探明房间空调器的实际运行性能对于优化其控制策略、降低运行能耗和运行费用具有重要意义。首先系统地总结了空调器现场运行性能测量技术发展现状,指出压缩机能量平衡法（CEC法）能够满足现场性能测量非介入式、无干扰性且精度适宜的要求,是一种切实可行的长期在线性能测试方法。针对压缩机CEC法必须解决传感器位置固定与制冷剂状态参数动态变化、压缩机性能衰减与长期较高精度测量的矛盾,分析了基于CEC法动态修正的“全工况制冷剂流量法”的实现方法;总结了国内外空调器在线性能测量标准,并重点介绍了国内在线性能测量仪表精度的标定方法;在此基础上,通过典型案例给出空调器的在线性能测量结果,并分析其运行特征、能效现状和在线性能测量技术的发展趋势。

节能减排与舒适健康是房间空调器发展的必然方向。根据全球制冷技术创新大奖赛确立的降低空调器气候影响80%的目标,研发出额定制冷量为5200 W的集成智能通风与光伏的超高效空调器。该高效空调器采用R152a制冷剂,由梯级冷却补气高效制冷循环系统、蒸发冷却新风系统、光伏直驱系统和自动控制系统四部分组成,按照印度新德里气象模拟得到的全年用电量为585 kW•h,与采用R22为制冷剂、能效比EER=3.5的基准样机相比节电80.2%。以此研发的空调器,根据印度IS 1391标准测得的额定制冷能效比EER=6.28,ISEER=8.43;在全年气候特征模拟实验室的10个典型气象日测试中,总节能量达到82.8%;在31天的实际现场应用测试结果表明,空调器能够稳定地控制室内温湿度（室温不高于27℃,相对湿度不高于60%）。计算得到的综合节电率为84.1%,折合气候影响降低85.7%。

房间空调器作为住宅建筑最大的耗电量设备之一,随着人民对生活品质的追求,其空调器的保有量和总能耗仍将继续增加,因此,提高空调器的能效是节能减排、加速生态文明建设的重要措施。针对长江流域的特殊气候和用户对空调的需求,分析了采用R32制冷剂的吸气/补气独立压缩循环房间空调器的运行特性;获得了空调器的设计、匹配及运行控制的关键参数;并以能效最佳为目标,研发了空调器产品,实验结果表明：相比于常规单级压缩空调器,吸气/补气独立房间空调器的APF提高了6%,高温与低温工况的制冷（制热）能力提升了5%,且其排气温度降低了2~7℃。

第二代风管机多采用V型分段拼接换热器,其翅片形状和表面强化结构一般均匀分布,在非均匀风场下的换热能力无法充分发挥。设计一种应用于风管机的C型换热器,采用Taguchi方法分别对高低风速区的翅片表面强化结构进行优化设计;选取5种方案进行换热仿真,对桥缝区域进行排水仿真,最终确定最优方案进行整机测试。结果表明,低风速区桥宽1.4 mm,桥高0.6 mm,桥数为4,高风速区桥宽1.2 mm,桥高0.6 mm,桥数为2时性能最佳。表面强化结构分区处理、上下侧非对称布置以及管间距非等宽设计使得C型翅片强化传热结构与风场分布精准匹配,并且兼顾排水性能。优化后的C型换热器相比于V型,APF平均提高6.4%,换热器成本降低14.5%。

平行流换热器具有体积尺寸小、换热系数高、系统制冷剂充注量少等优点,在房间空调器中有较大的应用前景。设计了应用于5 hp柜机的平行流室内换热器,通过实验测试,对比分析了室内机采用平行流换热器与普通管翅式换热器的空调器性能,并对平行流换热器空调器的制热性能进行了优化。结果证明：相对于普通管翅式换热器的柜机,采用平行流换热器时,其制冷量提高了10.2%,但制热量衰减了5.7%;在系统中增设闪蒸器后,其制热性能比采用管翅式换热器时略有提升。

通过对746个住宅建筑楼盘的问卷调研及110个住宅楼盘的现场勘查,探明了当前空调器室外机的主要安装形式为百叶窗凹槽,并调研其特征尺寸,依据调研结果还原其使用场景,在焓差实验室内对一台1 HP房间空调器采用GB/T 7725-2004的制冷性能实验方法进行了大量的对比测试。结果表明,常用百叶窗凹槽将导致空调器制冷能效比EER衰减36%,影响其性能的通风尺寸依次为前、左、上、后、右的间距,同时,百叶窗的格栅间距、倾斜方向与角度大小也是影响空调器性能的重要因素,且格栅间距存在有最优值;在此基础上,分析给出了1 HP空调器制冷能效比衰减小于4%的凹槽空间最小通风尺寸推荐值。

