自动抗墙壁迎面风压排气装置论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种自动抗墙壁迎面风压排气装置，该装置包括排气机构和防风倒灌机构，排气机构包括排风管、固定在排风管内的排风扇以及固定在排风管进风口内的流量控制风门，所述的流量控制风门包括与排风管进风口内径匹配的圆盘体、两扇形板对称设置的扇形调节门和驱动电机，所述的防风倒灌机构包括固定在墙体室内墙壁的方形罩和轻质柔性材质的阀瓣片，该方形罩上设有栅格网，该栅格网的内侧面上设有完全覆盖栅格网且自然下垂的阀瓣片；在墙体上的压差传感器、二氧化碳传感器、排风扇和驱动电机均与控制器连接且由控制器联合控制，通过传感器控制排风扇排风以及流量控制风门的开合，实现室内自动排气，且随室内外的风压情况实时控制排风量。

主设计要求

1.自动抗墙壁迎面风压排气装置，该装置包括排气机构和防风倒灌机构，其特征是：所述的排气机构包括排风管、固定在排风管内的排风扇以及固定在排风管进风口内的流量控制风门，所述的排风管进风口所在端水平贯穿房屋的墙体并伸入到室内，在排风管墙体外所在的管内、沿排风管的轴向均匀设有至少两个向排风管的出风口排气的排风扇；所述的流量控制风门包括与排风管进风口内径匹配的圆盘体、两扇形板对称设置的扇形调节门和驱动电机，所述的圆盘体同轴固定在排风管的进风口内，在圆盘体上设有与扇形调节门形状匹配的扇形风口，所述的驱动电机同轴固定在排风管内且位于圆盘体的外侧，该驱动电机的输出轴伸向排风管内朝向圆盘体，所述的扇形调节门的中心固定在驱动电机的输出轴上且与圆盘体的位置对应匹配；所述的防风倒灌机构包括固定在墙体室内墙壁的方形罩和柔性轻质材质的阀瓣片，所述的方形罩将排风管的进风口完全覆盖，该方形罩中部的竖向侧壁上设有与排风管进风口对应且面积大于进风口截面的栅格网，该栅格网为中空状且内侧面上设有完全覆盖栅格网的阀瓣片，该阀瓣片的上端固定在方形罩中部的竖向侧壁的内表面上、且阀瓣片自然下垂紧贴栅格网的内侧面。

设计方案

1.自动抗墙壁迎面风压排气装置，该装置包括排气机构和防风倒灌机构，其特征是：

所述的排气机构包括排风管、固定在排风管内的排风扇以及固定在排风管进风口内的流量控制风门，所述的排风管进风口所在端水平贯穿房屋的墙体并伸入到室内，在排风管墙体外所在的管内、沿排风管的轴向均匀设有至少两个向排风管的出风口排气的排风扇；所述的流量控制风门包括与排风管进风口内径匹配的圆盘体、两扇形板对称设置的扇形调节门和驱动电机，所述的圆盘体同轴固定在排风管的进风口内，在圆盘体上设有与扇形调节门形状匹配的扇形风口，所述的驱动电机同轴固定在排风管内且位于圆盘体的外侧，该驱动电机的输出轴伸向排风管内朝向圆盘体，所述的扇形调节门的中心固定在驱动电机的输出轴上且与圆盘体的位置对应匹配；

所述的防风倒灌机构包括固定在墙体室内墙壁的方形罩和柔性轻质材质的阀瓣片，所述的方形罩将排风管的进风口完全覆盖，该方形罩中部的竖向侧壁上设有与排风管进风口对应且面积大于进风口截面的栅格网，该栅格网为中空状且内侧面上设有完全覆盖栅格网的阀瓣片，该阀瓣片的上端固定在方形罩中部的竖向侧壁的内表面上、且阀瓣片自然下垂紧贴栅格网的内侧面。

