本发明涉及一种智能均匀送风装置及方法。
背景技术：
目前，在地铁行业地下站大系统常用两种送风方式见附图1和附图2。附图1是出风口直接安装在送风总管上，附图2是出风口安装在短管端口。
见附图3，空气在风管内流动时，其静压垂直作用于管壁。如果在风管的侧壁开孔，由于孔口内外存在静压差，空气会按垂直于管壁的方向从孔口流出。由于静压差产生的流速为：
空气在风管中的流速为：
式中：
pj为风管内空气的静压，pa；
pd为风管内空气的静压，pa；
ρ为空气密度；
空气从孔口流出时，它的实际流速和出流方向不止取决于静压产生的流速和方向，还受管内流速的影响，孔口出流的实际流速为合成速度。从图1可以看出，靠近风机的风口出风量小，而靠近末端的风口出风量大。
孔口出流与风管轴线间的夹角α为：
孔口流出风量：
式中：
μ为孔口的流量系数；
f0为孔口面积，m2；
从式(4)可以看出，对侧孔面积f0保持不变的均匀送风管，要使各侧孔的送风量保持相等，必须保证各侧孔的静压pj和流量系数μ相等；要使出口气流尽量保持垂直，要求出流角α接近90°。
(1)保持各侧孔静压相等：要求两侧孔间的动压降等于两侧孔间的压力损失。
(2)保持各侧孔流量系数相等；流量系数μ与孔口形状、出流角α及孔口流出风量与孔口前风量之比有关。
(3)增大出流角。风管中的静压与动压之比值愈大，气流在孔口的出流角α也就越大，出流方向接近垂直；比值减少，气流会向一个方向偏斜，这时即使各侧孔风量相等，也达不到均匀送风的目的。
通过以上分析可以看出，方式一不能时刻保证两侧孔间的动压降等于两侧孔间的压力损失，出流角大小也不稳定，不能满足均匀送风的条件(1)和条件(3)；无论设计师水平多么高明，在一个固定系统中，都不能保证一个系统孔口流出风量和孔口前风量之比不变，所以方式一也不能满足均匀送风的条件(2)。
方式二虽然能够满足均匀送风的条件(3)，但是同样不能很好的满足条件(1)和条件(2)。所以方式二对于方式一来说虽有改善，但还是不能完全解决均匀送风问题。
技术实现要素：
本发明为了解决上述问题，提出了一种智能均匀送风装置及方法，本发明通过对送风管道、可调节挡风装置的结构设置，以及对可调节挡风装置的pid控制，可实现大系统中送风管道的均匀送风。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一目的是提供一种智能均匀送风装置，包括送风管道以及设置于送风管道内的可调节挡风装置，所述送风管道上设置有多个出风口，所述可调节挡风装置设置于出风口附近，所述可调节挡风装置的角度可调；
若干出风口处设置有风速计，风速计和各个可调节挡风装置连接控制器，控制器根据采集的风速与风速设定值，控制各个可调节挡风装置的角度，以实现均匀送风。
进一步的，所述可调节挡风装置设置于对应出风口的气流流向的下方，能够阻挡气流，使气流能垂直从出风口处流出。
进一步的，所述控制器通过驱动装置驱动各个可调节挡风装置。
优选的，所述驱动装置可以为电动驱动机构，能够根据控制指令自动驱动可调节挡风装置。
作为一种实施方式，进一步的，每个出风口安装一个风速计，所述控制器将每个出风口的理论风速作为给定信号，把每个风口风速计的测量值作为反馈信号，对每个出风口的风速进行pid调节。
作为另一种实施方式，进一步的，将送风管道分为多段管路，在每段管路中相同位置处的出风口安装有风速计，所述控制器将对应出风口的理论风速作为给定信号，对应风口风速计的测量值作为反馈信号，对出风口的风速进行pid调节。
优选的，选择每段管路中间位置的出风口安装风速计。
进一步的，所述可调节挡风装置包括挡风板、旋转轴和紧固件，所述挡风板设置于旋转轴上，所述紧固件连接挡风板和旋转轴，保证挡风板随着旋转轴的转动而转动。
