室外機(jī)安裝平臺(tái)對(duì)房間空調(diào)器性能的影響（一）
——對(duì)室外機(jī)進(jìn)風(fēng)參數(shù)的影響

于洋 楊子旭 石文星

清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系 北京 100084

1 引言

房間空調(diào)器是一種價(jià)格便宜、質(zhì)量可靠、安裝使用方便，并具有行為節(jié)能特征的空氣調(diào)節(jié)裝置，在2012～2017年的6年間，我國的累計(jì)銷售量達(dá)到9.80億臺(tái)[1]?？照{(diào)器被廣泛使用，已成為我國住宅建筑的主要耗能設(shè)備之一，因此，降低其運(yùn)行能耗是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要任務(wù)。

室外機(jī)安裝平臺(tái)（簡稱：平臺(tái)）的結(jié)構(gòu)型式關(guān)系到空調(diào)器安裝人員的生命安全、建筑外立面的美觀性，同時(shí)還將影響室外機(jī)的進(jìn)風(fēng)參數(shù)。目前，建筑中采用安全性和美觀性更好的百葉窗平臺(tái)越來越多，由此導(dǎo)致的空調(diào)器性能衰減問題也愈發(fā)凸顯。徐振坤等人基于大數(shù)據(jù)方法統(tǒng)計(jì)分析了長江流域約10萬臺(tái)空調(diào)器的使用習(xí)慣及運(yùn)行能耗，發(fā)現(xiàn)制冷（熱）時(shí)室外機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度高（低）于室外溫度的現(xiàn)象普遍存在[2]；丁連銳基于空調(diào)器實(shí)際性能測(cè)試數(shù)據(jù)指出，不同類型平臺(tái)導(dǎo)致的“熱島效應(yīng)”程度不同[3]；李海平等通過對(duì)多聯(lián)機(jī)室外機(jī)安裝位置的模擬和實(shí)測(cè)分析，也發(fā)現(xiàn)室外機(jī)安裝平臺(tái)會(huì)導(dǎo)致排風(fēng)回流，進(jìn)而影響多聯(lián)機(jī)的運(yùn)行性能[4]。為了探明排風(fēng)回流程度，蔣浩等人采用CFD模擬方法對(duì)室外機(jī)的流場(chǎng)進(jìn)行分析，在所計(jì)算案例中，發(fā)現(xiàn)百葉窗導(dǎo)致吹出風(fēng)量僅為流過冷凝器循環(huán)風(fēng)量的77%[5]，即出現(xiàn)了近23%的排風(fēng)回流，進(jìn)而造成進(jìn)風(fēng)溫度升高。為了考察排風(fēng)回流對(duì)空調(diào)器性能的影響，很多學(xué)者通過數(shù)值模擬或?qū)嶒?yàn)方法進(jìn)行研究，獲得了進(jìn)風(fēng)溫度升高（降低）對(duì)空調(diào)器制冷（熱）量、制冷能效比EER（制熱性能系數(shù)COP）的定量結(jié)果，但在模擬計(jì)算中采用了空調(diào)器室外機(jī)的額定風(fēng)量[6-8]。Avara[9]等人在研究中發(fā)現(xiàn)實(shí)際安裝環(huán)境會(huì)影響室外機(jī)的實(shí)際風(fēng)量，因此安裝平臺(tái)除了會(huì)造成排風(fēng)回流外，也會(huì)對(duì)室外風(fēng)機(jī)的風(fēng)量產(chǎn)生影響，而現(xiàn)有文獻(xiàn)很少討論這兩個(gè)因素對(duì)空調(diào)器的綜合影響問題。

基于上述背景，本文將通過對(duì)大量實(shí)際項(xiàng)目的調(diào)研，探明現(xiàn)有平臺(tái)類型及其用量分布，并基于流體網(wǎng)絡(luò)理論定量分析平臺(tái)對(duì)室外機(jī)進(jìn)風(fēng)參數(shù)的影響，為房間、住戶、某個(gè)區(qū)域甚至全國的空調(diào)器能耗預(yù)測(cè)提供必要的數(shù)據(jù)支撐。

