空调结构设计对提高产品性能的影响探讨

黄武

（海信科龙电器股份有限公司，广东 佛山 528303）

空调结构设计对提高产品性能的影响探讨

黄武

（海信科龙电器股份有限公司，广东 佛山 528303）

随着人们生活水平的提高，空调已成为越来越不可或缺的家用电器。空调结构的设计是否合理，直接关乎着产品的性能优劣。当前，市场中的空调产品都具有高能耗、低环保等缺陷，节能、环保技术亟待更新。本文将从提高空调性能的重要性、空调结构存在的问题入手，围绕空调压缩机、换热器、送风方式等核心技术展开，对全面优化空调结构设计、提高产品性能提出行之有效的方法和途径。

空调；结构设计；性能；节能环保

随着科学技术的迅速发展，空调已逐渐普及，走进千千万万的家庭和工作场所之中。然而，空调的高能耗、低环保等问题，加大了电力系统的能耗负担，且产生了严重的环境污染。如今，空调的能耗问题已经成为关注焦点，国标不断提高相关标准，旨在督导厂商提高产品的节能性和环保性。所以，空调产品的节能化、环保化，已经成为了结构设计的重要发展趋向之一。

1 提高空调性能的重要性

随着人们生活水平的提高，空调成为了日常生活里越来越重要的家用电器。但是，空调设备的使用会消耗极高的电量，且具有鲜明的季节性和时段性，使用量尤其集中于冬季、夏季，在一日里集中于某一特定时段。以上现象，都将会提高电耗谷峰的差距，导致电力系统负荷过重，电网的负荷率降低，因而不能发挥出其他电力设备的功能，造成资源浪费。

当前，国家已针对这一问题出台了相关的规范化标准，希望尽量降低空调的能耗影响。事实上，要减少空调的能耗，仅仅改善空调的部分构造无法真正达到理想中的节能目标。制造商要全面优化产品的设计、生产等各个环节，有效提高省电节能的技术。影响空调能耗的原因有很多，压缩机、换热器、控制系统等各个工作部件，其设计都有可能产生能量浪费。因此，要在保证合理的生产成本的前提下，全面考虑可能造成能耗的原因，大力改善整机的结构设计。

2 空调结构存在的问题

2.1 能耗巨大

当今世界面临着资源枯竭的危机，如何尽量降低能源消耗和浪费，寻找替代性的新型资源已成为了各国面临的共同问题。而空调作为能耗极高的电器设备，其使用时间集中、季节性用电量大等特点，都产生了严重的能量损耗问题，不符合可持续发展理念的要求。另外，巨大的能耗浪费使电网面临着极大压力。超量负荷会加快电网设备老化，缩短设备的使用寿命，甚至造成巨大的安全隐患。因此，节能性已经成为空调设计、生产过程中的关注重点。

2.2 环境污染

如今，热岛效应已经成为了普遍现象。随着城市现代化的进程加快，城市的人口密度不断加大，建筑趋于密集，废气及污染物大量排放，都对热岛效应产生了重要影响。其中空调耗能所占的比重居高不下，成为导致热岛效应的重要原因。

另外，空调中的制冷剂会破坏臭氧层。臭氧层的主要作用是隔绝紫外线，如果出现空洞，紫外线便会直射地表。空调的集中使用，会造成臭氧空洞。较老旧的空调设备，其使用的制冷剂往往是含氟的化合物，它们在空气中转变为单质氟并扩散至大气层，将破坏臭氧层甚至产生臭氧空洞，因此影响了臭氧层过滤紫外线的功能。由上可见，全方位改进空调结构，提高节能环保技术，对有效保护环境具有十分重要的意义。

3 空调结构设计的内容

提升空调的性能，关键在于改进空调结构。第一，出于市场销售的考量，产品设计首先要考虑产品外观及适用范围。如果产品外形规则方正，可以放置于地面或挂置在墙壁上；如果外形不规则，只能放置在特定位置。第二，产品设计要考虑功率因素，需考滤设备换热效率，这直接关系到设备的能耗大小。第三，产品设计还要考滤送风方式因素，送风方式的性能影响着送风速率，进而对能耗产生影响。第四，产品设计还需考滤机器整体运行状态，包括风量的调节与噪音的最小化，这些都影响用户的使用舒适度。

4 提高性能的空调结构设计

4.1 提高空调能效比

在空调的设计中，应当全面考虑可能影响能效的各个因素，在兼顾制造成本的同时，有效提高设备的能效比。目前，空调能效比的提高主要有三条途径，一是提高压缩机能耗比，二是提高换热效率，三是使用最合理的风流。

（1）压缩机。压缩机是空调技术的核心，是空调正常运作的必要工作部件之一，其性能在很大程度上决定着空调的能效。空调设备的制冷原理是利用制冷剂蒸发和凝结，而制冷剂需要通过压缩机来“搬运”，压缩机是制冷系统的核心构造。

