一种高大空间复合式送风系统及其控制方法与流程

1.本发明属于通风、空气调节技术领域，具体为一种高大空间复合式送风系统及其控制方法。


背景技术：

2.飞机喷漆机库一般建筑高、空间大，而飞机喷漆工作区域只是飞机外形尺寸的局部区域，其空调系统气流只需作用于该飞机喷漆工作区域，其他区域不能影响该主流区域气流，因此，对于这种高大空间的气流组织设计带来了很多难度。
3.喷漆机库空调系统风量均较大，且其在喷漆工况时为防爆场所，需采用全新风系统，因此整个空调系统风量大，其能耗和运行成本均非常高，不仅不利于节能，也不利于环保。
4.目前对于喷漆机库空调系统的设计，其送风系统常采单一送风口类型的射流特性，相同射程采用相同风速，形成多股平行射流互相搭接送风，因此喷漆大厅内气流常存在卷绕、涡旋严重，气流稳定性差、风速分布不均匀，难以形成接近垂直单向气流，不能实现全空气覆盖以控制漆雾蔓延等问题，从而影响喷漆工艺作业，以及飞机喷漆质量。
5.各种工业、民用的高大建筑场所，其温度场、湿度场、速度场的分布均匀性是整个空调系统设计的重要难点，而其决定因素主要取决于空调系统的气流组织设计好坏。特别对于高大空间，若只有局部工作区域需要空调，按照常规的空调系统设计理念均存在重要的技术难点，难于在局部主流工作区域形成良好的气流组织，使得其温度场、湿度场、速度场分布难以均匀。
6.综上所述，现有飞机喷漆机库气流组织存在很多问题影响着喷漆工艺作业以及喷漆质量，同时传统的高大空间空调系统难以形成均匀的温度场、湿度场、速度场分布。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种高大空间复合式送风系统及其控制方法，以解决上述技术问题。
8.为此，本发明提供一种高大空间复合式送风系统，喷漆工况时的高大空间复合式送风系统包括：送风装置、风量控制装置和排风装置；所述送风装置包括进风段和送风段；所述风量控制装置包括主送风静压箱、压差传感器、风量监测器、风量控制器和送风口静压箱，所述主送风静压箱上设有压差传感器，所述主送风静压箱与送风段之间、主送风静压箱与喷漆大厅之间均通过送风管连通，所述风量监测器设置在送风管上，所述送风口静压箱设置在喷漆大厅处的送风管的末端，送风口静压箱上设有送风口；所述排风装置包括废气净化装置和设置在送风装置一侧的排风段，所述废气净化装置通过排风管分别与喷漆大厅的地沟、排风段连通。
9.喷漆工况时，整个喷漆大厅要求防爆，本发明采用多个送风装置对整个系统进行
送风，全新风进入喷漆工作区域后，废气经过地沟进入废气净化装置净化后，经由排风段排至室外。
10.优选地，干燥工况时的高大空间复合式送风系统包括：送风装置、风量控制装置、回风装置和排风装置；所述送风装置包括进风段和送风段；所述风量控制装置包括主送风静压箱、压差传感器、风量监测器、风量控制器和送风口静压箱，所述主送风静压箱上设有压差传感器，所述主送风静压箱与送风段之间、主送风静压箱与喷漆大厅之间均通过送风管连通，所述风量监测器设置在送风管上，所述送风口静压箱设置在喷漆大厅处的送风管的末端，送风口静压箱上设有送风口；所述回风装置为回风竖井，所述回风竖井通过回风管分别与喷漆大厅的侧壁、送风装置的进风段连通；所述排风装置包括废气净化装置和设置在送风装置一侧的排风段，所述废气净化装置通过排风管分别与喷漆大厅的地沟、排风段连通。
11.干燥工况时，本发明采用多个送风装置对整个系统进行送风，风进入喷漆工作区域后，回风经由回风竖井回到送风装置的新回风混合段，废气经过地沟进入废气净化装置净化后，经由排风段排至室外。本发明将新风和回风混合后，为整个系统提供混合风，降低能耗和运行成本。
12.优选地，所述送风口静压箱包括主送风口静压箱和辅助送风口静压箱，所述主送风口静压箱上设有主送风口，所述辅助送风口静压箱上设有辅助送风口，所述主送风口为条缝型风口，所述辅助送风口为双层百叶风口。