定速空调器低负荷工况频繁启停会造成能量损失,为提高SEER,可采用两档变容技术降低压缩机的启停频率,达到节能的目的。以印度市场为例,通过在家用空调器上搭载一种具有两档变容能力的定速压缩机,进行空调器性能测试,然后根据印度气候及年运行时间计算出SEER,并与其作为常规一档能力定速空调器的SEER进行比较,结果表明两档变容定速空调器SEER提升可达15%。

中间补气技术在改善空气源热泵机组的低温制热能力不足、低温制热压缩机排气温度过高等方面具有良好的作用,针对闪发器中间补气热泵热风机系统的电子膨胀阀节流控制方法进行了实验研究。研究表明：闪发器前的电子膨胀阀可采用排气过热度为目标参数进行控制,闪发器后的电子膨胀阀可采用吸气过热度为目标参数进行控制,并通过实验方法获得了本实验系统在给定实验工况下的最优排气过热度控制值43℃和最优吸气过热度控制值0℃。

结霜是制约热泵空调系统制热性能及热舒适的最重要因素,开发空调器结霜动态模型是一种优化制冷空调系统控制,提升空调系统能力和热舒适性的一种有效手段。建立了空调器结霜动态模型,首先根据换热器表面的温度计算湿空气掠过换热器后霜层的累积量,然后通过建立霜层累积量和风量的关系从而实现结霜与系统传热传质模型的耦合。实验验证表明,新建的结霜动态模型能够较好的预测结霜工况下风量的衰减和系统的制热量衰减,风量实时最大偏差小于5%,累计制热量计算误差小于5%。

为研究吸油烟机对燃气灶热效率的影响,通过实验数据分析得出吸油烟机使用时燃气灶热效率随着风量的增大呈降低趋势,烟气中CO含量略有上升,但变化不大。随着吸油烟机安装高度降低,对燃气灶性能影响越大。同时利用CFX对燃气灶周围空气流速及热量分布进行仿真分析,结果表明吸油烟机运行时减弱了燃气灶高温烟气与烹饪器具之间的对流换热。

为解决吸油烟机在高管道阻力的情况下,基于FLUENT稳态算法计算无法收敛且模拟值与实际值误差较大的问题,提出了在仿真模型出口域建立减压筒模型,通过调节减压筒出口处面积来施加管道阻力,重点研究了吸油烟机在高管道阻力下气动性能、噪声和吸烟效果的模拟数据与实测数据的差异。研究结果表明,仿真模型的优化对吸油烟机在高管道阻力下的性能仿真数据具有很大的修正性,气动性能模拟误差值能保持在7%以内,噪声模拟误差值在10%左右,吸烟效果模拟与实际测试有较高的匹配度。研究结果对吸油烟机仿真平台的搭建及性能优化提升具有指导意义。

交流异步电机产生的电磁异音会严重影响用户体验,需要着重解决。首先通过听音法、频谱分析法、突然断电法、音频函数分析法对故障样机产生的一高一低的两个异常噪声进行诊断,确定了异音为1033 Hz、400 Hz的电磁异音;然后通过机理分析、理论频率计算确定了电磁噪声类型分别为定、转子齿谐波相互作用导致的噪声以及基波磁场与电源谐波共同作用导致的噪声,并针对噪声类型分别提出了优化定转子槽配比、工字型胶垫的解决方案。最后通过频谱分析、听音测试,证明解决措施有效。

吸油烟机现已成为现代家庭必不可少的家用电器之一。通过测试对比吸油烟机风量方面国标和IEC标准测试方法之间的差异,发现普通住宅由于公共烟道的限制,风量过大不仅不能发挥更好的排烟效果,而且还会对烹饪时产生的油烟流动方向产生干扰。吸油烟机风量的测试方法国标和IEC标准存在一些差异,在吸油烟机产品出口到欧洲时,就需要注意产品性能标准的差异,也为之后标准测试方法的制定提供参考。

空调定速涡旋压缩机启动瞬态会产生较大的启动力矩,在配管上产生较大的应力。识别压缩机启动力矩对预报及降低配管应力有重要意义。首先,将复杂的压缩机与配管系统简化为单自由度扭转模型;其次,基于压缩机不同位置的模态测试,计算出压缩机扭转传递函数;最后,根据杜哈梅积分与载荷函数识别出压缩机起动力矩,最大误差20%,为后续仿真计算提供载荷。

新版房间空调器的能效标准GB 21455-2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》中将定频热泵型房间空调器能效等级评价指标调整为全年能源消耗效率APF值,为了提高检测质量,评定APF的不确定度显得尤为重要。通过空气焓值法对空调器性能进行测试,对APF的计算、测量以及不确定度的评估等进行了分析,得到APF的相对扩展不确定度为1.96%,其中额定制冷量引入的不确定度分量最大,占比达75.11%。以额定制冷工况为例,对额定制冷量影响较大的测量参数为室内侧进风湿球温度和室内侧出风湿球温度,不确定度分量占比分别达51.99%和36.42%。

