海信空调联合中家院发布《2022年新风空调技术发展白皮书》-九方科技

海信空调联合中家院发布《2022年新风空调技术发展白皮书》

伴随人们对舒适家居、品质生活需求的不断提升及疫情后对于空气健康的高度重视,新风产品的关注度逐日升高,且已经成为空调行业新的增长点。近年来,新风空调市场一直处于快速上升通道中,逐渐成为各大主流空调品牌的宣传卖点。然而在新风空调不断普及的过程中,消费者的使用痛点随之产生,风道技术、送风技术、控温技术等技术难题是行业升级中共同面临的挑战。作为新兴产品,新风空调行业亟需相关标准来规范市场,引领发展。

近日,中国家用电器研究院携手海信空调共同推出《2022年新风空调技术发展白皮书》,从新风空调的行业现状、消费者需求出发,梳理行业技术发展的关键点以及行业标准制定情况,助力消费者健康家居环境的营造,推动新风空调的普及和行业健康发展。

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一、 行业现状

1.1空调市场发展现状

家用空调产业是我国家电行业的重要组成部分,中国轻工信息中心数据显示,2021年房间空气调节器产量21835.7万台,同比增长9.4% ,我国已经成为全球最大的空调制造国,空调产品的产量占据全球产量的80%以上。

1.1.1.空调行业规模现状

据全国家用电器工业信息中心数据显示,2021年空调内销市场规模1545亿元,占据家电内销规模的 19%。由于近年疫情的持续,消费者对作为耐用消费品的空调替换需求释放比较缓慢,因此国内市场销售 规模受到影响,虽然整体销售回落,但是其在家电产业中依然占据重要地位。消费者消费意愿受挫之外, 今年天气因素对空调的拉动作用同样未体现出来,4-5月南方活跃的冷空气造成的凉爽多雨天气不利于空 调的销售,6月底和7月的高温虽然刺激了终端市场的销售,但未有效弥补销售旺季损失的销量,全国家用电器工业信息中心预测2022年空调内销规模1391亿元,同比下滑10%。

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国内市场空调零售额规模

1.1.2.   产品结构现状

空调行业作为成熟的产业,市场上已经形成稳定的产品结构,产品迭代维持渐进性改变,产品同类化或者同质化现象比较严重。"一户多机"的安装习惯,决定了多台挂机匹配少量柜机的购买组合,据全国家用电器工业信息中心终端市场销售数据显示,目前挂机的销售量市场份额在80%以上,其中1.5P挂机以近6成市场份额占据的首位。

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线下市场空调品类零售量结构

1.1.3.   品牌格局现状

成熟市场的另一表现是处于相对稳定的品牌格局,市场竞争相对激烈,形成了以部分品牌为龙头的竞争结构,同时市场份额逐渐向头部品牌集中。全国家用电器工业信息中心数据显示,2022年上半年,空调线下市场前三、前五、前十品牌的零售额份额合计依次为78.5%、89.1%、95.7%。以前五品牌份额为例,其市场份额合计数值呈现增长的趋势,而前十品牌占据市场的绝对主要位置。空调市场传统的强势品牌,通过不断技术创新、产品创新,综合运用自己品牌优势、营销优势、渠道优势实现市场份额扩大;而竞争 能力较弱的品牌,面对材料成本和人工成本的增加、市场空间的压缩,赖以生存的价格驱动和区域销售手段逐渐失去效用,不得不面对份额进一步被侵占的结果。

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头部空调品牌零售额份额变化

1.1.4. 价格结构现状

随着产品的不断升级,产品的价格结构也在不断优化,高端产品或者高品质产品份额增加。另外,空调行业供应端原材料的价格上涨,促使企业生产向中高端利润机型转移,而不断提升的出厂价格最终传递到销售终端,导致市场均价进一步走高。全国家用电器工业信息中心数据显示,2022 年上半年,线下空调市场均价 3995 元,对比去年均价增长 6.2%。终端市场的低端型号销量份额下降而中高端销量占比提升,2021 年 2000 元以下空调零售量份额 16.4%,2800-3200 元空调零售量份额为 9.1%,截止到 2022 年 6 月,以上数据调整为 4.5%和 17.0%。

