專利名稱：通風(fēng)設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及建筑物氣候控制.更具體而言，本發(fā)明涉及
用于墻受熱的建筑物空間的氣候控制.
背景技術(shù)：
0002建筑物空間的局部墻變熱可具有若干原因，示例性的加 熱可包括太陽加熱和來源于建筑物內(nèi)部的加熱.圖l示出了一個示例性 太陽加熱情況，其中建筑物20包括第一內(nèi)部空間22。示例性的內(nèi)部空 間22為具有帶窗的前墻24和26 (其也可為頂棚)的中庭.示例性中庭具 有后墻28，其可將中庭與一個或多個其它內(nèi)部空間30分離.中庭可具有 側(cè)墻(未示出)，中庭包括地板32，其可是或接近地面34的高度.中庭 可具有惑高度Ha，并且建筑物可在地面上具有示例性總高度H.
0003示例性太陽加熱涉及經(jīng)過前墻和/或頂棚而被后墻28的前表 面/面44接收的光42.從而陽光加熱后墻.加熱的后墻包括沿著后墻的向 上氣流46。當(dāng)?shù)竭_(dá)頂棚26時，該氣流沿屋頂向前行進(jìn)并隨后沿前墻的內(nèi) 部表面/面向下行進(jìn).當(dāng)?shù)竭_(dá)地板32時，氣流可向后返回，
0004產(chǎn)生的氣流46的再循環(huán)可導(dǎo)致在空間中積聚過多熱量.解 決該熱積聚可能對建筑物的空調(diào)系統(tǒng)造成負(fù)擔(dān).

發(fā)明內(nèi)容
0005本發(fā)明的一個方面涉及一種建筑物，具有內(nèi)部空間、 笫一墻表面以及通風(fēng)口 。渦流導(dǎo)向擋板設(shè)置為至少部分地將渦流室與 內(nèi)部空間的剩余部分分離。通風(fēng)口沿著渦流室。渦流室具有在墻上的 自剩余部分的入口.
0006在各種實(shí)施中，建筑物可具有一個或多個窗，設(shè)置成允 許陽光進(jìn)入內(nèi)部空間以加熱墻從而引起沿著墻的向上氣流，渦流導(dǎo)向 擋板可設(shè)置成使向上氣流改變方向以形成渦流.渦流可將空氣輸送出 通風(fēng)口。通風(fēng)口可包括接近墻的第一端和第二端的第一側(cè)部通風(fēng)口和 笫二側(cè)部通風(fēng)口 。渦流導(dǎo)向擋板可設(shè)置成使向上氣流改變方向以形成第一和第二渦流，它們分別將空氣輸送到笫一和第二側(cè)部通風(fēng)口 .
0007本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例的細(xì)節(jié)在附圖和具體實(shí)施方 式中闡述.從具體實(shí)施方式
和附圖以及從權(quán)利要求中，本發(fā)明的其它 特征、目的將變得顯而易見.


0008圖l為具有渦流通風(fēng)系統(tǒng)的建筑物內(nèi)部空間的側(cè)視示意圖。
0009圖2為通風(fēng)系統(tǒng)的放大的側(cè)視示意圖.
0010圖3為部分側(cè)視示意氣流圖.
0011圖4為圖2的內(nèi)部空間的透視圖，
0012圖5為圖2的通風(fēng)系統(tǒng)的水平截面困.
0013圖6為圖2的系統(tǒng)處于可替代的工作模式中時的側(cè)視示意圖。
0014在各圖中相似的參考數(shù)字和標(biāo)記表示相似的元件.
具體實(shí)施例方式
0015圖2示出了沿著后墻28和頂棚26之間的接合處52 (例如， 拐角角)設(shè)置的換氣(通風(fēng))系統(tǒng)50,該系統(tǒng)包括一個或多個通風(fēng)口。 圖3示出了 一對示例性的左通風(fēng)口 54A和右通風(fēng)口54B,接近后墻的左和 右端，在內(nèi)部空間的左和右端墻56A和56B上，通風(fēng)口可直接或經(jīng)管道 60通到建筑物外部(圖2),如進(jìn)一步詳細(xì)討論的，至少在第一工作模 式中，系統(tǒng)可提供將空氣輸送出通風(fēng)口的駐渦.示例性系統(tǒng)產(chǎn)生具有 相同的角度循環(huán)方向和向外發(fā)散的縱向方向的一對渦流62A和62B (圖 4)(例如，關(guān)于通風(fēng)口之間的豎直面(例如，中心面)500的鏡像). 渦流62A和62B分別將空氣輸送出左通風(fēng)口54A和右通風(fēng)口54B.
