专利名称：大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统及采暖方法
技术领域：
本发明涉及一种冬季采暖系统及其方法，尤其涉及一种大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统及采暖方法。
背景技术：
目前在大空间建筑采暖设计中碰到的主要难题是上部温度偏高，下部温度偏低，采暖热负荷多数都集中在了房间上部，并通过上部的维护结构无谓的散失掉。同时对大空间工业建筑来说还常伴有房间下部有大量冷风进入，使下部工作区产生很强地吹冷风感。这种情况下，即使投入更多的采暖热量也很难达到好的采暖效果。
多年来设计和科研人员尝试了很多方法来改变大空间建筑冬季上热下冷的问题。如辐射采暖、设水平空气幕阻隔热气流上升，使工作区处于回流区；也有的设风机和风管从房间上部吸风，向工作区送风等等。所有这些方法都在一定程度上提高了采暖效果，但还不能达到让人满意的程度。其存在的问题为①整个工作区温度不能都得到提高。②无法减少下部吹冷风感。③不能充分利用房问上部的热量，减少无谓的热损失，同时减少供热量。
发明内容
本发明就是为了解决目前大空间建筑物冬季采暖效果不好的问题，提供一种具有结构简单，使用方便，利用余热，房间下部工作区温度稳定，没有冷风感等优点的大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统及采暖方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案一种大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统，它包括安装在建筑物顶部的至少一个通风设备等，所述通风设备通过风量调节装置与微正压控制系统连接，通风设备送入室内的冷风由建筑物顶部进入室内，并在房间上部的高温区与室内空气混合，使室内底层维持微小的正压。
所述通风设备为安装在屋顶的风机或是位于屋顶中部或屋顶一侧的至少一个送风口，送风口经风管与风机连接，或其他可将冷风由室外送入室内的通风设备，在通风设备上安装气流分布装置。
所述气流分布装置为散流器。
所述微正压控制系统包括至少两个压差传感器，它们安装在室内底层风口和/或外门附近，用于检测底层室内外压差的变化；各压差传感器与微电脑控制器连接，微电脑控制器则与风量调节装置连接。
所述风量调节装置为安装在通风设备风阀上的风门驱动器，它在微电脑控制器的控制下调整风门开合程度，控制进风量。
所述风量调节装置为安装在屋顶风机上的变频装置，它在微电脑控制器的作用下调整风机的转速控制进风量。
一种大空间建筑冬季上部热量下送采暖方法，冬季室内热源产生的热空气上升聚集在室内上部，形成一个高温区，由于烟囱效应冷空气会由房间底层的各缝隙进入室内；此时微正压控制系统控制通风设备开始不间断地由室内顶部向室内送入冷风；冷风在气流分散装置作用下与室内上部高温区空气充分混合；混合后的空气下降，从而将上部的热量送入了下部，最终使室内形成压力略大于室外压力的微正压环境，热空气由室内底层外出，阻止了冷风从室内底层进入。
所述微正压控制系统控制在室内底层风口和外门附近设置的压差传感器，检测室内微正压的变化，其产生信号送入微电脑控制器，微电脑控制器控制通风设备送入的冷风量。
所述气流分布装置将由屋顶上部送入的冷风散流后使其沿屋顶做贴附射流，且射流长度不在建筑四周产生下降冷气流；同时冷风均匀分布在房间上部，使其正好与室内上层的热空气区混合。
本发明的具体工作过程为，在冬季让屋顶风机倒转，向室内送风；或用其它通风设备接风管从房间上部向室内送风。随着送风量增加，室内压力也增加，当建筑物底层的压力大于室外压力时，则下部冷风进入停止，并处在排风状态(此时整个建筑的所有孔洞、缝隙均处在排风状态)。由于室内处于正压状态，没有了冷风进入，工作区的采暖效果将大大提高。在这个过程中同时完成两件事情一是热量下送；二是阻止建筑物下部的冷风进入。下面分别详细说明1、热量下送应该明确在上述过程中，整个建筑的冷风进入量并没有减少，反而是增加了。只是把冷风由下部进入流经工作区改为从上部进入流经没有温度要求的高温区，并在高温区混合。因建筑下部的门窗缝隙、孔洞等处在排风状态，混合后的空气将有一部分流经工作区后排出。从建筑物整体的情况来看，它是处在上部进风、下部排风的状态(尽管上部也有排风)，且由于这部分空气温度比室外进风温度高，所以它起到了把上部热量带到下部的作用，达到这一状况的一个前提是房间上部的热量应大于上部进风所造成的热负荷。