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1.2新风空调市场发展趋势

随着空调产品越来越多的进入消费者家庭,消费者对空调产品的需求在不断提高,从最简单的对室内温度调节,上升到对室内空气质量的调节,从温度、湿度、清洁度、含氧量等多个维度对空调的调节功能提出要求。

生产企业从消费者的需求出发,在空调的基本功能之外,为其增加净化、新风、香薰、除湿等功能,以满足消费者的多种实用性需求。由于生产企业布局净化、除湿功能较早,因此净化、除湿功能的渗透率相对较高比如具有自清滴除菌除尘功能的空调比例已达80%,而具有除湿功能的空调比例也近100%。新风功能作为当下空调行业重要的突破口,已经被以海信为代表的品牌所关注,快速的增长推进市场容量的扩大。终端的销售数据显示,2022年上半年具有新风功能的空调以4.5%的零售量份额贡献7.1%的零售额份额,其中,海信、美的、格力等几大企业共占约总额的88%,而海信新风空调的零售量份额接近总额的四分之一,市场地位名列前茅。按照此比例预测,随着新风功能渗透率进一步提升,待空调内销规模恢复到疫前水平,新风空调的市场规模将突破100亿元。

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线下市场新风空调份额变化

二、消费者需求分析

产品的市场表现与消费者的需求密不可分,新风空调的异军突起正是因为它的产品表现与消费者对健

康家居环境的需求非常契合。但在新风空调的普及过程中,一些使用痛点也逐步显露。

2.1消费者对新风空调的需求

据统计,我国北方城市居民89%的时间是在室内度过,发达国家人们在室内停留的时间已高于全天的 90%。可见,室内空气品质对人们来说尤为重要。在传统认知中,人们认为室内环境优于室外环境,其实不然,根据美国环境协会调查,由于不良通风,室内污染物的浓度要高于室外空气中污染物的浓度,有时甚至高达几倍。近年来,对"病态建筑综合症"、“空调病"的认知也加快了人们提高室内空气品质的迫切性。

作为传统的室内空气品质调节方式,开窗通风受限于室外环境情况,对室外环境参数和开窗尺寸具有较大的依赖性和不确定性;而传统新风机安装较为复杂,需要在装修前就设计、布管等,成本也较高,且 新风量不足会使室内空气品质不佳,风量过大又会增加额外的空调、采暖能耗,且使用时环境舒适性不高;传统空调仅能实现温湿度的调节,对空气品质改善无能无力。

消费升级的背后是消费者对于使用产品需求的逐步升级,这一逻辑体现在家用空调行业中,则是消费者对于空调功能的需求逐渐发生着显著的变化。而今,在生活品质提升和新冠肺炎疫情的持续影响下,室内空气健康成为消费者最为关注的需求核心。

新风空调和普通空调最大的不同,在于新风空调是空调器和新风机结合而成的一体机,其内部增加的新风管道可以用于室内外空气交换,同时对进入室内的空气进行过滤;在室外空气污染较严重时,新风空调同样可以实现空气的流通与净化。作为空调行业中的新兴产品,相较于第一代的定频空调和第二代变频空调,新风空调既解决了室内温湿度的调控,又提高了室内空气质量,满足了消费者的健康需求。

2.2产品使用痛点

鉴于消费者健康意识的提高及新风空调改善室内空气环境品质、便捷安装等优势的存在,新风空调在面市后很快被市场接受,大多消费者对新风空调持肯定态度。然而,在产品普及过程中,有些使用中的问题也逐渐显现,具体表现在以下产品使用痛点中。

1)新风量不足、置换效率低

根据《GB50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》计算,20吊房间(1.5P空调:15~20 m )、净高2.7m、居住2人,换气量应不低于37.8m3/h ,才能维持较佳的室内空气品质。目前部分新风空 调由于考虑到安装问题,开孔尺寸较小,有些产品存在风道、风口设计不合理等问题,这都会导致新风量不足,风道设计不合理还会用户造成风感明显、置换效率低下,不能有效降低家中空气有害物质含量等困扰,使家中空气无法得到有效换新。

