HVAC设计概要

刘爱山

摘 要：社会在不断进步和发展，我国的HVAC的占有量不断攀升，无论是汽车行业还是工程机械行业，人们对驾驶室的舒适性有了更高的要求，这就使得空调发挥的作用越来越大，为了应对各个工况，各类车型所限制的条件，空调的优化设计就尤为重要，只有把握整体设计概念，才能不断提高产品性能及客户的使用满意度， 在整体设计中，一定要综合考虑各方面因素，完成有十足诚意的设计产品。

关键词：空调设计; 结构优化 ;设计优化布局

1.HVAC的结构

1.1 HVAC布局介绍

HVAC布局需要根据整机的有限空间，在满足性能要求的基础之上尽可能的节省空间，所以布局就尤为重要，常见的布局方式有：横式布局电机居中、横式布局电机偏置、混合式布局电机偏置、纵立式布局电机居中等

1.2 HVAC的设计原则

在整个大环境下，市场上各式各样的空调总成，来满足市场需求，这时候我们在设计初期就应该考虑，优化设计性能更优，使用面更广的空调总成，在设计阶段，可以按照以下设计原则进行空调设计：

1.2.1可靠性（是否采用标准设计，热力性能是否温度，运动机构是否合理）

1.2.2.新颖性（是否有3个以上新专利的运用）

1.2.3.高性能（较低的空气压降，高性能的热交换器，稳定的温度控制性能，理想的排水系统）

1.2.4.灵活性（模块化设计，能在不同车型不同驾驶室同时应用）

1.2.5.经济学（采用标准零部件，适应简单的工艺，控制成本，优选使用较少，较轻的零件）

2.HVAC设计规范

2.1暖风芯体的布置

2.1.1暖风芯体的种类和规格

暖风芯体一般包括 管片式、全铝制钎焊平行流式;

U型、I型、交叉型可以作为在冷却水流向上分类。

2.1.2 暖风芯体的选择

以上幾款加热器性能最不理想的就是U型加热器，几乎在多温区很少运用，效果很不理想;

I型加热器的使用效果同样不尽人意，但是优点是运用此加热器的时候，温差还是可以保证相对均匀，使得效果会有一些提升，但对安装要求较高，故不建议使用;

以上三款加热器中效果最好的就是交叉型加热器，市场上反应一直很好，可以适应多种工况，多种机型，效果突出，值得选用。

2.2 蒸发器芯体的布置

2.2.1 蒸发器芯体的种类和规格

按结构形式分为：管片式、管带式、层叠式、平行流式。

2.2.2 蒸发器芯体的选择

选择一款合适的蒸发器需要注意以下要素：

1.蒸发器要有足够的制冷量

2.温度平衡和风量平衡性能要好

3.具有很好的控制冷凝水的能力

4.满足装配性要求

2.2.3 蒸发器芯体在HVAC的位置

蒸发器芯体在布局设计中，要充分考虑芯体与壳体之间的配合，芯体与风门之间的配合，芯体周围需粘贴海绵以此来保证密封性，海绵的粘贴要考虑压缩量，一般最多不超过60%，否则容易出现失效，造成密封不良，影响空调性能，蒸发器芯体的布局还要充分考虑壳体现有的空间，尽量选用平台化产品，这样能够保证产品性能并且节约设计及产品开发成本，大大提高经济效益。

2.3 HVAC排水槽的设计

排水槽设计注意的要素：

1.壳体与排水槽要很好的密封

2.蒸发器与排水槽要很好的密封

3.蒸发器与壳体需要很好的密封

4.蒸发器下面预留足够的空间

5.排水槽要有合理的排水形状

6.排水槽要在HVAC的最低点

2.4 进气与出风结构设计

2.4.1 进气结构设计

进气装置在设计上要注意以下要素

1.良好的结构强度

2.保证足够的风量进入

3.风门运动灵活（实现内外循环的切换，风门转动角度尽量小，选择可靠的运动机构）

4.良好的密封性（风门与壳体之间要保证密封、壳体的密封）

5.良好的静音性（运动机构的噪音控制）

2.4.2 出风结构设计

风道设计应该遵循平顺性，切忌出现尖端，凸起，垂直角度等不利因素，以上结构容易造成风在循环中形成涡流，造成噪音增大，风量减少等不利因素，充分考虑风道的流速，通过模拟仿真，流体域的提取等优化风道设计，后期通过RP件进行验证，确保性能提升优化。

风道一般设计原则：

在空调设计中，很多时候完美的设计是创造不了的 ，由于受各方面条件的限制，风道的设计也不是随意走向，必须与其他机构进行合理的中和，此时作为设计人员，就要进行取舍，本着在当下的工况下，完成最优的风道设计，风道截面尽可能圆整。

2.5 空气过滤结构设计

2.5.1空气过滤器在空调中的重要性不言而喻，这是驾驶室舱内保证新鲜空气的第一道门禁，选用合适的空气过滤器尤为重要，一般将空调过滤器安装在进气通道周围，此时空调滤芯才能发挥其最大的作用，起到净化空气的效果;

2.5.2设置在鼓风机周围;

2.2.3设置在鼓风机与蒸发器之间（过滤器的底部一定要高于蒸发器的底部，否则将会被冷凝水浸湿）

2.6 风机装置

风机的布局在空调系统中属于源头，风机与内外循环及壳体的配合要保证精细度，一般要求为3mm，过小容易干涉，同样间隙也不能过于偏大，这样在配合过程中会出现松动现象，造成密封不良，风量必然受到影响。

2.7 冷凝器 压缩机 空调管路的布局

在整套空调系统中，除上述部件还需要冷凝器 压缩机 空调管路的配合才能形成一套完成的体系，压缩机是空调系统的重中之重，一切的动力都是靠其提供，可以说是最为重要的一个部件。冷凝器的作用简单来说就是进行散热，通过带走热量来对整套空调系统进行帮助。而空调管路的走向布置原则：空调管路的走向布置遵循满足间隙要求，固定方式方便可靠和便于拆卸维护，能有效减震。

结束语

经过若干年的发展，通过每一代人的共同努力，我国已经从开始的借鉴模式成功转变成为自主设计，有足够的能力进行空调自主设计，摆脱了技术限制，成功的跻身在技术科技的前沿，当年那个技术受限的时代一去不复返，从手动空调到自动空调，从单温区到双温区，到如今加入了空气净化器，除甲醛净化器等提高舒适性及安全性的配置。随着人们对空气质量及舒适性的日趋挑剔，空调设计也同样提高了设计门槛，仅仅满足风量要求是远远不够的，提升操作性能，便捷性，降低能耗等满足每一个使用者的需求，如今电动车的大力发展，电动汽车的热管理就更加重要，今后的技术革新肯定又是振奋人心的，希望在每个技术人员的努力之下，使得我国的热管理技术得到突飞猛进的发展，快速的达到世界领先水平。

参考文献：

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[2]李向阳.空调风道系统结构设计[J].现代工业经济和信息化，2021，11（02）：36-37.

[3]张强升，王德军，史强，陈一伟，沈伟，李亮.核电站空调水系统弹簧式安全阀结构设计与抗震分析研究[J].核安全，2020，19（06）：133-141.

（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221000）