離心旋流防結露風口的設計

黃亞 陳才

【摘要】眾所周知，空調是國民經濟中的電能消耗大戶。在極端炎熱天氣下，為了避免資源的浪費和環境的污染，近年來在中央空調領域推出了蓄冷空調，很大程度上減少制冷設備安裝容量、降低運行費用和電力負荷削峰填谷，同時，蓄冷空調系統為建筑空調系統采用低溫送風系統提供了可行性。但低溫送風空調系統過低的送風溫度卻提高了室內風口處的結露風險，從而產生風口滴水現象，給建筑室內安全、室內健康等造成了安全隱患。通過離心旋混技術，將空調系統氣流通道內部的低溫空氣由之間送入改變成混合旋轉送入，不僅可以改變送風口氣流的流向，減小了送風速度，增強了室內氣流的擾動混合，提高了空調區域的熱舒適度;而且可以提高送風溫度，降低了空調系統送風口的結露風險。

【關鍵詞】低溫送風? 離心旋混? 結露? 送風口

隨著社會經濟的全面發展，人民生活水平的日益提高，中央空調系統大量走入人們的日常生活中，并對空調的品質和使用舒適性要求越來越高。但空調耗能較大，造成了一定的能源危機，世界范圍的能源危機使得蓄冷技術迅速發展。蓄冷空調技術解決了能耗問題，但隨之而來的問題是，蓄冷空調低溫送風系統過低的送風溫度提高了室內風口處的結露風險。針對蓄冷空調送風口揭露問題，本文對空調送風口結露現象進行分析，提出一種離心旋流防結露風口的設計，降低室內風口處的結露風險。

一、空調送風口結露的分析

從結露產生的位置可將結露分為兩大類情況，第一類是：當空調經過冷表面（送風口）時被降溫，如果冷表面溫度低于空氣露點溫度，則會在冷表面處產生結露水;第二類是：冷熱空氣交匯，當冷空氣溫度低于熱空氣露點溫度時，在交匯處結露產生小水珠，經過物體表面時則附著凝聚成大水滴。對于家用空調，比較直觀的影響用戶體驗的結露問題主要是結露水吹出和滴落。

杜絕此類現象發生的主要方法有兩種：一是提高風口出流空氣的溫度，使風口出流空氣的溫度高于室內空氣露點溫度，二是提高風口邊緣部件的溫度，使風口邊緣部件表面溫度一直高于室內空氣露點溫度。

二、離心旋流防結露風口的設計

為了克服低溫空調送風系統中風口的結露滴水，本文從第一種方法的角度出發，即提高風口出流的溫度，將風口出流的冷空氣與室內空氣混合，溫度提高后，再從風口送出，從而實現和常規空調送風系統一樣的送風效果，杜絕了空調送風口的結露。同時，通過離心旋混技術，提高空調區域的熱舒適度。

（一）離心旋流防結露風口裝置

為了達到將風口出流的冷空氣與室內空氣充分混合，設計了如圖1所示的離心式旋混防結露風口，結構主要包括風口安裝孔、風口外殼、軸流葉片、離心葉輪、出風口、軸、軸承、連接桿等部件。軸流葉片位于氣流通道內，離心葉輪位于風口腔體內，與腔體之間形成一定距離的空腔。軸流葉片與離心葉輪通過軸固定連接在一起，軸上套有軸承，軸和軸承都位于風口殼體中心，軸承又通過連接桿固定在風口殼體上。在風口底部設置有離心葉輪吸風口，在離心葉輪和風口殼體之間的空腔區域形成氣流混合區，在風口側壁設置有條縫型送風口。

（二）設計原理

離心旋流防結露風口的工作原理為：

（1）送風混合后的溫度計算公式如下：當室內空氣溫度大于氣流通道內低溫空氣溫度時，風口出風溫度肯定會提高。

（2）在氣流通道內流動的低溫氣流具有一定的能量，能量主要來源于氣流的靜壓和動壓。當氣流流過風口時，由于氣流的靜壓作用氣流通道內的低溫氣流會向送風口方向流動，進入離心葉輪和風口殼體之間的空腔區域所形成的氣流混合區。同時由于氣流的靜壓和動壓作用，處于氣流通道內部的軸流葉片會連續不停的旋轉運動，軸流葉片轉動的同時帶動與其連接的離心葉輪旋轉，離心葉輪轉動時其內部空氣會隨著離心力從葉輪葉片甩出至氣流混合區，同時在其內部形成負壓區從室內吸入空氣。離心葉輪吸入空氣的量由離心葉輪的轉速決定，轉速越高吸入風量越多，反之，越少。離心葉輪甩至氣流混合區的室內空氣與從風管內流入氣流混合區的空氣在混合區混合，流入的低溫空氣溫度提高，流入的室內空氣溫度減低，達到了合適的送風溫度，保證室內空氣風口不結露。混合后達到合適送風溫度的空氣從送風口送出。由于慣性作用和離心葉輪的相互影響，從送風口送出的氣流不是直線吹出而是旋轉吹出。旋轉吹出的氣流又會與室內空氣再次的混合，進一步提高氣流吹向人體時的溫度，從而營造更好送風舒適度。

三、設計優勢

通過離心旋混技術，不僅提高了空調區域的熱舒適度，而且降低了空調系統送風口的結露風險，同時，還具有以下經濟和社會效益：

（1）設計合理，節能環保，運行可靠。風口充分利用空調風管系統內部的富裕壓力和空氣流動的驅動力，帶動整個風口軸流葉輪和離心葉輪等活動部件同步運動，運動情況穩定，從而達到室內氣流和氣流通道內冷空氣混合效果的穩定。同時風口不需要消耗外界能量，更加節能環保，符合綠色建筑的發展理念。

（2）風口成本低，降低空調通風系統的初投資和后期運行費用。低溫送風空調系統減少了空調系統總的送風量，降低了通風設備的電能消耗，減少了設備運行費用的支出。，同時，本設計結構簡單，各部件采購容易，且能保證物美價廉，安裝方便，從而使整個風口生產成本降低，減少空調通風系統設備的初投資。

四、總結

此設計只是初步解決了空調送風口的結露問題，具有一定的優勢，但此設計還有很多問題需要解決，比如風口的出風量、風口出風溫度、風口的吸入風量、風口的混合比、風口的運行噪聲、風口的安裝高度與射程等，所以本設計還有很大的提升空間。

參考文獻：

[1]黃炳榮，馬立.空調送風口結露問題及解決方法[J].2015.

[2]畢增利，鄧李嬌.家用空調凝露分析和改善研究[J]. 日用電器，2018..

[3]衣偉平.夏季空調系統結露問題分析及防治措施[J].建筑施工，2018.

基金項目：2019年度重慶三峽學院大學生創新訓練市級項目（項目號為：201910643023，項目名稱為離心旋流防結露風口）。

作者簡介：黃亞（1998-），女，漢族，貴州畢節人，重慶三峽學院教師教育學院物理學（師范類）學生;陳才（1985—），男，漢族，山西霍州人，中級工程師，碩士，暖通空調，重慶三峽學院土木學院教師。