空調系統的概念設計與優化設計探究

江建鋒 劉文逸

摘 要：空調從問世到普及只用了短短幾年，就是因為在降暑方面它帶給人們的舒適和方便是風扇很難做到的。當今很多空調系統的開發成本高，周期比較長，質量也不能得到保證，如果能在設計過程中運用專業的軟件對這些系統進行處理計算，可以使計算過程簡便，得到的結果更加準確。本文將通過汽車空調系統為例，系統地闡述如何對空調的概念設計和優化設計探究進行說明。

關鍵詞：概念設計;理論計算;優化設計;優化說明

0 引言

汽車里面的空調系統在汽車中運用幾乎成了必備，人們在購買汽車時也把空調系統作為一項重要的因素來考慮。汽車空調系統與車共同開發，共同運行，對于空調系統，車進行分段控制，對于每一段提出對應每一段的空調系統方案。對于新的車內空調系統概念，相對于以前的車內空調系統概念，在工作效率方面有了明顯的提升，明顯縮短了工作周期，人為犯錯率也大大降低，在這些方面的改進下，空調系統的性能更加穩定。

1 空調系統的概念設計

新的空調系統的概念設計是在沖破了老舊的傳統觀念的束縛、打破了老舊的傳統的設計經驗的基礎之下的產物。在對以前的經驗和觀念的總結與改變之下，適應現代汽車的空調開發系統產生了[1]。車與空調系統的開發同時進行，將提出的車控制空調系統的分節控制方案進行設想，把提出的方案投入到模擬系統中，模擬出來的效果即為在未來創造出來的車下的空調模擬系統。

在對整車的初始研發階段，汽車空調系統的概念設計方案就已經投入使用了，經過工程師不斷地研究與開發，最終確定了汽車空調系統方案的可行性。

在這個階段主要包括：方案的可研發分析、目標的設計方向確定、驗證設計方案、合理利用設計的資源、對結果進行預測。

比如說CA6471廂式系統的開發，應用了車內系統的設計概念，由驗證可得知，取得了令人滿意的結果。目前正將此概念設計應用于換代卡車，初期效果已達到預期。對于目標的設計方向確定也非常重要，對于車體本身而言，性能穩定、質量安全是所需達到的最基礎的要求，對于使用者而言，效果舒適、價格合理是最基礎的要求。對車內空調的概念設計的設計方案而言，需要滿足設計概念規范化、標準化、通用化等所應遵循的原則[2]。在進行系統的概念設計時，必須要時刻牢記程序進行的標準化，樹立規范操作的意識，對于計算方面的準確性應該更加重視等等。在開發過程中，必須有資源要合理利用的意識，資源的合理利用不僅會影響成本，更會對工程質量、工作的效率和周期有很大的影響。先進的設計軟件、系統的數據庫、系統的實驗數據都是開發的資源，對這些資源合理利用會對空調的系統的開發具有很大的幫助。

2 關于概念設計的理論計算

關于參考空調的送風狀態和確定空調的零件規格是汽車空調進行熱負荷計算的基本依據。對于空調的熱負荷計算有簡易法，圖表法、熱穩定和非穩定計算法等多種方法，對于以前的空調系統的研發簡易法通常用來對熱負荷進行計算，這種方法的不僅運算量較大，并且數據偏差較大，對數據的考慮因素也有范圍。對于新的系統研發的數據計算，可以采用自己設計的軟件進行計算，相較以前，新的軟件的不僅計算速度快，得到的數據也更加準確，關于系統參數更易確定[3]。

對熱負荷的計算通常需確定駕駛室的外部的長寬高和駕駛人員的數量。因為熱負荷參數隨車型、地區、和車輛顏色的改變而改變，所以因為這些因素的不同，熱負荷參數也不同，這些數據的改變導致手工運算無法到所需要求。由專業軟件確定熱負荷數據之后，繼續由專業軟件進行運算，從而得到系統各個部分的數據參數。隨著熱負荷參數的確定，我們可以進而確定對所需壓縮機型號的要求，將壓縮機型號輸入計算機，計算機則會對庫中壓縮機進行一一檢驗，最后確定所需壓縮機型號，然后選出與之匹配的發動機型號，最后可以確定汽車型號。

3 關于空調系統的優化設計與說明

在得到的理論計算結果上，對其進行檢驗，在結果上進行反饋，從而可以對設計系統進行完善，在其基礎之上進行改善則可以得到優化后的系統。理論計算是我們最初所使用的理論方法，經過與系統的計算結果對比，可以初步判斷系統的合理性。在模擬出試驗車之后得到的一系列數據，將缺陷之處進行改進之后的數據則是優化計算。在得到空調系統的理論計算缺陷處之后，將調整過的地方投入到概念設計中進行實施，這樣可以更大程度避免空調系統開發的質量問題與不準確處，在空調的開發成本降低與開發周期的縮短等方面都有很大的影響。

將新的概念優化設計的實驗數據與以前的數據進行對比，我們可以得到：在汽車高速行駛和低速行駛時，車內的平均溫度都較之前得到了改善，達到了優化的目的;不僅在溫度方面得到了改善，對于汽車噪音，進行優化后的汽車噪音明顯降低。優化后汽車空調系統的性能得到了大大的改善。

4 總結

對空調系統的概念設計，理論上就是將舊的傳統設計給打破，融入新時代新的設計方法，綜合汽車特點與空調系統的具體特點，得出新的研究設計方法。這種設計方法可以在模擬時將問題通過計算解決，這種方法可以將試驗周期縮短、相較之前的方法來說可以節約開發成本、減少資源的浪費。相信在概念設計與優化設計水平不斷提高的當下，對空調系統概念設計與優化設計的方案也會越來越完善，對以后空調的研發與生產帶來巨大的幫助。

參考文獻：

[1]顧宏偉，楊國瑞.淺談空調系統的概念設計與優化設計[J].輕型汽車技術，2004（10）：13-16.

[2]陳雷，王小碧，肖能，程露，徐人鶴，蘇德淵.乘用車空調系統CFD仿真技術研究及應用[C].中國汽車工程學會汽車空氣動力學分會.2018中國汽車工程學會汽車空氣動力學分會學術年會論文集.中國汽車工程學會汽車空氣動力學分會：中國汽車工程研究院股份有限公司汽車風洞中心（籌），2018：212-219.

[3]崔超，魏義平，陸蘭馨，谷志旺.空調系統在綠色住宅節能應用方面的優化設計[J].建筑施工，2020，42（03）：377-378+393.