HVAC設計概要

劉愛山

摘 要：社會在不斷進步和發展，我國的HVAC的占有量不斷攀升，無論是汽車行業還是工程機械行業，人們對駕駛室的舒適性有了更高的要求，這就使得空調發揮的作用越來越大，為了應對各個工況，各類車型所限制的條件，空調的優化設計就尤為重要，只有把握整體設計概念，才能不斷提高產品性能及客戶的使用滿意度， 在整體設計中，一定要綜合考慮各方面因素，完成有十足誠意的設計產品。

關鍵詞：空調設計; 結構優化 ;設計優化布局

1.HVAC的結構

1.1 HVAC布局介紹

HVAC布局需要根據整機的有限空間，在滿足性能要求的基礎之上盡可能的節省空間，所以布局就尤為重要，常見的布局方式有：橫式布局電機居中、橫式布局電機偏置、混合式布局電機偏置、縱立式布局電機居中等

1.2 HVAC的設計原則

在整個大環境下，市場上各式各樣的空調總成，來滿足市場需求，這時候我們在設計初期就應該考慮，優化設計性能更優，使用面更廣的空調總成，在設計階段，可以按照以下設計原則進行空調設計：

1.2.1可靠性（是否采用標準設計，熱力性能是否溫度，運動機構是否合理）

1.2.2.新穎性（是否有3個以上新專利的運用）

1.2.3.高性能（較低的空氣壓降，高性能的熱交換器，穩定的溫度控制性能，理想的排水系統）

1.2.4.靈活性（模塊化設計，能在不同車型不同駕駛室同時應用）

1.2.5.經濟學（采用標準零部件，適應簡單的工藝，控制成本，優選使用較少，較輕的零件）

2.HVAC設計規范

2.1暖風芯體的布置

2.1.1暖風芯體的種類和規格

暖風芯體一般包括 管片式、全鋁制釬焊平行流式;

U型、I型、交叉型可以作為在冷卻水流向上分類。

2.1.2 暖風芯體的選擇

以上幾款加熱器性能最不理想的就是U型加熱器，幾乎在多溫區很少運用，效果很不理想;

I型加熱器的使用效果同樣不盡人意，但是優點是運用此加熱器的時候，溫差還是可以保證相對均勻，使得效果會有一些提升，但對安裝要求較高，故不建議使用;

以上三款加熱器中效果最好的就是交叉型加熱器，市場上反應一直很好，可以適應多種工況，多種機型，效果突出，值得選用。

2.2 蒸發器芯體的布置

2.2.1 蒸發器芯體的種類和規格

按結構形式分為：管片式、管帶式、層疊式、平行流式。

2.2.2 蒸發器芯體的選擇

選擇一款合適的蒸發器需要注意以下要素：

1.蒸發器要有足夠的制冷量

2.溫度平衡和風量平衡性能要好

3.具有很好的控制冷凝水的能力

4.滿足裝配性要求

2.2.3 蒸發器芯體在HVAC的位置

蒸發器芯體在布局設計中，要充分考慮芯體與殼體之間的配合，芯體與風門之間的配合，芯體周圍需粘貼海綿以此來保證密封性，海綿的粘貼要考慮壓縮量，一般最多不超過60%，否則容易出現失效，造成密封不良，影響空調性能，蒸發器芯體的布局還要充分考慮殼體現有的空間，盡量選用平臺化產品，這樣能夠保證產品性能并且節約設計及產品開發成本，大大提高經濟效益。

2.3 HVAC排水槽的設計

排水槽設計注意的要素：

1.殼體與排水槽要很好的密封

2.蒸發器與排水槽要很好的密封

3.蒸發器與殼體需要很好的密封

4.蒸發器下面預留足夠的空間

5.排水槽要有合理的排水形狀

6.排水槽要在HVAC的最低點

2.4 進氣與出風結構設計

2.4.1 進氣結構設計

進氣裝置在設計上要注意以下要素

1.良好的結構強度

2.保證足夠的風量進入

3.風門運動靈活（實現內外循環的切換，風門轉動角度盡量小，選擇可靠的運動機構）

4.良好的密封性（風門與殼體之間要保證密封、殼體的密封）

5.良好的靜音性（運動機構的噪音控制）

2.4.2 出風結構設計

風道設計應該遵循平順性，切忌出現尖端，凸起，垂直角度等不利因素，以上結構容易造成風在循環中形成渦流，造成噪音增大，風量減少等不利因素，充分考慮風道的流速，通過模擬仿真，流體域的提取等優化風道設計，后期通過RP件進行驗證，確保性能提升優化。

風道一般設計原則：

在空調設計中，很多時候完美的設計是創造不了的 ，由于受各方面條件的限制，風道的設計也不是隨意走向，必須與其他機構進行合理的中和，此時作為設計人員，就要進行取舍，本著在當下的工況下，完成最優的風道設計，風道截面盡可能圓整。

2.5 空氣過濾結構設計

2.5.1空氣過濾器在空調中的重要性不言而喻，這是駕駛室艙內保證新鮮空氣的第一道門禁，選用合適的空氣過濾器尤為重要，一般將空調過濾器安裝在進氣通道周圍，此時空調濾芯才能發揮其最大的作用，起到凈化空氣的效果;

2.5.2設置在鼓風機周圍;

2.2.3設置在鼓風機與蒸發器之間（過濾器的底部一定要高于蒸發器的底部，否則將會被冷凝水浸濕）

2.6 風機裝置

風機的布局在空調系統中屬于源頭，風機與內外循環及殼體的配合要保證精細度，一般要求為3mm，過小容易干涉，同樣間隙也不能過于偏大，這樣在配合過程中會出現松動現象，造成密封不良，風量必然受到影響。

2.7 冷凝器 壓縮機 空調管路的布局

在整套空調系統中，除上述部件還需要冷凝器 壓縮機 空調管路的配合才能形成一套完成的體系，壓縮機是空調系統的重中之重，一切的動力都是靠其提供，可以說是最為重要的一個部件。冷凝器的作用簡單來說就是進行散熱，通過帶走熱量來對整套空調系統進行幫助。而空調管路的走向布置原則：空調管路的走向布置遵循滿足間隙要求，固定方式方便可靠和便于拆卸維護，能有效減震。

結束語

經過若干年的發展，通過每一代人的共同努力，我國已經從開始的借鑒模式成功轉變成為自主設計，有足夠的能力進行空調自主設計，擺脫了技術限制，成功的躋身在技術科技的前沿，當年那個技術受限的時代一去不復返，從手動空調到自動空調，從單溫區到雙溫區，到如今加入了空氣凈化器，除甲醛凈化器等提高舒適性及安全性的配置。隨著人們對空氣質量及舒適性的日趨挑剔，空調設計也同樣提高了設計門檻，僅僅滿足風量要求是遠遠不夠的，提升操作性能，便捷性，降低能耗等滿足每一個使用者的需求，如今電動車的大力發展，電動汽車的熱管理就更加重要，今后的技術革新肯定又是振奮人心的，希望在每個技術人員的努力之下，使得我國的熱管理技術得到突飛猛進的發展，快速的達到世界領先水平。

參考文獻：

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