风机作为空调的关键核心部件,其效率直接影响空调整机能效,提高风机效率、进行正确的风叶设计及选型是提高空调整机能效的关键手段。基于某室外机壳体,采用三维纳维-斯托克斯方程及k-ζ湍流模型,SIMPLE耦合方法,求解风叶的非定常流场获取特性数据,结合电机特性曲线及室外机风阻曲线完成交流风机工作点数据预测。结果显示,预测结果与实验结果相吻合（偏差<5%）,可有效指导风叶选型及设计。

单转子压缩机在柜机空调上应用需求不断提高,但其固有属性存在振动大的问题,尤其在低频下如控制不当,易导致管路应力加重,因而限制了其在柜机空调上广泛应用。设计一种振动抑制控制方式和四通阀管路组合方案,以压缩机吸气管口和排气管口处应力值衡量,得出该组合方案下单转子压缩机可在2P柜机空调上进行应用,从而为单转子压缩机在柜机空调器上可靠应用提供一种参考方法。

空调过滤网具有过滤灰尘、防止空调内部受到污染的作用。脏堵的过滤网容易滋生细菌影响用户健康,同时空调风量减少造成冷量不足。空调过滤网发生脏堵时两侧的气压会发生变化,结合壁挂式空调贯流风机固有的风机特性曲线以及系统阻力曲线,提出一种采用差压测量装置实现空调过滤网洁净度的检测方法。通过实验数据分析空调风量、数据采样时间、空调与天花板距离、空调导风板角度、差压测量装置进出气在蒸发器上的位置等因素对空调过滤网两侧压力差的影响,并且实验研究结果指出空调风速越高,过滤网两侧压力差越明显,而且空调导风板角度以及差压测量装置出气位置均会对空调过滤网两侧压力差的数据梯度产生影响。

在极寒气候条件下,电机受到风机负载及内部润滑油等阻力矩的影响,启动性能急剧下降,极易导致启动失败。这是制约空调器在低温条件下正常运行的难题。通过对电机启动瞬间轴系的受力情况进行分析,分别从提高电机启动力矩和降低阻力矩两个方面进行了详细论述。由此得出：通过提高直流电机的启动电流和采用新型耐低温的润滑油及电机轴承两种方案均可解决低温条件下电机的启动问题,并通过实验证明了解决方案的有效性。

高温工况地区空调制冷剂替代技术已经成为全球空调行业的挑战,R290制冷剂是目前最佳的选择之一,但R290在高温工况存在性能衰减、充注量不足等问题。从机理分析出发,设计出一款合适于高温工况的R290大排量单缸压缩机,采用吸气隔热降低了性能衰减问题,并对消音器、底座、平衡块进行改善设计,解决了振动噪声大的问题,为后续压缩机整体设计提供了有利支撑。

基于汽车空调控制器用智能功率模块引脚断裂烧毁的故障问题,采用试验与仿真相结合的方法,开展了车用电子元器件失效机理研究。首先通过汽车空调控制器的振动耐久性试验分析,复现出了智能功率模块引脚断裂故障,且试验失效位置与故障样品失效位置吻合;其次采用动力学试验与CAE仿真相结合的方法,基本智能功率模块引脚断裂主要是由印刷电路板第一阶模态共振引起引脚应力疲劳,并定位了控制器可靠性设计的薄弱点;然后通过在控制器上增加印刷电路板螺钉固定位的方法,优化了印刷电路板的振动响应特性,经仿真验证智能功率模块引脚应力由301.3 MPa降低至51.8 MPa,汽车空调控制器经振动耐久性试验后通电测试功能正常,经X光检查智能功率模块引脚未有损伤;最终采用该优化方案完成了样品改模设计和生产切换,并为后续汽车空调控制器可靠性设计提供了设计指导。

对于常见的采用弹簧式或薄膜式触摸按键的家电产品,由于这种按键本身工作电压不高,所以在产品的结构设计和安全试验中容易被忽视,在电气强度、材料以及爬电距离和电气间隙等试验中易产生不合格。通过对于实际案例的总结,分析不合格情况的原因及可以采用的改进措施建议,为产品设计人员和安全测试工程师提供切实有效的参考。

24 V车载空调是近几年出现的新产品,主要用于工程车、卡车。其比较常见的形式,是与传统家用分体空调类似的背包式结构。车载空调备受卡车司机喜欢,市场占有率越来越高。随之而来的产品的可靠性问题显得尤为重要,特别是在关乎人类生命的电气安全方面。目前来看,淋雨、温升、灼烧是影响产品可靠性最重要的三个因素,但是三个因素的合格条件却又是相互制约的。通过理论分析、软件模拟以及试验测试,成功的找到了最优解。最终验证发现,风场、电控位置、支架的形式,甚至海绵的粘贴位置对电气安全都会产生一定的影响。