淺析家用空調(diào)室外機(jī)輕薄化設(shè)計(jì)

王波 蔡序杰 宋英杰

(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東 佛山 528311)

淺析家用空調(diào)室外機(jī)輕薄化設(shè)計(jì)

王波 蔡序杰 宋英杰

(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東 佛山 528311)

家用空調(diào)室外機(jī)的輕薄差異化特征是未來(lái)空調(diào)發(fā)展的方向之一，通過(guò)對(duì)當(dāng)前空調(diào)室外機(jī)的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行研究，從拓?fù)涞慕嵌冉Y(jié)合當(dāng)前空調(diào)行業(yè)新型技術(shù)，分析空調(diào)室外機(jī)整體輕薄化的優(yōu)化設(shè)計(jì)方向，不僅有利于資源的有效利用，也對(duì)空調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有一定的參考意義。

家用空調(diào);室外機(jī);結(jié)構(gòu);輕薄化

1、前言

隨著我國(guó)居民生活水平的提高及生活環(huán)境的日益惡化，空調(diào)成為了人們?cè)谏钪凶畈豢苫蛉钡募译娭弧８鶕?jù)《2016年中國(guó)空調(diào)產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》所述，截止到2016年底，我國(guó)目前空調(diào)保有量約4億臺(tái)（套），研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)這一數(shù)值預(yù)計(jì)將會(huì)在未來(lái)十年內(nèi)增長(zhǎng)近一倍。用戶在購(gòu)買空調(diào)時(shí)會(huì)考慮包括品牌、價(jià)格、性能和外觀等多重因素進(jìn)行指導(dǎo)參考[1]。因此，抓住用戶痛點(diǎn)需求，進(jìn)行前沿技術(shù)研究轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而擴(kuò)大市場(chǎng)份額也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外各大空調(diào)廠商的努力方向。

2、家用空調(diào)室外機(jī)輕薄化的必要性

2.1 差異化產(chǎn)品發(fā)展

近年來(lái)，格力的玫瑰柜機(jī)和油畫(huà)空調(diào)、美的智能王球形掛機(jī)和海爾的天樽風(fēng)洞柜機(jī)等差異化的空調(diào)產(chǎn)品在各大展銷會(huì)上引人注目，一方面說(shuō)明各大空調(diào)廠商的技術(shù)實(shí)力不斷提升，另一方面也說(shuō)明用戶差異化需求也在逐步擴(kuò)大。未來(lái)將差異化作為賣點(diǎn)的空調(diào)產(chǎn)品會(huì)越來(lái)越多，差異化也會(huì)成為用戶購(gòu)買空調(diào)的主要參考因素之一[2]。但是上述的差異化空調(diào)側(cè)重差異化的室內(nèi)空調(diào)器，室外機(jī)則是采用標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)設(shè)計(jì)，沒(méi)有顯著的亮點(diǎn)。而本文中提出的室外機(jī)的輕薄化設(shè)計(jì)即可作為差異化特征，用以與其他產(chǎn)品區(qū)分，增加產(chǎn)品的賣點(diǎn)和溢價(jià)能力[3]。

2.2 空調(diào)室外機(jī)的輕薄化

當(dāng)前家用空調(diào)的室外機(jī)主要是利用支架固定在住宅墻體外側(cè)或者預(yù)留安裝位，位置固定單一，但是也容易被其他潛在用戶觀察和認(rèn)知。輕薄化的室外機(jī)不僅在用戶購(gòu)買時(shí)，會(huì)對(duì)其造成直接的視覺(jué)沖擊，也會(huì)對(duì)其他觀察者產(chǎn)生深刻的印象，甚至?xí)绊懙狡放频目诒?。大金公司推出的VRV住宅P系列的室外機(jī)小型化就是一個(gè)主要賣點(diǎn)[4]。

空調(diào)室外機(jī)輕薄化技術(shù)作為前沿技術(shù)，不僅可以作為差異化產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以作為全新的基礎(chǔ)平臺(tái)進(jìn)行研究。對(duì)企業(yè)而言，輕薄化的產(chǎn)品意味著更少的定額成本消耗，進(jìn)而帶來(lái)的更多利潤(rùn)可以進(jìn)一步的加大研發(fā)投入，從而形成“產(chǎn)品-研發(fā)-產(chǎn)品”的良性循環(huán)[5]。此外，從保護(hù)自然環(huán)境角度而言，空調(diào)室外機(jī)輕薄化技術(shù)提高了自然資源的利用率，有利于可持續(xù)性發(fā)展。

