CN1226559C - 定点射流送风系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定点射流送风系统。它依次具有新风管、新风阀、空气处理器、冷风管、冷风管总阀、冷风管支管、定点控制区域、自然通风支管、自然通风管总阀、自然通风风机、自然通风管，新风阀、经回风阀分别与排风阀、回风口、回风管相接，排风阀与排风管相接。每个定点控制区域能单独控制送风温度和速度，在该定点控制区域实现个性化调节，新鲜空气能直接送到头部，就保证了呼吸空气新鲜度、含氧量和洁净度。气流组织形式采用下送上回，利用热空气上浮的特性，使热量和污染物(气体)能及时有效地排出，提高了定点控制区域的空气品质，有利于工作人员的身心健康。

Description

定点射流送风系统

                            技术领域

本发明涉及一种定点射流送风系统。

                            背景技术

空调的舒适性是热舒适、含氧量、气味、噪声及空气污染方面综合影响的结果，而其中的热舒适性又与人体活动程度、衣服热阻、空气温度、空气湿度、空气流动速度和平均辐射温度等六个因素有关。原有的空调舒适性只考虑空气温度、空气湿度和空气流动速度，在室内追求统一的温度和速度来满足办公室内工作人员的舒适性要求，在实际运行中不能很好地满足所有工作人员的舒适性要求。此外由于传统系统本身缺陷、室内气流组织不合理或新风量不足，室内产生的污染物质(气体)不能及时有效地排出，导致室内空气品质下降，影响其中工作人员的身体健康，在现代化办公楼中的这种影响尤为明显，产生空调综合病症等，此类问题也正在受到社会的关注。因此，有效的空调送风系统是提高工作人员舒适性和室内空气品质的关键。

                            发明内容

本发明的目的是提供一种定点射流送风系统。

它依次具有新风管、新风阀、空气处理器、冷风管、冷风管总阀、冷风管支管、定点控制区域、自然通风支管、自然通风管总阀、自然通风风机、自然通风管，新风阀经回风阀分别与排风阀、回风口、回风管相接，排风阀与排风管相接。

本发明采用射流送风方式，它利用现代办公室通常有隔断的情况，在每个隔断单元内设置独立的送风系统和控制系统，形成一个独立的定点控制区域。每个定点控制区域能根据工作人员的不同的舒适性要求，调节空气的温度与速度。如办公室中没有隔断，可布置多个送风口，在控制区域周边形成一空气幕，起到隔离作用，在控制区域实现空气调节。定点控制区域的送风口正对着人的头部，新鲜空气能直接送到头部，就保证了呼吸空气新鲜度、含氧量和洁净度，也保证头部空气温度和速度首先满足舒适性要求(人的脸部对速度和温度比较敏感)，同时也能保证人体其它部位的空气温度和流速满足舒适性要求(经实验证明)。隔断物(空气幕)起到隔离作用，射流送风口不断将新鲜空气送到定点控制区域，使定点控制区域保持正压，有效地防止它所在工作区间内空气向定点控制区域扩散，减小了工作区间品位较低的空气对定点控制区域空气的影响，保证了定点控制区域内空气的洁净度。定点控制区域一般很小，控制区域到送风口距离很近，故送风速度较低，避免了传统空调系统送风速度高而产生的噪音等问题。综上可知，定点射流送风系统比传统送风系统能更好地满足空调舒适性要求。

定点射流送风系统的每个定点控制区域下方都设有单独的送风口，射流送风口不断将新鲜空气送到定点控制区域，使定点控制区域保持正压，有效地防止它所在工作区间内空气向定点控制区域扩散，这也就使所有定点控制区域内的空气不会相互影响、扩散，避免污染物质(气体)或病毒等的横向传播。气流组织形式采用下送上回，送风口布在每个定点控制区域的下方，回风口布定点控制区域的正上方。冷空气在进入定点控制区域后，与人体(发热设备)直接接触的部分空气，温度迅速上升，膨胀产生浮力，使该气团浮升，同时带走人体(发热设备)产生的污染物(气体)，使热量和污染物质(气体)能及时排出，而其它冷空气吸热较少，温度上升缓慢，逐渐被送到该区域的更新鲜的冷空气置换出去。该气流组织形式利用热空气上浮的特性，使热量和污染物(气体)能及时有效地排出该定点控制区域，在进入它所在的工作区间后，继续浮升，直至进入回风口，排出工作区间。定点射流送风系统利用热空气上浮的这个特性来分离温度(受污染度)不同的空气，它结合了射流送风和置换送风的优点，有效地改善了定点控制区域热舒适性和空气品质，同时也提高了工作区间的空气品质，有利于工作人员的健康状况。定点射流送风系统通过调节定点控制区域内的空气参数来满足舒适性要求，而工作区间其它地方整体温度较高，故比传统空调方式降低了系统的运行能耗。系统采用双风道系统，在部分定点控制区域使用空调调节时，部分定点控制区域可以进行自然通风，而无人工作的定点控制区域可关闭，所以整个系统在运行时可避免不必要的能量损失。定点射流送风系统的风管、送风口及控制系统等都在近地面，控制和日常维护方便，也能很方便地根据办公室格局的改变而重新调整送风布置。

