摘要：HVAC( Heating Ventilation and Air Conditioning)是供热通风与空气调节的简称。 汽车空调HVAC总成是汽车空调系统重要的组成部分，其功耗与噪声是评价整车经济性和舒适性的指标，其性能的优化保证了车内乘员的热舒适性与吸入空气的质量; 随着传统能源日益枯竭、大气环境不容乐观，汽车空调HVAC技术朝着更加高效、节能、环境友好的方向发展，同时越来越注重对车外有害气体与颗粒的有效防控与过滤。本文主要针对目前国内的相关研究现状进行综述与分析，同时阐述了汽车空调HVAC总成的现行技术与发展趋势。
关键词: 汽车空调；HVAC; 发展趋势
1、汽车空调HVAC组成与结构汽车空调滤芯
汽车空调HVAC总成也称空调器总成，指安装在仪表板下具有加热、通风、空气调节功能的单元，包含鼓风机总成(含过滤器)、蒸发器芯体、加热器芯体、混合风门、模式风门等主要部件; 结构上包含进风段、蒸发器段、中间段、暖风芯体段、出风段五部分，具有吹面、吹脚、除霜除雾三种模式; 在不同车型上，HVAC结构不尽相同，在设计上有一定的自主性。
2、国内对汽车空调HVAC的研究现状
2.1 国内对HVAC内流场与结构的研究
关键词: 汽车空调；HVAC; 发展趋势
1、汽车空调HVAC组成与结构汽车空调滤芯
汽车空调HVAC总成也称空调器总成，指安装在仪表板下具有加热、通风、空气调节功能的单元，包含鼓风机总成(含过滤器)、蒸发器芯体、加热器芯体、混合风门、模式风门等主要部件; 结构上包含进风段、蒸发器段、中间段、暖风芯体段、出风段五部分，具有吹面、吹脚、除霜除雾三种模式; 在不同车型上，HVAC结构不尽相同，在设计上有一定的自主性。
2、国内对汽车空调HVAC的研究现状
2.1 国内对HVAC内流场与结构的研究
国内目前对汽车空调HVAC总成流场、温度场的研究主要依靠CFD技术。重庆大学陈佳就双蒸发器的汽车空调器总成用CFD进行了数值模拟，得到了HVAC系统在不同的工作模式下的流场、温度场的特性，并提出结构上增加导流板以消除蒸发器前涡
流的优化方案，从而得到更加均匀的内部流场特性; 上海交通大学的吴金玉等就某一款汽车空调HVAC系统的压力与速度场进行了CFD分析，以考察内部结构是否合理，空气流过是否会产生偏流或涡旋等不利影响，并提出优化方向。国内具体到HVAC内某一部分的研究也有不少成果: 重庆大学谭传志对蒸发器芯体的流道用FLUENT软件进行了数值分析，并将原模型与优化模型的速度与压力分布结果进行了对比，证明了 CFD分析对优化蒸发器芯体换热性能的可行性，同时该论文也探究了翅片结构的CFD优化分析，得到了换热系数更高的翅片优化模型的数值结果，为空调两器( 蒸发器、冷凝器)的结构优化提供了方法; 上海交大的翟晓华等对影响鼓风机进风口的流动特性的参数(进风罩形状、进风口面积、外部障碍物与进风口的距离)进行了数值研究，得到了与实验值吻合度较好的结果，并通过模拟结果综合考虑各参数因素得到了鼓风机进风口面积的经验公式。
2.2 国内HVAC系统空气净化的研究
目前对汽车空调空气净化方面的研究重点主要在空调滤芯上，影响过滤器过滤效率与阻
