用于大体积混凝土的风冷温控系统、风冷温控方法及设计方法

摘要

本发明公开一种用于大体积混凝土的风冷温控系统、风冷温控方法及设计方法。风冷温控系统包括：供风装置，提供该风冷温控系统的冷却风来源；一级风管，与供风装置连接形成静压箱；二级风管，设置有多根，多根二级风管预埋在混凝土内或借用混凝土施工时内部预留的预应力管道，其露出端通过连接管与一级风管管壁上的接口连接，并且二级风管的截面尺寸小于一级风管的截面尺寸；传感器系统，用于检测所需风压、风速以及温度数据；控制模块，用于采集传感器系统传入的数据并经过数据分析处理后调节供风装置。本发明解决了传统系统中风压分布不均匀、风压损失较大、风速无法灵活控制等问题，提升了大体积混凝土施工过程中的温度控制效果。

权利要求

1.一种用于大体积混凝土的风冷温控系统，其特征在于，包括：供风装置，提供该风冷温控系统的冷却风来源；

一级风管，与所述供风装置连接形成静压箱，并在其管壁上预留多个接口；

二级风管，设置有多根，多根二级风管预埋在混凝土内或借用混凝土施工时内部预留的预应力管道，其露出端通过连接管与所述一级风管管壁上的接口连接，并且所述二级风管的截面尺寸小于一级风管的截面尺寸；

所述供风装置包括鼓风机，所述鼓风机设有变频器和第一电动风量控制阀，并且所述第一电动风量控制阀安装在所述一级风管的近端；

所述一级风管为大口径圆形管道，其远端封口，近端通过所述第一电动风量控制阀与鼓风机连接，中部沿其长度方向间隔设置有多个所述接口，用于与所述二级风管连接；并且所述接口处均设置有第二电动风量控制阀，用于通过调整其开合控制输出至所述二级风管的风量及风速大小；

传感器系统，包括：

风压变送器，用于检测由供风装置输送至一级风管的风压；

风速传感器，用于检测由一级风管输送至各二级风管的风速；

温度传感器，用于检测混凝土温度；

控制模块，与所述传感器系统通信连接，用于根据所述传感器系统传入的数据调节所述供风装置输送的风压和/或风速；所述控制模块包括数据采集系统和PLC控制系统，具有定风压控制模式和温度反馈控制模式，定风压控制模式下所述PLC控制系统使整个系统保持基本恒定的风压及风速运行，温度反馈控制模式下根据所述数据采集系统获取的温度信息实时调整系统内的风速；所述定风压控制模式包括简易模式和精确模式，简易模式下所述PLC控制系统控制所述变频器和第一电动风量控制阀调节所有二级风管保持统一的风压和风速，精确模式下，用户自行设置各个二级风管的风速，PLC控制系统根据用户设置控制各第二电动风量控制阀调节各二级风管的风速，直至与用户设置的风速一致。

2.根据权利要求1所述的用于大体积混凝土的风冷温控系统，其特征在于，所述温度传感器布置在大体积混凝土内，数量与二级风管数量相同，安装在二级风管周边沿管长方向混凝土温度最高的位置。

3.根据权利要求1所述的用于大体积混凝土的风冷温控系统，其特征在于，所述连接管为帆布软管。

4.一种根据权利要求1至3任一项所述的用于大体积混凝土的风冷温控系统的风冷温控方法，其特征在于，包括：S1：安装鼓风机、一级风管、传感器系统和控制模块，并将传感器系统与控制模块连接；

S2：开启鼓风机，数据采集系统获取所述一级风管各接口处风速传感器的风速值并反馈至PLC控制系统，PLC控制系统通过调整各接口处第二电动风量控制阀的开启角度使各接口处的风速一致；

S3：使用连接管将一级风管的接口与二级风管连接；

S4：采用定风压控制模式中的简易模式对大体积混凝土进行风冷温控，包括：S4‑1：将PLC控制系统切换为简易模式，用户根据需要设置一组风压及风速；

S4‑2：数据采集系统获取风压及风速数据，并将获取的风压及风速数据反馈至PLC控制系统；

S4‑3：PLC控制系统调整变频器工作频率以及第一电动风量控制阀的开启角度，直至PLC控制系统再次获取的风压及风速数据与用户设置的数值相同；

S4‑4：系统以保持稳定的风压及风速向大体积混凝土供给冷却风，各二级风管中的风速相同；

S5：若需要为各二级风管提供不同的风速，继续采用定风压控制模式中的精确模式对大体积混凝土进行风冷温控，包括：S5‑1：将PLC控制系统切换为精确模式，用户根据需要分别设置各二级风管所需的风速值；

