一种供热风系统及基于供热风系统的控制方法与流程

本发明涉及暖通领域，尤其涉及一种供热风系统及基于供热风系统的控制方法，尤其适用适用于住宅办公类建筑空间。

背景技术：

在冬季采用供暖机组进行供暖，需要建立良好的气流组织，“气流组织”形式是影响建筑室内通风、空调效果的重要因素，决定着送入室内新鲜空气、冷热量、湿度以及室内污染物浓度的分布。合理的气流组织应该是在消耗较少能源的基础上，有效改善室内空气品质，创建舒适的热湿环境，同时能够有效消除吹风感。

气流组织的模式分为两种：以稀释原理为基础的传统混合通风(如图1)；以浮力控制为动力的近代置换通风(如图2)。

以稀释原理为基础的传统混合通风空调机，冬季室内垂直温度梯度过大是普遍存在的问题，头部温度过高而脚部寒冷。其次，混合通风的工作区一般处于回风或者排风环境中，卫生条件相对较差。最后，不合理的气流组织通风效率差，降低能源利用率，不利于节能。

而置换通风用于送热风工况时，因系统送风速度相对较低(0.1～0.3m/s)，送风温度高于周围空气温度时，气流将在活动区里均匀地上升，不扩散，由此可以作出结论：只有当送风温度比室内空气温度低时，置换通风才能有效地被应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种供热风系统及基于供热风系统的控制方法，解决上述现有技术中上送风方式难以将热风送到人员空间的问题。可以将热风以低损耗直接送至房间下部并有效抑制热气流的上升，保证热气流在水平方向良好的延伸扩散效果；同时设置于墙角的空调室内机，不需要占用房间正中的使用空间，同时可结合墙角，美化风管，将空调室内机做成隐形式机组，增加美观性。

为实现上述目的，本发明提供了一种供热风系统，包括：竖直安装在室内墙角处的一个引风管组件，所述引风管组件一端连接空调室内机，另一端与室内连通；所述一个引风管组件沿竖直方向的两个平面分别平行于其所安装的室内墙角处的两个室内墙壁；由所述引风管组件吹出的风沿着所述室内墙角形成至少两股壁式送风气流后碰触室内地面后形成热风空气湖，同时扩散至整个室内空间；所述引风管组件的出口部距离所述室内地面1.1-3m。

工作状态下，由所述空调室内机送出的气流经引风管组件送出，并沿着相邻的室内墙壁形成两股壁式送风气流，所述壁式送风气流碰触室内地面后扩散形成热风空气湖。

相较于现有空调室内机，冬季供热风，热风直吹造成的人员鼻黏膜、空腔粘膜干燥等问题；以及由于热风吹出来，直接上升到室内上部，造成整个空间温差问题，即脚部以及头脚部垂直温差巨大的问题；通过增设的引风管组件，将空调室内机产生的热风引流并喷射到室内地面，并与此同时热风沿着室内地面扩散后并上升至室内空间的上部，使得整个空间的温差相对较小，人属于较为舒服的环境中；进一步在室内地面扩散形成的热风空气湖保证了使用者的舒适，既远离了空调室内机，也同时享受到了良好的室内环境。

设置于墙角的空调室内机，不需要占用房间正中的使用空间，同时可结合墙角，美化风管，将空调机组做成隐形式机组，增加美观性。

另外本方案中采用一个引风管组件(成本降低)，配合与室内地面的距离设定(1.1-3m)，能形成良好的热风空气湖，降低送风高度加强抑制热气流上升的同时不占用太多的房间使用空间。

其中室内墙角由相邻两个室内墙壁构成，所述两股壁式送风气流形成于所述相邻两个室内墙壁的表面。

本方案给出了室内墙角的具体结构，和现有技术中的墙角相同或类似，其中相邻的室内墙壁构成了壁式送风气流的“壁”平面，使气流送至室内地面，气流较为平稳。

在本发明的一个优选实施例中，在侧向方向所述引风管组件的阴影部分同时位于相邻两个室内墙壁上。

本方案给出了引风管组件的具体安装位置，即引风管组件的一部分位于一个室内墙壁的区域内，引风管组件的另一部分位于相邻一个室内墙壁的区域内。

在本发明的一个优选实施例中，引风管组件的横截面形状为扇形。

具体的引风管组件出风口的横截面形状为四分之一圆。圆形喷口相对于矩形和线形送风口来说，速度衰减更慢，进一步减缓送风射流速度衰减，抑制热气流上升。

所述引风管组件的横截面形状为扇形。上述方案给出了引风管组件的具体装配位置和关系，由于引风管组件将空调室内机产生的热风充满整个室内空间，由于整个空调室内机位于墙角处，故设计扇形形状，该扇形形状匹配目前墙角，空间充分利用。

