新风系统对空调制冷和制热的影响到底有多大?

新风系统是一个可以改善室内空气质量和调节室内二氧化碳浓度的设备。新风系统具有众多优势:比如不开窗户也能享受到新鲜空气,避免长时间在密封室内吹空调得“空调病”等。

目前新风系统按照安装方式来分类,大致可以为两类:a、管道新风系统;b、单体新风系统。两者的原理如下:中央管道的新风系统是通过管道和主风机连接,在客厅和卧室设置有进风口,在厨房卫生间设置有排风口,在主风机运转时,排空室内的原有空气,室内形成负压空间,室外新鲜空气在室内负压的影响下,从进风口进入室内,以达到室内换气的目的;单体新风系统则是壁挂式新风系统,主要挂在墙壁上,风机和进出风口为一体机,安装十分简单,无论装修前后都可以安装。

随着我国人民生活水平的不断提高,人们对室内空气质量要求也越来越高。单体新风系统技术以其安装简单、后期维护便捷等优势,引起了业内人士的普遍关注。本文重点研究了单体新风系统对空调房间的舒适性影响,并进行了实验研究。

一、新风系统的工作原理及主要特点

新风系统分为商用新风系统和家用新风系统,家用新风系统又可以分为管道新风系统和单体新风系统。单体新风系统在新风系统中的实现方式主要有以下两种:一是双向换气,将室内污浊空气排出,再将室外新鲜空气抽到室内来,同时排出室内空气和抽进室外新鲜空气的时候有热交换,减少室内热量的损失;二是单向换气,只是将室外新鲜空气经过净化后抽到室内来,使室内形成一个正压环境,避免室外的灰尘从门缝、窗户缝隙等进入到室内。前者的主要特点是双向换气,室内热量损失小;后者的主要特点是单向换气,室内形成正压,成本低廉,安装简单等。本文也是从单向换气的新风系统来做实验研究的,主要研究分析了单向换气之后对空调房间的温度变化曲线影响等相关内容。

二、新风系统对空调房间的舒适性的影响

目前大部分用户在使用空调器时基本上都是在密闭的房间中使用,有一部分的用户会开个小窗户透气,另外一部分用户会选择紧闭窗户,同时安装新风系统对室内进行换气。由于新风系统涉及到室外空气的对流,因此在使用新风系统时,势必会影响到室内空气温度等,这样就会对房间的舒适性有比较重要的影响。以下重点介绍了新风系统在空调运行制冷和制热时,其新风量的大小对室内空气温度的影响,还有房间温度的降温和升温速度的影响。

2.1 新风系统运行原理图及房间实验条件设计

新风系统主要由主风机,进风管道、新出风口、净化滤网模块、控制系统等所组成。图1为新风系统工作原理简图。其中:1-主风机,2-室内新风出口,3-净化模块,4-控制系统,5-进风管道,6-墙壁,7-墙孔,8-初效过滤网。

新风机结构图

为了做新风系统对空调房间温度的影响实验,特别设计了实验专用房间对其进行研究,其搭配新风系统的空调房间主要由新风机、空调器、床、窗户、门板等组成。图2为空调房间的俯视布局图[2]。其中:1-墙壁,2-床,3-窗户,4-进门,5-空调器,6-新风系统。

空调房布局图

3.2 在空调器制冷运行时,新风系统对房间舒适性的影响

本次实验场地为一个居室,建筑主体为混凝土框架结构,室内已装修,且放置了部分家具。该居室的建筑材料也经过放射性检测,结果均符合标准,室内除人的呼吸以外,无其他二氧化碳来源,居室为单开门,双扇推拉窗户,房间面积为25平方,居室净面积(扣除家具)22平方,装有1.5匹壁挂式空调,新风系统的新风量大小可以调节,室内均匀分布多个温度测试传感器,可以同时实时测量房间各个区域的温度,房间初始温度设置为36℃,室外工况温度43℃。

实验一:新风系统的新风量调节至70m3/h,同时开启空调自由频制冷运行,分布在房间内各个温度点的传感器开始记录数据,新风系统和空调器同时开始运行,每隔1min就记录一次室内平均温度数据。

实验二:新风系统的新风量调节至110m3/h,同时开启空调自由频制冷运行,分布在房间内各个温度点的传感器开始记录数据,新风系统和空调器同时开始运行,每隔1min就记录一次室内平均温度数据。

