CN113566346B - 一种可调节的贴附射流送排风装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调节的贴附射流送排风装置，包括涂装车间、送风系统和排风系统，所述涂装车间的顶部设有多个通孔，所述送风系统包括风机、送风总管道和多个送风支路组件，所述风机和外界相连通，所述送风总管道位于涂装车间的上方并和风机相连通，所述送风支路组件由送风总管道引出，并向下穿过通孔伸入到涂装车间的内部，所述送风支路组件上设有用来调节送风方式为贴附射流送风或侧送风的送风方式选择阀，所述涂装车间的下部设有多个排风口，所述排风系统包括与排风口相连通的排风管道。与现有技术相比，本发明可以根据船段实际情况和环境温度选择合适的送风方式，从而在不同季节工况下选用最高效的通风方式，节约耗材与成本。

Description

一种可调节的贴附射流送排风装置

技术领域

本发明涉及工业环境通风系统设计的技术领域，具体涉及一种可调节的贴附射流送排风装置。

背景技术

我国是第一造船大国，船舶制造行业是主要VOCs排放源之一，大型涂装车间内VOCs气体和颗粒态粉尘呈间歇性释放且强度高，主要成分是甲苯、二甲苯等密度大于空气的气体，对人体健康有极大危害。船舶涂装较为关键的步骤是船舶分段、码头、船台、船坞的涂装等，污染源体积较大，散发面积也较大，部分工况污染源位置和数量随机变化，目前常用的通风方式很难及时收集和排出工艺污染物，导致车间内甚至人员活动区内VOCs气体和颗粒态粉尘浓度超标，严重威胁涂装工人的健康安全。因此，大型车间内非稳态多点散发污染物的通风控制是职业卫生领域和空气环境治理领域迫切需要解决的关键问题。

常用的气流组织模式按送风与室内空气掺混情况，可分为两种：一是传统的混合式通风，目标是让送风与室内空气充分掺混，形成温湿度分布均匀的室内空气环境；二是置换通风，目标是高效地将送风送至人员活动区内，尽量减少送风与室内空气的掺混。两种方式都存在一定问题：传统的混合通风属于大温差高动量送风方式，送风进入后就与室内空气及VOC污染物充分混合，并带至人员活动区，空气质量明显降低；置换通风利用低速气流在重力的沉降作用下形成“空气湖”，在冬季供暖的情况下，由于浮力作用送风气流会很快上升，难以吹送至有效区域。因此，贴附射流的送风方式逐渐受到关注。

贴附射流口是在车间顶部靠墙内壁面一侧布置的喷口或条缝型送风口，射流风经贴附射流口竖直向下送出，由于“康达效应”送风与壁面贴附形成贴附区，减小其他区域气流对送风气流的卷吸与影响，增加送风气流的射程，使得送风可以充分输送到车间底部，对空间的VOC污染物进行有效地排除。

发明专利《工作区壁面贴附射流空调通风系统》(CN206320891U)公开了一种工作区壁面贴附射流空调通风系统，针对现有空调通风系统在气流组织模式存在的问题进行改进，在保证工作区良好空气品质的同时，满足室内供暖和供冷的要求。该发明属于暖通空调系统末端装置，主要用于工作房间温度控制，并不适合大型工业建筑进行污染物的排除。该发明设有下送风口和侧送风口，但两种方式固定在同一风管上，操作不够灵活。

发明专利《西外墙内壁贴附射流夜间通风系统》(CN211926033U)公开了一种西外墙内壁贴附射流夜间通风系统，该发明选择壁面温度最高的西墙作为主要通风墙体，夜间室外凉空气首先与西墙壁面进行强迫对流换热，降低西墙壁面温度的同时与室内其他壁面形成冷辐射效应，有效且迅速的带走热量。该通风方式设备简单能耗较低，通过对夜间凉空气的有效组织，达到建筑节能。但该发明主要适用于民用建筑的夜间通风降温的空气调节，适用范围较窄、灵活性不高，对大空间工业建筑的污染物排除不适用。

发明专利《一种适用于柱/壁的贴附射流末端送风装置及通风系统》(CN112503636A)公开了一种适用于柱/壁的贴附射流末端送风装置，壳体内设有导流孔板和隔板，加长了空气在壳体内流动距离，提升了出风均匀性。同时靠近柱/壁流速大静压小，远离柱/壁静压大，由压差形成贴附作用，延长出风射程并减少与空气的混合，将新鲜空气最大限度地送至地面，蔓延到全室形成空气湖。该发明使得纵向截面温度场在竖直方向有明显的温度分层，温度随高度增加而升高，保障人员活动区温度均匀在27～28℃，舒适性高，适合用于空间的温度调节，而不适用于大型船舶涂装车间的污染物排除。并且以上两个专利主要用于调节空气的温度，不适用于涂装车间的污染物排除。

