CN1333213C - 一种个体化空调系统的末端动态送风装置 - Google Patents

Abstract

一种个体化空调系统的末端动态送风装置，依次含有引风入口、变速风机、送风管段、扩散型送风风口、风机转速控制器以及控制面板；风机转速控制器包括计算机或单片机、电压放大电路或变频电路；计算机或单片机含有一个储存有动态风样本风速信号的存储器、执行器和D/A转换模块；电压放大电路或变频电路的输入端与所述的D/A转换模块的输出端相连，所述的电压放大电路或变频电路的输出端与所述的变速风机的电机相连。通过对装置中变速风机转速的控制，能够产生包括仿自然风在内的动态化气流。该装置产生的动态风，特别是具有自然风紊动特征的仿自然风，能有效的改善使用者对环境沉闷、单调的抱怨，显著提高室内人员对气流的可接受程度。

Description

一种个体化空调系统的末端动态送风装置

技术领域

本发明涉及一种用于个体化空调系统的末端送风装置，该装置能够产生包括仿自然风在内的动态化气流。

背景技术

长期以来，人们主要采用混合通风的空调方式来控制室内环境参数，送入的新鲜空气在到达人员呼吸区之前已经在房间内被室内产生的人的生物排放物和其它污染物所污染。个性化送风系统能够将清洁空气送到每一个人的呼吸区域，同时可实现送风温度和房间背景温度的分区域独立控制，是一种健康、舒适、节能的新型空调送风方式。

送风动态化技术指通过控制装置改变气流流速，来产生风速随时间变化的气流，风速呈正弦波动、脉冲波动、随机波动的气流和我们常说的仿自然风均属于动态风范畴。研究发现，送风动态化可以有效的改善使用者对环境沉闷、单调的抱怨，能够在很大程度上减小病态建筑综合症的发生，模拟自然风的气流形式更可以显著提高室内人员对气流的可接受程度，参见“贾庆贤.送风末端装置的动态化研究：[博士学位论文].北京：清华大学，2000”。

实用新型专利(ZL00250087.6)“模拟自然风的空调末端装置”，属于一种模拟自然风的动态送风装置，风口由隔离板分为出风口和旁通风口，通过步进电机轴上安装可调节位置的调节挡板，调节出风口面积和旁通风口面积的比例来控制出风风量。装置通过三角函数序列方法生成与自然风相近的1/f的控制信号，计算机发送信号来控制送风量，能够产生与自然风相近似的动态化气流。但该装置需要设置气流分流段，整体体积较大；为控制送风气流速度，被旁通的风量不能送到人员活动区域，降低了装置的送风效率；使用步进电机作为风速调节的定位装置，在转动时由于步进电机内齿轮传动，装置噪音大，以上几点限制了该装置在实际中的应用。目前市场上所见的仿自然风电风扇和空调器能产生风速变化的动态气流，但由于电机和扇叶的惯性较大，如过电机转速改变过快，所产生的瞬时电流容易造成控制装置过载，因此装置的响应时间较长，控制信号和输出风速之间失真现象明显。

个体化送风是一种很好的实现环境动态化的方式。设想使环境参数在整个房间内完全动态化起来不仅在技术上难以实现，在经济上也要花费较大的代价。若能将风机转速控制技术应用到个体化空调系统中，利用个体化空调系统中风机小、扇叶轻、响应快的特点，能够较容易的在局部环境中产生动态化气流，有效改善人体对局部送风的可接受性，所设计的末端动态送风装置将具备体积小、噪声低、吹风舒适的优点。

发明内容

本发明的目的是为个体化空调系统提供一种高效的末端动态送风装置，一方面利用个体化空调系统中风机小、扇叶轻、响应快的特点，能够较容易的在局部环境中产生动态化气流，避免控制信号和输出风速之间的失真现象；另一方面装置所产生的动态风，特别是具有自然风紊动特征的仿自然风，能改善人体对局部送风的可接受性。

本发明的技术方案如下：

一种个体化空调系统的末端动态送风装置，依次含有引风入口、变速风机、由直管段和可弯曲管段组成的送风管段以及扩散型送风风口，其特征在于：该装置还包括风机转速控制器和与该控制器相连的控制面板，所述的风机转速控制器包括计算机或单片机、电压放大电路或变频电路；所述的计算机或单片机含有一个储存有自然风、正弦风、脉冲风、随机风气流的动态风样本风速信号的存储器，一个从存储器中读取动态风样本风速信号并将其转为数字量信号的执行器，以及将数字量信号转化为模拟量信号的D/A转换模块；所述的电压放大电路或变频电路的输入端与所述的D/A转换模块的输出端相连，所述的电压放大电路或变频电路的输出端与所述的变速风机的电机相连。

