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1、工程空调系统设计计算书编 制：审 核：批 准：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页第一部分设计计算条件输入B11 整车资料：长宽高： 4943mm1852mm1474mm 前窗：S=1.2m2，倾角 64.5，阳面投影面积： S=0.52m2后窗：S=0.9m2，倾角 18.6，阳面投影面积： S=0.85m2侧窗：S=1.1m2，倾角 63.4，阳面投影面积： S=0.49m2天窗面积： A4=0.39m2玻璃总面积： 3.59m2顶盖：S=3.46m2 底板：S=3.92m2前围：S=1.5m2车身侧面积（除玻璃
2、面积）：S=4.6m2；驾驶室内部容积 (除内饰 ): S=3.6m3；乘员数： 5 人设计计算条件： (夏季制冷 ) 室外温度： 38（汽车空调行业标准为38，此计算书取38）太阳辐射： 1000W/m2（行业标准为830W/m2，此计算书取1000W/m2）车室内温度：24（行业经验公式：T内200.5(T外20)29，此处取24）车速：40km/h 设计计算条件： (冬季制热 ) 室外温度： 25（GB/T 12782-1991标准要求）太阳辐射： 0车室内温度： 20（GB/T 12782-1991标准要求为15以上，此处取20）车速：40km/h 空调的负荷按照获得时间的角度来分为：
3、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性质有关。它包括日照辐射，其中包括车内设施蓄热，没有相关的材料的热性质，很难准确的计算。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页第二部分制冷系统设计计算（夏季）一、整车热负荷1、玻璃的温差传热和日射得热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，还有一部分被玻璃反射，被玻璃吸收得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
4、算中，认为日射得热全部变成空调系统的瞬态热负荷。故 Q玻QG1+QG2 QG1：为由于车内外温差而传入的热量 QG2：为由于太阳辐射而传热的热量。 QG1K玻A玻t 6.43.59（3824）322（W） K玻：综合传热系数，取值为6.4w/m2.A玻：玻璃总面积 3.59m2 QG2（B/）US ：太阳辐射通过玻璃的透入系数，此处取0.56 ：玻璃对太阳辐射热的吸收系数，此处取0.34 B：内表面放热系数，一般取16.7w/m2.H 车外空气与日照表面的对流放热系数，与车速有关，一般取40km/h 时的对流放热系数为40.6 w/m2. U：车窗的太阳辐射量 S：遮阳修正系数，此处取0.46
5、 UA玻IG（A玻A玻） IS2.231000（3.59-2.23）41.7 2287（W）A玻：玻璃阳面投影总面积，A玻0.52+0.83+0.490.392.23m2 IG：车窗外表面的太阳辐射强度，取1000W/m2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页IS：车窗外表面的太阳散射辐射强度，取41.7W/m2QG2（B/H）US （0.56 + 0.3416.7 / 40.6）22870.46 736 故 Q玻QG1+QG2 322 + 736 1058 2、新风产生的热负荷及门窗的漏热量Q新)(00ihhnln乘
6、员人数， n=5 0l 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/m30h 室外空气的焓值ih 车室内空气的焓值此工况下，车室内空气的相对湿度为50，车室外相对湿度为50，由 H-D 图可以查得 hi=47.8kJ/kg ,h0=92.4 kJ/kg, Q新)(00ihhnl1151.1（ 92.4-47.8）1000/ 3600 749（W）3、车身传热量Q车身KF(tm-ti) 其中： K车身各部分的综合传热系数，参考其它资料，取K=4.8w/m2.tm, titm车身表面的当量温度， ti车室内的空气温度)()(0GSmIIkt