2 安裝平臺(tái)類型及其特征尺寸

2.1 安裝平臺(tái)的類型及其分布

為了摸清我國住宅建筑中采用的室外機(jī)平臺(tái)結(jié)構(gòu)類型與占比，筆者在2018年1月至2019年3月期間，通過實(shí)地考察、網(wǎng)絡(luò)實(shí)景地圖統(tǒng)計(jì)以及設(shè)計(jì)院圖紙調(diào)研三種方式，統(tǒng)計(jì)分析了全國15個(gè)省、市的主要城市中2232個(gè)樓盤的室外機(jī)安裝平臺(tái)信息，其中既有項(xiàng)目2107個(gè)，待建項(xiàng)目125個(gè)。經(jīng)過聚類統(tǒng)計(jì)，可以將各種安裝平臺(tái)歸納為四大類，如圖1所示。四類平臺(tái)的占比分別為：百葉窗平臺(tái)占63%，帶欄桿的外墻挑出平臺(tái)約占22%，空調(diào)罩平臺(tái)占6%，三角支架平臺(tái)僅占2%左右，這四類平臺(tái)型式在既有建筑中占比為93%左右。

從圖1中可以看出，百葉窗平臺(tái)在既有項(xiàng)目中占比最高，也是待建項(xiàng)目主要選擇的安裝平臺(tái)型式；外墻挑出平臺(tái)在既有項(xiàng)目中的用量僅次于百葉窗平臺(tái)；空調(diào)罩平臺(tái)主要用于外立面美化改造工程中；三角支架平臺(tái)則是老舊建筑中的主要安裝平臺(tái)型式。此外，圖中“其他”類型是指調(diào)研樣本中未統(tǒng)一規(guī)劃室外機(jī)機(jī)位的樓盤?？梢?，在已有和待建項(xiàng)目中，絕大部分都統(tǒng)一設(shè)置了室外機(jī)安裝平臺(tái)，因此，規(guī)范平臺(tái)的幾何結(jié)構(gòu)，對(duì)于確保人員安全施工、美化建筑外立面和空調(diào)器節(jié)能運(yùn)行都具有重要意義。

?

2.2 安裝平臺(tái)的特征尺寸

安裝平臺(tái)對(duì)室外機(jī)通風(fēng)條件的影響，主要體現(xiàn)在表征平臺(tái)結(jié)構(gòu)的特征尺寸上，如圖2所示。在其合理的特征尺寸基礎(chǔ)上，加上空調(diào)器室外機(jī)的外形尺寸（通過調(diào)研統(tǒng)計(jì)獲得了各廠家空調(diào)器室外機(jī)外形尺寸，1hp與1.5hp空調(diào)器約為800 mm×300 mm×600 mm，2hp與3hp約為900 mm×400 mm×650 mm），即可獲得安裝平臺(tái)的具體尺寸。

表1給出了四類平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相應(yīng)的特征尺寸。由于百葉窗平臺(tái)的結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，其特征尺寸最多（參見圖2），包括室外機(jī)機(jī)體到平臺(tái)內(nèi)壁的距離L1～L5，還包括平臺(tái)的開口率R。對(duì)于百葉窗平臺(tái)，還需包括百葉間距δ和角度θ。其中，開口率R是平臺(tái)中的最小進(jìn)排風(fēng)面面積和進(jìn)排風(fēng)面的總面積之比，百葉間距δ為兩相鄰平行百葉之間的距離，百葉角度θ是百葉葉片與水平方向的夾角。由于其他類型平臺(tái)的結(jié)構(gòu)更為簡單，其特征尺寸數(shù)量也更少，因此，百葉窗平臺(tái)可以作為所有平臺(tái)的通用模型。

3 安裝平臺(tái)對(duì)進(jìn)風(fēng)參數(shù)的影響分析

安裝平臺(tái)對(duì)室外機(jī)進(jìn)風(fēng)參數(shù)的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是安裝平臺(tái)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的流動(dòng)阻力增加引起的風(fēng)機(jī)實(shí)際風(fēng)量下降；另一方面是排風(fēng)回流導(dǎo)致的進(jìn)風(fēng)溫度升高（或降低），其進(jìn)風(fēng)溫升大小除與平臺(tái)結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還取決于室外機(jī)排熱量的大小。

