空調(diào)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)探究

江建鋒 劉文逸

摘 要：空調(diào)從問世到普及只用了短短幾年，就是因?yàn)樵诮凳罘矫嫠鼛Ыo人們的舒適和方便是風(fēng)扇很難做到的。當(dāng)今很多空調(diào)系統(tǒng)的開發(fā)成本高，周期比較長，質(zhì)量也不能得到保證，如果能在設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用專業(yè)的軟件對這些系統(tǒng)進(jìn)行處理計(jì)算，可以使計(jì)算過程簡便，得到的結(jié)果更加準(zhǔn)確。本文將通過汽車空調(diào)系統(tǒng)為例，系統(tǒng)地闡述如何對空調(diào)的概念設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)探究進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計(jì);理論計(jì)算;優(yōu)化設(shè)計(jì);優(yōu)化說明

0 引言

汽車?yán)锩娴目照{(diào)系統(tǒng)在汽車中運(yùn)用幾乎成了必備，人們在購買汽車時也把空調(diào)系統(tǒng)作為一項(xiàng)重要的因素來考慮。汽車空調(diào)系統(tǒng)與車共同開發(fā)，共同運(yùn)行，對于空調(diào)系統(tǒng)，車進(jìn)行分段控制，對于每一段提出對應(yīng)每一段的空調(diào)系統(tǒng)方案。對于新的車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)概念，相對于以前的車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)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(jìn)下，空調(diào)系統(tǒng)的性能更加穩(wěn)定。

1 空調(diào)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)

新的空調(diào)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)是在沖破了老舊的傳統(tǒng)觀念的束縛、打破了老舊的傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之下的產(chǎn)物。在對以前的經(jīng)驗(yàn)和觀念的總結(jié)與改變之下，適應(yīng)現(xiàn)代汽車的空調(diào)開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生了[1]。車與空調(diào)系統(tǒng)的開發(fā)同時進(jìn)行，將提出的車控制空調(diào)系統(tǒng)的分節(jié)控制方案進(jìn)行設(shè)想，把提出的方案投入到模擬系統(tǒng)中，模擬出來的效果即為在未來創(chuàng)造出來的車下的空調(diào)模擬系統(tǒng)。

在對整車的初始研發(fā)階段，汽車空調(diào)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)方案就已經(jīng)投入使用了，經(jīng)過工程師不斷地研究與開發(fā)，最終確定了汽車空調(diào)系統(tǒng)方案的可行性。

在這個階段主要包括：方案的可研發(fā)分析、目標(biāo)的設(shè)計(jì)方向確定、驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案、合理利用設(shè)計(jì)的資源、對結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。

比如說CA6471廂式系統(tǒng)的開發(fā)，應(yīng)用了車內(nèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念，由驗(yàn)證可得知，取得了令人滿意的結(jié)果。目前正將此概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于換代卡車，初期效果已達(dá)到預(yù)期。對于目標(biāo)的設(shè)計(jì)方向確定也非常重要，對于車體本身而言，性能穩(wěn)定、質(zhì)量安全是所需達(dá)到的最基礎(chǔ)的要求，對于使用者而言，效果舒適、價格合理是最基礎(chǔ)的要求。對車內(nèi)空調(diào)的概念設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案而言，需要滿足設(shè)計(jì)概念規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化等所應(yīng)遵循的原則[2]。在進(jìn)行系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)時，必須要時刻牢記程序進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化，樹立規(guī)范操作的意識，對于計(jì)算方面的準(zhǔn)確性應(yīng)該更加重視等等。在開發(fā)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(zhì)量、工作的效率和周期有很大的影響。先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是開發(fā)的資源，對這些資源合理利用會對空調(diào)的系統(tǒng)的開發(fā)具有很大的幫助。

2 關(guān)于概念設(shè)計(jì)的理論計(jì)算

關(guān)于參考空調(diào)的送風(fēng)狀態(tài)和確定空調(diào)的零件規(guī)格是汽車空調(diào)進(jìn)行熱負(fù)荷計(jì)算的基本依據(jù)。對于空調(diào)的熱負(fù)荷計(jì)算有簡易法，圖表法、熱穩(wěn)定和非穩(wěn)定計(jì)算法等多種方法，對于以前的空調(diào)系統(tǒng)的研發(fā)簡易法通常用來對熱負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，這種方法的不僅運(yùn)算量較大，并且數(shù)據(jù)偏差較大，對數(shù)據(jù)的考慮因素也有范圍。對于新的系統(tǒng)研發(fā)的數(shù)據(jù)計(jì)算，可以采用自己設(shè)計(jì)的軟件進(jìn)行計(jì)算，相較以前，新的軟件的不僅計(jì)算速度快，得到的數(shù)據(jù)也更加準(zhǔn)確，關(guān)于系統(tǒng)參數(shù)更易確定[3]。