S5‑2：数据采集系统获取风速数据，并将获取的风速数据反馈至PLC控制系统；

S5‑3：PLC控制系统调整第二电动风量控制阀的开启角度，直至PLC控制系统再次获取的各二级风管风速数据与用户设置的数值相同；

S5‑4：系统以保持稳定的风压及风速向大体积混凝土供给冷却风，各二级风管中的风速按照用户需求分布。

5.一种根据权利要求1至3任一项所述的用于大体积混凝土的风冷温控系统的风冷温控方法，其特征在于，包括：S1：安装鼓风机、一级风管、传感器系统和控制模块，并将传感器系统与控制模块连接；

S2：开启鼓风机，数据采集系统获取所述一级风管各接口处风速传感器的风速值并反馈至PLC控制系统，PLC控制系统通过调整各接口处第二电动风量控制阀的开启角度使各接口处的风速一致；

S3：使用连接管将一级风管的接口与二级风管连接；

S4：采用温度反馈控制模式对大体积混凝土进行风冷温控，包括：S4‑1：将PLC控制系统切换为温度反馈控制模式，设定多个不同等级的温度以及对应多个不同温度等级的多种风压及风速大小；

S4‑2：数据采集系统获取混凝土内所有温度传感器的温度值并输入到PLC控制系统中，PLC控制系统根据获取温度中的最大值与用户设定温度之间的关系调整变频器及第一电动风量控制阀，直至获取的风压及风速数据与用户设定的数值相同；

S4‑3：PLC控制系统根据获取的各二级风管的温度数据调整对应的第二电动风量控制阀，直至各二级风管的风速达到温度等级对应的风速；

S4‑4：系统以与温度等级相对应的风速向大体积混凝土供给冷却风。

6.一种根据权利要求1至3任一项所述的用于大体积混凝土的风冷温控系统的设计方法，其特征在于，包括：S1：根据大体积混凝土结构情况及用户需求布置二级风管，并获取单个二级风管所需的最大通风风速；

S2：计算整个风冷温控系统所需的总风量；

S3：根据总风量及预留二级风管位置和数量设计一级风管；

S4：根据大体积混凝土内预留二级风管布置情况计算总压力损失；

S5：根据总风量及总压力损失选择鼓风机型号；

S6：根据风压、风速、温度的量程及灵敏度需求确定传感器型号。

说明书

用于大体积混凝土的风冷温控系统、风冷温控方法及设计

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混凝土控温技术领域，具体涉及一种用于大体积混凝土的风冷温控系统、风冷温控方法及设计方法。

背景技术

[0002] 现代建筑中常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。混凝土浇筑后，随着水化作用的进行，混凝土将释放出大量热量。但由于大体积混凝
土内部的散热性能较差，水泥水热化释放热量后使得大体积混凝土内外温差过大，进而使
得大体积混凝土产生裂缝，影响建筑的安全性。

[0003] 对于桥梁、水工、核电等领域，由于其结构的体量一般较大，在建设施工过程中需要考虑大体积混凝土施工所存在的水化热过大以致产生有害裂缝的问题，现有技术中通常
会通过优化养护流程、增强温度控制措施等手段来降低大体积混凝土施工可能产生的危
害，其中温度控制措施一般为通水冷却和通风冷却。

[0004] 目前常见的大体积混凝土风冷温控系统中，风压供给通常采用单个鼓风机经由连接管道与多个混凝土内预留通风管道直接连接的方式，该连接方式存在如下问题：不同通
风管道之间风压、风速分布不均匀；连接管道弯曲及接口处气流动压损失较大；无法对不同
通风管道的风速进行单独控制。部分技术人员为避免上述问题，选择在风冷温控系统中布
置多个鼓风机，使其与预留通风管道一一对应，但这种方法成本较高，在通风管道数量较多
时较难实现。

[0005] 因此，有必要提出一种新的能够稳定风压、减少动压损失并且能够灵活控制不同通风管道风速的风冷温控系统。

发明内容

[0006] 鉴于现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种用于大体积混凝土的风冷温控系统、风冷温控方法及设计方法，以解决现有技术中风压分布不均匀、风压损失较大、各
管道内风速无法灵活控制等问题。

