冬季空調(diào)制暖對室內(nèi)加濕效果的影響分析

姜浩　翁正國　曾興斌　樂斌　張青波

摘 要：通過對冬季室內(nèi)空調(diào)制暖造成空氣干燥的問題引出，闡述了濕度調(diào)節(jié)過程中溫度的重要作用，提出了不均衡性相對濕度場的概念，分析了冬季空調(diào)運行中室內(nèi)空間相對濕度不均衡的原因，最終給出了冬季空調(diào)室內(nèi)影響加濕效果的主要因素。

關(guān)鍵詞：相對濕度場； 不均衡性； 冬季加濕

1.引言

隨著生活質(zhì)量和生活要求的不斷提高，人們對于空調(diào)的使用已經(jīng)不簡簡單單是對溫度的要求，濕度要求變的越為重要?，F(xiàn)代醫(yī)療氣象研究表明，對人體比較適宜的相對濕度為夏季25℃時40%-50%，冬季18℃時60%-70%，過高和過低都會引起人體不適。在冬天，北方普遍采用暖氣集中供暖，而南方?jīng)]有暖氣，所以人們大多會使用空調(diào)供暖，但使用空調(diào)制暖有個很常見的問題就是容易使室內(nèi)空氣過于干燥，增加人體不適感，因此如何防止冬天開空調(diào)暖氣使空氣干燥已成為空調(diào)健康研究方向的熱點之一。通常人們在有空調(diào)的房間使用空調(diào)加濕器以創(chuàng)造一個舒適健康的生活環(huán)境，一般在夏季加濕效果能夠被人們明顯感受；但在寒冷的冬季，空調(diào)制暖卻會導致加濕效果并不明顯，究其原因主要是因為夏季空調(diào)處于制冷模式，雖然空調(diào)水凝結(jié)導致了室內(nèi)絕對濕度的降低，但隨著溫度下降也使相對濕度提升彌補，再加上夏季室外空氣濕度高，且低溫下絕對濕度的飽和值也低，所以加濕效果會感受明顯；而冬季空調(diào)處于制暖模式，雖然室內(nèi)絕對濕度沒有因水凝結(jié)導致改變，但因溫度升高會導致相對濕度降低，再加上室內(nèi)外干燥的空氣環(huán)境，想要在溫度提升、絕對濕度飽和值增大的同時，實現(xiàn)比這個變化還要快的絕對濕度提升顯然是當前空調(diào)加濕技術(shù)的難點，因此冬季在室內(nèi)空調(diào)制暖的環(huán)境下加濕效果會被嚴重影響。

2.溫濕度的相關(guān)性

在冬季空調(diào)制暖環(huán)境下，加濕效果被嚴重影響的一個重要因素就是溫度。在表達濕度的各類物理量中，只有相對濕度是人體能直接感受到的，依據(jù)相對濕度的定義，空調(diào)加濕必然離不開“溫度”這一參數(shù)值，即溫度與濕度兩者屬于相關(guān)參數(shù)。在相對濕度的兩個構(gòu)成要素中，絕對濕度是指每立方米空氣中所含的水蒸氣的量，其與同溫度下飽和絕對濕度的比值即為相對濕度，顯然相對濕度可等效轉(zhuǎn)化為是絕對濕度和溫度之間的關(guān)聯(lián)，空調(diào)加濕效果的本質(zhì)也就是探討絕對濕度與溫度兩者跟隨關(guān)聯(lián)的問題。在冬季室內(nèi)空調(diào)制暖的過程中，初始狀態(tài)的溫濕度場應(yīng)該是基本均衡的，隨著制暖模式的運行室內(nèi)空間的溫度場將會發(fā)生不均衡變化，但空間的絕對濕度并不會瞬時改變，這樣無形中就導致了相對濕度的變化，即不均衡溫度場轉(zhuǎn)變?yōu)榱瞬痪庀鄬穸葓?。由于空調(diào)加濕的目的在于改變空間的相對濕度值，但加濕技術(shù)的直接作用參數(shù)卻是絕對濕度值，顯然要提升加濕效果必然要提出基于環(huán)境溫控的加濕技術(shù)，即在不同溫度環(huán)境下采用不同加濕手段，主要涉及兩大影響要素即低溫下飽和絕對濕度值較低，而高溫下飽和絕對濕度值較高。在冬季制暖環(huán)境下要得到良好的加濕效果，主要解決的問題應(yīng)該是空間升溫過程中，如何在不均衡的相對濕度場下實現(xiàn)有效絕對濕度提升。

