竖壁贴附射流空气湖模式通风系统

摘要

本发明公开了一种竖壁贴附射流空气湖模式通风系统，它包括送风管(4)、排风管(11)，所述送风口(6)安装在房间的顶部靠近侧墙位置，所述送风口(6)距侧墙距离设为：送风口(6)中心距侧墙的垂直距离与送风口(6)宽度之比为0～15。该通风系统在运行时工作区接近于送风环境，有利于人体健康；该通风系统在建筑空间上容易布置，不占有下部建筑空间(工作区)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通风系统，特别涉及一种竖壁贴附射流空气湖模式通风系统。本发明适用于室内通风系统。

背景技术

室内通风、空调系统的重要环节就是探讨采用何种送风气流组织模式的问题，因此送风气流组织的模式受到了国内外研究学者和工程设计人员的重视。从上世纪初至今近一个世纪以来，人们对气流组织的研究取得了很大进展。而气流组织的模式主要分为两种：

(1)以稀释原理为基础的传统混合通风；

(2)以浮力控制为动力的近代置换通风。

混合通风的特点是速度高、动量大和紊流送风，因在建筑空间上容易布置，不占有下部建筑空间(工作区)，至今仍然广泛使用。工作区一般处于回风或者排风环境中，通风效率、卫生条件相对较差。

与之比较，置换通风的特点是风速低(约0.25m/s)、利用空气密度差在室内形成了由下而上的通风气流。空气以极低的流速从置换通风器流出，在重力作用、送风下沉到地面并沿地板蔓延到全室，在地板上形成一薄薄的冷空气层——空气湖。空气受热源上升气流的卷吸作用、排风口的抽吸作用而缓慢上升，形成类似活塞流的向上流动，室内污染(含热污染)空气由上部的排风口所排出；工作区接近于送风环境；因而更利于人体健康。

这两种通风模式的设计思想主要区别在于：混合通风是基于建筑空间的考虑；而置换通风是基于人体健康和能源效率的考虑。相对于以稀释原理的混合通风，置换通风作为一种较好的气流组织方式，在许多场合得到应用。置换通风通常采用底部侧送风的气流组织方式。

然而，鉴于一般办公室中办公设备摆放的实际情况，在许多情况下，底部侧送风受到限制、难以实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种竖壁贴附射流空气湖模式通风系统，该通风系统在运行时工作区接近于送风环境，有利于人体健康；该通风系统在建筑空间上容易布置，不占有下部建筑空间(工作区)。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：包括送风管(4)、排风管(11)，所述送风口(6)安装在房间的顶部靠近侧墙位置，所述送风口(6)距侧墙距离设为：送风口(6)中心距侧墙的垂直距离与送风口(6)宽度之比为0～15。

所述送风口(6)为可调型条缝风口。

所述送风口(6)的送风角度为0～90°(当送风口(6)出流方向与侧墙法线垂直时送风角度定义为90°)。

所述送风口(6)的射流送风速度为0～8.0m/s。

所述侧墙上无障碍物。

本发明的有益效果是：

本发明中将送风口安装在房间顶部靠近侧墙位置，送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比在0～15范围内，在靠近侧墙处送风射流的流速大静压小，而远离侧墙处静压大，由于压差的作用进而导致送风射流向侧墙方向弯曲，形成贴附效应。

本发明通过将送风口安装在房间的顶部靠近侧墙位置处(风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比为0～15)，利用竖壁(侧墙)形成贴附效应，将送风口的送风角度设置为0～90°(当送风口出流方向与侧墙法线垂直时送风角度定义为90°)，合理改变射流物理参数(射流送风速度0～8.0m/s)、延长送风射流的射程，从而能够将新鲜空气最大限度地送到工作区，保证了工作区空气的新鲜度、含氧量和洁净度，同时也保证了工作区的空气温度和流速满足舒适性要求。

本发明利用热空气上浮的特性来分离温度(受污染度)不同的空气，有效地改善了工作区的热舒适性和空气品质，有利于工作人员的健康；通过调节工作区的空气参数来满足舒适性要求，工作区以外整体温度较高，故比传统空调方式节能；由于该通风系统采用上部送风，因此可以不占有下部建筑空间(工作区)。

附图说明

图1为竖壁贴附射流空气湖模式通风系统气流组织示意图；

图2为竖壁贴附射流空气湖模式通风系统结构示意图。

具体实施方式

室外新风经新风管1、新风阀2与室内回风进行混合；通过控制新风阀2和回风阀12开启大小来调节新回风的混合比例。混合后的空气经空气处理器3处理后经由送风管4、送风阀5通过安装在房间顶部靠近侧墙处的可调型条缝风口6后形成贴附射流送入工作区7；通过调节送风阀5的开启大小来控制送入工作区7的送风速度。送入的气流带走工作区7内人体(发热设备)产生的污染物(气体)，使热量和污染物质(气体)能经由回风口8、回风管9、排风阀10、排风管11后排出室外。

经空气处理器3处理后的空气经安装在房间顶部靠近侧墙位置(风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比为0～15)的可调型条缝风口6调整送风角度(0～90°)、通过送风阀5改变射流送风速度(0～8.0m/s)后送入工作区7，由于靠近侧墙处送风射流的流速大静压小，而远离侧墙处静压大，在压差作用下送风在侧墙上形成贴附效应，延长了送风的射程，从而能够将新鲜空气很好地下送到工作区7。