對熱負(fù)荷的計(jì)算通常需確定駕駛室的外部的長寬高和駕駛?cè)藛T的數(shù)量。因?yàn)闊嶝?fù)荷參數(shù)隨車型、地區(qū)、和車輛顏色的改變而改變，所以因?yàn)檫@些因素的不同，熱負(fù)荷參數(shù)也不同，這些數(shù)據(jù)的改變導(dǎo)致手工運(yùn)算無法到所需要求。由專業(yè)軟件確定熱負(fù)荷數(shù)據(jù)之后，繼續(xù)由專業(yè)軟件進(jìn)行運(yùn)算，從而得到系統(tǒng)各個部分的數(shù)據(jù)參數(shù)。隨著熱負(fù)荷參數(shù)的確定，我們可以進(jìn)而確定對所需壓縮機(jī)型號的要求，將壓縮機(jī)型號輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)則會對庫中壓縮機(jī)進(jìn)行一一檢驗(yàn)，最后確定所需壓縮機(jī)型號，然后選出與之匹配的發(fā)動機(jī)型號，最后可以確定汽車型號。

3 關(guān)于空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與說明

在得到的理論計(jì)算結(jié)果上，對其進(jìn)行檢驗(yàn)，在結(jié)果上進(jìn)行反饋，從而可以對設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行完善，在其基礎(chǔ)之上進(jìn)行改善則可以得到優(yōu)化后的系統(tǒng)。理論計(jì)算是我們最初所使用的理論方法，經(jīng)過與系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果對比，可以初步判斷系統(tǒng)的合理性。在模擬出試驗(yàn)車之后得到的一系列數(shù)據(jù)，將缺陷之處進(jìn)行改進(jìn)之后的數(shù)據(jù)則是優(yōu)化計(jì)算。在得到空調(diào)系統(tǒng)的理論計(jì)算缺陷處之后，將調(diào)整過的地方投入到概念設(shè)計(jì)中進(jìn)行實(shí)施，這樣可以更大程度避免空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)的質(zhì)量問題與不準(zhǔn)確處，在空調(diào)的開發(fā)成本降低與開發(fā)周期的縮短等方面都有很大的影響。

將新的概念優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與以前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，我們可以得到：在汽車高速行駛和低速行駛時，車內(nèi)的平均溫度都較之前得到了改善，達(dá)到了優(yōu)化的目的;不僅在溫度方面得到了改善，對于汽車噪音，進(jìn)行優(yōu)化后的汽車噪音明顯降低。優(yōu)化后汽車空調(diào)系統(tǒng)的性能得到了大大的改善。

4 總結(jié)

對空調(diào)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)，理論上就是將舊的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)給打破，融入新時代新的設(shè)計(jì)方法，綜合汽車特點(diǎn)與空調(diào)系統(tǒng)的具體特點(diǎn)，得出新的研究設(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)方法可以在模擬時將問題通過計(jì)算解決，這種方法可以將試驗(yàn)周期縮短、相較之前的方法來說可以節(jié)約開發(fā)成本、減少資源的浪費(fèi)。相信在概念設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)水平不斷提高的當(dāng)下，對空調(diào)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案也會越來越完善，對以后空調(diào)的研發(fā)與生產(chǎn)帶來巨大的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧宏偉，楊國瑞.淺談空調(diào)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].輕型汽車技術(shù)，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(diào)系統(tǒng)CFD仿真技術(shù)研究及應(yīng)用[C].中國汽車工程學(xué)會汽車空氣動力學(xué)分會.2018中國汽車工程學(xué)會汽車空氣動力學(xué)分會學(xué)術(shù)年會論文集.中國汽車工程學(xué)會汽車空氣動力學(xué)分會：中國汽車工程研究院股份有限公司汽車風(fēng)洞中心（籌），2018：212-219.

[3]崔超，魏義平，陸蘭馨，谷志旺.空調(diào)系統(tǒng)在綠色住宅節(jié)能應(yīng)用方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑施工，2020，42（03）：377-378+393.