16、-空调系统制冷热负荷计算书

江苏卡威汽车工业集团有限公司企业标准

空调系统制冷热负荷计算书

2012-02-05 发布 江苏卡威汽车工业集团有限公司 发布

2012-02-06 实施

KWMC-EA-JS-008

前言

进行汽车空调系统设计或选型之前应进行车身热负荷计算，以确定该空调装置应具备多少制冷或制热能力。

本标准由江苏卡威汽车工业集团有限公司提出。

本标准由江苏卡威汽车工业集团有限公司汽车研究院负责归口管理。

本标准第一版主要起草人：倪建华、鱼灵炜

本标准第二版2012年5月修订。

本标准第二版主要修改人：倪建华、鱼灵炜

◆ 设计参数：

车外温度：t H=38℃，相对湿度：ф=62%

车内温度：t B=25℃，相对湿度：ф=60%

车内成员数：N =5人，

车内新风量：V=N*V1=5*11=55m³/h

3

太阳辐射强度：t H=38℃时，水平面上太阳辐射强度I=1000W/㎡

车速：v=40km/h

◆附加说明

计算制冷量时所取的车厢内容积为：V = 3.68m³。

所取的计算空间如图所示：

3

后窗

顶板

前窗

发动机罩（在

车厢内部分）

地板

◆ 制冷热负荷计算

由于车外温度高于车内，加上太阳辐射的作用，有大量热量会通过车身壁面、

车窗等传入车内。同时，乘员的汗热和湿热也会使车内温度升高。可见，影响车内

热负荷的因素很多。综合各种因素，车身热平衡的方程式表达如下：

Q e = Q B + Q G + Q V + Q P + Q M + Q L

Q =α1Q e

式中：α1——储备系数，取α1＝1.15；

Q ——制冷机产生的冷量；

Q e ——车身总热负荷；

Q B——车体传入热量；

Q G——玻璃传入热量；

Q V——新风热；

Q P——人体热；

Q M——用电设备散热量；

Q L——车内零件散热量。

现在分别计算各部分的热负荷。

一、通过车身壁面传入的热量

车身壁面包括顶板、侧壁面、地板、前围（发动机罩壁在车厢内部分）、后围等几部分组成。即车身壁面热负荷表达式为：

Q B = Q顶板+ Q侧壁面+ Q地板+ Q前围+ Q后围

■ 车身壁面多属均匀壁面，因此，它的传热可以按照多层均匀壁面传热计算。

其中，顶板、侧壁面、地板传热量的计算公式如下：

Q i = K i F i (t H -t B )

式中：Q i——分别表示顶板、侧壁面、地板的传热量；

K i——分别表示顶板、侧壁面、地板的传热系数；

F i——分别表示顶板、侧壁面、地板的传热面积；

t H——车外空气温度，这里取为t H=38℃；

t B——车内空气温度，这里取为t B=25℃；

对于前围和后围，由于发动机室和行李箱里的温度都远高于车外空气温度，所以这里的传热可以单独考虑。计算时按照如下公式：

Q i = K i F i (t Fi -t B )

式中：Q i——分别表示前围、后围的传热量；

K i——分别表示前围、后围的传热系数；

F i——分别表示前围、后围的传热面积；

t Fi——分别表示发动机室、行李箱内的温度；

t B——车内空气温度，这里取为t B=25℃；

1、车身壁面传热系数K的计算

传热系数K与车身内、外表面放热系数及隔热层热阻有关，由于车身各壁面的条件不同（比如壁面外表面温度、车身隔热措施等差别很大），所以车身各壁面的传热系数K i是不同的。要分别计算各部分的传热系数K i。

■ 对于车顶板、侧壁面、地板，传热系数计算式如下；

式中：αH ——外表面放热系数，与表面相对气流速度有关。当车速为v=40km/h 时，可取αH ≈146kJ/(㎡·h·℃)。

αB ——内表面放热系数，在汽车空调状态，可取αB ≈60kJ/(㎡·h·℃)。

δ ——隔热材料厚度(m)。

λ——隔热材料导热系数W/(m·℃)。

■ 对于前围和后围，传热系数可以按照下式计算：

式中： αF ——对于前围，表示发动机侧壁面对流放热系数，取

αF =100kJ/(㎡·h·℃)；对于后围，表示行李箱内壁面对流放热系

数，取αF =41.8kJ/(㎡·h·℃)。

αB ——车身内表面放热系数，在汽车空调状态，取αB ≈

60kJ/(㎡·h·℃)。

δ ——隔热材料厚度(m)。

λ——隔热材料导热系数W/(m·℃)。

(1)、顶板

计算中，对顶板的构成进行了简化，取其厚度为30㎜。并具有以下结构：

1㎜钢板＋24㎜空气夹层＋5㎜内饰板

各材料导热系数如下：钢板——λ＝54 W/(m·℃)；

空气——λ＝6.4 W/(m·℃)；

内饰板——取经验数据，λ＝0.03 W/(m·℃)。

对于这部分结构，可以按照多层均匀平壁计算，代入各材料厚度及导热系数， 则有：

■ 车身顶板处有些结构，金属面直接和内饰板相连，中间没有空气夹层，则该部

分构成为：

各部分材料导热系数同上。则传热系数为：

1㎜钢板＋5㎜内饰板

KWMC-EA-JS-008

顶板的外表面积为F 顶＝2.10*1.16=2.44㎡。计算中，取车顶板的1/5为金属 则车顶板的传热系数为：

(2)、车身侧壁面、后围 ■ 由于车身侧壁面和后围结构相近，计算时按照相同结构进行处理。由于车门等 处结构较为复杂，计算中，对车身侧壁和后围的构成进行了简化，取其厚度为100 ㎜。并具有以下结构：

1㎜钢板＋94㎜空气夹层＋5㎜内饰板

各材料导热系数如下：钢板——λ＝54 W /(m·℃)；

空气——λ＝6.4 W/(m·℃)；

内饰板——取经验数据，λ＝0.03 W/(m·℃)。

对于这部分结构，可以按照多层均匀平壁计算，代入各材料厚度及导热系数， 则有：

■ 车身侧壁面和后围处有些结构，金属面直接和内饰板相连，中间没有空气夹

层，则该部分构成为：

1㎜钢板＋5㎜内饰板

各部分材料导热系数同上。则传热系数为：

车身侧壁面的外表面积为F 侧＝(2.3*1.23-0.63)*2=4.40㎡，后围的外表面积

(3)、地板

计算中，对地板的构成进行了简化，取其厚度为16㎜。并具有以下结构：

1㎜钢板＋10㎜隔热材料＋5㎜地毯

面和内饰板直接相连考虑，其余部分按照多层均匀平壁计算。

为F F ＝1.44*1.12-1.3*0.4=1.09㎡。计算中，取车身侧壁面和后围面积的1/5为 金属面和内饰板直接相连考虑，其余部分按照多层均匀平壁计算。 则车侧壁面和后围的传热系数为：