CN112696812A - 基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于换热及节能领域的基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置。该装置主要由喷嘴板、整体式换热器、外壳部件和连接部件构成。新风通过入风口经过渐缩喷嘴，极大增强流入房间内的新风流速，高速射流诱导室内空气经过换热器冷却，与新风混合后降低空气流速并形成紊流进入室内。该装置可以很大程度地减少新风的送入量，并取代风机盘管，极大减少送风和回风能耗，具有降低制造及运行成本、降低噪音和增强用户舒适度的优点，且结构简单，适宜普遍推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及换热及节能领域，尤其涉及基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置。
背景技术
2018年，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)将全球变暖限制从2℃降至1.5℃，以警示应对气候变化的紧迫性，强调节能减排的重要性。随着世界人口的增长和现代化进程的加快，能源需求不断增加，能源的高效利用成为必然。城市居住着全球超过一半的人口，同时占据了全球能耗的近七成，在保持居住舒适度的同时降低其能耗是可持续发展中的一个重大挑战。建筑耗能占据了全球耗能的40％以上，为建筑提供的服务包括供暖、通风和空调(HVAC)是建筑能耗的主要组成部分，约占建筑总能耗的50％。更重要的是，预计未来10年内，建筑和HVAC的能源消耗都将继续增加。因此提高建筑的能源利用效率和利用可再生能源成为了解决城市高耗能问题的重要手段。
目前，最常见的两种空调(HVAC)系统是全新风系统和新风加风机盘管系统。全新风系统虽然可以让室内环境达到人们居住生活所需要的最佳舒适度，但是其消耗的能源是巨大的。全新风系统将室内所需要的空气量通过新风机加压送入室内，这一过程风机运行消耗的电能是巨大的，且风机运行损耗也是巨大的。新风加风机盘管系统是新风机将一定量的新风送到风机盘管中与风机盘管中通过回风机吸入风机盘管中经处理后的回风混合，然后一起送入室内环境，这种系统需要的新风量虽然较少，但是室内需要安装的风机盘管较多，成本较高，风机盘管运行时电能消耗较大且回风机运行时会产生噪声。因此，提高空调(HVAC)系统的能源利用效率成为了解决空调高耗能问题的重要手段。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置，其特征在于，该装置由整体式换热器、喷嘴板、外壳部件和连接部件构成；整体式换热器由翅片和冷却水管组成；喷嘴板由一块金属板以及镶嵌在板上的喷嘴组成；外壳部件包括顶壳、侧壳、排水槽、底板、安装框；连接部件为新风管接口，采用软性、法兰连接方式，连接新风管和末端供风装置。
整体式换热器的管道数根据实际需求，按照叉排布置2～10排和2～10列；所述冷却水管为翅片式换热管，所用工质为冷却水。
喷嘴为渐缩结构，由入口圆锥收缩段和出口圆筒段两部分构成；喷嘴的各部分尺寸及数量根据空间大小并排布置2～10排和2～10列。
外壳部件的顶壳、侧壳、底板和安装框用于固定及防护供风装置，排水槽用于收集并排出整体式换热器表面的液滴。
外部新风通过入风口进入室内，流经喷嘴时，由于喷嘴在其收缩段面积急剧减小，喷嘴出口处新风速度急剧增大，压力降低，诱导环境空气经整体式换热器流入装置内部，与高速新风混合后送入室内。
本发明的有益效果在于：
1、具有优良的降低能耗能力：渐缩喷嘴极大地增加了空气流速，高速射流诱导室内空气流向喷嘴出口，取代了风机盘管，且不需要回风机，极大节省了中央空调系统风机盘管及回风机所消耗的电能，降低了运行成本。
2、具有降低噪音的能力：高速射流取代了风机盘管在空调末端供风装置的位置，降低了风机盘管运行过程中所产生的噪音，同时，由于室内空气与新风系统混合后降低新风流速，极大削弱新风因高速流动所带来的噪音。
3、具有增强用户舒适度的优点：高速射流的新风与室内空气冷空气混合后，流速降低，形成紊流进入室内，增加了新风冷空气在室内扩散的均匀性，使室内温度及空气质量分布较为均匀，增强了用户舒适度。
4、具有结构简单，制造成本低廉的优点：空调末端供风装置仅需在喷嘴板上加装喷嘴，无需加装风机盘管，结构较为简单，且制造方便，极大地降低了制造成本。
附图说明
图1是空调系统末端出口装置的结构图；
图2是空调系统末端出口装置的外表面图；
图3是空调系统末端出口装置的左侧结构图；
图4是喷嘴板上喷嘴的布置图；
图5是换热器的结构图；
图6是喷嘴的结构图
图中标号：1-顶壳、2-侧壳、3-整体式换热器、4-排水槽、5-底板、6-新风管接口、7-安装框、8-喷嘴板、9-喷嘴、10-翅片、11-冷却水管、12-金属板、13-入口圆锥收缩段、14-出口圆筒段。
具体实施方式