发明内容

本发明的目的就是提供一种可调节的贴附射流送排风装置，适用于工业车间内的污染物排除，以解决船舶行业大型涂装车间的送排风问题，结合不同季节多温度工况下多源污染物的排放浓度分布规律，提供适合于涂装类大型车间内多源散发污染物的送排风装置，使其产生高效气流组织形式。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可调节的贴附射流送排风装置，所述送排风装置包括涂装车间、送风系统和排风系统，所述涂装车间的顶部设有多个通孔，所述送风系统包括风机、送风总管道和多个送风支路组件，所述风机和外界相连通，所述送风总管道位于涂装车间的上方并和风机相连通，所述送风支路组件由送风总管道引出，并向下穿过通孔伸入到涂装车间的内部，所述送风支路组件上设有用来调节送风方式为贴附射流送风或侧送风的送风方式选择阀，所述涂装车间的下部设有多个排风口，所述排风系统包括与排风口相连通的排风管道。风机提供标准化送风量，再依次通过送风总管道和送风支路组件将送风均匀地输送到涂装车间的各个位置处，并由送风方式选择阀选择送风方式，排风系统将污染物排出涂装车间，涂装车间内可放置船段(即船体分段)，也可放置其他需进行涂装的设备等，满布程度和分布位置可根据实际情况调节。

所述送风支路组件包括依次连接的伸缩螺旋管和送风支管，所述伸缩螺旋管和送风总管道相连通，所述送风支管位于涂装车间的内部，所述送风方式选择阀设置在送风支管上，可选择阀瓣非平衡式并且具有三通流道的节流阀。根据散发污染物的污染源(即船段)的高度进行伸缩螺旋管长度的调节，调节至船段高度的伸缩螺旋管将送风准确引致污染源处，仅打开污染源附近区域送风支管上的送风口，则空的涂装车间区域不形成有组织的气流，不浪费送风能耗，最大程度地提高污染物排除效率，节约能耗。

所述送风支管的端部设有贴附射流送风口，侧部设有侧送风口，节流阀的一个出口和贴附射流送风口相连通，还有一个出口和侧送风口相连通。

所述侧送风口处设有可调节百叶。可调节百叶使从侧送风口截面流出的送风的风速风量保持均匀，还可根据空间内船段的位置和高度调整合适的角度，形成高效的吹送。

对于侧送风气流来说，春秋季等温工况和夏季制冷工况都可以将可调节百叶调整成水平状，进行水平吹送，而冬季制热工况需要将可调节百叶设置为45°斜向下倾斜，这样才能保证冬季高温制热气流吹送时产生的浮力不会影响气流组织的整体形式，形成高效的吹送和污染物排除效率。以上气流组织形式在春秋季等温工况、夏季制冷工况和冬季制热工况都能进行合适的调整，取得良好的排除效果，大空间整体污染物浓度低，1.5m人员活动区污染物浓度也低，最大程度保证了工作人员的安全健康。

所述贴附射流送风口呈条缝型，在约1000m³(本工况是945m³)体积内的空间，设置一个长宽比为4的贴附射流送风口，由贴附射流送风口送风，送风速度为8～14m/s。经过CFD模拟验证，在此尺寸和送风风速条件下的工况是最好的，并且能保证吹送到大空间底部时仍然保持2m/s以上的风速，可以通过较高的风速对船段散发的污染物进行吹送，在空间中形成有规律的气流组织，局部的回流和涡旋较少，将污染物快速高效的排出大空间。

所述侧送风口呈条缝型，所述侧送风口的长宽比为5/3，由侧送风口送出的送风的送风速度为8～14m/s，此时，还可将可调节百叶的角度调整为斜向下45°倾斜。以上气流组织形式在春秋季等温工况、夏季制冷工况和冬季制热工况都能进行合适的调整，取得良好的排除效果，大空间整体污染物浓度低，1.5m人员活动区污染物浓度也低，最大程度保证了工作人员的安全健康。

