一种低Re数均匀送风装置的制作方法

本发明属于通风技术领域，涉及通风空调房间内的通风改进，具体涉及一种低re数均匀送风装置。

背景技术：

随着国家经济的快速发展和生产力的进步，人们在室内工作和学习的时间逐渐增加，对室内环境的热舒适性和空气质量也越来越重视。良好的室内空气品质有助于人们的身体健康和工作效率的提高。通常，通过在空调通风房间内合理布置送风口，利用送风口的空气射流来实现送风和室内空气的混合，以达到通风和调节室内空气温度、湿度的目的。送风口作为空调系统的末端装置和室内气流运动的起始装置，在通风空调系统中扮演着重要的角色。因此，如何研究送风口对提高室内空气品质和人们生活质量具有重要意义。

方型房间指的是房间的平面结构图呈方形，在实际生活中，一些小面积小户型房间的平面结构为方形，尤其是一些小公寓具有比较规整的方形开放式房间。自古就有方为吉的说法，已有的很多建筑在建筑条件许可时，都偏向于方形设计。但是这些房间的人体热舒适性很差，经常出现局部过热或局部过冷的问题，因此需要通过送风口的结构改进解决问题。一般，室内空气运动受到送风口射流的影响，送风口形式、大小、连接方式会影响射流的射流方向、混合程度、射流断面形状等。常见的散流器具有一组普通出风口，出风风向单一，无法兼顾整个房间的通风问题，通风效果差。

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种低re数均匀送风装置，解决目前建筑空间通风效果差的技术问题。

为达到上述目的，本发明实现过程如下：

一种低re数均匀送风装置，该装置包括叶片固定结构和s个叶片，所有叶片以叶片固定结构的轴心为圆点，围绕叶片固定结构连接在叶片固定结构四周形成圆形的送风装置，相邻叶片之间具有空隙，该空隙形成出风口，每个出风口的角度大小y满足：

其中，y0为常数，取值为0.70479±0.35555；

w为常数，取值为1.07761±0.70802；

xc为常数，取值为-0.74375±1.06275；

a为常数，取值为0.3823±0.32084；

以叶片固定结构的轴心为圆点建立二维坐标系，二维坐标系水平正方向规定为0°，n为第n个出风口，n≤s。

优选的，s的取值为20-40。

优选的，所述的叶片固定结构为圆台；叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体的纵向截面为不规则四边形，该不规则四边形的其中一条边沿着圆台侧面设置，与该不规则四边形的其中一条边相邻的上底边长度不小于出风口半径，与该不规则四边形的其中一条边相邻的下底边长度为上底板长度的2倍。

更优选的，所述的圆台的母线与圆台底面的夹角为45°。

优选的，所述的叶片固定结构为圆台，所述的叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体具有一条边和五个面，该条边与圆台的侧面接触并沿着圆台其中一条母线设置，与该条边邻接的上底面和下底面均为三角形结构，两个三角形面的顶点分别位于圆台上底面处和下底面处，剩余三个面为四边形结构。

优选的，所述的叶片固定结构为圆台，所述的叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体具有六个面，其中一个面为三角形结构，该三角形结构位于圆台的侧面并沿着圆台其中一条母线对称设置，与该三角形相邻接的上底面也为三角形结构，两个三角形面的顶点均位于圆台上底面同一位置，其余四个面均为四边形结构。

本发明还提供一种含低re数均匀送风装置的送风系统，该送风系统包括送风机组，该送风机组将气体经主管道和支管道输送至送风区域后再经上述圆形风口装置将气体输送入房间。

优选的，所述的送风机组包括水平主管道和与水平主管道连通的支管道，该送风机组将气体经主管道和支管道送至送风区域后，通过弯管改变送风方向，弯管出风口位于房间顶部中心并且垂直于水平面，弯管出风口处连接有所述的低re数均匀送风装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明针对当前室内的送风现状，尤其是规整的户型，例如方形房间，提供了一种低re数均匀送风装置，仅在房间中央设置一个该送风装置，用一个送风装置代替多个送风装置，就能使空调送风在整个房间内均匀分布。

同时，与传统圆形散流器相比，本发明所提出的均匀送风装置，具有低re数，即低雷诺数，因为本发明在进行送风装置结构设计的时候就是在低re数条件下进行模拟的，气流运行平稳，在建筑中风口应用时有风速限制，其最大尺寸小于600mm，风口流速收到噪音限制低于5m/s，因此，其re数小于2×10⁵，风速小，re小，在保证房间送风均匀性的同时，送风可及性效果更优，满足人体在房间不同位置处的热舒适性。

