摘要:随着我国社会经济的发展以及人们生活水平的提高，空调逐渐进入了千家万户成为夏日必不可少的家用电器，同时空调的结构设计要求也越来越高，不断提升空调产品的性能、降低功耗提升市场竞争力。本文在分析空调机械结构设计原则的基础上，并对空调未来创新发展方向上加以阐述。
关键词：空调结构设计；机械结构；问题分析；创新设计
空调的使用给人们的生活和工作带来了较舒适的环境，也带来较高的耗能。在响应国家节能减排的号召下，空调的节能成为国家环保工作的重要项目之一。就目前的空调高能耗来说，需要提升制冷技术，优化结构设计，从而提升产品能效，提高能源转化利用效率，所以，需要在空调机械结构设计的过程中利用一些新的技术，以便让空调的使用结构设计更为合理，更加减耗环保，进一步促进空调行业符合我国现代绿色工业可持续发展的战略目标。
一、空调机械机构设计的主要原则
1.1经济性原则
工程的预算或产品的售价都有成本管控，这就要求设计方案能够在限定的成本中达到最好的效果，在进行方案的经济性比较时，需要在相同的参数的需求下比较不同方案，要考虑相同物料等设备因素进行比较，对方案的经济性进行分析考虑。同时在设计方案过程中也要综合考虑售中、售后的经济性，例如：用电设备增容费，安装人工费，调试费，日常管理维护费用，售后更换费用等。需要将各种费用综合评估在内，做出的设计方案才是一份完善的设计方案。行业内的评估经济性是根据产品的性价比来进行预算预估，即单元价格内产品的制冷（暖）量来评价该产品的经济性。经济性作为产品畅销重要因数，在设计空调时需要多方考虑。
1.2实用性原则
机械结构的设计必须以产品的实用性为基础，设计时要避免零部件的加工复杂性，产品材料多样性，结构设计的零部件以产品的功能为导向，满足实用功能。以用户需求为导向，避免过多的定制零件或特殊材质的使用。如室外机统一采用钣金加强刚性，外观喷涂加强防腐，既加强外壳强度又能避免外观氧化腐蚀。如楼宇控制系统或者终端显示操作系统，避免过度的复杂，要简洁亲民，让终端用户能很轻松操作使用。同时设计方案需要符合相关认证、法律法规要求，出口产品更要考虑到相关的国家的文化和生活习惯，如沙中东需要高静压大风量产品，美国需要方便安装简单产品，欧盟需要高能效环保产品，所以我们设计的产品要贴合市场，接地气，实用为主，避免过多的花里胡哨，这些都是设计方案的实用性需要考虑的。
1.3差异化特殊开发原则
不同的地域对空调又不同需求，设计通用化的产品占领主打市场外，我们也要开发特殊性差异化产品。我国气候差别极大，最北和最南端日常温差非常，南方区域重点考虑空调的制冷需求，在换热器结构设计时采用逆流形式换热，从而保证制冷效率高；反之北方则偏重于空调制热需求，在换热器结构设计时采用顺流形式换热，加以辅热装置满足极北地区需求；对于极端如零下数十度要制热，或高温四十多度要制冷，我们可以针对这种地区开发多级压缩产品，应对这种极端天气的地区。还有各地区环境差别也对产品寿命影响较大，沿海等地区湿热且盐分高，极易氧化空调设备零部件；工业厂房区域，空气含有较高酸性，容易腐蚀设备；沙尘地区容易堵塞换热器，导致异常换热；所以在产品结构设计过程中就必须要考虑这些因素，选用对应的特殊材质或保护手段来提前预防，提升产品的可靠性，保证产品寿命。
1.4安全性原则
在空调的设计的安全方案性方面需要从防火防电、易燃易爆、人员安全等方面进行考虑，目前各个国家针对空调设备都有专门的安规要求，在空调设计结构设计中，产品安全性要排在首位。在开发过程中要考虑到产品的本身的安全，如防电、防火结构设计等，也要考虑外部如虫、鼠等生物导致电气安全问题，设计隔离防护结构，从而避免人员受到伤害。