13.主送风口为整个送风提供动能，以满足射程要求。辅助送风口需结合主送风射流特性，保护主送风射流流态，让其均匀稳定射流至工作区域，并且还可降低与周边空气发生动量、能量交换，从而避免涡旋、卷绕、扰动现象发生，保证整个工作断面区域形成良好的气流组织。条缝型风口紊流系数小、扩散小、射程远，能够产生带状、楔形送风射流。双层百叶风口紊流系数较小，垂向性较好，可更好地保护主送风口的送风流态，同时又可降低风口与周边静止空气卷绕。本发明将这两种不同的送风形式组合，很好地满足了高大空间气流组织要求。
14.优选地，所述辅助送风口呈中心对称布置在主送风口的两侧，以保护主送风的稳定性，降低其气流摇摆，减少主送风对室内空气的卷绕量，将主送风的射流衰减卷绕风量为辅助送风。
15.优选地，所述主送风静压箱与送风口静压箱之间顺气流方向依次通过送风主管和送风支管连通，每根送风主管的末端与送风口静压箱之间具有多根送风支管，从而便于在各个分区进行喷漆作业。
16.优选地，所述风量控制器包括设置在送风主管上的电动对开多叶调节阀、以及设置在送风支管上的手动对开多叶调节阀，调整各送风管满足设计计算风量要求。
17.优选地，所述送风装置的数量为多个，每个送风装置的进风段和送风段之间顺气流方向还依次设有转轮热回收段、加热段、表冷段、再加热段和高压微雾加湿段。
18.优选地，所述废气净化装置与喷漆大厅的地沟之间的排风管包括主排风管和支排风管，所述支排风管上设有插板阀，从而便于控制各排风口风速，并使风速均匀分布。
19.另外，本发明还提供了上述高大空间复合式送风系统的控制方法，喷漆工况时包括：新风进入进风段，并经送风段将混合风送至主送风静压箱；压差传感器监测主送风静压箱内的静压，风量监测器监测送风管的风量，风量控制器根据主送风静压箱内的静压调节空调机组的输出频率，从而调节送风总量，并且对各分区送风管进行独立控制；送风口静压箱将风均匀送至喷漆大厅的不同喷漆区域；喷漆大厅的排风经地沟进入废气净化装置净化，然后进入排风段，最后排至室外。
20.另外，本发明还提供了上述高大空间复合式送风系统的控制方法，干燥工况时包括：在进风段中将新风与回风混合，并经送风段将混合风送至主送风静压箱；压差传感器监测主送风静压箱内的静压，风量监测器监测送风管的风量以及保证室内的压力度，风量控制器根据主送风静压箱内的静压调节空调机组的输出频率，从而调节送风总量，并且对各分区送风管进行独立控制；送风口静压箱将风均匀送至喷漆大厅的不同喷漆区域；喷漆大厅的侧壁回风经回风竖井进入送风装置的进风段，并与新风混合；喷漆大厅的排风经地沟进入废气净化装置净化，然后进入排风段，最后排至室外。
21.与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：（1）本发明在喷漆工况时，采用多个送风装置对整个系统进行送风，新风进入喷漆工作区域后，废气经过地沟进入废气净化装置净化并经由排风段排至室外。在干燥工况时，采用多个送风装置对整个系统进行送风，风进入喷漆工作区域后，回风经由回风竖井回到送风装置的新回风混合段，废气经过地沟进入废气净化装置净化后，经由排风段排至室外。本发明将新风和回风混合后，为整个系统提供混合风，降低能耗和运行成本。
22.（2）本发明采用主送风静压箱和送风口静压箱相结合，主送风静压箱的主要目的是为了设置分区域的送风管，同时也有利于各个区域的送风好调节。而设置送风口静压箱主要目的就是为将送风动压转化静压，使送风口送风更加均匀。本发明分区域控制喷漆作业区域，各风量控制调节方便、精准。
23.（3）本发明的送风口静压箱包括主送风口静压箱和辅助送风口静压箱，主送风口静压箱上设有主送风口，辅助送风口静压箱上设有辅助送风口，，主送风口为条缝型风口，辅助送风口为双层百叶风口。利用条缝型风口产生带状、楔形送风射流，双层百叶风口可更好地保护主送风口的送风流态，同时又可降低风口与周边静止空气卷绕。本发明将这两种不同的送风形式组合，很好地满足了高达空间气流组织要求，能很好形成接近垂直单向气流，降低室内气流卷绕与漩涡。