本发明的叶片固定结构为45°流畅的圆台结构，气流流出时会先经过圆台的弧形过渡段，再从经特殊设计的楔形出风口以适宜的风速流出，综合使得人体的额热舒适性最佳。

附图说明

图1为本发明送风装置三维图。

图2为本发明送风装置展开图。

图3为本发明送风装置风口局部放大图。

图4为2d房间内送风装置布置示意图。

图5为传统圆形散流器在不同位置的送风效果图。

图6为本发明送风装置在不同位置的送风效果图。

图7为本发明送风装置在不同位置的角度系数变化图(横轴x值即为值，纵轴为出风口角度系数)。

图8为本发明送风装置在不同位置的送风速度变化图(横轴x值即为值，纵轴为风速值)。

图中：1为叶片，2为风道，3为叶片固定结构。

具体实施方式

现阶段办公建筑的主要特点有两个，一是其流动状态处于非阻力平方区，也即低re数状态，这时因为风口本身由于均匀性显著，其最大尺寸小于600mm，风口流速收到噪音限制低于5m/s，因此，其re数小于2×10⁵。此范围re数低于局部构件阻力平方区限制(约6×10⁵)，远低于直管段阻力平方区限制(约50×10⁵)。因此基于阻力平方区的送风特性不适用于本低re数状态下的送风特性。另外，办公建筑的另一个特点是其为了办公方便，多为正方形，该形式与散流器送出的原型速度剖面有所区别，如何进行合理送风，用一个风口提到多个风口，且达到均匀效果，是现阶段需要解决的主要问题。

本发明所述的房间，尤其是方型房间，指的是房间的建筑平面形状，即房间的平面结构图呈方形，理论上，该平面结构图中的长宽应该相等，但是实际中，平面结构图中房间的长度和宽度不太可能完全相等，相差不大(长宽相差不超过05m，几乎呈正方形)即可认为是方型房间。

本发明所述的方型房间中的送风装置，指的是在该方型房间中仅设置一个风口装置，用一个代替现有的多个，该风口装置包括多个叶片，叶片固定在叶片固定装置上，叶片绕叶片固定装置的圆心布置，所有叶片的投影长度相等，共同组成一个圆，因此称之为圆形的送风装置，其外观呈圆形。

本发明的叶片固定结构为圆台，圆台结构的具体定义见360百科，该圆台为用平行于圆锥底面的截面截取的位于截面与圆锥底面之间的部分，圆台同圆柱和圆锥一样也有轴、底面、侧面和母线，以直角梯形垂直于底边的腰所在直线为旋转轴，其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫做圆台，旋转轴叫做圆台的轴，直角梯形上、下底旋转所成的圆面称为圆台的上、下底面，另一腰旋转所成的曲面称为圆台的侧面，侧面上各个位置的直角梯形的腰称为圆台的母线，圆台的高是上、下底面间的距离。本发明的圆台，母线与地面的夹角优选为45°。

本发明所述的叶片为空间多面体结构，多面体结构的具体定义见360百科，由若干个多边形所围成的空间几何体，叫做多面体。不规则四边形指的是由不在同一直线上四条线段依次首尾相接围成的封闭的无规则的平面图形或立体图形。本发明的纵向截面即垂直截面为不规则四边形，其中，不规则四边形的一条边沿圆台侧面契合设置，与这条边相邻接的上下两个底边，上底边长度为出风口的弯管半径，下底边长度为上底板长度的2倍值。如图1所示。

同时，本发明所述的送风装置安装至送风管道的末端，例如，使用水平的支管连通原送风系统，弯管一端与支管连通，同时弯管用于改变送风方向，弯管的另一端弯向室内上部中心，弯管的另一端连通本发明的送风装置。

本发明的送风系统，末端连接本发明的送风装置，叶片固定结构的形状以及间隔连接的方式决定了本发明的会形成楔形出风口，该新型圆形风口装置上的圆形进风口与通风空调管道/静压箱相连接，楔形出风口沿圆的弧度方向均匀布置，相邻出风口之间以密封的叶片固定结构隔开，气流从圆形进风口流入，经与圆形风口连接的弧形过渡段，从楔形出风口流出。

另，本发明所述的出风口大小，即是叶片固定结构间隔设置形成的间隙大小值，在本领域内，通常可以理解为叶片开度，叶片开度值即表征出风口的大小。代表风口位置角度，风口位置角度再乘即为风口位置弧度

本发明公式中的风口位置弧度介于只用来说明第一象限的风口设置规律，与为对称相似关系，角度系数曲线分布规律相似，在此不做赘述。

当叶片数量固定时，出风口位置角度也是固定值，代表设置出风口的位置，在360°内，设置出风口的位置角度是平均并且相等的，由于每个出风口位置角度内需要得到的叶片开度即出风口大小不一样，因此叶片厚度值不同。在一个风口位置角度内，出风口大小或者说叶片开度是设置在风口位置角度的中间位置，除过出风口或者叶片开度的部分即为密封叶片。风口位置角度与叶片数量有关，例如，在以下的实施例中，叶片为36个，则风口位置角度是为10°，具体在制造本发明所述的圆形风口装置时，叶片以及叶片开度值的设定可以按照如下简易办法：例如，以叶片固定结构的轴心为圆点建立二维坐标系，二维坐标系水平正方向规定为0°，靠近二维坐标系水平正方向的风道为第一个风道，紧接着为第二个风道。由于经计算得到的第一个风道和第二个风道分别为9°和6°，第一个风道和第二个风道的风口位置角度均为10°，因此，加工时，靠近二维坐标系水平正方向的第一个叶片厚度为2.5°，依次类推，第二个叶片厚度和第三个叶片厚度分别为4°和5°......。可以参照图3示例。

