一种置换通风空调房间送风装置及方法与流程

本发明属于置换通风技术领域，具体涉及一种置换通风空调房间送风装置及方法。

背景技术：

随着能源、健康及环境问题的日益加剧，如何营造健康、舒适及低能耗的室内环境将成为空调系统设计和运行的主要任务。一般情况下，应用于空调房间的常规气流组织方式大致可分为三类：即混合通风系统、置换通风系统和个性化(工位)送风。

混合通风作为一种应用广泛的传统通风方式，其以机械通风为主要动力，利用其较高的风速将低温空气通过房间顶部风口送出，使送风气流与室内空气充分掺混，消除室内余热余湿，整个空间内温度场和浓度场基本均匀。该系统条件下，从顶部风口送出的新鲜空气首先与房间上部区域内温度较高的空气混合，然后进入室内工作区。送风气流在进入室内工作区之前已被污染，达不到预期的洁净度。同时，送风口与室内工作人员距离较远，若要在工作区达到要求的空气流速，则系统须保持较高的送风量，迫使风机功耗较大。另外，如果风口布置不合理，在送风口下方的工作区内会有明显的吹风感，严重影响室内人体舒适度。

与混合通风相比，置换通风发展较晚，最早应用于北欧的一些工业建筑中。这种送风方式在室内环境舒适性、空气品质及能耗等方面的性能均优于混合送风，因而近年来日益受到研究人员的关注，已经被用于一些商业建筑中。置换通风系统以浮升力为驱动，新鲜凉爽的空气由房间底部以较低的速度送入室内，在密度差的作用下，下沉至地面附近，并均匀扩散开，在距地面0.1m高度处形成一层新鲜的“空气湖”。底部气流在室内热源的作用下，受热形成上升的浮羽流，不断置换室内污浊空气，最终由房间上部出口排出。置换通风条件下，由于房间底部空气流速较高，温度较低，易使室内人员脚踝处产生吹风感，造成风湿等疾病。此外，该系统下室内易形成较大的垂直温差，从而引发人体“头热脚冷”的局部不舒适。基于以上种种原因，置换通风不适用于负荷较大的场合。

个性化(工位)送风系统通过将送风口设置在呼吸区，用局部冷却或者加热来控制人体工作环境，避免送风气流与房间上部较高温度的空气接触，减少不必要的冷负荷。送风气流直接进入人员呼吸区，空气洁净度较高，并且使用者可以根据自己的喜好和冷热需求进行自由调节，从心理上提高室内空气品质的可接受程度。但是在实际中，需要针对各种房间布置配置喷嘴和风管，或不易实现，或成本太高。此外，个性化送风系统送风管路通常置于架空地板内，灵活性受限。如果房间重新划分隔墙、更新装修或者工作台位置移动，就需重新布置管线，造成额外的浪费。

为了解决以上混合通风系统、置换通风系统和个性化(工位)送风存在的问题，急需提出一种新型的空调房间送风装置及方法，以便营造更加健康、舒适及低能耗的室内环境。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、作用区域能够随着房间分区或室内桌台/工作台位置的变化自由调整、作用空间范围灵活、能够在更高的房间背景温度下为室内人员营造出舒适健康的热环境、有效节约了空调能耗、并增大了置换通风空调系统负荷适用范围的置换通风空调房间送风装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种置换通风空调房间送风装置，其特征在于：包括设置在空调房间内桌台/工作台一侧的送风系统，所述空调房间的侧墙下部开有送风口，所述空调房间的顶部开有回风口；所述送风系统包括嵌入式安装在桌台/工作台底部且用于抽吸新鲜空气的轴流风机和设置在桌台/工作台的桌面/台面上方且用于送出新鲜空气的送风喷嘴，所述轴流风机包括轴流风机电机，所述送风喷嘴通过螺旋软管和与螺旋软管连接的直管与轴流风机连接，所述直管上设置有风速风量调节阀。

上述的一种置换通风空调房间送风装置，其特征在于：所述送风口的数量为多个，所述轴流风机的进风口朝向空调房间开有送风口的侧墙设置。

上述的一种置换通风空调房间送风装置，其特征在于：所述风速风量调节阀为电磁调节阀，所述桌台/工作台的桌面/台面底部设置有风速风量控制器，所述风速风量控制器的输入端接有安装在桌台/工作台的桌面/台面顶部且用于输入风速风量控制信号的旋钮开关，所述风速风量控制器的输出端接有用于驱动风速风量调节阀的电磁阀驱动器和用于驱动轴流风机电机的电机驱动器，所述风速风量调节阀与电磁阀驱动器的输出端连接，所述轴流风机电机与电机驱动器的输出端连接。