3.不均衡性相對濕度場

濕度場表達的是濕度空間分布狀況，在表達濕度的各類物理量中，相對濕度場則是濕度場的一種表現(xiàn)形式，主要由絕對濕度和溫度共同決定了其空間分布狀況。在冬季空調(diào)制暖環(huán)境下，空間的相對濕度場會因溫度傳遞漸變而呈現(xiàn)出不均衡現(xiàn)象，即空間具備不均衡性相對濕度場，這就使得空間區(qū)域可以劃分成若干子空間，而每一個空間都將具備自身的相對濕度值，加濕技術(shù)的有效性即針對不同的相對濕度空間提出不同的加濕策略，或者是通過研究相對濕度場的不均衡特性，找到整體加濕的方法，最終實現(xiàn)不均衡性相對濕度場的基本均衡化或局部均衡化控制。在不均衡性相對濕度場中，好的加濕效果需要實現(xiàn)均衡化的加濕技術(shù)，即在不同子空間都能實現(xiàn)水分子在空氣中的有效融合，尤其是冬季在升溫過程中，實現(xiàn)絕對濕度的快速提升也是冬季空調(diào)制暖加濕技術(shù)的難點。此外還要考慮到室內(nèi)空間溫度的不均衡性，即空氣絕對濕度飽和值在溫度低的地方最大值本身就會受限，無法極限提升，因此保障加濕有效的前提就是必須與溫控緊密結(jié)合，并且在冬季空調(diào)制暖時需要將加濕設(shè)備構(gòu)架于空調(diào)加熱系統(tǒng)之中，以實現(xiàn)高于溫度變化的絕對濕度調(diào)整。

4.加濕效果的影響因素

空調(diào)加濕效果的影響因素主要包括內(nèi)因和外因兩個方面。內(nèi)因主要是針對加濕器本身而言，如水質(zhì)、加濕方式和安裝位置等。水質(zhì)的硬度決定著加濕精度；不同的空調(diào)加濕方式在適用領(lǐng)域和加濕效果上各有不同，常見的有蒸汽加濕、噴水加濕、超聲波加濕和濕膜加濕等；安裝位置則直接與外因相關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)著加濕的有效性。外因即被加濕空間的環(huán)境因素，如風速、濕度和溫度等。加濕過程中霧化的水霧聚集在水面上形成濃霧層，嚴重影響水的繼續(xù)霧化，風速則決定了水霧的擴散速度，從而影響加濕效率；溫濕度則是影響加濕效果的重要外因，也是本文闡述的重點。一旦選定加濕技術(shù)，內(nèi)因基本不會隨時間改變，而外因會隨時間時刻變化，尤其是溫濕度值，冬季空調(diào)制暖環(huán)境下所形成的不均衡性相對濕度場，就是溫度與濕度共同作用的結(jié)果。對于溫度低的空間，絕對濕度飽和值也低，加濕量需求不高；溫度高的空間，相對濕度降低且絕對濕度飽和值提升，使得對加濕量有巨大的需求。因此加濕器的安裝位置至關(guān)重要，若放在溫度較低的空間，周圍濕度很快就會達到飽和，很容易導致過度加濕或無效加濕。同樣溫度在一定程度上也決定了霧化加濕效率，即水分子與空氣的融合速度，這也驗證了為什么在空調(diào)房里放一盆水，在夏季有效而冬季無效的道理，均屬于溫濕度共同作用的結(jié)果。綜上所述，在一定的環(huán)境下選定加濕技術(shù)的重要依據(jù)還是外因居多，尤其是需要考慮室內(nèi)空間相對濕度場的不均衡特性。

5.小結(jié)

本文先通過剖析冬季空調(diào)制暖導致室內(nèi)空氣干燥的原因，論證了加濕技術(shù)與溫控的辯證關(guān)系，分析了加濕效果與溫度的相關(guān)性，提出了冬季室內(nèi)空調(diào)制暖環(huán)境下具有相對濕度場不均衡的特點，并基于加濕技術(shù)中溫度與濕度的關(guān)聯(lián)，總結(jié)了影響加濕效果的核心因素，并給出了空調(diào)加濕技術(shù)的研究重點。

參考文獻：

[1] 原郭豐，趙子競，Jakob Berg Johanson，李 興，徐 立，張圣耀. 霧化加濕中的液滴蒸發(fā)與加濕過程數(shù)值分析. 太陽能學報. 2016年5月 第37卷 第5期.

[2] 陳明光. 潔凈空調(diào)系統(tǒng)加濕段技術(shù)應(yīng)用分析. 科技與創(chuàng)新. 2016年第18期.

[3] 牛志利，趙立宏. 基于模糊控制技術(shù)的智能超聲波加濕器設(shè)計. 機械工程師. 2016年第6期.

[4] 劉開. 加濕器適用面積計算方法的研究. 家電科技. 2016（5）：36-37.

[5] 呂榮華. 冬季干燥加濕應(yīng)有度. 家庭醫(yī)學. 2014（1）：37-37

[6] 張培君. 家用空氣加濕器的類型特點與選購保養(yǎng). 家電科技. 2016（1）：24-25.