CN106574790A - 具有增大的空气诱导比的诱导空气供应终端单元以及提供增大的空气诱导比的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及诱导空气供应终端设备，在该设备中一次空气流被用于诱导二次空气流，其中喷嘴以群组布置形式设置，该群组布置形式包括一个或多个群组，每个群组由三个或更多个喷嘴组成。所述群组可以根据预定的图案布置，该预定的图案取决于期望的空气诱导模式。
Description
本发明涉及诱导空气供应终端设备，其中一次空气流用于以增大的空气诱导比来诱导二次空气流。
诱导空气供应终端设备主要包括一次空气供应室、混合室和至少一个换热器。一次空气借助一个或多个喷嘴从一次空气供应室向外被供应到混合室中。二次空气经过换热器被引入混合室中，在换热器中所述二次空气可以被加热或冷却。一次空气供应流诱导二次空气，一次空气和二次空气两者在混合室中混合。这种混合空气接着被引入被空气调节的室内空间。
本发明提供这样的诱导空气供应终端设备，其中，在不有损设备容量或者导致能量消耗增加或外部(一次空气流)要求提高的情况下，增大一次空气与二次空气之间的空气诱导比。
室内空间空气处理方案通常包括借助冷却梁、加热梁或冷冻梁供应空气。在这样的冷冻梁中，所供应空气被供应至室内，此时一定体积的室内空气通过诱导作用被吸入混合室中并经过加热盘管或冷却盘管，从而所述室内空气在加热盘管或冷却盘管中被加热或冷却，接着与所供应空气混合并循环回至室内。
冷冻梁是用于冷却、加热或通风目的的空气处理系统的部件。通常所称的冷却梁或加热梁或冷冻梁对于给定体积的空间具有多个优点，因为制冷或加热容量可以通过不同模式得到满足，比如通过供应经由管道输送至冷冻梁的冷水或热水，而不需要空气处理单元来处理全部的冷却或加热负荷。
冷冻梁可以是被动式的或主动式的，这取决于所采用的对流过程的性质。被动式冷冻梁采用自然对流过程，其中空气处理设备设置在被嵌入或悬挂于天花板的盒体中。在主动式冷冻梁中，通风空气被引入加压室，也称充气室或空气供应室，然后穿过小的喷气嘴，以便加强空气的自然对流。
任何冷冻梁系统都要考虑的重要因素是室内空气的含湿量必须要低于露点条件。这对于避免冷冻梁或水管表面上的冷凝是重要的。露点条件一般取决于冷冻梁表面上的最冷温度。只有当一次空气足够干燥并且还具有大体积时，内部潜热负荷才可通过通风去除。传统除湿技术需要规定最小所需通风率，以便将室内空气的湿度水平保持在期望水平上，因为在这些技术中湿气去除能力受到限制。空气处理单元的除湿技术的改善将意味着更大的空气除湿能力成为可能，由此可进一步降低最小所需通风率，或者可通过代码或设计来操纵最小所需通风率。
主动式冷冻梁的制冷能力(容量)基于循环经过换热器的室内空气(二次空气)量。所述二次空气的体积取决于喷嘴的诱导比和一次空气的体积。现在，当一次空气的体积减小时，诱导比必须增大，以便使得二次空气体积、进而制冷能力保持相同。
下表举例说明增大空气诱导比所遇到的一些挑战/问题：
在尽可能低的一次空气流量下获得尽可能大的诱导比，这对于HVAC系统的能源利用而言是有益的。诱导比应该在一次空气流量尽可能低且诱导长度尽可能短的情况下尽可能大。
在目前的产品中，诱导比通过改变喷嘴大小来控制。较小的喷嘴具有相对较大的诱导比，因为相比于具有较大直径而总面积相同的喷嘴，所述较小的喷嘴具有较长的周长。当喷嘴变大时，排放槽中的空气射流直径变大，因此喷嘴之间的最小距离也增大。这限制了梁的每单位直线长度上的喷嘴数量。相应地，对于小喷嘴，一次空气的最大体积受限于腔室压力。增大诱导比的另一个想法是使喷嘴成形为，在表面积相同时，喷嘴的周长更长。这能通过使喷嘴成形为花形而不是圆形来实现。第三个方法是在混合室中设置文丘里管。
