離心旋流防結(jié)露風(fēng)口的設(shè)計

黃亞 陳才

【摘要】眾所周知，空調(diào)是國民經(jīng)濟(jì)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(fèi)和環(huán)境的污染，近年來在中央空調(diào)領(lǐng)域推出了蓄冷空調(diào)，很大程度上減少制冷設(shè)備安裝容量、降低運(yùn)行費(fèi)用和電力負(fù)荷削峰填谷，同時，蓄冷空調(diào)系統(tǒng)為建筑空調(diào)系統(tǒng)采用低溫送風(fēng)系統(tǒng)提供了可行性。但低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)過低的送風(fēng)溫度卻提高了室內(nèi)風(fēng)口處的結(jié)露風(fēng)險，從而產(chǎn)生風(fēng)口滴水現(xiàn)象，給建筑室內(nèi)安全、室內(nèi)健康等造成了安全隱患。通過離心旋混技術(shù)，將空調(diào)系統(tǒng)氣流通道內(nèi)部的低溫空氣由之間送入改變成混合旋轉(zhuǎn)送入，不僅可以改變送風(fēng)口氣流的流向，減小了送風(fēng)速度，增強(qiáng)了室內(nèi)氣流的擾動混合，提高了空調(diào)區(qū)域的熱舒適度;而且可以提高送風(fēng)溫度，降低了空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)口的結(jié)露風(fēng)險。

【關(guān)鍵詞】低溫送風(fēng)? 離心旋混? 結(jié)露? 送風(fēng)口

隨著社會經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，人民生活水平的日益提高，中央空調(diào)系統(tǒng)大量走入人們的日常生活中，并對空調(diào)的品質(zhì)和使用舒適性要求越來越高。但空調(diào)耗能較大，造成了一定的能源危機(jī)，世界范圍的能源危機(jī)使得蓄冷技術(shù)迅速發(fā)展。蓄冷空調(diào)技術(shù)解決了能耗問題，但隨之而來的問題是，蓄冷空調(diào)低溫送風(fēng)系統(tǒng)過低的送風(fēng)溫度提高了室內(nèi)風(fēng)口處的結(jié)露風(fēng)險。針對蓄冷空調(diào)送風(fēng)口揭露問題，本文對空調(diào)送風(fēng)口結(jié)露現(xiàn)象進(jìn)行分析，提出一種離心旋流防結(jié)露風(fēng)口的設(shè)計，降低室內(nèi)風(fēng)口處的結(jié)露風(fēng)險。

一、空調(diào)送風(fēng)口結(jié)露的分析

從結(jié)露產(chǎn)生的位置可將結(jié)露分為兩大類情況，第一類是：當(dāng)空調(diào)經(jīng)過冷表面（送風(fēng)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(chǎn)生結(jié)露水;第二類是：冷熱空氣交匯，當(dāng)冷空氣溫度低于熱空氣露點溫度時，在交匯處結(jié)露產(chǎn)生小水珠，經(jīng)過物體表面時則附著凝聚成大水滴。對于家用空調(diào)，比較直觀的影響用戶體驗的結(jié)露問題主要是結(jié)露水吹出和滴落。

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

二、離心旋流防結(jié)露風(fēng)口的設(shè)計

為了克服低溫空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)口的結(jié)露滴水，本文從第一種方法的角度出發(fā)，即提高風(fēng)口出流的溫度，將風(fēng)口出流的冷空氣與室內(nèi)空氣混合，溫度提高后，再從風(fēng)口送出，從而實現(xiàn)和常規(guī)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)一樣的送風(fēng)效果，杜絕了空調(diào)送風(fēng)口的結(jié)露。同時，通過離心旋混技術(shù)，提高空調(diào)區(qū)域的熱舒適度。

（一）離心旋流防結(jié)露風(fēng)口裝置

為了達(dá)到將風(fēng)口出流的冷空氣與室內(nèi)空氣充分混合，設(shè)計了如圖1所示的離心式旋混防結(jié)露風(fēng)口，結(jié)構(gòu)主要包括風(fēng)口安裝孔、風(fēng)口外殼、軸流葉片、離心葉輪、出風(fēng)口、軸、軸承、連接桿等部件。軸流葉片位于氣流通道內(nèi)，離心葉輪位于風(fēng)口腔體內(nèi)，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(fēng)口殼體中心，軸承又通過連接桿固定在風(fēng)口殼體上。在風(fēng)口底部設(shè)置有離心葉輪吸風(fēng)口，在離心葉輪和風(fēng)口殼體之間的空腔區(qū)域形成氣流混合區(qū)，在風(fēng)口側(cè)壁設(shè)置有條縫型送風(fēng)口。