圖1空調(diào)器室外機(jī)安裝平臺(tái)在調(diào)研樣本中的分布

圖2 百葉窗平臺(tái)的特征尺寸

images/BZ_84_131_2072_1424_2315.png

3.1 風(fēng)量衰減系數(shù)與排風(fēng)回流系數(shù)

下面結(jié)合圖3、圖4說明安裝平臺(tái)對(duì)室外機(jī)進(jìn)風(fēng)參數(shù)的影響特征。

（1）當(dāng)室外機(jī)在沒有任何遮擋物的理想條件下時(shí)，如圖3（a）所示，流經(jīng)室外換熱器的風(fēng)量即為風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量G0（對(duì)應(yīng)圖4中的A點(diǎn)），其室外機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫度tin與外溫ta相同。

圖3 安裝平臺(tái)的空氣流路圖

（2）當(dāng)室外機(jī)安裝在百葉窗等實(shí)際平臺(tái)內(nèi)時(shí)，參見圖3（b），由于平臺(tái)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的阻力增大，風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)由圖4中的額定工況點(diǎn)（A點(diǎn)）變?yōu)閷?shí)際工況點(diǎn)（C點(diǎn)），風(fēng)量衰減至G（＜G0）；而且因平臺(tái)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致排風(fēng)回流（回流風(fēng)量為G1），故使得室外換熱器與自然環(huán)境的換熱風(fēng)量減小至G2（G2=G-G1），導(dǎo)致其進(jìn)風(fēng)溫度tin偏離室外溫度ta（制冷時(shí)tin＞ta，制熱時(shí)tin＜ta）。

上述現(xiàn)象可采用如下兩個(gè)特征參數(shù)來定量描述：

（1）風(fēng)量衰減系數(shù)β：平臺(tái)導(dǎo)致的室外機(jī)風(fēng)量減少G0-G（m3/h）與風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量G0之比，即

（2）排風(fēng)回流系數(shù)α[10]：平臺(tái)導(dǎo)致的室外機(jī)排風(fēng)回流至進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)量G1與室外機(jī)風(fēng)機(jī)實(shí)際風(fēng)量G之比，即

根據(jù)圖3（b）和式（1）、（2）可知

圖4 空調(diào)器室外機(jī)風(fēng)扇的性能曲線

圖5 室外機(jī)及其安裝平臺(tái)構(gòu)成的流體網(wǎng)絡(luò)

顯然，在理想條件下，室外機(jī)沒有風(fēng)量衰減和排風(fēng)回流，室外機(jī)與室外環(huán)境的換熱風(fēng)量為額定風(fēng)量G0。當(dāng)室外機(jī)安裝在平臺(tái)時(shí)，其有效換熱風(fēng)量G2僅為額定風(fēng)量G0的(1-α)(1-β)倍。需要說明的是，β和α僅取決于安裝平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)給定平臺(tái)的特征尺寸后，則可根據(jù)實(shí)驗(yàn)或CFD模擬等方法獲得β和α的具體數(shù)值，進(jìn)而得到室外風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量G以及在給定室外溫度ta和室外機(jī)排（吸）熱量Qc條件下的室外換熱器進(jìn)風(fēng)溫度tin。

3.2 室外機(jī)平臺(tái)風(fēng)阻網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

根據(jù)阻力特性S=P/G2[11]可知，室外機(jī)風(fēng)扇在額定狀態(tài)下（圖4中A點(diǎn)）的風(fēng)量為G0、壓頭為P0，其室外機(jī)自身結(jié)構(gòu)的阻力曲線為S0；當(dāng)將室外機(jī)放入平臺(tái)內(nèi)時(shí)，風(fēng)扇需克服室外機(jī)自身的阻力外，還需克服進(jìn)出百葉窗以及平臺(tái)結(jié)構(gòu)遮擋造成的阻力，如圖5（a）所示，其阻力特性曲線變?yōu)镾，此時(shí)風(fēng)扇的風(fēng)量衰減為G，風(fēng)阻增大至P，即圖4中的C點(diǎn)。根據(jù)空氣流動(dòng)方向，可以得到圖5（b）所示的室外機(jī)和安裝平臺(tái)構(gòu)成的空氣流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，其阻力系數(shù)S為：

