口，出风部的角度大小为65°—75°。

优选的，四个所述的出风口角度大小相同，均为20°，每个出风部均含有7个出风口，出风部的角度大小为70°。

更优选的，每个出风部均含有7个出风口，出风口的角度大小依次为10°、8°、6°、4°、6°、8°、10°。

具体的，所述的叶片固定结构为圆台，所述的圆台的母线与圆台底面的夹角为45°；叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体的纵向截面为不规则四边形，该不规则四边形的其中一条边沿着圆台侧面设置，与该不规则四边形的其中一条边相邻的上底边长度不小于出风口半径，与该不规则四边形的其中一条边相邻的下底边长度为上底板长度的2倍。

更具体的，所述的叶片固定结构为圆台，所述的叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体具有一条边和五个面，该条边与圆台的侧面接触并沿着圆台其中一条母线设置，与该条边邻接的上底面和下底面均为三角形结构，两个三角形面的顶点分别位于圆台上底面处和下底面处，剩余三个面为四边形结构。

更具体的，所述的叶片固定结构为圆台，所述的叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体具有六个面，其中一个面为三角形结构，该三角形结构位于圆台的侧面并沿着圆台其中一条母线对称设置，与该三角形相邻接的上底面也为三角形结构，两个三角形面的顶点均位于圆台上底面同一位置，其余四个面均为四边形结构。

另外，本发明所述的圆形风口装置可用于十字型房间，所述的圆形风口装置设置在十字型房间的十字交叉位置，并且所有出风部分别朝向十字型房间的十字方向。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明针对十字形建筑廊道空间的送风现状，提出一种用于十字形建筑廊道空间的低Re数高效送风装置，该装置能使空调送风更加均匀，满足人体在整个房间不同位置的热舒适。重要的是，使用一个风代替多个风口的基础上，仍旧满足送风均匀，可达性高。

本发明通过多个叶片密封分隔形成多个楔形送风口，风从与通风管道相连接的圆形进风口进入，经45°弧形过渡段从楔形出风口流出，综合使得人体的热舒适性最佳。

附图说明

图1为本发明十字形建筑中的送风装置三维图(图中箭头代表出风口送风方向)。

图2为本发明十字形建筑中的送风装置俯视图。

图3为本发明十字形建筑中的送风装置局部俯视图。

图4为本发明十字形建筑中的送风装置剖视图。

图5为本发明送风装置在十字形建筑中的应用。

图6为本发明十字形建筑中的送风装置效果示意图。

图7为十字形建筑中的传统圆形风口装置效果示意图。

图8为本发明送风装置叶片开度变化。

图9为本发明送风装置的随风口角度变化的速度分布图。

图10为风口位置弧度与角度系数关系图。

图中：1为出风口，2为叶片，3为叶片固定结构。

具体实施方式

由于常见的风口装置出风风向单一，即使在一个房间内对称布置多个风口装置，由于风管与风口装置接管不当等因素，导致实际风口装置出风不均匀、送风效果差、室内舒适性得不到保障。另一方面，风口装置吹出来的原始空气辐射状射向各个方向，诱导率较大，导致具有高动量的射流迅速扩散。综合考虑圆形风口装置的优点和缺点，以及十字形建筑廊道空间特点，对圆形风口装置的结构进行了改进。本发明提出的送风装置，用于十字形建筑廊道空间，有显著的通风改善效果。另，本发明所述的十字形建筑廊道，指的是建筑平面形状为十字形。其他类似于十字形的建筑设计，也在本发明的送风装置的应用范围内。

本发明所指的低Re数，即低雷诺数。现阶段办公建筑的主要特点有两个，一是其流动状态处于非阻力平方区，也即低Re数状态，这时因为风口本身由于均匀性显著，其最大尺寸小于600mm，风口流速收到噪音限制低于5m/s，因此，其Re数小于2×10⁵。此范围Re数低于局部构件阻力平方区限制(约6×10⁵)，远低于直管段阻力平方区限制(约50×10⁵)。因此基于阻力平方区的送风特性不适用于本低Re数状态下的送风特性。另外，办公建筑的另一个特点是其为了办公方便，多为正方形，该形式与散流器送出的原型速度剖面有所区别，如何进行合理送风，用一个风口提到多个风口，且达到均匀效果，是现阶段需要解决的主要问题。

本发明所述的送风装置，指的是在该十字型房间中仅设置一个风口装置，该风口装置包括多个叶片，叶片固定在叶片固定装置上，叶片绕叶片固定装置的圆心布置，所有叶片的投影长度相等，共同组成一个圆，因此称之为圆形风口装置，圆形风口装置的外观呈圆形。

