背景技术
随着化石能源的消耗殆尽及其污染环境,人们越来越重视对可再生能源的利用,风能、太阳能等作为可再生能源在诸多方面得到利用,其中,在通风采光方面已得到一定推广。
现在,人们常见的几种利用自然风的通风装置包括:(1)球形“无动力风机”,这种通风装置利用自然来风推动风轮旋转,产生离心作用,加上建筑空间内的热气浮力作用,排出室内污浊气体。它的优点:一是造型美观;二是对水平各向来风自动适应。它的缺点:一是连续转动轴承易损且产生较大噪声;二是排风量较低;三是制造工艺较复杂;四是难以实现一体化利用自然光给室内采光。(2)文丘里管式通风装置,这种装置利用自然来风经过喷管或拉瓦尔喷管时产生的低压区抽吸室内的污浊空气。它的优点:一是结构简单,制造工艺简单;二是成本较低。它的缺点:一是一般要加风向跟踪装置;二是难以实现一体化利用自然光给室内采光。(3)翼型通风装置,例如本发明人发明的:专利号201010594258.0的一种抽排风装置,它的优点:一是结构较简单;二是不需要高速转动,基本不用维护。它的缺点:一是要加风向跟踪装置;二是难以实现一体化利用自然光给室内采光。(4)聚风抽吸式通风装置,例如本发明人发明的:专利号201010241209.9的一种产生有序流装置,具有换风功能,它的优点:一是结构较简单,无需对风装置;二是无转动部件,不用维护。它的缺点:无采光功能。
目前,利用太阳光的照明装置主要有:(1)由聚光器和导光管组成的采光系统,其特点是结构简单、实用;但只有采光功能。(2)由聚光器、光导纤维和漫射器组成的采光系统,其特点是可由多条光路分散输出,但成本较高,功能单一。
当前,利用自然风和自然光的通风照明装置有:(1)利用自然风及自然光的通风照明一体化结构,例如:英国Monodraught公司和 北京东方风光新能源技术有限公司的光导照明通风一体化系统,它由采光罩、导光管、日光散射器、位于导光管外围的聚风导流器、通风管、位于通风管底部的自动风阀等组成,其特点是聚风导流器可在迎风侧使得新鲜空气进入室内空间,在背风侧室内污浊空气排出,进气、排气通道设在导光管外围,不仅结构较复杂,在新鲜空气出口与污浊空气进口处两种空气容易混流;详见“中国知网系列数据库CNKI”公布的《零能耗零污染的光导照明——通风一体化系统》。另外,申请号202010616175和202021245933的本发明人申请的一种通风照明装置,包括:在同一轴线上,设有向上凸起的曲面流线体,曲面流线体的中心部位开有通气孔,曲面流线体下部设有管筒,管筒的出风口与曲面流线体密封连接,管筒的外壁周边与被换风的空间外体之间密封安装。由于该装置的通风导光在同一通道内,对于应用在有污浊空气的场所,容易降低导光效果。(2)利用自然光和电动风机的通风照明的分置式结构,例如:中国专利CN105823006A公开的“一种CPC聚光光导照明通风系统”,其照明部分与通风部分是分置布局的,通风管内安装有电动管道风机。再如:中国专利CN206531007U公开的“一种建筑节能照明通风设备”,其照明部分与通风部分也是分置布局的,导光管一侧设有进风管道和进风机,另一侧设有出风管道和排风机。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是:寻求一种既能利用自然风力排气,又能利用自然光照明的结构简单、易于制造、成本低廉、效率高、安装工程费低的一体化排气照明装置。在此基础上,附加电力照明和电力通风机可实现全天候的自动排气照明运行。
为达到上述目的和解决上述技术问题,本实用新型提出的技术方案是:
一种通气照明装置,其基本技术方案是:通气照明装置至少包括通气组件和导光组件,所述通气组件至少包括导风排气筒和通气筒,导风排气筒是一带有上端口和下端口的圆形或异形筒体,通气筒是一带有进气口和出气口的圆形或异形筒体,通气筒的外缘直径尺寸小于导风排气筒的内缘直径尺寸,通气筒外壁面与对应的导风排气筒内壁面之间设有支撑体,两壁面之间留有排气间隙,通气筒的出气口延伸到导风排气筒的下端口内,进气口与构筑物内空间连通;所述导光组件至少包括采光挡雨罩和导光管,采光挡雨罩是一透明采光聚光挡雨体,其外缘是圆形或异形,导光管是一带有进光口和出光口、内壁面具有高反光率或反光层的圆形或异形管体,采光挡雨罩设在导光管的进光口上;在同一轴线上,通气组件套装在导光组件外围,通气组件内壁面与导光组件外壁面之间留有排气或通气间隙,两者之间由支撑件支撑;所述通气组件的导风排气筒的高度小于从采光挡雨罩顶端到所安装的构筑物外表面之间的高度。通气筒的外壁周边与构筑物外表面之间密封安装。
所述采光挡雨罩,包括:周边带有边缘板或不带边缘板的半球冠形、球台形、旋转抛物面形、单层或双层凸透镜形、菲涅尔透镜形、“钻石”形采光聚光透光罩体等;采光挡雨罩具有采光聚光和挡雨多重作用;所述采光挡雨罩是固定不动式或自动跟踪太阳式。所述导光管、通气筒可以是圆形管筒或多边形管或锥形管,其各端部是与管中部等径或缩径或扩径的异形管;整体管路沿轴线可以是直管也可以是弯管,导光组件对光线的传输遵循几何光学的直射、折射、反射、透射、成像等基本定律。所述导风排气筒是在外壁带导流边缘板的或不带导流边缘板的锥台形筒体或由正立和倒立两个锥台筒体对接的双锥台形筒体,鼓面形或直筒形筒体,由两个或两个以上的不同当量直径环形或鼓形或多边形短筒体叠置并且各短筒体之间留有间隙组成的异形长筒体等,根据空气动力学的附壁效应或科恩达效应原理,该装置的导风排气筒具有对外来气流导流和对室内气体抽排双重作用,室内需要的新风从构筑物的其它通道中进入,不同于已有通风照明装置的导风通气筒的新风从导风通气筒进入,污浊气体也从导风通气筒排出,造成新风和污浊气体在通气筒进口附近混合,所排气体中既有新风又有污浊气体的现象。导风排气筒可以是非透明材料,也可以是透明材料,特别是当导风排气筒上部较高时可采用透明材料,以增加透光量。所述导光管内壁具有高反光面是指内壁有光亮镀层或抛光或附加反光膜等。所描述各相关零件尺寸要素的“直径”、“内径”、“外径”,对于圆形体直接代表其直径、内径、外径,对于异形体代表其当量直径、当量内径、当量外径。该装置在外部有风又有光照时,既可排出室内气体又可向室内导光照明,可做排气照明装置使用;在外部无风有光照时,可仅做光导照明装置使用;在外部有风无光照时,可仅做排气装置使用,在无光照环境条件下,由于采光挡雨罩只起到挡雨作用,即便所述采光挡雨罩采用非导光材料也可实现排气功能。该装置的工作过程是:当外部有任意方向的来风吹向导风排气筒并经其导流后,来风吹过导风排气筒的排气上端口和下端口时,产生负压和抽吸作用,室内的气体经通气筒的进气口进入通气筒内,再经出气口、导风排气筒的上、下排气端口排到外空间;当外部无风,室内有热空气时,热空气会靠浮力通过通气筒上升并经导风排气筒的上、下排气端口排到外空间,其遵循气体方程的要素关系。当外部有光照时,光线经采光挡雨罩辐射到导光管的内壁反光层上,再折射到到室内空间。该装置不会产生“倒风”、“串风”现象,也可用于室外的封闭箱体内的通风散热、照明。
上述的一种通气照明装置,可供选择的技术方案是:所述导光管的进光口段是向外扩张管口,所述采光挡雨罩的外缘直径大于或等于通气组件的导风排气筒的上端口外缘直径,导风排气筒的上端口与采光挡雨罩下面密封连接,导风排气筒的下端口开放,做为其出气口。
上述的一种通气照明装置,可供选择的技术方案是:所述采光挡雨罩带有外缘板,外缘板是一环形平板或向下扩张的“喇叭口”形板,外缘板的内径尺寸等于或大于导光管的进光口的外径尺寸,外缘板的外径尺寸大于或等于通气组件的导风排气筒的上端口外缘外径尺寸,外缘板具有挡雨导流作用,导风排气筒的上端口与采光挡雨罩下面密封连接,导风排气筒的下端口开放,做为其出气口。