实验三:新风系统的新风量调节至150m3/h,同时开启空调自由频制冷运行,分布在房间内各个温度点的传感器开始记录数据,新风系统和空调器同时开始运行,每隔1min就记录一次室内平均温度数据。

实验四:新风系统关闭,同时开启空调自由频制冷运行,分布在房间内各个温度点的传感器开始记录数据,新风系统和空调器同时开始运行,每隔5min就记录一次室内平均温度数据。

实验结果如图3所示,从实验结果可以看出,前10min之内温降速度差不多,但从10min之后就可以出现差别,从曲线可以看出,同样的工况条件下,其新风量越大温降速度越慢。

新风系统对空调制冷影响曲线图

3.3 在空调器制热运行时,新风系统对房间舒适性的影响

本次的实验条件同制冷时基本一样,区别之处是,房间初始温度设置为0℃,室外工况温度-7℃。

实验一:新风系统的新风量调节至70m3/h,同时开启空调自由频制热运行,分布在房间内各个温度点的传感器开始记录数据,新风系统和空调器同时开始运行,每隔1min就记录一次室内平均温度数据。

实验二:新风系统的新风量调节至110m3/h,同时开启空调自由频制热运行,分布在房间内各个温度点的传感器开始记录数据,新风系统和空调器同时开始运行,每隔1min就记录一次室内平均温度数据。

实验三:新风系统的新风量调节至150m3/h,同时开启空调自由频制热运行,分布在房间内各个温度点的传感器开始记录数据,新风系统和空调器同时开始运行,每隔1min就记录一次室内平均温度数据。

实验四:新风系统关闭,同时开启空调自由频制热运行,分布在房间内各个温度点的传感器开始记录数据,新风系统和空调器同时开始运行,每隔5min就记录一次室内平均温度数据。

新风量对空调制暖的影响

实验结果如图4所示,从实验结果可以看出,不同新风量对温升速度的影响不是太大,从前25min来看,新风量越大,温升速度有点下降,但影响大不,从25min之后,不同新风量对温升的影响基本上一致。总而言之,新风量对温升的影响没有对温降的影响大,因此,选择新风系统时,主要考虑新风量大小对空调器温降的影响。

三、新风系统的新风量大小选择与空调房间的面积的关系

在选择新风系统的新风量大小时,已经通过实验研究得出了不同新风量对空调房间温度的影响,除此之外,新风量大小的选择与空调房间的面积及关系也十分密切。国家对公共建筑内的设计最小新风量也有规定,见表1。另外根据设置有新风系统的居住建筑,所需的新风量按换气次数确定,见表2。

比如四口之家,人均面积按照30m2来算,则房屋的建筑面积为4*30=120m2,则可以计算出所需的新风量为:120m2*2.8m*0.5=168m3(建筑层高按照2.8m),也就是一个120平方米的建筑,四口之家所需要的最小新风量为168m3/h,这样才能满足四口之家的新风量需求。

最小换气次数

此时,如果是120平方米的建筑面积所需要的空调器匹数(在不考虑装有新风系统的情况下)至少有一个3匹柜机和三个1.5匹挂机,才能满足整个房间的制冷制热需求;如果考虑加装新风系统,则需要考虑新风量大小对温度的影响,则需要加大空调的匹数以满足房间的制冷需求,制热时新风系统对空调房间的温度影响不大。

四、结论

新风系统对空调房间的舒适性影响,在制冷速度上影响较大,但在制热时影响不明显,所以如果空调房间需要加装新风系统,则要考虑新风量的大小与空调器的匹数相对应,如果选择的空调匹数过小,新风量过大,则会影响到空调器对房间的制冷速度,降低空调房间的舒适性;同样如果选择的空调匹数过大,新风量过小,虽然房间的制冷速度影响很小,但是要考虑到新风量是否满足要求,另外也要考虑到空调匹数过大,是否浪费能耗的问题。根据室内房屋建筑房间面积的大小,在满足对新风量的前提下,选择合适新风量大小的新风系统,对空调房间的舒适性影响才能达到最优。

因此,如果能将新风系统和空调器相结合,又同时体现各自的优势,可以将空调器集成到新风系统上,或者是新风系统集成到空调器上,做成空调新风一体机,那么或许会是家电行业的下一个新兴市场。

转自新风网

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