上述的一种置换通风空调房间送风装置，其特征在于：所述轴流风机还包括机壳和设置在机壳上的接线端，所述轴流风机电机安装在机壳内部，所述轴流风机电机的输出轴上固定连接有轴流风机叶片。

上述的一种置换通风空调房间送风装置，其特征在于：所述机壳外侧设置有用于固定机壳的箍筋。

本发明还提供了一种实现方便、能够为室内人员营造出舒适健康的热环境、有效节约了空调能耗的置换通风空调房间送风方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、新鲜空气由送风口送入空调房间内，在密度差作用下开始沉降，并在空调房间底部均匀扩散开来，在距地面0.1m高度处，形成一层温度低、品质高的新鲜空气层；

步骤二、在轴流风机的抽吸作用下，新鲜空气层中的新鲜空气进入所述送风系统，经过直管输送到螺旋软管，再由螺旋软管输送到设置在桌台/工作台的桌面/台面上方的送风喷嘴，并由送风喷嘴送出，直接进入人体呼吸区，经人体呼吸后的呼出气流与房间其它区域的污浊热空气混合，最后由回风口排出室外；所述送风喷嘴送风过程中，使用者通过操作旋钮开关调节送风速度和送风量。

上述的送风方法，其特征在于：步骤二中所述送风喷嘴送风过程中，使用者通过调节螺旋软管，调整送风喷嘴的送风方向和角度。

上述的送风方法，其特征在于：所述风速风量调节阀为电磁调节阀，所述桌台/工作台的桌面/台面底部设置有风速风量控制器，所述风速风量控制器的输入端接有安装在桌台/工作台的桌面/台面顶部且用于输入风速风量控制信号的旋钮开关，所述风速风量控制器的输出端接有用于驱动风速风量调节阀的电磁阀驱动器和用于驱动轴流风机电机的电机驱动器，所述风速风量调节阀与电磁阀驱动器的输出端连接，所述轴流风机电机与电机驱动器的输出端连接；

步骤二中所述送风喷嘴送风过程中，使用者通过操作旋钮开关输入风速风量控制信号，所述风速风量控制器接收到风速风量控制信号后，输出对轴流风机电机转速的控制信号并控制电磁阀驱动器驱动轴流风机电机，输出对风速风量调节阀开度的控制信号并控制电机驱动器驱动轴流风机电机，根据旋钮开关的操作控制轴流风机电机的转速和风速风量调节阀的开度，调节送风速度和送风量。

上述的送风方法，其特征在于：步骤二中所述旋钮开关设置有三个档位，当使用者通过操作旋钮开关输入风速风量控制信号时，所述风速风量控制器判断当前时刻轴流风机电机的转速大于还是小于使用者输入档位对应的转速，并判断当前时刻风速风量调节阀的开度大于还是小于使用者输入档位对应的开度；当当前时刻轴流风机电机的转速大于使用者输入档位对应的转速时，所述风速风量控制器控制轴流风机电机的转速每次减小δn，直至减小到使用者输入档位的转速；当当前时刻轴流风机电机的转速小于使用者输入档位对应的转速时，所述风速风量控制器控制轴流风机电机的转速每次增大δn，直至增大到使用者输入档位的转速；当当前时刻风速风量调节阀的开度大于使用者输入档位对应的开度时，所述风速风量控制器控制风速风量调节阀的开度每次减小δo，直至减小到使用者输入档位对应的开度；当当前时刻风速风量调节阀的开度小于使用者输入档位的开度时，所述风速风量控制器控制风速风量调节阀的开度每次增大δo，直至增大到使用者输入档位对应的开度。

上述的送风方法，其特征在于：所述δn的取值为30r/min，所述δo的取值为5％。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的置换通风空调房间送风装置，结构简单，设计新颖合理，实现方便且成本低。

2、本发明能够有效提高空调房间背景温度，在更高的房间背景温度条件下，使室内人员获得良好的热舒适及空气品质，能够有效节约空调能耗，同时能够提高置换通风系统的负荷承担能力。

3、本发明使用时，人体热舒适主要通过桌台喷口送风来保障，房间下部区域的热负荷可不作为重点考虑对象，因此能够提升置换通风系统的送风温度，从而避免了人体脚踝过冷的不舒适感。

4、本发明能够有效打破人体附近气流的热浮升运用，有效降低人体头部与脚步间的垂直温度梯度，避免了常规置换通风条件下“头热脚冷”的热不舒适问题，增大了置换通风空调系统负荷适用范围。

5、本发明使用时，当房间功能区重新布置、桌台/工作台重新布局或内部隔墙重新设置时，该送风装置可随人员办公位置的改变而随意移动，作用空间范围灵活。

6、本发明的置换通风空调房间送风方法的方法步骤简单，实现方便，能够为室内人员营造出舒适健康的热环境。

综上所述，本发明的作用区域能够随着房间分区或室内桌台/工作台位置的变化自由调整，作用空间范围灵活，能够在更高的房间背景温度下为室内人员营造出舒适健康的热环境，有效节约了空调能耗，并增大了置换通风空调系统负荷适用范围。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明置换通风空调房间送风装置的结构示意图。