2.根据权利要求1所述的自动抗墙壁迎面风压排气装置，其特征是：所述的墙体上设有贯穿墙体且能检测墙体内外压差的压差传感器，在墙体的室内墙壁上还设有二氧化碳传感器，所述的压差传感器、二氧化碳传感器、排风扇和驱动电机均与控制器连接且由控制器联合控制。

3.根据权利要求1所述的自动抗墙壁迎面风压排气装置，其特征是：所述的排风管内在流量控制风门与距离进风口最近的排风扇之间的管体内壁上交错设有隔音板，隔音板在排风管径向的高度大于排风管的半径，该隔音板的表面及隔音板周围排风管的内壁上均设有吸音层。

4.根据权利要求1所述的自动抗墙壁迎面风压排气装置，其特征是：所述的排风扇包括排风电机及与排风电机的输出轴同轴固定的排风扇叶。

5.根据权利要求1所述的自动抗墙壁迎面风压排气装置，其特征是：所述的排风管的出风口设为斜向下的斜切口状。

6.根据权利要求4所述的自动抗墙壁迎面风压排气装置，其特征是：所述的排风电机为无刷直流电机，所述的驱动电机为步进电机。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及室内通风设备的技术领域，特别涉及一种自动抗墙壁迎面风压排气装置。

背景技术

当前没有自动抗建筑物墙壁外迎面风压的排气装置，多层楼房不易使用屋顶排气，多数选择墙壁排气，现有的房屋墙壁排气装置采用的是自然排气或机械排气，自然排气受墙壁外迎面风压影响，机械排气定速或手动变档调速排气，受墙壁外随时变化的迎面风压影响，不能随墙外迎面风压变化自动调整转速、调整排风扇出风口的静压，排风扇排气量不稳定，排风扇风机的噪音大，且无法采取降噪措施；同时现代房屋要求全天气有稳定的排气量，或根据需要自动控制的变化排气量；大风天气，室外风不能倒灌；要求噪音不影响生活，特别是深夜，卧室噪音不能影响休息；长时间连续运行时，能耗要低。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种自动抗墙壁迎面风压排气装置。

具体内容如下：自动抗墙壁迎面风压排气装置，该装置包括排气机构和防风倒灌机构，其特征是：

优选的，所述的墙体上设有贯穿墙体且能检测墙体内外压差的压差传感器，在墙体的室内墙壁上还设有二氧化碳传感器，所述的压差传感器、二氧化碳传感器、排风扇和驱动电机均与控制器连接且由控制器联合控制。

优选的，所述的排风管内在流量控制风门与距离进风口最近的排风扇之间的管体内壁上交错设有隔音板，隔音板在排风管径向的高度大于排风管的半径，该隔音板的表面及隔音板周围排风管的内壁上均设有吸音层。

优选的，所述的排风扇包括排风电机及与排风电机的输出轴同轴固定的排风扇叶。

优选的，所述的排风管的出风口设为斜向下的斜切口状。

优选的，所述的排风电机为无刷直流电机，所述的驱动电机为步进电机。

本实用新型的有益技术效果：

①排风扇自动抗室外墙壁迎面风压：依据压差传感器采集室内外空气压差信息，智能控制排风扇转速，在压差传感器量程范围内，排风扇出风口的静压随室外墙壁迎面风压同步变化，始终大于室外墙壁迎面风压某个设定的数值，实现恒压、定量排气，排风扇的排气量不受墙壁迎面风压影响。

②排风扇运行时，室内低噪音：多个排风扇串联安装在排风管内同时运行，与单个排风扇相比，在产生相同排气静压条件下，多个串联排风扇的排风电机转速低、产生的噪音低，且排风电机安装在室外，通过排风管传入室内的噪音减低，同时排风管内设有隔音（隔音板）、消音（吸音层）措施，排风电机及背景噪音需通过消音管道传入室内，减低室内的噪音。

③排风扇排气量依据室内人员和绿色植物的多少，自动调节排气量：自动抗墙壁迎面风压的排风扇恒压排气，排气量由流量控制风门的开合度调节，依据二氧化碳传感器采集的室内二氧化碳浓度信息（人多时二氧化碳浓度逐渐升高，无人时二氧化碳浓度逐渐降低到自然状态），自动调节风门开合度，自动调节排气量，实现节能环保。