[0007] 本发明的技术方案如下：

[0008] 本发明首先提供一种用于大体积混凝土的风冷温控系统，包括：供风装置，提供该风冷温控系统的冷却风来源；一级风管，与所述供风装置连接形成静压箱，并在其管壁上预
留多个接口；二级风管，设置有多根，多根二级风管预埋在混凝土内或借用混凝土施工时内
部预留的预应力管道，其露出端通过连接管与所述一级风管管壁上的接口连接，并且所述
二级风管的截面尺寸小于一级风管的截面尺寸；传感器系统，包括：风压变送器，用于检测
由供风装置输送至一级风管的风压；风速传感器，用于检测由一级风管输送至各二级风管
的风速；温度传感器，用于检测混凝土温度；控制模块，与所述传感器系统通信连接，用于根
据所述传感器系统传入的数据调节所述供风装置输送的风压和/或风速。

[0009] 在一些实施例中，所述供风装置包括鼓风机，所述鼓风机设有变频器和第一电动风量控制阀，并且所述第一电动风量控制阀安装在所述一级风管的近端。

[0010] 在一些实施例中，所述一级风管为大口径圆形管道，其远端封口，近端通过所述第一电动风量控制阀与鼓风机连接，中部沿其长度方向间隔设置有多个所述接口，用于与所
述二级风管连接；并且所述接口处均设置有第二电动风量控制阀，用于通过调整其开合控
制输出至所述二级风管的风量及风速大小。

[0011] 在一些实施例中，所述温度传感器布置在大体积混凝土内，数量与二级风管数量相同，安装在二级风管周边沿管长方向混凝土温度最高的位置。

[0012] 在一些实施例中，所述控制模块包括数据采集系统和PLC控制系统，具有定风压控制模式和温度反馈控制模式，定风压控制模式下所述PLC控制系统使整个系统保持基本恒
定的风压及风速运行，温度反馈控制模式下根据所述数据采集系统获取的温度信息实时调
整系统内的风速。

[0013] 在一些实施例中，所述定风压控制模式包括简易模式和精确模式，简易模式下所述PLC控制系统控制所述变频器和第一电动风量控制阀调节所有二级风管保持统一的风压
和风速，精确模式下，用户自行设置各个二级风管的风速，PLC控制系统根据用户设置控制
各第二电动风量控制阀调节各二级风管的风速，直至与用户设置的风速一致。

[0014] 在一些实施例中，所述连接管为帆布软管。

[0015] 本发明还提供一种大体积混凝土的风冷温控方法，包括：S1：安装鼓风机、一级风管、传感器系统和控制模块，并将传感器系统与控制模块连接；S2：开启鼓风机，数据采集系
统获取所述一级风管各接口处风速传感器的风速值并反馈至PLC控制系统，PLC控制系统通
过调整各接口处第二电动风量控制阀的开启角度使各接口处的风速一致；S3：使用连接管
将一级风管的接口与二级风管连接；S4：采用定风压控制模式中的简易模式对大体积混凝
土进行风冷温控，包括：S4‑1：将PLC控制系统切换为简易模式，用户根据需要设置一组风压
及风速；S4‑2：数据采集系统获取风压及风速数据，并将获取的风压及风速数据反馈至PLC
控制系统；S4‑3：PLC控制系统调整变频器工作频率以及第一电动风量控制阀的开启角度，
直至PLC控制系统再次获取的风压及风速数据与用户设置的数值相同；S4‑4：系统以保持稳
定的风压及风速向大体积混凝土供给冷却风，各二级风管中的风速相同；S5：若需要为各二
级风管提供不同的风速，继续采用定风压控制模式中的精确模式对大体积混凝土进行风冷
温控，包括：S5‑1：将PLC控制系统切换为精确模式，用户根据需要分别设置各二级风管所需
的风速值；S5‑2：数据采集系统获取风速数据，并将获取的风速数据反馈至PLC控制系统；
S5‑3：PLC控制系统调整第二电动风量控制阀的开启角度，直至PLC控制系统再次获取的各
二级风管风速数据与用户设置的数值相同；S5‑4：系统以保持稳定的风压及风速向大体积
混凝土供给冷却风，各二级风管中的风速按照用户需求分布。