图2为本发明送风系统的结构示意图。

图3为本发明轴流风机的结构示意图。

图4为本发明风速风量控制器与其他各单元的连接关系示意图。

附图标记说明:

1—回风口；2—空调房间；3—送风口；

4—送风系统；5—桌台/工作台；6—模拟工作人员；

7—送风喷嘴；8—螺旋软管；9—旋钮开关；

10—直管；11—风速风量调节阀；12—轴流风机；

12-1—轴流风机电机；12-2—机壳；12-3—接线端；

12-4—箍筋；12-5—轴流风机叶片；13—风速风量控制器；

14—电磁阀驱动器；15—电机驱动器。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明的置换通风空调房间送风装置，包括设置在空调房间2内桌台/工作台5一侧的送风系统4，所述空调房间2的侧墙下部开有送风口3，所述空调房间2的顶部开有回风口1；所述送风系统4包括嵌入式安装在桌台/工作台5底部且用于抽吸新鲜空气的轴流风机12和设置在桌台/工作台5的桌面/台面上方且用于送出新鲜空气的送风喷嘴7，所述轴流风机12包括轴流风机电机12-1，所述送风喷嘴7通过螺旋软管8和与螺旋软管8连接的直管10与轴流风机12连接，所述直管10上设置有风速风量调节阀11。

本实施例中，如图1所示，所述送风口3的数量为多个，所述轴流风机12的进风口朝向空调房间2开有送风口3的侧墙设置。

图1中标号6表示模拟工作人员。

本实施例中，结合图4，所述风速风量调节阀11为电磁调节阀，所述桌台/工作台5的桌面/台面底部设置有风速风量控制器13，所述风速风量控制器13的输入端接有安装在桌台/工作台5的桌面/台面顶部且用于输入风速风量控制信号的旋钮开关9，所述风速风量控制器13的输出端接有用于驱动风速风量调节阀11的电磁阀驱动器14和用于驱动轴流风机电机12-1的电机驱动器15，所述风速风量调节阀11与电磁阀驱动器14的输出端连接，所述轴流风机电机12-1与电机驱动器15的输出端连接。

具体实施时，所述风速风量控制器13为单片机。通过采用单片机控制电磁阀驱动器14驱动风速风量调节阀11，并控制电机驱动器15驱动轴流风机电机12-1，能够根据风速风量调节阀11输入的信号调节送风速度和送风量，能够满足不同人体热舒适的差异性需求，能够在节约能耗的基础上提高人体吸入空气品质。

本实施例中，如图3所示，所述轴流风机12还包括机壳12-2和设置在机壳12-2上的接线端12-3，所述轴流风机电机12-1安装在机壳12-2内部，所述轴流风机电机12-1的输出轴上固定连接有轴流风机叶片12-5。

具体实施时，接线端12-3用于连接轴流风机12与外部电源，轴流风机12启动后，轴流风机电机12-1的输出轴高速旋转，带动轴流风机叶片12-5高速旋转，形成“负压”空间，“空气湖”处的新鲜空气在轴流风机12的抽吸作用下进入机壳12-2内，在轴流风机叶片12-5的高速旋转下获得动能，速度增大后进入直管10内。

本实施例中，如图3所示，所述机壳12-2外侧设置有用于固定机壳12-2的箍筋12-4。

本发明的提高置换通风应用性能的送风方法，包括以下步骤：

步骤一、新鲜空气由送风口3送入空调房间2内，在密度差作用下开始沉降，并在空调房间2底部均匀扩散开来，在距地面0.1m高度处，形成一层温度低、品质高的新鲜空气层(即“空气湖”)；

步骤二、在轴流风机12的抽吸作用下，新鲜空气层(即“空气湖”)中的新鲜空气进入所述送风系统4，经过直管10输送到螺旋软管8，再由螺旋软管8输送到设置在桌台/工作台5的桌面/台面上方的送风喷嘴7，并由送风喷嘴7送出，直接进入人体呼吸区，经人体呼吸后的呼出气流与房间其它区域的污浊热空气混合，最后由回风口1排出室外；所述送风喷嘴7送风过程中，使用者通过操作旋钮开关9调节送风速度和送风量。