2.3 室外機(jī)輕薄化的影響

輕薄化的室外機(jī)可能讓用戶產(chǎn)生室外機(jī)是否存在偷工減料的疑惑。所以，室外機(jī)輕薄化不僅僅是要做到結(jié)構(gòu)尺寸的輕薄化，對(duì)標(biāo)機(jī)型的性能指標(biāo)如噪音、能力等參數(shù)也不能降低，且要對(duì)關(guān)鍵零部件及整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分可靠性驗(yàn)證，確認(rèn)室外機(jī)輕薄化的質(zhì)量保證。在保證自身質(zhì)量的前提下，也要投入相應(yīng)的宣傳力度，確保用戶不會(huì)被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所誤導(dǎo)迷惑。

3、家用空調(diào)室外機(jī)輕薄化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

當(dāng)前各品牌空調(diào)室外機(jī)的結(jié)構(gòu)形式基本一致，如圖1所示，整個(gè)室外機(jī)主要分為兩部分：風(fēng)機(jī)腔和壓縮機(jī)腔，兩個(gè)部分被中隔板分開(kāi)左右分布。其中風(fēng)機(jī)腔的組件主要包括：換熱器、電機(jī)固定支架、電機(jī)、風(fēng)葉、導(dǎo)風(fēng)圈和出風(fēng)網(wǎng)罩等；壓縮機(jī)腔的組件主要有：壓縮機(jī)、四通閥（部分機(jī)型沒(méi)有）、節(jié)流部件和管路等。由于生產(chǎn)工藝和性能參數(shù)需求，近似能力的空調(diào)室外機(jī)厚度尺寸基本一致且零部件的尺寸規(guī)格也都基本相似。

圖1 家用空調(diào)室外機(jī)結(jié)構(gòu)形式

3.1 室外機(jī)整體厚度減薄設(shè)計(jì)

以圖1中的空調(diào)器為例，對(duì)現(xiàn)有的空調(diào)室外機(jī)結(jié)構(gòu)拓?fù)洌鐖D2左圖所示，當(dāng)前的室外機(jī)的厚度l是由風(fēng)機(jī)腔的厚度l1和壓縮機(jī)腔的厚度l2共同決定的，按照現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，單獨(dú)減薄某一部分的尺寸無(wú)法使整機(jī)的厚度減薄。針對(duì)以上問(wèn)題，本文中提出兩種方案，如圖2中圖和右圖所示，即①同時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)腔和壓縮機(jī)腔進(jìn)行輕薄化設(shè)計(jì)和②對(duì)風(fēng)機(jī)腔的結(jié)構(gòu)厚度輕薄化設(shè)計(jì)。

圖2 空調(diào)室外機(jī)結(jié)構(gòu)拓?fù)?/p>

3.2 兩部分結(jié)構(gòu)厚度同時(shí)減薄

如圖2中圖，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)布置方式不變，分別對(duì)風(fēng)機(jī)腔的厚度l1和壓縮機(jī)腔的厚度l2進(jìn)行輕薄化設(shè)計(jì)。其中風(fēng)機(jī)腔的零部件的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

其中，A代表?yè)Q熱器，B代表電機(jī)支架，C代表電機(jī)，D代表軸流風(fēng)葉，E代表導(dǎo)風(fēng)圈，F(xiàn)代表出風(fēng)網(wǎng)罩。現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)布局基本可以認(rèn)為是線性布置，導(dǎo)致部分空間沒(méi)有得到充分利用，例如軸流風(fēng)葉輪轂與出風(fēng)網(wǎng)罩之間的空間。此外電機(jī)支架作為風(fēng)葉電機(jī)的固定結(jié)構(gòu)占用大量的空間，也可以重新布置空間位置。

針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)風(fēng)機(jī)腔的部分部件進(jìn)行空間優(yōu)化，如圖3中的下圖所示，將電機(jī)支架與出風(fēng)網(wǎng)罩進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，使電機(jī)直接固定在出風(fēng)網(wǎng)罩上，能夠有效地減少風(fēng)機(jī)腔的厚度。