可以看出，现有技术已经提出多种方法来提高或增大空气诱导比。一些方案包括改造用于流通供应空气的喷嘴或孔。
现有技术提供的这些方案包括改变供一次空气经过、排出的喷嘴或孔的设计，空气流经过这些孔之后为再循环的室内空气到达混合区创造条件，其中两股空气流在流出到室内之前在所述混合区中相遇。从加压室流出的空气流被许多以不同形式构造的孔或喷嘴控制。
这种类型的设备通常具有多个喷嘴以诱导二次空气流。这些喷嘴可以是孔、狭槽、冲压环圈、锥形或任何其它形状。在多个喷嘴的情况下，所述喷嘴可以被布置成使其形成一个或多个纵长的行。较小的喷嘴具有较高的诱导比，而且在任何给定的腔室静压力下还具有较小的一次空气流量。喷嘴的尺寸被选择成在给定的一次空气腔室压力下能供应所需的一次空气流。
诱导空气供应终端设备在多种不同的一次空气流量下使用，因此同一设备可以包括较大和/或较小的喷嘴或者包括具有可调节表面积以设定期望的供应空气流的喷嘴。这些方案的共同点是，控制一次空气量和二次空气量之间的比例，从而实现期望的一次空气流和制冷/加热能力。WO98/09115描述了已知方案的例子，其中诱导空气供应终端设备包括一次空气室，多个喷嘴或排放口从该一次空气室导出。
EP1188992A2的特征性的排放孔(在此指喷嘴)包括指向不同侧向方向的两组(7,8)。这些排放孔由两个等距布置且具有可调节面积以设定期望供应气流的细长狭槽(13,16)构成。
类似地，WO2011/040853A1的特征性的不同尺寸的排放孔构成不同的组。在任何给定时间点，每组可以仅具有一个有效排放孔，其中每组中的这些有效排放孔具有相似的特征，且与邻近组的有效孔距离相等地布置。它用于调节第一空气流量。
WO96/28697和EP0813672B1描述了具有扇贝形出口边缘的喷嘴。这有利于减少喷嘴的噪音输出，并改善一次空气流和二次空气流的混合，从而增大一次空气流诱导二次空气流的诱导比。在本实例中，优选的喷嘴形状是其周长与横截面积的比等于或大于相同面积的圆形的周长与横截面积的比的1.3倍。
虽然较小的喷嘴具有较大的诱导比，但是较小的表面积意味着它们不能够供应与较大喷嘴同样多的一次空气，因此所诱导的二次空气流的量也较小。将喷嘴间距离(d)减小至比空气射流直径(h)还小的值，会导致诱导长度(l)减小，从而减少二次空气流。
诱导更大量的二次空气流的另一方法是在混合室内使用文丘里管。所述文丘里管在其颈部尺寸等于空气射流直径时会增大二次空气流。还可以看出，在空气射流中心的线速度更高时，文丘里管的效果更好。因此，与空气流量较大时相比，在空气流量较小的情况下的文丘里管的最佳位置更靠近喷嘴。根据不同的需要，这种诱导空气供应终端设备可以用于不同的空气流量，因而具有可调节的文丘里管位置。
作为一个例子，EP0813672B1描述了具有混合室的诱导空气供应终端设备，该混合室由固定的文丘里管构成，该文丘里管具有其直径沿长度变化的大致圆形横截面。
发明目的
文丘里管的最佳位置和直径取决于一次空气体积和喷嘴尺寸。不同的组合导致文丘里管颈部的不同射流尺寸。如果颈部直径相比于射流直径太小或太大，或者颈部被定位在距离喷嘴的非最佳位置，如在文丘里管固定时那样，则不会有效地增加诱导，甚或可能会减少诱导。
本发明首先增加喷嘴附近的诱导，因为本发明具有许多较小喷嘴(群组)，所述较小喷嘴具有相比于将空气从加压充气室供应至混合室的表面积更大的周面积。其次，可调节的文丘里管允许以最佳方式定位文丘里管颈部，从而进一步增加排放口附近的诱导。这种组合提供了最高诱导比，从而允许主动式冷冻梁被设计成在直线方向上的每一米中，较低的一次空气体积均能够提供所需的制冷能力。