所述送风总管道和伸缩螺旋管的连接处设有开口调节阀。根据散发污染物的污染源(即船段)尺寸和位置进行开口调节阀的调节。当待吹送船段布满整个涂装车间时，工作人员设置开口调节阀至全开，定量的送风会均匀分散至所有送风口，对人员活动区进行有效吹送，保证工作人员安全。当待吹送船段仅占据涂装车间部分区域时(即不布满涂装车间)，工作人员使用开口调节阀仅打开污染源附近区域顶部的送风支管，定量的送风会分散至船段所占区域，气流速度相对较高，形成更有效的风来排除污染物，CFD模拟得出其他区域风速和污染物浓度都较低，是不影响排除效果的有效节能方式，且避免在无效区域浪费能耗。

所述送风支路组件紧贴涂装车间的侧壁设置。

所述送风支路组件和排风口分别位于涂装车间中轴线的两侧。以便增大对流的范围，使涂装车间能有更好的换气效果。

多个送风支路组件沿送风总管道的长度方向均匀间隔设置。

所述排风系统还包括多个设于排风口和排风管道之间的排风支管。

所述送风总管道、通孔、排风口和排风管道均沿涂装车间的长度方向设置。

本发明通过伸缩螺旋管、开口调节阀和送风方式选择阀来调节送风形式，本发明的送风系统是动态送风系统，与污染源尺寸和位置相匹配，并且可调节百叶还可调节送风角度，实现污染源-送风的匹配与联动。本发明提供两种送风方式，当选择贴附射流的送风方式时，送风朝正下方吹送，借助涂装车侧壁产生贴附作用，减缓送风速度的衰减，保持较高风速进行污染物排除；当选择侧送的送风方式时，送风从送风支管的侧面送出，通过可调节百叶进行吹送角度的选择，根据船段的位置和大小具体调节吹送方向。两种方式都能有效提高污染物排除效率，整个空间和人员活动区内的污染物浓度低，使整个空间和人员活动区内的污染物浓度控制在安全范围内。

本发明所达到的有益效果：

本发明在不添加其他装置的前提下，可以根据船段实际情况和环境温度选择合适的送风方式，使得在不同季节工况下选用最高效的通风方式，节约耗材与成本。本发明是一种可调节送风方向的送排风装置，具有适用范围广、应用灵活、节约能耗、排污效果好、污染物排除效率高、有效保护人员健康安全的优点。

附图说明

图1是本发明在涂装车间有船工况下的整体结构示意图；

图2是本发明在侧送风气流组织形式下的结构示意图；

图3是贴附射流在40000m³/h送风量的冬季制热工况下气流组织形式的简化图；

图4是侧送气流在70000m³/h送风量的冬季制热工况下气流组织形式的简化图。

图中：1-风机；2-送风总管道；3-伸缩螺旋管；4-开口调节阀；5-送风方式选择阀；6-侧送风口；7-可调节百叶；8-贴附射流送风口；9-船段；10-排风口；11-排风管道；12-送风支管；13-排风支管；14-涂装车间。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本实施例公开了一种可调节的贴附射流送排风装置，由涂装车间、送风系统、排风系统组成，其空间分布如图1所示，涂装车间内放置船段。涂装车间是工作人员对船段进行喷涂，喷涂后通过送风进行污染物排除的空间。送风系统位于涂装车间的上部，由送风总管道将风机和涂装车间连接；排风系统位于涂装车间的下部，由排风管将污染物排出口和涂装车间连接；船段位于涂装车间的中部，满布程度可根据实际情况调节。

实施例1

如图1、2所示(图2中省略了贴附射流送风口)，一种可调节的贴附射流送排风装置，包括涂装车间14、送风系统和排风系统，涂装车间14呈长方体状，包括顶壁、四个侧壁和底壁，四个侧壁依次连接并均位于顶壁和底壁之间，涂装车间14的顶部(即顶壁)设有多个通孔，送风系统包括风机1、送风总管道2和多个送风支路组件，风机1和外界相连通，送风总管道2位于涂装车间14的上方并和风机1相连通，送风支路组件由送风总管道2引出紧贴涂装车间14的侧壁设置，多个送风支路组件沿送风总管道2的长度方向均匀间隔设置，送风支路组件包括依次连接的伸缩螺旋管3和送风支管12，伸缩螺旋管3和送风总管道2相连通，送风总管道2和伸缩螺旋管3的连接处设有开口调节阀4，伸缩螺旋管3而下向下穿过通孔伸入到涂装车间14的内部，送风支管12位于涂装车间14的内部，送风支管12上设有用来调节送风方式为贴附射流送风或侧送风的送风方式选择阀5，送风支管12的端部设有贴附射流送风口8，侧部设有侧送风口6，侧送风口6处设有可调节百叶7(可调节百叶7的角度可任意选择，比如斜向下45°倾斜)，贴附射流送风口8呈条缝型，贴附射流送风口8的长宽比为4，由贴附射流送风口8送出的送风的送风速度为8～14m/s，侧送风口6呈条缝型，侧送风口6的长宽比为5/3，由侧送风口6送出的送风的送风速度为8～14m/s，涂装车间14的下部(即侧壁的下半部分)设有多个排风口10，排风系统包括多个排风支管13、排风管道11，排风支管13设于排风口10和排风管道11之间，排风支管13沿排风管道11的长度方向设置，送风支路组件和排风口10分别位于涂装车间14中轴线的两侧(即位于沿涂装车间的长度方向设置并相正对的两个侧壁上)，送风总管道2、通孔、排风口10和排风管道11均沿涂装车间14的长度方向设置。