附图说明
24.图1为喷漆工况时高大空间复合式送风系统的示意图一；图2为喷漆工况时高大空间复合式送风系统的示意图二；图3为图2中a部分放大示意图；图4为图2中b部分放大示意图；
图5为图2中c部分放大示意图；图6为图2中d1部分放大示意图；图7为图2中e部分放大示意图；图8为图2中f部分放大示意图；图9为喷漆工况时高大空间复合式送风系统的平面示意图；图10为图9中g部分放大示意图；图11为图9中h部分放大示意图；图12为图9中i部分放大示意图；图13为喷漆工况时高大空间复合式送风系统的cfd模拟气流分布图一；图14为喷漆工况时高大空间复合式送风系统的cfd模拟气流分布图二；图15为喷漆工况时高大空间复合式送风系统的烟雾试验现场图；图16为喷漆工况时高大空间复合式送风系统的室内环境测试点编号及示意图；图17为喷漆工况时高大空间复合式送风系统的室内温湿度测试数据图一；图18为喷漆工况时高大空间复合式送风系统的室内温湿度测试数据图二；图19为干燥工况时高大空间复合式送风系统的示意图；图20为图19中d2部分放大示意图。
25.附图标注：1-进风段、2-送风段、3-主送风静压箱、41-电动对开多叶调节阀、42-风量监测器、43-手动对开多叶调节阀、5-送风主管、6-喷漆大厅、7-插板阀、8-送风口静压箱、9-回风竖井、10-废气净化装置、11-排风段、12-送风支管、13-压差传感器、14-转轮热回收段、15-加热段、16-表冷段、17-再加热段、18-高压微雾加湿段、19-主排风管、20-支排风管、21-主送风口、22-辅助送风口。
具体实施方式
26.为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
27.在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上
述术语在本发明中的具体含义。
30.本发明提供一种高大空间复合式送风系统，喷漆工况时，如图1和2所示，包括送风装置、风量控制装置和排风装置。此时将回风装置关闭。
31.如图3-5所示，送风装置包括进风段1和送风段2。新风进入进风段1，并经送风段2送至喷漆大厅6。送风装置的数量为多个。每个送风装置的进风段1和送风段2之间顺气流方向还依次设有转轮热回收段14、加热段15、表冷段16、再加热段17和高压微雾加湿段18。
32.如图7所示，风量控制装置包括主送风静压箱3、压差传感器13、风量监测器42、风量控制器和送风口静压箱8。主送风静压箱3为送风系统集合风量，以及为各分区分配送风主管5与风量。主送风静压箱3内设有多个压差传感器13，用于采集主送风静压箱3内不同部位的静压值。主送风静压箱3的主要目的是为了设置分区域的送风管，同时也有利于各个区域的送风好调节。各区域送风管上的风量由送风主管5上的风量监测器42和电动对开多叶调节阀41控制，经过调节后就会引起主送风静压箱3的压力变化，而主送风静压箱3上设置多个压差传感器13，这样根据主送风静压箱3上的压力来调节送风机的运行频率，从而保证总送风量满足各个区域所需的送风量。每根送风主管5上均有多根送风支管12，送风支管12的风量控制由手动对开多叶调节阀43来调控。根据送风主管5的分布、送风主管5的根数以及风量设置主送风静压箱3的大小以及风量。主送风静压箱3与送风段2之间、主送风静压箱3与喷漆大厅6之间均通过送风管连通，风量监测器42设置在送风管上，具体为设置在送风主管5上。主送风静压箱3与送风段2之间的通风管上设有温度传感器和相对湿度传感器。主送风静压箱3与送风口静压箱8之间顺气流方向依次通过送风主管5和送风支管12连通，每根送风主管5的末端与送风口静压箱8之间具有多根送风支管12。