2、送风在高温区混合维持大空间建筑室内正压需要的风量也是较大的。这些风并不是送入室内就行，而是要求其尽量在房间上部与高温区空气充分混合，不使冷空气直接到达房间下部。理想的风量分配是进风大部分沿屋顶做贴附射流，但射流长度不能造成建筑四周有下降冷气流，小部分向下扩散，总之是要使进风在房间上部高温区与热空气充分、均匀地混合。进风沿屋顶做贴附射流既可与热空气充分混合，又可以减少流经区域屋顶的传热热损失。
3、室内微正压控制上部送风量以维持底层微正压为限，不可过多，也不可过少。达不到正压，则不能阻止冷风进入。正压过大，则造成能量浪费。因为室外风压是实时变化的。因此，底层微正压的实时维持只能由微正压控制系统来完成。微正压控制的设置是在建筑物底层风口和外门附近设若干个压差传感器，压差信号接至微电脑控制器。屋顶风机下部风阀设风门驱动器，由微电脑取各压差传感器的平均值控制风门驱动器的开度来调节进风量。也可以给风机配上变频装置，通过压差传感器的信号控制风量。底层微正压的大小及波动范围可根据用户的要求设定，也可在使用中重新设定。进行微正压控制的目的是为了减少不必要冷风进入量，以免消耗过多的室内热量。为此，首先要把建筑物的密封性尽量做得好些。
本发明的优点为原理简单明了，设备投资少，易实施。对有热源的大空间建筑，不但可以取得好的采暖效果，减少了吹冷风感，还可利用室内余热，节省采暖能耗。对没有热源的大空间建筑，在相同采暖能耗的情况下，可以取得其它采暖方式达不到的采暖效果。
图1为本发明的第一实施例的结构示意图；
图2为本发明的第二实施例的结构示意图；图3为本发明的第三实施例的结构示意图。
其中，1.通风设备，2.风量调节装置，3.气流分布装置，4.压差传感器，5.热源，6.窗子，7.门。
具体实施例方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
实施例一图1中，在建筑物的顶部设置至少一个通风设备1，在此处为风机，在风机的下方为风量调节装置2以及气流分布装置3，气流分布装置3为散流器。在室内底层的层风口和/或外门处，如窗子6，门7等处设置至少两个压差传感器4，用以检测底层微正压的变化。压差传感器4与微电脑控制器连接，微电脑控制器则与风量调节装置2连接，风量调节装置2为风机下部的风量调节阀和风门驱动器，在微电脑控制器的作用下控制风量调节阀的开合程度，以调整风量的大小；也可在风机上安装变频装置，通过微电脑控制器控制风量的大小。
本发明的采暖方法为，在冬季室内热源5或采暖系统产生的热量将向室内上部聚集，冷空气则从门7，窗子6等建筑物底层的风口和外门处进入室内，这样就产生了烟囱效应，室内热量不断在上部聚集形成高温区并从上部散失，而下部的工作区内温度偏低，工作人员会有明显的吹冷风感。此时风机开始在微电脑控制器的控制下不间断的向室内送风，冷风经散流器散流后，部分沿屋顶做贴附射流，但射流长度不能造成建筑四周有下降冷气流，从而与建筑物顶部高温区的热空气充分混合。混合后的空气从上部向下部移动，并将热量带到下部，最终使整个室内的压力略大于室外的压力，成为一个微正压环境。此时冷空气不能从建筑物底部进入室内，从而消除了工作人员的冷风感。为及时调整通风设备1的送风量，在门7、窗子6等处设置压差传感器，以检测室内底部微正压的变化，及时通过微电脑控制器控制通风设备1的风量。
实施例二图2中，在建筑物的适当位置设置至少一个通风装置1，该通风装置1包括屋顶中央的风口，该风口通过风管与设置在建筑物顶部、中部、底部，或在室外的风机组成，在风机的出口为风量调节装置2及气流分布装置3，此处为散流器，冷风由风管送至设在屋顶的送风口后经散流器吹出。在室内底层的风口或外门窗处，如窗子6，门7等处设置至少两个压差传感器4，用以检测底层室内外压力差的变化。压差传感器4与微电脑控制器连接，微电脑控制器则与风量调节装置2联接，风量调节装置2为风量调节阀及其上的风门驱动器，风量调节装置2在微电脑控制器的作用下控制风量调节阀的开合程度，以调整风量的大小；也可在风机上安装变频装置，通过微电脑控制器控制风量的大小。
此系统的工作方法与实施例一中的完全相同，在此不再赘述。
实施例三图3中，在建筑物的适当位置设置至少一个通风装置1，它包括设置在屋顶一侧的风口，风口通过风管与设置在建筑物顶部、中部、底部，也可在室外的风机联接，风口处有风量调节装置2，冷风由风管送至设在屋顶一侧的送风口后吹出。在室内底层的风口或外门窗处，如窗子6，门7等处设置至少两个压差传感器4，用以检测底层室内外压力差的变化。压差传感器4与微电脑控制器连接，微电脑控制器则与风量调节装置2连接，风量调节装置2为风机出口处的风量调节阀和风门驱动器，它们可在微电脑控制器的作用下控制风量调节阀的开合程度，以调整风量的大小；也可在风机上安装变频装置，通过微电脑控制器控制风量的大小。