实施例1：根据相似理论建立实验模型，模型大小为：600×300×340(mm³)，送风口：300×10(mm²)；回风口：60×30(mm²)，采用有机玻璃加工而成。当送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比为10(送风口宽度为1cm，送风口距侧墙的垂直距离为10cm)，送风角度为90°、射流送风速度为1.5m/s时，在侧墙上形成的贴附长度为175cm，射流脱落点距模型底部45cm；

实施例2：其他与实施例1相同，当送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比为10，送风角度为90°、射流送风速度为1.0m/s时，在侧墙上形成的贴附长度为170cm，射流脱落点距模型底部48cm；

实施例3：其他与实施例1相同，当送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比为10，送风角度为90°、射流送风速度为0.5m/s时，在侧墙上形成的贴附长度为150cm，射流脱落点距模型底部63cm；

从上述实验结果可以看出，当送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比相同时，射流送风速度越大，形成的贴附长度越长，越易将空气下送到模型底部；但送风速度大时，容易给人造成吹风感，故为了满足空调舒适性要求送风不宜太大；其他与实施例1相同，当送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比为10，射流送风速度为0.5m/s时，将送风角度调整为45°，则在侧墙上形成的贴附长度变为166cm，射流脱落点距模型底部53cm；

实施例4：其他与实施例1相同，当送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比为8(送风口宽度为1cm，送风口距侧墙的垂直距离为8cm)，送风角度为90°、射流送风速度为0.5m/s时，在侧墙上形成的贴附长度为170cm，射流脱落点距模型底部70cm；

实施例5：其他与实施例1相同，当送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比为8(送风口宽度为1cm，送风口距侧墙的垂直距离为8cm)，送风角度为60°、射流送风速度为0.5m/s时，在侧墙上形成的贴附长度为183cm，射流脱落点距模型底部58cm；

实施例6：其他与实施例1相同，当送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度之比为5(送风口宽度为1cm，送风口距侧墙的垂直距离为5cm)，送风角度为90°、射流送风速度为0.5m/s时，在侧墙上形成的贴附长度为180cm，射流脱落点距模型底部95cm；

对比以上实验结果可得，送风射流速度、送风口中心距侧墙垂直距离与风口宽度的比值、送风角度均能改变竖壁贴附射流空气湖模式通风系统送风射流的贴附效果，在实际运用时应综合考虑上述影响因素进而达到最佳贴附效果。

对比实验

我们对竖壁贴附射流空气湖模式通风系统和置换通风方式工作区的送风状况进行对比实验，研究了工作区的温度场、速度场及人体热舒适性。

该实验模拟了一个5.16m×3.65m×2.44m的办公室，室内布置有两个模拟人体散热的长方体(各内置三个25w的灯泡)、两张办公桌、两台电脑、两个文件柜和六盏荧光灯，右墙上装有一扇外窗，送风口和回风口均布置在房间的顶部，可调型条缝风口大小为3.65×0.1m²，回风口大小0.4×0.4m²。实验过程中各墙体绝热，用示踪气体SF6模拟人体呼吸时释放的CO2，SF6的发生器(直径为0.01m的多孔球)置于模拟人体的长方体顶部，以Cg＝40mL/h的速率释放示踪气体。送风射流速度为0.5m/s，送风口中心距侧墙垂直距离为0.1m。实验中待流动和传热处于稳定状态后(12小时)再读取各个测点的实验数据。经过过对实验数据进行分析后发现：

从温度场来看，竖壁贴附送风形成的温度场值在房间下部要比置换通风高，整个房间断面温度曲线的变化趋于平稳，在置换通风方式温度变化曲线中观察到的1.5米左右处的拐点消失。究其原因，是由于送风气流在下送过程中已经与室内空气进行了掺混，从而使送到房间下部的空气温度值有所升高的结果，但总体来说，两者的温度场很相似、差别不大，温度差值即使在最大处也在1℃左右。

从速度场来看，竖壁贴附送风的速度值普遍较置换通风高，速度曲线的变化幅度也趋于剧烈。分析其原因，是由于竖壁贴附送风时存在射流的掺混，使气流流动的主导驱动力由置换通风时的浮升力转变为射流惯性力+浮升力，从而加剧了室内气流流动；但从速度曲线的变化趋势及两者的吻合程度来看，竖壁贴附送风与置换通风的速度场比较接近。

从浓度场来看，两种送风方式浓度场的差别要较温度场和速度场明显，曲线的吻合程度较低，特别是随着送风口距侧墙垂直距离的增大，吻合程度进一步下降，从比较结果可以发现当将送风口与侧墙的垂直距离控制在较小的范围时，竖壁贴附送风的浓度场仍可近似做到下部低上部高、与置换通风类似的效果。

从空气龄场来看，竖壁贴附送风与置换通风的空气龄值虽然存在一定的差别，变化趋势也更为平缓(房间上下部的差值在不断缩小)；但两者空气龄场自下而上逐渐增加的大致方向还是一致的，仍然存在空气龄值下部低上部高的相似效果，新鲜空气被很好地送到工作区，显著改善了室内的空气品质。

综合以上对各参数场的讨论可以看出，由于主导气流流动的驱动力不同，致使竖壁贴附送风和置换通风的诸参数场存在一定的差别，但竖壁贴附送风能够借助侧壁的贴附效应将送风气流下送至地面，在气流组织效果上与置换通风形成许多相似之处，特别是两者的温度场和速度场接近程度更好。因此在某些布置底部侧送风口有困难的场合，可以采用竖壁贴附射流空气湖模式通风系统来近似达到置换通风的效果，提高空调舒适性。