[0016] 本发明还提供一种大体积混凝土的风冷温控方法，包括：S1：安装鼓风机、一级风管、传感器系统和控制模块，并将传感器系统与控制模块连接；S2：开启鼓风机，数据采集系
统获取所述一级风管各接口处风速传感器的风速值并反馈至PLC控制系统，PLC控制系统通
过调整各接口处第二电动风量控制阀的开启角度使各接口处的风速一致；S3：使用连接管
将一级风管的接口与二级风管连接；S4：采用温度反馈控制模式对大体积混凝土进行风冷
温控，包括：S4‑1：将PLC控制系统切换为温度反馈控制模式，设定多个不同等级的温度以及
对应多个不同温度等级的多种风压及风速大小；S4‑2：数据采集系统获取混凝土内所有温
度传感器的温度值并输入到PLC控制系统中，PLC控制系统根据获取温度中的最大值与用户
设定温度之间的关系调整变频器及第一电动风量控制阀，直至获取的风压及风速数据与用
户设定的数值相同；S4‑3：PLC控制系统根据获取的各二级风管的温度数据调整对应的第二
电动风量控制阀，直至各二级风管的风速达到温度等级对应的风速；S4‑4：系统以与温度等
级相对应的风速向大体积混凝土供给冷却风。

[0017] 本发明还提供一种大体积混凝土的风冷温控系统设计方法，包括：S1：根据大体积混凝土结构情况及用户需求布置二级风管，并获取单个二级风管所需的最大通风风速；S2：
计算整个风冷温控系统所需的总风量；S3：根据总风量及预留二级风管位置和数量设计一
级风管；S4：根据大体积混凝土内预留二级风管布置情况计算总压力损失；S5：根据总风量
及总压力损失选择鼓风机型号；S6：根据风压、风速、温度的量程及灵敏度需求确定传感器
型号。

[0018] 本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提出一种用于大体积混凝土的风冷温控系统，该风冷温控系统解决了传统系统中风压分布不均匀、风压损失较大、风速无法灵
活控制等问题，提升了大体积混凝土施工过程中的温度控制效果。具体而言，至少具有如下
实际效果：

[0019] 本发明通过设置一级风管向各个二级风管输送均匀风量，一级风管在输送风量的同时能够起到静压箱的作用，可有效减少噪声，获得均匀的静压出风，减少动压损失，使风
冷温控系统整体送风效果更加理想，提升大体积混凝土温度控制效率。

[0020] 大体积混凝土内预留二级风管的风量和风速可由接口处的第二电动风量控制阀单独控制，第二电动风量控制阀接收控制系统信号，在风压控制及温度反馈控制模式下分
别根据风速信号和混凝土温度信号进行自动调节，从而实现不同区域混凝土通风风量的精
确供给。定风压控制模式下既可常规设定一个统一的风压风速，也可由用户对各二级风管
分别设定不同的风速，以满足不同区域不同温度控制的需求。

[0021] 本发明具有定风压控制及温度反馈控制两种控制模式，该两种控制模式可根据实际需求进行选择，功能全面且操控简便灵活。

[0022] 应当理解，本发明任一实施方式的实现并不意味要同时具备或达到上述有益效果的多个或全部。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅
仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图引伸获得其它的实施附图。

[0024] 本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的
实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功
效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。

[0025] 图1为本发明一种实施方式的风冷温控系统的整体结构示意图；

[0026] 图2为本发明一种实施方式的风冷温控系统框图；

[0027] 图3为本发明一种实施方式的风冷温控方法总体流程图（定风压控制模式）；

[0028] 图4为本发明一种实施方式的简易模式风冷温控具体流程图；

[0029] 图5为本发明一种实施方式的精确模式风冷温控具体流程图；

[0030] 图6为本发明一种实施方式的风冷温控方法总体流程图（温度反馈控制模式）；

[0031] 图7为本发明一种实施方式的温度反馈控制模式风冷温控具体流程图；

[0032] 图8为本发明一种实施方式的风冷温控系统设计方法示意图。

具体实施方式

[0033] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本
发明，但并不作为对本发明的限定。

[0034] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0035] 应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要
时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固
有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

[0036] 还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或
操作，不能理解为对本发明的限制。

[0037] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0038] 本发明提出一种用于大体积混凝土的风冷温控系统，该风冷温控系统能够稳定风压、减少动压损失以及灵活控制大体积混凝土内各个通风管道内的风速等，提升大体积混
凝土施工过程中的温度控制效果。

[0039] 以下结合较佳的实施方式对本发明的实现进行详细的描述。

[0040] 如图1和图2所示，本发明公开了一种用于大体积混凝土的风冷温控系统，包括一级风管1、二级风管2、供风装置、传感器系统和控制模块。

[0041] 一级风管1通过连接管3与多个二级风管2连接。

[0042] 二级风管2预埋在大体积混凝土100内，并且设置有多个，多个该二级风管2沿大体积混凝土100内部的同一水平面设置。

[0043] 较佳的，本文优选为六个该二级风管2与该一级风管1连接，应当理解，二级风管2的数量与实际施工现场大体积混凝土100的具体尺寸有关，本文不做具体的限定。

