家庭厨房环境空调技术的发展与研究

家庭厨房环境空调技术的发展与研究

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珠海格力电器股份有限公司 广东省珠海市 519000

摘要：随着人民生活水平的提高，人们对居住空间的舒适性要求也越来越高，厨房作为家庭的重要生活场所，人们对厨房环境空调器的需求日趋旺盛。由于厨房环境的特殊性，普通空调根本无法适用于厨房环境。我国专门的厨房空调技术还处于发展阶段，厨房空调市场的普及率也较低。经过近些年的发展，目前主要形成了吊顶式厨房空调技术和多功能集成式厨房空调技术两条主流的技术路线。本文结合厨房环境空调技术的发展现状，产品市场化面临的主要问题，主要技术路线及发展前景进行分析研究。

关键词：厨房空调 技术路线 发展现状 问题

随着人民生活水平的提高，人们对居住空间的舒适性要求也越来越高。上世纪90年代空调还是只有少数家庭能够买的起的奢侈家电，经过近些年的发展，空调已经成为普通大众都能消费的家用电器，走进了千家万户，已经成了买房子专修的必备家用电器。目前家庭用的空调技术发展迅速，产品功能也越来越繁多，由原来的简单的制冷制热功能，现在已经发展为具有除湿、除甲醛、智能运营控制、AI语音控制等功能。根据使用的环境和人群不同，又可以分为老年空调、母婴空调等特色产品功能。根据使用空间不同，产品类型又可以分为在大空间客厅使用的立式柜机空调，天井机空调，在卧室、书房小空间使用的壁挂架空调。根据产品功率和制冷量大小的不同，又可以分为一拖一的分体式空调和一拖多的家用中央空调。空调产品的外观也不断升级，立式柜机空调由原来的方方正正外形变为占地空间更小，线条更加流畅的圆柱形柜机，壁挂机也朝着更加轻薄美观发展。可以说家庭的主要生活空间都被空调覆盖，但是，唯独厨房空间的空调技术产品发展缓慢，产品出现的时间较晚，市场的普及率也较低。尤其是炎热的夏天，厨房的高热环境让家庭主妇们苦不堪言。本文结合厨房环境空调技术的发展现状，产品市场化面临的主要问题，主要技术路线及发展前景进行分析研究。

一、厨房环境空调产品技术的发展现状

1、产品市场需求

随着人民生活水平的提高，人们对生活的舒适性要求也越来越高。厨房是中国家庭重要的生活场所，由于中国人民的烹饪、饮食习惯中比较喜欢炒、煎、炸、蒸煮，这使得厨房处于油烟多、高温高湿的环境。尤其是炎热的夏天，烹饪时厨房的高温环境对于煮妇来说是身体上的一种严酷挑战。所以，人们对改善厨房烹饪操作时的空气环境需求很急迫。针对厨房油烟问题的抽油烟机产品，早在上世纪90年代末就已经在城市家庭中普及，现在抽油烟机早已经成为家庭厨房的必备电器。但是对于厨房烹饪操作时的高温问题，迟迟没有有效的产品技术能够解决该问题。所以，消费者对于厨房环境空调产品的需求极大。据统计，国内厨房安装空调的比例还不超过5%，基于目前人们的生活水平，对美好生活的向往，未来厨房环境空调产品的市场空间将不断壮大。

2、传统空调产品技术无法适用厨房环境

如上所述，国内厨房安装空调的比例非常低，厨房现有已安装的空调绝大部分是普通空调，并不是专门针对厨房使用环境设计的专门的厨房环境空调。由于厨房环境的特殊性，普通空调根本无法适用于厨房环境。主要存在以下几点原因：

2.1、厨房油烟问题

空调室内机包括回风口、出风口，导风板、过滤网、风叶和蒸发器部件。空调运行时，厨房内的空气从回风口进入空调室内机，经过滤网过滤后、被蒸发器冷却降温，在风叶的旋转带动下，经由出风口送出空调室内机。厨房内环境空气中的油烟经过空调器内部的过程中，会沾粘到回风口部件上、过滤网上、蒸发器上、风叶上。