上述的一种通气照明装置,可供选择的技术方案是:所述采光挡雨罩带有外缘板,外缘板是一环形向下扩张的“喇叭口”形板,外缘板的内径尺寸等于或大于导光管的进光口的外径尺寸,外缘板的外径尺寸大于通气筒的出气口的外径尺寸,外缘板具有挡雨导流作用,所述导风排气筒的下端口与通气筒的出气口通过一板体支撑体连接,所述板体支撑体上开有排水孔,导风排气筒的上端口开放,做为其出气口。
上述的一种通气照明装置,改进的技术方案是:在导风排气筒的上端口与采光挡雨罩外缘之间构成的排气截面上设有防护网,防护网防止鸟类、虫类、杂物等的进入。
上述的一种通气照明装置,改进的技术方案是:在导光管的出光口上设有漫射镜或均光板。
上述的一种通气照明装置,改进的技术方案是:所述导光管的出光口段及所述通气筒的进气口段是向外扩张管口,在所述导光管向外扩张管口段内壁的周边上设有辅助电照明灯带,辅助照明灯带通过光照度传感控制器与电源连接。
上述的一种通气照明装置,改进的技术方案是:所述通气筒的进气口段是向外扩张管口,在所述通气筒的进气口段的进气通道内或向外扩张口的内壁上设有环形空气放大器,环形空气放大器的出气喷射方向朝向通气筒的出气口,空气放大器的进气口通过管路及风速传感控制器连接到压缩空气源。所述空气放大器又称空气倍增器或称无叶风扇或空气诱导器。根据科恩达效应原理,空气放大器喷出的高速气体可以带动其周边的空气流动排气。所述空气放大器是单面翼形或双面翼形空气诱导器或由多个喷嘴组成的环形空气诱导器。
上述的一种通气照明装置,改进的技术方案是:所述导光管的出光口段及所述通气筒的进气口段是向外扩张管口,在所述导光管向外扩张管口段内壁的周边上设有辅助电照明灯带,辅助照明灯带通过光照度传感控制器与电源连接;在所述通气筒的进气口段的进气通道内或向外扩张口的内壁上设有环形空气放大器,环形空气放大器的出气喷射方向朝向通气筒的出气口,空气放大器的进气口通过管路及风速传感控制器连接到压缩空气源。所述空气放大器又称空气倍增器或称无叶风扇或空气诱导器。根据科恩达效应原理,空气放大器喷出的高速气体可以带动其周边的空气流动排气。所述空气放大器是单面翼形或双面翼形空气诱导器。
上述的一种通气照明装置,改进的技术方案是:在所述导风排气筒的排气通道内设有环形空气放大器,环形空气放大器的出气喷射方向朝向导风排气筒的出气端口,空气放大器的进气口通过管路及风速传感控制器连接到压缩空气源。
上述的一种通气照明装置,改进的技术方案是:在所述导光管向外扩张管口段内壁的周边上设有辅助电照明灯带,所述导风排气筒的排气通道内设有环形空气放大器,环形空气放大器的出气喷射方向朝向导风排气筒的出气端口,空气放大器的进气口通过管路及风速传感控制器连接压缩空气源。
上述的一种通气照明装置,改进的技术方案是:在所述采光挡雨罩的外缘周边设有喷水或喷气清洗装置,喷水或喷气清洗装置由喷头、管路、开关阀和高压水源或压缩空气源构成,所述喷头的进流口连接管路的出流口,管路上安装开关阀,管路的进流口连接到高压水源或压缩空气源。
上述的一种通气照明装置,改进的的技术方案是:在导风排气筒的出气通道截面上设有排气风机,排气风机的出气方向朝向外空间。排气风机可以是各种叶轮或涡轮式风机。
上述的一种通气照明装置,改进的技术方案是:在所述通气组件和导光组件之间构成的排气或通气通道内设有排气开关阀。排气开关阀可以是环形旋转式膜片阀,也可以是由多个旋启式碟片阀组成的环形阀组。
上述的一种通气照明装置,可供选择的技术方案是:在所述通气筒的外壁上设有安装固定卡环,在被排气通光的构筑物表面上对应于安装固定卡环设有安装基座。
上述的一种通气照明装置,可供选择的技术方案是:所述导风排气筒是透明材料,导风排气筒与采光挡雨罩对应的高度范围内的导风排气筒内表面上设有水平或弧形V形槽纹,V形槽纹可对水平光线起到垂直折射作用。