以下给出本发明的具体实施例。

实施例1：

如图1所示，本实施例提出一种送风装置，该圆形风口装置包括叶片固定结构和36个叶片，所有叶片以叶片固定结构的轴心为圆点，围绕叶片固定结构连接在叶片固定结构四周形成圆形的送风装置，相邻叶片之间具有空隙，该空隙形成风道，即出风口，风道的角度y满足：

其中，y0为常数，取值为0.70479±0.35555；

w为常数，取值为1.07761±0.70802；

xc为常数，取值为-0.74375±1.06275；

a为常数，取值为0.3823±0.32084；

以叶片固定结构的轴心为圆点建立二维坐标系，二维坐标系水平正方向规定为0°，靠近二维坐标系水平正方向的风道为第一个风道，n为第n个风道，n≤s。

其中，出风口角度系数y`为出风口位置弧度值为如图7，例如风口角度为9度时，角度系数值为0.9。

上例中，s的取值为36，因此会形成36个风道。每个风道的角度通过计算可以依次得到。经计算，风道沿圆弧0°方向、90°方向、180°方向、270°方向对称布置，在以0°方向为起始的第一象限内，对应的楔形风口角度分别为9°、6°、6°、4°、2°、4°、6°、6°、9°，如图3。

实施例2：

如图1所示，本实施例提出一种送风装置，包括叶片固定结构和36个叶片，所述的叶片固定结构为圆台；叶片为空间多面体封闭结构，该空间多面体的纵向截面为不规则四边形，该不规则四边形的其中一条边沿着圆台侧面设置，与该不规则四边形的其中一条边相邻的上底边长度不小于出风口半径，与该不规则四边形的其中一条边相邻的下底边长度为上底板长度的2倍，所述的圆台的母线与圆台底面的夹角优选为45°。

上例中，送风装置与风管的接口直径为d，即上底边长度为d；风管长度为h1，风口长度为2d，即下底边长度为2d；风口向下倾斜角度α为45°，即圆台的母线与圆台底面的夹角优选为45°，如图2。

在实施例2的基础上，该空间多面体进一步可以优选为具有一条边和五个面，该条边与圆台的侧面接触并沿着圆台其中一条母线设置，与该条边邻接的上底面和下底面均为三角形结构，两个三角形面的顶点分别位于圆台上底面处和下底面处，剩余三个面为四边形结构，以此形成楔形出风口。

在实施例2的基础上，该空间多面体进一步可以优选为具有六个面，其中一个面为三角形结构，该三角形结构位于圆台的侧面并沿着圆台其中一条母线对称设置，与该三角形相邻接的上底面也为三角形结构，两个三角形面的顶点均位于圆台上底面同一位置，其余四个面均为四边形结构，以此形成楔形出风口。

实施例3：

本实施例提供一种含送风装置的送风系统，如图4，该送风系统包括送风机组，该送风机组将气体经主管道和支管道输送至送风区域后再经实施例1或2所述圆形风口装置将气体输送入方形房间。

进一步，所述的送风机组包括水平主管道和与水平主管道连通的支管道，该送风机组将气体经主管道和支管道送至送风区域后，通过弯管改变送风方向，弯管出风口位于方向房间顶部中心并且垂直于水平面，弯管出风口处连接有权利要求1所述的圆形风口装置。

送风装置与弯管的接口直径为d，弯管长度为h1。楔形风口共36个，风口长度为2d，风口向下倾斜角度α为45°。风口沿圆弧0°方向、90°方向、180°方向、270°方向对称布置，在以0°方向为起始的第一象限内，对应的楔形风口弧度分别为9°、6°、6°、4°、2°、4°、6°、6°、9°。与楔形风口相连的非风口区域通过具有一定厚度的叶片固定结构进行密封。

在以上的结构设计上，进行本发明送风装置的效果验证：

为了说明新型圆形散流器在方性建筑内的送风效果，将本发明装置与传统圆形散流器在方型建筑空间内的气流组织进行对比，传统圆形散流器指的是国家建筑标准设计图集10k121风口选用与安装中圆形散流器fc-ys。对本发明的圆形风口装置，在方向房间模型内进行送风效果模拟，进行cfd数值模拟试验。

从图5-8中可以看到，新型圆形散流器的气流组织能将整个方形房间完全覆盖，流场均匀，送出的风覆盖性较强、风速同时满足要求。新鲜空气输送至风口所在位置周围后能布满整个方形房间，包括四个角落位置，具有较好的热舒适体验，表明该送风装置在方型建筑内具有很好的送风效果。