2)新风不均匀、送风距离不足

不同区域的负荷并不一致,而多数新风空调的送风比是一定的,这就存在有的区域新风足量,有的区域新风不足的问题;而且,很多用户反馈,有些新风空调由于送风方式不够合理,比如体现在送风距离不足这方面。有的用户房间摆放中的床或者书桌距离新风空调较远时,产品送风距离不够就会导致新风无法到达目标区域,进而使改善室内空气品质的效果大打折扣。

3)送风温度不均匀

在室内外温差较大的季节,比如夏季和冬季,室外新风的引入会导致室内温度的波动。很多产品的新风功能是独立运行的模块,如没有配备温度补偿功能,则引入的新风不能及时与空调送风充分混合,如此会对室内温度产生较大影响,存在明显的温差和风感,给用户带来较差的舒适性体验。

4)新风功能开启不及时

消费者在使用新风空调时,如不能随时感知室内污染的存在,及时开启新风功能,则室内空气污染的

状况并不能及时改善。很多消费者并不明确该在何时开启新风,开多久合适,这导致新风空调的优势没有得到很好的发挥,室内空气污染危害身体健康的现象依然存在。

用户使用痛点的存在不可避免,同时,也督促企业以此为切入点,对新风空调技术进行进一步升级。

三、新风空调关键技术

新风空调不仅仅是通过风机将室外新鲜空气引入室内那么简单,而是要综合考虑新风量、噪声、送风及舒适性、节能等多方面的因素,并且其中多项存在互相制约的关系,如何能够平衡他们之间的关系并加快行业产品技术升级是各企业亟待解决的问题。基于此,本章将对新风空调的关键技术点及其中较为优势的解决方案进行梳理。

3.1风道技术

目前,市面上的新风空调大致分为两大类:单向流新风空调和双向流新风空调。单向流新风空调最常用的是单送正压新风模式,即将室外空气经过过滤后直接送入房间,净化效果相对较好,市场上海信、美的等新风空调产品都是单向流送风;双向流新风系统一般内置热回收模块,送入的新风和排出的污浊空气会同时经过热交换模块,进行能量交换,减少能耗,以格力的产品为代表。但不论是哪类新风空调,当新风经过风道送入房间时,风道阻力都会使风量产生衰减。

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挂机新风模块各部件P-Q曲线

从上图可以看出,新风模块的总阻力高达200+Pa ,其中新风管(2m长-$35mm )的阻力占比较高。

对于挂机来说,新风气流流动方向从新风管轴向转为风机轴向,新风腔内存在大量涡流,对新风的流动状 态产生很大影响。

面对风道阻力问题,如果为了保障新风量而一味的提升新风电机转速,则会使噪声过大。在此方面,有些企业提出了基于管网减阻增流及多场耦合降噪的技术,通过管网减阻、入流与风机做功场协同、流固 磁多场耦合降噪,以实现新风量和低噪声的和谐;有些选择通过优化新风动力系统的蜗壳及电机结构,试图降低电机振动噪声;有的则通过技术实现风管通风面积的提升及降低沿程阻力损失,从而提升风量。

作为新风空调行业的引领者,海信从多个维度对风道技术进行优化:

1) 通过风腔内流场导流设计,降低涡流尺寸,改善气流流动特性;

2) 采用三元流动离心叶轮及高效增压蜗壳,进一步降低新风模块阻力,确保新风量的同时还能延长送风距离;

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蜗壳结构改善后仿真效果

3) 同时,圆弧形风圈搭配环形加高叶片尾缘形成对插结构,有效降低了风圈径向和轴向间隙引起的气流

泄漏,显著减小了蜗壳、风圈与叶轮三者之间形成的涡流尺度,改善了蜗壳流道内的气动噪声。

通过以上优化设计,新风空调实现了大新风量、低噪声,为用户带来了更好的家居环境空气换新体验。

3.2送风技术

在提供足够新风量的同时,送风技术也不容小觑。为提高用户使用的舒适度,近几年市场上的空调送风技术可谓包罗万象。而对于新风空调来说,送风技术同样关乎用户体验。与空调送风有所差异的是,新 风空调的送风除了舒适,更要考虑到新风的送达范围,这与新风置换效率息息相关。

