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提升空调采暖舒适性 行业仍大有可为

发布日期:2021-11-04 09:52:13   点击量:165次

  10月份,国家气候中心发布预测称,今年冬季将有一次弱到中等强度的拉尼娜事件影响我国,东部地区气温可能偏低,出现“冷冬”。而刚进11月,第一波寒潮已经上路,它将带来我国大部分地区降温8℃-16℃。瑟瑟发抖而又无集中供暖可用的时候,空调成为不少家庭,尤其是南方家庭重要的应急采暖器具。

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  不过,在采暖体验上,相比于集中供暖、壁挂炉、地暖等,空调产品不幸“垫底”,噪音大、脸烫脚冷、呼吸干燥、室外温度低于-5℃时频繁停机、出风异味等都是消费者反映的槽点。

  “热从脚起” 提升空调制热均匀性

  针对用户痛点,近年来空调企业也在从多方面发力改善空调制热效果。

  TCL空调事业部产品中心总经理熊军告诉中国家电网,影响人体舒适体验的因素很多,比如温湿度、室内气流组织的分布等属于热舒适性探索范畴,噪音、音质、振动等属于声品质范畴,而出风洁净、清新度和健康度等则属于空气品质范畴。作为空气调节家电,空调确实对建筑内的环境质量影响很大,比如,研究表明当人体夏季处于24℃-28℃,冬季处于18℃-24℃的温度区间时,其体验是相对舒适的;再如,冬季待在空调房感觉脸烫脚冷,考虑与房间内气流分布不均和密闭环境内二氧化碳浓度积聚有关。提升空调制热舒适性,既要针对具体问题各个击破,又要综合考量能效、静音等因素,实现系统优化。

  “空气本身的物理特性是热空气上浮、冷空气下沉,所以空调制热时很容易发生热空气聚集在房间上部,空气温度出现明显分层,造成人体感觉上热下凉。事实上,国标《GB/T 33658-2017 室内人体热舒适环境要求与评价方法》中提及,当头部与脚踝部垂直空气温差<3℃时,人体是感受舒适的。但我们入户调研发现,现有空调在制热时房间的垂直温差最大可达15℃,热舒适性体验肯定很差。”来自奥克斯空调的研发人员王小婷告诉我们,所以解决热风落地难对于提升空调制热舒适性至关重要。

  “房间的垂直温差主要受空调出风温度、出风角度和出风速度影响。在实验测试中,我们发现如果空调制热运行高风挡,其出风速度远高于低风挡,制热量高,热风落地性比较好;一旦风挡降低,热风落地性就会变差,热风集中于人体中上部,大约在1.1米以上区域,而这对人体而言,是一个无效加热区。行业传统的解决方案是提升压缩机频率,加大整机制热量,现在空调制热时的出风温度可达到50多度,但问题还是没有解决——升频增加了制热量,如果是高风挡,热风可以落地,室内温度均匀性会提升;但如果是低风和静风挡,热风仍旧不落地,太高的制热出风温度,反而加大了人体活动范围内的温差,尤其在据地面0.1米处,温差最大,这里也正是人体脚踝处。”

  如何解决“热从脚起”?“其实,我们后来分析,低风档和静风挡主要还是风速太小,” 王小婷说,“让热风配合风速是一种解决办法,热风不是不能垂直向下走,只是不能持续贴边走,它会出现逸散,那么如何让它在接近地面而不是半途逸散呢?行业中提出另一种解决方案,即改善出风角度和出风速度。”奥克斯目前采用了双导风门设计,在吹出热风后,通过调节双导风板的结构,实现热风下压,这样热风垂直贴壁流动,到地面再向上逸散,可以显著提高低风挡制热时房间的温差均匀性。

  持续制热 减少温度波动和噪音

  “冬季空调制热并不是持续运行的,”来自海信空调的研发人员陈守海告诉中国家电网,“当室外换热器温度低于水的凝结点时,室外机换热器表面会出现结霜并累积,导致热阻显著增大,系统换热表现恶化。因此,行业内通常采用逆循环除霜进行间歇性除霜运作,即关停-除霜循环-关停模式。但是这就导致两个舒适性问题,当空调低频运行或降频停机时,室内机热风输出变小或停止,如果除霜循环时间很长,室内的温度波动会很大;另外除霜再启动时的出风温度需要一段升温过程。”

  据悉,由于大部分制冷剂需要参与到室外机除霜,只有30%左右维持室内机制热,除霜时空调制热效率骤降;并且再次启动后,制冷剂回流并参与制热需要一个过程。据海信方面测算,空调一次除霜循环需要5-6分钟,但除霜后想要达到除霜前的出风温度,需要20分钟。

  除霜过程对空调制热的影响,是行业攻坚的重点也是难点。

  针对空调制热除霜问题,目前行业探索有三条路径,即除霜、抑霜和无霜路线;相关的技术方案包逆循环除霜、旁通除霜、蓄热除霜、分段除霜以及超声波除霜和机械除霜等,但各种除霜方式均存在明显优缺点。

  对此,空调企业一般选择多技术路线并行,取长补短。来自海尔的研发工程师代传民介绍说,目前海尔在传统换热器显热除霜的基础上,开展了对潜热除霜的研究。两相比照,显热除霜所需的制冷剂流量多,能够供应到室内的流量自然有限,制热量变小,造成除霜时室内温度波动加大;而潜热除霜所需制冷剂流量较少,能够供应到室内的流量变多,可以减小温度波动,但成本高,控制复杂。现在,海尔通过将室外换热器进行并联分割,在除霜对象的换热器前后配置电子膨胀阀,构成了制冷剂回路,通过该结构利用制冷剂的冷凝潜热,实现了以较少制冷剂流量除霜的目的。

  而海信方面则通过使用相变蓄热材料,除霜时开启电加热,避免制冷剂管路温度大幅降低,同时加速制冷剂回流,减少了停机除霜及重新升温耗时,减弱了房间温度波动。

  另外,针对空调舒适性的一系列新风技术、健康空气技术、自清洁技术等,也可以通过改善出风品质提升空调制热时房间的空气质量,减少异味、干燥状况。相信随着空调制热技术的发展,空调也能成为消费者冬季舒适采暖的重要器具之一。

来源:中国家电网   刘拓

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