另外引风管组件周围没有遮挡物，便于装配，且使用过程中没有遮挡，更好引导气流运动。

在本发明的一个优选实施例中，所述引风管组件采用波纹软管，所述波纹软管为可伸缩结构，调整引风管组件的出口部与所述室内地面的距离。

采用可伸缩结构，能够根据实际需要调整波纹软管的出口部与室内地面的距离，因为在不同空间条件下，不同风速调节下，若达到较好的热风扩撒效率，采用合适的距离是比较关键的。

通过调整送风口距离地面的高度来调整空气湖区热风贴附距离，所述的空气湖区热风贴附距离x与送风口的高度h的关系为：x＝10.9-2.1*h，h∈[1.1,2.4](r²＝0.99，其中r²为确定系数，是衡量拟合度的统计量，r²的值越接近1，说明曲线拟合程度越好。)

在本发明的一个优选实施例中，空调室内机内设置监控系统，所述监控系统包括人体识别感应器，与所述人体识别感应器通信连接的控制器，以及接受控制器指令动作的执行机构，所述执行机构用于控制波纹软管的出口距离所述室内地面的高度h。

在本发明的一个优选实施例中，所述执行机构包括步进电机，与步进电机轴接的转动轴承，所述转动轴承与所述波纹软管固接；所述步进电机接受驱动器的指令进行动作。

上述技术方案给出了完整的监控系统的构造，提升整个产品的自动化功能。

一种采用上述方案的供热风系统的控制方法，其特征在于，，包括：

获取当前用户距离空调室内机的吹风口距离，设定为l；

获得当前用户在活动区域内的活动时间，设定为t；

将上述距离l以及时间t数值发送至控制器中，所述控制器根据获得的值动态调整引风管组件的出口距离室内地面的高度h。

在本发明的一个优选实施例中，建立距离l与高度h的调节模型，所述调节模型h＝(10.9-l)/2.1。

此调节模型是基于数值模拟得出，模拟得出不同送风高度h下的空气湖区热风贴附距离x,在origin软件中拟合得出x与h的关系式为x＝10.9-2.1*h，而在实际使用中的逻辑是，用户距离空调吹风口的距离l即是热风贴附需要达到的数值x，由此根据l反推出空调吹风口需要满足的送风高度h。则l与h的关系即使x与h的关系，用l替换公式x，反推出需要控制的当前用户距离空调室内机的吹风口距离l和送风口高度h的关系式为h＝(10.9-l)/2.1。

在本发明的一个优选实施例中，当t>t1时，以当前距离l反馈给控制器，记为x0，记上一次引发调整动作的h值为x1，当x0<x1时，引风管组件向上转动；当x0>x1时,引风管组件向下平移转动；当x0＝x1时，引风管组件保持不动；当t≤t1时，不反馈h值到控制器。

进一步地，t1取值为3min<t1<5min。其中t1为3min，也可以选择3.5min，4min，5min等，具体根据实际需求进行设定；设置此时间目的在于，在一定时间内，随时配合控制器调整引风管组件的出口距离室内地面的高度，更好实现能源最优化的利用。

具体工作过程中，人体识别感应器4感应人体距离风口的位置x与距离人体上次动作时间t，将x反馈到控制器(单片机)5，控制器内置程序h＝(10.9-x)/2.1，得出h值反馈到驱动器，驱动器6控制步进电机7转动轴承8，轴承8的转动带动波纹软管9的高度，转动波纹软管9，调整送风口距离地面高度为h，继而满足贴附距离为x的要求。

具体的，波纹软管9自然垂直状态下距离地面高度为1.2m。

当t>t1时，以当前x反馈给控制器5,记为x0。记上一次引发调整动作的x值为x1。

当x0<x1时,轴承8向左转动,当x0>x1时,轴承8向右转动；当x0＝x1时，轴承8保持不动。上述轴承9的动作带动引风管组件动作。

当t<t1时,不反馈x值到控制器5。

t1取值为3min<t1<5min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

相较于传统的顶部侧送风而言，本发明有利于抑制热气流的上升，将冬季空调热风最大限度地送到工作区(用户所在区域)，贴附长度较大，解决了冬季热风难以送至脚部以及头脚部垂直温差巨大的问题，同时保证了工作区空气的新鲜度、含氧量和洁净度，有利于人员健康，而且避免了热风直吹造成的人员鼻黏膜、空腔粘膜干燥等问题。

