拋射距離、展散和Coanda效應

空氣如何在房間內移動

調理後的空氣離開風管後，通過送風口或擴散器進入房間。空氣移動方式的幾何決定了房間是否舒適或有冷熱不均的地方。

拋射距離是空氣從擴散器傳播的距離，直到其速度降至50 FPM（每分鐘英尺）以下。20英尺房間的天花板擴散器需要足夠的拋射距離以到達遠牆。

展散是空氣模式的寬度。線性狹縫擴散器產生扁平寬廣的模式。圓形天花板擴散器產生放射狀模式。

送風口產生圓錐形或扇形空氣模式：空氣以定義的幾何形狀向外推動。

回風口產生球形吸力區：空氣從各個方向均勻被吸入。這就是為什麼回風口幾乎可以放在房間的任何地方。

Coanda效應：移動的空氣傾向於跟隨附近的表面。沿著天花板吹出的空氣會粘著天花板，比吹向開放空間的空氣傳播得遠得多。這就是為什麼天花板安裝的擴散器效果很好：空氣粘著天花板，在房間內傳播，然後沿著遠牆下降。天花板的幾何成為空氣分佈系統的一部分。

理解空氣分佈

一個會議室長30英尺，在一端有一個天花板安裝的擴散器。供應空氣以700 FPM的速度從擴散器出口。

翅片、管及表面積

熱傳遞是一個表面積問題

空調或熱泵中的蒸發器盤管是實際發生空氣與冷媒之間熱傳遞的地方。熱傳遞的速率取決於三個因素：溫度差、材料的導熱係數和表面積。

你無法輕易改變溫度差（這是由冷媒循環設定的）或導熱係數（銅和鋁已經是優秀的導熱體）。所以HVAC工程師最大化表面積。

蒸發器盤管由銅管組成，上面壓有薄的鋁翅片。翅片是薄片：通常厚度為0.006英寸：間距為每英寸8到20個翅片。

每英寸更多翅片 = 更多表面積 = 更多熱傳遞。 但有一個幾何折衷：更多翅片也意味著翅片之間的空氣通道更窄，這增加了空氣阻力並減少了氣流。

在每英寸8個翅片時，氣流很容易但表面積有限。在每英寸20個翅片時，表面積巨大但盤管阻塞氣流。大多數住宅系統使用每英寸12-14個翅片作為平衡點。

這是一個純粹的幾何問題：你如何在給定的體積內堆積最大的表面積，同時保持足夠的開放截面供空氣通過？

表面積折衷

一個住宅蒸發器盤管的翅片間距為每英寸14個。每個翅片厚度為0.006英寸。盤管面為20英寸寬、18英寸高。

空氣性質作為幾何

濕度圖表：空氣的幾何地圖

濕度圖表是HVAC中最重要的工具之一。它看起來很複雜，但它實際上只是空氣性質的幾何表示。

X軸：乾球溫度：普通溫度計讀數。

Y軸（右側）：濕度比：實際水蒸氣的質量與乾空氣質量的比（每磅乾空氣中的格令水分）。

曲線：相對濕度。100% RH曲線是飽和線：空氣在這條曲線之外無法容納更多水分。較低的RH曲線在其下方弧形。

圖表上的每個點代表一個獨特的空氣狀態。 如果你知道任意兩個性質（乾球溫度、濕球溫度、相對濕度、露點、焓），你可以定位準確的點並讀取所有其他性質。

HVAC過程是此圖表上的幾何路徑：

- 顯熱加熱（爐子）：沿著水平線向右移動：溫度升高，濕度比保持不變。

- 顯熱冷卻（露點以上）：沿著水平線向左移動。

- 冷卻和除濕（典型空調）：向左且向下移動：溫度下降，水分凝結排出。

- 加濕：向上移動：在恆溫下添加水分。

- 蒸發冷卻（沼澤冷卻器）：沿著恆濕球線向左上移動：溫度下降但濕度升高。

追蹤HVAC過程

考慮一個夏日：室外空氣為95華氏度乾球溫度，相對濕度50%。你想將此空氣調理為室內舒適的75華氏度，相對濕度50%。