提升空調采暖舒適性 持續制熱減少溫度波動和噪音

10月份，國家氣候中心發布預測稱，今年冬季將有一次弱到中等強度的拉尼娜事件影響我國，東部地區氣溫可能偏低，出現“冷冬”。而剛進11月，第一波寒潮已經上路，它將帶來我國大部分地區降溫8℃-16℃。瑟瑟發抖而又無集中供暖可用的時候，空調成為不少家庭，尤其是南方家庭重要的應急采暖器具。

不過，在采暖體驗上，相比于集中供暖、壁掛爐、地暖等，空調產品不幸“墊底”，噪音大、臉燙腳冷、呼吸干燥、室外溫度低于-5℃時頻繁停機、出風異味等都是消費者反映的槽點。

“熱從腳起” 提升空調制熱均勻性

針對用戶痛點，近年來空調企業也在從多方面發力改善空調制熱效果。

TCL空調事業部產品中心總經理熊軍告訴中國家電網，影響人體舒適體驗的因素很多，比如溫濕度、室內氣流組織的分布等屬于熱舒適性探索范疇，噪音、音質、振動等屬于聲品質范疇，而出風潔凈、清新度和健康度等則屬于空氣品質范疇。作為空氣調節家電，空調確實對建筑內的環境質量影響很大，比如，研究表明當人體夏季處于24℃-28℃，冬季處于18℃-24℃的溫度區間時，其體驗是相對舒適的;再如，冬季待在空調房感覺臉燙腳冷，考慮與房間內氣流分布不均和密閉環境內二氧化碳濃度積聚有關。提升空調制熱舒適性，既要針對具體問題各個擊破，又要綜合考量能效、靜音等因素，實現系統優化。

“空氣本身的物理特性是熱空氣上浮、冷空氣下沉，所以空調制熱時很容易發生熱空氣聚集在房間上部，空氣溫度出現明顯分層，造成人體感覺上熱下涼。事實上，國標《GB/T 33658-2017 室內人體熱舒適環境要求與評價方法》中提及，當頭部與腳踝部垂直空氣溫差<3℃時，人體是感受舒適的。但我們入戶調研發現，現有空調在制熱時房間的垂直溫差最大可達15℃，熱舒適性體驗肯定很差。”來自奧克斯空調的研發人員王小婷告訴我們，所以解決熱風落地難對于提升空調制熱舒適性至關重要。

“房間的垂直溫差主要受空調出風溫度、出風角度和出風速度影響。在實驗測試中，我們發現如果空調制熱運行高風擋，其出風速度遠高于低風擋，制熱量高，熱風落地性比較好;一旦風擋降低，熱風落地性就會變差，熱風集中于人體中上部，大約在1.1米以上區域，而這對人體而言，是一個無效加熱區。行業傳統的解決方案是提升壓縮機頻率，加大整機制熱量，現在空調制熱時的出風溫度可達到50多度，但問題還是沒有解決——升頻增加了制熱量，如果是高風擋，熱風可以落地，室內溫度均勻性會提升;但如果是低風和靜風擋，熱風仍舊不落地，太高的制熱出風溫度，反而加大了人體活動范圍內的溫差，尤其在據地面0.1米處，溫差最大，這里也正是人體腳踝處。”

如何解決“熱從腳起”?“其實，我們后來分析，低風檔和靜風擋主要還是風速太小，” 王小婷說，“讓熱風配合風速是一種解決辦法，熱風不是不能垂直向下走，只是不能持續貼邊走，它會出現逸散，那么如何讓它在接近地面而不是半途逸散呢?行業中提出另一種解決方案，即改善出風角度和出風速度。”奧克斯目前采用了雙導風門設計，在吹出熱風后，通過調節雙導風板的結構，實現熱風下壓，這樣熱風垂直貼壁流動，到地面再向上逸散，可以顯著提高低風擋制熱時房間的溫差均勻性。

持續制熱 減少溫度波動和噪音

“冬季空調制熱并不是持續運行的，”來自海信空調的研發人員陳守海告訴中國家電網，“當室外換熱器溫度低于水的凝結點時，室外機換熱器表面會出現結霜并累積，導致熱阻顯著增大，系統換熱表現惡化。因此，行業內通常采用逆循環除霜進行間歇性除霜運作，即關停-除霜循環-關停模式。但是這就導致兩個舒適性問題，當空調低頻運行或降頻停機時，室內機熱風輸出變小或停止，如果除霜循環時間很長，室內的溫度波動會很大;另外除霜再啟動時的出風溫度需要一段升溫過程。”

據悉，由于大部分制冷劑需要參與到室外機除霜，只有30%左右維持室內機制熱，除霜時空調制熱效率驟降;并且再次啟動后，制冷劑回流并參與制熱需要一個過程。據海信方面測算，空調一次除霜循環需要5-6分鐘，但除霜后想要達到除霜前的出風溫度，需要20分鐘。

除霜過程對空調制熱的影響，是行業攻堅的重點也是難點。

針對空調制熱除霜問題，目前行業探索有三條路徑，即除霜、抑霜和無霜路線;相關的技術方案包逆循環除霜、旁通除霜、蓄熱除霜、分段除霜以及超聲波除霜和機械除霜等，但各種除霜方式均存在明顯優缺點。

對此，空調企業一般選擇多技術路線并行，取長補短。來自海爾的研發工程師代傳民介紹說，目前海爾在傳統換熱器顯熱除霜的基礎上，開展了對潛熱除霜的研究。兩相比照，顯熱除霜所需的制冷劑流量多，能夠供應到室內的流量自然有限，制熱量變小，造成除霜時室內溫度波動加大;而潛熱除霜所需制冷劑流量較少，能夠供應到室內的流量變多，可以減小溫度波動，但成本高，控制復雜。現在，海爾通過將室外換熱器進行并聯分割，在除霜對象的換熱器前后配置電子膨脹閥，構成了制冷劑回路，通過該結構利用制冷劑的冷凝潛熱，實現了以較少制冷劑流量除霜的目的。

而海信方面則通過使用相變蓄熱材料，除霜時開啟電加熱，避免制冷劑管路溫度大幅降低，同時加速制冷劑回流，減少了停機除霜及重新升溫耗時，減弱了房間溫度波動。

另外，針對空調舒適性的一系列新風技術、健康空氣技術、自清潔技術等，也可以通過改善出風品質提升空調制熱時房間的空氣質量，減少異味、干燥狀況。相信隨著空調制熱技術的發展，空調也能成為消費者冬季舒適采暖的重要器具之一。