0016由系統(tǒng)50的導(dǎo)向擋板70 (圖2)產(chǎn)生/捕獲示例性的渦流. 示例性的導(dǎo)向擋板70與后墻的上部分和頂棚的后部分配合以限定捕獲 空間(渦流室)72.
0017在第一工作模式中，通風(fēng)口54A和54B從捕獲空間/腔室72 形成示例性的出口，同樣至少存在一個入口.示例性的入口74為單個 入口，在后墻的長度上延伸。示例性的擋板70豎直然后水平的延伸，示例性的擋板構(gòu)造具有L-形截面.L的示例性的腿部76大致豎直延伸， L的示例性的足部78大致水平延伸，示例性的入口在擋板的足部端部80 和后墻的前表面之間.
0018在笫一工作模式中，當(dāng)氣流46沿著后墻的長度方向向上 通過時，氣流經(jīng)過入口74進(jìn)入腔室72.腔室72可具有兩個效應(yīng)的結(jié)合. 首先，腔室形成的限制朝出口橫向地引導(dǎo)氣流.在示例性對稱構(gòu)造中， 這涉及將該氣流相對于中心面500以鏡像有效的橫向分開.另外，該氣 流的動量在碰到頂棚(腔室頂部)時被轉(zhuǎn)向(即，如圖2所示的逆時針). 當(dāng)該氣流隨后碰到腿部76、足部78以及隨后的后墻28時，該轉(zhuǎn)向繼續(xù)。 圖3示出了有關(guān)的在中庭中心的冷空氣再循環(huán)86和在前墻和頂棚的接 合處附近的相反的局部循環(huán)88.
0019在某些情況下，可能期望暖空氣再循環(huán)通過內(nèi)部空間22. 例如，在冬季，這種加熱可有利地取代或補(bǔ)充主動式供暖系統(tǒng)，因此， 該系統(tǒng)可配置成在笫一模式和第二模式之間轉(zhuǎn)換，其中在笫一模式， 駐渦促進(jìn)空氣和熱排放，在第二模式，沒有駐渦或者駐渦的效果以某 種方式被減少.模式改變可以可替代地或附加地與打開/關(guān)閉通風(fēng)口 54A和54B相關(guān).圖6示出了一種構(gòu)造，其中L-截面擋板的腿部76被鉸接 以打開渦流室并允許氣流沿其再循環(huán)流動路徑經(jīng)過，示例性的鉸接為 折疊(例如，向下旋轉(zhuǎn))于足部78。但是，其它的鉸接也是可以的.
0020鉸接(例如，腿部76的)可為手動的或由致動器90 (例 如，電機(jī)、氣動致動器、液壓致動器等等)驅(qū)動.可經(jīng)響應(yīng)傳感器輸 入(例如，在內(nèi)部空間不同位置的一個或多個溫度傳感器102A-C)的 控制系統(tǒng)100(圖1)(例如，其可結(jié)合進(jìn)建筑物的主HVAC控制系統(tǒng)) 來控制致動器.在示例性的第一模式(渦流通風(fēng)模式)中，基本上是 被動工作(可非強(qiáng)制的通過通風(fēng)口排放空氣)，但是可替代地，可通 過例如風(fēng)力來補(bǔ)充氣流，借助于一個或多個也可以由控制系統(tǒng)100控制 的電扇104A和104B.示例性的風(fēng)扇104A和104B為建筑物的傳統(tǒng)的(例 如，已有的)HVAC系統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)單元(AHUs)，其中HVAC系統(tǒng) 在所有通風(fēng)模式中連續(xù)工作以提供期望的新鮮空氣交換.
0021在一個實(shí)例中，該模式可季節(jié)性地轉(zhuǎn)換在夏季為渦流 通風(fēng)第一模式；而在其它季節(jié)為第二模式。也可以使用日時刻在顯 著的日射時段為渦流通風(fēng)模式；其它情況下則為第二模式。如上文提0022可進(jìn)一步劃分第一和第二模式.例如，第二模式可分成 一種具有風(fēng)扇推動的無渦流通風(fēng)模式；以及另一種沒有通風(fēng)的模式.