在改善空调送风舒适度方面,各大企业纷纷推出了自主送风技术,比如格力采用了分布式送风、科龙控制导风板送风、美的微孔送风、分区送风等,但新风空调的送风并不能完全照搬应用。有研究对比了上送上回、上送下回、置换通风、层式通风四种新风机械送风方式在相同换气次数下,室内气流分布、二氧化碳浓度、PMV-PPD指标等方面的表现,研究结果显示,四种送风形式的优劣排序为:置换通风〉层式通风〉上送下回〉上送上回,且当送风角度为45°-60°时,房间二氧化碳浓度分布较低,平均空气龄最小,更 能满足人体热舒适的要求。(研究结果来源:住宅通风系统对室内空气品质的影响研究[D],北京建筑大学, 2021)

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常规挂机和柜机新风送风效果示意

常规挂机的新风出风口位于机身上方,新风向上出风。新风向上出风的形式,气流先吹向天花板,然后沿天花板和墙面在室内形成循环区域。新风输送到目标区域的速度慢,同时在空调机身下部容易形成新风循环死角,不利于室内空气的完全换新和快速换新。

常规柜机的新风出风口位于机身背部,新风向后出风。新风向后出风的形式,气流先吹到墙面上,然后一部分气流经过空调风道吹出,另外一部分气流沿空调机身和墙面之间空间向上吹到天花板后,再在室 内形成循环区域。新风在室内的循环速度慢,送风距离短,且容易裹挟空调机身背部的灰尘和污物。

基于舒适度和送风范围的双重考虑,海信新风空调的送风技术设计如下:

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海信创新后新风送风效果示意

1)行业首创迎面新风,创新涡轮旋翼前出风口,新风出风多向可调,既可以竖直向下出风,也可以斜

向下直吹目标区域,还可以与空调风混合送风,新风换新面积显著增大,新风在室内的循环速度提升 25%

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2)自主创新的新风与空调风压差牵引送风技术,通过控制新风出风区与空调出风区的压差值,实现空

调风对新风的倍速增压。借助空调强劲的送风能力,增加新风的送风距离,让新风的送风距离更远,更快

速的送到目的区域,加快室内空气换新速度,实现有效的空气置换。

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海信C200柜机新风出风口设计

送风方向与混合送风搭配的送风技术使得海信新风空调能兼顾送风效果及用户体验,带给用户舒适的新风送风感受。 < <

3.3控温技术

送风方式固然重要,而送风温度也不可忽视。新风温度的控制是传统新风机的用户痛点之一,对于新风空调来说,在温度补偿方面有着得天独厚的优势。有些双向流新风空调配备热交换器,可以回收部分排出室外气体带走的能量,用以降低热量损耗,但目前的技术水平热交换效率难以保证,也无法确保引进的新风温度处于舒适区间,且热交换技术构件较为复杂,使用中存在维护隐患。

对于市场占有率更高的单向流新风空调来说,室外新风的引入易造成房间温度波动,温度的控制更多的是依靠空调联动,室外空气引入后,新风的出风吸入空调进风口通过空调的风道加热或制冷后,再由空调出风口吹出,新风温度得到改善;如果将新风空调的新风出风口和空调出风口设计在同一侧,那新风出风时会与空调送风融合,新风送风温度也随之变化。但这对空调的控温算法提出了更高要求,需要控温技术与新风功能及时联动。目前常见的新风空调控温技术中,最关键的一是及时判定室温波动,自动开启空调;二是需要正确识别季节,避免发生误补偿。

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对于新风空调的控温算法,行业内较为领先的算法是首先通过室外环境温度的检测实现自动识别季节,

避免误补偿的发生;其次根据季节及新风功能开启后房间温度的变化,在 3min 时开启空调进行温度补偿,避免房间温度波动太大影响用户体验。如此的控温技术能够既准确又及时的开启空调调节室内温度,为用户带来温度适宜的高品质室内空气环境。

3.4 其它技术

选择新风空调的用户初衷都是希望拥有健康的室内环境和舒适的生活品质,但如用户不能及时察觉室内空气质量变差的状态并开启新风空调,那新风空调的作用就无法达到预期效果。

 

 

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海信璀璨C3新风柜机和挂机

同样,为满足用户不同的使用需求,新风空调一般设计有多个新风档位,如室内空气质量较差时,需开启较高档位,如室内空气质量尚可,则中低档的新风量就能满足健康需求。所以用户在使用时,并不是档位越高越好,大风量也会带来较高的噪声,但实际使用中,用户并不能准确判断需要开启的新风档位,往往会存在档位不合适所造成的新风量不足或者新风量过剩的问题。