④排风扇防空气倒灌装置反应灵敏、密闭严密：防风倒灌机构安装在室内，柔性轻质材质的阀瓣片重量轻、阻力小，随风向变化及时封闭排风管道，密闭严密，免受室外气流影响。

附图说明

图1为自动抗墙壁迎面风压排气装置的主观结构示意图；

图2为图1中A的放大结构示意图；

图3为图2中B-B方向的剖面结构示意图；

图4为本实用新型中实施例涉及的控制器的电路原理图；

图中：1.墙体、11.室内墙壁、12.室外墙壁、2.压差传感器、3.二氧化碳传感器、4.排风管、41.排风管斜切口状的出风口、42.排风管的进风口、51.排风电机、52.排风扇叶、6.吸音层、7.隔音板、8.流量控制风门、81.圆盘体、82.扇形调节门、83.驱动电机、84.驱动电机的输出轴、85.扇形风口、91.方形罩、92.栅格网。

具体实施方式

实施例一，参见图1-4，自动抗墙壁迎面风压排气装置，该装置包括排气机构和防风倒灌机构，

所述的排气机构包括排风管、固定在排风管内的排风扇以及固定在排风管进风口内的流量控制风门，所述的排风管进风口所在端水平贯穿房屋的墙体并伸入到室内，在排风管墙体外所在的管内、沿排风管的轴向均匀设有至少两个向排风管的出风口排气的排风扇；多个排风扇同时运行，与单个排风扇相比，在产生相同排气静压的条件下，排风扇的风机转速低、产生的噪音低，所述的流量控制风门包括与排风管进风口内径匹配的圆盘体、两扇形板对称设置的扇形调节门和驱动电机，所述的圆盘体同轴固定在排风管的进风口内，在圆盘体上设有与扇形调节门形状匹配的扇形风口，所述的驱动电机同轴固定在排风管内且位于圆盘体的外侧，该驱动电机的输出轴伸向排风管内朝向圆盘体，所述的扇形调节门的中心固定在驱动电机的输出轴上且与圆盘体的位置对应匹配；扇形调节门和扇形风口之间重合度控制扇形风口开合的大小；

所述的防风倒灌机构包括固定在墙体室内墙壁的方形罩和柔性轻质材质的阀瓣片，所述的方形罩将排风管的进风口完全覆盖，该防风倒灌机构安装在室内，免受室外风力、阳光、雨雪、粉尘影响，该方形罩中部的竖向侧壁上设有与排风管进风口对应且面积大于进风口截面的栅格网，排风管的进气口通过栅格网进气，该栅格网为中空状且内侧面上设有完全覆盖栅格网的阀瓣片，该阀瓣片的上端固定在方形罩中部的竖向侧壁的内表面上、且阀瓣片自然下垂紧贴栅格网的内侧面，当室内空气压力大于室外空气压力时，空气通过排风管向室外排气，自然下垂的阀瓣片向室外方向偏转，栅格网通气开启，由于阀瓣片是软体、轻质材料，对空气的阻力很小，当室外空气压力大于室内空气压力时，空气在排风管内向室内方向流动，轻质软体的阀瓣片随空气同步移动，覆盖在栅格网内侧的平面上，中空部位由栅格网格条支撑，边缘紧贴网格罩内侧面，很小的风压就可以严密关闭栅格网的通风口。

所述的墙体上设有贯穿墙体且能检测墙体内外压差的压差传感器，压差传感器采集室内空气压力与室外墙壁迎面风压的压差信息，通过控制器调节排风电机的转速，是排风扇的转速随压差大小自动变化，使排风扇在排风管出风口的静压大于室外墙壁迎面风压一定数值，保持在设定的恒压值，室内的空气由室内其它空气进风口按需要量补充，排风管出风口的风压与室外迎面风压的压差恒定，排风扇的排气量就相对恒定。