本发明提出一种基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1至图3所示，基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置主要由整体式换热器3、喷嘴板8、外壳部件和连接部件构成；整体式换热器3由翅片10和冷却水管11组成；喷嘴板由一块金属板12以及镶嵌在板上的喷嘴9组成；外壳部件包括顶壳1、侧壳2、排水槽4、底板5、安装框7；连接部件为新风管接口6，采用软性、法兰连接方式，连接新风管和末端供风装置。
外壳底板由两块槽钢构成，支撑并确定该供风装置安装位置，安装框由四组槽钢构成，将整体式换热器3及喷嘴板8固定在底板上，顶壳1及侧壳2由铁板制作而成，与安装框连接用于防护供风装置，排水槽4位于换热器下方，用于收集换热器上结露的液滴，并将其排出供风装置。
整体式换热器3结构为列管式，为增强换热，其换热管皆为翅片管，且以叉排布置在换热器中，其材质可以是铜、不锈钢等，平板翅片厚度为0.2mm，间距为3.5mm。换热器管路中的工质为循环冷却水，工质由前侧板流入，与室内空气换热后从后侧板中流出。
图4是喷嘴板上喷嘴的布置图。喷嘴9安装布置在金属板12上，其材质多为碳钢、不锈钢等。图5中喷嘴有两排，每排30个并列布置。喷嘴为渐缩结构，由入口圆锥收缩段13和出口圆筒段14两部分构成，新风由圆筒段进入，经过圆锥收缩段加速形成稳定高速射流，在圆筒段出口产生负压，用以诱导室内空气源源不断经换热器与新风混合。图6示例入口直径为21mm，圆筒段直径为7mm，圆筒段高为5mm，喷嘴总高为20mm。
为了进一步证明基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置的优势，对其进行了数值模拟研究。将100m3/h的新风量通过新风管送入末端供风装置中，在通过渐缩喷嘴时，新风的速度急剧增大形成高速射流，末端供风装置内外空气的速度差，造成的压力差，诱导室内空气流进换热器冷却，与新风混合后速度降低、达到室内环境所需要的舒适度进入室内。通过数值模拟发现100m3/h的新风量通过该末端装置时，可以诱导450m3/h的室内空气进入装置内，经过处理后一共550m3/h的满足室内舒适度的风量送入室内环境，且供风装置出口风速在2m/s左右，完全符合室内环境的供风要求。数值模拟可以证明采用所述供风装置可以使空气达到室内环境所需要舒适度。中央空调分全空气系统和风机盘管系统，采用全新风系统时，需要将550m3/h的新风量送入房间，采用的新风机的功率和能耗远大于本供风装置，采用本供风装置可以节省新风机消耗的电能。采用风机盘管系统时，只需要100m3/h的新风量，但是风机盘管运行时，会消耗巨大的电能，产生噪声且设备和安装成本较高，而本末端装置可以降低成本，节约电能，降低噪声。本供风装置采用换热器，可以使空气达到同全新风系统和风机盘管系统处理后，室内环境所需要的舒适度。同时，该装置结构较为简单，且制造方便，极大地降低了制造成本。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置，其特征在于：该装置由整体式换热器(3)、喷嘴板(8)、外壳部件和连接部件构成；整体式换热器(3)由翅片(10)和冷却水管(11)组成；喷嘴板由一块金属板(12)以及镶嵌在板上的喷嘴(9)组成；外壳部件包括顶壳(1)、侧壳(2)、排水槽(4)、底板(5)、安装框(7)；连接部件为新风管接口(6)，采用软性、法兰连接方式，连接新风管和末端供风装置。
2.根据权利要求1所述的基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置，其特征在于：所述整体式换热器(3)的管道数根据实际需求，按照叉排布置2～10排和2～10列；所述冷却水管(11)为翅片式换热管，所用工质为冷却水。
3.根据权利要求1所述的基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置，其特征在于：所述喷嘴(9)为渐缩结构，由入口圆锥收缩段(13)和出口圆筒段(14)两部分构成；喷嘴(9)的各部分尺寸及数量根据空间大小并排布置2～10排和2～10列。
4.根据权利要求1所述的基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置，其特征在于：所述外壳部件的顶壳(1)、侧壳(2)、底板(5)和安装框(7)用于固定及防护供风装置，排水槽(4)用于收集并排出整体式换热器(3)表面的液滴。
5.根据权利要求1所述的基于高速射流的无风机驱动的空调末端供风装置，其特征在于：外部新风通过入风口进入室内，流经喷嘴(9)时，由于喷嘴(9)在其收缩段面积急剧减小，喷嘴出口处新风速度急剧增大，压力降低，诱导环境空气经整体式换热器(3)流入装置内部，与高速新风混合后送入室内。
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