附图说明
附图显示了现有技术的设备运行方式和本发明，其中：
图1显示了诱导空气供应终端设备的运行原理。
图2显示了在不同喷嘴距离的情况下的喷嘴运行原理，假设所有喷嘴中的一次空气流量(4)以及喷嘴(5)尺寸和形状均相同。
图3显示了喷嘴(较大和较小喷嘴)的运行原理，以及成群组的喷嘴阵列、它们的诱导比、所需的一次空气流量和所诱导的空气量(数字仅是表示性的，用于表示原理)。
图4显示了本发明即多喷嘴群组的原理。
图5显示了多喷嘴群组的阵列的例子。
图6显示了具有文丘里管的诱导空气供应终端设备的运行原理。
图7显示了可调节的文丘里管颈部，其可根据一次空气体积(qv)、所诱导的二次空气体积和喷嘴表面积(A)进行调节以实现文丘里管颈部中的最优速度。
图8显示了可调节文丘里管的布置形式，其中单独或成组地使用具有最佳形状和尺寸的不同元件以形成文丘里管颈部。
图9(a)显示了仅设有群组喷嘴布置形式的设备。
图9(b)显示了本发明的优选实施例，其中设置有群组喷嘴布置形式与固定文丘里管的组合。
图9(c)显示了本发明的优选实施例，其中设置有可调节文丘里管与单个喷嘴的组合。
图9(d)显示了本发明的优选实施例，其中设置有群组喷嘴布置形式与可调节的文丘里管的组合。
发明内容
本发明涉及诱导空气供应终端设备，在该设备中一次空气流被用于诱导二次空气流，其中喷嘴以群组布置形式设置，该群组布置形式包括一个或多个群组，每个群组由三个或更多个喷嘴组成。所述群组可以根据预定的图案布置，该预定的图案取决于期望的空气诱导模式。
本发明还提供配备有可调节文丘里管的诱导空气供应终端设备，其中距离和颈部尺寸都是可以根据一次空气体积和喷嘴表面积来调节的。
在另一个实施例中，本发明还提供诱导空气供应终端设备，在该设备中一次空气流被用于诱导二次空气流，其中喷嘴以群组布置形式设置，该群组布置形式包括一个或多个群组，每个群组由三个或更多喷嘴组成，在该设备中还设有文丘里管装置以增强二次空气流。所述文丘里管可以是固定的文丘里管，也可以是可调的文丘里管。
具体实施方式
在本发明中，喷嘴装置包括由小喷嘴构成的群组，而不是小喷嘴被等距布置在细长的行中。所述群组可以形成如图5所示的不同图案。在这种情况下，从成群组的多个喷嘴喷出的空气射流形成具有长度(l1)的多空气射流区。所述多空气射流在距离l1处汇聚成单个空气射流，形成具有长度(l2)的单空气射流区。群组中成阵列的多个喷嘴之间的距离(d1)小于两个喷嘴群组之间的距离(d2)。
群组中成阵列的多个喷嘴所形成的空气射流的诱导比大于单个喷嘴的空气射流的诱导比，其中所述单个喷嘴的表面积与喷嘴群组的总表面积相同。
根据所需满足的表面积，群组的喷嘴阵列可以具有3个以上的喷嘴。
从单个喷嘴喷出的一次空气流所诱导的二次空气流小于从成群组的多个喷嘴喷出的等量的一次空气流所诱导的二次空气流，其中所述单个喷嘴的表面积与群组中成阵列的多个喷嘴的表面积相同。
据此，本发明提供诱导空气供应终端设备，其包括一次空气供应室(1)、通向被空气调节的室内空间(8)的至少一个混合室(2)、至少一个或者没有换热器(3)。所述设备设置有在群组(5)中成阵列的多个喷嘴，其将一次空气流(4)供应到至少一个混合室(2)中以诱导二次空气流(6)，所述二次空气流在其流经换热器(3)时被加热或冷却并被引导进混合室(2)，其中，所述一次空气供应流(4)和二次空气(6)两者混合，借此混合空气(7)接着以增大的诱导比被引导至被空气调节的室内空间(8)中。