本发明所述的变速风机的电机采用直流无刷电机或变频电机。

本发明与现有技术相比具有以下优点及突出性效果：与常规的动态送风装置相比，由于本发明提供的个体化空调系统的末端动态送风装置的风量较小，变速风机可采用轻质扇叶以减小叶轮的质量，装置响应迅速，能够真实再现控制信号，具有体积小、噪声低的优点；装置仅在最需要气流的人员工作区域实现环境的动态化，不仅在技术上易于实现，而且是一种节能高效的动态化控制策略。由于采用了风机转速控制器，内置的计算机或单片机中的存储器存有自然风、正弦风、脉冲风、随机风等动态风样本风速信号，使用者可以根据实际需要重新输入自己喜好的动态风样本；通过风机转速控制个体化空调系统的送风量。技术上易于实现，生产成本较低。本发明所产生的动态化气流，相比传统送风装置产生的稳态机械风而言，具有更强的冷却作用并能给人带来新鲜和舒适的感觉。其中，具有自然风紊动特征的仿自然风能够有效的改善使用者对环境沉闷、单调的抱怨，显著提高室内人员对气流的可接受程度，缓解吹风的疲劳感，在很大程度上减小病态建筑综合症的发生。扩散型送风风口能促进气流在出流过程中高频能量的衰减，在扩散过程中与周围空气发生卷吸作用，使到达人员活动区域的动态风更类似自然风，经测试该装置产生的仿自然风符合自然风频谱紊动特征。本发明具有广泛的应用前景，与个体化送风系统结合，可在办公楼、学校、剧院等人员密度高、位置固定的场所应用，是一种健康、舒适、节能的新型空调手段。

附图说明

图1为个体化空调系统的末端动态送风装置的外观结构示意图。

图2为风机转速控制器和变速风机的硬件连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

图1为个体化空调系统的末端动态送风装置的外观结构示意图，包括引风入口1、变速风机2、由直管段3和可弯曲管段4组成的送风管段、扩散型送风风口5，风机转速控制器7以及与该控制器相连的控制面板6；风机转速控制器7包括计算机或单片机、电压放大电路或变频电路；所述的计算机或单片机含有一个储存有自然风、正弦风、脉冲风、随机风气流的动态风样本风速信号的存储器，一个从存储器中读取动态风样本风速信号并将其转为数字量信号的执行器以及将数字量信号转化为模拟量信号的D/A转换模块；所述的电压放大电路或变频电路的输入端与所述的D/A转换模块的输出端相连，所述的电压放大电路或变频电路的输出端与所述的变速风机的电机相连。该装置的气流流向为引风入口1→变速风机2→直管段3→可弯曲管段4→扩散型送风风口5，所有部件连接为一个整体器械，连接处使用密封垫或胶密封防止漏气。引风入口1接至个性化送风系统主风管的分支口；变速风机2可通过转速控制输送到扩散型送风风口5的风量；用户通过布置在桌面上的控制面板6对风机转速控制器7进行操作，可以方便的启停装置，自由选择不同的动态风模式，调节送风风速；扩散型送风风口使气流更加均匀的扩散至用户区。

图2为风机转速控制器和变速风机的硬件连接示意图，存储器储存有自然风、正弦风、脉冲风、随机风气流等动态风样本的风速信号，执行器每间隔一定时间从存储器读取一个动态风样本的风速信号并转化为数字量信号，再通过D/A(数字量/模拟量)模块转化为模拟量信号，通过电压放大电路转换为电压值随时间变化的电压信号，加载在电机上控制电机的转速；或通过变频电路转化为电压频率随时间变化的变频信号控制电机转速。电机带动扇叶转动产生风速随时间变化的动态气流，通过送风管段和扩散型送风口送出到桌面上人员呼吸区域。

Claims (2)

1.一种个体化空调系统的末端动态送风装置，依次含有引风入口(1)、变速风机(2)、由直管段(3)和可弯曲管段(4)组成的送风管段以及扩散型送风风口(5)，其特征在于：该装置还包括风机转速控制器(7)和与该控制器相连的控制面板(6)，所述的风机转速控制器包括计算机或单片机、电压放大电路或变频电路；所述的计算机或单片机含有一个储存有自然风、正弦风、脉冲风、随机风气流的动态风样本风速信号的存储器，一个从存储器中读取动态风样本风速信号并将其转为数字量信号的执行器，以及将数字量信号转化为模拟量信号的D/A转换模块；所述的电压放大电路或变频电路的输入端与所述的D/A转换模块的输出端相连，所述的电压放大电路或变频电路的输出端与所述的变速风机的电机相连。

2.按照权利要求1所述个体化空调系统的末端动态送风装置，其特征在于：所述的变速风机的电机采用直流无刷电机或变频电机。