针对含放映功能建筑的非阻力平方区高效送风装置的制作方法

本发明属于通风空调领域，涉及通风空调房间内风口的改进，具体涉及一种用于影剧院放映厅类建筑的送风装置。

技术背景

随着人民生活水平的提高，大型公共建筑的艺术性享受愈来受到人们的重视。教室、会议厅、体育馆、多功能厅、电影院等，建筑空间形状经常设计成梯形。这种梯形建筑面积大，容纳人数多，一些梯形建筑的地板是阶梯状逐渐升高，离演示台中心越远，地面越高，从而座椅也就越高。这种梯形剧场、体育场的建筑空间内，人员较为集中，空气质量也较差，这也使得梯形建筑的观众席是整个建筑空调系统服务的重点，观众席的气流组织设计对空调效果的优劣起着决定性作用。

目前百叶风口、散流器、喷口等风口应用较为规范，但这些风口在规则的(如方形、矩形等)建筑几何空间的气流组织效果较好，梯型建筑空间的气流组织效果并不理想。梯型建筑空间送风，若仍然采用普通风口送风方式，则从风口吹出来的气流受到建筑空间的限制，容易造成梯形建筑的两个倾斜端面、较宽端面与较窄端面气流不均匀，送风效果差、人员不舒适等后果。

作为应用最为广泛的送风口形式之一，散流器风口装置被应用在医院、图书馆、办公室等公共建筑内。散流器有圆形散流器、方形散流器、矩形散流器等。散流器吹出来的原始空气辐射状射向各个方向，诱导率较大，导致具有高动量的射流迅速扩散。常见的散流器出风风向单一，即使在一个房间内对称布置多个散流器，由于建筑场地形状的限制、安装困难，再加上风管与散流器接管不当等因素，导致实际散流器出风不均匀、送风效果差、室内舒适性得不到保障。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种用于梯形建筑中的圆形风口装置及其应用，该装置能使空调送风更加均匀，满足人体在整个房间不同位置的热舒适。解决目前梯形建筑空间风口布置困难、通风效果差、不能有效提高空气品质的技术问题。

为达到上述目的，本发明实现过程如下：

一种用于影剧院放映厅类建筑的送风装置，该送风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，每个出风口的角度值y满足：

其中，y0为常数，取值为0.73632±0.01431；

w为常数，取值为0.96536±0.01885；

xc为常数，取值为1.30539±0.03258；

a为常数，取值为0.28314±0.02027

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25-45。

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。

本发明还提供一种送风系统，设置在影剧院放映厅类建筑中，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所述送风装置将气体输送入放映厅。

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，弯管出风口位于梯形建筑中心并且垂直于水平面，弯管出风口处连接有所述的送风装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明针对影剧院放映厅类建筑的送风现状，提供一种用于影剧院放映厅类建筑空间的新型送风装置，该装置能使空调送风更加均匀，满足人体在整个房间不同位置的热舒适。在一些具有阶梯座椅的放映厅，风从与通风管道相连接的圆形进风口进入，经弧形过渡段从楔形出风口流出。多个出风口可将管道中的风进行分流，满足不同高度人体的热舒适性。

本发明的装置为一代多结构，即仅在放映厅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放映厅内均匀分布。同时，本发明所提出的送风装置，具有低re数，即非阻力平方区，其re数小于2×10⁵，风速小，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为本发明梯形建筑中的圆形散流器三维图(图中箭头代表出风风向)。

图2为本发明梯形建筑中的型圆形散流器剖视图。

图3为本发明梯形建筑中的圆形散流器俯视图。

图4为本发明梯形建筑中的圆形散流器出风口角度值示例。

图5为2d梯形房间(层高3米)风口俯视图。

图6为本发明梯形建筑中的圆形散流器出风效果图。

图7为梯形建筑中的传统圆形散流器效果示意图。

图8为本发明梯形建筑中的圆形散流器速度分布曲线(横轴x值即为值，纵轴为风速值)。

图9为梯形建筑中的新型圆形散流器角度系数变化示意图(横轴x值即为值，纵轴为出风口角度系数)。

图中：1为叶片，2为风道，3为叶片固定结构。

具体实施方式

教室、会议厅、体育馆、多功能厅等含放映功能的建筑，建筑空间形状经常设计成梯形，该结构的最大特点在于其地板是阶梯状逐渐升高，离演示台中心越远，地面越高，从而座椅也就越高。进行风口设计时，需要考虑梯形两个倾斜端面、较宽端面、梯形较窄端面的空间特点。目前，圆形散流器风口装置由于出风风向单一。不适合大面积空间使用，在梯形建筑中的利用受到极大限制。但是，我们研究发现，经对散流器的结构改进，梯形建筑空间的送风效果有显著改善，能同时保障人体在梯形建筑空间内热舒适性和空气质量。