在一个实施例中，群组中成阵列的多个喷嘴可以具有三个或更多数量的喷嘴。
在另一实施例中，群组中的喷嘴可以是圆形、矩形、椭圆形或扇形。
在本发明的又一个实施例中，群组中的喷嘴可以是片状金属板中的孔或冲压环圈，或者是固定在片状金属中的开口上的锥形喷嘴。
在本发明的另一实施例中，群组中的喷嘴可以由金属(钢或铝)、塑料或橡胶制成。
在本发明的优选模式中，从成群组的多个喷嘴喷出的空气射流产生具有长度(l1)的多空气射流区，这些空气射流在距离l1处汇成单个空气射流，形成具有长度(l2)的单空气射流区。
在另一实施例中，群组中成阵列的多个喷嘴之间的距离(d1)小于任何两个喷嘴群组之间的距离(d2)。
在通过使用可调节文丘里管提高空气诱导比的实施例中，不论该文丘里管是与单个喷嘴还是与群组中的多个喷嘴结合使用，与文丘里管相结合的喷嘴或者群组中成阵列的多个喷嘴所产生的空气射流的诱导比都大于仅由喷嘴产生的空气射流的诱导比。
现在转向图6，文丘里管(9)的位置(x)基于文丘里管颈部的中心线速度(v)和空气射流的直径(h)。因此，当喷嘴中的喷出速度(ve)较小时，文丘里管颈部应该比喷嘴中的喷出速度(ve)较大时更接近喷嘴。所述喷出速度(ve)取决于一次空气流量(4)和(多个)喷嘴的表面积。中心线速度(v)取决于喷嘴中的喷出速度(ve)和二次空气流(6)。同时，文丘里管的颈部直径(y)需要被设定成等于相同位置(x)处的空气射流的直径(h)。
现在参考图8，文丘里管(9)包含两个具有最佳尺寸和形状的不同元件，所述元件可以单独使用或者组合使用以形成文丘里管颈部(9)。文丘里管的芯部(9a)形成用于较大混合空气流(7)的基本文丘里管颈部(9)。文丘里管的缩减部(9b)优选这样成形，即在两个所述缩减部(9b)平行安装时，它们都缩减了文丘里管颈部尺寸(y4<y3)，且改变了颈部的距离(x4<x3)使其更靠近喷嘴(5)。缩减部(9b)可以朝相反方向安装，以形成中等尺寸的颈部(y5<y4<y3)和/或改变混合空气射流(7)的流向。文丘里管的芯部(9a)和缩减部(9b)都是可移除且可重复安装的。文丘里管的芯部(9a)和缩减部(9b)都可以由实心材料制成、是中空的、是可充胀的、或者由片状金属板形成。
在包含使用文丘里装置的实施例中，不管该文丘里管是与单个喷嘴还是与喷嘴群组结合使用，诱导空气供应终端设备都包括一次空气供应室(1)、通向被空气调节的室内空间的至少一个混合室(2)、至少一个或者没有换热器(3)、单个喷嘴或者在群组(5)中成阵列的多个喷嘴，所述喷嘴将一次空气流(4)供应到至少一个混合室(2)中以诱导二次空气流(6)，所述二次空气流在其流经换热器(3)时被加热或冷却并被引导进混合室(2)，其中，所述一次空气供应流(4)和二次空气(6)两者混合，借此混合空气(7)接着被引导至被空气调节的室内空间(8)中，其中设置有可调节的文丘里管(9)以增大二次空气流量(6)。
在一个实施例中，文丘里管(9)的位置(x)基于文丘里管颈部中的最佳中心线速度(v)，所述中心线速度(v)取决于一次空气流量(4)、(多个)喷嘴的表面积和二次空气流(6)。
在另一个实施例中，文丘里管的颈部直径(y)被设定成等于相同位置(x)处的空气射流的直径(h)。
在另一个实施例中，文丘里管(9)的位置(x)和/或文丘里管(9)的颈部直径(y)被手动调节或用致动器自动调节。在另一个实施例中，文丘里管(9)的形状和类型可以变化——实心的、可充胀的、或者一端固定而另一端可调节的弯曲金属/塑料片的。