另外本发明实现空调送风系统的节能要求，形成的热空气池覆盖面较广，保证所有工作区域空气新鲜度、舒适性的同时降低空调能耗；同时，因室内机放置于墙角，节省了房间正中的使用空间。

附图说明

图1为本现有技术的气流扩散方式一；

图2为本现有技术的气流扩散方式二；

图3a为本发明的有效抑制热气流的上升第一种示意图；图3b为本发明的有效抑制热气流的上升第二种示意图，图3c为本发明的有效抑制热气流的上升第三种示意图；

图4为本发明的系统的装配示意图；

图5为本发明的系统的工作状态图；

图6为本发明的系统的各个参数的示意图；

图7为本发明的室内空调机的具体装配结构图；

图8为本发明的室内空调机的工作状态图一；

图9为本发明的室内空调机的工作状态图二；

图10为本发明的贴附距离x与高度h之间的关系；

图11为本发明的具体实施方案下的贴附距离x与高度h之间的关系；

图12为本发明的实施例4环境下的温度模拟云图；

图13为本发明的实施例4(没有形成壁式送风气流)中的温度模拟云图；

图14为本发明的实施例5环境下的温度模拟云图；

图15为本发明的实施例6环境下的温度模拟云图；

图16为本发明的实施例7环境下的温度模拟云图；

图17为本发明的实施例8环境下的温度模拟云图；

图18为本发明的实施例9环境下的温度模拟云图；

图19为本发明的实施例10环境下的温度模拟云图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

一种供热风系统，包括：竖直安装在室内墙角处的一个引风管组件，所述引风管组件一端连接空调室内机，另一端与室内连通；所述一个引风管组件沿竖直方向的两个平面分别平行于其所安装的室内墙角处的两个室内墙壁；由所述引风管组件吹出的风沿着所述室内墙角形成至少两股壁式送风气流后碰触室内地面后形成热风空气湖，同时扩散至整个室内空间；所述引风管组件的出口部距离所述室内地面1.1-3m。

工作状态下，由所述空调室内机送出的气流经引风管组件送出，并沿着相邻的室内墙壁形成两股壁式送风气流，所述壁式送风气流碰触室内地面后扩散形成热风空气湖。

相较于现有空调室内机，冬季供热风，热风直吹造成的人员鼻黏膜、空腔粘膜干燥等问题；以及由于热风吹出来，直接上升到室内上部，造成整个空间温差问题，即脚部以及头脚部垂直温差巨大的问题；通过增设的引风管组件，将空调室内机产生的热风引流并喷射到室内地面，并与此同时热风沿着室内地面扩散后并上升至室内空间的上部，使得整个空间的温差相对较小，人属于较为舒服的环境中；进一步在室内地面扩散形成的热风空气湖保证了使用者的舒适，既远离了空调室内机，也同时享受到了良好的室内环境。

设置于墙角的空调室内机，不需要占用房间正中的使用空间，同时可结合墙角，美化风管，将空调机组做成隐形式机组，增加美观性。

另外本方案中采用一个引风管组件(成本降低)，配合与室内地面的距离设定(1.1-3m)，能形成良好的热风空气湖，降低送风高度加强抑制热气流上升的同时不占用太多的房间使用空间。

如图3a，图3b以及图3c所示，由于靠近侧墙处送风射流的流速大静压小，而远离侧墙处静压大，在压差的作用下，导致送风射流向侧墙方向弯曲，贴附于墙壁(见下图)。相较于混合通风，此时送风气流对室内空气的卷吸量小于混合通风时的卷吸量，因此送风气流的速度衰减变缓，对热风热浮力的抵制作用更强。本发明中，进一步地，添加送风管道，降低送风高度，进一步减少送风射流卷吸量，同时，圆形喷口相对于矩形和线形送风口来说，速度衰减更慢，进一步减缓送风射流速度衰减，抑制热气流上升。

实施例1：

参照图4和图5所述，一种供热风系统，包括：装配于室内墙角处的空调室内机3，所述空调室内机3的回风口与室内空间连通，所述空调室内机的出风口1装配连接引风管组件2，所述引风管组件的出口的延长线垂直于所述室内地面；由所述引风管组件吹出的风沿着所述室内墙角形成至少两股壁式送风气流。