在墙体的室内墙壁上还设有二氧化碳传感器，所述的压差传感器、二氧化碳传感器、排风扇和驱动电机均与控制器连接且由控制器联合控制，排风扇恒压排气，排气量由流量控制风门的开合度调节，室内的人较多时二氧化碳浓度会逐渐升高，无人时二氧化碳浓度逐渐降低到自然状态，二氧化碳传感器采集室内的二氧化碳浓度信息，通过控制器控制驱动电机进而控制扇形调节门与盘形体上的扇形风口之间的重合度，自动调节流量控制风门的开合度，调节排风扇的排气量。

所述的排风管内在流量控制风门与距离进风口最近的排风扇之间的管体内壁上交错设有隔音板，隔音板在排风管径向的高度大于排风管的半径，该隔音板的表面及隔音板周围排风管的内壁上均设有吸音层，隔音板和吸音层是为了减少经排风管进入室内的噪音。

所述的排风扇包括排风电机及与排风电机的输出轴同轴固定的排风扇叶。

所述的排风管的出风口设为斜向下的斜切口状，防止雨水等落入到排风管内。

所述的排风电机为无刷直流电机，在排风管内设置多个，并联在一起，如图4所示，以PLC为主形成的控制器方案，BLDC表示为无刷直流电机，通过可编程逻辑控制器PLC，控制PWM(脉冲宽度调制)调节电路的占空比，自动调节无刷直流电机（排风电机）的转速，从而调节排风扇的转速；所述的驱动电机为步进电机，可编程逻辑控制器PLC控制步进电机驱动器，驱动步进电机（驱动电机）工作，控制扇形调节门的旋转。

具体的，以设定排风管出风口的静压大于室外与室内的压差为10pa为例说明排风扇的工作过程：选用的压差传感器量程为正负120pa，室外墙壁迎面风压大于室内空气压力为正压，室外墙壁迎面风压小于室内空气压力为负压。

当室外墙壁迎面风压与室内空气压力压差在-120pa—-10pa区间时，电路关闭，排风扇不工作；室内外压差在-10pa—+120pa区间时，排风扇启动工作，排风扇转速随压差变化逐渐由慢变快；压差为-9pa时，排风扇旋转产生1pa的静压，与室内空气压力的合力，使排风扇出风口的静压为10pa，大于室外墙壁迎面风压10pa；压差为0pa时，排风扇旋转产生10pa的静压，使排风扇出风口的静压为10pa，大于室外墙壁迎面风压10pa；压差为+120pa时，排风扇旋转产生130pa静压，使排风扇出风口的静压为130pa，大于室外墙壁迎面风压10pa；压差大于+120pa时，超出压差传感器的量程，压差传感器过载保护启动，排风扇停止工作，防倒灌装置自动启动，使墙壁室外空气不能倒灌入室内。

二氧化碳传感器采集室内的二氧化碳浓度信息，从而控制器控制驱动电机工作，扇形调节门旋转，调节扇形风口的开合度，调节排风扇的排气量，（排风扇的风压与墙壁迎面风的风压差自动调节在设定的恒定数值内，调节扇形风口的开合度，可以调节排气量），室内二氧化碳浓度在400ppm（自然状态）以下时，扇形风口开启40%，室内按建筑物通风要求保持基本通风量；二氧化碳浓度在400ppm—600ppm区间时，扇形风口开启60%；二氧化碳浓度在600ppm—800ppm区间时，扇形风口开启80%；二氧化碳浓度在800ppm以上时，扇形风口全开，加大排气量。

图4为申请人通过可编程逻辑控制器PLC（或单片机）调节PWM的占空比来控制排风电机的转速、同时控制驱动电机（步进电机）调整风门的开合度的控制器方案，只限于列举一个控制器方案，不对本实用新型的技术方案进行限定，其他类似控制方案也可以使用，诸如单片机、工业计算机的控制方案均可。

设计图

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