XXX、XX整车设计计算书-空调系统参考

XX/XXX 整车设计计算书
1. 空调系统
模式 HVAC
风量（m3/h ） 换热量（W ）
全冷吹面 ＞450 ＞5800 全暖吹脚
＞350
＞7000
XX/XXX 整车资料：
长×宽×高：XX ：4270mm ×1765×1705mm ；XXX ：4630mm ×1840×1660mm
前窗：S=1.294m 2；后窗：S=0.564 m 2；侧窗：S=1.266 m 2；顶盖：S=1.74 m 2
；
底板：S=4.04 m 2；前围：S=0.915 m 2；侧围：S= 6.435m 2
；乘坐人数：5人。

设计计算条件：
车室外温度：40℃。

车室内温度：XX ：23℃；XXX ：22℃。

车室外相对湿度为：50％。

发动机舱温度：80℃。

车速：40km/h 。

方向：向正南方向行使。

空调的负荷按照获得时间的角度来分为：稳态负荷和动态负荷。

稳态负荷由新风传热、车身传热、人体热湿负荷等构成；动态的热负荷与车内附件的材料热物理性质有关，它包括日照辐射（其中包括车内设施蓄热）。

因没有相关的材料的热物理性质，很难准确的计算，故此计算书中引用了大量经验参数值，计算结果会存在一定偏差，需实际空调系统台架及整车降温试验结果分析。

1.1.1空调系统冷负荷
1.1.1.1玻璃的温差传热和日射得热形成的冷负荷Q g
在存在太阳辐射的外界条件下，一部分热量被玻璃吸收，一部分通过玻璃透射形成日射得热量，还有一部分被玻璃反射。