0023在示例性實(shí)施中，在渦流通風(fēng)模式中排熱多于風(fēng)扇推動 的無渦流通風(fēng)模式下(例如，風(fēng)扇工作參數(shù)為常數(shù)，但不是必需這樣 做)的排熱.甚至相對于質(zhì)量流量，并且即使如果質(zhì)量流量減少，由 系統(tǒng)提供的向內(nèi)部空間外的熱傳輸可超過由類似設(shè)置的通風(fēng)口 (以及 AHUs)單獨(dú)提供的熱傳輸.例如，僅僅AHUs和通風(fēng)口，可排放冷卻 器所有的空氣混合物，包括更大量的抽引氣流沿著頂棚向后；和從 中庭的中心。渦流通風(fēng)模式優(yōu)先使排放的空氣從特定的向上的暖流沿 著后墻被抽引.這可允許渦流通風(fēng)模式與基本的或無渦流模式相比， 能利用相同的或更少的氣流來帶走更多的熱量.
0024但是，在渦流通風(fēng)模式下通過通風(fēng)口排放的氣流(例如， 質(zhì)量流率)可高于在基本的或無渦流模式下排放的氣流.相對于更均 勻分布的類似網(wǎng)格橫截面的通風(fēng)口 (即，延伸后墻的整個橫向長度的 短通風(fēng)口 )，設(shè)置成接受渦流排放的離散的局部通風(fēng)口的使用也可具 有類似的熱傳遞和氣流增加。
0025通風(fēng)系統(tǒng)可被設(shè)置為已有建筑物的改型或設(shè)置在已有的 建筑物構(gòu)造的再設(shè)計中.可替代地，可在空白設(shè)計中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng).示例 性的建筑物空間包括辦公樓的高電梯前廳/中庭.
0026可經(jīng)實(shí)驗(yàn)和模擬(例如，計算流體力學(xué))的結(jié)合來優(yōu)化 系統(tǒng)性能.除了那些示出的之外，可引入更加復(fù)雜的形狀、部分等等. 示例性的設(shè)計/優(yōu)化過程最初可基于估計的性質(zhì)設(shè)計各種部件的尺寸. 在這之后有實(shí)驗(yàn)的或模擬的改進(jìn).例如，在圖2的基本結(jié)構(gòu)中，擋板和 腔室具有特征高度He.通風(fēng)口都具有從頂棚向下延伸的特征高度Hv. 入口具有特征深度Dl可選擇或優(yōu)化D,以使其稍大于入口74的墻的熱 近界屋厚度Tb.示例性的D!為熱邊界層厚度的110-115"/。，這允許氣流 進(jìn)入腔室但是限制泄露.有利的腔室深度Dc基本上大于Dt (例如，大 約為熱邊界層厚度的tb的四倍)。對于150m的示例性中庭高度而言， 示例性的通風(fēng)口高度Hv大約為一米.示例性的腔室高度Hc適度地大于 通風(fēng)口高度(例如，大約1.4HJ ,示例性的中庭高度大于20m,更特 別地大于50m.0027已描述了本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例.然而，應(yīng)該理解 可進(jìn)行各種修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍.例如，建筑物設(shè)計圖 的細(xì)節(jié)、當(dāng)?shù)貧夂蛞约敖ㄖ锓较驎绊懭魏翁囟ǖ膶?shí)施.另外，涉 及空白設(shè)計而不是已有建筑物的改型的程度會進(jìn)一步影響任何特定的 實(shí)施.因此，其它實(shí)施例在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi).
權(quán)利要求
1.一種建筑物(20)，包括內(nèi)部空間(22)；墻(28)表面(44)；通風(fēng)口(54A，54B)；以及渦流導(dǎo)向擋板(70)，至少部分地將渦流室(72)與內(nèi)部空間(22)的剩余部分分離，通風(fēng)口沿著渦流室并且渦流室在墻(28)上具有入口(74)。
2. 權(quán)利要求1的建筑物，其中設(shè)置一個或多個窗(24, 26 )來允許陽光(42 )進(jìn)入內(nèi)部空間(22 ) 以加熱墻(28)從而引起沿著該墻的向上氣流(46);以及渦流導(dǎo)向擋板(70K殳置成使向上氣流改變方向以形成渴流(62A， 6M)，渦流將空氣輸送出通風(fēng)口 (54A， 54B).
3. 權(quán)利要求1的建筑物，其中 渦流導(dǎo)向擋板設(shè)置成使向上氣流改變方向以形成相反縱向方向和共同環(huán)形方向的第一渦流(62A)和笫二渦流(62B),
4. 權(quán)利要求1的建筑物，其中通風(fēng)口包括接近該墻的第一端和第二端的第一側(cè)部通風(fēng)口 (54A)和第二側(cè)部通風(fēng)口 (54B);以及渦流導(dǎo)向擋板設(shè)置成使向上氣流改變方向以形成笫一渦流 (62A)和第二渦流(62B)，分別將空氣輸送出第一側(cè)部通風(fēng)口和第 二側(cè)部通風(fēng)口.