更进一步的，所述挡风板的边缘处为弧形。通过弧形的设计，保证挡风板的过流阻力小，同时还能减少风阻和噪音。
更进一步的，所述挡风板与风口距离不小于所述挡风板的高度，当挡风板旋转至与风管底板平行时，不遮挡出风口。
更进一步的，所述旋转轴受控制器的控制，其旋转角度可调。
更进一步的，所述挡风板的高度为200mm～250mm。
更进一步的，所述挡风板的旋转角度朝向迎风方向，以改变气流从出风口处流出的流量。
进一步的，所述可调节挡风装置通过底座设置于各出风口处。
本发明的第二目的是提供一种基于上述智能均匀送风装置的工作方法，利用对应出风口的理论风速作为给定信号，对应风口风速计的测量值作为反馈信号，对每个出风口的风速进行pid调节，当反馈信号大于给定值时，控制相应位置的可调节挡风装置的挡板角度减小，出风量减少；当反馈信号低于给定值时，控制相应位置的可调节挡风装置的挡板角度增加，出风量增大。
本发明的工作原理：
根据基本孔口风量公式l＝f0·υd，实现均匀送风有两种方式，一是孔口面积和孔口风速都实时变化，通过控制孔口面积和风速两个变量达到均匀送风，这种方式也基本可以实现均匀送风。另一种方式保持每个风口面积和风速都相等以达到均匀送风目的。现有技术均是在出风口处加装各种调节装置，参阅前面理论分析可知，从出风口出来的风量大小和方向与管道特性有关，仅在出口处做措施是被动的、局部的，并不能从根本上达到均匀送风的目的，仅仅在一定程度上改变风向而已。而本发明则将现有技术中的被动调节转换为主动调节，通过旋转改变挡风板在管道内的高度，从而改变了原有管道特性，从源头上保证了出风口处的风量和风向，能够有效调整出风口静压，实现大面积的均匀送风。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明所涉及的挡风板安装在送风管道内部，通过旋转改变挡风板在管道内的高度，从而改变了原有管道特性，从源头上保证了出风口处的风量和风向，属于主动调节。通过旋转挡风板来调节出风口处静压，满足均匀送风条件(1)各侧孔静压相等；由于送风管中所有出风口形状相同，在挡风板作用下出流角α均接近90°，同时挡板高度可以连续在线变化，很容易保证每个出风口流出风量与风口前风量之比可调，所以满足均匀送风的条件(2)和条件(3)；
2、本发明能够提高送风管道的出风均匀度，提高使用者的舒适感，由于送风系统得到优化，可以在一定程度上减少电耗。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为现有技术中的常用典型送风方式一。
图2为现有技术中的常用典型送风方式二。
图3为侧孔出流状态图；
图4为本发明的一种的结构示意图；
图5为本发明的另一种的结构示意图；
图6为可调节挡风装置安装示意图；
图7为可调节挡风装置详图；
其中，1、可调节挡风装置总图，2、挡风板，3、轴，4、紧固件，5、底座，6、电动装置。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
如背景技术所述，送风管道要达到均匀送风需要满足以下几个条件：
(1)保持各侧孔静压相等：要求两侧孔间的动压降等于两侧孔间的压力损失。
(2)保持各侧孔流量系数相等；流量系数μ与孔口形状、出流角α及孔口流出风量与孔口前风量之比有关。
(3)增大出流角。风管中的静压与动压之比值愈大，气流在孔口的出流角α也就越大，出流方向接近垂直；比值减少，气流会向一个方向偏斜，这时即使各侧孔风量相等，也达不到均匀送风的目的。
