当开启空调后，室内温度迅速下降，带来了凉爽的感觉。然而，仅仅依靠空调有时仍会觉得有些不够。这时，如果在旁边再摆上一个风扇，那效果简直绝了。风扇的微风轻轻拂过，与空调的冷气相互交融，仿佛形成了一个凉爽的漩涡，将凉意更均匀地散布到每一个角落。它不仅能加快空气的流动，让冷气更快地扩散，还能给肌肤带来额外的轻抚，带来一种更加沁人心脾的凉爽体验，让人仿佛置身于清凉的仙境之中，真的是再摆个风扇才最凉快呢。

你那热吗？我这里34℃，很热！

你有没有遇到过和我一样的痛：空调的温度已经调得很低了，但房间还是不够凉？

很多人的第一反应是把温度调得更低。但继续压榨空调的结果，更有可能是出风口冻得人直哆嗦、房间却怎么都凉快不起来，耗电还更多了。

相比之下，更舒服、更省电的方法，是提高冷气在房间里的循环效率——让冷气“动”起来。

电风扇吹出的气流在房间中逐渐扩散丨作者制图

空调制冷依赖两个过程：传热、对流。调低温度针对的是“传热”，让冷气动起来就是增强对流效果。

室内空气的流动并不是像瀑布那样一泻千里，而是更倾向于循环往复，形成一个个环状“流道”，就像房间里的“赛道”。驱动冷气在这条赛道上奔驰的“发动机”，正是我们提供的动能，也就是风力。要让冷空气真正动起来，光靠空调一个人冲是不够的。

这时候就需要风扇“助推”一把。

蓝线代表空调吹出的冷风在房间中所形成的气流。可以看到，房间中存在明显的“冷空气死角”。

风扇或循环扇会为冷气提供源源不断的“马力”，让这条“流动赛道”尽可能覆盖整个房间，形成稳定高效的循环流场。

而且空调、风扇需要配合默契，风向风力要“顺势而为”；要是二者互相顶牛，就会阻碍冷气扩散，降低制冷效果。

考虑到大多数家庭的空调位置是固定不动的，那么风扇的摆放位置就很有讲究了。我们在流体动力学仿真软件Ansys Fluent中做了一个模拟房间。整体呈长方形，空调安装在窗边的角落。

我们会在模拟房间中加上风扇，看看哪些位置更能“接力”空调的出风方向，把冷气送得更远、更均匀。

想抄作业的，直接看文章结尾的总结即可。

本文模拟了风扇在不同位置、不同方向的制冷效果。箭头代表风扇吹风方向丨作者制图

这里采用k-ε 湍流模型进行三维模拟。选择0.8 m作为分析的切面，近似人坐在沙发上时的胸口高度。空调的温度设置在22 ℃，出风速度是2 m/s，而室内墙壁则设定为27 ℃的恒温热源。循环扇的风速在4~6 m/s之间变化。为了确保结果更准确，使用了稳态计算，收敛精度为1e-3，并确保流场的最大速度和平均温度都达到了稳定状态。

如何让冷气全屋巡航？

先考虑只有风扇出风、空调不开的情况。从空气运动轨迹（也就是流线图）可以看出，将风扇放置在房间长边的角落，更有利于推动空气在整个空间中流动起来，如下图3。

这种布局能让气流形成完整的循环通道，而不是在某个角落打转或局部滞留。缺点是房间中部缺少气流。

不开空调、只开空气循环扇时的情况丨作者制图

两台机器同时出风，冷气会如何循环呢？可以明显看到，在风扇的推动下，空调冷气顺势被带动起来了。特别是在房间长边布置循环扇时，空调冷气从一侧被推送到了整屋，这让原本的局部制冷变成了真正意义上的“全屋巡航”。

空调和风扇一起出风的模拟丨作者制图

来看看降温效果

冷气流动的顺畅程度，能否和室内不同位置的温度分布一致呢？

可以明显看出，空调出风口附近的温度最低。如果没有良好的气流引导，空调冷气就会“窝”在原地，难以扩散。

而当我们在房间长边布置循环扇之后（图4），冷气被有效推送至整个空间，房间内的整体温度不仅更低，而且分布更加均匀。这意味着你不会再有“这边热那边冷”的落差感，体感舒适度显著提高。

不同循环方式下的气温分布图。图中白色区域表示温度较高，蓝色越深代表温度越低。丨作者制图

接下来，我们通过模拟，进一步揭示冷气扩散与空气循环之间的内在机制。

在没有循环扇的情况下，空调吹出的冷风通常只能在一个相对有限的范围内自循环。单靠空调的“风动力”，也就是动能，难以驱动空气进行远距离流动，无法形成“全屋赛道”。因为在冷气流动的过程中，动能会不断耗散，扩散动力会越来越弱。

