离心旋流防结露风口的设计

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　　【摘要】众所周知，空调是国民经济中的电能消耗大户。在极端炎热天气下，为了避免资源的浪费和环境的污染，近年来在中央空调领域推出了蓄冷空调，很大程度上减少制冷设备安装容量、降低运行费用和电力负荷削峰填谷，同时，蓄冷空调系统为建筑空调系统采用低温送风系统提供了可行性。但低温送风空调系统过低的送风温度却提高了室内风口处的结露风险，从而产生风口滴水现象，给建筑室内安全、室内健康等造成了安全隐患。通过离心旋混技术，将空调系统气流通道内部的低温空气由之间送入改变成混合旋转送入，不仅可以改变送风口气流的流向，减小了送风速度，增强了室内气流的扰动混合，提高了空调区域的热舒适度;而且可以提高送风温度，降低了空调系统送风口的结露风险。
　　【关键词】低温送风  离心旋混  结露  送风口
　　随着社会经济的全面发展，人民生活水平的日益提高，中央空调系统大量走入人们的日常生活中，并对空调的品质和使用舒适性要求越来越高。但空调耗能较大，造成了一定的能源危机，世界范围的能源危机使得蓄冷技术迅速发展。蓄冷空调技术解决了能耗问题，但随之而来的问题是，蓄冷空调低温送风系统过低的送风温度提高了室内风口处的结露风险。针对蓄冷空调送风口揭露问题，本文对空调送风口结露现象进行分析，提出一种离心旋流防结露风口的设计，降低室内风口处的结露风险。
　　一、空调送风口结露的分析
　　从结露产生的位置可将结露分为两大类情况，第一类是：当空调经过冷表面（送风口）时被降温，如果冷表面温度低于空气露点温度，则会在冷表面处产生结露水;第二类是：冷热空气交汇，当冷空气温度低于热空气露点温度时，在交汇处结露产生小水珠，经过物体表面时则附着凝聚成大水滴。对于家用空调，比较直观的影响用户体验的结露问题主要是结露水吹出和滴落。
　　杜绝此类现象发生的主要方法有两种：一是提高风口出流空气的温度，使风口出流空气的温度高于室内空气露点温度，二是提高风口边缘部件的温度，使风口边缘部件表面温度一直高于室内空气露点温度。
　　二、离心旋流防结露风口的设计
　　为了克服低温空调送风系统中风口的结露滴水，本文从第一种方法的角度出发，即提高风口出流的温度，将风口出流的冷空气与室内空气混合，温度提高后，再从风口送出，从而实现和常规空调送风系统一样的送风效果，杜绝了空调送风口的结露。同时，通过离心旋混技术，提高空调区域的热舒适度。
　　（一）离心旋流防结露风口装置
　　为了达到将风口出流的冷空气与室内空气充分混合，设计了如图1所示的离心式旋混防结露风口，结构主要包括风口安装孔、风口外壳、轴流叶片、离心叶轮、出风口、轴、轴承、连接杆等部件。轴流叶片位于气流通道内，离心叶轮位于风口腔体内，与腔体之间形成一定距离的空腔。轴流叶片与离心叶轮通过轴固定连接在一起，轴上套有轴承，轴和轴承都位于风口壳体中心，轴承又通过连接杆固定在风口壳体上。在风口底部设置有离心叶轮吸风口，在离心叶轮和风口壳体之间的空腔区域形成气流混合区，在风口侧壁设置有条缝型送风口。
　　（二）设计原理
　　离心旋流防结露风口的工作原理为：
　　（1）送风混合后的温度计算公式如下：当室内空气温度大于气流通道内低温空气温度时，风口出风温度肯定会提高。
　　（2）在气流通道内流动的低温气流具有一定的能量，能量主要来源于气流的静压和动压。当气流流过风口时，由于气流的静压作用气流通道内的低温气流会向送风口方向流动，进入离心叶轮和风口壳体之间的空腔区域所形成的气流混合区。同时由于气流的静压和动压作用，处于气流通道内部的轴流叶片会连续不停的旋转运动，轴流叶片转动的同时带动与其连接的离心叶轮旋转，离心叶轮转动时其内部空气会随着离心力从叶轮叶片甩出至气流混合区，同时在其内部形成负压区从室内吸入空气。离心叶轮吸入空气的量由离心叶轮的转速决定，转速越高吸入风量越多，反之，越少。离心叶轮甩至气流混合区的室内空气与从风管内流入气流混合区的空气在混合区混合，流入的低温空气温度提高，流入的室内空气温度减低，达到了合适的送风温度，保证室内空气风口不结露。混合后达到合适送风温度的空气从送风口送出。由于惯性作用和离心叶轮的相互影响，从送风口送出的气流不是直线吹出而是旋转吹出。旋转吹出的气流又会与室内空气再次的混合，进一步提高气流吹向人体时的温度，从而营造更好送风舒适度。
　　三、设计优势
　　通过离心旋混技术，不仅提高了空调区域的热舒适度，而且降低了空调系统送风口的结露风险，同时，还具有以下經济和社会效益：
　　（1）设计合理，节能环保，运行可靠。风口充分利用空调风管系统内部的富裕压力和空气流动的驱动力，带动整个风口轴流叶轮和离心叶轮等活动部件同步运动，运动情况稳定，从而达到室内气流和气流通道内冷空气混合效果的稳定。同时风口不需要消耗外界能量，更加节能环保，符合绿色建筑的发展理念。
　　（2）风口成本低，降低空调通风系统的初投资和后期运行费用。低温送风空调系统减少了空调系统总的送风量，降低了通风设备的电能消耗，减少了设备运行费用的支出。，同时，本设计结构简单，各部件采购容易，且能保证物美价廉，安装方便，从而使整个风口生产成本降低，减少空调通风系统设备的初投资。
　　四、总结
　　此设计只是初步解决了空调送风口的结露问题，具有一定的优势，但此设计还有很多问题需要解决，比如风口的出风量、风口出风温度、风口的吸入风量、风口的混合比、风口的运行噪声、风口的安装高度与射程等，所以本设计还有很大的提升空间。
　　参考文献：
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　　[3]衣伟平.夏季空调系统结露问题分析及防治措施[J].建筑施工，2018.
　　基金项目：2019年度重庆三峡学院大学生创新训练市级项目（项目号为：201910643023，项目名称为离心旋流防结露风口）。
　　作者简介：黄亚（1998-），女，汉族，贵州毕节人，重庆三峡学院教师教育学院物理学（师范类）学生;陈才（1985—），男，汉族，山西霍州人，中级工程师，硕士，暖通空调，重庆三峡学院土木学院教师。
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