上述的一种通气照明装置,当采光挡雨罩、导风排气筒、通气筒都采用透明材料,有光照时可提高通气筒内气温度,可提高排气速度。特别是当导光管采用导热系数高的材料,有光照时通气筒内温度会更高,排气速度会更快。
有益效果是:(1)在结构方面,该装置既能利用自然风力排气又能利用自然光照明,无转动部件,无需风向跟踪装置,只要装置采用的材料有足够强度,可适应高风速要求;另外,该装置排气通风与导光照明一体化,可减少安装工程量,因此结构简单、体积小、成本低、寿命长、无噪声。(2)在排气方面,启动风速低,经测试,该装置的基本型与同尺寸的市场上普遍使用的球形旋转“无动力风机”相比,本装置在外来风速1.3m/s时就可启动,排气速度达1.0m/s,而“无动力风机”的启动风速需1.7m/s以上;外来风速在2.5m/s时,该装置的排气速度达到1.6m/s,而球形“无动力风机”只达到1.5m/s;在外来风速4.5m/s时,该装置的排气速度达到2.7m/s,而球形“无动力风机”只达到2.5m/s;在外来风速11m/s时,该装置的排气速度达到6.2m/s,而球形“无动力风机”只达到6m/s,相比“无动力风机”,不仅通风效率提高了,而且增加了导光照明功能。另外,该通气照明装置的通气组件具有对外来气流导流和对室内气体抽排双重作用,进新风和排污浊气体的通道路径不同,室内需要的新风从构筑物的其它通道中进入,室内需要排出的污浊气体从通气组件排出,形成新风与污浊气体的大循环换气。不同于已有通风照明装置的新风从导风通气筒一侧进入,污浊气体也从导风通气筒的另一侧排出,造成新风和污浊气体在通气筒进口附近形成小循环混合,所排气体中既有大量新风又有污浊气体,换气效率低的现象。(3)在照明方面,利用自然光向室内照射,其光通量与现有相同直径导光产品相当,提高了构筑物空间内的光照舒适度。(4)该装置的广泛应用可节约化石能源,减少污染物排放,还可加快被排气照明空间内的生物体的生长速度,提高生物的免疫力等。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
附图说明:
图1为本实用新型的一种导风排气筒上端口、下端口排气的通气照明装置的结构示意图。
图2为本实用新型的一种导风排气筒下端口排气的通气照明装置的结构示意图。
图3为本实用新型的一种导风排气筒上端口排气的通气照明装置的结构示意图。
图中:10.通气组件,11.导风排气筒,12.通气筒,13.导风排气筒上端口,14.导风排气筒下端口,15.通气筒进气口,16.通气筒出气口,17.导风排气筒与通气筒之间的排气间隙,18.支撑体,19.排水孔,20.导光组件,21.采光挡雨罩,22.导光管,23.导光管进光口,24.导光管出光口,25.通气组件与导光组件之间的通气间隙,26.通气组件与导光组件之间的支撑件,27.采光挡雨罩的外缘板,28.防护网,29.漫射镜,30.LED灯带,31.环形空气放大器,32.喷水清洗装置。
图中:带箭头的实线代表室内气体流线;带箭头的三点划线代表外来风流线;带箭头的二点划线代表光线;带箭头的一点划线代表喷水线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明,以下实施例旨在说明本实用新型,而不是对本实用新型的进一步限定。
图1所示的一种导风排气筒上端口、下端口排气的通气照明装置是由通气组件10和导光组件20构成,所述通气组件10由导风排气筒11和通气筒12构成,导风排气筒11是一带有上端口13和下端口14的鼓圆形筒体,通气筒12是一带有进气口15和出气口16的圆形筒体,通气筒12的外缘直径尺寸小于导风排气筒11的内缘直径尺寸,通气筒12外壁面与对应的导风排气筒11的内壁面之间设有支撑体18,两壁面之间留有排气间隙17,通气筒12的出气口16延伸到导风排气筒11的下端口14内,进气口15与构筑物内空间连通;所述导光组件20由采光