無(wú)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在空調(diào)箱中的應(yīng)用

撰文/英格索蘭亞太研發(fā)中心 張晶

到很好的密封效果，所以需要先進(jìn)的加工制造設(shè)備，例如Salvagnini折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行加工折彎成型。圖4列舉了其中一塊面板的展開(kāi)圖，角落的特征比較復(fù)雜，而且會(huì)有多次折彎，所以對(duì)工廠的加工制造能力有一定的要求，一般手動(dòng)的折彎?rùn)C(jī)很難實(shí)現(xiàn)，也不利于大批量生產(chǎn)。

無(wú)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在空調(diào)箱中的應(yīng)用

撰文/英格索蘭亞太研發(fā)中心 張晶

一、引言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)空調(diào)所帶來(lái)的舒適體感已經(jīng)漸漸產(chǎn)生了依賴，但是空調(diào)運(yùn)行的能耗比較大，而且對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定的負(fù)面影響。隨著全球氣候變暖問(wèn)題的出現(xiàn)，越來(lái)越多的專業(yè)人士已經(jīng)開(kāi)始研究并推出節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品，對(duì)于空調(diào)箱體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)成為實(shí)現(xiàn)此目的的途徑之一。對(duì)現(xiàn)有的空調(diào)箱體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解剖分析，了解這些設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的泄漏、熱橋等常見(jiàn)問(wèn)題發(fā)生的根本原因并對(duì)其進(jìn)行改善，從而找到一種降低能耗，節(jié)省成本的設(shè)計(jì)方案，這就需要我們突破現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的束縛，創(chuàng)造一種新的箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

現(xiàn)在市場(chǎng)上的空調(diào)箱產(chǎn)品基本都是框架式結(jié)構(gòu)，而且各種結(jié)構(gòu)也大同小異，多年以來(lái)這些箱體結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下，很少有工程師完全顛覆現(xiàn)有的設(shè)計(jì)。面對(duì)在實(shí)際生產(chǎn)維護(hù)過(guò)程中產(chǎn)生的種種問(wèn)題，例如泄漏等，往往也都是通過(guò)在接縫處多貼一些保溫條，或者在泄漏的地方多打一些硅膠暫時(shí)地簡(jiǎn)單解決。但是想要一勞永逸地防止這些問(wèn)題重復(fù)發(fā)生，必須從結(jié)構(gòu)上根本改善，打破傳統(tǒng)的框架式結(jié)構(gòu)的思路，提出一種新概念結(jié)構(gòu)——無(wú)框架結(jié)構(gòu)。

二、傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)

縱觀空調(diào)箱的發(fā)展史，從最早的單壁空調(diào)箱，到焊接的框架結(jié)構(gòu)空調(diào)箱，再發(fā)展到現(xiàn)今市場(chǎng)上最多的鋁型材框架結(jié)構(gòu)空調(diào)箱，都無(wú)法跳出框架這兩個(gè)字。雖然傳統(tǒng)的空調(diào)箱框架式結(jié)構(gòu)幾乎占領(lǐng)了整個(gè)市場(chǎng)，但是我們?nèi)栽诓粩嗨伎歼@種結(jié)構(gòu)是否真的合理，分析它的特點(diǎn)和弊端，找到突破點(diǎn)并研究能否對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)甚至是創(chuàng)新。

1.傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的特征

框架結(jié)構(gòu)的空調(diào)箱通常采用多個(gè)立柱作為框架（圖1），先把這些立柱進(jìn)行安裝組成支撐框架，然后再把面板一塊接一塊地和框架進(jìn)行固定，面板與面板之間都需要一個(gè)立柱作為固定（圖2），所以對(duì)于大型空調(diào)箱，就會(huì)有非常多的立柱。而且框架與立柱之間要留有一定裝配間隙，并用密封條在各個(gè)縫隙處進(jìn)行密封。

圖1 鋁型材框架結(jié)構(gòu)空調(diào)箱

圖2 框架與面板

2.傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

框架結(jié)構(gòu)雖然易于標(biāo)準(zhǔn)化，定型化的優(yōu)點(diǎn)在空調(diào)箱的設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用，但是這種結(jié)構(gòu)中的零件數(shù)量比較多，不僅增加了裝配時(shí)間和零件管理，應(yīng)力也容易集中在立柱上，一旦框架與面板在轉(zhuǎn)配過(guò)程中固定的不牢固，空調(diào)箱的可靠性就大打折扣，在運(yùn)行時(shí)特別容易引起噪音。而且框架結(jié)構(gòu)中，面板要和框架連接，每個(gè)接縫處必須要留有一定的裝配間隙，而對(duì)于連接處的密封卻只能采用平面密封條的方式。這種密封方式在大風(fēng)量的情況下，非常容易漏風(fēng)，漏風(fēng)率一般是3%～5%，不利于機(jī)組的性能。