通过所实施的实验观察到，在使用本发明采用的各种设置形式时，空气诱导比具有明确的提高，所述设置形式即：
(a)具有固定文丘里管的群组式喷嘴装置；
(b)具有单个喷嘴的可调节文丘里管；
(c)具有喷嘴群组的可调节文丘里管；
(d)设有冷冻梁的每个上述组合；
数据总结于下表中：
Claims (31)
1.一种诱导空气供应终端设备，包括一次空气供应室(1)、其与至少一个混合室(2)连接，该至少一个混合室(2)通向被空气调节的室内空间(8)，还包括被设置成与每个所述混合室(2)连接的至少一个或者没有换热器(3)，其中，以群组(5)形式成阵列的多个喷嘴设置在一次空气供应室(1)的一个表面上，用于将一次空气流(4)供应到至少一个混合室(2)中以诱导二次空气流(6)，所述二次空气流在其流经换热器(3)时被加热或冷却并被引导进混合室(2)，其中，所述一次空气供应流(4)和二次空气(6)两者混合，借此混合空气(7)接着以增大的诱导比被引导进被空气调节的室内空间(8)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，群组中成阵列的多个喷嘴包括三个或更多数量的喷嘴。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，群组中的喷嘴选自圆形、矩形、椭圆形或扇形的喷嘴。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其中，群组中的喷嘴包括片状金属板中的孔或冲压环圈，或者包括固定在片状金属板中的开口上的锥形喷嘴。
5.根据权利要求1至4所述的设备，其中，群组中的喷嘴由金属、塑料或橡胶制成。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的设备，其中，由多个喷嘴构成的群组通过空气射流形成具有长度(l1)的多空气射流区，所述区在距离l1处汇成单空气射流，形成具有长度(l2)的单空气射流区。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的设备，其中，在群组中成阵列的多个喷嘴之间的距离(d1)小于任何两个喷嘴群组之间的距离(d2)。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的设备，其中，附加地，文丘里管装置在与群组喷嘴阵列相距预定距离处设置在空气射流区中。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述文丘里管是固定的文丘里管。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述文丘里管是可调节的文丘里管。
11.根据权利要求8至10所述的设备，其中，文丘里管的位置与文丘里管颈部的最佳中心线速度相关，继而取决于一次空气流量、(多个)喷嘴的表面积和二次空气流量。
12.根据权利要求8至11所述的设备，其中，所述文丘里管的颈部直径被设定成等于相同位置处的空气射流的直径。
13.根据权利要求10至12之一所述的设备，其中，所述文丘里管的位置和/或所述文丘里管的颈部直径能手动调节或通过致动器自动调节。
14.根据权利要求8至13之一所述的设备，其中，所述文丘里管选自实心的或可充胀的文丘里管，或者具有一端固定而另一端可调节的弯曲金属/塑料片的文丘里管。