本实施例采用贴附射流送风的送风方式。

在涂装车间14放置大型的船段9，该涂装车间14的尺寸为35m×27m×15m，风机1的送风量为40000m³/h，VOC的散发强度为0.045kg/s，冬季制热工况为：室外温度5℃，送风温度40℃。

40000m³/h的送风量通过风机1输送到送风总管道2，根据船段9的高度调节伸缩螺旋管3，使得送风支管12上的贴附射流送风口8位于比船段9略高的位置，根据船段9的尺寸和位置(船段数量：1个，布满情况：仅占涂装车间空间中部约3.5％的体积，船段尺寸：10m×10m×5m，船段位置：水平方向位于涂装车间的正中心，垂直方向上最高处距地面1.5m)调节开口调节阀4，使得送风量充分吹送于污染源区域。将送风方式选择阀5开设到贴附射流形式，送风通过贴附射流送风口8对船段9进行吹送，气流组织形式如图3所示(图3为简化后的气流组织形式，图3中省略了送风支管组件，只保留了送风的流向)，送风形成有规律的气流组织将污染物带出，依次从排风口10、排风支管13和排风管道11排出。通过CFD模拟得到表1。

表1顶部吹送和贴附射流气流组织形式下VOC浓度和空气龄

从表1可知，采用贴附射流形式不仅使空间整体VOC浓度降低17％，空气龄也降低了10％-15％。VOC浓度可能与该大型船段和涂装车间的实际情况有关，但空气龄仅受气流组织形式影响，通过表1可以看出采取贴附射流的形式在整体和人员活动区污染物排除效果更优，空气龄也更短，整体车间更加安全。

实施例2

采用如图1、2所示的可调节的贴附射流送排风装置，具体设置如实施例1所示。

本实施例采用侧送风的送风方式。

在涂装车间14放置大型的船段9，该涂装车间14的尺寸为35m×27m×15m，风机1的送风量为70000m³/h，VOC的散发强度为0.045kg/s，冬季制热工况为：室外温度5℃，送风温度40℃。

70000m³/h的送风量通过风机1输送到送风总管道2，根据船段9的高度调节伸缩螺旋管3，使得侧送风口6位于比船段9略高的位置，根据船段9的尺寸和位置(船段数量：1个，布满情况：仅占涂装车间空间中部约3.5％的体积，船段尺寸：10m×10m×5m，船段位置：水平方向位于涂装车间的正中心，垂直方向上最高处距地面1.5m)调节开口调节阀4，使得送风量充分吹送于污染源区域。将送风方式选择阀5开设到侧送风形式，并使可调节百叶7开设在45°向下倾斜方向，其他通过侧送风口6对船段9进行吹送，气流组织形式如图4所示(图4为简化后的气流组织形式，图4中省略了送风支管组件，只保留了送风的流向)，送风形成有规律的气流组织将污染物带出，依次从排风口10、排风支管13和排风管道11排出。通过CFD模拟得到表2。

表2顶部吹送和侧送风气流组织形式下VOC浓度和空气龄

由表2可知，采用贴附射流形式不仅空间整体和1.5m处VOC浓度降低15-27％，空气龄也降低了3％-8％。VOC浓度可能与该大型船段和涂装车间的实际情况有关，但空气龄仅受气流组织形式影响，通过表2可以看出采取侧送风的形式在整体和人员活动区污染物排除效果更优，空气龄也更短，整体车间更加安全。

对比例1

一种现有的送排风装置，包括用于容纳涂装船段的涂装车间、送风系统和排风系统，涂装车间呈长方体状，包括顶壁、四个侧壁和底壁，四个侧壁依次连接并均位于顶壁和底壁之间，涂装车间的顶部(即顶壁)设有多个顶部送风口，送风系统包括风机、送风总管道和送风支管，送风支管的出风口对准顶部送风口。