在以上提及的在现代办公室中采用定点射流送风系统，在办公室内实现分区域控制，如办公室有小型围护，则充分利用这些小型围护，对这些区域内气流进行个性化调节。如果办公室中没有这种小型围护，则可增加送风口数量，形成空气幕，来隔离定点控制区域内外的空气，来满足定点控制区域内的人员的舒适性要求。此外，在现代办公室中，除了在办公人员活动区域内设置定点控制区域，来保证人员活动区域内的舒适性要求外，在高污染源、高发热量或高热流区(例如南墙)也可布置定点控制区域，进行自然风通风，排走污染物质(气体)和热量，提高工作区间空气品质和降低室内平均辐射温度。在大型公共场所(如体育场所)，采用定点射流送风系统，针对每个人员或某局部区域设置定点控制区域，能实现在非全封闭的场所实现空气调节，并能满足这些人员的舒适性要求。

                            附图说明

附图是定点射流送风系统结构示意图。

                           具体实施方式

定点射流送风系统依次具有新风管1、新风阀2、空气处理器3、冷风管4、冷风管总阀10、冷风管支管12、定点控制区域11、自然通风支管13、自然通风管总阀16、自然通风风机15、自然通风管14，新风阀2经回风阀5分别与排风阀8、回风口9、回风管6相接，排风阀8与排风管7相接。

定点控制区域11依次具有冷风管支管12、冷风风阀20、空气混合箱19、自然风风阀18、自然通风支管13相接，空气混合箱19与送风口17

定点射流送风系统可由多个或一个工作区间组成，一个工作区间由多个或一个定点控制区域组成。每个定点控制区域内设有一套送风装置和控制系统，来调节空气参数，使该定点控制区域内的空气温度和流速满足舒适性要求。开启该系统中某一送风装置，该装置的自然风风阀与冷风风阀打开。自然风风阀开启它所在工作区间的自然通风管总阀，再由自然通风管总阀启动自然通风风机。自然通风风机启动后，将室外空气通过自然通风管吸进来，经风管送到该空气混合箱。冷风风阀、冷风管总阀和空气处理器之间的开启顺序也是如此。空气处理器启动时，其中的风机和制冷机开始工作，风机将新风通过新风管吸进来，与此同时，制冷机把冷量传给表冷器，表冷器对新风进行降温处理。被处理后的冷空气经过风管也送到该空气混合箱。在空气混合箱内冷风与自然风进行混合，混合后的空气经送风口送到该定点控制区域，对该定点控制区域进行空气调节。布在控制区域内的温度与速度传感器开始工作，将采集数据与设定值比较，如定点控制区域内的流速比设定值高，控制系统通过控制冷风风阀与自然风风阀的执行电机，同时关小风阀开度，使混合空气总量减少，送风口的射流送风速度变小，降低定点控制区域内空气的流速，直至流速与设定值相等。如定点控制区域内温度偏高，则增大冷风风阀开度，关小自然风风阀开度，使混合空气温度下降，降低送风温度，使定点控制区域内的空气温度降低，直至与设定值相等。如定点控制区域内温度与速度值重新设定，控制系统也会自动调节，使定点控制区域内的气流工况满足新的设定工况。

定点射流送风系统的空气处理器与自然通风风机均采用变频电机，它们能根据风管中的空气压力决定流量(流量与电机转速成对应关系)。如有关闭某一定点控制区域的送风装置，则该装置的冷风风阀与自然风风阀都会关闭，风管内的压力就会增大，空气处理器和自然通风风机各自的传感器在采集到信号后，会自动调低电机频率，减少流量，使风管内压力保持不变。反之则相反，最后也使压力保持恒定。如定点控制区域内的空气温度与速度重新设定，系统也会自动调节，重新达到平衡。

定点射流送风系统工作时，如某一工作区间的所有送风装置的冷风风阀都关闭(定点控制区域进行自然通风或全部关闭)，那么该工作区间的冷风管总阀也关闭，同时该工作区间的回风阀也关闭。如工作区间内部分定点控制区域进行自然通风，部分在进行空调调节，则根据回风温度决定是否回收利用该工作区间的回风。再次，如果工作区间的回风温度较低，但所含的污染物质(气体)较多，则根据实际情况和经济性决定是否回收利用该工作区间的回风。如果不回收利用该工作区间的回风，则关闭回风阀，打开排风阀，回风经排风管排走。如要回收利用回风，则通过调节回风阀与排风阀的开度，决定回风量。要回收利用的回风通过回风阀后与新风混合后，进入空气处理器，经过风管送到混合箱，最后重新进入定点控制区域。

定点射流送风系统的空气处理器与自然通风风机根据对应风管内的空气压力来调节送风量。当系统中定点控制区域关闭或进行自然通风进时，它的冷风风阀也就关闭，当工作区间内所有冷风风阀都关闭时，该工作区间的冷风管总阀关闭，当系统中所有工作区间的冷风管总阀都关闭时，空气处理器停止工作(即系统中所有定点控制区域都没使用冷风时，冷风系统停止工作)。如整个系统中某定点控制区域的送风装置的冷风风阀打开，则空气处理器重新开始工作。自然通风管路的工作情况也是如此。