15.一种诱导空气供应终端设备，包括一次空气供应室(1)、通向被空气调节的室内空间(8)的至少一个混合室(2)、至少一个或者没有换热器(3)、设置在所述一次空气供应室(1)上的一个或多个喷嘴，用于将一次空气流(4)供应到所述至少一个混合室(2)中以诱导二次空气流(6)，所述二次空气流在其流经换热器(3)时被加热或冷却并被引导进混合室(2)，其中，所述一次空气供应流(4)和二次空气(6)两者混合，借此混合空气(7)接着被引导进带空调的室内空间(8)，其中设置有可调节的文丘里管(9)以增大二次空气流量(6)。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，文丘里管的位置与文丘里管颈部的最佳中心线速度相关，继而取决于一次空气流量、(多个)喷嘴的表面积和二次空气流量。
17.根据权利要求15或16所述的设备，其中，所述文丘里管的颈部直径被设定成等于相同位置处的空气射流的直径。
18.根据权利要求15至17之一所述的设备，其中，所述文丘里管的位置和/或所述文丘里管的颈部直径能手动调节或通过致动器自动调节。
19.根据权利要求15至18之一所述的设备，其中，所述文丘里管选自实心的或可充胀的文丘里管，或者具有一端固定而另一端可调节的弯曲金属/塑料片的文丘里管。
20.根据权利要求15至19之一所述的设备，其中，所述喷嘴呈现为由成阵列的喷嘴构成的群组。
21.一种诱导空气供应终端设备，包括一次空气供应室(1)、通向被空气调节的室内空间(8)的至少一个混合室(2)、至少一个或者没有换热器(3)，以群组(5)形式成阵列的多个喷嘴设置在所述一次空气供应室(1)的一个表面上以将一次空气流(4)供应到至少一个混合室(2)中以诱导二次空气流(6)，所述二次空气流在其流经换热器(3)时被加热或冷却并被引导进混合室(2)，其中，所述一次空气供应流(4)和二次空气(6)两者混合，借此混合空气(7)接着被引导进带空调的室内空间(8)，其中设置有可调节的文丘里管(9)以增大二次空气流量(6)。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，文丘里管的位置与文丘里管颈部的最佳中心线速度相关，继而取决于一次空气流量、(多个)喷嘴的表面积和二次空气流量。
23.根据权利要求21或22所述的设备，其中，所述文丘里管的颈部直径被设定成等于相同位置处的空气射流的直径。
24.根据权利要求21至23之一所述的设备，其中，所述文丘里管的位置和/或所述文丘里管的颈部直径能手动调节或通过致动器自动调节。
25.根据权利要求21至24之一所述的设备，其中，所述文丘里管选自实心的或可充胀的文丘里管，或者具有一端固定而另一端可调节的弯曲金属/塑料片的文丘里管。
26.根据权利要求21至25所述的设备，其中，群组中成阵列的多个喷嘴包括三个或更多数量的喷嘴。
27.根据权利要求21至26所述的设备，其中，群组中的喷嘴选自圆形、矩形、椭圆形或扇形的喷嘴。
28.根据权利要求21至26所述的设备，其中，群组中的喷嘴包括片状金属板中的孔或冲压环圈，或者包括固定在片状金属板中的开口上的锥形喷嘴。
29.根据权利要求21至28所述的设备，其中，群组中的喷嘴由金属、塑料或橡胶制成。
30.根据权利要求21至29之一所述的设备，其中，多个喷嘴构成的群组通过空气喷流形成具有长度(l1)的多空气射流区，该区在距离l1处汇成单空气射流，形成具有长度(l2)的单空气射流区。
31.根据权利要求21至30之一所述的设备，其中，在群组中成阵列的多个喷嘴之间的距离(d1)小于任何两个喷嘴群组之间的距离(d2)。
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