專利名稱：大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統及采暖方法
技術領域：
本發明涉及一種冬季采暖系統及其方法，尤其涉及一種大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統及采暖方法。
背景技術：
目前在大空間建筑采暖設計中碰到的主要難題是上部溫度偏高，下部溫度偏低，采暖熱負荷多數都集中在了房間上部，并通過上部的維護結構無謂的散失掉。同時對大空間工業建筑來說還常伴有房間下部有大量冷風進入，使下部工作區產生很強地吹冷風感。這種情況下，即使投入更多的采暖熱量也很難達到好的采暖效果。
多年來設計和科研人員嘗試了很多方法來改變大空間建筑冬季上熱下冷的問題。如輻射采暖、設水平空氣幕阻隔熱氣流上升，使工作區處于回流區；也有的設風機和風管從房間上部吸風，向工作區送風等等。所有這些方法都在一定程度上提高了采暖效果，但還不能達到讓人滿意的程度。其存在的問題為①整個工作區溫度不能都得到提高。②無法減少下部吹冷風感。③不能充分利用房問上部的熱量，減少無謂的熱損失，同時減少供熱量。
發明內容
本發明就是為了解決目前大空間建筑物冬季采暖效果不好的問題，提供一種具有結構簡單，使用方便，利用余熱，房間下部工作區溫度穩定，沒有冷風感等優點的大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統及采暖方法。
為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案一種大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統，它包括安裝在建筑物頂部的至少一個通風設備等，所述通風設備通過風量調節裝置與微正壓控制系統連接，通風設備送入室內的冷風由建筑物頂部進入室內，并在房間上部的高溫區與室內空氣混合，使室內底層維持微小的正壓。
所述通風設備為安裝在屋頂的風機或是位于屋頂中部或屋頂一側的至少一個送風口，送風口經風管與風機連接，或其他可將冷風由室外送入室內的通風設備，在通風設備上安裝氣流分布裝置。
所述氣流分布裝置為散流器。
所述微正壓控制系統包括至少兩個壓差傳感器，它們安裝在室內底層風口和/或外門附近，用于檢測底層室內外壓差的變化；各壓差傳感器與微電腦控制器連接，微電腦控制器則與風量調節裝置連接。
所述風量調節裝置為安裝在通風設備風閥上的風門驅動器，它在微電腦控制器的控制下調整風門開合程度，控制進風量。
所述風量調節裝置為安裝在屋頂風機上的變頻裝置，它在微電腦控制器的作用下調整風機的轉速控制進風量。
一種大空間建筑冬季上部熱量下送采暖方法，冬季室內熱源產生的熱空氣上升聚集在室內上部，形成一個高溫區，由于煙囪效應冷空氣會由房間底層的各縫隙進入室內；此時微正壓控制系統控制通風設備開始不間斷地由室內頂部向室內送入冷風；冷風在氣流分散裝置作用下與室內上部高溫區空氣充分混合；混合后的空氣下降，從而將上部的熱量送入了下部，最終使室內形成壓力略大于室外壓力的微正壓環境，熱空氣由室內底層外出，阻止了冷風從室內底層進入。
所述微正壓控制系統控制在室內底層風口和外門附近設置的壓差傳感器，檢測室內微正壓的變化，其產生信號送入微電腦控制器，微電腦控制器控制通風設備送入的冷風量。
所述氣流分布裝置將由屋頂上部送入的冷風散流后使其沿屋頂做貼附射流，且射流長度不在建筑四周產生下降冷氣流；同時冷風均勻分布在房間上部，使其正好與室內上層的熱空氣區混合。
本發明的具體工作過程為，在冬季讓屋頂風機倒轉，向室內送風；或用其它通風設備接風管從房間上部向室內送風。隨著送風量增加，室內壓力也增加，當建筑物底層的壓力大于室外壓力時，則下部冷風進入停止，并處在排風狀態(此時整個建筑的所有孔洞、縫隙均處在排風狀態)。由于室內處于正壓狀態，沒有了冷風進入，工作區的采暖效果將大大提高。在這個過程中同時完成兩件事情一是熱量下送；二是阻止建筑物下部的冷風進入。下面分別詳細說明1、熱量下送應該明確在上述過程中，整個建筑的冷風進入量并沒有減少，反而是增加了。只是把冷風由下部進入流經工作區改為從上部進入流經沒有溫度要求的高溫區，并在高溫區混合。因建筑下部的門窗縫隙、孔洞等處在排風狀態，混合后的空氣將有一部分流經工作區后排出。從建筑物整體的情況來看，它是處在上部進風、下部排風的狀態(盡管上部也有排風)，且由于這部分空氣溫度比室外進風溫度高，所以它起到了把上部熱量帶到下部的作用，達到這一狀況的一個前提是房間上部的熱量應大于上部進風所造成的熱負荷。
