空调分会：从不同维度推进技术升级

2021年10月29日，在一年一度的中国家用电器技术大会上，空调专业技术分会现场气氛热烈。在全球经济环境复杂多变、原材料涨价、需求低迷等多重因素叠加的背景下，与会代表围绕后疫情时代空调舒适、节能、环保、降本等创新技术发展方向展开讨论。

会议主席：美的机电研究院副院长郑立宇

多路径提升产品舒适性

提升舒适性，是空调的系统性工程，需要企业从多个方向推进。在此次空调专业技术分会上，TCL空调认为，舒适的空调应该同时具备热舒适、声舒适和空气品质好3个品质。

在热舒适方面，TCL空调家用研发中心总经理熊军表示，TCL应用创新设计的模糊控制+PID控制方法，分别调控压缩机运行频率和内风机转速的升降，改变原有单一温度目标控制，同时精确调控温度和湿度，最终实现温度±0.5℃、湿度±3%的双目标精确控制，营造更加舒适健康的室内环境。

奥克斯电气股份有限公司研发中心系统设计工程师王小婷在“变频空调器低风挡升频对用户舒适性的影响”报告中指出：“针对热舒适性，我们研究发现，在热风可以落地的情况下，通过升频提高制热量可以提高制热效果；但在热风不落地时，升频不利于用户舒适性，不建议通过升频手段改善舒适性。”

除霜时间也是影响空调热舒适性的主要因素。“冬季运行制热时，当室外换热器温度低于水的凝结点时，室外机换热器表面会出现结霜并累积，导致热阻显著增大，系统换热表现恶化，影响用户的热舒适性。”海信家电研发中心制冷副主任工程师陈守海提出，“我们通过研究发现，在制热转制冷除霜和制冷除霜转制热的过程中，通过关闭电磁阀，压缩机只能抽吸储液器里的制冷剂，而冷凝器中的制冷剂还在持续地流向蒸发器，高低压差得以快速减小。在相同压差条件下，压缩机频率得以提高，降频耗时缩短。该控制方案不需要压缩机消耗大量时间降低至超低频，可以大幅缩减除霜的时间。针对换热器除霜，青岛海尔智能技术研发有限公司项目经理代传民带来了“换热器分段除霜技术在多联机中的应用”的报告。他援引研究结果说，“我们将室外换热器并联分割，在除霜对象的换热器前后配置电子膨胀阀，构成了制冷剂回路。通过该结构可以利用制冷剂的冷凝潜热，以较少的制冷剂流量除霜，因此增加了向室内供应的制冷剂流量，进而降低除霜时室内温度的波动，大大提升用户的体验。”

对于“声舒适”，四川长虹空调研究院CAE仿真设计师邓培生带来了“空调管路振动噪声协同仿真研究及应用”的研究成果，海信家电集团股份有限公司振动噪声工程师孙义祥则带来了“抗性消声器在空调降噪中的应用”的报告。其中，海信方面得出结论，扩管式消音器广泛应用于空调分体机，通过频谱测试和消音器选型计算，可有效地降低制热工况下，从室外机传递至室内机的噪声，提高舒适性。然而，目前消音器设计基于进出口无反射边界条件，在实际的空调系统中，其边界条件远比该简化条件复杂，例如将压机空腔看成声学元件时，压缩机和消音器相当于串联，它们之间的配管长度将影响消音器的传递损失。

管路系统是空调产品的核心，也是振动噪声的主要来源，空调的管路设计直接影响整机的振动噪声水平，通过管路设计可以很好地改善产品的振动噪声问题。美的中央研究院先行研究工程师梁杰存带来了“多频复杂激励下的空调管路优化方法”，研究提出了一种适用于复杂多频载荷激励的压缩机-管路高效的优化设计仿真分析方法，计算效率提升90%。

技术创新促产业升级

在此次空调专业技术分会上，除了舒适性，包括压缩机、散热器、电子器件、制造设备等空调其他技术的创新也有目共睹。

作为空调的核心零部件，压缩机的技术创新对于空调整体技术性能提升起到关键的作用。上海海立电器有限公司研发工程师张利，基于弹性流体动力润滑理论的叶片活塞润滑特性研究发现，当压缩机转速较低时，叶片活塞之间的润滑状态以边界润滑为主；而当压缩机转速较高时，叶片活塞之间的润滑状态为混合润滑，需要考虑润滑油膜产生的流体压力带来的影响。

高速化作为压缩机的底层技术，对压缩机的高效、成本、小型化都能带来一定的贡献，是未来压缩机技术发展的重要方向，GMCC已率先在此方面展开研究。GMCC&Welling旋转产品开发经理王毅强在“高转速压缩机关键技术研究”报告中介绍说，“我们推出的高转速压缩机采用转子不均匀切边设计、高性能磁性材料设计、转子极冠狭缝设计、定子模态避型避频设计、大气隙设计等关键技术，可应用洗碗机、热风机、干衣机等对空间、重量要求高的系统中，可以满足家电的更加高效和小型化的发展需求。”

散热器也是影响空调性能关键零部件。西安交通大学能源与动力工程学院制冷与低温工程系教授晏钢在研究翅片换热器对于热泵式空调的性能影响时发现，改善空气侧换热性能是提高翅片管换热效率的关键，具体的方法有翅片开缝/打孔、采用纵向涡发生器等；改善制冷剂侧换热性能的方法主要包括为管内侧结构的改进和管内插入物等方法，其中内螺纹管和内插纽带已经得到了广泛的应用。宁波奥克斯电气股份有限公司研发中心工程师袁封明通过数值模拟，研究了空调多路换热器中制冷剂分液不均的原因，采用田口方法分析分路体前的进液管结构对分液均匀性的影响因素。他的结果表明，从进液管到制冷剂分路体入口的距离和进液管的转弯角度对制冷剂的分配有重大影响，而分路体的安装角度和进液管的相对位置对分配影响不大，并以此为基础提出了新的进液管优化结构以缓解制冷剂的分配不均。

作为第三代半导体的代表材料，碳化硅是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一。“碳化硅因其材料系统具有优异功率特性指标，可节约电源转换损耗及增加系统功率密度，有助于白电产业升级。”厦门市三安集成电路有限公司技术中心技术总监叶念慈在“第三代半导体功率器件助力白电产业创新”的演讲报告中指出。据他介绍，三安光电使用自产的第三代半导体器件，搭配应用电路，可使PFC呈示出99%以上的转换效率，半桥逆变可呈现出97%以上的转换效率。家电PFC使用全碳化硅模块，功耗降低了约45%；电机使用全碳化硅模块，功耗可降低约70%，与驱动IC一体化集成，实现小型化。

爱发科在提高空调产业生产效率方面有成熟的经验。爱发科东方真空（成都）有限公司总工程师李健，随着全球制造业对设备的自动化、无人化要求越来越高，ULVAC成都研发制造了以自动夹具、自动物流、气动液压技术，伺服控制技术、检测传感技术、机器人及视觉技术、系统集成技术为核心技术的全自动氦气检漏设备。在氦气检漏及充注设备上应用新技术，可以实现无人化、智能化，进而协助家电企业达成“提高产能、降低成本”的目标。