而且由于框架本身結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，也無(wú)法解決熱橋的問(wèn)題，容易結(jié)露生銹，若是為框架設(shè)計(jì)一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)密封，也會(huì)為加工生產(chǎn)裝配帶來(lái)難度，且所帶來(lái)的改善程度也并不理想。

另外，框架結(jié)構(gòu)的空調(diào)箱體內(nèi)部看起來(lái)并不平整、不美觀，非常容易積垢，而且清洗也不方便，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生壞的影響。

三、無(wú)框架結(jié)構(gòu)

對(duì)于現(xiàn)有框架結(jié)構(gòu)的種種弊端要進(jìn)行改善，就需要對(duì)各個(gè)零件之間的連接方式進(jìn)行改變，需要有突破性的設(shè)計(jì)。是否能改變現(xiàn)有簡(jiǎn)單的拼接方式，是否能把立柱去掉，是否能僅僅靠面板本身的結(jié)構(gòu)來(lái)連接密封，這些問(wèn)題給我們帶來(lái)了新的思路——無(wú)框架結(jié)構(gòu)。

要實(shí)現(xiàn)無(wú)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，就要從箱體零件的各個(gè)方面進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，例如每個(gè)鈑金件自身的形狀設(shè)計(jì)，內(nèi)外面板的裝配，各塊面板之間的水平連接，以及面板與面板之間的垂直連接等，都需要有所考量。

1.無(wú)框架結(jié)構(gòu)的特征

（1）雙層面板。所有的面板都使用雙層發(fā)泡板，由內(nèi)面板（Inner）和外面板（Outer）兩塊鍍鋅鋼板組合在一起，一般使用0.7mm厚的鋼板，并在雙層板組成的空間內(nèi)進(jìn)行填充發(fā)泡。為了方便安裝，外面板（Outer）設(shè)計(jì)了一道有角度的折彎邊，使內(nèi)外面板能夠互相卡緊，這樣的連接就不需要用任何的螺釘，方便了工人安裝。

圖3 雙層發(fā)泡板

（2）面板結(jié)構(gòu)。鈑金件的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，這樣的結(jié)構(gòu)可以很好地進(jìn)行面板與面板之間的連接，并達(dá)

到很好的密封效果，所以需要先進(jìn)的加工制造設(shè)備，例如Salvagnini折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行加工折彎成型。圖4列舉了其中一塊面板的展開(kāi)圖，角落的特征比較復(fù)雜，而且會(huì)有多次折彎，所以對(duì)工廠的加工制造能力有一定的要求，一般手動(dòng)的折彎?rùn)C(jī)很難實(shí)現(xiàn)，也不利于大批量生產(chǎn)。

圖4 面板展開(kāi)圖

（3）面板裝配。面板和面板直接鏈接，沒(méi)有任何立柱（圖5），整個(gè)箱體沒(méi)有任何立柱支撐，完全靠鈑金件的陰陽(yáng)互扣連接起來(lái)。先裝好底座（Base），然后安裝箱體內(nèi)部設(shè)備，再把面板一塊一塊的互相固定到底座上，最后把頂板蓋上，整臺(tái)機(jī)組就安裝完成。

圖5 無(wú)框架結(jié)構(gòu)裝配示意圖（頂板已隱藏）

2.無(wú)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

要保證面板與面板連接的可靠性，必須對(duì)各個(gè)位置的面板分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同的面板由于位置功能不同，連接方式也會(huì)有所區(qū)別，但是目的都是一致的，為了保證連接牢固，并且可以更好的防漏風(fēng)、防熱橋。對(duì)于空調(diào)箱體的六個(gè)面上的面板，就分別設(shè)計(jì)了如下一些新的連接方式，這些連接不僅可以保證箱體外觀平整美觀，還能達(dá)到更好的箱體密封性。

