ДИФФУЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО С ГОФРИРОВАННЫМИ ВСТАВКАМИ И КОНВЕКЦИОННЫЙ ВЕНТИЛЯТОР, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО
DIFFUSION DEVICE WITH CORRUGATED INSERTS AND CONVECTION FAN COMPRISING SUCH DEVICE

Изобретение относится к диффузионному устройству с гофрированными вставками и к конвекционному вентилятору, содержащему такое устройство.
В области вентиляционных систем, как известно здания оборудуют потолочными или настенными конвекционными вентиляторами для кондиционирования и, в случае необходимости, освежения окружающего воздуха. Конвекционные вентиляторы распределены в здании, и каждый из них содержит диффузионное устройство, такое как решетка, которое распространяет кондиционированный воздух в помещениях здания. На практике эти решетки крепят в верхней части стен.
Воздух в комнате всасывается и обрабатывается конвекционным вентилятором, после чего опять нагнетается в комнату. Таким образом, в зависимости от потребностей в обогреве или в охлаждении воздух либо нагревается, либо охлаждается конвекционным вентилятором. Кроме воздуха, засасываемого из комнаты, в конвекционный вентилятор может также поступать свежий воздух непосредственно снаружи или через вспомогательную систему вентиляции. В этом случае наружный воздух подвергается кондиционированию в конвекционном вентиляторе вместе с воздухом, отбираемым из комнаты. В режиме охлаждения воздух, нагнетаемый конвекционным вентилятором, является более холодным, чем воздух комнаты. Он стремится опуститься в направлении пола тем быстрее, чем больше перепад между его температурой и окружающей температурой.
Поэтому, чтобы избегать сильных потоков холодного воздуха, отрицательно сказывающихся на комфорте людей, следует максимально уменьшать этот перепад температур.
В статье "Lobed grilles for high mixing ventilation - An experimental analysis in a full scale model room", Llinka Nastase, Amina Meslen, Jordache Vlad, Iolanda Colda, опубликованной в журнале "Building and Environment" (46 (2011) 547-555), издательство ELSEVIER, описана диффузионная решетка, содержащая гофрированные ребра, которые ограничивают тонкий и гофрированный выходной край и способствуют смешиванию нагнетаемого воздуха с окружающим воздухом. Однако, воздушная струя, нагнетаемая через решетку, не использует эффекта Коанда, который стремится прижать воздушную струю к потолку и увеличивает дальность распространения струи. Действительно, воздушная струя, проходящая через решетку, не направляется в сторону потолка. Таким образом, эта струя имеет небольшой радиус действия и быстро опускается в направлении пола по причине разности температуры с окружающим воздухом. В результате этого обитатели комнаты ощущают поток холодного воздуха.
Кроме того, в документе US-B-6004204 описана насадка для нагнетания воздуха, способствующая этому явлению индукции. Эта насадка установлена в смесительной камере установки кондиционирования воздуха и позволяет оптимизировать смешивание между потоком свежего или обработанного воздуха и потоком загрязненного воздуха, отбираемого в комнате. В направлении ширины смесительной камеры можно установить несколько нагнетательных насадок или можно использовать только одну удлиненную нагнетательную насадку. Эта насадка или эти насадки содержат выходной край, имеющий контур с изгибами, то есть с закругленными участками. В этом документе гофры выполнены в виде окружности или в виде прямоугольника.
Конвекционные вентиляторы, содержащие смесительную камеру, не приспособлены для комнат большого объема, так как они не выдают «смешанный» воздух в количестве, достаточном для кондиционирования комнаты. Кроме того, выполнение смесительной камеры в конвекционном вентиляторе приводит к уменьшению компактности прибора.
Наконец, в документе DE-A-1579906 раскрыто устройство кондиционирования воздуха, содержащее радиационную панель, имеющую форму пластины из гофрированного листа, и два отражателя, расположенные с двух сторон от пластины. Устройство содержит несколько насадок, выполненных с возможностью направления воздуха в каналы, образованные между излучающей панелью и первым отражателем. Затем часть воздуха нагнетается на продольном конце панели в каналы, образованные между панелью и вторым отражателем. Радиационная панель обеспечивает особую циркуляцию воздуха внутри устройства, но не предусмотрена для отделения воздушного зазора с целью формирования специального наружного потока, способствующего смешиванию с окружающим воздухом.
Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков за счет создания диффузионного устройства, содержащего одну или несколько гофрированных вставок и способствующего индукции, то есть смешиванию распространяемой струи с окружающим воздухом, причем без уменьшения дальности распространения струи.
В связи с этом объектом изобретения является диффузионное устройство для распределения воздушной струи, содержащее по меньшей мере одну вставку, которая содержит гофры, разделяющие воздушный поток, нагнетаемый через диффузионное устройство, на два потока разного направления, причем эти гофры ограничивают тонкий и волнистый выходной край. Согласно изобретению, устройство дополнительно содержит по меньшей мере два отражателя, расположенные с двух сторон от вставки, которые образуют между собой отверстие для прохождения воздушной струи вокруг вставки и которые направляют воздушную струю в заранее определенном направлении.
Благодаря изобретению, воздушный поток, нагнетаемый устройством, делится гофрами, и поверхность контакта между нагнетаемой воздушной струей и окружающим воздухом множится. Таким образом, поверхность обмена между нагнетаемой струей и окружающим воздухом становится больше, чем в случае нагнетаемой сплошной воздушной струи. Кроме того, разделение первичной текучей среды волнистым выходным краем приводит к образованию дополнительных продольных завихрений. Эти два явления увеличивают смешивание нагнетаемого воздуха с окружающим воздухом. Это смешивание позволяет гомогенизировать температуру струи по отношению к температуре окружающего воздуха, и пользователи перестают ощущать поток холодного или теплого воздуха. Кроме того, отражатели ориентируют воздушную струю в заранее определенном направлении, что позволяет распространять струю вдоль стенки и использовать эффект Коанда. Воздушная струя сохраняет достаточную дальность распространения, что позволяет избегать слишком быстрого «падения» воздуха в направлении пользователей.
Согласно предпочтительным, но не ограничительным вариантам изобретения, диффузионное устройство может иметь один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых в любой технически возможной комбинации:
- устройство является диффузионной решеткой, выполненной с возможностью установки на стене, тогда как отражатели являются ребрами, принадлежащими к решетке.
- каждая вставка расположена на входе по отношению к ребрам на пути прохождения воздушной струи через решетку.
- ребра выполнены изогнутыми и содержат выходную часть, которая расположена в заранее определенном направлении.
- вставки содержат средства крепления на двух стойках решетки.
- оба отражателя образованы панелью диффузора и пластиной, выполненными с возможностью установки на потолочном конвекционном вентиляторе.
- панель диффузора и пластина выполнены с возможностью распространения воздушной струи в трех или четырех заранее определенных направлениях, которые являются компланарными.
- каждая вставка содержит средства крепления на панели диффузора.
- средства крепления на панели диффузора выполнены в виде крепежных лапок, предназначенных для крепления на панели при помощи винтов.
- гофры вставки расположены, каждая, в направлении с наклоном относительно оси, нормальной к продольной оси вставки.
Объектом изобретения является также конвекционный вентилятор, содержащий описанное выше диффузионное устройство.
Согласно предпочтительным, но неограничивающим вариантам осуществления изобретения, конвекционный вентилятор может иметь один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых в любой технически возможной комбинации:
- конвекционный вентилятор является потолочным конвекционным вентилятором, содержащим описанное выше устройство и средства для ориентации вставок в горизонтальной диффузионной плоскости конвекционного вентилятора.
- угол ориентации вставок в горизонтальной плоскости составляет от -60° до +60° по отношению к оси, нормальной к стороне панели диффузора.
- угол ориентации вставок в горизонтальной плоскости можно регулировать при помощи подвижного кронштейна.
