贯流风管机送风舒适性及安装方式影响的研究.pdf

612023中国家电科技年会论文集0 引言家庭中央空调近几年的产品和需求在不断增多，随着人们对家庭空间利用的重视，以及家电布局的整体性和美观性考虑，家庭中央空调的市场份额也在不断增长。风管机作为家庭中央空调的主要一员，其具备隐藏式安装，美观、静音，以及可以将经过处理的空气通过风管输送到指定区域等优势，越来越多的应用到家装市场、精装市场以及部分工程市场。不管是哪种市场，都对风管机的安装尺寸，特别是吊顶的进深尺寸、送风舒适性以及静音有较高的要求。风管机不同于家用的挂壁机或柜机，需要在进风或出风方向接一段风管，实现侧送下回，或侧送后回，或侧送侧回，或下送下回等进出风方式，而目前市面上风管机绝大部分采用离心风扇，向蒸发器吹风，再吹向出风口的方式，这样一方面导致风管机箱体进深尺寸大，一般在450 mm左右，使得吊顶太深，造成压抑感；另一方面由于使用了多个离心风扇，各风扇之间存在间隙，使风场不均匀，导致噪声偏大，同时会造成蒸发器换热不充分，系统性能无法充分发挥，影响性能和舒适性。作者简介：孙建平，本科学历。研究方向：空调器性能及舒适性研究。地址：广东省中山市南头镇南头大道西59号。E-mail：。贯流风管机送风舒适性及安装方式影响的研究孙建平 汤梓颖 李超TCL空调器（中山）有限公司 广东中山 528427摘 要：为提升风管机的制冷、制热送风舒适性，以及典型两种回风方式下的风量、性能和噪声影响，区别于现有的吹风式离心风管机，研究提供了一种吸风式的贯流风管机。不仅在箱体尺寸上具有优势，适应更多的安装场景，而且在送风舒适性上也具有优势，制冷送风高度更高，避免冷风吹人；制热送风高度更低，可实现暖风提前落地，热风暖脚。同时模拟了后回风和下回风两种进风方式，在保证进风宽度的前提下，下回风在风量和制冷制热效果上可基本无影响，但噪声偏高。关键词：贯流风机；风管机；送风；舒适性；回风方式Research on the comfort of air supply and the influence of installation methods for cross flow ducted type air conditionerSUN Jianping TANG Ziying LI ChaoTCL Air Conditioner(Zhongshan)Co.,Ltd.Zhongshan 528427Abstract:In order to improve the comfort of air apply for cooling and heating,of the air duct machine,as well as the impact of air volume,performance,and noise under two typical return air modes,and to distinguish it from existing centrifugal air duct machines with blowing,a suction type cross flow air duct machine has been studied and provided.Not only can it achieve advantages in box size and adapt to more installation scenarios,but it also has advantages in air supply comfort.The cooling air supply height is higher to avoid cold air blowing people,and the heating air supply height is lower,which can achieve early landing of warm air and warm feet with hot air.At the same time,two air inlet methods,rear return air and bottom return air,were simulated.While ensuring the width of the air inlet,the bottom return air has little impact on the air volume