单向流离心新风系统风量影响因素分析

骆妍  王启龙

珠海格力电器股份有限公司   广东珠海 519070

摘要：本文对单向流新风系统的特点、工作原理及组成、应用环境以及重要性能参数进行了简单概述，选取家用空调为研究对象，重点分析单向流新风系统中风量的影响因数，从设备的性能参数和进风面积两个方面进行重点研究分析。本文设计了三种不同离心风叶叶型的新风系统，通过仿真与实验对比研究不同风叶型线对风量的影响。在最优风叶叶型结构蜗壳型线的基础上，实验研究了进风面积对新风风量的影响。研究结果表明，进风面积对风量的影响最大，而设备的性能参数影响较小。本文的研究成果为后续单向流新风系统的设计提供理论和数据参考。

关键词：单向流离心新风系统；风量；设备性能参数；进风面积；风叶叶型

Analysis of influencing factors of air volume in unidirectional centrifugal fresh air system

Luo Yan  Wang Qilong 

GREE Electric Appliances Inc. Of Zhuhai      Zhuhai Guangdong 519070

Abstract:In this paper, the characteristics, working principle and composition, application environment and important performance parameters of unidirectional fresh air system are briefly summarized. Household air conditioning is selected as the research object, and the influencing factors of air volume in the unidirectional fresh air system are mainly analyzed from the performance parameters of the equipment and the inlet air area. In this paper, three new air systems with different centrifugal blade profiles are designed, and the effects of different blade profiles on air volume are studied by simulation and experiment. On the basis of the optimal volute profile, the effect of inlet area on fresh air volume is studied experimentally. The results show that the air inlet area has the greatest influence on the air volume, while the performance parameters of the equipment have little influence. The research results of this paper provide theoretical and data reference for the subsequent design of unidirectional fresh air system.

Keywords:Unidirectional centrifugal fresh air system; Air volume; Equipment performance parameters; Intake area;Wind blade type

  引言

中国室内装饰协会环境检测中心调查显示，我国室内空气污染程度通常比室外空气污染严重2~3倍，在某些情况下甚至可达100多倍[1]。我国现执行的室内空气检测标准明确规定每人每小时不小于30 m3的新风量[2]。空调作为家用必备的电器，是否具备新风功能越来越受到消费的关注。众多学者对此展开了相关研究[3-5]，郭捍东等[6]对空调双向流换新风、单向流换新风、双向流显热换新风三种模式的能耗进行了对比分析。本文重点对单向流新风系统的特点、工作原理、组成、重要参数以及系统的优势进行了简单的阐述，通过对离心风机新风系统的蜗壳型线、风叶叶型、新风管等方面的研究，确认对单向流离心新风系统的风量的影响程度。

1 单向流新风系统特点

单向流新风系统是一种现代化的家居用品，旨在改善室内空气质量，提供新鲜、纯净的空气，同时保持室内温度和湿度的平衡。该系统具有单向流动、高效过滤、低噪音、节能环保等特点，被广泛应用于家庭、学校、办公室等场所。

单向流新风系统具有以下特点：
   （1） 舒适性：单向流新风系统采用科学的空气流动设计，确保新鲜空气能够平滑地进入室内，避免直接吹向人体，从而保持室内空气的舒适度。
   （2） 节能：该系统采用高效的能量回收技术，可以在引入新鲜空气的同时，减少室内冷热能量的损失，达到节能的目的。
   （3） 环保：单向流新风系统具有多重过滤装置，可以有效地过滤掉空气中的尘埃、花粉、细菌、病毒等污染物，提供清洁、卫生的空气。
    与其他同类产品相比，单向流新风系统具有更高的空气置换效率、更低的噪音、更强的污染物过滤能力等优势。

2 单向流新风系统的工作原理及组成
单向流新风系统的工作原理主要是通过空气的吸入和排出来实现室内空气的置换。系统内部设有进风口和排风口，通过合理的气流组织设计，使新鲜空气单向流入室内，污浊空气则通过排风口排出。同时，该系统还采用了能量回收技术，可以最大限度地减少室内能量的损失，达到节能的目的。
单向流新风系统主要由以下几个部分组成：
   （1）主机：主机是系统的核心部分，包括进风口、排风口、风扇、过滤装置等。
   （2）能量回收装置：能量回收装置可以有效地减少室内能量的损失，提高系统的节能性能。
   （3）过滤网：过滤网可以过滤掉空气中的各种污染物，保证进入室内的空气质量。
   （4）送风口和排风口：送风口和排风口分别负责将新鲜空气送入室内和将污浊空气排出室外。