式中：

S0——包括室外換熱器、網(wǎng)罩在內(nèi)的室外機(jī)自身結(jié)構(gòu)的阻力系數(shù)，單位：N·s2/m8；

S1——平臺(tái)內(nèi)部空氣回流通道的阻力系數(shù)，單位：N·s2/m8，當(dāng)沒有安裝平臺(tái)時(shí)，S1=∞；

S2——平臺(tái)進(jìn)、出口的阻力系數(shù)，S2= S22+S21，單位：N·s2/m8，當(dāng)沒有安裝平臺(tái)時(shí)，S2=0。

由于S0取決于室外機(jī)結(jié)構(gòu)，S1、S2僅取決于平臺(tái)結(jié)構(gòu)，當(dāng)忽略換熱器臟堵或結(jié)霜引起的附加風(fēng)阻時(shí)，其流體網(wǎng)絡(luò)的阻力系數(shù)S僅取決于平臺(tái)結(jié)構(gòu)的特征尺寸。因此，對(duì)于給定的室外機(jī)安裝平臺(tái)和室外機(jī)，其總阻抗值S是確定的，進(jìn)而也決定了β和α的數(shù)值。

4 基于CFD的室外機(jī)進(jìn)風(fēng)參數(shù)獲取方法

為了獲得室外機(jī)設(shè)置在某個(gè)具體結(jié)構(gòu)安裝平臺(tái)內(nèi)的β和α數(shù)值，對(duì)圖5所示的室外機(jī)及平臺(tái)的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以通過CFD流場(chǎng)模擬和風(fēng)扇特性曲線獲得風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量G、室外機(jī)有效換熱風(fēng)量G2和回流風(fēng)量G1，進(jìn)而獲得室外機(jī)的風(fēng)量衰減系數(shù)β及排風(fēng)回流系數(shù)α，以及S、S1和S2。

圖6給出了計(jì)算流程圖。圖中，風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量G為模擬結(jié)果中的風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量，可從計(jì)算軟件中直接讀??；有效換熱風(fēng)量G2為百葉窗與環(huán)境交界面上的流出風(fēng)量，通過CFD后處理軟件并利用圖中公式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

下面以一個(gè)百葉窗平臺(tái)為例，說明通過CFD模擬獲得β、α等參數(shù)的計(jì)算方法。

4.1 室外機(jī)及其安裝平臺(tái)的網(wǎng)格劃分

計(jì)算例中的空調(diào)器外形尺寸、軸流風(fēng)扇參數(shù)以及安裝平臺(tái)的特征尺寸如表2所示。根據(jù)室外機(jī)和平臺(tái)結(jié)構(gòu)建立其幾何模型，模型的計(jì)算區(qū)域分為三個(gè)主要部分：（1）由墻體壁面、安裝平臺(tái)結(jié)構(gòu)和室外機(jī)殼體圍合的進(jìn)風(fēng)區(qū)域；（2）出風(fēng)區(qū)域；（3）室外機(jī)內(nèi)部區(qū)域，包括軸流風(fēng)扇和換熱器兩部分。

在網(wǎng)格劃分時(shí)，考慮到安裝平臺(tái)及室外機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)整個(gè)計(jì)算域采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分與結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合的方式，其中風(fēng)扇區(qū)域采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，并在風(fēng)扇、室外換熱器及百葉處進(jìn)行局部加密（參見圖7），以反映室外機(jī)和平臺(tái)區(qū)域內(nèi)空氣流動(dòng)的真實(shí)場(chǎng)景。經(jīng)網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)，確定計(jì)算模型中各部分采用的網(wǎng)格數(shù)量，如表3所示。

?