将空调房间2内“空气湖”处的新鲜空气吸入，经送风系统4，由送风喷嘴7送出，直接进入人体呼吸区，由于空气是通过轴流风机12直接送到呼吸区，空气达到呼吸区经历的时间较短，即空气龄小，因此空气品质较好。通过设置操作旋钮开关9对送风速度和送风量进行调节，能够满足不同人体热舒适的差异性需求，能够在节约能耗的基础上提高人体吸入空气品质。同时，由于由送风喷嘴7送出的气流温度低、流速高，增加了人体周围的气流运动强度，能够在一定程度上弥补因房间温度提升对人体热舒适造成的不利影响，从而能够在更高的房间背景温度下保障人体热舒适；因此，本发明的送风装置及方法能够有效提升置换通风房间的背景温度，增大置换通风系统的负荷承担能力。

本实施例中，步骤二中所述送风喷嘴7送风过程中，使用者通过调节螺旋软管8，调整送风喷嘴7的送风方向和角度。

本实施例中，所述风速风量调节阀11为电磁调节阀，所述桌台/工作台5的桌面/台面底部设置有风速风量控制器13，所述风速风量控制器13的输入端接有安装在桌台/工作台5的桌面/台面顶部且用于输入风速风量控制信号的旋钮开关9，所述风速风量控制器13的输出端接有用于驱动风速风量调节阀11的电磁阀驱动器14和用于驱动轴流风机电机12-1的电机驱动器15，所述风速风量调节阀11与电磁阀驱动器14的输出端连接，所述轴流风机电机12-1与电机驱动器15的输出端连接；

步骤二中所述送风喷嘴7送风过程中，使用者通过操作旋钮开关9输入风速风量控制信号，所述风速风量控制器13接收到风速风量控制信号后，输出对轴流风机电机12-1转速的控制信号并控制电磁阀驱动器14驱动轴流风机电机12-1，输出对风速风量调节阀11开度的控制信号并控制电机驱动器15驱动轴流风机电机12-1，根据旋钮开关9的操作控制轴流风机电机12-1的转速和风速风量调节阀11的开度，调节送风速度和送风量。

本实施例中，步骤二中所述旋钮开关9设置有三个档位，当使用者通过操作旋钮开关9输入风速风量控制信号时，所述风速风量控制器13判断当前时刻轴流风机电机12-1的转速大于还是小于使用者输入档位对应的转速，并判断当前时刻风速风量调节阀11的开度大于还是小于使用者输入档位对应的开度；当当前时刻轴流风机电机12-1的转速大于使用者输入档位对应的转速时，所述风速风量控制器13控制轴流风机电机12-1的转速每次减小δn，直至减小到使用者输入档位的转速；当当前时刻轴流风机电机12-1的转速小于使用者输入档位对应的转速时，所述风速风量控制器13控制轴流风机电机12-1的转速每次增大δn，直至增大到使用者输入档位的转速；当当前时刻风速风量调节阀11的开度大于使用者输入档位对应的开度时，所述风速风量控制器13控制风速风量调节阀11的开度每次减小δo，直至减小到使用者输入档位对应的开度；当当前时刻风速风量调节阀11的开度小于使用者输入档位的开度时，所述风速风量控制器13控制风速风量调节阀11的开度每次增大δo，直至增大到使用者输入档位对应的开度。

本实施例中，所述δn的取值为30r/min，所述δo的取值为5％。

具体实施时，所述旋钮开关9设置的三个档位分别为一级风档位、二级风档位和三级风档位，一级风档位对应的轴流风机电机12-1的转速为500r/min，一级风档位对应的风速风量调节阀11的开度为35％；二级风档位对应的轴流风机电机12-1的转速为1000r/min，二级风档位对应的风速风量调节阀11的开度为70％；三级风档位对应的轴流风机电机12-1的转速为1440r/min，三级风档位对应的风速风量调节阀11的开度为100％。通过将轴流风机电机12-1的转速每次减小或增大δn以达到所需转速，能够保证轴流风机电机12-1的转速稳定，不发生抖动；通过将风速风量调节阀11的开度每次减小或增大δo以达到所需开度，能够延长风速风量调节阀11的使用寿命。

综上所述，本发明与以往的置换通风系统相比，具有的优点为：(1)能够有效提高空调房间背景温度，在更高的房间背景温度条件下，使室内人员获得良好的热舒适及空气品质，能够有效节约空调能耗，同时能够提高置换通风系统的负荷承担能力；(2)能够提升置换通风系统的送风温度，从而避免了人体脚踝过冷的不舒适感；(3)能够有效打破人体附近气流的热浮升运用，有效降低人体头部与脚步间的垂直温度梯度，避免了常规置换通风条件下“头热脚冷”的热不舒适问题，增大了置换通风空调系统负荷适用范围。本发明与以往的个性化送风系统相比，具有的优点为：克服了作用空间受限的缺点，当房间功能区重新布置、桌台/工作台重新布局或内部隔墙重新设置时，该送风装置可随人员办公位置的改变而随意移动，作用空间范围灵活。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。