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

HVAC理论目标如下： 模式 全冷吹面 全暖吹脚 HVAC 风量（m3/h） 换热量（W） ＞450 ＞350 ＞5800 ＞7000 1.1空调系统冷负荷计算过程

XX/XXX整车资料：

长×宽×高：XX：4270mm×1765×1705mm；XXX：4630mm×1840×1660mm

2222

前窗：S=1.294m；后窗：S=0.564 m；侧窗：S=1.266 m；顶盖：S=1.74 m；

222

底板：S=4.04 m；前围：S=0.915 m；侧围：S= 6.435m；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Qg

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Qg＝A△TKg+MAC(qb)

其中：A－玻璃的表面积

△T－tb-ti (tb为玻璃综合表面温度，ti为车室内空气温度)

2

Kg－综合传热系数，取值为6.4W/m.K －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

qb－通过单层玻璃的太阳辐射强度

qbGIGsIs

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IG、 Is－太阳直射强度、太阳散射强度

G、s－太阳直射透射率、太阳散射透射率

XX：Qg＝A△TKg+MAC(qb)

＝(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：Qg＝A△TKg+MAC(qb)

＝(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QV

QVl0n(h0hi)

n －乘员人数，n=5；

l0－新风量/人.小时，取值11m3/h.人（最小不小于10 m3/h.人）；

－空气密度，取1.14kg/m3；

h0－车室外空气的焓值，kJ/kg； hi－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hi=47.8kJ/kg ,h0=101 kJ/kg,

故QVl0n(h0hi)

＝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Qb Qb＝KbA(tm-ti)

2

其中：Kb－车身各个部分得综合传热系数，参考其它资料，取Kb=4.8W/m.K

tm－车身表面的当量温度 ti－车室内的空气温度 A－车身表面积

tmt0(k)(ISIG)

其中 t0－室外温度

IG,IS－太阳的直射强度和散射强度

－表面吸收系数，它与车身的颜色有关，[0,1]，取＝0.9 －室外空气的对流换热系数

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＝1.163（12×0.54)，为车室外的风速，取车的速度40 km/h=11.11m/s

故＝51.2 W/m.K

(1)、车顶传热量Q车顶

2

表面综合温度tmt0(k)(ISIG)

＝40＋

0.9(1000100)

(51.24.8)＝57.7（℃）

XX：Q车顶＝KA(tm-ti)

＝4.8×1.74×（57.7－23）＝290(W) XXX：Q车顶＝KA(tm-ti)

＝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

tm侧＝t0(k)(IS侧IG侧)

＝400.9(1000100)0.5

(51.24.8) ＝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tm地板t0(k)(I地板)

＝40＋0.9200

(51.24.8)＝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QM

参考其它的资料，取发动机舱的前围板表面温度为60℃，故 XX：QM＝KA△t＝4.8×0.915×（60-23）＝163（W）

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XXX：QM＝KA△t＝4.8×0.915×（60-22）＝167（W） 综上所述，整个车身的传热量为

XX：Qb＝Q车顶＋Q侧＋Q地板＋QM=290+797+442+163=1692（W） XXX：Qb＝Q车顶＋Q侧＋Q地板＋QM=298+828+462+167=1755（W）

1.1.1.4人体散发热量引起的冷负荷Qh

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Qd＝170W,成年男子乘员为Qp＝108W,考虑到乘坐的人群，取群集系数=0.89 故 Qh＝Qd＋nQp=170+4×0.89×108＝554.5（W） 综上所述，空调系统的冷负荷为

XX：Q= Qg+QV+ Qb+ Qh=2137+951+1692+554.5=5334.5（W） XXX：Q= Qg+QV+ Qb+ Qh=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。

1.2 HVAC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

2222

前窗：S=1.294m；后窗：S=0.564 m；侧窗：S=1.266 m；顶盖：S=1.74 m；

222

底板：S=4.04 m；前围：S=0.915 m；侧围：S= 6.435m；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。

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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Qg

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Qg＝A△TKg

其中：A－玻璃的表面积

△T－to-ti (to为HVAC外循环空气进风温度，ti为车室内空气温度)

2

Kg－综合传热系数，取值为6.4W/m.K XX：Qg＝A△TKg

＝(1.294+0.564+1.266)×（21+20）×6.4 =820（W）

XX：Qg＝A△TKg+MAC(qb)

＝(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QV

QVVCp(tito)

V－HVAC外循环进风量，根据竞品取320m3/h；

－空气密度，取1.14kg/m3；

Cp－车室外空气定压比热，取1.005kJ/（kgK）；

ti－车室内空气的温度，℃； t0－车室内空气的温度，℃。

XX: QVVCp(tito)

＝320/3600×1.17×1.005×(21+20)×1000=4285(W) XX:QVV(h0hi)

＝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Qb Qb＝KbA(ti-to)

2

其中：Kb－车身各个部分得综合传热系数，参考其它资料，取Kb=4.8W/m.K

ti－车室内的空气温度 A－车身表面积

t0－室外温度

(1)、车顶传热量Q车顶

XX：Q车顶＝KA(ti-to)

＝4.8×1.74×（21+20）＝342(W)

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XXX：Q车顶＝KA(ti-to)

＝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：Qb＝Q车顶＋Q侧＋Q地板=342+1266+795=2403（W） XXX：Qb＝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= Qg+QV+ Qb =820+4285+2403=7508（W） XXX：Q= Qg+QV+ Qb =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。

1.3 HVAC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：

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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 XX 降温 XXX XX 采暖 XXX 40km/h（40min）车整车 HVAC 内平均温度（℃） 风量（m3/h） 换热量（W） 风量（m3/h） 换热量（W） 23 22 21 28 ＞400 ＞400 ＞320 ＞320 ＞5601 ＞450 ＞5688 ＞7508 ＞350 ＞8792 ＞7000 ＞5800 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。

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