4.2 數(shù)學(xué)模型及其驗(yàn)證

4.2.1 數(shù)值計(jì)算模型

采用Fluent流場(chǎng)計(jì)算軟件對(duì)室外機(jī)流場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算?；谟?jì)算流體力學(xué)的原理，軸流風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)下的室外機(jī)周圍空氣的流動(dòng)可以用一組控制方程描述：連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程。針對(duì)室外機(jī)的流場(chǎng)特征，對(duì)其控制方程進(jìn)行了如下簡化：（1）考慮室外風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍，流場(chǎng)中空氣視為不可壓縮流體；（2）當(dāng)室外機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其流動(dòng)可視為定常流動(dòng)；（3）忽略排風(fēng)溫度對(duì)流動(dòng)的影響。

圖6室外機(jī)進(jìn)風(fēng)參數(shù)計(jì)算框圖

圖7 室外機(jī)及其安裝平臺(tái)的網(wǎng)格劃分

images/BZ_86_582_1815_1424_2239.png

images/BZ_86_582_2299_1424_2653.png

圖8 模擬風(fēng)量與實(shí)際風(fēng)量的對(duì)比

圖9 百葉窗平臺(tái)中室外機(jī)風(fēng)量與開口率R的關(guān)系

文獻(xiàn)[12-14]的研究表明，RNG湍流模型在軸流風(fēng)扇流動(dòng)模擬上有良好精度，因此，本文在模擬時(shí)采用了RNG k-ε湍流模型，并采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)計(jì)算近壁面流動(dòng)。在計(jì)算中，對(duì)對(duì)流項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)采用二階迎風(fēng)格式離散，并用SIMPLE算法處理壓力和速度的耦合計(jì)算問題。計(jì)算收斂準(zhǔn)則為項(xiàng)殘差降至10-6且進(jìn)、出口的體積流量不平衡率低于0.1%。

4.2.2 邊界條件

在軸流風(fēng)扇區(qū)域，采用MRF風(fēng)扇模型[15]，設(shè)置為旋轉(zhuǎn)區(qū)域并給定轉(zhuǎn)速，軸流風(fēng)扇的外部區(qū)域?yàn)殪o止區(qū)域，將旋轉(zhuǎn)區(qū)域和靜止區(qū)域的交界面設(shè)置為“交界面”，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。將換熱器區(qū)域設(shè)置為多孔介質(zhì)[16]，對(duì)于室外機(jī)殼體及安裝平臺(tái)結(jié)構(gòu)均設(shè)置為靜止壁面且滿足無滑移條件；室外機(jī)風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口均為壓力邊界條件，其具體參數(shù)設(shè)置如表4所示。

4.2.3 模型驗(yàn)證

通過如下三個(gè)方面驗(yàn)證上述模型的合理性和計(jì)算精度。

（1）用風(fēng)機(jī)性能特性曲線，驗(yàn)證風(fēng)扇采用MRF模型的正確性。以1.5hp空調(diào)器室外機(jī)的軸流風(fēng)扇（型號(hào)Z-429-119）為對(duì)象，模擬風(fēng)機(jī)在6個(gè)不同靜壓取值工況的流場(chǎng)情況，采用上述方法計(jì)算風(fēng)扇的風(fēng)量，并與性能曲線上的工況點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。6個(gè)模擬工況的風(fēng)量模擬結(jié)果與性能曲線實(shí)際值相差均不超過±6%，說明該模型模擬軸流風(fēng)扇在室外機(jī)常用風(fēng)量范圍的低壓穩(wěn)定工作區(qū)的流動(dòng)是可靠的。

（2）計(jì)算不同容量空調(diào)器室外機(jī)的實(shí)際風(fēng)量，以檢驗(yàn)室外換熱器的多孔介質(zhì)模型的合理性。采用文獻(xiàn)[13]中雙排、φ9.52銅管、平翅片管換熱器的阻力特性測(cè)試曲線擬合結(jié)果計(jì)算多孔介質(zhì)參數(shù)（參見表4），在該參數(shù)設(shè)置下，計(jì)算多種容量空調(diào)器在裸機(jī)狀態(tài)下的風(fēng)量，從圖8的計(jì)算結(jié)果可以看出，其風(fēng)量模擬值與目前實(shí)際產(chǎn)品的室外機(jī)風(fēng)量一致，表明用所設(shè)置的多孔介質(zhì)模型參數(shù)描述室外換熱器的阻力特性具有良好計(jì)算精度。

