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HVAC 空调箱总体架构与分类（半/全集成、单/双蒸发）
空调箱是座舱里唯一同时管冷、热、风、水、声的总成，塞在仪表板下方那点空间里。本课讲清它的总体架构：半集成还是全集成、单蒸发还是双蒸发、风门排布在哪一段，以及这些分类在什么整车约束下被逼出来——它是本模块所有专项课的地图。
C2-01 · 乘员舱空调与 HVAC / HVAC 空调箱（总成）
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一课题可并存多讲师版本
课程大纲
学完能做什么
- 能画出一台空调箱从进风口到出风口的完整气流路径与部件排序
- 能按整车布置、平台、区数约束，选出半集成/全集成、单/双蒸发的架构方案
- 能判断某个架构下混合方式（风门混合 vs 水阀调温）的适用边界
- 能识别架构决策对下游风道、NVH、冷凝水、平台化的连锁影响
内容大纲
- 空调箱在整车里的位置与边界
- IP 下方那块空间的争夺：转向管柱、副驾气囊、地毯下沿、中通道
- 接口清单：进风（外循环格栅/内循环口）、冷媒进出、水路进出、风道出口、排水口、线束——外循环取风口的整车布置须与电池包泄压/排烟出口、高压部件排气口做空间与流向校核（判据与冲突清单见 D5-02），并在清单里写明责任分工：HVAC 供应商给取风口位置与吸入特性、整车安全给排烟方向
- 输入需求从哪来：B1-02 的整车 VTS→SSTS 分解到空调箱的风量/降温速率/除霜/噪声指标
- 为什么空调箱几乎总是先被布置「挤」定，再被性能倒逼——这是本模块所有权衡的根源
- 本课只教「先把接口数清」这个动作，各类接口怎么设计另有去向：电气/信号接口见 C2-03、G12-03、K5-01；流体接口见 C2-06、C2-12 与 G11 模块；机械与热两类接口（安装定位基准、穿舱密封、外壁结露、维修可达性）见 C2-16
- 气流路径与部件排序
- 标准排序：进风门（内外循环门）→ 滤芯 → 鼓风机 → 蒸发器 → 温度门/混合腔（暖芯+PTC）→ 模式门 → 风道；直接式（DX）热泵车在蒸发器下游还多一个冷媒侧内冷凝器换热段
- 滤芯放在鼓风机前（吸入侧）还是后（压出侧）：脏污扩散与更换可达性的取舍
- 全冷风路径与再热路径的分岔点，即混合腔的入口
- 为什么暖芯必须在蒸发器下游：先冷却除湿、再按需再热，是除雾能力的物理前提
- 鼓风机总成的零件级构成：叶轮 + 蜗壳 + 电机 + 调速模块 + 连接器——调速模块是坐在主风路里的箱内电气件，靠自己送的那股风散热，中低风量档才是它的耗散峰值所在；半集成时随鼓风机总成跨车型复用，它的散热边界会跟着变
- 架构分类一：集成度
- 半集成（split）：鼓风机总成与蒸发/暖风总成分体，靠风道连接，多见于机舱—座舱穿舱布置
- 全集成（single-piece）：一个箱体内走完全流程，接口少、漏风路径少、装配一次到位
- 分体的好处是布置自由与共用鼓风机模块，代价是接合面多、漏风与风噪风险上升
- 判据：IP 空间形状、平台是否跨左右舵、鼓风机是否要跨车型复用
- 架构分类二：蒸发器数量与温区
- 单蒸发：前箱一个蒸发器，后排靠风道延伸送风，冷量到后排会明显衰减
- 双蒸发：后排独立蒸发器（顶置/座下），冷媒并联蒸发，需解决两器均流与压力耦合（接 B3-02）
- 温区数（单区/双区/四区）由混合腔隔断与风门数量决定，不是靠控制软件「变」出来的
- 并联蒸发的老问题：两器压降不匹配时，一个饱、一个饿，靠 EXV 各自控过热度而不是靠孔管
- 架构分类三：调温方式与热源
- 风门混合（air-mix）：全冷风分流，靠温度门比例调温，响应快、控制线性度差，主流方案
- 两位式/机械暖水阀：调暖芯水流量，响应慢、易温度漂移；它退出乘用车主流是年代与车辆类别的分野（早期乘用车，现商用车/客车/驻车采暖仍在用），不是动力形式的分野