2、送風在高溫區混合維持大空間建筑室內正壓需要的風量也是較大的。這些風并不是送入室內就行，而是要求其盡量在房間上部與高溫區空氣充分混合，不使冷空氣直接到達房間下部。理想的風量分配是進風大部分沿屋頂做貼附射流，但射流長度不能造成建筑四周有下降冷氣流，小部分向下擴散，總之是要使進風在房間上部高溫區與熱空氣充分、均勻地混合。進風沿屋頂做貼附射流既可與熱空氣充分混合，又可以減少流經區域屋頂的傳熱熱損失。
3、室內微正壓控制上部送風量以維持底層微正壓為限，不可過多，也不可過少。達不到正壓，則不能阻止冷風進入。正壓過大，則造成能量浪費。因為室外風壓是實時變化的。因此，底層微正壓的實時維持只能由微正壓控制系統來完成。微正壓控制的設置是在建筑物底層風口和外門附近設若干個壓差傳感器，壓差信號接至微電腦控制器。屋頂風機下部風閥設風門驅動器，由微電腦取各壓差傳感器的平均值控制風門驅動器的開度來調節進風量。也可以給風機配上變頻裝置，通過壓差傳感器的信號控制風量。底層微正壓的大小及波動范圍可根據用戶的要求設定，也可在使用中重新設定。進行微正壓控制的目的是為了減少不必要冷風進入量，以免消耗過多的室內熱量。為此，首先要把建筑物的密封性盡量做得好些。
本發明的優點為原理簡單明了，設備投資少，易實施。對有熱源的大空間建筑，不但可以取得好的采暖效果，減少了吹冷風感，還可利用室內余熱，節省采暖能耗。對沒有熱源的大空間建筑，在相同采暖能耗的情況下，可以取得其它采暖方式達不到的采暖效果。
圖1為本發明的第一實施例的結構示意圖；
圖2為本發明的第二實施例的結構示意圖；圖3為本發明的第三實施例的結構示意圖。
其中，1.通風設備，2.風量調節裝置，3.氣流分布裝置，4.壓差傳感器，5.熱源，6.窗子，7.門。
具體實施例方式
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
實施例一圖1中，在建筑物的頂部設置至少一個通風設備1，在此處為風機，在風機的下方為風量調節裝置2以及氣流分布裝置3，氣流分布裝置3為散流器。在室內底層的層風口和/或外門處，如窗子6，門7等處設置至少兩個壓差傳感器4，用以檢測底層微正壓的變化。壓差傳感器4與微電腦控制器連接，微電腦控制器則與風量調節裝置2連接，風量調節裝置2為風機下部的風量調節閥和風門驅動器，在微電腦控制器的作用下控制風量調節閥的開合程度，以調整風量的大小；也可在風機上安裝變頻裝置，通過微電腦控制器控制風量的大小。
本發明的采暖方法為，在冬季室內熱源5或采暖系統產生的熱量將向室內上部聚集，冷空氣則從門7，窗子6等建筑物底層的風口和外門處進入室內，這樣就產生了煙囪效應，室內熱量不斷在上部聚集形成高溫區并從上部散失，而下部的工作區內溫度偏低，工作人員會有明顯的吹冷風感。此時風機開始在微電腦控制器的控制下不間斷的向室內送風，冷風經散流器散流后，部分沿屋頂做貼附射流，但射流長度不能造成建筑四周有下降冷氣流，從而與建筑物頂部高溫區的熱空氣充分混合。混合后的空氣從上部向下部移動，并將熱量帶到下部，最終使整個室內的壓力略大于室外的壓力，成為一個微正壓環境。此時冷空氣不能從建筑物底部進入室內，從而消除了工作人員的冷風感。為及時調整通風設備1的送風量，在門7、窗子6等處設置壓差傳感器，以檢測室內底部微正壓的變化，及時通過微電腦控制器控制通風設備1的風量。
實施例二圖2中，在建筑物的適當位置設置至少一個通風裝置1，該通風裝置1包括屋頂中央的風口，該風口通過風管與設置在建筑物頂部、中部、底部，或在室外的風機組成，在風機的出口為風量調節裝置2及氣流分布裝置3，此處為散流器，冷風由風管送至設在屋頂的送風口后經散流器吹出。在室內底層的風口或外門窗處，如窗子6，門7等處設置至少兩個壓差傳感器4，用以檢測底層室內外壓力差的變化。壓差傳感器4與微電腦控制器連接，微電腦控制器則與風量調節裝置2聯接，風量調節裝置2為風量調節閥及其上的風門驅動器，風量調節裝置2在微電腦控制器的作用下控制風量調節閥的開合程度，以調整風量的大小；也可在風機上安裝變頻裝置，通過微電腦控制器控制風量的大小。
此系統的工作方法與實施例一中的完全相同，在此不再贅述。
實施例三圖3中，在建筑物的適當位置設置至少一個通風裝置1，它包括設置在屋頂一側的風口，風口通過風管與設置在建筑物頂部、中部、底部，也可在室外的風機聯接，風口處有風量調節裝置2，冷風由風管送至設在屋頂一側的送風口后吹出。在室內底層的風口或外門窗處，如窗子6，門7等處設置至少兩個壓差傳感器4，用以檢測底層室內外壓力差的變化。壓差傳感器4與微電腦控制器連接，微電腦控制器則與風量調節裝置2連接，風量調節裝置2為風機出口處的風量調節閥和風門驅動器，它們可在微電腦控制器的作用下控制風量調節閥的開合程度，以調整風量的大小；也可在風機上安裝變頻裝置，通過微電腦控制器控制風量的大小。