（3）計(jì)算百葉窗平臺(tái)開口率變化時(shí)的室外機(jī)風(fēng)量衰減系數(shù)β，并與實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，以檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的合理性。將室外機(jī)設(shè)置在百葉窗平臺(tái)內(nèi)，并將百葉角度調(diào)成垂直狀態(tài)，即θ=90°，取不同開口率R，模擬計(jì)算風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量G以及平臺(tái)的風(fēng)量衰減系數(shù)β、排風(fēng)回流系數(shù)α。從圖9的計(jì)算結(jié)果可以看出，隨著開口率R的逐漸增大，室外風(fēng)機(jī)的風(fēng)量先逐漸減小再逐漸增大，β值從小變大再逐漸減小，而α值則逐漸減小。換言之，當(dāng)百葉窗完全封死（R=0）或接近封死狀態(tài)（R=0.1，0.2）時(shí)，室外機(jī)風(fēng)量衰減程度很小，但幾乎所有的風(fēng)量都回流至換熱器進(jìn)風(fēng)口；當(dāng)百葉窗開口率很大時(shí)（R=1，即拆除正面百葉窗）時(shí)，室外機(jī)風(fēng)量接近風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量，且排風(fēng)短路風(fēng)量也很小，這與在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭建安裝平臺(tái)的測(cè)量結(jié)果趨勢(shì)一致，因而也說明采用上述模型能夠描述安裝平臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)室外機(jī)實(shí)際風(fēng)量的影響。

4.3 結(jié)果分析

采用圖6所述計(jì)算方法，以當(dāng)前應(yīng)用量最多的百葉窗為例，建立CFD模型，模擬分析安裝平臺(tái)對(duì)室外機(jī)風(fēng)量及排風(fēng)回流的影響。圖10（a）和圖10（b）給出了室外機(jī)和平臺(tái)區(qū)域的速度場(chǎng)分布，可見，室外機(jī)風(fēng)扇的出流呈一定角度擴(kuò)散，且存在較多的漩渦和回流；從圖10（c）中可以看出，受百葉結(jié)構(gòu)的阻擋，安裝平臺(tái)中的部分排風(fēng)未能被吹出平臺(tái)而在平臺(tái)內(nèi)部循環(huán)，導(dǎo)致排風(fēng)回流。

4.3.1 風(fēng)量衰減系數(shù)與排風(fēng)回流系數(shù)

根據(jù)模擬結(jié)果，可以統(tǒng)計(jì)得到室外機(jī)風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量。可見，將額定風(fēng)量G0=2150 m3/h的室外機(jī)設(shè)置在百葉窗平臺(tái)內(nèi)，百葉窗的附加風(fēng)阻導(dǎo)致室外機(jī)的風(fēng)量G減小為1894 m3/h，其風(fēng)量衰減系數(shù)β約為12%；吹出百葉窗的風(fēng)量為1651.9 m3/h，占室外機(jī)總風(fēng)量G的比例為87.2%，即α=12.8%。

根據(jù)實(shí)際風(fēng)量可從風(fēng)機(jī)特性曲線上確定對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)，進(jìn)而得到室外機(jī)結(jié)構(gòu)的阻力系數(shù)S0=86.91 N·s2·m-8和計(jì)算例中百葉窗平臺(tái)的阻力系數(shù)S=124.87 N·s2·m-8，可見，百葉窗平臺(tái)的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致阻抗值的增加。根據(jù)風(fēng)阻網(wǎng)絡(luò)模型可知，支路風(fēng)阻比值S1/S2=46.56，結(jié)合公式（4）可知，S1=2309.18 N·s2·m-8，S2=49.60 N·s2·m-8。

對(duì)于其他類型的安裝平臺(tái)，也可以建立相應(yīng)的模型進(jìn)行模擬計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果如圖11所示。從圖中可以看到，各典型平臺(tái)與室外機(jī)構(gòu)成的風(fēng)路系統(tǒng)的總阻抗S值存在差異，因而其風(fēng)量衰減系數(shù)β及排風(fēng)回流系數(shù)α也不同。百葉窗平臺(tái)的阻抗值S、風(fēng)量衰減系數(shù)β及排風(fēng)回流系數(shù)α最大，這是由于百葉窗結(jié)構(gòu)及平臺(tái)內(nèi)部相對(duì)狹窄、百葉窗結(jié)構(gòu)對(duì)排風(fēng)的阻擋作用更大所致。