Изобретение и его другие преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания двух вариантов осуществления заявленного диффузионного устройства, представленных исключительно в качестве примеров со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показана часть диффузионного устройства, содержащего несколько ребер, между которыми расположены вставки, вид в перспективе;
на фиг. 2 показана вставка решетки, изображенная на фиг. 1, увеличенный вид в перспективе;
на фиг. 3 представлен вид по стрелке III, показанной на фиг. 2;
на фиг. 4 представлен вид по стрелке IV, показанной на фиг. 3;
на фиг. 5 показан частичный вид в разрезе по плоскости V, изображенной на фиг. 1;
на фиг. 6 показана часть потолочного конвекционного вентилятора, содержащего диффузионное устройство согласно второму варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 7 представлен увеличенный вид зоны VII, показанной на фиг. 6;
на фиг. 8 схематично показан конвекционный вентилятор, представленный в конфигурации установки в подшивном потолке, вид в разрезе по плоскости VIII, показанной на фиг. 7;
на фиг. 9 представлена версия выполнения вставки, предназначенной для крепления в конвекционном вентиляторе, показанном на фиг. 6, вид, аналогичный фиг. 3;
на фиг. 10 - то же, что на фиг. 9, вид сбоку.
На фиг. 1 показано диффузионное устройство 1, которое является решеткой. На фиг. 1 решетка 1 показана так, как ее видно изнутри комнаты. На практике, решетка 1 выполнена с возможностью установки в верхней части стены, то есть вблизи потолка. Эта решетка 1 предназначена для нагнетания обработанного воздуха в комнату здания, то есть она является однонаправленной решеткой. Решетку 1 можно установить на конвекционном вентиляторе, находящемся в стене, или прямо на конце короба, установленного перед конвекционным вентилятором. В этом последнем случае решетка 1 представляет собой статичный выход, и соответствующий конвекционный вентилятор на входе может распространять воздух через несколько выходов, распределенных в здании.
В этом документе указания направления «верх», «низ», «верхний» и «нижний» следует рассматривать относительно конфигурации установки решетки 1 в стене.
Вентиляционная решетка 1 содержит прямоугольную рамку 2, которая частично показана на фиг. 1, и ряд ребер 8, расположенных горизонтально друг над другом в рамке 2. Ребра 8 являются отражателями, позволяющими направлять нагнетаемый воздух через вентиляционную решетку 1 в заранее определенном направлении А. в сторону потолка., Действительно, как показано на фиг. 1, ребра 8 имеют изогнутую форму с входной горизонтальной частью 8а и выходной частью 8b в направлении Д, то есть направленной вверх. Таким образом, воздух, нагнетаемый через вентиляционную решетку 1, направляется к потолку комнаты и использует эффект «Коанда», который увеличивает дальность распространения струи.
Между каждой парой смежных ребер 8 расположены вставки 10. Таким образом, ребра 8 образуют между собой отверстия O10 для прохождения воздушной струи вокруг вставок 10. На фиг. 1 вставки 10, рамка 2 и ребра 8 показаны частично по длине для упрощения чертежа. Вставки 10 закреплены на двух вертикальных стойках 4 и 6 рамки 2. Вставки 10 предназначены для увеличения индукции воздушных струй, проходящих между ребрами 8 решетки 1. Вставки 10 расположены немного ближе к входу по отношению к ребрам 8 на пути воздушного потока, нагнетаемого через решетку 1, чтобы воздух, нагнетаемый через решетку 1, в основном был направлен к потолку и использовал эффект Коанда.
На фиг. 2 вставка 10 показана более детально. В дальнейшем будет описана только одна вставка 10, так как все вставки 10 являются идентичными.
Вставка 10 расположена вдоль продольной оси Х10, которая является горизонтальным направлением, когда вставка установлена в вентиляционной решетке 1. Вставка 10 содержит два крючка 100 и 102 для крепления на стойках 4 и 6 решетки 1. Вставка 10 содержит гофры 108 и 110, которые расположены поочередно одна за другой вдоль оси X10, то есть гофры 108 и 110 расположены по прямой линии или на сегменте. Гофры 108 и 110 представляют собой закругленные участки вставки 10, расположенные соответственно над и под центральной плоскостью Р10 вставки 10. Гофры 108 и 110 имеют, каждая, вогнутость, обращенную к центральной плоскости Р10.