风量控制器包括设置在送风主管5上的电动对开多叶调节阀41、以及设置在送风支管12上的手动对开多叶调节阀43。每根送风主管5上均设置有风量监测器42、电动对开多叶调节阀41和防火阀。每根送风支管12上均设置有手动对开多叶调节阀43，用于调节各个送风支管12进入送风口静压箱8内的风量均匀，使送风口静压箱8内的气流均匀分布。送风过程中运行的空调机组风量应相同，风量控制器根据主送风静压箱3内各压差传感器13检测的平均静压，调节各空调机组送风机的输出频率，改变送风机转速，调节系统的送风总风量。送风过程中，在同一机房内使用的各台空调机组运行频率要求相同。
33.如图8所示，送风口静压箱8设置在喷漆大厅6处的送风管的末端，送风口静压箱8上设有送风口。如图9-12所示，送风口静压箱8包括主送风口静压箱和辅助送风口静压箱，主送风口静压箱上设有主送风口21，辅助送风口静压箱上设有辅助送风口22，主送风口21为条缝型风口，辅助送风口22为双层百叶风口。辅助送风口22呈中心对称布置在主送风口21的两侧。每个辅助送风口静压箱内的辅助送风口22不超过两个，便于调节控制辅助送风口22的风量以及使风口风速分布均匀。每个辅助送风口静压箱上均设有一根送风支管12，送风支管12上设置手动对开多叶调节阀43，送风支管12居中设置，便于调节进入送风口静压箱8内的风量，使送风口静压箱8内的气流均匀分布。本发明根据各个区域的送风要求，设置多个复合式送风系统，每个区域的主送风和辅助送风均采用独立控制的方式，以满足不同区域的不同送风要求。送风口静压箱8中还设有一个均流均压调节装置，可调节送风的均匀性。
34.如图6所示，排风装置包括废气净化装置10和设置在送风装置一侧的排风段11，废
气净化装置10通过排风管分别与喷漆大厅6的地沟、排风段11连通。本发明设置的排风系统是形成良好气流组织的重要因素，可通过调节各地面排风口风速，达到各区域均流排风的目的。
35.废气净化装置10与喷漆大厅6的地沟之间的排风管包括主排风管19和支排风管20，支排风管20上设有插板阀7，用于调节各排风口风速以及使风速均匀分布。本发明的排风系统采用地沟排风，排风经过支排风管20、主排风管19排至废气净化装置10，处理后经排风段11高空排至室外。
36.喷漆工况时，上述高大空间复合式送风系统的控制方法包括：新风进入进风段1，并经送风段2送至主送风静压箱3。
37.压差传感器13监测主送风静压箱3内的静压，风量监测器42监测送风管的风量以及保证室内的压力度，风量控制器根据主送风静压箱3内的静压调节空调机组的输出频率，从而调节送风总量，并且对各分区送风管进行独立控制。采用各个送风区域送风主管5上的风量监测器42的监测值的总和除以排风机运行台数作为其设定值，根据排风机所对应排风管上的风量监测器42的监测值与设定值的偏差，调节变频器的输出频率，改变排风机转速。各台空调机组根据喷漆机库温湿度要求、负荷以及空气处理过程设置相应的功能段，空调机组均设置了自动控制系统。
38.送风口静压箱8将风均匀送至喷漆大厅6的不同喷漆区域。送风口静压箱8包括主送风口静压箱和辅助送风口静压箱，主送风口静压箱上设有主送风口21，辅助送风口静压箱上设有辅助送风口22，主送风口21为条缝型风口，辅助送风口22为双层百叶风口，主送风口21产生带状、楔形的送风射流，辅助送风口22保护主送风口21的送风流态，并降低主送风口21和辅助送风口22与周边静止空气卷绕。
39.喷漆大厅6的排风经地沟进入废气净化装置10净化，然后进入排风段11，最后排至室外。
