自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备及方法技术

本发明专利技术涉及自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备及其方法，所述设备包括柱状的消声外壳，消声外壳上部为圆形进风口，下部为电动旋流风口，内部自上而下依次为初中效过滤器、风机和均流器；所述设备还包含有温度传感器，温度传感器接入温度采集计算及信号变送器，通过变频器与风机互联。本发明专利技术把堆积在上部非工作区域的热量输送的下部工作区域，能够有效降低温度梯度增加而引起的围护结构增加的采暖能耗，也能有效降低大空间垂直温度梯度增加而引起的冷风渗透增加的采暖能耗，节能效果显著。

【技术实现步骤摘要】
自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备及方法
本专利技术涉及一种采暖通风设备，具体涉及一种自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备及方法
技术介绍
近年来，随着经济的发展和人们对室内环境需求的日益提高，寒冷地区的工业厂房及高大空间采暖需求也日益增大。常见的工业厂房或高大空间的采暖方式有普通散热器采暖、辐射采暖及热风采暖，其中以散热器为主的采暖末端形式最为常见。在工业厂房及高大空间的采暖过程中，由于热空气的上浮，会造成热空气在高大空间的上部区域堆积，正是由于这种堆积，会造成高大空间沿高度方向产生很大的温度梯度，见图1，图2为某现场实际情况下，某时刻的垂直温度分布(温度梯度)图。根据公式：Q＝KF(t-tw)(1)Q—围护结构的传热量；K—为传热系数；F—为传热面积；t-tw—室内外温差，t为室内某点的温度，tw为室外温度。此种温度梯度的存在，会造成高大空间上部的围护结构能耗大大增大；根据公式：ΔP＝(ρw-ρ)gΔh(2)ΔP-室内某点和室外的热压差；(ρw-ρ)-室内某点和室外空气密度差，ρ为室内某点的空气密度，ρw为室外空气密度；g-重力加速度；Δh-进风口与出风口的高差。此种温度梯度的存在，也会造成热压的大大增大。由于高大空间建筑围护结构密闭性较差，存在大量缝隙和开口，根据公式：ΔP＝1/2ερwv2(3)ΔP-室内某点和室外的热压差；ρw-为室外空气密度；ε-缝隙局部阻力系数；v-进风风速。热压的增大，会引起缝隙进风速度的增加，进而会引起冷风渗透负荷的增加，造成建筑能耗的进一步增加。低温辐射采暖不宜在地面情况复杂且荷载较大的工业厂房内，目前的一般的热风采暖方式存在热风难以送到工作区域，也同样温度梯度大，能耗高的特点。工业厂房或高大空间屋面大都是由钢结构及轻质保温屋面板建造而成，冬季白天由于太阳辐射的作用，会使高大空间上部得到大量的太阳辐射使温度进一步上升，也进一步加剧垂直方向的温度梯度，而到夜晚由于夜空冷辐射的存在，垂直方向的温度梯度会减弱，见图3，此图为某工业厂房现场实际测试图。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备及方法，根据现有工业厂房和高大空间冬季散热器采暖室内温度梯度特点，在高大空间顶部空间安装此设备，联合散热器采暖系统使用，能有效降低热空气上浮而引起的大空间垂直温度梯度增加而引起的围护结构增加的采暖能耗，也能有效降低大空间垂直温度梯度增加而引起的冷风渗透增加的采暖能耗。本专利技术所采用的技术方案为：自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备，其特征在于：所述设备包括柱状的消声外壳，消声外壳上部为圆形进风口，下部为电动旋流风口，内部自上而下依次为初中效过滤器、风机和均流器；所述设备还包含有温度传感器，温度传感器接入温度采集计算及信号变送器，通过变频器与风机互联。消声外壳下部的电动旋流风口上方为半双曲型渐缩口。所述设备安装在高大空间或者工业厂房的顶部，与采暖系统联合使用。温度传感器包括上部温度传感器和工作区域温度传感器。自动降低高大空间室内采暖温度梯度的方法，其特征在于：包括以下步骤：于高大空间设置上部温度传感器和工作区域温度传感器，分别采集高大空间顶部温度和工作区域的温度，然后用温度采集计算及信号变送器计算二者温差，将计算出来的温差Δt转换成电流或者电压信号；通过变频器控制风机转速，当温差Δt变大时，电流或者电压也变大，控制风机转速变大，当温差Δt变小时，电流或者电压也变小，控制风机转速变小，当温差小于1度以下时，风机停止运行。上部设置有圆形进风口，圆形进风口的有效面积保证吸风速度不大于3m/s。电动旋流风口在电动执行器的控制下，根据顶部送风温度对送风角度进行调节，以控制送风距离和送风覆盖范围，并控制工作区域内的气流速度不大于0.3m/s。本专利技术具有以下优点：本专利技术结合现有工业厂房和高大空间冬季散热器采暖室内温度梯度特点，把堆积在上部非工作区域的热量输送的下部工作区域，能够有效降低温度梯度增加而引起的围护结构增加的采暖能耗，也能有效降低大空间垂直温度梯度增加而引起的冷风渗透增加的采暖能耗。