工作状态下，由所述空调室内机送出的气流经引风管组件送出，并沿着相邻的室内墙壁形成两股壁式送风气流，所述壁式送风气流碰触室内地面后扩散形成热风空气湖。

相较于现有空调室内机，冬季供热风，热风直吹造成的人员鼻黏膜、空腔粘膜干燥等问题；以及由于热风吹出来，直接上升到室内上部，造成整个空间温差问题，即脚部以及头脚部垂直温差巨大的问题；通过增设的引风管组件，将空调室内机产生的热风引流并喷射到室内地面，并与此同时热风沿着室内地面扩散后并上升至室内空间的上部，使得整个空间的温差相对较小，人属于较为舒服的环境中；进一步在室内地面扩散形成的热风空气湖保证了使用者的舒适，既远离了空调室内机，也同时享受到了良好的室内环境。

设置于墙角的空调室内机，不需要占用房间正中的使用空间，同时可结合墙角，美化风管，将空调机组做成隐形式机组，增加美观性。

综上所述，引风管组件的存在，降低送风高度加强抑制热气流上升的同时不占用太多的房间使用空间。

在送风射流贴附于壁面后，气流沿壁面持续向下流动延伸至地面，逆压梯度增加，射流主体与竖直壁面发生分离，撞击地面后以辐射流动方式沿地板向前延伸形成“空气湖区”。(见下图6)

进一步地，室内墙角由相邻两个室内墙壁构成，所述两股壁式送风气流形成于所述相邻两个室内墙壁的表面。

本方案给出了室内墙角的具体结构，和现有技术中的墙角相同或类似，其中相邻的室内墙壁构成了壁式送风气流的“壁”平面，使气流送至室内地面，气流较为平稳。

更进一步地，在侧向方向所述引风管组件2的阴影部分同时位于相邻两个室内墙壁上。

本方案给出了引风管组件2的具体安装位置，即引风管组件2的一部分位于一个室内墙壁的区域内，引风管组件的另一部分位于相邻一个室内墙壁的区域内。

其中所述引风管组件2的横截面形状为扇形。上述方案给出了引风管组件的具体装配位置和关系，由于引风管组件将空调室内机产生的热风充满整个室内空间，由于整个空调室内机位于墙角处，故设计扇形形状，该扇形形状匹配目前墙角，空间充分利用。

另外引风管组件周围没有遮挡物，便于装配，且使用过程中没有遮挡，更好引导气流运动。

实施例2：

如实施例1描述的供热风系统的原理方案，本实施例给出具体结构。

参照图7所示，引风管组件2采用波纹软管9，所述波纹软管9为可伸缩结构，调整引风管组件的出口部距离所述室内地面1.1-3m。

采用可伸缩结构，能够根据实际需要调整波纹软管的出口部与室内地面的距离，因为在不同空间条件下，不同风速调节下，若达到较好的热风扩撒效率，采用合适的距离是比较关键的。

参照图10所示，通过调整送风口距离地面的高度来调整空气湖区热风贴附距离，所述的空气湖区热风贴附距离x与送风口的高度h的关系为：x＝10.9-2.1*h，h∈[1.1,2.4](r²＝0.99，其中r²为确定系数，是衡量拟合度的统计量，r²的值越接近1，说明曲线拟合程度越好。)

具体地，优选的波纹软管自然垂直状态下的距离地面高度为1.2m(如图11)。该距离能发挥最大的效能。

实施例3：

结合实施例1、实施例2的方案，本实施例给出了具体智能实现方案。

参照图7所示，空调室内机内设置监控系统，所述监控系统包括人体识别感应器4，与所述人体识别感应器通信连接的控制器5，以及接受控制器5指令动作的执行机构，所述执行机构用于控制波纹软管的出口距离所述室内地面的高度h。

其中执行机构6包括步进电机7，与步进电机7轴接的转动轴承8，所述转动轴承8与所述波纹软管9固接；所述步进电机7接受驱动器的指令进行动作。

上述技术方案给出了完整的监控系统的构造，提升整个产品的自动化功能。

参照图8，图9所示，具体地一种基于供热风系统的控制方法，包括：

获取当前用户距离空调室内机的吹风口距离，设定为l；

获得当前用户在活动区域内的活动时间，设定为t；

将上述距离l以及时间t数值发送至控制器中，所述控制器根据获得的值动态调整引风管组件的出口距离室内地面的高度h。

建立距离l与高度h的调节模型，所述调节模型h＝(10.9-l)/2.1。此调节模型是基于数值模拟得出，模拟得出不同送风高度h下的空气湖区热风贴附距离x,在origin软件中拟合得出x与h的关系式为x＝10.9-2.1*h，，反推出需要控制的当前用户距离空调室内机的吹风口距离l和送风口高度h的关系式为h＝(10.9-l)/2.1。