此外，考慮對(duì)軸流風(fēng)葉進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以采用大風(fēng)量高效軸流風(fēng)葉等形式有效地降低葉高；目前的軸流風(fēng)葉的輪轂直徑與電機(jī)外徑尺寸也基本相似，可以采用部分電機(jī)結(jié)構(gòu)包容于輪轂內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形式，以上都是風(fēng)機(jī)腔的空間輕薄化的方案，可以進(jìn)行可行性分析和設(shè)計(jì)。

相比于風(fēng)機(jī)腔，壓縮機(jī)腔的結(jié)構(gòu)比較單一，其結(jié)構(gòu)尺寸主要受限于壓縮機(jī)、儲(chǔ)液罐和配管的空間需求。對(duì)于壓縮機(jī)腔的厚度減薄方案，可以考慮采用尺寸更小的更高效的壓縮機(jī)等方案。壓縮機(jī)目前的高能效方案包括節(jié)流部件的控制策略優(yōu)化、更加高效的冷媒和壓縮機(jī)高頻率運(yùn)行等方案。

3.3 風(fēng)機(jī)腔的結(jié)構(gòu)厚度減薄

此種方案主要是針對(duì)現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)腔與壓縮機(jī)腔現(xiàn)有布置形式而言。其中方案中風(fēng)機(jī)腔的結(jié)構(gòu)厚度減薄方案同上述方案一致，但壓縮機(jī)腔考慮采用臥式壓縮機(jī)置于風(fēng)機(jī)腔的底部，或者是壓縮機(jī)置于室內(nèi)側(cè)等方案。并且，采用此種方案，風(fēng)機(jī)腔的寬度大幅度增大，即風(fēng)葉的徑向尺寸增大、冷凝器的效率更高、噪音值降低。

圖3 風(fēng)機(jī)腔結(jié)構(gòu)輕薄化設(shè)計(jì)

3.4 方案可能存在的限制

以上的結(jié)構(gòu)減薄方案在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，可能存在部分難題。風(fēng)機(jī)腔減薄方案中，要充分驗(yàn)證電機(jī)固定形式的可靠性及散熱能力，保證風(fēng)機(jī)的正常工作；壓縮機(jī)減薄方案中，高能效小尺寸的壓縮機(jī)的成本問(wèn)題及其他形式壓縮機(jī)的使用限制等也是需要解決的問(wèn)題。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，家用空調(diào)室外機(jī)的輕薄化作為空調(diào)行業(yè)的前沿技術(shù)，無(wú)論是從用戶角度還是企業(yè)角度還是社會(huì)環(huán)保方面，都有一定的研究意義價(jià)值。本文中就室外機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕薄化設(shè)計(jì)進(jìn)行幾何拓?fù)浞治?，提出了可行解決方案，對(duì)于空調(diào)室外機(jī)的輕薄化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 李穎.購(gòu)買空調(diào)消費(fèi)者最關(guān)心啥.中國(guó)質(zhì)量萬(wàn)里行,2016（4）：24

[2] 涂菁,史本鳳.美的空調(diào)戰(zhàn)略分析.社會(huì)科學(xué)家,2005（10）：168～169

[3] 黃德忠.美的的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略——既成本領(lǐng)先又差異化戰(zhàn)略.南華大學(xué)學(xué)報(bào).2005(5）:47～49

[4] 陸瑋銘.以小巧的體積提供更高能效的服務(wù).建材與裝修情報(bào),2013(5):134～135

[5] 朱建平.空調(diào)室外機(jī)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)及延伸.制冷與空調(diào),2004(5):86～88

Analysis of the Miniaturization Design of Outdoor Unit of Air-Conditioner

Bo Wang, Xujie Cai, Yingjie Song
(Guangdong Midea refrigeration equipment co. LTD,528311)

Differentiated characteristics especially miniaturization design of the air-conditioner outdoor unit is one of the future developing direction of air-conditioner design. In this work, structures and new technologies of current air-conditioner are analyzed. Combined with topology, the design directions of miniaturization are proposed, which can be beneficial to the utilization of resources and also can be a reference for the air-conditioner design.

Air-conditioner；Outdoor unit；Structural arrangement；Miniaturization