7、t其中0t 室外温度GI，SI 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， 1 ,0, 现取车身表面颜色为黑色，故取0.9 室外空气的对流换热系数：40.6 w/m2.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页(1)、车顶表面综合温度)()(0GSmIIktt38+ )7 .411000()8 .46 .40(9.058.7（）Q车顶= KF（tmti）4.83.46（58.7-24）576（W）(2)、侧面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侧= )()(0侧侧GSIIkt=38+
8、)7 .411000()8.46.40(9.0 0.5=48.4（）Q侧 = KFt =4.84.6(48.4-24) =539（W）(3)、车地板热负荷取地表面温度为 60，计算出地表面的热辐射，取I底板200W 故)()(0地板底板Iktt =200)8.46.40(9.038 =42（）Q底= KFt 4.83.92（4224）339（W）(4)发动机舱的传热参考其它的资料，取发动机舱的前围板表面温度为80，故Q前围 = KFt 4.81.507（80-24）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页405（W）综上
9、所述，整个车身的传热量为Q车身= Q车顶Q侧Q底Q前围259+249+393+405 1306（W）4、人体的热负荷环境模拟实验条件中乘坐人员为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司机170w,成年男子乘员为Q乘员108W,考虑到乘坐的人群，取群集系数=0.89 故: Q人= Q司机nQ乘员= 170+40.89108 = 554（w）二、整车湿负荷在空调系统的制冷的过程中，在降低车室内空气的温度的同时，一部分空气中水蒸汽也被冷却下来，形成冷却水。（1） 在 24的环境条件下，人体的散湿量约为d0=56g/h,故总散湿量
10、为 D0= nd0=556 = 280 g/h （2） 车室内总质量为：M=v=1.143.54.0（Kg）在 24 ,相 对 湿 度 为50 的 环 境 条 件 下 ， 其 含 湿 量 为d1=9.3g/Kg，h1=47.8kJ/kg，设蒸发器表面空气温度8，此处相对湿度为100的湿空气，在24环境时，相对湿度为36，含湿量为d26.7 g/Kg，h241 kJ/kg。(3)假设风机在整车上的风量为L0=480m3/h，故由于人体散湿而产生的含湿量的增加为：d= D0（V/ L0）m 280（3.5/480）4 0.51（g/Kg）由 H-D 图可知， H1kJ/kg )3600(0LHQ湿
11、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页11034801.143600 152（W）三、 空调系统的总负荷Q= Q玻+Q新+ Q车身+ Q人+湿Q1058+749+1859+554+152 3834 根椐计算结果，在实际选用汽车空调时还应有5%15%的余量，此处取 10。因此： Q=38341.14217（W）四、 空调系统的性能计算空调系统制冷量应和空调系统的总符合相等，即Q冷=Q=4217W （注：标杆车空调系统制冷量为4329W。）因该计算值稍低于标杆车空调系统制冷量，因此 CP2空调系统制冷量的设计目标可按标杆车
12、样件设定，即：Q冷= 4329W 4330W 按照汽车空调行业标准QC/T 656-2000规定，设定系统工作状态如下：蒸发器进风干球温度： 27蒸发器进风湿球温度： 19.5蒸发风机端电压： 13.5V 冷凝器进风干球温度： 35冷凝器迎面风速： 4.5m/s 压缩机转速： 1800rpm HVAC 装置：制冷、吹面、内循环模式1、 空调送风量的确定 HB蒸发器进风口空气焓值，HB55.5KJ/kg HN蒸发器出风口空气焓值，设蒸发器出风干球温度9，湿度 95，则其空气焓值 HN25.2KJ/kg 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
13、7 页，共 12 页H蒸发器进出口空气焓差H = HBHN= 55.526.1=30.3KJ/kg蒸发器室内空气密度1.156kg/m3空调送风量：即HVAC 状态下蒸发风机送风量应达到：V风Q空/(H) 43303600 / (1.15630.31000) 445（m3/h）（注：标杆车空调送风量约为440 m3/h。）2、 蒸发器的设计蒸发器制冷量： Q蒸=Q冷= 4330W 按照协众公司 L235W60 规格的层叠式蒸发器的换热效率性能特性，蒸发器芯体迎风面积预算为： S蒸= Q蒸/蒸= 4330 / 8 =541（cm2）蒸协众 L235W60 规格层叠式蒸发器芯体的单位迎风面积换热性
