CN114072618B - 主动气流抑制设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于入口(4、6)的主动气流抑制设备(10)，包括：结构(12)，该结构被配置为邻近建筑物(2)的入口定位并且限定穿过其中用于进入入口的通道；其中该结构限定至少一个增压室(18)以及流体连接到增压室的第一出口狭槽和第二出口狭槽(24a、24b)；流体连接到增压室的风扇(20a、20b)，该风扇用于将气流供应到增压室，以便选择性地在第一工作模式下形成来自第一出口狭槽的空气射流以及在第二工作模式下形成来自第二出口狭槽的空气射流；其中第一出口狭槽和第二出口狭槽被配置为使得各自的空气射流每个都被引导朝向结构的中心，来自第一出口狭槽的空气射流被引导远离入口并且来自第二出口狭槽的空气射流被引导朝向入口。

Description

主动气流抑制设备

技术领域

本发明涉及一种用于入口，特别是用于门口的主动气流抑制设备。

背景技术

在零售场所(诸如购物中心(商场)、超市或其他商店)的入口处使用各种样式的门。

门的常见样式是自动滑动门。通常串联地设置两组自动滑动门以形成气流隔断，该气流隔断充当气闸以防止风进入建筑物。但是，在人流量大的区域，两组门同时打开是很常见的，因此为空气穿过门提供了直接的路径。这会导致令人不快的通风。另外，由于跨门的温差，气流可能会通过门产生。通过门的气流(无论是来自通风还是由温差引起)都会增加建筑物内HVAC系统的功率输出要求。

门上加热器通常用来掩蔽进来的通风，以改善顾客体验。但是，这些装置消耗大量能量并且无法解决问题本身。另一种选择是提供穿过门口的空气帘。但是，这些装置无法防止有大压差或在有风的情况下的渗透。

经验表明，任何物理屏障，甚至是自动打开的门，都会导致进入商店人数的减少，并且商店已经开始在所有工作时间内保持门打开，以最小化这种影响。在这种情况下，通过加热或冷却的空气从建筑物中排出并用环境空气替代所产生的能源成本会是巨大的。

因此，期望提供一种气流抑制设备，该气流抑制设备能解决现有解决方案的缺点。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于建筑物的入口的主动气流抑制设备，主动气流抑制设备包括：被配置为邻近入口定位并且限定穿过其中用于进入入口的通道的结构；其中，该结构限定至少一个增压室以及流体连接到至少一个增压室的第一出口狭槽和第二出口狭槽；流体连接到增压室的风扇，该风扇用于将气流供应到至少一个增压室，以便选择性地在第一工作模式下形成来自第一出口狭槽的空气射流以及在第二工作模式下形成来自第二出口狭槽的空气射流；其中第一出口狭槽和第二出口狭槽被配置为使得各自的空气射流每个都被引导朝向结构的中心，来自第一出口狭槽的空气射流被引导远离入口并且来自第二出口狭槽的空气射流被引导朝向入口。

至少一个增压室可以经由第一弯曲通道流体连接到第一出口狭槽并且经由第二弯曲通道流体连接到第二出口狭槽。

可以在至少一个增压室与第一出口狭槽和第二出口狭槽之间设置阀，可选择性地控制该阀以在第一工作模式和第二工作模式之间改变。

结构可以包括康达表面并且第一出口狭槽和第二出口狭槽可以沿着康达表面彼此间隔开。

康达表面可以相对于入口平面倾斜。

康达表面可以被配置为引导来自第二出口狭槽的空气射流沿着其长度经过第一出口狭槽并朝向入口。

第一出口狭槽可以围绕结构的内周边延伸并且第二出口狭槽可以围绕结构的外周边延伸。

结构可以具有朝向其内周边逐渐变细的三角形横截面。

结构可以形成拱门。

主动气流抑制设备还可以包括：控制器，该控制器被配置为控制来自第一出口狭槽和第二出口狭槽的空气射流以提供跨结构的压差，该压差抑制气流通过入口。

该设备可以包括多个所述结构，并且多个所述结构中的每一个都可被配置为邻近同一建筑物的不同入口定位。

控制器可以被配置为确定多个结构的相互依赖的一组工作参数(例如风扇速度设置、阀位置等)。

主动气流抑制设备还可以包括：气流传感器，该气流传感器被配置为提供指示气流通过入口或在结构处的速度和方向的输出；控制器可以被配置为接收气流传感器的输出并基于接收到的输出控制空气射流，从而产生跨结构的压差，该压差抑制气流通过入口。