通过以上分析可以看出，方式一，如图1所示，将出风口直接安装在送风总管上，不能时刻保证两侧孔间的动压降等于两侧孔间的压力损失，出流角大小也不稳定，不能满足均匀送风的条件(1)和条件(3)；无论设计师水平多么高明，在一个固定系统中，都不能保证一个系统孔口流出风量和孔口前风量之比不变，所以方式一也不能满足均匀送风的条件(2)。
方式二，如图2所示，出风口安装在短管端口，虽然能够满足均匀送风的条件(3)，但是同样不能很好的满足条件(1)和条件(2)。所以方式二对于方式一来说虽有改善，但还是不能完全解决均匀送风问题。
如图4所示，一种智能均匀送风装置，在其中若干的出风口处安装一个可以向迎风面至少90°旋转的可调节挡风装置，通过旋转挡风板得到不同的挡风高度“拦截”不同的风量，同时确保风向总是垂直管壁。挡风板的高度以200mm～250mm为宜，太矮不足以改变风向，太高会使挡板始终处于大角度旋转状态。挡风板与电动装置连接，向迎风方向旋转，以保证取得良好的出口风向。电动装置根据设定值和过程值进行pid调节，最终取得良好的均匀送风效果。
本发明通过调节挡风板的高度来调节出风口处静压，满足均匀送风条件(1)各侧孔静压相等；由于送风管中所有出风口形状相同，在挡风板作用下出流角α均接近90°，同时挡板高度可以连续在线变化，很容易保证每个出风口流出风量与风口前风量之比可调，所以满足均匀送风的条件(2)和条件(3)。
作为一种实施例，可以进行精细控制，即每个出风口安装一个风速计，可以把每个出风口的理论风速(采集风机总送风量l，理论风速υ＝l/(n·f0)，其中n为风机负责的总风口数，f0为风口面积)设置为电动装置的给定信号，把每个风口风速计的测量值作为反馈信号，进行每个风口风速的pid调节。当反馈信号大于给定值时，挡板角度减小，出风量减少；反之，反馈信号低于给定值时，挡板角度增加，出风量增大，每个口的出风量最终趋于设定值。由于每个风口的面积相同，风速也相同，根据公式：l＝f0·υd，每个风口的出风量就相同。
作为另一种实施方式，如图5所示，可以进行粗略控制，具体方案为将整个送风总管，尽量均分成为多段风管，将每个风管相同位置处的出风口处设置一个风速计，在本图中，是在每段风管的中间位置(或靠近中间位置)出风口(以下称为代表风口)安装一个风速计(本管段上其他风口的风速与代表风口风速相同)，把每个代表风口的理论风速(采集风机总送风量l，理论风速υ＝l/(n·f0)，其中n为风机负责的总风口数，f0为风口面积)设置为电动装置的给定信号，把每个代表风口风速计的测量值作为反馈信号，进行每个代表风口风速的pid调节。当反馈信号大于给定值时，挡板角度减小，出风量减少；反之，反馈信号低于给定值时，挡板角度增加，出风量增大，最终每段风管的代表风口出风的风速相同，可以近似认为所有出风口风速相同，从而达到均匀送风目的。
图6所示为可调节挡风装置的安装示意图，图7所示为可调节挡风装置详图。挡风板2采用一块材料折弯成型，这样挡板顶部成弧形，过流阻力小，减少风阻和噪音；挡风板的高度一般为200mm～250mm；轴3采用方形和圆形的组合断面，与挡风板2连接的部位采用方形，方便挡风板2和轴3的连接，其它部位采用圆形断面，方便安装和驱动；挡风板2和轴3采用紧固件4连接，防止二者脱离；整个可调节挡风装置安装在风管底部并不影响挡风板2的旋转，挡风板2与风口距离不小于挡风板2的高度，当挡风板2旋转至与风管底板平行时，不遮挡出风口；挡风板2断面要比风管断面小100mm以便于轴3的安装；挡风板2和轴3用底座5固定在风管上；电动装置6通过电控信号驱动挡风2旋转。
本发明是在原有风管设计的基础上加装可调节挡风装置1和pid调节系统，达到大系统均匀送风的目的。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。