本发明的叶片固定结构为圆台，圆台结构的具体定义见360百科，该圆台为用平行于圆锥底面的截面截取的位于截面与圆锥底面之间的部分，圆台同圆柱和圆锥一样也有轴、底面、侧面和母线，以直角梯形垂直于底边的腰所在直线为旋转轴，其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫做圆台，旋转轴叫做圆台的轴，直角梯形上、下底旋转所成的圆面称为圆台的上、下底面，另一腰旋转所成的曲面称为圆台的侧面，侧面上各个位置的直角梯形的腰称为圆台的母线，圆台的高是上、下底面间的距离。本发明的圆台，母线与地面的夹角优选为45°，会形成45°流畅的圆台结构，气流流出时会先经过圆台的弧形过渡段，再从经特殊设计的楔形出风口以适宜的风速流出，综合使得人体的额热舒适性最佳。

本发明所述的叶片为空间多面体结构，多面体结构的具体定义见360百科，由若干个多边形所围成的空间几何体，叫做多面体。不规则四边形指的是由不在同一直线上四条线段依次首尾相接围成的封闭的无规则的平面图形或立体图形。本发明的纵向截面即垂直截面为不规则四边形，其中，不规则四边形的一条边沿圆台侧面契合设置，与这条边相邻接的上下两个底边，上底边长度为出风口的弯管半径，下底边长度为上底板长度的2倍值。

同时，本发明所述的圆形风口装置安装至送风管道的末端，例如，使用水平的支管连通原送风系统，弯管一端与支管连通，同时弯管用于改变送风方向，弯管的另一端弯向十字型室内十字交叉点，弯管的另一端连通本发明的圆形风口装置。

本发明的送风系统，末端连接本发明的低Re数高效送风装置，叶片固定结构的形状以及间隔连接的方式决定了本发明的会形成楔形出风口，该新型圆形风口装置上的圆形进风口与通风空调管道/静压箱相连接，楔形出风口沿圆的弧度方向均匀布置，相邻出风口之间以密封的叶片固定结构隔开，气流从圆形进风口流入，经与圆形风口连接的弧形过渡段，从楔形出风口流出。

另，本发明所述的出风口大小，即是叶片固定结构间隔设置形成的间隙大小值，在本领域内，通常可以理解为叶片开度，叶片开度值即表征出风口的大小。

代表风口位置角度。当叶片数量固定时，出风口位置角度也是固定值，代表设置出风口的位置，在360°内，设置出风口的位置角度是平均并且相等的，由于每个出风口位置角度内需要得到的叶片开度即出风口大小不一样，因此叶片厚度值不同。在一个风口位置角度内，出风口大小或者说叶片开度是设置在风口位置角度的中间位置，除过出风口或者叶片开度的部分即为密封叶片。风口位置角度与叶片数量有关，本发明圆形风口装置的风口叶片开度随风口位置角度呈规律性变化，x表示第n个风口的叶片开度，s表示风口总个数，n表示自0起始的第n个风口，即叶片开度随风口位置角度变化规律为：

或

例如，在以下的实施例中，组Ⅱ风口位置角度是10°，具体在制造本发明所述的圆形风口装置时，叶片以及叶片开度值的设定可以按照如下简易办法：由于经计算得到组Ⅱ的第一个出风口、第二个出风口、第三个出风口、第四个出风口分别为10°、8°、6°、4°，第一个出风口和第二个出风口的风口位置角度均为10°，因此，加工时，第一个叶片厚度为2°，依次类推，第二个叶片厚度和第三个叶片厚度分别为1°和3°......。

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实例，对本发明进一步详细说明。

实施例1：

如图1-10所示，本实施例提出一种低Re数高效送风装置，用于十字形建筑廊道中，该低Re数高效送风装置包括叶片固定结构和多个叶片，所有叶片以叶片固定结构的轴心为圆点，围绕叶片固定结构连接在叶片固定结构四周形成圆形的低Re数高效送风装置；相邻所述的叶片之间具有空隙，该空隙用于出风；

每个用于出风的空隙角度值y满足：

其中，y₀为常数，取值为1.07125±0.07089；

w为常数，取值为0.51152±0.07169；

x_c为常数，取值为0.69813±0.01346；

A为常数，取值为-0.40727±0.0918；

以叶片固定结构的轴心为圆点建立二维坐标系，二维坐标系水平正方向规定为0°，n为第n个出风口，n≤s。

本发明

从

顺时针开始排列n的顺序，n为1、2.、3......S，表示第几份，x取值范围为

将设计的出风口叶片开度y(10°，8°，6°，4°，6°，8°，10°)

例如：s＝36，n＝1x＝4°的角度系数：

本发明的公式仅描述

范围内的出风口设置规律，

与

为对称相似关系，角度系数分布曲线分布规律相同，在此不做赘述。

更具体的，所有空隙共形成四个出风口和四个出风部，出风口和出风部间隔设置共同围成圆形的低Re数高效送风装置；

四个所述的出风口角度大小相同，均为20°，四个出风部结构相同并且每个出风部均含有7个出风口，7个出风口，出风口的角度大小依次为10°、8°、6°、4°、6°、8°、10°，共52°，每个出风部的出风口连同叶片共占用的角度大小为65-75°，此处以70°示例，则可以算出出风部含有的所有叶片的厚度为18°，所有叶片的厚度依次为1°、3°、5°、5°、3°、1°。