Гофры 108 и 110 образуют равномерный и волнистый зубчатый фриз вдоль оси Х10. Они ограничивают выходной край 106, который является тонкой волнистой кромкой. При этом говорят о «лопастном» крае. Волнистость выходного края 106 является идентичной, и выходной край 106 имеет постоянную толщину e106 по всей длине вставки 10. Толщина e106 составляет примерно 1 мм, тогда как длина вставки 10, которая зависит от размеров решетки 1, составляет от 40 до 100 см. Выходной край 106 содержит закругленные участки 106а и 106b, которые расположены соответственно над и под центральной плоскостью Р10. Закругленные участки 106а и 106b имеют одинаковый радиус кривизны и имеют протяженность примерно 180°. Радиус кривизны участков 106а и 106b составляет от 1 мм до 10 мм, в частности, приблизительно равен 2 мм. Участки 106а и 106b последовательно соединены между собой прямолинейными участками 106с, перпендикулярными к центральной плоскости Р10 и по существу вертикальными в конфигурации установки вставки 10 в решетке 1.
Вставка 10 содержит также входной край 104, который является прямолинейным и проходит параллельно продольной оси X10.
Плоскость Р10 является в основном горизонтальной в конфигурации установки решетки 1 в стене. Эта плоскость Р10 проходит через передний край 104 и через середину прямолинейных участков 106с.
Во время работы воздух поступает из вентиляционной магистрали к решетке 1. На фиг. 2 воздух, поступающий из вентиляционной магистрали и проходящий в решетку 1, показан двумя стрелками F1. На практике воздух, проходящий через решетку 1, предварительно охлаждается или нагревается в зависимости от выбранного типа кондиционирования, то есть охлаждения или обогрева. Нагнетаемый через решетку 1 воздух имеет большой перепад температуры относительно окружающего воздуха. Гофры 108 и 110 ограничивают, каждая, канал прохождения воздушного потока. Таким образом, воздушный поток F1, заходящий в решетку 1, разделяется гофрами 108 и 110 вставки 10.
Стрелки F2 и F3 обозначают соответственно пути воздуха вдоль внутренней стенки гофр 108 и 110. В данном случае «внутреннюю» сторону гофр 106 и 108 определяют как сторону, обращенную к центральной плоскости Р10. Воздушные пути F2 в каналах гофр 108 направлены вверх, тогда как воздушные пути F3 в каналах направлены вниз, что позволяет разделить на две части воздушную струю, проходящую через решетку 1. За счет разделения воздушного потока, нагнетаемого через решетку 1, поверхность контакта между нагнетаемой воздушной струей и окружающим воздухом возрастает, и чистый воздух легче смешивается с окружающим воздухом. Таким образом, вставки 10 улучшают индукций Струи, нагнетаемой через решетку 1, что позволяет уменьшить перепад температуры между нагнетаемой струей и окружающим воздухом приблизительно на 20%.
Воздушная струя, нагнетаемая через решетку, замедляется индукцией по причине взаимодействия с окружающим воздухом, поэтому геометрическая форма вставки 10 в реальности способствует индукции на коротком расстоянии, составляющем от 5 до 10 см на выходе решетки 1. Таким образом, влияние на скорость струи является очень незначительным, и струя сохраняет достаточную дальность распространения. В среднем дальность действия 4-5 м является достаточной, так как обычно позволяет достичь противоположной стены комнаты, в которой установлена решетка 1. Таким образом, в режиме охлаждения воздух не «опускается» слишком быстро в направлении пола со слишком холодной температурой.
Эта дальность распространения имеет еще большее значение в случае, когда нагнетаемый воздух является нагретым. Действительно, в этом случае необходимо создавать круговое движение горячего воздуха внутри комнаты, чтобы избежать стратификации воздушных слоев и образования «горячего» слоя вблизи потолка. Действительно, такой слой привел бы к нагреву потолка и, за счет излучения - к ощущению «горячего» потока, не желательному для пользователей.