流的优化方案，从而得到更加均匀的内部流场特性; 上海交通大学的吴金玉等就某一款汽车空调HVAC系统的压力与速度场进行了CFD分析，以考察内部结构是否合理，空气流过是否会产生偏流或涡旋等不利影响，并提出优化方向。国内具体到HVAC内某一部分的研究也有不少成果: 重庆大学谭传志对蒸发器芯体的流道用FLUENT软件进行了数值分析，并将原模型与优化模型的速度与压力分布结果进行了对比，证明了 CFD分析对优化蒸发器芯体换热性能的可行性，同时该论文也探究了翅片结构的CFD优化分析，得到了换热系数更高的翅片优化模型的数值结果，为空调两器( 蒸发器、冷凝器)的结构优化提供了方法; 上海交大的翟晓华等对影响鼓风机进风口的流动特性的参数(进风罩形状、进风口面积、外部障碍物与进风口的距离)进行了数值研究，得到了与实验值吻合度较好的结果，并通过模拟结果综合考虑各参数因素得到了鼓风机进风口面积的经验公式。
2.2 国内HVAC系统空气净化的研究
目前对汽车空调空气净化方面的研究重点主要在空调滤芯上，影响过滤器过滤效率与阻
力的因素较多，从内因来讲可以究其材料、填充率、几何形状等，外因可以探究不同的环境因素，如温度、湿度，或者过滤器所在的流道的流场等。国内天津大学姜明秀研究了用于汽车空调的静电滤料在不同湿热环境下的过滤性能，通过搭建实验台，将滤芯在恒温恒湿箱中进行不同时间的处理，改变其温度与湿度，进而影响其表面的电荷情况和过滤性能，得出了过滤效率与过滤阻力随实验变量变化的结论; 东南大学叶婷研究了熔喷复合非织造布的过滤性能，文中剖析了非织造布材料的过滤机理，并且改变熔喷工艺参数来实现对过滤材料物理结构的影响，通过实验测试其性能，得出了复合的两种非织造材料( 短纤热轧和熔喷) 的过滤性能均要好于两种材料单独使用的结论，并且使得复合后的材料有了较高的拉伸与耐磨性，提高了使用寿命; 天津大学温文涌基于单纤维数学模型分析了影响过滤器性能的影响因素，并通过颗粒检测实验研究了不同因素如颗粒物带电、气溶胶种类、电荷情况对过滤效率的影响; 安徽工业大学钱付平对高效过滤器内的气－固两相流动进行了数值模拟，得到了不同运行条件(迎面风速)下过滤器的压力损失和过滤器对不同粒径的颗粒物的捕集效率并且数值结果和其他文献的经验模型吻合度较好; 北京化工大学的李小虎等学者利用多孔介质模型对纤维过滤器进行优化模拟，并且采用两种不同的过滤器外壳出口结构，通过数值模拟对比了两种结构下滤芯前后的压力变化与流场分布以及其对颗粒物的过滤情况，得出了下出口的结构
利于提高过滤器综合性能的结论。
3、空调HVAC发展趋势与技术
3.1 HVAC整体结构
汽车空调HVAC总成内含三大件(鼓风机、蒸发器、加热器)，按照三大件的整体结构分为三箱结构，两箱结构和一箱结构，目前空调器总成有着由前者向后者发展的趋势，三箱式的结构由于占用空间较大，增加车重等缺点，在讲求节能和经济的当下已很少继续被采用，一箱结构的分界面不再有多箱体那样的限制，所以换热器芯体的安装也更加灵活自由，同时也减少了整体零部件，缩短了风道长度，成本有所降低，但是同时也给更换维修换热器芯体增加了困难，另外也横断面的工艺设计工作难度也更大，而两箱结构的优缺点介于两者之间，多数推荐采用两箱或者一箱式结构。
3.2 蒸发器与采暖装置
蒸发器是HVAC实现制冷功能的关键部位，经过膨胀阀降压后的液态制冷剂在蒸发器内蒸发从而吸收蒸发器表面的热量实现周围空气的降温，蒸发器在结构上分为管片式、管带式、层叠式、平行流式，后两者的制冷效率高且平行流式用料少，质量轻，所以层叠式和平行流式被广泛采用。随着蒸发器向着轻量化、高效化发展，微通道结构的蒸发器(如平行流式)
3、空调HVAC发展趋势与技术
3.1 HVAC整体结构