二、新形势下空调结构设计的创新方向
2.1节能高效化
空调作为耗电大户，节能高效一直作为产品发展方向，国标能效升级要求行业产品整体提效换代。设计开发需要从产品的关系核心零件部件进行提升。压缩机，空调内部动力核心部件，压缩机结构设计的好坏直接影响到空调产品的能效和使用寿命。家用空调的压缩机一般都为旋转式的压缩机，压缩机结构的改进从电机的设计出发，采用效率较高的电机，在内部结构的设计方面，可以将气阀放置到较低的位置，有效降低吸排气压的损失，从而提升压缩机能效。电机和风机，为空调外部动力核心部件，将电能转化成风能，产品设计时选用高效直流电机，风叶采用仿生叶型，提升能源利用率。换热器和制冷剂, 空调部件热交换核心部件，换热器结构设计，主要围绕提高换热器的热交换效率，减少换热器交换过程中热能消耗，通过有限元分析，仿真空气在空调内部流场，合理布局换热器迎风面与风机送风角度和距离，能有效提升热交换面积。换热器内部流道仿真分析也要确保各流路流量合理，如选用翅片管式结构设计的换热器时，需要确保每流路温度均匀，根据实际测试数据也可适当增加翅片距离或铜管间距来满足空调内部风道流场，从而使得换热效率得到显著的提高。
2.2小型美观化
随着近几年来房价的高速攀升，落地式空调价格还不足所占房间的地面价格，于是暗藏风管式、吊顶天花式空调已经逐步取代柜式空调，使这些商业场所使用的空调，也逐步进入家庭。而城市商品房楼间距也越来越小，导致空调吊顶高度也越来越薄。尺寸越小越薄的产品也受市场喜爱。如风管机设计时，需要风叶提效，降低离心风叶直径或选用贯流风叶，来减薄机组高度。空调作为家庭一部分，也越来越向美观化方向发展，如壁画空调，不仅是一台空调，更是一幅可定制画，玫瑰空调，更像是一种艺术品，满足各阶段市场消费者需求。
2.3产品舒适性
随着人们的消费水平提高，空调在满足制冷制热的前提下，对舒适性提出了要求。如智能化空调，识别房间人数而自动计算冷量，使房间内部温度恒定，避免人多过热人少过冷的局面；可以进行学习，识别用户出入进行提前开启空调，同时根据用户的喜好控温控湿，能确保不管是梅雨季节还是干旱季节均能设置最佳满意的温度和湿度，不管屋外酷暑严寒，回家依然四季如春。噪声是舒适性一个重要指标，静音或睡眠式空调原本是针对特定用户开发，但从市场的反馈信息来看，静音型空调越来越多用户喜欢。需要进一步提升风道技术水平，开发低风甚至无风感空调等，既能满足低噪音又能避免冷风吹人。
2.4健康卫生性
非冠疫情影响全球，空调作为空气调节器，对杀灭空气中的病菌有责无旁贷责任。病毒在高温情况下就能杀灭，空调通过本身制热或加辅热就能使空调内部风道高温，将空气中病毒在高温区杀死，而热风又通过空调内部低温区回到房间内循环，从而使做到房间内空气干净卫生。普通的杀菌方式，如过滤网杀菌、电离子等，也能有效降低房间的细菌数量。新风空调，针对密闭好的教室、会议室、办公室等人员多空间区域，内部氧气降低，长时间就会影响到人的健康，新风空调能有效解检测室内氧气含量，调节温度不变的情况下，补充室内氧气，满足人员氧气需求。空调的滤网用来除尘除菌，如长时间不进行清洗，又会成为房间里污染员，自清洁空调也是健康空调一个发展方向。
三、结束语
综上所述，空调已成为现代生活中最为重要的电器之一，空调需要通过优化的机械结构设计使空调系统能够发挥出良好的性能。空调行业相关设计人员对于空调结构创新方向也越来越重视，结合现在AI技术，使现代空调更具人性智能化，在经济性基础上满足市场多元化需求。
参考文献：
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