以上问题的存在实际上是对产品的智能控制提出了更高要求,尤其是对于新风控制策略的升级。目前市场上存在的新风控制策略主要有两种,传统的新风控制策略和依据二氧化碳浓度控制新风量的策略。顾名思义,传统的新风控制策略仅能自主选择新风档位,空气质量与新风量的匹配完全依靠用户自己判断;而依据二氧化碳浓度控制新风量的策略则是更为智能的控制方式,可以以二氧化碳浓度作为判定空气质量的指标,以此来智能调节新风量,二氧化碳浓度是通过新风支管上调节电动阀的开度来保证其设定值的,主送风管道的静压通过变频器控制风机的转速来保证其设定值。海信新风空调正是采用了这样的新风控制策略,且将人机交互结合在其中。

1) 首先通过二氧化碳传感器实时监测室内空气质量;

2) 当室内二氧化碳浓度超标时,通过APP和短信及时推送空气质量提醒;

3)当二氧化碳浓度超标时间较长且没有手动开启新风模式时,产品自动开启新风功能并调节新风风速,有效减少用户在污浊空气中的持续时间;

4)空调开机+新风自动风模式时,产品自动耦合关联控制新风风速与空调风速,有效降低整机噪声。

以上的智能新风控制策略使新风空调可以实现新风智能启停、新风智能调速、空气质量指示灯实时显示,最大可能的保护用户身体健康,为用户带来可视化的空气品质提升体验。

通过以上几个关键技术的梳理可以看到,新风空调性能的优劣取决于产品关键技术的设计,而优势技术的采用会提升产品品质,提高新风置换效率,提供更舒适的使用感受。

四、新风空调评价标准介绍

作为新兴品类,众多企业的涌入让新风空调市场发展有些混乱,产品定义各异,消费者选购存在盲点,现有标准缺乏新风空调的产品要求和测试方法,亟需能够客观、科学评价新风空调的评价规范出台。

4.1新风空调行业标准现状

为了规范行业发展,引导新风空调产品技术升级,行业内的优秀企业从产品研发入手,率先制订了相关的行业标准及团体标准。

在 2020 年 3 月,中国产学研合作促进会首次发布 T/CAB CSISA0038—2020《带新风功能的房间空气调节器》团体标准,该标准由海信空调牵头制定,行业内多家企业如海尔、美的、奥克斯、TCL 等共同参与。该标准规定了“新风空调器”的定义、产品分类、技术要求等,旨在重点评价新风空调的“新风“功能, 对单向流新风空调和双向流新风空调的新风量、有效新风率、净化效率、有效换气率进行了规定,以全面 覆盖产品空气换新功能的维度;从用户使用角度出发,同样对新风噪声、新风凝露进行了规定;从温度舒 适度维度,考察产品的交换效率。

表1新风空调器的新风量要求

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同年12月,中国质量检验协会发布了 T/CAQI 162—2020《空调新风一体机》,该标准进一步规定了

新风空调的新风性能、净化性能、净化能效、噪声、有效换气率、交换效率等维度。

为了规范行业发展,2021年第一批行业标准制修订计划中涵盖了由海信空调牵头制定的《房间空调器

新风功能评价规范》,这是中国家用空调领域首个开始制定的新风空调行业标准。标准内容包括新风空调的定义、安装准备、功能要求和试验方法,涉及风量、噪声、凝露等。面对新风空调行业定义缺失,产品宣传虚夸,标称不一致的行业现状,《房间空调器新风功能评价规范》规定了不同能力段的空调只有达到最小的新风量限定值才能称之为新风空调。

2022年4月,海信空调携手中国家用电器研究院发布了《新风增氧健康空调评价技术规范》,该技术规范进一步提升了对产品新风量、净化效率、新风噪声、置换效率等性能的要求,并规定满足一定技术要求的产品称为新风增氧健康空调。

新风空调行业标准化是行业发展的技术基础和技术保证,构建和完善新风空调标准体系,注重标准规范的引导和约束作用,对全面推动新风空调行业发展有着重要意义。

4.2新风空调行标内容介绍

作为新风空调行业内首个行业标准,《房间空调器新风功能评价规范》的内容是企业深耕细作的成果, 下面将该标准的主要内容介绍如下。该标准从以下几个维度对新风空调进行评价:

1)新风送风量分

新风量的引入是决定空气品质改善的关键指标,面对市场混乱,新风量虚假宣传的乱象及用户选购时对新风量的重视程度,首先需要评价产品的新风送风量。规定产品新风功能单独开启时,新风送风量的实测值应符合表2的要求,且不应小于新风送风量标示值的90%。

表2新风送风量要求

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2 )新风功率

很多消费者处于节能的考虑,新风的开启时长不足,新风功能的能耗也是消费者在选购时关注的指标之一。本标准规定,新风功能单独开启时,新风功率实测值不应高于新风功率标示值的110%。对于新风功能单独开启时需要室内机风机开启的独立出风新风空调器,空调器室内机风机的功率也计入新风功率实测值。

3)新风噪声

消费者对室内环境健康的要求也包括了环境噪声,如新风空调噪声过大,将会大大影响使用时的用户体验。本标准将新风噪声规定如下,室内侧新风功能单独开启时,新风噪声的实测值应符合表3的要求,且不应大于新风噪声标示值+3 dB(A)

表3新风功能单独开启时噪声值要求(声压级)

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4)PM2.5净化效率

PM2.5是室内环境最常见的污染物之一,烹饪油烟、二手烟、室外环境污染等都会导致室内PM2.5浓度超标,同时,PM2.5浓度长期过高会对人体健康,尤其是呼吸系统的健康造成很大危害。所以PM2.5净化效率也是重要的评价指标,规定新风功能单独开启时,在新风送风量标示值下,新风功能的PM2.5净化 效率的实测值不应低于80%,且不应小于标示值的95%。

5)新风凝露

室内外温差的存在易导致新风凝露现象,凝露的存在除了影响使用体验,还会使产品的维护存在隐患。

所以,规定了新风送风口、新风管外表面凝露不应滴下,室内新风送风不应带有水滴,新风风道内部不允许有凝结水滴落到电气部件上,带有全热交换器的新风空调器,全热交换器不应出现结冰现象。

6)交换效率

对于双向流新风空调,热交换模块是需要重点评价的一个功能,热交换效率的高低决定着产品的能耗及使用时的舒适度。本标准规定有热交换的新风空调器,交换效率的实测值不应小于额定值的90%,且应符合表4的要求。

表 4 交换效率要求

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为便于统一评价,本标准规定了空调器新风功能的试验要求及试验方法。其中,新风送风量、新风功率、交换效率均按 GB/T 21087-2020 中的方法进行测试;PM2.5 净化效率按照 GB/T 34012-2017 中规定的试验方法进行测试;新风噪声、新风凝露按本标准附录规定的方法测试。

《房间空调器新风功能评价规范》标准创新定义了新风空调这一新品类,为新风空调产品设置了准入门槛,建立了新风空调的评价体系,规范了新风空调产品质量良莠不齐的乱象,引领了新风空调行业的发展。

五、 结语

近年来,中国经济飞速发展在中国居民对于生活品质的要求逐渐提高上得到了充分体现,消费升级已经明确成为各大消费品的主流趋势之一。目前,传统空气调节方式已不能很好的满足人们对高品质生活的追求,新风空调可以为较为密闭的家居环境引入新鲜空气,这与消费者日益增强的健康消费需求相契合。伴随新风空调的市场普及,使用中存在的一些问题逐渐显现,这与新风空调研发中的技术关键点息息相关。

风道技术、送风技术、控温技术、场景化技术等关键技术的应用关乎新风空调的新风效果、使用舒适度等产品表现,作为新风空调行业的佼佼者,海信空调致力于解决消费者最大的使用痛点,从用户需求出发,深刻洞察用户所需,以一系列的优势技术打磨产品的内在竞争力,引领新风行业技术升级;并且牵头制订了行业内第一个行业标准及相关团体标准,以覆盖面全、深度高的标准为新风行业设置了准入门槛,提高了行业的技术水平和研究深度。

海信空调从产品、技术、标准多维度出发,为消费者带来了舒适、健康的家居空气品质生活,助力新风空调行业可持续性发展。

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