（1）側(cè)板（Side Wall）與機(jī)組端板(EOU Wall)的連接設(shè)計(jì)。在側(cè)板上設(shè)計(jì)了一個(gè)“舌頭”的特征，同時(shí)在端板上設(shè)計(jì)了一個(gè)U型卡槽特征，側(cè)板可以插入端板，同時(shí)側(cè)板外的折邊蓋住端板，形成了“S”型的接縫，如圖6所示。

圖6 側(cè)板與端板的連接示意圖

（2）側(cè)板(Side Wall)與側(cè)板(SideWall)的連接設(shè)計(jì)。類似的“S”型接縫設(shè)計(jì)，唯一的小區(qū)別是側(cè)板的卡槽設(shè)計(jì)成了“V”型，內(nèi)外面板都減少了一次折彎，簡(jiǎn)化了零件的加工，因?yàn)閷?duì)于整臺(tái)機(jī)組來(lái)說(shuō)，側(cè)板的連接遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于側(cè)板與端板的連接，這樣的簡(jiǎn)化既能保證“S”型接縫，又能降低加工成本，如圖7所示。

圖7 側(cè)板與側(cè)板的連接示意圖

（3）側(cè)板(Side Wall)與底座(Base)的連接設(shè)計(jì)。側(cè)板與底座的連接相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)榭梢砸揽恐亓φ玖⒃诘鬃?，僅在側(cè)板的底部設(shè)計(jì)了折邊蓋住底座，也能形成“7”型接縫，如圖8所示。

圖8 側(cè)板與底座的連接示意圖

（4）頂板(Roof)與側(cè)板(SideWall)的連接設(shè)計(jì)。頂板設(shè)計(jì)了一個(gè)大的“C”字空間，可以蓋住整個(gè)側(cè)板上部，這樣的設(shè)計(jì)既能保證接縫的可靠，防止水滲漏進(jìn)機(jī)組內(nèi)部，又能方便整機(jī)最后一步頂板的安裝，如圖9所示。

圖9 頂板與側(cè)板的連接示意圖

四、優(yōu)勢(shì)分析

1.減少零件數(shù)量，方便安裝

無(wú)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中去掉了所有立柱，僅僅靠面板的陰陽(yáng)結(jié)構(gòu)就能把整個(gè)箱體裝配起來(lái)，不僅減少了立柱的零件號(hào)，同時(shí)也減少了螺釘?shù)氖褂昧?，這個(gè)在大型機(jī)組上的優(yōu)勢(shì)會(huì)更明顯。對(duì)于裝配線上的工人來(lái)說(shuō)，也可以提高裝配速度和難度，減少工人的工作量，同時(shí)也可以防止裝配錯(cuò)誤。

2.更好的密封性，減少泄露

使用無(wú)框架設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)使面板之間的連接更加緊密，由于面板與面板之間的連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，互相交錯(cuò)，接縫都是S型或者C型，再配合適量保溫條的使用，能夠很好地保證機(jī)組的密封性，而且去掉立柱以后，接縫數(shù)量也隨之減少，原本兩塊面板加一個(gè)立柱帶來(lái)的兩個(gè)接縫變成兩塊面板直接連接的一個(gè)接縫，這樣就很大程度上降低了漏風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)，能夠保證機(jī)組運(yùn)行時(shí)候的性能。

3.減少熱橋影響，防止能量傳遞

無(wú)框架結(jié)構(gòu)中雙層發(fā)泡板以及新型接縫的使用很好地保證了空調(diào)箱內(nèi)部的溫度濕度，不論是制冷還是制熱，整個(gè)空調(diào)箱隔熱保溫，減少由熱橋產(chǎn)生的影響，防止結(jié)露生銹，有利于整個(gè)空調(diào)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，減少機(jī)組工作的能耗，延長(zhǎng)使用壽命，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。

五、結(jié)語(yǔ)

本文主要闡述了無(wú)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在空調(diào)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)鈑金件輪廓的設(shè)計(jì)配合實(shí)現(xiàn)陰陽(yáng)互扣連接的無(wú)立柱空調(diào)箱結(jié)構(gòu)，面板之間各種復(fù)雜的接縫保證了空調(diào)箱的密封性。為了迎合日益變化的市場(chǎng)需求，這種新型的空調(diào)箱設(shè)計(jì)體現(xiàn)了它的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠快速安裝且密封性強(qiáng)的無(wú)框架空調(diào)箱設(shè)計(jì)將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。