气流传感器可以被配置为提供指示在通过入口的多个垂直位置处通过入口的气流的速度和方向的输出。

气流传感器可以包括位于不同垂直位置处的多个传感器元件。

控制器可以被配置为控制空气射流，从而产生随垂直位置而变化的压差。

控制器可以被配置为基于激活传感器的输出使风扇的运行与入口的门的打开同步。

激活传感器可以位于由结构限定的通道内。

可以通过改变风扇速度设置来控制空气射流。

结构可以被配置为位于入口外部。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出本发明是如何实现的，现在将通过示例的方式参考附图，其中：

图1是商店建筑物的模型；

图2是在商店建筑物的平面图上的气流速度图，示出了在建筑物周围和通过建筑物的气流；

图3是根据本发明实施例的气流抑制设备的前视图；

图4是气流抑制设备的透视图；

图5是气流抑制设备的一部分的横截面；

图6是在建筑物的平面图上的气流速度图，示出了使用气流抑制设备的前入口附近的气流；以及

图7是在建筑物的平面图上的气流速度图，示出了使用气流抑制设备的后入口附近的气流。

具体实施方式

图1和图2示出了诸如超市或其他零售场所的商店建筑物2的简化模型。如图所示，在该示例中，建筑物2具有前入口4和位于前入口4对面的后入口6。前入口4和后入口6示出为打开的门口，以表示位于入口处的门处于打开位置，因此没有掩住门口。特别地，前入口4和后入口6可利用自动滑动门，因此图1所示的模型表示顾客同时经过前入口4和后入口6。

如图2所示，在内部，建筑物2内的空间被隔板8划分成一些过道。

如图2所示，在风被引导朝向前入口4的情况下，空气允许经由前入口4流入建筑物2内，并且在经由后入口6离开建筑物2之前，空气穿过建筑物2。因此，通过建筑物2的内部产生强烈的气流(通风)。这对于在建筑物2内的顾客和员工来说可能是不愉快的。

图3和图4示出了气流抑制设备10，气流抑制设备10可以邻近前入口4和/或后入口6设置并试图减少或完全消灭通过建筑物的这种通风。

如图3所示，气流抑制设备10包括结构12，结构12邻近建筑物2的外部的入口4、6定位。特别地，结构12可以靠着建筑物2的外墙设置。结构12形成围绕入口4、6延伸的拱，使得它不妨碍门口。具体地，结构12包括沿着入口4、6的任一侧延伸的第一垂直部分和第二垂直部分14a、14b以及设置在入口4、6上方的水平部分16。第一垂直部分和第二垂直部分14a、14b在第一转角部分和第二转角部分处过渡到水平部分16。

如图5所示，结构12是中空的并且形成增压室18。增压室18可以是连续的或者可以被分成多个离散部分。例如，增压室18可以沿着结构12的对称轴线被分成两个离散部分。

如图3和图4所示，结构12经由第一管道和第二管道22a、22b流体连接到一对风扇20a、20b。具体地，第一管道22a将风扇20a连接到结构12的第一垂直部分14a并且第二管道22b将风扇20b连接到结构12的第二垂直部分14b。

结构12限定了第一出口狭槽24a和第二出口狭槽24b，它们流体连接到增压室18。如图所示，第一出口狭槽24a在入口的周边处或附近围绕结构12的内周边延伸并且第二出口狭槽24b围绕结构12的外周边延伸。因此第一出口狭槽24a嵌套在第二出口狭槽24b内(即它们是同心的或同轴的)并且第二出口狭槽24b与第一出口狭槽24a和入口的周边间隔开。