5. 權(quán)利要求1的建筑物，還包括致動器(90)，聯(lián)接到擋板的至少笫一構(gòu)件(76)，以將笫一構(gòu) 件從與第一模式相關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到與第二模式相關(guān)的狀態(tài)在笫一模式中，第一構(gòu)件(76)設(shè)置成使熱氣流改變方向以 形成渦流，渦流將空氣輸送出通風(fēng)口；以及在笫二模式中，擋板將環(huán)繞擋板的熱氣流傳送到頂棚.
6. 權(quán)利要求5的建筑物，還包括控制器(100),聯(lián)接到致動器以控制致動器并配置成響應(yīng)于過 高的檢測溫度將第一構(gòu)件從笫二狀態(tài)轉(zhuǎn)換成笫一狀態(tài).
7. —種建筑物(20)，包括內(nèi)部空間(22); 受熱的墻(28);至少一個通風(fēng)口 (54A, 54B);以及駐渦裝置(50)，用于至少在第一模式中將墻加熱的空氣流導(dǎo)引 出該至少一個通風(fēng)口
8. 權(quán)利要求7的建筑物，還包括風(fēng)扇(104A, 104B)，設(shè)置在通風(fēng)口的下游，
9. 權(quán)利要求7的建筑物，其中該裝置包括致動器(90)，聯(lián)接到至少笫一構(gòu)件以將笫一構(gòu)件從 與笫一模式相關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到與第二模式相關(guān)的狀態(tài)，在笫二模式中， 該裝置將氣流傳送到頂棚。
10. 權(quán)利要求9的建筑物，還包括控制器，聯(lián)接到致動器以控制致動器并配置成響應(yīng)于過高的檢測 溫度將第 一構(gòu)件從第二模式轉(zhuǎn)換到第 一模式.
11. 一種制造權(quán)利要求7的建筑物的方法，包括對已有的建筑物改型 以加入所述通風(fēng)口和所述裝置.
12. —種對建筑物內(nèi)部空間進(jìn)行氣候控制的方法，包括 至少在第一模式中使氣流沿空間的墻行進(jìn)以加熱氣流； 使氣流經(jīng)過駐渦；以及 使氣流經(jīng)過通風(fēng)口以離開該空間。
13. 權(quán)利要求12的方法，還包括 至少在第二模式中使所述氣流沿空間的墻行進(jìn)以加熱氣流； 使所述氣流掠過頂棚；以及 使所述氣流沿笫二墻向下行進(jìn).
14. 權(quán)利要求13的方法，還包括 通過如下方式從笫一模式轉(zhuǎn)換到笫二模式將構(gòu)件從笫一狀態(tài)轉(zhuǎn)換到笫二狀態(tài)在第一狀態(tài)中，構(gòu)件使氣流改變方向以形成駐渦；以及 在第二狀態(tài)中，構(gòu)件允許氣流行進(jìn)到頂棚。
15. 權(quán)利要求13的方法，還包括通過如下方式從第二模式轉(zhuǎn)換到笫 一模式 將構(gòu)件從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)換到笫一狀態(tài)在第一狀態(tài)中，構(gòu)件使氣流改變方向以形成駐渦；以及 在第二狀態(tài)中，構(gòu)件允許氣流行進(jìn)到頂棚.
16. 權(quán)利要求12的方法，其中 駐渦是非強(qiáng)制的.
17. 權(quán)利要求12的方法，其中風(fēng)扇(104A, 104B)設(shè)置在通風(fēng)口的下游抽引氣流.
18. 權(quán)利要求12的方法，其中 具有基本上相同的循環(huán)方向但相反縱向方向的笫一駐渦和笫二駐渦.
19. 權(quán)利要求12的方法，其中 具有基本上相同的循環(huán)方向但發(fā)散的相反縱向方向的笫一駐渦和第二駐渦.
全文摘要
一種建筑物，具有內(nèi)部空間、第一墻表面以及通風(fēng)口。渦流導(dǎo)向擋板設(shè)置成至少部分地將渦流室與內(nèi)部空間的剩余部分分離。通風(fēng)口沿著渦流室。渦流室具有在墻上的自剩余部分的入口。
文檔編號F24F7/00GK101631993SQ200780051668
公開日2010年1月20日 申請日期2007年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月21日
發(fā)明者N·S·哈里哈蘭 申請人:開利公司