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提升空調采暖舒適性 行業仍大有可為

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2021/11/4 16:33:44

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財富中國

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【摘要】10月份,國家氣候中心發布預測稱,今年冬季將有一次弱到中等強度的拉尼娜事件影響我國,東部地區氣溫可能偏低,出現“冷冬”。

  10月份,國家氣候中心發布預測稱,今年冬季將有一次弱到中等強度的拉尼娜事件影響我國,東部地區氣溫可能偏低,出現“冷冬”。而剛進11月,第一波寒潮已經上路,它將帶來我國大部分地區降溫8℃-16℃。瑟瑟發抖而又無集中供暖可用的時候,空調成為不少家庭,尤其是南方家庭重要的應急采暖器具。

提升空調采暖舒適性 行業仍大有可為

  不過,在采暖體驗上,相比于集中供暖、壁掛爐、地暖等,空調產品不幸“墊底”,噪音大、臉燙腳冷、呼吸干燥、室外溫度低于-5℃時頻繁停機、出風異味等都是消費者反映的槽點。

  “熱從腳起” 提升空調制熱均勻性

  針對用戶痛點,近年來空調企業也在從多方面發力改善空調制熱效果。

  TCL空調事業部產品中心總經理熊軍告訴中國家電網,影響人體舒適體驗的因素很多,比如溫濕度、室內氣流組織的分布等屬于熱舒適性探索范疇,噪音、音質、振動等屬于聲品質范疇,而出風潔凈、清新度和健康度等則屬于空氣品質范疇。作為空氣調節家電,空調確實對建筑內的環境質量影響很大,比如,研究表明當人體夏季處于24℃-28℃,冬季處于18℃-24℃的溫度區間時,其體驗是相對舒適的;再如,冬季待在空調房感覺臉燙腳冷,考慮與房間內氣流分布不均和密閉環境內二氧化碳濃度積聚有關。提升空調制熱舒適性,既要針對具體問題各個擊破,又要綜合考量能效、靜音等因素,實現系統優化。

  “空氣本身的物理特性是熱空氣上浮、冷空氣下沉,所以空調制熱時很容易發生熱空氣聚集在房間上部,空氣溫度出現明顯分層,造成人體感覺上熱下涼。事實上,國標《GB/T 33658-2017 室內人體熱舒適環境要求與評價方法》中提及,當頭部與腳踝部垂直空氣溫差<3℃時,人體是感受舒適的。但我們入戶調研發現,現有空調在制熱時房間的垂直溫差最大可達15℃,熱舒適性體驗肯定很差。”來自奧克斯空調的研發人員王小婷告訴我們,所以解決熱風落地難對于提升空調制熱舒適性至關重要。

  “房間的垂直溫差主要受空調出風溫度、出風角度和出風速度影響。在實驗測試中,我們發現如果空調制熱運行高風擋,其出風速度遠高于低風擋,制熱量高,熱風落地性比較好;一旦風擋降低,熱風落地性就會變差,熱風集中于人體中上部,大約在1.1米以上區域,而這對人體而言,是一個無效加熱區。行業傳統的解決方案是提升壓縮機頻率,加大整機制熱量,現在空調制熱時的出風溫度可達到50多度,但問題還是沒有解決——升頻增加了制熱量,如果是高風擋,熱風可以落地,室內溫度均勻性會提升;但如果是低風和靜風擋,熱風仍舊不落地,太高的制熱出風溫度,反而加大了人體活動范圍內的溫差,尤其在據地面0.1米處,溫差最大,這里也正是人體腳踝處。”

  如何解決“熱從腳起”?“其實,我們后來分析,低風檔和靜風擋主要還是風速太小,” 王小婷說,“讓熱風配合風速是一種解決辦法,熱風不是不能垂直向下走,只是不能持續貼邊走,它會出現逸散,那么如何讓它在接近地面而不是半途逸散呢?行業中提出另一種解決方案,即改善出風角度和出風速度。”奧克斯目前采用了雙導風門設計,在吹出熱風后,通過調節雙導風板的結構,實現熱風下壓,這樣熱風垂直貼壁流動,到地面再向上逸散,可以顯著提高低風擋制熱時房間的溫差均勻性。

  持續制熱 減少溫度波動和噪音

  “冬季空調制熱并不是持續運行的,”來自海信空調的研發人員陳守海告訴中國家電網,“當室外換熱器溫度低于水的凝結點時,室外機換熱器表面會出現結霜并累積,導致熱阻顯著增大,系統換熱表現惡化。因此,行業內通常采用逆循環除霜進行間歇性除霜運作,即關停-除霜循環-關停模式。但是這就導致兩個舒適性問題,當空調低頻運行或降頻停機時,室內機熱風輸出變小或停止,如果除霜循環時間很長,室內的溫度波動會很大;另外除霜再啟動時的出風溫度需要一段升溫過程。”

  據悉,由于大部分制冷劑需要參與到室外機除霜,只有30%左右維持室內機制熱,除霜時空調制熱效率驟降;并且再次啟動后,制冷劑回流并參與制熱需要一個過程。據海信方面測算,空調一次除霜循環需要5-6分鐘,但除霜后想要達到除霜前的出風溫度,需要20分鐘。

  除霜過程對空調制熱的影響,是行業攻堅的重點也是難點。

  針對空調制熱除霜問題,目前行業探索有三條路徑,即除霜、抑霜和無霜路線;相關的技術方案包逆循環除霜、旁通除霜、蓄熱除霜、分段除霜以及超聲波除霜和機械除霜等,但各種除霜方式均存在明顯優缺點。

  對此,空調企業一般選擇多技術路線并行,取長補短。來自海爾的研發工程師代傳民介紹說,目前海爾在傳統換熱器顯熱除霜的基礎上,開展了對潛熱除霜的研究。兩相比照,顯熱除霜所需的制冷劑流量多,能夠供應到室內的流量自然有限,制熱量變小,造成除霜時室內溫度波動加大;而潛熱除霜所需制冷劑流量較少,能夠供應到室內的流量變多,可以減小溫度波動,但成本高,控制復雜,F在,海爾通過將室外換熱器進行并聯分割,在除霜對象的換熱器前后配置電子膨脹閥,構成了制冷劑回路,通過該結構利用制冷劑的冷凝潛熱,實現了以較少制冷劑流量除霜的目的。

  而海信方面則通過使用相變蓄熱材料,除霜時開啟電加熱,避免制冷劑管路溫度大幅降低,同時加速制冷劑回流,減少了停機除霜及重新升溫耗時,減弱了房間溫度波動。

  另外,針對空調舒適性的一系列新風技術、健康空氣技術、自清潔技術等,也可以通過改善出風品質提升空調制熱時房間的空氣質量,減少異味、干燥狀況。相信隨著空調制熱技術的發展,空調也能成為消費者冬季舒適采暖的重要器具之一。

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