and cooling and heating effect,but the noise is relatively high.Keywords:Cross flow fan;Ducted type air conditioner;Air supply;Comfortable;Air return method中图分类号：TB6 DOI:10.19784/ki.issn1672-0172.2023.99.01562 2023中国家电科技年会论文集李永镇1等提出了提升风管机制热舒适性的实验研究，从底部出风方法，增大风量，耦合出风角度与风量的方案提升制热舒适性，但出风方式受安装场景和美观度的限制，绝大部分家装场景是侧出风方式，以及出风口安装的是出风格栅，无导风板无法调节出风角度。朱标等4提出了风管机换热器翅片噪声改善分析研究，通过在风速最大的位置设置导流片来降低高速气流对换热器的冲击声，但仍无法解决换热器风场不均匀导致性能无法充分发挥问题。风管机的舒适性是性能和噪声的综合表现，本文通过将风管机的风扇由离心式改为贯流式，再配合风道型线，进行出风口设计，大幅度改善风管机的送风舒适性及噪声体验。1 贯流风管机将传统多个离心风扇，以及离心蜗壳组成的离心风管机，改为由单个长条形贯流风扇，以及贯流风道组成的贯流风管机。贯流风管机运行时，由于风扇和换热器的长度基本接近，风被均匀吸入到换热器中使其充分换热，然后被吸入到贯流风扇中，通过风扇转动加速，再从风扇的另一侧吹出，由于风扇两次对空气进行做功，可实现远距离送风，再配合贯流风道，气流组织更均匀，送风效果更佳。已有相关研究指出，在相同条件下，贯流风机性能的影响因素如下：（1）式中：Pbi为风道内部的动压；Pbo为风道出口动压；N为风叶叶片数量；为风叶旋转波动幅度；1为风叶作用效率；1/1为风叶与前蜗舌间隙的倒数；1/2为风叶与后蜗舌间隙的倒数；1/为风道出风口开口角度的倒数；D为风道出风口开口距离。1.1 结构形式由一个电机驱动一个贯流风扇起到循环风量的作用，采用多折式蒸发器，布置在贯流风扇的外围，最后由风道、电控部件、外壳组成一个完整的结构。如图1截面图，图中1为蒸发器，2为贯流风扇，3为风道，4为外壳。蒸发器采用小管径铜管，两折式排布（也可采用三折及以上排布），制冷过程中，凝结水可通过翅片顺流到下部的底座上，需保证蒸发器和底座装配之间的角度，以保证凝结水能快速地排走，减少对风量的影响。贯流风扇采用单根大直径结构，以满足大风量，以及相对较低的转速，保证低噪声。风道型线按照气流组织的特点进行设计，尽量减少阻力和损失。贯流风管机进行精益设计后，宽度可由原来的450 mm降至305 mm，箱体进深可减少32%，可极大满足更多的实际安装场景需要。图1 贯流风管机的截面图1.2 送风优势由贯流风机的原理及上述结构可知，贯流风管机可实现更好的送风效果。下面进行试验测试验证。实验室空间要求：室内侧实验室长7 m，宽5 m，高3 m，可通过工况机调节室内侧的温度和湿度，工况稳定后室内侧不允许有额外的风源；室外侧面积不做要求，但需调节至要求的温湿度。选择一套72贯流风管机和72离心风管机，机器安装高度相同，均为2.5 m。测试方法：制冷模式默认角度开机，以机器底座中心为原点，沿样机出风口正面中心线方向，每隔0.5 m为基点，分别测量送风气流上、下边沿离地面的高度。制热模式测试方案相同。拟定验证方案见表1。表1 送风气流验证方案类别贯流风管机离心风管机机型KFR-72FW/F3KFR-72FW/F5风扇规格（mm）1个1128632个154158风量（m/h）12001200制冷工况（）内侧：27/19，外侧：35/24制热工况（）内侧：20/15，外侧：7/6记录数据每隔0.5 m，记录气流的上、下边沿离地面的高度测试结果如下：制冷结果见图2，出风格栅水平状态，2 m远位置，贯流风管机冷风下沿比离心高0.2 m，达到2.1 m高，基本可避免冷风吹人。在5.5 m远位置，离心风管机冷风已吹到地面，而贯流风管机冷风下沿离地面还有0.8 m高，且最远可吹至7 m远，可满足远距离送风。冷风上沿，贯流风管机也基本高于离心风管机，最高高0.5 m，可实现 632023中国家电科技年会论文集制冷淋浴式送风，制冷舒适性效果好。制热结果见图3，出风格栅朝下状态，3 m远位置，贯流风管机热风已落地，实现了地毯式送风，而离心风管机热风下沿高0.9 m，无法落地，制热效果相对较差。