Кроме того, вставку этого типа можно интегрировать в потолочный конвекционный вентилятор 3, показанный на фиг. 6 и 8, который выполнен с возможностью размещения в подшивном потолке 5 комнаты. Этот тип прибора обычно называют «вентиляторной кассетой», и он содержит нагнетательную щель 30, через которую воздух нагнетается в горизонтальной плоскости вблизи потолка. Эта нагнетательная щель ограничена пластиной 322 корпуса в форме параллелепипеда и диффузором 34. Панель 34 диффузора расположена под коробом 32. Панель 34 диффузора и пластина 322 являются отражателями, которые направляют воздушную струю, нагнетаемую конвекционным вентилятором 3, в заранее определенном направлении Δ. Направление Δ является горизонтальным направлением, поэтому воздух, выдаваемый конвекционным вентилятором 3, «облизывает» потолок.
Щель 30 образует отверстие для прохождения воздушной струи вокруг нескольких вставок 10. Вставки 10 проходят вдоль каждой стороны щели 30. Таким образом, вставки 10, панель 34 диффузора и пластина 322 вместе образуют диффузионное устройство 1 конвекционного вентилятора 3.
Некоторые так называемые «четырехканальные» кассеты распространяют воздух в четырех попарно противоположных компланарных направлениях. В этом случае нагнетательная щель 30 является прямоугольной периферической щелью. Другие, так называемые «трехканальные» кассеты распространяют воздух только в трех компланарных направлениях, и щель проходит только по трем сторонам короба. В этом случае нагнетательная щель 30 имеет U-образную форму. На фиг. 6 стрелки F4 и F5 обозначают два направления распространения воздушной струи.
Вставки 10 закреплены на верхней поверхности панели 34. Они содержат крепежные лапки 101, которые крепятся на панели 34 при помощи винтов. Вставки 10 могут иметь средства крепления, позволяющие соединять их друг с другом. Можно также выполнить моноблочную вставку U-образной или прямоугольной формы в зависимости от типа используемой кассеты.
В варианте решетку 1 можно установить на потолке.
На фиг. 9 и 10 показан вариант конструкции вставки 10'. Эта вставка 10' выполнена с возможностью интегрирования в описанный выше потолочный конвекционный вентилятор. Она показана частично по длине на фиг. 9 и 10. Она содержит три лапки 101 крепления на панели 34 и ограничивает наклонные гофры 110'. Действительно, в отличие от гофр 110 вставки, показанной на фиг. 1-8, которые расположены перпендикулярно к продольной оси X10 вставки 10, гофры 110' образуют с осью Y10, нормальной к оси Х10, угол А110, находящийся в пределах от -60° до +60°, в данном примере равный 20°. Этот угол измеряют между осью Y10 и направлением D110, в котором расположены гофры 110'. Вставки 10 выполнены с возможностью ориентации воздушных струй, поступающих на три или на четыре стороны кассеты, в среднем направлении, имеющем наклон по отношению к направлениям F4 и F5, которые являются перпендикулярными к сторонам панели 34 диффузора. Среднее направление воздушных струй, обдувающих стороны кассеты, ориентируется, таким образом, вставками 10 в диффузионной плоскости конвекционного вентилятора, которая является горизонтальной плоскостью. Это позволяет избегать фронтального взаимодействия воздушных струй, выходящих из двух находящихся друг против друга кассет, и, следовательно, образования холодного или горячего потока в результате этого взаимодействия. Таким образом, присутствующие в комнате не ощущают направленных к полу потоков холодного или горячего воздуха. Кроме того, вставка 10' содержит два скошенных края 114, то есть два края, обрезанных под углом 45° к оси Х10 или Y10. Это позволяет состыковать четыре вставки 10' для получения прямоугольной рамки. В не показанном на фигурах варианте потолочный конвекционный вентилятор 3 содержит средства для ориентации вставок 10 в горизонтальной плоскости. Например, эти средства могут включать в себя подвижный кронштейн, служащий поворотной осью для ориентации вставок 10 в угловом интервале от -60° до +60° относительно оси, нормальной к стороне панели 34.
Вышеупомянутые отличительные признаки, версии и варианты осуществления можно комбинировать для получения новых вариантов осуществления изобретения.