被玻璃吸收的热量与外界温度而综合产生传热，构成玻璃温差传热，通过玻璃透射的热量，被车内设施吸收形成蓄热和放热量。

在此次计算中，认为日射得热全部变成空调系统的瞬态冷负荷。

故Q g ＝A △TK g +MAC(μq b )
其中：A －玻璃的表面积
△T －t b -t i (t b 为玻璃综合表面温度，t i 为车室内空气温度)
K g －综合传热系数，取值为6.4W/m 2
.K μ
－非单层玻璃的校正系数 C －玻璃的遮阳系数 M －玻璃的面积系数
q b －通过单层玻璃的太阳辐射强度
s s G G b I I q ττ+=
G I 、 s I －太阳直射强度、太阳散射强度
s G ττ、－太阳直射透射率、太阳散射透射率
XX ：Q g ＝A △TK g +MAC(μq b )
＝(1.294+0.564+1.266)×（40-23）×6.4＋{0.8×（1.294＋0.564）+1.266/2}×1.0×（1000×0.84＋100×0.08） =2137（W ）
XXX ：Q g ＝A △TK g +MAC(μq b )
＝(1.294+0.564+1.266)×（40-22）×6.4＋{0.8×（1.294＋0.564）+1.266/2}×1.0×（1000×0.84＋100×0.08） =2157（W ） 1.1.1.2
新风及门窗漏风冷负荷V Q
)(00i V h h n l Q -=ρ
n －乘员人数，n=5；
0l －新风量/人.小时，取值11m 3/h.人（最小不小于10 m 3/h.人）；
ρ－空气密度，取1.14kg/m 3；
0h －车室外空气的焓值，kJ/kg ； i h －车室内空气的焓值，kJ/kg ；
假设此工况下，车室内空气的相对湿度为50％，车室外相对湿度为50％，由湿空气h-d
图可以查得h i =47.8kJ/kg ,h 0=101 kJ/kg,
故)(00i V h h n l Q -=ρ
＝11×5/3600×1.17×(101-47.8)×1000=951(W)
1.1.1.3
车身传热形成的冷负荷Q b Q b ＝K b A(t m -t i )
其中：K b －车身各个部分得综合传热系数，参考其它资料，取K b =4.8W/m 2
.K
t m －车身表面的当量温度 t i －车室内的空气温度 A －车身表面积
)()
(0G S m I I k t t +++
=αε
其中 0t －室外温度
G I ,S I －太阳的直射强度和散射强度
ε－表面吸收系数，它与车身的颜色有关，ε]1,0[∈，取ε＝0.9 α－室外空气的对流换热系数
α＝1.163（12×)45.0+υ，υ为车室外的风速，取车的速度40 km/h=11.11m/s
故α＝51.2 W/m 2
.K
(1)、车顶传热量Q 车顶
表面综合温度)()
(0G S m I I k t t +++
=αε
＝40＋
)1001000()
8.42.51(9
.0+⨯+
＝57.7（℃）
XX ：Q 车顶＝KA(t m -t i )
＝4.8×1.74×（57.7－23）＝290(W) XXX ：Q 车顶＝KA(t m -t i )
＝4.8×1.74×（57.7－22）＝298(W)
(2)、侧围传热量Q 侧
散射强度为水平表面的一半;直射强度取水平表面直射强度的一半
t m 侧＝)()
(0侧侧G S I I k t +++
αε
＝5.0)1001000()
8.42.51(9
.040⨯+⨯++
＝48.8℃
XX ：Q 侧＝KA △t
＝4.8×6.435×（48.8-23）=797（W ）
XXX ：Q 侧＝KA △t
＝4.8×6.435×（48.8-22）=828（W ） (3)、车地板传热量Q 地板
取地表面温度为60℃，计算出地表面的热辐射，取I 地板＝200W
故)()
(0地板地板I k t t m ++
=αε
＝200)
8.42.51(9
.040⨯+＋
＝43.2℃
XX ：Q 地板＝KA △t ＝4.8×4.04×（43.2－23）＝392（W ） XXX ：Q 地板＝KA △t ＝4.8×4.04×（43.2－22）＝411（W ） 考虑到排气管道对地板负荷的影响，取其影响值为50W,故最终取 XX ：Q 地板=442W XXX ：Q 地板=462W (4)发动机舱的传热量Q M
参考其它的资料，取发动机舱的前围板表面温度为60℃，故 XX ：Q M ＝KA △t ＝4.8×0.915×（60-23）＝163（W ）
XXX：Q M＝KA△t＝4.8×0.915×（60-22）＝167（W）
综上所述，整个车身的传热量为
XX：Q b＝Q车顶＋Q侧＋Q地板＋Q M=290+797+442+163=1692（W）
XXX：Q b＝Q车顶＋Q侧＋Q地板＋Q M=298+828+462+167=1755（W）
1.1.1.4人体散发热量引起的冷负荷Q h
环境模拟试验条件中明确乘坐人员为1人，实际乘坐人员为5人
其中1人为司机，其余4人为乘客，参考相关资料，综合不同肤色人种，取司机的热负荷Q d ＝170W,成年男子乘员为Q p＝108W,考虑到乘坐的人群，取群集系数ρ=0.89
故Q h＝Q d＋nρQ p=170+4×0.89×108＝554.5（W）
综上所述，空调系统的冷负荷为
XX：Q= Q g+Q V+ Q b+ Q h=2137+951+1692+554.5=5334.5（W）
XXX：Q= Q g+Q V+ Q b+ Q h=2157+951+1755+554.5=5417.5（W）
根椐计算结果,该汽车空调冷负荷为XX：5334.5W、XXX：5417.5W在实际选用汽车空调时,还应有5%~15%的余量, 考虑到XX、XXX为M1类车，取此值为5%,则该汽车空调应配XX：5334.5×1.05=5601W、XXX：5417.5×1.05=5688W的汽车空调设备。

注：本计算过程中，车身的传热系数、玻璃的传热系数、发动机舱的空气温度以及排气温度对车地板的影响没有试验测量值，鼓风机在整车状态下的风量也无法给出准确的值，所以只能给出参照数值和经验值，可能给计算带来一定的计算偏差。

在确定XX、XXX空调系统制冷量时，应结合参考车的空调系统制冷量，与厂家进行充分的技术交流后再定义具体的制冷量。

1.2HVAC总成冷负荷
通过整车空调冷负荷计算得出，XX、XXX整车所需制冷量为：5601W、5688W。

通过对竞品车整车风量的测试，全冷吹面最大风量如下：
综上XX、XXX整车全冷吹面风量要求＞400m3/h、制冷量＞5688W
2.1空调系统热负荷计算过程
XX/XXX整车资料：
长×宽×高：XX：4270mm×1765×1705mm；XXX：4630mm×1840×1660mm
前窗：S=1.294m2；后窗：S=0.564 m2；侧窗：S=1.266 m2；顶盖：S=1.74 m2；
底板：S=4.04 m2；前围：S=0.915 m2；侧围：S= 6.435m2；乘坐人数：5人。

设计计算条件：
车室外温度：-20℃。

车室内温度：XX：21℃；XXX：28℃。

车室外相对湿度为：50％。

车速：夜间40km/h。

因没有相关的材料的热物理性质，很难准确的计算，故此计算书中引用了大量经验参数值，计算结果会存在一定偏差，需实际空调系统台架及整车采暖试验结果分析。

1.1.1空调系统热负荷
1.1.1.1玻璃的温差传热形成的热负荷Q g
在存在太阳辐射的外界条件下，一部分热量被玻璃吸收，一部分通过玻璃透射形成日射得热量，还有一部分被玻璃反射。