箭头代表空气的流动方向，颜色则表示风速。红色为高速，黄色为中速，蓝色为低速。丨作者制图

而在循环扇的协助下，冷气的传播能力大幅增强，有机会“乘风远行”。但关键是：冷气必须沿着正确的“航线”才能真正起飞。

如图中所示，当循环扇被布置在房间中部时，它吹出的风与空调的冷气循环几乎是独立的，各自循环，冷气的交互扩散非常有限；而当循环扇直接放在空调下方时，虽然方向一致，但冷气循环的范围过小，无法有效扩展。黑色圈是空气循环的通路（涡流），也就是前面比喻的赛道。

黑色实线是显著的涡流，虚线是副涡流（流速低、不显著）。一实一虚两圈，主要是体现空气循环分区，没有形成全屋的大循环。而大的涡流会形成更好的对流换热效果。丨作者制图

相较之下，将循环扇放置在长边角落则能带来理想的效果：循环扇吹出的风与空调冷气融合，形成一个强有力、连贯的大型涡流。

这种大涡旋如同给冷气开辟了一条高速公路，带动冷风在整个空间中高效巡航，不仅覆盖面广，还能实现更均匀的降温效果。最终让全屋的冷气分布趋于一致，凉得更舒适，也更节能。

最差的风扇位置，竟然是这里

房间有两个长边，风扇究竟放在哪里更好？我们进一步对比了将循环扇放在空调同侧和对侧时，空气循环效果的差异。

风扇两种位置和出风方向示意图丨作者制图

从冷气循环轨迹和温度分布图可以看出，若将循环扇放置在空调对侧，这会对冷气的自然扩散产生负面影响。这是因为，风扇背面形成的负压会干扰空调出风的原始流动轨迹，这导致冷气不能扩散到全屋，反而被“吸”在原地。

唯一的好处是，这样会让冷气流动速度更快，适合喜欢明显风感的人。

空气循环涡流示意图。左图的涡流更大且更靠近中心，其影响范围大且均匀，有利于房间均匀降温丨作者制图

右图中，全屋都达到了更低的温度，尤其是沙发附近。但集中、快速的降温并不舒服。丨作者制图

接下来，让我们进一步细化风扇的摆放位置：是越靠近墙面越好，还是靠近房间中间会利于带动空气流动？

为了解答这个问题，我们在房间长边设置了四个不同位置的风扇，让它们逐步远离墙壁。结果显示：当循环扇紧贴墙面时，空气流动清晰有序，能够在房间内形成一个稳定的大尺度涡旋，有效推动冷气循环。但随着循环扇逐渐移向房间中部，空气流场开始变得紊乱，原本的整体循环结构被打破。

如果你家的风扇和空气循环扇风量较大，那更不适合放在房屋中间。循环扇和空调对空气的驱动方向开始“打架”，容易形成强对流，反而把空调的冷气“压”在了出风口附近，而全屋其他地方温度较高。

风向有讲究吗？

你以为我们的努力仅此而已吗？当然不！

在之前的分析中，我们可以发现，循环扇的核心目标是帮助形成一个全屋流动的气旋，把空调的冷气带着一起巡回运动。然而，我们之前采用的循环扇风向都是水平的，这样形成的风场与空调冷气之间仍然存在一定的高度差。

为了进一步提升冷气的扩散效果，我们调整了循环扇的布置方式，让它“抬头”吹向空调，形成一种既有水平流动又有上下流动的立体风团。

从结果来看，在长边布置风扇并且将其吹向空调的“抬头”式布局具有最好的冷气均匀性。

上面两组图为平吹，下面两图为抬头丨作者制图

同时，我们还增加了对角线布置方式，覆盖全屋最长的距离。对角线布置则能在局部区域带来更强的凉感，但全屋冷气的均匀性稍差。如果你的目标是让冷气在房间内形成一定的温度梯度，那么可以考虑这种。

总结

从上面的分析中，你可能已经发现了，冷气扩散问题的两个关键词，是 “循环”和“涡流”。

空气的流动和扩散，本质上是一个连续且系统性的过程，它不像洒水那样只是简单地把气体喷出去，而是要在空间中“跑起来”，形成完整的流道。也正因此，冷气循环最需要的是一个稳定、连贯的流动路径。

一旦这个路径被打乱，比如在房间正中放一个循环扇，风流互相抵消、扰乱主流，就可能适得其反，不但无法推动冷气扩散，反而会破坏原本的循环结构。

我们也可以进一步思考一个看似常见但实际关键的问题：既然我们追求的是有组织、有方向的气流，那么——风扇“左右摇头”这种常见功能，也就是让风向不稳定的方法，真的有必要吗？

或许答案并不如我们习以为常的那样。

本文来自微信公众号：果壳，作者：鱼有吉，编辑：Luna