4.3.2 排風(fēng)回流對(duì)進(jìn)風(fēng)溫度的影響

圖10 室外機(jī)空氣網(wǎng)絡(luò)計(jì)算結(jié)果

圖11 不同平臺(tái)的阻力系數(shù)及α、β值對(duì)比

圖12 不同排熱量時(shí)室外換熱器的平均進(jìn)風(fēng)溫升

當(dāng)室外換熱器有散熱負(fù)荷時(shí)，排風(fēng)回流將導(dǎo)致?lián)Q熱器進(jìn)風(fēng)溫度高于環(huán)境溫度。圖12給出了不同散熱負(fù)荷時(shí)，三角支架、外墻挑出平臺(tái)、空調(diào)罩平臺(tái)、常規(guī)與優(yōu)化百葉窗平臺(tái)（平臺(tái)特征尺寸參見表5）中換熱器的平均進(jìn)風(fēng)溫升情況。可以看出，常規(guī)百葉窗平臺(tái)不僅導(dǎo)致室外機(jī)風(fēng)量衰減，而且在風(fēng)量衰減基礎(chǔ)上還出現(xiàn)了排風(fēng)回流，使其相對(duì)與室外溫度出現(xiàn)了3～5℃的平均進(jìn)風(fēng)溫升Δt，而其他三類平臺(tái)的Δt分布在0.5～2℃，以三角支架最小。優(yōu)化百葉窗平臺(tái)的平均Δt在1.5～2℃之間，基本與外墻挑出平臺(tái)持平。

從上述對(duì)比結(jié)果可以看出，外墻挑出平臺(tái)對(duì)進(jìn)風(fēng)參數(shù)的影響較小，可以將其β、α數(shù)值為基準(zhǔn)對(duì)百葉窗平臺(tái)的特征尺寸進(jìn)行優(yōu)化，以避免其幾何結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致空調(diào)器實(shí)際運(yùn)行能效的嚴(yán)重衰減。

5 結(jié)論

室外機(jī)安裝平臺(tái)是保證安裝人員生命安全、美化建筑外立面的重要設(shè)施。但空調(diào)器室外機(jī)的隱蔽安裝導(dǎo)致了空調(diào)器的性能衰減。探明平臺(tái)的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)室外機(jī)進(jìn)風(fēng)參數(shù)的影響程度，是定量分析安裝平臺(tái)對(duì)空調(diào)器性能影響的前提。因此，本文對(duì)此進(jìn)行研究，得到了如下結(jié)論：

（1）通過廣泛調(diào)研，探明了目前室外機(jī)安裝平臺(tái)的主要類型及數(shù)量占比，其中百葉窗平臺(tái)約占63%、帶欄桿的外墻挑出平臺(tái)約占22%、空調(diào)罩和三角支架平臺(tái)分別占6%和2%，進(jìn)而給出了表征各種平臺(tái)結(jié)構(gòu)的特征尺寸。

（2）安裝平臺(tái)影響空調(diào)器性能的本質(zhì)原因是安裝平臺(tái)造成室外機(jī)的風(fēng)量衰減以及排風(fēng)回流，進(jìn)而導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)溫度偏離室外溫度，提出采用風(fēng)量衰減系數(shù)β和排風(fēng)回流系數(shù)α定量描述二者對(duì)進(jìn)風(fēng)參數(shù)的影響。

（3）以百葉窗平臺(tái)為例，闡述了基于CFD流場(chǎng)模擬和風(fēng)機(jī)特性曲線的β和α數(shù)值的求解方法，給出了四種主要類型安裝平臺(tái)的β和α數(shù)值，以此反映室外機(jī)換熱風(fēng)量的衰減程度以及在不同排熱量下因排風(fēng)回流導(dǎo)致的進(jìn)風(fēng)溫升。