[0044] 本发明通过一级风管1向各个二级风管2内输送风量，能够获得均匀的静压出风，减少动压损失，使各个二级风管2内获得稳定的风压和风速，整体送风效果更加理想。

[0045] 供风装置与该一级风管1连接，用于通过一级风管1向各个二级风管2内输送稳定的风速。

[0046] 传感器系统包括风压变送器4、风速传感器5和温度传感器6，该传感器系统用于检测该系统内部所需风压、风速以及温度数据，并将该数据传输给控制模块。

[0047] 本发明中，控制模块与该传感器系统通信连接，用于采集该传感器系统传入的数据并经过数据分析处理后调节供风装置的供风量进而实现大体积混凝土100温度控制。

[0048] 在一些实施例中，参见图1，供风装置包括鼓风机7，本发明通过鼓风机7向一级风管1内输送风量。较佳的，该鼓风机7上还设有变频器71和第一电动风量控制阀72。

[0049] 本发明中，变频器71用于调整该鼓风机7的工作频率，调节系统提供的风压大小，减少能耗损失，第一电动风量控制阀72的开启角度能够有效控制该鼓风机7的输送风量。

[0050] 较佳的，该鼓风机7的出风口还安装有风压变送器4，用于检测该鼓风机7出风口的风压大小并将其检测数据传输给控制模块。

[0051] 为了使一级风管起到静压箱的作用，需要使一级风管有足够大的横截面积。在一些实施例中，继续参见图1，一级风管1为大口径圆形管道，其顶部封口，底部通过该第一电
动风量控制阀72与鼓风机7连接，中部沿其长度方向设置有多个与二级风管2相对应的接
口，用于与二级风管2连接。一级风管1横截面大小由设计计算得到，一般情况下计算得到的
一级风管横截面积要远大于二级风管的横截面积。

[0052] 本发明中，一级风管1在向各个二级风管2内输送风量的同时能够起到静压箱的作用，一级风管1作为静压箱可有效减少噪声，获得均匀的静压出风，减少动压损失，使风冷温
控系统整体送风效果更加理想，提升大体积混凝土100温度控制效率。

[0053] 较佳的，该一级风管1与各个二级风管2的接口处均设置有第二电动风量控制阀101，本发明中，第二电动风量控制阀101的开启角度能够有效控制一级风管1输送给各个二
级风管2的风量，使各个二级风管2的风量得到单独控制。

[0054] 较佳的，该一级风管1与各个二级风管2的接口处均安装有风速传感器5，用于检测各个二级风管2进风口风速的大小并将其检测数据传输给控制模块。

[0055] 在一些实施例中，温度传感器6安装在二级风管2周边，数量与二级风管2相同，即每个二级风管2周边布置一个温度传感器6，具体位置为二级风管2周边沿管长方向混凝土
温度最高的位置，用于检测大体积混凝土100内各二级风管2周边最高温度的大小并将其检
测数据传输给控制模块。大体积混凝土施工前，为了指导施工，一般会先进行结构温度应力
计算或有限元分析，在计算中可以得到整个混凝土结构在施工过程中内部的温度分布，进
而可得到二级风管2周边混凝土温度最高的区域，用以指导温度传感器6的布设。

[0056] 在一些实施例中，继续参见图1和图2，该控制模块包括数据采集系统8、PLC控制系统9和集成显示系统10，该数据采集系统8与传感器系统的风压变送器4、风速传感器5和温
度传感器6通信连接，用于实现风压、风速以及温度数据的采集和存储并将该数据传输给
PLC控制系统9，该PLC控制系统9与鼓风机7的变频器71、第一电动风量控制阀72及第二电动
风量控制阀101通信连接，用于对数据采集系统8传入的数据进行分析处理并根据需要对鼓
风机7的变频器71、第一电动风量控制阀72及第二电动风量控制阀101进行调节；集成显示
系统10与数据采集系统8和PLC控制系统9通信连接，用于实时显示所需数据。

[0057] 较佳的，该PLC控制系统9通过分析处理数据采集系统8传入的数据并对鼓风机7的变频器71、第一电动风量控制阀72及第二电动风量控制阀101发出控制信号进行调节，PLC
控制系统9根据接收到的风压数据控制变频器71工作频率，PLC控制系统9根据接收到的风
速数据控制第一电动风量控制阀72及第二电动风量控制阀101的开启角度。

