家用空调制冷舒适性指标研究

文_中家院（北京）检测认证有限公司 高文琪

本文针对影响空调制冷工况下的舒适性指标进行了研究，并给出了制冷工况下的部分舒适性指标的试验方法及试验结果。

随着生活水平的提高，人们对家用房间空调器的功能也有了更高的要求，不再仅仅局限于空调最基本的制冷及制热功能，而是对房间空调器的功能提出了新的要求，即舒适性。人体热舒适性，是指人体对湿热环境的满意程度，是人体通过自身的热平衡和环境状况综合起来获得的人体舒适程度。这种平衡不仅与环境的温度、辐射温度、风速和空气湿度有关，还与人体活动和着装相关。同时，吹风感觉、垂直空气温差、温度均匀度等也是影响人体局部舒适性的因素。

目前，我国空调行业经过长期的发展，已经研发出了分体式空调器、整体式空调器、一拖多空调器。而常用的家用空调器则是室内机与室外机分开的分体式空调器。分体式空调在压缩机控制方式上又分为转速一定型（定频）、转速可控性（变频）和容量可控性。变频空调器根据室内冷（热）负荷的变化自动调整压缩机的运转频率，在一定程度上降低了室内温度大幅度变化所引起的不适，相比于定频空调器更具有舒适性。

然而，仅靠变频空调压缩机变速提供的室内舒适性是难以满足我们身体舒适性要求的。这就要求空调设计者将空调的舒适性功能考虑进去，以满足人们的需求。目前市场上在售的具有防冷风直吹的空调大多是通过带有微孔的导风板进行调节，冷风通过导风板上的微孔送进室内，起到分散气流的作用，以缓解冷风直吹带来的不适感。

下面本文针对影响空调制冷工况下的舒适性指标进行了研究，并给出了制冷工况下的部分舒适性指标的试验方法及试验结果。

1.试验方法

按照GB/T 33658—2017《室内人体热舒适环境要求与评价方法》中规定的试验方法，将被测分体挂壁式空调安装在图1所示的试验室外墙1/3处，距离地面高度为2.3±0.1 m，并按照图1的方式进行热电偶布点，然后将风速仪放在试验室水平面中心、距离地面高度分别为0.6 m（坐姿）、1.1 m（站姿）的位置，测量被测空调的风量。

↑图1 房间空调器舒适性试验室

仅靠变频空调压缩机变速提供的室内舒适性是难以满足我们身体舒适性要求的。这就要求空调设计者将空调的舒适性功能考虑进去，以满足人们的需求。

然后打开试验设备，按照制造商使用说明书中的规定或者表1（制造商说明书未进行明确规定）的规定调节测试工况，以至少10 s的时间间隔进行数据的采集。图1所示试验室分为室内侧和室外侧，室内侧又分为室内侧内室、室内侧外室，其中室内侧外室和室外侧的温湿度可控，室内侧内室则通过门与室内侧外室进行换热达到温湿度可控的目的。

表1 试验工况

待试验室环境工况稳定后，按照制造商的说明设定被测空调，如果说明书中没有进行明确规定，则可按照制冷工况设定为27 ℃，风速为最大值，上下导风板调到最大风量位置、左右导风板调到垂直位置进行舒适性试验。被测空调开机后，整个试验期间需注意紧闭室内侧内室的门，防止内室与外室进行热交换，从而影响空调制冷舒适性的测试。

被测空调运行2 h后或者进入稳定运行状态后，采集空调的舒适性相关数据，时间为1 h。

2.试验结果及分析

2.1 温度波动

室内热环境稳定后，采集测量时间内的各点温度值，单个测点j的温度波动Tf,j计算公式如式（1）：

式中：

Tf,j——测点j的温度波动，℃；

tj——测点j的瞬时温度，℃；

Nj——在测试时间内某一个测点记录的温度个数。

整个房间内的温度波动为室内侧内室所有测点的温度波动的加权平均值。

由式（1）得到本次试验整个房间内的温度波动为0.3 ℃。在1h内试验室温度波动未超过2 ℃。

2.2 温度均匀度

室内热环境稳定后，采集测量时间内的各点温度值，单个测点i的温度均匀度Ts,i计算公式如式（2）：

式中：

Ts,i——测点i的瞬时温度均匀度，℃；

ti——测点i的瞬时温度，℃；

Mi——测点总数。

整个房间内的温度均匀度为室内侧内室所有测点的瞬时温度均匀度的平均值。

由式（2）得到本次试验整个房间内的温度均匀度为0.3 ℃。在1 h内试验室温度均匀度未超过2 ℃。

2.3 垂直温差不满意率

由人的头与脚踝位置的垂直温差导致的垂直温差不满意率PDj计算公式如式（3）：

式中：

PDj——垂直温差不满意率，%；

∆ta,j——位置j在所选时间内的垂直温差的平均值，℃。

整个房间内的垂直温差不满意率PD为位置25个位置处的PDj的加权平均值。

由式（3）得到本次试验整个房间内的垂直温差不满意率PD为0.4%。在1 h内试验室直温差不满意率未超过20%。

2.4 吹风感

吹风感指数DR计算公式如式（4）：

式中：

DR——吹风感指数，%；

ta——局部平均空气温度，℃；

va——局部平均空气流速，m/s；

Tu——局部湍流强度，%。

由式（4）得到本次试验整个房间内的吹风感指数DR为0.7%。室内吹风感指数未超过40%。

由以上试验结果可知，在理想的试验条件下，被测空调制冷舒适性能比较优越，所有参数数值均较小。在这样的环境下，人们的主观感受不会时冷时热，整体舒适度得到大幅提升。

3.结论

综上所述，无论是风速对舒适性的影响还是垂直温差的影响，舒适性空调的目的就是保证人们在室内生活和工作时能够有一个更舒适环保的环境。所以在设计空调时，应该综合考虑各方面的因素，在确保空调的舒适性的同时，也应该考虑到空调的经济性及环保性。