顶部送风口的个数设置成12个，沿涂装车间的长度方向设置，尺寸为0.3m×0.45m。

大型船段的涂装车间的尺寸为35m×27m×15m，风机的送风量为40000m³/h，VOC的散发强度为0.045kg/s，冬季制热工况为：室外温度5℃，送风温度40℃。通过CFD模拟得到表1。

实施例1和对比例1保证送风量是相同的。

对比例2

采用如对比例1相同的送排风装置，除了送风量为70000m³/h之外，其余参数同对比例1，通过CFD模拟得到表2。

实施例2和对比例2保证送风量是相同的。

通过实施例1、实施例2、对比例1和对比例2，可以发现本发明的优点如下：

(1)船舶行业涂装车间体积庞大，污染物散发源船段也体积较大，为了将标准化送风量均匀分布给整个空间，现有常规技术一般采用较多分支管、均流分布器和风量调节阀来输送其他，本发明通过开口调节阀将送风均匀分布到整个空间，或是需要进行污染物排除的区域，减小送风量的阻力损失，节约不必要的材料和能耗。本发明还通过伸缩螺旋管调节送风高度，使得送风准确吹送至污染源，操作灵活，效率提高。

(2)通过开口调节阀选择贴附射流时，长宽比为4、送风速度在8～14m/s的条缝型开口是贴附射流的最佳设计，通过较高的风速对船段散发的污染物进行吹送，在空间中形成有规律的气流组织，局部的回流和涡旋较少，将污染物快速高效的排出大空间。

(3)通过开口调节阀选择侧送气流时，春秋季等温工况和夏季制冷工况水平进行吹送，冬季制热工况将可调节百叶设置为45°向下倾斜，使得涂装车间、人员活动区污染物浓度低，排污效率高，能有效保障工作人员的健康安全。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可调节的贴附射流送排风装置，其特征在于，所述送排风装置包括涂装车间（14）、送风系统和排风系统，所述涂装车间（14）的顶部设有多个通孔，所述送风系统包括风机（1）、送风总管道（2）和多个送风支路组件，所述风机（1）和外界相连通，所述送风总管道（2）位于涂装车间（14）的上方并和风机（1）相连通，所述送风支路组件由送风总管道（2）引出，并向下穿过通孔伸入到涂装车间（14）的内部，所述送风支路组件上设有用来调节送风方式为贴附射流送风或侧送风的送风方式选择阀（5），所述涂装车间（14）的下部设有多个排风口（10），所述排风系统包括与排风口（10）相连通的排风管道（11）；

所述送风支路组件包括依次连接的伸缩螺旋管（3）和送风支管（12），所述伸缩螺旋管（3）和送风总管道（2）相连通，所述送风支管（12）位于涂装车间（14）的内部，所述送风方式选择阀（5）设置在送风支管（12）上；

所述送风总管道（2）和伸缩螺旋管（3）的连接处设有开口调节阀（4）。

2.根据权利要求1所述的一种可调节的贴附射流送排风装置，其特征在于，所述送风支管（12）的端部设有贴附射流送风口（8），侧部设有侧送风口（6）。

3.根据权利要求2所述的一种可调节的贴附射流送排风装置，其特征在于，所述侧送风口（6）处设有可调节百叶（7）。

4.根据权利要求2所述的一种可调节的贴附射流送排风装置，其特征在于，所述贴附射流送风口（8）呈条缝型，所述贴附射流送风口（8）的长宽比为4，由贴附射流送风口（8）送出的送风的送风速度为8~14m/s。

5.根据权利要求2所述的一种可调节的贴附射流送排风装置，其特征在于，所述侧送风口（6）呈条缝型，所述侧送风口（6）的长宽比为5/3，由侧送风口（6）送出的送风的送风速度为8~14m/s。

6.根据权利要求1所述的一种可调节的贴附射流送排风装置，其特征在于，所述送风支路组件紧贴涂装车间（14）的侧壁设置。

7.根据权利要求1所述的一种可调节的贴附射流送排风装置，其特征在于，所述送风支路组件和排风口（10）分别位于涂装车间（14）中轴线的两侧。

8.根据权利要求1所述的一种可调节的贴附射流送排风装置，其特征在于，所述送风总管道（2）、通孔、排风口（10）和排风管道（11）均沿涂装车间（14）的长度方向设置。

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