第二出口狭槽24b沿着康达表面26与第一出口狭槽24a间隔开。康达表面26相对于入口平面倾斜(即既不平行也不垂直于入口平面)使得第二出口狭槽24b比第一出口狭槽24a与入口平面间隔开得更远。因此，结构12具有大致三角形(具体地，直角三角形)的横截面并且因此是楔形的(具体地，直角三角形棱柱)，朝向其邻近入口的内周边逐渐变细。

第一出口狭槽24a经由第一弯曲通道28a连接到增压室18，第二出口狭槽24b经由第二弯曲通路28b连接到增压室18。

第一阀30a设置在第一出口狭槽24a和增压室18之间(例如在第一弯曲通道28a中)并且第二阀30b设置在第二出口狭槽24b和增压室之间(例如在第二弯曲通道28b中)。第一阀和第二阀30a、30b可是闸阀。如下文将进一步描述的，第一阀和第二阀30a、30b一致作用以选择性地一次打开第一出口狭槽和第二出口狭槽24a、24b中的一个。应当理解，在其他示例中，单个阀可以同时打开第一出口狭槽和第二出口狭槽24a、24b中的一个并关闭第一出口狭槽和第二出口狭槽24a、24b中的另一个。

风扇20a、20b向增压室18提供气流以在结构12内形成加压容积。空气经由第一出口狭槽和第二出口狭槽24a、24b中的一个从增压室18中释放，形成空气射流。

第一弯曲通道和第二弯曲通道28a、28b用于在所需方向上引导空气射流。具体地，第一弯曲通道和第二弯曲通道28a、28b均用于引导分别来自第一出口狭槽和第二出口狭槽24a、24b的空气射流，使得它们被引导朝向结构12的中心。也就是说，来自第一垂直部分14a的空气被引导朝向相对的第二垂直部分14b，反之亦然，并且来自垂直部分的空气被引导向下朝向地面。然而，第一弯曲通道28a用于引导来自第一出口狭槽24a的空气射流，使得其被引导远离建筑物2的入口和内部，而第二弯曲通道28b用于引导来自第二出口狭槽24b的空气射流，使得其被引导朝向建筑物2的入口和内部。具体地，第二弯曲通道28b用于引导来自第二出口狭槽24b的空气射流，使其沿康达表面26流向第一出口狭槽24a。康达表面26导致空气射流沿其长度形成层流边界层。

风扇20a、20b和结构12形成鼓风机装置。具体地，鼓风机装置是双向空气倍增器，具有从第一出口狭槽24a喷射出空气射流的第一工作模式和从第二出口狭槽24b喷射出空气流的第二工作模式。在任一模式中，空气射流产生负压区域，该负压区域将额外的空气从结构12周围吸入气流中。此外，随着空气远离结构12移动，它在气流中夹带额外的空气。气流内的空气体积因此倍增。第一工作模式和第二工作模式的选择可由操作阀30a、30b的鼓风机装置的内部控制器来控制。

鼓风机装置12(经由有线连接或无线连接)连接到控制器32，控制器32又(再次，经由有线连接或无线连接)连接到气流传感器34和激活传感器36。

激活传感器36可以是压力传感器或运动传感器(例如无源红外传感器等)，激活传感器36提供指示何时有人在经由入口4、6进入建筑物2之前通过结构12的信号。

气流传感器34提供指示当前风况(特别是风速和风向)的输出。

控制器32接收来自激活传感器36和气流传感器34的信号作为输入。控制器32使用这些信号来控制鼓风机装置的运行。具体地，控制器32基于风的速度和方向来设置风扇20a、20b的风扇速度设置。设定风扇速度设置以形成压差，该压差与靠近的风相对并且足以使风基本上停止、重新定向或反向。

图6示出了风进入建筑物2的前入口4处的气流速度，图7示出了风离开建筑物2的后入口6处的气流速度。前入口4处的鼓风机装置被配置为在第一工作模式下运行，其中空气射流从第一出口狭槽24a喷射出，后入口6处的鼓风机装置被配置为在第二工作模式下运行，其中空气射流从第二出口狭槽24b喷射出。如图所示，在两个位置处，风都被阻止穿过结构12并且因此风被阻止穿过邻近的门口，从而在建筑物2内创造停滞条件。可根据风的速度和方向来控制风扇速度设置，以确保空气射流具有足够的功率以防止风穿过结构12。