40.本发明对高大空间的局部送风区域，能很好形成接近垂直单向气流，降低室内气流卷绕与漩涡。各主送风条缝型风口、辅助送风双层百叶风口和地面排风口的位置、数量、风口大小、风速和布局情况需结合飞机外形轮廓、建筑结构形式、建筑层高以及工作区域所需风速要求等各影响因素，根据各风口类型的射流特性综合计算，但鉴于目前射流理论计算方法还难以准确计算复杂气流，因此一般采用计算流体力学cfd方法对室流场进行模拟计算成为最常用的评估方法，通过cfd模拟计算不断地优化系统，从而得到各风口的相关参数以及各分区风量和总风量。图13和图14为通过cfd模拟方法不断优化计算，可满足要求的气流分布。按照上述要求进行设计、施工安装，最后进行系统调试，待系统调试的各个参数满足设计要求后，可进行烟雾试验从而判断实际的气流效果。图15为实施例调试后的烟雾试验效果图。从图15现场实际的烟雾试验效果可以看出，采用这种复合式送风系统，可以很好形成接近垂直单向气流，降低室内气流卷绕、漩涡，能很好达到气流全空气覆盖控制漆雾蔓延的效果。
41.最后还对室内温度场、湿度场进行了现场测量。在测试之间，为了便于记录和后期分析，对喷漆机库大厅的测试点做好编号，测试点还需在不同高度上布置，并记录当时室外环境参数，喷漆大厅室内环境测试点编号及示意图如图16所示。
42.通过自控系统将喷漆机库大厅的空调系统调至喷漆模式下运行一段时间，待系统
稳定后开始测量，测试结果如图17和图18所示。从图17和图18喷漆大厅喷漆模式下室内环境测试数据可以看出，喷漆大厅在高度为1.5m、3.5m、7.0m等不同高度上的各点温湿度均可满足喷漆工况工艺要求，且在同一高度水平工作断面上温度、湿度分布特别均匀，各点温差不超过
±
0.4℃、相对湿度不超过
±
4%，特别是飞机机身两侧的温差不超过
±
0.2℃、相对湿度不超过
±
2%；在高度上温度场梯度和湿度场梯度均极小，各个点在高度上的温差均可达到
±
0.2℃、相对湿度不超过
±
2%，喷漆大厅内整个温度场、湿度场均非常均匀。在这高大空间中均匀的温度场和湿度场不仅对工作人员的舒适性较好，更重要是有利于工艺作业，有利于提高喷漆附着率、降低过喷量，有利于提高喷漆均匀性，提高喷漆质量。
43.如图19和图20所示，干燥工况时，高大空间复合式送风系统包括：送风装置、风量控制装置、回风装置和排风装置。
44.送风装置包括进风段1和送风段2。
45.风量控制装置包括主送风静压箱3、压差传感器13、风量监测器42、风量控制器和送风口静压箱8，主送风静压箱3上设有压差传感器13，主送风静压箱3与送风段2之间、主送风静压箱3与喷漆大厅6之间均通过送风管连通，风量监测器42设置在送风管上，送风口静压箱8设置在喷漆大厅6处的送风管的末端，送风口静压箱8上设有送风口。
46.回风装置为回风竖井9，回风竖井9通过回风管分别与喷漆大厅6的侧壁、送风装置的进风段1连通。喷漆大厅6的侧壁回风经过回风竖井9后返回到送风装置的进风段1中，与新风进行混合后，为喷漆大厅6进行送风。
47.排风装置包括废气净化装置10和设置在送风装置一侧的排风段11，废气净化装置10通过排风管分别与喷漆大厅6的地沟、排风段11连通。
48.干燥工况时，高大空间复合式送风系统的控制方法包括：在进风段1中将新风与回风混合，并经送风段2将混合风送至主送风静压箱3。
49.压差传感器13监测主送风静压箱3内的静压，风量监测器42监测送风管的风量，风量控制器根据主送风静压箱3内的静压调节空调机组的输出频率，从而调节送风总量，并且对各分区送风管进行独立控制。
50.送风口静压箱8将风均匀送至喷漆大厅6的不同喷漆区域。
51.喷漆大厅6的侧壁回风经回风竖井9进入送风装置的进风段1，并与新风混合。
52.喷漆大厅6的排风经地沟进入废气净化装置10净化，然后进入排风段11，最后排至室外。
53.本发明的复合式送风系统不限于应用于喷漆机库，还可有效地应用于其他高大空间形成良好气流组织，以得到均匀温度场、湿度场、速度场，例如高大体育馆、展厅、装配车间、高大会议室等场所。
54.以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。