当t>t1时，以当前距离l反馈给控制器，记为x0，记上一次引发调整动作的h值为x1，当x0<x1时，引风管组件向上转动；当x0>x1时,引风管组件向下平移转动，当x0＝x1时，引风管组件保持不动；当t≤t1时，不反馈h值到控制器。

t1取值为3min<t1<5min，也可以选择3.5min,4min，5min等，具体根据实际需求进行设定；设置此时间目的在于，在一定时间内，随时配合控制器调整引风管组件的出口距离室内地面的高度，更好实现能源最优化的利用。

具体工作过程中，人体识别感应器4感应人体距离风口的位置x与距离人体上次动作时间t，将x反馈到控制器(单片机)5，控制器内置程序h＝(10.9-x)/2.1，得出h值反馈到驱动器，驱动器6控制步进电机7转动轴承8,轴承8的转动带动波纹软管9的高度，转动波纹软管9，调整送风口距离地面高度为h，继而满足贴附距离为x的要求。具体的，波纹软管9自然垂直状态下的距离地面高度为1.2m。

当t>t1时，以当前距离l反馈给控制器，记为x0，记上一次引发调整动作的h值为x1，当x0<x1时，引风管组件向上转动；当x0>x1时,引风管组件向下平移转动，当x0＝x1时，引风管组件保持不动；当t≤t1时，不反馈h值到控制器。t1取值为3min<t1<5min。

实施例4：

参照图12所示，本实施例为数值模拟，选择房间尺寸为12m×12m×2.8m，送风口尺寸为r＝0.04m，送风口距离地面高度为2.8m；回风口尺寸为0.3m×0.3m，送风速度为3.0m/s，送风温度为40℃。贴附长度为5.0m。

图中不同阴影颜色代表不同温度，见图中上部温度标尺，颜色越深表示温度越低。下图为相同工况下的混合通风模拟云图(图13)，对比本发明中的实施案例可知，混合通风中室内上热下冷，本发明中可直接将热风送至房间下部，房间下部温度更高。

实施例5：

参照图14所示，本实施例为数值模拟，选择房间尺寸为12m×12m×2.8m，送风口尺寸为r＝0.04m，送风口距离地面高度为2.4m；回风口尺寸为0.3m×0.3m，送风速度为3.0m/s，送风温度为40℃。贴附长度为6.0m。

实施例6：

参照图15所示，本实施例为数值模拟，选择房间尺寸为12m×12m×2.8m，送风口尺寸为r＝0.04m，送风口距离地面高度为1.8m；回风口尺寸为0.3m×0.3m，送风速度为3.0m/s，送风温度为40℃。贴附长度为7.2m。

实施例7：

参照图16所示，本实施例为数值模拟，选择房间尺寸为12m×12m×2.8m，送风口尺寸为r＝0.04m，送风口距离地面高度为1.5m；回风口尺寸为0.3m×0.3m，送风速度为3.0m/s，送风温度为40℃。贴附长度为8.0m。

实施例8：

参照图17所示，本实施例为数值模拟，选择房间尺寸为12m×12m×2.8m，送风口尺寸为r＝0.04m，送风口距离地面高度为1.2m；回风口尺寸为0.3m×0.3m，送风速度为3.0m/s，送风温度为40℃。贴附长度为8.3m。

实施例9：

参照图18所示，本实施例为数值模拟，选择房间尺寸为12m×12m×2.8m，送风口尺寸为r＝0.04m，送风口距离地面高度为0.6m；回风口尺寸为0.3m×0.3m，送风速度为3.0m/s，送风温度为40℃。贴附长度为8.0m。

实施例10：

参照图19所示，本实施例为数值模拟，选择房间尺寸为12m×12m×2.8m，送风口尺寸为r＝0.04m，送风口距离地面高度为0.3m；回风口尺寸为0.3m×0.3m，送风速度为3.0m/s，送风温度为40℃。贴附长度为6.4m。

根据实施例4-实施例10中相关的数据进行了汇总，表格如下：

综上实施例4-实施例10，本发明解决上述现有技术中上送风方式难以将热风送到人员空间的问题。可以将热风以低损耗直接送至房间下部并有效抑制热气流的上升，保证热气流在水平方向良好的延伸扩散效果。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。