我们对定点射流送风系统中的一个工作区间内一个定点控制区域的送风状况进行了实验，研究定点控制区域内的气流温度与速度分布情况及舒适性情况。实验中，定点控制区域长为150cm，宽为120cm，高为120cm，用木板将定点控制区域三边围起来，另一边围住一半，另一半留作通道。在定点控制区域内放有一张桌子，桌上放有一台台式电脑，桌前放一张椅子，椅子上坐一个人，用来模拟一个办公台的负荷和人员活动情况。定点控制区域送风口布置在定点控制区域的两侧，送风口直径为75mm。用热电偶和水银温度计测量温度，用风速仪测量风速。为了获得定点控制区域温度分布情况，在人活动区内不同高度上取6个面，高度分别为5cm、25cm、50cm、75cm、100cm和120cm处，在这六个高度水平面内每10cm布置一个测点，与人或椅子有冲突的地方测点取消。在定点控制区域所在的工作区间也布置测点，了解温度分布情况，

实验时，测得工作区间周边的温度分布比较均匀，上部温度比下部温度略高，温度平均值为29℃。在定点控制区域正上方，温度比其它地方略低一点(定点控制区域除外)，温度分布随高度升高而升高。当送风温度为20℃时，调节送风口的送风速度，使控制点(高度z＝120cm，相对左右两送风口的中心位置的三个点)的空气参数满足舒适性要求，工况稳定后，测得送风口出口处的平均风速为1.6m/s(为使送风口速度均匀便于测量，利用丝网进行了整流)，控制点的平均风速为0.22m/s，高度在5cm、25cm、50cm、75cm、100cm和120cm处的平均温度分别为24.8℃、25.1℃、24.4℃、23.0℃、25.2℃和27.2℃。在该送风速度下，调节送风温度到22℃，测得控制点的平均风速基本无变化，在这些高度处(从低到高)的平均温度依次分别为25.8℃、25.9℃、25.4℃、24.3℃、26.0℃和27.6℃。重新调节喷管处的送风速度和送风温度，测得送风口出口处的平均风速为1.52m/s，送风温度为20℃，工况稳定后，测得控制点的平均风速为0.13m/s，在从低到高不同高度处的平均温度分别为24.7℃、24.9℃、24.2℃、23.3℃、25.5℃和27.9℃。再次调节送风温度到22℃，测得控制点的速度也基本无变化，在高度为5cm、25cm、50cm、75cm、100cm和120cm处的平均温度分布为25.6℃、25.8℃、25.3℃、24.6℃、26.3℃和28.1℃。

从以上四组实验的速度与温度分布可知，控制点的风速与送风速度有关，送风速度越大，控制点的速度也越大。定点控制区域内的温度分布与送风温度和速度有关，送风温度越高，定点控制区域内的温度相对也越高，送风速度越大，定点控制区域内的温度分布越均匀。从定点控制区域内同一水平高度的温度分布来看，中心区的温度较周边区域低，这与人的主要活动区域在整个定点射流区域的中心部位的实际情况相符合。由实验可知，所有高度层的温度分布和大小都能满足空调舒适性要求，故可认为整个定点射流控制区内温度都满足空调舒适性要求。由温度变化趋势可知，在人的上身部位，平均温度分布随高度升高而升高，但总体变化不大，而且比较均匀，这符合人的穿衣习惯，身体部位有衣服热阻，所以下部温度略低于面部温度不仅不会影响人的舒适性，反而有利于提高舒适性。

综上实验可知，通过调节送送风温度与送风速度，可改变定点控制区内的速度与温度的分布情况。该系统能根据定点控制区内不同的空气温度与速度要求，调节冷风风阀与自然风风阀不同的开度，在空气混合箱中混合出相应的送风温度与送风量(由于送风口面积恒定，送风量与送风速度为对应关系)，来满足定点控制区内不同的舒适性要求。综上可知定点射流送风系统能在定点控制区域内实现个性化调节，提高空调舒适性。

Claims (3)

1.一种定点射流送风系统，其特征在于它依次具有新风管(1)、新风阀(2)、空气处理器(3)、冷风管(4)、冷风管总阀(10)、冷风管支管(12)、定点控制区域(11)、自然通风支管(13)、自然通风管总阀(16)、自然通风风机(15)、自然通风管(14)，新风阀(2)经回风阀(5)分别与排风阀(8)、回风口(9)、回风管(6)相接，排风阀(8)与排风管(7)相接。

2.根据权利要求1所述的一种定点射流送风系统，其特征在于所说定点控制区域(11)为多个，放置在一个工作区间(21)内。

3.根据权利要求1所述的一种定点射流送风系统，其特征在于所说的定点控制区域(11)依次具有冷风管支管(12)、冷风风阀(20)、空气混合箱(19)、自然风风阀(18)、自然通风支管(13)相接，空气混合箱(19)与送风口(17)。

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