（二）設(shè)計原理

離心旋流防結(jié)露風(fēng)口的工作原理為：

（1）送風(fēng)混合后的溫度計算公式如下：當(dāng)室內(nèi)空氣溫度大于氣流通道內(nèi)低溫空氣溫度時，風(fēng)口出風(fēng)溫度肯定會提高。

（2）在氣流通道內(nèi)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(dāng)氣流流過風(fēng)口時，由于氣流的靜壓作用氣流通道內(nèi)的低溫氣流會向送風(fēng)口方向流動，進(jìn)入離心葉輪和風(fēng)口殼體之間的空腔區(qū)域所形成的氣流混合區(qū)。同時由于氣流的靜壓和動壓作用，處于氣流通道內(nèi)部的軸流葉片會連續(xù)不停的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，軸流葉片轉(zhuǎn)動的同時帶動與其連接的離心葉輪旋轉(zhuǎn)，離心葉輪轉(zhuǎn)動時其內(nèi)部空氣會隨著離心力從葉輪葉片甩出至氣流混合區(qū)，同時在其內(nèi)部形成負(fù)壓區(qū)從室內(nèi)吸入空氣。離心葉輪吸入空氣的量由離心葉輪的轉(zhuǎn)速決定，轉(zhuǎn)速越高吸入風(fēng)量越多，反之，越少。離心葉輪甩至氣流混合區(qū)的室內(nèi)空氣與從風(fēng)管內(nèi)流入氣流混合區(qū)的空氣在混合區(qū)混合，流入的低溫空氣溫度提高，流入的室內(nèi)空氣溫度減低，達(dá)到了合適的送風(fēng)溫度，保證室內(nèi)空氣風(fēng)口不結(jié)露?；旌虾筮_(dá)到合適送風(fēng)溫度的空氣從送風(fēng)口送出。由于慣性作用和離心葉輪的相互影響，從送風(fēng)口送出的氣流不是直線吹出而是旋轉(zhuǎn)吹出。旋轉(zhuǎn)吹出的氣流又會與室內(nèi)空氣再次的混合，進(jìn)一步提高氣流吹向人體時的溫度，從而營造更好送風(fēng)舒適度。

三、設(shè)計優(yōu)勢

通過離心旋混技術(shù)，不僅提高了空調(diào)區(qū)域的熱舒適度，而且降低了空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)口的結(jié)露風(fēng)險，同時，還具有以下經(jīng)濟(jì)和社會效益：

（1）設(shè)計合理，節(jié)能環(huán)保，運(yùn)行可靠。風(fēng)口充分利用空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)內(nèi)部的富裕壓力和空氣流動的驅(qū)動力，帶動整個風(fēng)口軸流葉輪和離心葉輪等活動部件同步運(yùn)動，運(yùn)動情況穩(wěn)定，從而達(dá)到室內(nèi)氣流和氣流通道內(nèi)冷空氣混合效果的穩(wěn)定。同時風(fēng)口不需要消耗外界能量，更加節(jié)能環(huán)保，符合綠色建筑的發(fā)展理念。

（2）風(fēng)口成本低，降低空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的初投資和后期運(yùn)行費(fèi)用。低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)減少了空調(diào)系統(tǒng)總的送風(fēng)量，降低了通風(fēng)設(shè)備的電能消耗，減少了設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用的支出。，同時，本設(shè)計結(jié)構(gòu)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(fēng)口生產(chǎn)成本降低，減少空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的初投資。

四、總結(jié)

此設(shè)計只是初步解決了空調(diào)送風(fēng)口的結(jié)露問題，具有一定的優(yōu)勢，但此設(shè)計還有很多問題需要解決，比如風(fēng)口的出風(fēng)量、風(fēng)口出風(fēng)溫度、風(fēng)口的吸入風(fēng)量、風(fēng)口的混合比、風(fēng)口的運(yùn)行噪聲、風(fēng)口的安裝高度與射程等，所以本設(shè)計還有很大的提升空間。

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基金項目：2019年度重慶三峽學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練市級項目（項目號為：201910643023，項目名稱為離心旋流防結(jié)露風(fēng)口）。

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