3 单向流新风系统的主要参数

 单向流新风系统的参数主要包括风速、噪音、过滤效果等。具体参数可能会因为不同的品牌和型号而有所差别。
   （1） 风速：风速是衡量新风系统效率的重要指标之一，通常以立方米/小时为单位表示。一般来说，风速越高，空气置换效率也越高，但同时也会增加噪音。因此，需要在保证空气置换效率的前提下，尽量降低风速，提高系统的舒适性。
    （2） 噪音：噪音是衡量新风系统性能的另一个重要指标。一般来说，噪音越低，系统的舒适性越好。常见的噪音等级在30-60 dB之间。
   （3）过滤效果：过滤效果是衡量新风系统清洁空气能力的指标。一般来说，具有高效过滤装置的单向流新风系统可以过滤掉空气中的95%以上的污染物，如尘埃、花粉、细菌、病毒等。

4 单向流新风系统应用
单向流新风系统适用于多种场所，包括家庭、学校、办公室等。在家庭中，该系统可以安装在客厅、卧室等房间，有效改善室内空气质量，提供舒适健康的居住环境。在学校和办公室中，单向流新风系统可以保证室内空气清新，减少疾病传播的风险。此外，该系统还可以用于商业场所、公共设施等人员密集的地方，提高室内空气品质，保障人们的健康和舒适。
本文以某落地式新风空调器为例，对单向流新风空调中影响新风风量的因素进行了仿真与实验对比研究，为后续的新风设计提供理论参考和实验依据。

5 蜗壳型线对风量影响因素分析

目前制冷行业内对于空调的额定制冷量以及新风送风量有相关的要求，对于额定制冷量在7.1KW-14KW的空调，要求新风送风量≥60m3/h。

本文以某3P空调器为例，设计了三种不同离心新风系统，从风叶的叶型及尺寸、蜗壳型线、新风管径三个方面研究了其对离心新风系统风量的影响。各方案对比如表1所示，方案一风叶叶型为等间距再渐缩通道，方案二风叶叶型为先扩后渐缩通道，方案三风叶叶型为渐缩通道，每个风叶叶型搭配各自配套的蜗壳型线进行仿真分析和实验测试。

表1 不同风叶叶型结构方案对比

方案	方案一	方案二	方案三
类型	等间距再渐缩通道	先扩后渐缩通道	渐缩通道
图示

将模型代入fluent进行仿真计算，做如下假设：(1)将新风机内部流体运动近似为不可压缩流动；(2)内部为固定绝热壁面，不考虑传热过程；(3)流体视为连续性介质；4)整机风道密封性良好，无漏气现状；5)入口气体流动速度均匀，出口充分发展湍流流动。

                    

a）方案1                b）方案2                     c)方案3

图1 各方案仿真结果对比图

仿真结果如图1所示：方案1至方案3其出风口风速从小变大，分别为324.1m³/h、341.5m³/h、346.1m³/h，方案三渐缩通道叶型体现出较好的负压吸风效果。

图2 各方案风量实验数据对比图

实验对比测试数据如上图2所示：方案2的风量比方案3大，但在实际测试过程中，方案2的音质效果比方案3差，综合对比，方案3最优。

6进风面积对风量影响因素分析

本文结合现有空调售后安装墙孔的尺寸要求，在上述最优方案三的结构基础上，选取三种规格的新风管（φ56.5mm、φ70mm、φ80mm），实验研究了不同进风面积对新风风量的影响。

图3 不同管径新风送风量实验数据对比图

由图3可知，在离心风机蜗壳型线、风叶叶型和高度均一样的情况下，随着新风管内径的增加，新风风量呈线性递增趋势，新风管内径为φ80mm时，新风风量最大，为264.7m

3/h。通过测试可知，进风面积对新风送风量影响很大，在设计过程中可根据风量的要求来选择新风管内径。

7结论

本文通过仿真分析与实验验证，研究了不同的风叶叶型搭配的蜗壳型线对新风风量的影响，得出以下结论：

（1）从风量、噪音以及音质效果三方面综合考虑，方案三风叶叶型为先扩后渐缩通道结构搭配的蜗壳型线的风道系统最优；

（2）随着进风面积的增加，即新风管内径增加，新风风量呈线性增加。

参考文献：

[1]胡秀峰,梅博,韦丽红,等.室内空气净化技术应用效果研究进展[J].安全与环境学报, 2015, 15(6):5.

[2]赵玉磊.新风系统的技术现状与发展前景探讨[J].洁净与空调技术, 2019(2):4.

[3]柳成文.新风量、新风品质及新风处理对室内空气品质的影响[J].电力学报, 2005, 20(3):4.

[4]李先庭,杨建荣,王欣.室内空气品质研究现状与发展[J].暖通空调, 2000, 30(3):5.

[5]陈建芳,叶必朝,谢超.室内空气品质与新风量关系的实验研究[J].制冷与空调（四川）, 2008(6):5

[6]郭捍东,邬志敏,段雪涛.变制冷剂流量空调系统的新风处理探讨[J].盐城工学院学报：自然科学版, 2005, 18(2):3