[0058] 在一些实施例中，该风冷温控系统还包括控制柜11，该控制柜11为方形铁柜，其内部设置有数据采集系统8、PLC控制系统9以及集成显示系统10，并预留有放置鼓风机7的空
间。

[0059] 在一些实施例中，控制模块包括定风压控制模式和温度反馈控制模式，该定风压控制模式下PLC控制系统9使整个系统保持基本恒定的风压及风速运行，该温度反馈控制模
式下根据传感器系统获取的温度信息实时调整系统的风速。定风压控制模式又包括简易模
式和精确模式。本发明中，定风压控制及温度反馈控制两种控制模式可根据实际需求进行
选择，功能全面且操控简便灵活。

[0060] 具体实施时，在定风压控制模式下，首先将PLC控制系统9切换为简易模式，用户设置所需的风压及风速，PLC控制系统9会调整变频器71工作频率以及第一电动风量控制阀72
的开启角度，通过数据采集系统8采集风压变送器4和风速传感器5检测的风压和风速并将
其在集成显示系统10上显示，直至显示数据采集系统8获取的风压及风速数据与用户设置
的数值相同，该系统将会保持稳定的风压及风速为大体积混凝土100内的二级风管2供给风
力，此时各二级风管2中的风速相同，采用统一的风速向各二级风管2输送冷却风，进而实现
大体积混凝土100温度控制。

[0061] 在此基础上，如用户需要系统为各二级风管2提供不同的风速，则进一步切换为定风压控制模式中的精确模式，分别设置各二级风管2所需的风速值，PLC控制系统9调整第二
电动风量控制阀101的开启角度，直至PLC控制系统9获取的各二级风管2风速数据与用户设
置的数值相同，系统以保持稳定的风压及风速为大体积混凝土100内的二级风管2供给风
力，各二级风管中的风速按照用户需求分布，进而实现大体积混凝土100温度控制。

[0062] 在温度反馈控制模式下，先将PLC控制系统9切换为温度反馈控制模式，设定对应三个不同温度等级的三种风压及风速大小，分别为风压1、2、3以及风速1、2、3，其中，三级风速的大小为逐级递增，即风速1<风速2<风速3，在该风冷温控系统运行过程中，数据采集系
统8先获取大体积混凝土100内所有温度传感器6的温度值并输入到PLC控制系统9中，PLC控
制系统9根据获取温度中的最大值与用户设定温度之间的关系调整变频器71及第一电动风
量控制阀72，直至获取的风压及风速数据与该温度等级对应的预设风压风速数值相同，比
如在最初升温阶段，当获取的温度小于设定温度值1时，风压保持设定风压1，风速保持设定
风速1，当温度逐渐升高至设定温度2、3时，风压逐级增加至设定风压2、3，风速逐级增加至
设定风速2、3；同理，在降温阶段，风压及风速根据获取的温度逐级下降，使大体积混凝土
100的温度能够平缓降低。变频器71及第一电动风量控制阀72调整完成后，PLC控制系统9根
据获取的各二级风管2的温度数据调整对应的第二电动风量控制阀101，直到该二级风管2
的风速达到温度等级对应的风速，实现不同二级风管2之间的精确控制，提升大体积混凝土
101温度控制效率。大体积混凝土施工时，其内部水化热释放速率会先快后慢，混凝土内部
温度先升后降，因此本发明在温度反馈控制模式中设计多级控制系统，当温度适当时，采用
一般风速，当温度过高时，采用大风速，当温度较低时，采用小风速，从而使混凝土的温度处
于需要的范围内。温度的设定根据用户需求，一般温度3（最高温度）可设定为相关标准中规
定的最高温度。

[0063] 在一些实施例中，连接管3为帆布软管。连接管3具有一定的耐弯性，适合在狭小的空间使用，且造价低、质量轻，在气流经过时可使连接管3内部具有相对稳定的风速和流动
状态，连接在一级风管1和二级风管2的接口处设置，能够有效减小接口处气压流动损失。

[0064] 具体实施时，应先将鼓风机7与一级风管1连接，风压变送器4安装在鼓风机7的出风口，风速传感器5安装在一级风管1与各个二级风管2的接口处，温度传感器6安装在大体
积混凝土100温度最高的核心区内，将各传感器与数据采集系统8通信连接，将鼓风机7的变
频器71、第一电动风量控制阀72及第二电动风量控制阀101与PLC控制系统9连接，开启电源
并打开鼓风机7，待风速稳定后，观察一级风管1各接口处风速传感器5的风速值，调节第二
电动风量控制阀101使各接口处的风速一致，完成后使用连接管3将一级风管1的接口与混
凝土预留二级风管2连接，检查所有传感器安装位置以及一、二级风管连接位置的密封性，
如有漏气情况则使用密封胶处理。