传统空调设计时，为了更好地过滤灰尘，为室内提供更好的空气品质，过滤网的设计比较密集，过滤网的材料为ABS或PP类，并没有防油污的功能。所以，当空气经过时，空气中的油污很容易沾粘到过滤网上，从而导致过滤网脏堵。因为空调过滤网设置在进气口，如果过滤网脏堵后，进到空调室内机内的风就少了，空调室内机中空气流通缓慢，于是出风口的风量变小。流经空调室内机蒸发器的风量减少，一方面，出风口吹出的冷风的风量就会变小，会导致空调的制冷效果降低；另一方面，蒸发器的冷量散不出去，蒸发器内部的冷媒压力也越来越高，导致室外机散热器的热量越来越大，冷媒的压力不断上升，压缩机的耗电也不断的增大，从而导致空调耗电量的增加。

其中，回风口、出风口，导风板、过滤网、风叶部件是塑料件，传统空调的塑料件没有防油污的设计，所以油污很容易沾粘在这些部件的表面。油污沾粘在回风口和出风口塑料件的表面，影响气流通过的同时，会导致空调的表面很难清洗，进而影响空调外观的美观。油污沾粘导风板上，因为油污很难清洗，会导致导风板运动受限，甚至使导风板无法闭合，造成空调导风功能障碍。空调室内机的风叶一般为贯流风叶，叶片之间的间距较小，油污沾粘会进一步减少叶片之间的间隙甚至堵塞，这样会严重降低风叶的风量，进而导致空调制冷效果降低。

2.2、厨房空间问题

随着房价的不断上升，城镇小区商品住房多以中小户型为主，厨房的面积一般为5-7平米，厨房空间非常有限。再加上抽油烟机、热水器、橱柜、冰箱等会占据厨房的上层空间，厨房内基本没有墙面空间来安装空调。

2.3、室外机安装问题

由于受商品房户型限制，厨房的墙壁通常是临近客厅或临近楼栋的公共区域，很少有单独的外墙供安装空调室外机。如果空调室外机安装到其他房间的外墙或阳台上，这会导致室内机和室外机连接管过长，安装连接管影响房间装修美观，增加材料成本的同时，也会造成空调冷量的损失，从而影响制冷效果。

3、专门的厨房空调技术发展情况

3.1、国内最早的厨房空调器技术

国内厨房空调器技术最早出现在1999年，是某空调厂家通过发明专利文件公开的技术。公开的厨房空调器技术将空调部件和抽油烟机部件集成到一起，该多功能的空调抽油烟机同时具备了排油烟的功能和制冷的功能，同时改善厨房室内的空气质量和舒适性。该专利公开了空调核心部件压缩机、冷凝器、蒸发器出风口等核心部件的结构布局。

继该专利技术之后，1999年至2003年的4年间，又有多家企业公开了具有空调制冷功能的抽油烟机技术。下图1是一种具有空调制冷功能的抽油烟机的原理图。该技术包括抽油烟机机壳13、排油烟风扇、设置于壳腔内的排油烟通道以及一个空调制冷装置。空调制冷包括风扇25、蒸发器26以及由制冷管路与蒸发器26连接的空调系统主机39。风扇25、蒸发器26构成空调系统副机。

关于空调系统主机和副机的设置方式，有分体式和一体式两种设置方式。分体式将空调系统主机设置与厨房外部，一体式将空调系统主机和副机均设置与抽油烟机上。

下图1中具有空调制冷功能的抽油烟机就采用了分体式。由若干隔板在抽油烟机机壳13的壳腔中围隔形成的空调系统副机空间。抽油烟机机壳13上分别开设有用以向空调系统副机24内引入空气的入风口7和用以将空调系统副机24内形成的冷风送出的冷凝风送风口28，其中，冷凝风送风口28开设在对应于风扇25下方。

图1 具有空调制冷功能的抽油烟机的原理图

上述最早出现的厨房空调技术是抽油烟机和制冷空调的组合技术，这也许是因为抽油烟机和制冷空调同是空气调节设备，让人们自然联想到进行技术结合，实现一机双效，抽油烟的同时实现制冷功能。但这也只是厨房空调技术的理论方案，没有涉及厨房空调使用环境的油烟问题，按照该技术产品化后，实际使用时会遇到严重的用户体验问题。