本装置无需接入热媒，出风温度略高于工作区温度，避免了送风温度过高而产生的热空气上浮，送风距离过短的问题，且本装置控制原理简单，结构简单，安装使用方便，消耗少量的电能就能达到很好的采暖效果，节能效果显著。附图说明图1为高大空间室内温度分布示意图。图2为垂直方向温度分布。图3为某高大空间室内温度随时间的变化图。图4为本设备结构图(1—1剖面图)。图5为本设备俯视图。图6为采用本设备的垂直温度梯度。图7为采用本装置的压力对比(注：压差为室外压力-室内压力)。图中，(1)为消声外壳、(2)为圆形进风口、(3)为初中效过滤器、(4)为风机、(5)为均流器、(6)为半双曲型渐缩口、(7)为电动旋流风口、(8)为变频器、(9)为温度采集计算及信号变送器、(10-1)为上部温度传感器、(10-2)为工作区域温度传感器。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及一种自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备，所述设备包括柱状的消声外壳1，消声外壳1上部为圆形进风口2，下部为电动旋流风口7，内部自上而下依次为初中效过滤器3、风机4和均流器5。消声外壳1下部的电动旋流风口7上方为半双曲型渐缩口6。初中效过滤器4可方便拆卸、清洗更换。所述设备还包含有温度传感器，温度传感器接入温度采集计算及信号变送器9，通过变频器8与风机4互联。温度传感器包括上部温度传感器10-1和工作区域温度传感器10-2。消声外壳1内设置的风机4固定在消声外壳1上，其特点为大风量、小风压，风机的转速受变频器8控制。风机出口设置的均流器5，使风机出风后的气流紊流度变低，出风气流变得均匀。半双曲型渐缩口6能使出风的静压转换为动压，加大出风速度，扩大本装置覆盖的范围。所述设备安装在高大空间或者工业厂房的顶部，与采暖系统联合使用。基于上述设备的自动降低高大空间室内采暖温度梯度方法，包括以下步骤：于高大空间设置上部温度传感器10-1和工作区域温度传感器10-2，分别采集高大空间顶部温度和工作区域的温度，然后用温度采集计算及信号变送器9计算二者温差，将计算出来的温差Δt转换成电流或者电压信号；通过变频器8控制风机转速，当温差Δt变大时，电流或者电压也变大，控制风机转速变大，当温差Δt变小时，电流或者电压也变小，控制风机转速变小，当温差小于1度以下时，风机停止运行。上部设置有圆形进风口2，圆形进风口的有效面积保证吸风速度不大于3m/s。电动旋流风口7在电动执行器的控制下，根据顶部送风温度对送风角度进行调节，以控制送风距离和送风覆盖范围，并控制工作区域内的气流速度不大于0.3m/s。本专利技术的具体工作原理为：(1)高大空间建筑在采暖过程中由于热空气的上浮，造成热空气在高大空间的上部区域堆积，沿高度方向上产生很大的温度梯度，通过温度传感器采集高大空间上部和工作区域的温度，然后应用温度采集计算及信号变送器9计算高大空间上部和工作区域温差，并将此温差信号转变为电流或者电压信号，通过变频器8控制风机转速，当温差Δt变大时，电流或者电压也变大，控制风机转速变大，当温差Δt变小时，电流或者电压也变小，控制风机转速变小，当温差小于1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备，其特征在于：所述设备包括柱状的消声外壳（1），消声外壳（1）上部为圆形进风口（2），下部为电动旋流风口（7），内部自上而下依次为初中效过滤器（3）、风机（4）和均流器（5）；所述设备还包含有温度传感器，温度传感器接入温度采集计算及信号变送器（9），通过变频器（8）与风机（4）互联。

【技术特征摘要】
1.自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备，其特征在于：所述设备包括柱状的消声外壳（1），消声外壳（1）上部为圆形进风口（2），下部为电动旋流风口（7），内部自上而下依次为初中效过滤器（3）、风机（4）和均流器（5）；所述设备还包含有温度传感器，温度传感器接入温度采集计算及信号变送器（9），通过变频器（8）与风机（4）互联。2.根据权利要求1所述的自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备，其特征在于：消声外壳（1）下部的电动旋流风口（7）上方为半双曲型渐缩口（6）。3.根据权利要求1所述的自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备，其特征在于：所述设备安装在高大空间或者工业厂房的顶部，与采暖系统联合使用。4.根据权利要求1所述的自动降低高大空间室内采暖温度梯度的设备，其特征在于：温度传感器包括上部温度传感器（10-1）和工作区域温度传感器（10-2）。5.自动降低高大空间室内采暖温度梯度的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：马江燕，邓保顺，侯卫华，李德辉，张毓斌，郭永桢，江晶晶，何磊，鱼晟睿，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61