汽车空调HVAC总成内含三大件(鼓风机、蒸发器、加热器)，按照三大件的整体结构分为三箱结构，两箱结构和一箱结构，目前空调器总成有着由前者向后者发展的趋势，三箱式的结构由于占用空间较大，增加车重等缺点，在讲求节能和经济的当下已很少继续被采用，一箱结构的分界面不再有多箱体那样的限制，所以换热器芯体的安装也更加灵活自由，同时也减少了整体零部件，缩短了风道长度，成本有所降低，但是同时也给更换维修换热器芯体增加了困难，另外也横断面的工艺设计工作难度也更大，而两箱结构的优缺点介于两者之间，多数推荐采用两箱或者一箱式结构。
3.2 蒸发器与采暖装置
蒸发器是HVAC实现制冷功能的关键部位，经过膨胀阀降压后的液态制冷剂在蒸发器内蒸发从而吸收蒸发器表面的热量实现周围空气的降温，蒸发器在结构上分为管片式、管带式、层叠式、平行流式，后两者的制冷效率高且平行流式用料少，质量轻，所以层叠式和平行流式被广泛采用。随着蒸发器向着轻量化、高效化发展，微通道结构的蒸发器(如平行流式)
有着良好的使用前景，在蒸发器体积的优化上，微通道结构较传统结构形式可减少35%的空间，另外寻制冷系数高，对大气臭氧层无破坏的新型制冷剂也是现代汽车空调需要研究的内容。采暖装置按照工作过程分为风暖和水暖两种，目前采用的较为广泛的是水暖式采暖，即将发动机一部分的冷却水引入热交换器(加热器芯体，也称暖风芯体)，使被风机吹过来的冷空气升温以进入车内。但随着发动机的高效率化，废热减少，这种采暖方式也面临问题与挑战，为了解决冬季采暖热源不足的问题，目前出现了一些补充采暖的技术: 采用独立燃油加热器燃烧燃油，可以提升发动机防冻液温度，以提升采暖效果; 辅助电动水泵可以在发动机停转时将热水送入换热器芯; 利用摩擦取暖的方式，即增加一个Viscous加热器，它的原理是与发动机转轴相连的圆盘与高黏度的机油旋转摩擦产生热量以供给采暖系统; 一些电动车等新能源汽车上采用热泵式空调系统，可以实现传统采暖方式达不到的高效轻量的效果，进而提升电动汽车行驶里程。
结语：本文介绍了汽车空调HVAC总成的结构组成，整体与部分结构的发展趋势以及目前有关的新兴技术与研究理念。总的来说，汽车空调HVAC向着轻便化、紧凑化、高效节能、环境友好的趋势发展，同时必须适应现代社会乘用者对汽车舒适性、安全性、经济性的更高需求。
结语：本文介绍了汽车空调HVAC总成的结构组成，整体与部分结构的发展趋势以及目前有关的新兴技术与研究理念。总的来说，汽车空调HVAC向着轻便化、紧凑化、高效节能、环境友好的趋势发展，同时必须适应现代社会乘用者对汽车舒适性、安全性、经济性的更高需求。
参考文献：
［1］陈佳．双蒸发器汽车空调HVAC系统总成及除霜风道的流动分析［D］．重庆: 重庆大学，2013.
［2］谭传智．FLUENT在汽车空调领域的应用［D］．重庆: 重庆大学，2007.
［3］翟晓华，陈江平，李冰，等．汽车空调鼓风机进口 参数数值研究［N］． 上海交通大学学报，2009-10.
［4］韩殿荧，龙小进．汽车空调发展趋势［J］．轻型汽车技术，2015( 5 /6) : 52-55.
［1］陈佳．双蒸发器汽车空调HVAC系统总成及除霜风道的流动分析［D］．重庆: 重庆大学，2013.
［2］谭传智．FLUENT在汽车空调领域的应用［D］．重庆: 重庆大学，2007.
［3］翟晓华，陈江平，李冰，等．汽车空调鼓风机进口 参数数值研究［N］． 上海交通大学学报，2009-10.
［4］韩殿荧，龙小进．汽车空调发展趋势［J］．轻型汽车技术，2015( 5 /6) : 52-55.
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