3.2、国内厨房空调器技术的种类

2004年以后有相继出现了多种厨房空调技术，从制冷方式上有压缩机冷媒循环制冷系统和半导体制冷方式；从制冷空调是否和其他电器采用集成结构上有和橱柜集成的橱柜厨房空调，和燃气灶集成的集成灶空调；根据空调的结构和安装方式，有窗机式厨房空调，吸顶嵌入式厨房空调等。下表1是厨房空调种类和出现年份的列表。

表1 厨房空调种类和出现年份的列表

3.3、国内厨房空调器技术的几各发展阶段及特点

从1999年到2010年这10年间，相关厨房空调的专利技术只是零星出现，主要申请人主要集中在家电行业的空调厂家，抽油烟机厂家。2010年开始，美尔凯特、美的、海尔、大金等厂家陆续推出厨房空调产品，厨房空调的相关专利也逐渐增多，到2014年以后有一个爆发期，尤其是空调厂家对厨房空调技术的研究大幅增加。

2014年至2018年间是该技术飞速发展时期，公开的专利数量直线上升，至2018年后，进入稳定期，公开的专利数量也趋于稳定。下图2是历年厨房空调专利技术公开数量的变化图。

图2 历年厨房空调专利技术公开数量的变化

二、厨房环境空调产品各技术路线的特点及面临的问题

经过20多年的发展，厨房空调技术的发展路线逐渐清晰，目前，主要形成了吊顶式厨房空调技术和多功能集成式厨房空调技术两条主流的技术路线。下面将对这两种技术路线分别展开介绍。

（一）吊顶式厨房空调技术

1、吊顶式厨房空调技术的特点

吊顶式厨房空调技术充分利用了厨房顶部空间，采用吊顶安装方式，将空调和厨房吊顶安装融为一体，这样既美观又节约安装空间。吊顶式厨房空调技术中空调有两种结构形式。

一种是分体式吊顶厨房空调，压缩机、冷凝器和冷凝风机组成的室外机安装在室外，蒸发器、风机组成的室内机安装在厨房吊顶上方，对室内进行制冷。这种分体式的沿用了风管机空调的结构形式，虽然解决了室内机安装空间问题，和装修的美观问题，但是没有解决室外机安装难问题和油烟问题。

根据公开的专利技术数量来看，分体式吊顶厨房空调技术的研究主要是工程装修企业和少数空调企业，这也从一个侧面说明，吊顶式厨房空调技术没有太多产品本身上的创新，更多的是将常规的吊顶安装方式的空调与厨房的安装使用环境相结合，进行安装方式的改进优化。

另一种是一体式吊顶厨房空调，压缩机、冷凝器、蒸发器、风机一体式安装在室内厨房吊顶上方。下图3是一体式吊顶厨房空调的示意图。压缩机（图中未显示）、进风口4、出风口5，以及设置在进风口4和出风口5之间的冷凝器组成了冷凝腔体；进风口7、出风口6，以及设置在进风口7和出风口6之间的蒸发器组成了蒸发腔体。空调制冷工作时，压缩机排出的高温高压冷媒在冷凝器中冷却，室外空气通过进风口4进入冷凝腔体，经过冷凝器对其冷却后，经出风口5排出室外；厨房内的空气经进风口7进入蒸发腔体，流经蒸发器，被降温后形成低温空气，低温空气经由出风口6吹进厨房空间，实现对厨房的降温。

一体式吊顶厨房空调将压缩机、冷凝器、蒸发器、风机一体式安装在室内厨房吊顶上方，解决了室外机的安装难的问题。

图3 一体式吊顶厨房空调的示意图

2、吊顶式厨房空调面临的问题

2.1、换热器换热效率问题

一体式吊顶厨房空调将压缩机、冷凝器、蒸发器、风机一体式安装在室内厨房吊顶上方，通过引入室外空气对冷凝器进行换热。由于一体式吊顶厨房空调安装在厨房室内顶部，引入室外空气需要较长的通风管道，从室外引入空气的风口开设在厨房外墙上，风口的面积不易过大。所以，从室外引入的风量受影响，再加上风在通风管道内的压力损失，流经冷凝器的风量和风速都会降低，从而会降低冷凝器的换热效率。