- 电动车热源：暖芯接热泵/水暖 PTC 的水路，或箱内直接放风暖 PTC（详见 C2-06、C3-01）
- 架构选型的连锁账：风门混合意味着永远有再热损失，水侧调节意味着永远有响应滞后；直接式再多一笔——IC 入箱等于箱内多一条高压冷媒边界，同时改写密封验收口径（C2-10）、维修可达性与拆装授权（C2-16），并在可燃/高压工质下握有架构否决权（B3-03）
- 水侧功率调节（比例水阀或暖芯回路水泵 PWM 调速）：电动车与热泵车在用的现役自由度，与风门混合并存、多作粗调/辅助，目的是压再热损失并把热泵冷凝侧水温压低以保 COP；注意主温控执行器仍是风门混合＋热源功率调制，水侧不是回归为主方案
- 第四种箱内热源形态：直接式（DX）热泵把冷媒侧内冷凝器（IC）放进箱内作冷凝落点，箱内可能出现三器（蒸发器/IC/暖芯），进深、风阻与冷媒管进箱接口都要重算；旁通有「复用既有温度门」与「增设专用全旁通门」两种实现，不能默认专用旁通门存在；国内大量项目走间接式（水冷冷凝器+暖芯），箱内侧沿用既有分类——选型判据见 C3-02、B3-03
关键公式
Q_air = ṁ_a·c_p·(T_out − T_in)
空调箱空气侧总热量；风量与温升/温降的换算基础，定风量目标的第一式
T_mix = x·T_hot + (1 − x)·T_cold
风门混合的理想线性模型；x 为热风质量分数，实际风门角度与 x 非线性，需凸轮修正（详见 C2-02）
Δp_box = Σ ζ_i·(ρv_i²/2)
箱内总阻力=各段局部阻力之和；它决定鼓风机工作点，是架构方案的硬约束
ṁ_w = ṁ_a·(d_in − d_out)
蒸发器凝水质量流量（d 为含湿量）；架构阶段就要确认集水与排水路径能否成立
关键概念
空调箱 HVAC 总成半集成 / 全集成单蒸发 / 双蒸发风门混合 air-mix水阀调温混合腔再热 reheat温区数气流路径接口清单布置包络
推荐工具与标准
CATIA / NX（布置与包络校核） GT-SUITE / KULI（空调箱空气侧与系统联算） STAR-CCM+ / Fluent（箱内流场架构验证） 本站产业数据库（空调箱总成配套关系穿透）
GB/T 21361（汽车用空调器） GB 11555-2025《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统技术规范》（2026-01-01 实施，全部代替 2009 版） 汽车空调系统性能试验相关 SAE 推荐规程
工程案例
某纯电平台要覆盖两个轴距、双区与四区两种配置：评审上把「后排独立顶置蒸发」与「前箱单蒸发+加长后风道」摆一起算——后者省一套冷媒并联与 EXV，但高温 pull-down 时后排出风温度明显落后。最终按配置分档：长轴距高配走双蒸发，短轴距走单蒸发+风道优化，主壳体保持共用。
动手做
交付物 · 拿一台在售车的空调箱（或本站数据库中的一个总成）：① 画出从进风口到各出风口的完整气流路径图，标出每个风门位置与作用；② 判断它属于哪种集成度/蒸发器数/调温方式，并推断这么选的整车约束是什么；③ 列出该架构埋下的三个下游风险点（指向本模块对应课题）。交付一张架构路径图 + 一页判读说明。
常见误区
- 架构阶段只按性能选、不校核排水口高度与坡度，后期发现凝水排不出去，只能改壳体大模具
- 把「双区」当成软件功能：没有混合腔隔断和左右独立温度门，标定再怎么调也做不出真正的左右温差
- 双蒸发直接沿用两个孔管节流：两器压降不匹配导致一器过热一器带液，应各自用 EXV 独立控过热度
- 半集成方案低估接合面漏风：分体接口在负压段，漏进来的未过滤空气既掉性能又带异味（详见 C2-10）
- 滤芯放在鼓风机压出侧还塞在蒸发器前：更换时脏污直接被吹进蒸发器翅片，售后清洁成本翻倍
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