被玻璃吸收的热量与外界温度而综合产生传热，构成玻璃温差传热，通过玻璃透射的热量，被车内设施吸收形成蓄热和放热量。

在此次计算中，认为日射得热全部变成空调系统的瞬态冷负荷。

故Q g ＝A △TK g
其中：A －玻璃的表面积
△T －t o -t i (t o 为HVAC 外循环空气进风温度，t i 为车室内空气温度)
K g －综合传热系数，取值为6.4W/m 2
.K XX ：Q g ＝A △TK g
＝(1.294+0.564+1.266)×（21+20）×6.4 =820（W ）
XX ：Q g ＝A △TK g +MAC(μq b )
＝(1.294+0.564+1.266)×（28+20）×6.4 =960（W ） 1.2.1.2
外循环形成的热负荷V Q
)(o i p V t t C V Q -=ρ
V －HVAC 外循环进风量，根据竞品取320m3/h ；
ρ－空气密度，取1.14kg/m 3；
p C －车室外空气定压比热，取1.005kJ/（kgK ）；
i t －车室内空气的温度，℃； 0t －车室内空气的温度，℃。

XX: )(o i p V t t C V Q -=ρ
＝320/3600×1.17×1.005×(21+20)×1000=4285(W) XX:)(0i V h h V Q -=ρ
＝320/3600×1.17×1.005×(28+20)×1000=5017(W)
1.2.1.3
车身传热形成的热负荷Q b Q b ＝K b A(t i -t o )
其中：K b －车身各个部分得综合传热系数，参考其它资料，取K b =4.8W/m 2
.K
t i －车室内的空气温度 A －车身表面积
0t －室外温度
(1)、车顶传热量Q 车顶
XX ：Q 车顶＝KA(t i -t o )
＝4.8×1.74×（21+20）＝342(W)
XXX：Q车顶＝KA(t i-t o)
＝4.8×1.74×（28+20）＝401(W)
(2)、侧围传热量Q侧
XX：Q侧＝KA△t
＝4.8×6.435×（21+20）=1266（W）
XXX：Q侧＝KA△t
＝4.8×6.435×（28+20）=1483（W）
(3)、车地板传热量Q地板
XX：Q地板＝KA△t＝4.8×4.04×（21+20）＝795（W）
XXX：Q地板＝KA△t＝4.8×4.04×（28+20）＝931（W）
综上所述，整个车身的传热量为
XX：Q b＝Q车顶＋Q侧＋Q地板=342+1266+795=2403（W）
XXX：Q b＝Q车顶＋Q侧＋Q地板=401+1483+931=2815（W）
综上所述，空调系统的热负荷为
XX：Q= Q g+Q V+ Q b =820+4285+2403=7508（W）
XXX：Q= Q g+Q V+ Q b =960+5017+2815=8792（W）
根椐计算结果,该汽车空调热负荷为XX：7508W、XXX：8792W。

注：本计算过程中，车身的传热系数、玻璃的传热系数、发动机舱的空气温度以及排气温度对车地板的影响没有试验测量值，鼓风机在整车状态下的风量也无法给出准确的值，所以只能给出参照数值和经验值，可能给计算带来一定的计算偏差。

在确定XX、XXX空调系统制冷量时，应结合参考竞品车的空调系统制热量，与厂家进行充分的技术交流后再定义具体的制热量。

1.3HVAC总成热负荷
通过整车空调热负荷计算得出，XX、XXX整车所需制热量为：7508W、8792W。

通过对竞品车整车风量的测试，全暖吹脚最大风量如下：
综上XX、XXX整车全冷吹面风量要求＞320m3/h、制热量＞8792W 整车理论目标如下：
性能项目40km/h（40min）车
内平均温度（℃）
整车HVAC
风量（m3/h）换热量（W）风量（m3/h）换热量（W）
降温XX 23 ＞400 ＞5601
＞450 ＞5800 XXX 22 ＞400 ＞5688
采暖XX 21 ＞320 ＞7508
＞350 ＞7000 XXX 28 ＞320 ＞8792
注：1、HVAC在实车中风量降低约10%；
2、HVAC单体制冷试验的进风温度为30℃、采暖试验的温度为-15℃。

与上述计算冷试验的进风温度为22℃、采暖试验的温度为-20℃。

对换热量估算。

编制：校对：审核：批准：。