[0065] 本发明提出一种用于大体积混凝土的风冷温控系统，该风冷温控系统解决了传统系统中风压分布不均匀、风压损失较大、风速无法灵活控制等问题，提升了大体积混凝土施
工过程中的温度控制效果。

[0066] 参阅图3，本发明的基于定风压控制模式进行大体积混凝土的风冷温控方法包括：

[0067] 首先安装鼓风机、一级风管、传感器系统和控制模块，并将传感器系统与控制模块连接。

[0068] 安装完成后开启鼓风机，数据采集系统获取所述一级风管各接口处风速传感器的风速值并反馈至PLC控制系统，PLC控制系统通过调整各接口处第二电动风量控制阀的开启
角度使各接口处的风速一致；具体的，PLC控制系统将所有风速值中的最小值作为目标值，
对各个接口的第二电动风量控制阀进行微调，直至该接口处的风速值与目标值一致。

[0069] 设定完成后使用连接管将一级风管的接口与二级风管连接。

[0070] 进行风冷温控，参阅图4，首先采用定风压控制模式中的简易模式对大体积混凝土进行风冷温控，包括：

[0071] 将PLC控制系统切换为简易模式，用户根据需要设置一组风压及风速，具体是在PLC控制系统中进行设置；

[0072] 数据采集系统获取风压及风速数据，并将获取的风压及风速数据反馈至PLC控制系统；风压数据从风压变送器获取，风速数据从二级风管处的风速传感器获取；

[0073] PLC控制系统调整变频器工作频率以及第一电动风量控制阀的开启角度，调整变频器工作频率用来调整风压，调整第一电动风量控制阀的开启角度用来控制整体的进风量
和风速，直至PLC控制系统再次获取的风压及风速数据与用户设置的数值相同；

[0074] 系统以保持稳定的风压及风速向大体积混凝土供给冷却风，各二级风管中的风速相同；此时无需调整第二电动风量控制阀，各二级风管中的风压及风速保持一致并与用户
预先设置的一组风压及风速相同即可，即以相同且恒定的风压及风速向各二级风管供给冷
却风。

[0075] 参阅图5，若需要为各二级风管提供不同的风速，继续采用定风压控制模式中的精确模式对大体积混凝土进行风冷温控，包括：

[0076] 将PLC控制系统切换为精确模式，用户根据需要分别设置各二级风管所需的风速值；

[0077] 数据采集系统获取风速数据，并将获取的风速数据反馈至PLC控制系统；

[0078] PLC控制系统调整第二电动风量控制阀的开启角度，直至PLC控制系统再次获取的各二级风管风速数据与用户设置的数值相同；

[0079] 系统以保持稳定的风压及风速向大体积混凝土供给冷却风，各二级风管中的风速按照用户需求分布。

[0080] 参阅图6、图7，本发明的基于温度反馈控制模式进行大体积混凝土的风冷温控方法包括：

[0081] 与定风压控制模式不同的是，采用温度反馈控制模式对大体积混凝土进行风冷温控，包括：

[0082] 将PLC控制系统切换为温度反馈控制模式，设定多个不同等级的温度以及对应多个不同温度等级的多种风压及风速大小，具体各级温度的值需要用户根据需求输入；

[0083] 数据采集系统获取混凝土内所有温度传感器的温度值并输入到PLC控制系统中，PLC控制系统根据获取温度中的最大值与用户设定温度之间的关系调整变频器及第一电动
风量控制阀，直至获取的风压及风速数据与用户设定的数值相同；具体而言，用获取的温度
与用户设定的不同等级温度值比较，获取的温度达到几级温度的数值，PLC控制系统就将风
速调整为对应等级的风速，获取的温度越高，吹出来的风速就越快；

[0084] PLC控制系统根据获取的各二级风管的温度数据调整对应的第二电动风量控制阀，直至各二级风管的风速达到温度等级对应的风速；

[0085] 系统以与温度等级相对应的风速向大体积混凝土供给冷却风。

[0086] 由以上描述可知，本发明的温度反馈控制模式先通过第一电动风量控制阀进行整体调节，控制进入到一级风管的风量，然后再根据各个二级风管的温度进行精细控制，这是
因为各二级风管所在位置不同，混凝土的温度也不同，对于混凝土温度不高位置的二级风
管，可以用较低的风速，以免本来温度就不高的地方降温过快，对于混凝土温度较高位置的
二级风管，可以用较高的风速，以快速获得降温效果，这样整体的控温效果更好。

