空调系统的概念设计与优化设计探究

江建锋 刘文逸

摘 要：空调从问世到普及只用了短短几年，就是因为在降暑方面它带给人们的舒适和方便是风扇很难做到的。当今很多空调系统的开发成本高，周期比较长，质量也不能得到保证，如果能在设计过程中运用专业的软件对这些系统进行处理计算，可以使计算过程简便，得到的结果更加准确。本文将通过汽车空调系统为例，系统地阐述如何对空调的概念设计和优化设计探究进行说明。

关键词：概念设计;理论计算;优化设计;优化说明

0 引言

汽车里面的空调系统在汽车中运用几乎成了必备，人们在购买汽车时也把空调系统作为一项重要的因素来考虑。汽车空调系统与车共同开发，共同运行，对于空调系统，车进行分段控制，对于每一段提出对应每一段的空调系统方案。对于新的车内空调系统概念，相对于以前的车内空调系统概念，在工作效率方面有了明显的提升，明显缩短了工作周期，人为犯错率也大大降低，在这些方面的改进下，空调系统的性能更加稳定。

1 空调系统的概念设计

新的空调系统的概念设计是在冲破了老旧的传统观念的束缚、打破了老旧的传统的设计经验的基础之下的产物。在对以前的经验和观念的总结与改变之下，适应现代汽车的空调开发系统产生了[1]。车与空调系统的开发同时进行，将提出的车控制空调系统的分节控制方案进行设想，把提出的方案投入到模拟系统中，模拟出来的效果即为在未来创造出来的车下的空调模拟系统。

在对整车的初始研发阶段，汽车空调系统的概念设计方案就已经投入使用了，经过工程师不断地研究与开发，最终确定了汽车空调系统方案的可行性。

在这个阶段主要包括：方案的可研发分析、目标的设计方向确定、验证设计方案、合理利用设计的资源、对结果进行预测。

比如说CA6471厢式系统的开发，应用了车内系统的设计概念，由验证可得知，取得了令人满意的结果。目前正将此概念设计应用于换代卡车，初期效果已达到预期。对于目标的设计方向确定也非常重要，对于车体本身而言，性能稳定、质量安全是所需达到的最基础的要求，对于使用者而言，效果舒适、价格合理是最基础的要求。对车内空调的概念设计的设计方案而言，需要满足设计概念规范化、标准化、通用化等所应遵循的原则[2]。在进行系统的概念设计时，必须要时刻牢记程序进行的标准化，树立规范操作的意识，对于计算方面的准确性应该更加重视等等。在开发过程中，必须有资源要合理利用的意识，资源的合理利用不仅会影响成本，更会对工程质量、工作的效率和周期有很大的影响。先进的设计软件、系统的数据库、系统的实验数据都是开发的资源，对这些资源合理利用会对空调的系统的开发具有很大的帮助。

2 关于概念设计的理论计算

关于参考空调的送风状态和确定空调的零件规格是汽车空调进行热负荷计算的基本依据。对于空调的热负荷计算有简易法，图表法、热稳定和非稳定计算法等多种方法，对于以前的空调系统的研发简易法通常用来对热负荷进行计算，这种方法的不仅运算量较大，并且数据偏差较大，对数据的考虑因素也有范围。对于新的系统研发的数据计算，可以采用自己设计的软件进行计算，相较以前，新的软件的不仅计算速度快，得到的数据也更加准确，关于系统参数更易确定[3]。

对热负荷的计算通常需确定驾驶室的外部的长宽高和驾驶人员的数量。因为热负荷参数随车型、地区、和车辆颜色的改变而改变，所以因为这些因素的不同，热负荷参数也不同，这些数据的改变导致手工运算无法到所需要求。由专业软件确定热负荷数据之后，继续由专业软件进行运算，从而得到系统各个部分的数据参数。随着热负荷参数的确定，我们可以进而确定对所需压缩机型号的要求，将压缩机型号输入计算机，计算机则会对库中压缩机进行一一检验，最后确定所需压缩机型号，然后选出与之匹配的发动机型号，最后可以确定汽车型号。

3 关于空调系统的优化设计与说明

在得到的理论计算结果上，对其进行检验，在结果上进行反馈，从而可以对设计系统进行完善，在其基础之上进行改善则可以得到优化后的系统。理论计算是我们最初所使用的理论方法，经过与系统的计算结果对比，可以初步判断系统的合理性。在模拟出试验车之后得到的一系列数据，将缺陷之处进行改进之后的数据则是优化计算。在得到空调系统的理论计算缺陷处之后，将调整过的地方投入到概念设计中进行实施，这样可以更大程度避免空调系统开发的质量问题与不准确处，在空调的开发成本降低与开发周期的缩短等方面都有很大的影响。

将新的概念优化设计的实验数据与以前的数据进行对比，我们可以得到：在汽车高速行驶和低速行驶时，车内的平均温度都较之前得到了改善，达到了优化的目的;不仅在温度方面得到了改善，对于汽车噪音，进行优化后的汽车噪音明显降低。优化后汽车空调系统的性能得到了大大的改善。

4 总结

对空调系统的概念设计，理论上就是将旧的传統设计给打破，融入新时代新的设计方法，综合汽车特点与空调系统的具体特点，得出新的研究设计方法。这种设计方法可以在模拟时将问题通过计算解决，这种方法可以将试验周期缩短、相较之前的方法来说可以节约开发成本、减少资源的浪费。相信在概念设计与优化设计水平不断提高的当下，对空调系统概念设计与优化设计的方案也会越来越完善，对以后空调的研发与生产带来巨大的帮助。

参考文献：

[1]顾宏伟，杨国瑞.浅谈空调系统的概念设计与优化设计[J].轻型汽车技术，2004（10）：13-16.

[2]陈雷，王小碧，肖能，程露，徐人鹤，苏德渊.乘用车空调系统CFD仿真技术研究及应用[C].中国汽车工程学会汽车空气动力学分会.2018中国汽车工程学会汽车空气动力学分会学术年会论文集.中国汽车工程学会汽车空气动力学分会：中国汽车工程研究院股份有限公司汽车风洞中心（筹），2018：212-219.

[3]崔超，魏义平，陆兰馨，谷志旺.空调系统在绿色住宅节能应用方面的优化设计[J].建筑施工，2020，42（03）：377-378+393.