在3 m至7 m的水平距离内，贯流风管机热风下沿基本还是在地面滚动，制热舒适性效果好。图2 制冷模式送风气流高度图图3 制热模式送风气流高度图2 贯流风管机安装方式影响风管机的安装方式一般有侧送下回和侧送后回，侧送下回是通过从风管机的正下方回风，空气经过处理后，再以平行于风管机的方向吹向室内。侧送后回则是通过风管机的后侧回风，经过处理的空气再以平行于风管机的方向吹向室内。侧送后回由于空气流通顺畅，无转向，因此降噪效果较好，而侧送下回，则更符合户型的布置。针对风管机市场上普遍存在的上述两种送回风方式，为证实两种送回风方式对贯流风管机的风量、性能以及噪声的影响，进行了模拟测试，安装方式见图4、图5。图4 安装方式示意图图5 实验室安装图测试样机：KFR-72FW/F3贯流风管机。实验室：焓差实验室、噪声实验室，验证工况：见表1，其中后回风机器带过滤网，下回风由于直接接进风格栅，不带过滤网，测试结果如下：（1）见表2，不同的下回风口宽度，对风量的影响较大，通过测试发现，下回风口宽度为150 mm时，对风量基本无影响，即下回风口宽度需大于等于150 mm，以保证空气循环效果。（2）见表3，制冷量和制热量与风量强相关，当系统配置一定的前提下，风量变小，制冷、制热量会同步降低，但当下回风口宽度为150 mm时，对制冷量和制热量影响较小，约0.8%，可基本认同相当。（3）噪声的影响相比风量和制冷、制热量要大得多，见表4，在下回风口宽度为150 mm条件下，噪声要大1.92.6 dB(A)，且转速越低，噪声增加得越多。分析为下回风方式，气流进入机器后，需转向90度，气流撞击壁面形成噪声，且在回风口形成了空腔体，综合表现为噪声值增加，听感变差。3 结论风管机由于安装高度偏高，且为适应室内的装修风格，大部分采用手动格栅的出风结构，无法像家用挂机一样通过导风板进行气流导向，普遍存在制冷、制热送风效果差，以及下回风噪声偏大等64 2023中国家电科技年会论文集问题。本文提供了一种贯流风管机，以及验证了送风气流效果和典型回风方式的影响：（1）贯流风管机采用单根大直径贯流风扇，可满足大风量，表4 噪声对比情况方案后回风下回风h=150 mm下回风h=100 mm下回风h=80 mm测试点：机器前方1 m和下面1 m交点（dB(A)）强力挡4950.951.150.9高风挡46.448.54948.4中高挡44.546.74746.7中风挡42.244.644.544.1中低挡39.942.440.740.5低风挡37.639.937.537.2静音挡26.629.229.529.7表3 制冷量、制热量对比情况方案后回风下回风h=150 mm下回风h=100 mm下回风h=80 mm制冷量（W）7599753774637233/-0.82%-1.79%-4.82%制热量（W）8920884487448622/-0.85%-1.97%-3.34%表2 风量对比情况方案后回风下回风h=150 mm下回风h=100 mm下回风h=80 mm风量（m/h）10651087989881/2.07%-7.14%-17.28%以及相对较低的转速，保证低噪声。且电机和风扇包裹在换热器中间，箱体进深可由原来的450 mm降至305 mm，减少了32%，可极大满足更多的安装场景需要。（2）相比吸风式离心风管机，吹风式贯流风管机的淋浴式制冷和地毯式制热效果均优于前者，制冷送风范围高度更高，避免吹人；制热送风范围高度更低，热风暖脚。（3）在同等风量的前提下，后回风方式噪声更低，安装时应优先选后回风方式。（4）贯流风管机也存在不足，比如静压不够，电机和风扇被蒸发器围绕，不易维修等。后续需进一步研究静压提升方案，以及更合理的结构布局，提高产品的适用范围。参考文献1 李永镇,蔡明明.提升风管机制热舒适性的实验研究J.家电科技,2022(06):80-82+89.2 GB/T 77252004房间空气调节器S.3 GB/T 188362017风管送风式空调（热泵）机组S.4 朱标,郝玉密,徐超,等.风管机换热器翅片噪声改善分析研究J.家电科技,2022(zk):227-230.5 刘敏,郑立捷,刘飞,等.贯流风扇气动声场数值模拟及分析J.工程热物流学报,2009(08):1303-1305.6 刘起.空调室内机风道系统流场特性研究D.武汉:华中科技大学,2011.7 金龙,黄鉴良,黎金强,等.贯流风机风道系统的抗风阻性能试验与分析J.机电工程技术,2022,51(06):203-205+251.