鼓风机装置的运行还基于激活传感器36的信号进行协调。具体地，当有人靠近前入口时，风扇20a、20b仅可以在所需的风扇速度(压差)设置下打开或运行，并且门将打开以允许通风形成。可以在建筑物2内部设置相应的传感器以指示门何时由于有人离开建筑物2而将被触发。

如果风向相反使得空气进入建筑物的后入口6并且从前入口4离开，则鼓风机装置12将以相反的配置运行。

不管当前的风况如何，控制器32都能够主动地管理鼓风机装置的运行以随时防止或最小化通风。控制器18可以访问查找表或其他参考源以确定当前风况的正确设置。

控制器32可以与前入口4和后入口6处的每个鼓风机装置通讯，因此能够进行局部调节以防止气流流入或流出相应的门口。阵列中的每一个的效果都会影响其他阵列，因此无法单独确定阵列的设置。因此，控制器32确定鼓风机装置的相互依赖的一组输出。特别地，控制器32可以执行多变量分析(或其他分析)，该多变量分析试图定义最佳的整体解决方案(特别是具有最小的能量使用)。

尽管气流抑制设备10已经被描述为与由风产生的气流有关，但是应当理解，气流抑制设备10也可以最小化或防止与在门口处的温差相关的气流(即，在没有任何风或通风的情况下)。由于浮力作用，这种温差导致在门口处的进出。具体地，较高的密度、较冷的空气在门平面的下部沿一个方向流动，而较低的密度、较热的空气在门平面的上部沿相反的方向流动，以保持净建筑物内压力。

在这种情况下，气流传感器34能够确定在多个垂直位置通过门口的当前气流(例如，通过利用位于不同垂直位置的多个传感器元件)。控制器32能够利用气流传感器34的输出来控制鼓风机装置的输出以随垂直位置而变化。具体地，鼓风机装置能够产生分层的压差，该压差在门口的一部分上提供负压并且在同一门口的另一部分上提供正压，以抵消由浮力作用产生的通过门口的相对流。

气流还可以垂直和/或水平变化，同时在结构12周围产生正压或负压，以考虑风况和风向的变化。

建筑物的前部可以包括凹部(例如，向内凹陷的凹部)，门口位于凹部内，使得凹部从建筑物的边界向后缩进。这种布置可以允许结构12位于建筑物的边界内或建筑物的边界处(尽管仍在门口的外部)。

前面的说明描述了如何通过调节风扇速度设置来控制鼓风机装置的输出。在其他布置中，可以以其他方式调节鼓风机装置的输出。例如，可以通过控制阀/节流阀(例如阀30a、30b)或通过调节出口狭槽24a、24b的尺寸来调节输出。

尽管气流传感器34示出为与结构12相邻，但是应当理解，气流传感器可以位于远处，只要该气流传感器能够充分指示在该位置处的当前的风况即可。

激活传感器36在其他示例中可以省略，或者可以由门自身的打开传感器形成。

在其他示例中，结构12可以不形成拱。例如，该结构可以包括一对垂直部分(具有穿过其中的通道)，并且可选地包括水平部分。此外，整个拱无需产生气流。例如，第一狭槽和第二狭槽24a、24b可以不延伸越过拱的拐角。

气流可由任意数量的风扇提供。该风扇或每个风扇还可以直接连接到增压室而不是经由中间管道连接到增压室。

尽管已经描述了结构12具有第一出口狭槽和第二出口狭槽24a、24b，但是应当理解，第一出口狭槽和第二出口狭槽24a、24b可以被分成多个离散部分。

气流抑制设备10可以仅设置在建筑物的单个入口处。特别是，即使当有其他入口时，这也足以防止气流通过建筑物。

气流抑制设备10能够在无需任何物理障碍的情况下抑制通过门口(或任何其他入口)的(由风和/或温差产生的)气流。这可以改善顾客体验并且减少建筑物内运行的HVAC系统的功率消耗。