能效比是衡量压缩机的重要标准，提高压缩机的能效将直接带来空调器的节能。普通的家用空调一般采用旋转式的压缩机。当旋转式压缩机的额定制冷量过大，需要的相应能耗也将增加，导致整机的能效比降低；当压缩机的额定制冷量过小，冷量又会受到损失，整机的冷量也会随之减少，无法达到空调器的标准。因此，压缩机对整机的节能程度产生重大关系，是衡量节能效果的参数之一。在同样的制冷量之下，如果压缩机能效比高，功耗便较小，如果压缩机能效比低，功耗便较大。如此看来，改善压缩机的能效比是降低整机耗能的重要方法。而压缩机的能效提高主要依靠技术改进而不是大幅度增加材料的消耗，可通过改进电机效率、减小摩擦功耗、改进气阀、降低吸排气压力损失、减小泄漏等来提高压缩机效率。

另外制造商要考虑兼顾成本与性能，针对特定工况，在尽量保持合理成本的情况下，选择能效比相对较高的压缩机，以充分发挥压缩机的能效。

（2）换热器。换热器也是空调运转的主要工作组件之一，主要功能是加热冷空气，制冷热空气。事实上，空调设备的能耗主要是由于换热器的能耗。换热器在运作中，往往会产生大量的热量，这会降低整机的转换率，降低换热所需的热量，因而导致能量浪费。针对此原理，加大换热器尺寸是最直接有效的优化途径。另外，换热器可选用翅片管式等结构形式，也可适当调整风轮和换热器的相对位置，这些都是提高空调能效比的可靠方法。

对于翅片管式结构换热器，可以在不增加换热器整体尺寸条件下通过合理设计翅片结构形状、片间距、管径及管间距来提高换热面积及提高换热效率。

然而，选配换热器虽能改善整机的能效比，但同时也增大了产品的生产成本。因此，在选配设备系统中，还要兼顾制冷剂的因素。过大地增大换热器，往往会加大制冷剂量，导致压缩机产生启动故障，也会影响压缩机的能效比及制冷效果。制造商要兼顾设备的成本和能效比，通过理论计算、反复试验后，设计最佳的换热器配置。

4.2 风流

室内环境空气通过回风口进入空调内机并由换热器进行交换热量后从出风口流出，其风流经过的轨迹即为风道，它由底座上的风道、贯流风扇、导风板等组成系统。对分体挂壁式内机，风道是其重要组成部分，它直接影响其风量、噪音，从而影响整个机组的性能。对机组而言，贯流风扇和风道形状直接影响风量大小和噪音高低。

（1）贯流风扇直径越大，风量越大。

（2）风道形状对室内机的风量噪声影响较大，风道形状主要由贯流风轮叶形外径与底盘和出风框的蜗壳曲线形成，设计时须确保此截面曲线即风道曲线合理，弧线流畅，角度精准，达到风流平稳顺畅，一般需经过多轮手板实际测试风量噪声验证。

（3）贯流风扇与风道蜗壳蜗舌之间的间隙可影响风量与噪音高低，蜗舌间隙应尽可能小，过大会漏风，产生换热损失并可能产生风口的凝露现象，但间隙过小会产生较大噪声，一般取 3.5～ 5mm；蜗壳间隙应保证足够大，以使间隙处风流面积增加，从而减小气动噪声，使风机整体性能提高，但间隙过大会使更多气体经间隙流出，经叶轮的气流减少，从而使风机效率降低。

出风口结构上除保证风道曲线的精确外，还需确保风口表面光洁，各结构件配合精密。风口上的结构如果存在台阶、级差、间隙，会引起风流不顺、漏风，甚至产生风声异音及凝露。

5 结语

空调结构设计的优化，可以有效降低设备运行中不必要的能源损耗，对节能环保也具有着重要的意义。空调作为一个整体，要想保证良好的性能，需要从整机出发，充分考量各个部分构造，才能充分提高能源使用率，达到节能环保的目的。本文从提高空调能效比和整体性能入手，认为更换高能效比的压缩机，加大换热器尺寸，精密设计制造风流风道，都是提高空调产品性能的有效途径。

[1]熊立贵 .优化空调结构设计、提高产品性能研究 [J].日用电器 ,2012,8(6):59-60.

[2]王瑞 ,王义春 ,冯朝卿 ,詹火明 .空调全铝新型换热器结构优化与性能研究 [J]北京理工大学学报 ,2012,7(8):81-82.

[3]熊立 贵 .提高空 调产品性能 研究 [J].电器 ,2012，2(16):654-655.

[4]何星星 ,李开搏 .基于电子技术的空调结构设计在提高产品性能中影响分析 [J].电子技术与软件工程 ,2016,1(10):31-32.

[5]谢秀健，王宝林、庞重洋 .分体挂壁式房间空调器风道系统对风量和噪声的影响分析 [J].科技论坛，2014,(17):251-252.

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