挡雨罩21和导光管22构成,采光挡雨罩21是一透明“月牙”形采光聚光挡雨罩,其外缘是圆形,导光管22是一带有进光口23和出光口24、内壁面具有高反光率镀层的圆形管体,采光挡雨罩21设在导光管22的进光口23上,采光挡雨罩21的外缘直径大于通气筒12的出气口16的外径;在同一轴线上,通气组件10套装在导光组件20外围,通气组件10的内壁面与导光组件20外壁面之间留有通气间隙25,两者之间由支撑件26支撑;所述通气组件10的导风排气筒11的高度小于从采光挡雨罩21顶端到所安装的构筑物外表面之间的高度。通气筒12的外壁周边与构筑物外表面之间密封安装。所述通气筒12的进气口段15及所述导光管22的出光口段24是向外扩张的“喇叭口”形管口,在所述通气筒12的进气口段15内壁上设有环形空气放大器31,环形空气放大器31的出气喷射方向朝向通气筒12的出气口16,空气放大器31的进气口通过管路及风速传感控制器连接到压缩空气源。在所述导光管22的出光口段24内壁的周边上设有辅助电照明LED灯带30,辅助照明LED灯带30通过光照度传感控制器与电源连接。在导光管22的出光口24上设有漫射镜29。当外部有任意方向的来风吹向导风排气筒11并经其外表面导流分流后,分别吹过导风排气筒11的上端口13和下端口14时,产生负压和抽吸作用,室内的气体经进气口15流入通气筒12内,再经出气口16、导风排气筒11与通气筒12之间的排气间隙17、通气组件10与导光组件20之间的通气间隙25、导风排气筒11的上端口13和下端口14分别排到外空间。当外部有光照时,光线经采光挡雨罩21辐射到导光管22的内壁反光层上,再折射到漫射镜29上,光线经漫射镜29均光后漫射到室内空间。当外部无风或风力不足时,风速传感开关控制器自动接通压缩空气,空气放大器31引流排气。当外部无光照或光照不足时,光度传感开关控制器自动与电源导通,启动LED灯照明30。
图2所示的是一种导风排气筒下端口排气的通气照明装置,所述导光管22的进光口段23是向外扩张管口,采光挡雨罩21的外缘直径大于通气组件10的导风排气筒11的上端口13外缘直径,导风排气筒11的下端口14开放,做为其出气口。在所述导风排气筒11的排气通道内设有环形空气放大器31,环形空气放大器31的出气喷射方向朝向导风排气筒11的出气口14,空气放大器31的进气口通过管路及风速传感控制器连接到压缩空气源。在所述采光挡雨罩21的外缘周边上设有喷水清洗装置32,喷水清洗装置32由喷头、管路、开关阀和高压水源构成,所述喷头的进流口连接管路的出流口,管路上安装开关阀,管路的进流口连接到高压水源。开关阀可定时打开,喷头喷出的雾水定时清洗采光挡雨罩上的灰尘,保证导光组件的导光效率。其它通气照明过程与图1说明中所述内容相同,此处不再赘述。
图3所示的是一种导风排气筒上端口排气的通气照明装置。所述所述采光挡雨罩21带有向下扩张的“喇叭口”式环形外缘板27,外缘板27的内径尺寸大于或等于导光管22的进光口23的外径尺寸,外缘板27的外径尺寸大于或等于通气筒12的出气口16的外径尺寸,外缘板27具有挡雨导流作用,所述通气组件10的导风排气筒11的下端口14与通气筒12的出气口16通过一向下扩张的“喇叭口”形环形板体支撑体18连接,所述板体支撑体18上开有排水孔19,排水孔19直接或通过排水管将雨水排出到外空间,导风排气筒11的上端口13开放,做为其出气口。在导风排气筒11的上端口13与采光挡雨罩21外缘之间构成的排气横截面上设有防护网28,防护网28防止鸟类、虫类、杂物等的进入。其它通气照明过程与图1说明中所述内容相同,此处不再赘述。
尽管已结合优选实施方案描述了本实用新型装置,但是本实用新型不限于本文所述的具体结构形式,相反,其目的在于覆盖所述权利要求书限定的本实用新型范围内的各种替代方式、各种特征要素的再组合所衍生的等同体和装置。