[0087] 参见图8，本发明还公开了一种用于大体积混凝土的风冷温控系统的设计方法，具体包括：

[0088] S1：根据大体积混凝土100结构情况及用户需求布置二级风管2，并获取单个二级风管2所需的最大通风风速；

[0089] S2：计算整个风冷温控系统所需的总风量；

[0090] S3：根据总风量及预留二级风管2位置和数量设计一级风管1；

[0091] S4：根据大体积混凝土内预留二级风管2布置情况计算总压力损失；

[0092] S5：根据总风量及总压力损失选择鼓风机型号；

[0093] S6：根据风压、风速、温度的量程及灵敏度需求确定传感器型号，完成风冷温控系统设计。

[0094] 进一步的，S2中，该风冷温控系统需要的总风量Q为：

[0095]

[0096] 式中，n为大体积混凝土100内预留二级风管2数量，S为预留二级风管2管道截面积，v1为S1中所获取的风速。

[0097] 进一步的，S3中，该一级风管1的长度L1为：

[0098]

[0099] 该一级风管1的直径D为：

[0100]

[0101] 式中，n为大体积混凝土100内预留二级风管2数量，l为预留二级风管2间隔距离，d为预留二级风管2直径，l1为一级风管1底部拼接段预留长度（l1取0.1mm~0.2mm），Q为S2中计
算得到的总风量，v0为一级风管1中风速（v0取2m/s~3m/s）。

[0102] 本发明中，一级风管1接口的直径、数量及间距均与大体积混凝土100内预留二级风管2保持一致。

[0103] 进一步的，S4中，总压力损失 为：

[0104]

[0105] 式中， 为一级风管1和二级风管2的管道摩擦损失， 为局部阻力损失；

[0106] 其中，一级风管1和二级风管2的管道摩擦损失 为：

[0107]

[0108] 式中， 为单位长度摩擦阻力，为一级风管1的长度L1和二级风管2的长度L2之和；

[0109] 应当理解，局部阻力损失包括弯头局部阻力损失和截面急剧变化损失等，则局部阻力损失 为：

[0110]

[0111] 式中，为局部阻力系数，为局部阻力损失处的管道风速。

[0112] 进一步的，S5中，鼓风机的型号应根据风量和风压进行选择，其中，

[0113] 鼓风机参考风量 为：

[0114]

[0115] 鼓风机参考风压 为：

[0116]

[0117] 式中， 为风量附加系数（ 取1.1），Q为S2中计算的总风量， 为风压附加系数（ 取1.1 1.15）， 为S4中计算的总压力损失。
~

[0118] 实施例1

[0119] 本发明中，依据上述设计方法确定鼓风机型号及一级风管尺寸的一种具体实施方式为：

[0120] S1中，大体积混凝土内预留二级风管的内径为d=0.1m，数量为n=14，间距为l=0.2m，单个二级风管内的最大风速确定为；v1=12m/s；

[0121] S2中，单个预留二级风管的截面积 ，由此可得到所需的总风量为：

[0122] ；

[0123] S3中，大体积混凝土内预留二级风管的间隔距离l=0.2m，一级风管底部拼接段预留长度l1=0.2m，一级风管中风速v0=2.5m/s，由此可得一级风管的长度为：

[0124] ，

[0125] 该一级风管的直径为：

[0126] ；

[0127] S4中，先计算一级风管和二级风管的管道摩擦损失，其中，

[0128] 一级风管的单位长度摩擦阻力为Rm1=3.1Pa/m，混凝土内预留二级风管的单位长度摩擦阻力为Rm2=15.1Pa/m，预留二级风管的长度L2=10m，一级风管和二级风管的管道摩擦损
失为：

[0129] ；

[0130] 局部阻力损失主要包括一级风管接口位置截面急剧缩小处的损失，以及鼓风机与一级风管连接位置截面急剧扩大处的损失，其局部阻力系数分别为 ， ，
，
对应风速分别为v=12m/s，v=42m/s，

[0131] 局部损失为：

[0132] ；

[0133] 由此可得总压力损失为：

[0134] ；

[0135] S5中，风量附加系数为KQ=1.1，风压附加系数为KP=1.1，则鼓风机参考风量为：

[0136] ，

[0137] 鼓风机参考风压为：

[0138] ，

[0139] 以此为基准选择鼓风机型号；

[0140] S6中，选用满足风压、风速及温度需求的风压变送器、风速传感器和温度传感器。

[0141] 本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

[0142] 以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。