2.2、噪音问题

    由于冷凝器换热需要通过较长的通风管道从室外引入空气，为了弥补风量和风速的损失，通常需要使用较大功率的风机，这样风机噪声和空气流经通风管道的噪声叠加，会进一步增加一体式吊顶厨房空调的噪音。

2.3、冷凝水问题

    一体式吊顶厨房空调安装在室内厨房吊顶上方，空调制冷工作时蒸发器产生的冷凝水需要妥善处理，如何安全排放到室外，是设计安装时需要重点考虑的问题。同时，厨房属于高温高湿环境，使用空调降温的过程中，大量的高温蒸汽会在蒸发器出风口部件上凝结成冷凝水。所以，如何解决蒸发器、出风口部件上产生的冷凝水，是一个亟待重要问题。

2.4、对于老旧房屋安装改造的工程量大

一体式吊顶厨房空调需要在房屋装修设计时就要进行考虑，从而和室内装修相结合进行统一设计安装。对于老旧房屋，如果要安装吊顶厨房空调，就需要面临从新对厨房进行装修的问题，改造的工程量大，不利于吊顶厨房空调的推广。

（二）多功能集成式厨房空调技术

一体式多功能厨房空调技术从另外一个思路，充分利用厨房现有的必需家电，进行功能的集成，从而节约了空间。具体的技术种类有如下：（1）制冷抽油烟机空调技术，将空调室内机室外机部件全部集成到抽油烟机内部，解决了空调室内机、室外机安装空间不足的问题。（2）制冷集成灶技术，将制冷空调功能和灶台集成为一体。（3）制冷橱柜技术，将制冷空调功能集成到橱柜内部；（4）制冷空调冰箱技术，将制冷空调功能和厨房冰箱集成为一体。

这些技术除了制冷抽油烟机空调技术一直被各大空调厂家和抽油烟机厂家持续研发外，其他技术都是昙花一现。下面将重点介绍制冷抽油烟机技术。

1、制冷抽油烟机空调技术的特点

   制冷抽油烟机空调技术将空调制冷功能集成到抽油烟机中，可以实现一机两用，节省了安装空间，适用于各种建筑结构的厨房。所以，近些年来，该技术一直被各大电器厂商研究。

2、制冷抽油烟机空调技术面临的问题

2.1、油污问题

    制冷抽油烟机空调技术，由于换热器的风口设置在抽油烟机上，距离灶台较近，会有更多的油污汇集到换热器的进风口上，换热器上也更容易沾粘油污。虽然免油污技术在不断进步，但是对于换热器上的换热翅片细小的间距来说，目前的免油污材料还是无法真正做到不沾油污。使用一段时间后，油污的问题会大大降低空调换热器的换热效率和使用寿命。

2.2、能效问题

由于制冷抽油烟机空调技术换热器的进风口设置在抽油烟机上，进风口的面积有限，进入换热器的风量就有限，从而会降低换热器的换热效率。如果冷凝器和蒸发器全部集成到抽油烟机内部，对冷凝器散热的空气从厨房室内获取，会大大降低空调制冷效率，同时影响对厨房环境的制冷效果。

三、对厨房环境空调产品技术发展的展望

    根据对厨房环境空调产品技术发展的研究，对技术未来发展进行展望，未来需要主要从以下几个方向改善优化。

集成化，基于厨房空间的限制，集成化、进一步小型化，将继续是厨房空调的发展方向。

智能化，家用电器进化的方向是更加智能化，厨房空调的发展也不例外。厨房空调可以从如何和智能家居结合实现进一步的智能控制，如厨房有毒气体的检测、净化；人体参数感应控制，根据人体需要进行送风方向、温度的控制，进一步提高空调舒适性等。

免油污，由于厨房环境的特殊性，为提高空调使用寿命、换热效率，换热器材料的免油污技术，仍然是厨房空调的重要研发方向。

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