本发明所指的影剧院是指：影剧院的建筑空间的形状与其他建筑空间不同，通常设计为类似梯形的形状。相比目前传统的建筑内部结构的规则、呆板，影剧院建筑从前端面向后端面逐渐增大，使后排观众视野更加开阔，显得更加的舒适、美观。本发明圆形的装置，对梯形建筑空间效果最好，本发明所述的梯形建筑空间，指的是建筑建筑平面形状为梯形。

本发明所指的非阻力平方区(即低re数)是指气流的流动状态可分为层流区(re<2000，阻力系数仅与re有关)、临界过渡区(re＝2000-4000，阻力系数仅与re有关)、紊流光滑区(re>4000，阻力系数仅与re有关)、紊流过渡区(阻力系数与re和粗糙度有关)、阻力平方区(阻力系数仅与粗糙度有关)。在阻力平方区内气流流动的阻力系数与re无关，且此时沿程阻力与速度平方成正比；而非阻力平方区内气流流动特性主要受到re的影响，目前基于阻力平方区的送风标准并不能适用于本发明低re数状态下的送风特性。

本发明所述的装置，指的是在该梯型房间中仅设置一个风口装置，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，因此称之为圆形风口装置，圆形风口装置的外观呈圆形。

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。

同时，本发明所述的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装置。

本发明的送风系统，末端连接本发明的装置，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二、三象限的风口设置规律，与为对称关系，角度系数曲线分布规律相同，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出风口，紧接着为第二个出风口。由于经计算得到的第一个出风口和第二个出风口分别为8°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3°，依次类推，第二个叶片厚度和第三个叶片厚度分别为5°和5.5°......。

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实例，对本发明进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例提出一种用于梯形建筑空间内的送风装置，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风口装置，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0.73632±0.01431；

w为常数，取值为0.96536±0.01885；

xc为常数，取值为1.30539±0.03258；

a为常数，取值为0.28314±0.02027

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出风口，n为第n个出风口，n≤s。

其中，出风口角度系数y`为出风口位置弧度值为，例如第一个风口角度为8度时，角度系数值为0.8。

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，在以0°方向为起始的第一象限和第二象限内，对应的楔形风口弧度分别为8°、6°、4°、5°、6°、7°、8°、10°、10°、8°、7°、6°、5°、4°、5°、6°、8°、10°这18种类型，与楔形风口相连的非风口区域采用具有厚度的叶片密封。

改变楔形出风口的弧度即改变与出风口相连的挡板角度，圆形散流器的楔形风口弧度自0°方向的变化规律为，逐渐递减再递增，90°方向的楔形风口、180°及270°方向的楔形风口弧度最大，均为10°，45°方向、135°及225°方向的楔形风口弧度最小，均为4°。

实施例2：

本实施例提出一种梯形建筑中的送风装置，该装置包括散流器本体(即叶片固定结构)，本体上设置有圆形进风口、弧形过渡段、楔形风口及密封隔板(即叶片)；所述楔形风口与密封隔板间隔布置在本体上。该新型圆形散流器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隔板隔开，气流从圆形进风口流入，经与圆形风口连接的弧形过渡段，从均匀布置的楔形出风口流出。

优选的，圆形散流器与风管的接口直径为dmm，风管长度为h1mm。楔形风口共36个，风口长度为dmm，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°。

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：

本实施例提供一种用于梯形房间的送风系统，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实施例1或2所述圆形风口装置将气体输送入梯形房间。

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，弯管出风口位于梯形房间顶部中心并且垂直于水平面，弯管出风口处连接有上述的圆形风口装置。

圆形风口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°。36个风口沿圆弧的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8°、6°、4°、5°、6°、7°、8°、10°、10°这9种类型。

在以上的结构设计上，进行本发明梯形建筑送风装置的效果验证：

为了说明本发明装置在梯形建筑内的送风效果，将本发明装置与传统圆形散流器在梯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，在梯形房间模型内进行送风效果模拟，进行cfd数值模拟试验。

从图6-9中可以看到，发现传统散流器只能将新鲜空气输送至风口所在位置周围，本发明的新型散流器能保证梯形建筑内两个倾斜端面、较宽端面、梯形较窄端面的区域内也能送到风，即表明该新型圆形散流器在梯形建筑内具有良好的送风效果。

同时，本发明的装置的气流组织能将整个梯形房间大部分面积覆盖、风速同时满足要求。