本實施例的采暖系統與實施例一、實施例二的不同為在風口出不需設置氣流分布裝置3，其余結構與實施例一、實施例二相同，在此不再贅述。
本實施例的工作方法和原理與實施例一和實施例二相似，不同之處在于風機開始在微電腦控制器的控制下不間斷的向室內送風時，冷風經風閥和風管送至送風口(送風口可以是多個)后，氣流不再經過氣流分布裝置3，其部分氣流沿屋頂做貼附射流，但射流長度不能造成對面墻內側有下降冷氣流，其它冷空氣則在建筑物上部高溫區的與熱空氣充分混合。混合后的空氣從上部向下部移動，并將熱量帶到下部，最終使整個室內的壓力略大于室外的壓力，成為一個微正壓環境。
權利要求
1.一種大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統，它包括安裝在建筑物頂部的至少一個通風設備(1)等，其特征是所述通風設備(1)通過風量調節裝置(2)與微正壓控制系統連接，通風設備(1)送入室內的冷風由建筑物頂部進入室內，并在房間上部的高溫區與室內空氣混合，使室內底層維持微小的正壓。
2.根據權利要求1所述的大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統，其特征是所述通風設備(1)為安裝在屋頂的風機或是位于屋頂中部或屋頂一側的至少一個送風口，送風口經風管與風機連接，或其他可將冷風由室外送入室內的通風設備(1)，在通風設備(1)上安裝氣流分布裝置(3)。
3.根據權利要求2所述的大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統，其特征是所述氣流分布裝置(3)為散流器。
4.根據權利要求1所述的大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統，其特征是所述微正壓控制系統包括至少兩個壓差傳感器(4)，它們安裝在室內底層風口和/或外門附近，用于檢測底層室內外壓差的變化；各壓差傳感器(4)與微電腦控制器連接，微電腦控制器則與風量調節裝置(2)連接。
5.根據權利要求1或4所述的大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統，其特征是所述風量調節裝置(2)為安裝在通風設備(1)風閥上的風門驅動器，它在微電腦控制器的控制下調整風門開合程度，控制進風量。
6.根據權利要求1或4所述的大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統，其特征是所述風量調節裝置(2)為安裝在屋頂風機上的變頻裝置，它在微電腦控制器的作用下調整風機的轉速控制進風量。
7.一種大空間建筑冬季上部熱量下送采暖方法，其特征是冬季室內熱源產生的熱空氣上升聚集在室內上部，形成一個高溫區，由于煙囪效應冷空氣會由房間底層的各縫隙進入室內；此時微正壓控制系統控制通風設備(1)開始不間斷地由室內頂部向室內送入冷風；冷風在氣流分散裝置(3)作用下與室內上部高溫區空氣充分混合；混合后的空氣下降，從而將上部的熱量送入了下部，最終使室內形成壓力略大于室外壓力的微正壓環境，熱空氣由室內底層外出，阻止了冷風從室內底層進入。
8.根據權利要求7所述的大空間建筑冬季上部熱量下送采暖方法，其特征是所述微正壓控制系統控制在室內底層風口和外門附近設置的壓差傳感器(4)，檢測室內微正壓的變化，其產生信號送入微電腦控制器，微電腦控制器控制通風設備(1)送入的冷風量。
9.根據權利要求7所述的大空間建筑冬季上部熱量下送采暖方法，其特征是所述氣流分布裝置(3)將由屋頂上部送入的冷風散流后使其沿屋頂做貼附射流，且射流長度不在建筑四周產生下降冷氣流；同時冷風均勻分布在房間上部，使其正好與室內上層的熱空氣區混合。
全文摘要
本發明公開了一種大空間建筑冬季上部熱量下送采暖系統及采暖方法。它解決了目前大空間建筑物冬季取暖效果不好的問題，具有結構簡單，使用方便，熱效率高，能有效提升室內穩定，避免冷風感等優點，其結構為它包括安裝在建筑物頂部的至少一個換風設備以及熱源等，所述換風設備通過風量調節裝置與微正壓控制系統連接，換風設備送入室內的冷風在室內上部與高溫區空氣混合。這樣利用微正壓系統控制換風設備向室內送入冷風，使冷風與室內上部高溫區熱空氣充分混合后，向下移動，使室內壓力大于室外壓力，成為一個微正壓環境，阻止了冷風的進入，增強了取暖效果。
文檔編號F24D5/02GK1743740SQ20051004405
公開日2006年3月8日 申請日期2005年7月20日 優先權日2005年7月20日
發明者包民業, 韓磊, 張成義, 劉金棟, 王運考 申請人:山東電力工程咨詢院