低Re数高效送风装置与风管的接口直径为Dmm，风管长度为H₁mm。楔形风口共32个，风口长度为Dmm，风口向下倾斜角度α为45°。例如，32个风口沿圆弧方向顺时针布置，以0°方向的风口为第一个风口所对应的楔形风口弧度为2°，以此类推，沿圆弧顺时针分别为2°、6°、8°、10°、20°、10°、8°、6°、2°。与楔形风口相连的非风口区域采用带有厚度的叶片密封例如采用密封木板密封，与十字形建筑形状相适应，楔形出风口沿圆的弧度方向呈十字形型布置。气流从圆形进风口流入，经与低Re数高效送风装置连接的弧形过渡段，从楔形出风口流出。

在以上的结构设计基础上，进行本发明建筑廊道低Re数高效送风装置的效果验证：

(1)与十字形建筑中的传统圆形风口装置对比

为了说明本发明低Re数高效送风装置在十字形建筑内的送风效果，将本发明装置与传统圆形风口装置在十字形建筑空间内的气流组织进行了对比。发现传统风口装置只能将新鲜空气输送至风口所在位置周围，本发明的新型风口装置能保证十字形建筑内两个垂直平面区域内也能送到风，即表明该圆形风口装置在十字形建筑内具有良好的送风效果。

(2)与传统圆形风口装置的速度分布对比

传统圆形风口装置即使布置在十字形建筑内的十字中心处，送风主要分布在风口装置周围。新型风口装置不同位置的风口出风速度呈现规律性变化，先递增，再递减，最后再递增。传统风口装置吹出的风衰减较快，整体风速最大仅约为0.7m/s。改进后的圆形风口装置出风速度能够满足十字形建筑内四个方向通道空间对风口的射程要求，最大风速达到2.0m/s，表明该低Re数高效送风装置在十字形建筑内具有良好的改进效果。

Claims (6)

1.一种针对走廊的低Re数高效送风装置，其特征在于，该送风装置包括叶片固定结构和s个叶片，所有叶片以叶片固定结构的轴心为圆点，围绕叶片固定结构连接在叶片固定结构四周形成圆形的送风装置；相邻所述的叶片之间具有空隙，该空隙用于出风；

所有空隙共形成四个出风口和四个出风部，出风口和出风部围绕叶片固定结构依次间隔设置共同围成圆形的送风装置；

所述的四个出风口角度大小相同，均为15°—25°，四个出风部结构相同并且每个出风部均含有7个子出风口，出风部的角度大小为65°—75°；

每个出风部中的子出风口的角度值y满足：

其中，y₀为常数，取值为1.07125±0.07089；

w为常数，取值为0.51152±0.07169；

x_c为常数，取值为0.69813±0.01346；

A为常数，取值为-0.40727±0.0918；

以叶片固定结构的轴心为圆点建立二维坐标系，二维坐标系水平正方向规定为0°，n为第n个子出风口，n≤7，s＝36。

2.如权利要求1所述的送风装置，其特征在于，所述的四个出风口角度大小相同，均为20°，出风部的角度大小为70°。

3.如权利要求1-2任一权利要求所述的送风装置，其特征在于，所述的叶片固定结构为圆台，所述的圆台的母线与圆台底面的夹角为45°；叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体的纵向截面为不规则四边形，该不规则四边形的其中一条边沿着圆台侧面设置，与该不规则四边形的所述的其中一条边相邻的上底边长度不小于子出风口半径，与该不规则四边形的所述的其中一条边相邻的下底边长度为上底板长度的2倍。

4.如权利要求1-2任一权利要求所述的送风装置，其特征在于，所述的叶片固定结构为圆台，所述的叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体具有一条边和五个面，该条边与圆台的侧面接触并沿着圆台其中一条母线设置，与该条边邻接的上底面和下底面均为三角形结构，两个三角形面的顶点分别位于圆台上底面处和下底面处，剩余三个面为四边形结构。

5.如权利要求1-2任一权利要求所述的送风装置，其特征在于，所述的叶片固定结构为圆台，所述的叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体具有六个面，其中一个面为三角形结构，该三角形结构位于圆台的侧面并沿着圆台其中一条母线对称设置，与该三角形相邻接的上底面也为三角形结构，两个三角形面的顶点均位于圆台上，其余四个面均为四边形结构。

6.权利要求1-2任一权利要求所述的送风装置在十字型建筑廊道的应用，其特征在于，所述的送风装置设置在十字型建筑廊道的十字交叉位置，并且所述的出风部分别朝向十字型的十字方向。

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