本实施例的采暖系统与实施例一、实施例二的不同为在风口出不需设置气流分布装置3，其余结构与实施例一、实施例二相同，在此不再赘述。
本实施例的工作方法和原理与实施例一和实施例二相似，不同之处在于风机开始在微电脑控制器的控制下不间断的向室内送风时，冷风经风阀和风管送至送风口(送风口可以是多个)后，气流不再经过气流分布装置3，其部分气流沿屋顶做贴附射流，但射流长度不能造成对面墙内侧有下降冷气流，其它冷空气则在建筑物上部高温区的与热空气充分混合。混合后的空气从上部向下部移动，并将热量带到下部，最终使整个室内的压力略大于室外的压力，成为一个微正压环境。
权利要求
1.一种大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统，它包括安装在建筑物顶部的至少一个通风设备(1)等，其特征是所述通风设备(1)通过风量调节装置(2)与微正压控制系统连接，通风设备(1)送入室内的冷风由建筑物顶部进入室内，并在房间上部的高温区与室内空气混合，使室内底层维持微小的正压。
2.根据权利要求1所述的大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统，其特征是所述通风设备(1)为安装在屋顶的风机或是位于屋顶中部或屋顶一侧的至少一个送风口，送风口经风管与风机连接，或其他可将冷风由室外送入室内的通风设备(1)，在通风设备(1)上安装气流分布装置(3)。
3.根据权利要求2所述的大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统，其特征是所述气流分布装置(3)为散流器。
4.根据权利要求1所述的大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统，其特征是所述微正压控制系统包括至少两个压差传感器(4)，它们安装在室内底层风口和/或外门附近，用于检测底层室内外压差的变化；各压差传感器(4)与微电脑控制器连接，微电脑控制器则与风量调节装置(2)连接。
5.根据权利要求1或4所述的大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统，其特征是所述风量调节装置(2)为安装在通风设备(1)风阀上的风门驱动器，它在微电脑控制器的控制下调整风门开合程度，控制进风量。
6.根据权利要求1或4所述的大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统，其特征是所述风量调节装置(2)为安装在屋顶风机上的变频装置，它在微电脑控制器的作用下调整风机的转速控制进风量。
7.一种大空间建筑冬季上部热量下送采暖方法，其特征是冬季室内热源产生的热空气上升聚集在室内上部，形成一个高温区，由于烟囱效应冷空气会由房间底层的各缝隙进入室内；此时微正压控制系统控制通风设备(1)开始不间断地由室内顶部向室内送入冷风；冷风在气流分散装置(3)作用下与室内上部高温区空气充分混合；混合后的空气下降，从而将上部的热量送入了下部，最终使室内形成压力略大于室外压力的微正压环境，热空气由室内底层外出，阻止了冷风从室内底层进入。
8.根据权利要求7所述的大空间建筑冬季上部热量下送采暖方法，其特征是所述微正压控制系统控制在室内底层风口和外门附近设置的压差传感器(4)，检测室内微正压的变化，其产生信号送入微电脑控制器，微电脑控制器控制通风设备(1)送入的冷风量。
9.根据权利要求7所述的大空间建筑冬季上部热量下送采暖方法，其特征是所述气流分布装置(3)将由屋顶上部送入的冷风散流后使其沿屋顶做贴附射流，且射流长度不在建筑四周产生下降冷气流；同时冷风均匀分布在房间上部，使其正好与室内上层的热空气区混合。
全文摘要
本发明公开了一种大空间建筑冬季上部热量下送采暖系统及采暖方法。它解决了目前大空间建筑物冬季取暖效果不好的问题，具有结构简单，使用方便，热效率高，能有效提升室内稳定，避免冷风感等优点，其结构为它包括安装在建筑物顶部的至少一个换风设备以及热源等，所述换风设备通过风量调节装置与微正压控制系统连接，换风设备送入室内的冷风在室内上部与高温区空气混合。这样利用微正压系统控制换风设备向室内送入冷风，使冷风与室内上部高温区热空气充分混合后，向下移动，使室内压力大于室外压力，成为一个微正压环境，阻止了冷风的进入，增强了取暖效果。
文档编号F24D5/02GK1743740SQ20051004405
公开日2006年3月8日 申请日期2005年7月20日 优先权日2005年7月20日
发明者包民业, 韩磊, 张成义, 刘金栋, 王运考 申请人:山东电力工程咨询院