本发明不限于本文中描述的实施例，并且可以在不脱离由权利要求所限定的本发明的范围的情况下进行修改或调整。

Claims (18)

1.一种用于建筑物入口的主动气流抑制设备，包括：

被配置为邻近入口定位并且限定穿过其中用于进入入口的通道的结构；

其中该结构限定至少一个增压室以及流体连接到所述至少一个增压室的第一出口狭槽和第二出口狭槽；

流体连接到所述至少一个增压室的风扇，该风扇用于将气流供应到所述至少一个增压室，以便选择性地在第一工作模式下形成来自第一出口狭槽的空气射流以及在第二工作模式下形成来自第二出口狭槽的空气射流；

其中第一出口狭槽和第二出口狭槽被配置为使得各自的空气射流每个都被引导朝向结构的中心，来自第一出口狭槽的空气射流被引导远离入口并且来自第二出口狭槽的空气射流被引导朝向入口；

其中结构包括康达表面并且第一出口狭槽和第二出口狭槽沿着康达表面彼此间隔开；

其中康达表面被配置为引导来自第二出口狭槽的空气射流沿着其长度经过第一出口狭槽并朝向入口。

2.根据权利要求1所述的主动气流抑制设备，其中所述至少一个增压室经由第一弯曲通道流体连接到第一出口狭槽并且经由第二弯曲通道流体连接到第二出口狭槽。

3.根据权利要求1或2所述的主动气流抑制设备，其中在所述至少一个增压室与第一出口狭槽和第二出口狭槽之间设置阀，选择性地控制该阀以在第一工作模式和第二工作模式之间改变。

4.根据权利要求1所述的主动气流抑制设备，其中康达表面相对于入口平面倾斜。

5.根据权利要求1或2所述的主动气流抑制设备，其中第一出口狭槽围绕结构的内周边延伸并且第二出口狭槽围绕结构的外周边延伸。

6.根据权利要求1或2所述的主动气流抑制设备，其中结构具有朝向其内周边逐渐变细的三角形横截面。

7.根据权利要求1或2所述的主动气流抑制设备，其中结构形成拱门。

8.根据权利要求1所述的主动气流抑制设备，还包括：

控制器，该控制器被配置为控制来自第一出口狭槽和第二出口狭槽的空气射流以提供跨结构的压差，该压差抑制气流通过入口。

9.根据权利要求8所述的主动气流抑制设备，其中所述设备包括多个所述结构，并且其中多个所述结构中的每一个都被配置为邻近同一建筑物的不同入口定位。

10.根据权利要求9所述的主动气流抑制设备，其中所述控制器被配置为确定多个结构的相互依赖的一组工作参数。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的主动气流抑制设备，还包括：

气流传感器，该气流传感器被配置为提供指示气流通过入口或在结构处的速度和方向的输出；

其中，控制器被配置为接收气流传感器的输出并基于接收到的输出控制空气射流，从而产生跨结构的压差，该压差抑制气流通过入口。

12.根据权利要求11所述的主动气流抑制设备，其中气流传感器被配置为提供指示在通过入口的多个垂直位置处通过入口的气流的速度和方向的输出。

13.根据权利要求11所述的主动气流抑制设备，其中气流传感器包括位于不同垂直位置处的多个传感器元件。

14.根据权利要求12或13所述的主动气流抑制设备，其中控制器被配置为控制空气射流，从而产生随垂直位置而变化的压差。

15.根据权利要求8至10中任一项所述的主动气流抑制设备，其中控制器被配置为基于激活传感器的输出使风扇的运行与入口的门的打开同步。

16.根据权利要求15所述的主动气流抑制设备，其中激活传感器位于由结构限定的通道内。

17.根据权利要求8至10中任一项所述的主动气流抑制设备，其中通过改变风扇速度设置来控制空气射流。

18.根据权利要求1或2所述的主动气流抑制设备，其中结构被配置为位于入口外部。