14、能系数，此处取 蒸=8 W/cm2。蒸发器芯体高度 H蒸= S蒸/ 235 =230mm，（实际蒸发器芯体高度只能按板片模具的叠片自由高度确定，此处计算值可作为设计叠片高度的指导）因此，蒸发器芯体尺寸规格为：L235W60H226 （注：标杆车蒸发器芯体尺寸规格为：L225W60H228，制冷量为4330W。）3、 膨胀阀的选配膨胀阀的制冷容量： Q膨=mQ蒸1.2543305413Wm比例因子，取值范围1.21.3，此处取 1.25 因此可选用膨胀阀规格为：1.5T （注：标杆车空调系统采用CCOT方式，即采用集流管控制，无膨胀阀。）4、 压缩机排量的确定Q蒸=G(HaH5) 其中：G压缩机
15、实际排气的质量流量 Ha蒸发器出口制冷剂的焓值，设蒸发器出口压力0.196MPa，蒸发器出口过热度取 5，则蒸发器出口制冷剂状态为过热气体，其焓值 Ha=396.1KJ/kg。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页H5膨胀阀入口制冷剂的焓值，设膨胀阀入口压力1.47MPa，冷凝器过冷度取 5，则膨胀阀入口制冷剂状态为过冷液体，其焓值 H5=271KJ/kg。因此： G = Q蒸/ (HaH5)4330 / (396.1271)124.6（Kg/h）n压缩机工作转速， n = 1800 rpm a压缩机吸气状态点的比容，
16、取a = 0.074 m3/kg 压缩机理论所需排气量： Vs = Ga106/ (60n)85.4（ml/r）压缩机标称排气量： Vb =Vs /压缩机容积效率。不同形式压缩机值大不相同， 值应根据实际所选压缩机结构及型号确定。综合台架性能、市场质量表现、成本等因素，首选压缩机为重庆建设JSS系列旋叶式压缩机。其 值约为 7580左右。因此： Vb = Vs /85.4/0.7585.4/0.8107114（ml/r）按照上述压缩机排量范围，确定首选压缩机具体型号为：JSS-120 。该压缩机标称排量： 120cc。（注：标杆车压缩机型号为DKS-15，标称排量为147 ml / r，容积效
17、率约为6065。）5、 冷凝器的设计冷凝器的热负荷确定： Q冷凝=nQ蒸或 Q冷凝=Q蒸+ Q压n比例因子，一般家用空调选用n1.2，因为汽车空调上的冷凝器工作条件恶劣，通常选用n=1.4 Q冷凝= nQ蒸 =1.443306062（W）按照协众公司 W16 规格平行流冷凝器的换热效率性能特性，冷凝器芯体迎风面积预算为： S冷凝= Q冷凝/冷=6062 / 6 = 1010（cm2）蒸协众 W16 规格平行流冷凝器芯体的单位迎风面积换热性能系数，此处取 6W/cm2。为保证空调系统制冷效果良好及系统工作稳定，冷凝器散热性能设计通常都是最大化原则，冷凝器的迎风面积应尽可能大。因此，冷凝器芯体的最
18、终迎风面积应至少但不限于达到1010cm2。（注：标杆车冷凝器芯体尺寸规格为：L650W12H370，即芯体迎风面积为2300cm2，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页其换热量为11136W。）第三部分制热系统设计计算（冬季）一、 空调的热负荷1、玻璃的温差传热和日射得热QG1，K玻A玻t 6.43.435（ 2520）989（W）由于无太阳辐射，因此QG2，0 故 Q玻，QG1，+QG2，989 + 0 989（W）2、新风产生的热负荷及门窗的漏热量Q新)(00ihhnln乘员人数， n=2+3 0l 新风量 /
19、人.小时，取值 11m3/h.人（最小不小于 10 m3/h.人）空气密度，取1.14kg/m30h 室外空气的焓值，0h 24.7kJ/kg ih 车室内空气的焓值，ih 38.6kJ/kg 故 Q新，)(00ihhnl115/36001.14（ 24.738.6）10001102（W）3、车身传热量(1)、车顶Q车顶，= KFt 4.81.556（ 2520）336（W）(2)、侧面Q侧，= KFt =4.82.123(2520) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页 =459（W）(3)、车地板热负荷Q底，=
20、 KFt 4.84.551（ 2520）983（W）(4)发动机舱的传热发动机为发热体，取Q前围，= 0 综上所述，整个车身的传热量为Q车身，= Q车顶，Q侧，Q底，Q前围，336459983+ 0 1778（W）4、人体的热负荷由于人体是发热体，因此取Q人，0 故：冬季空调系统的总负荷为：Q，= Q玻，+Q新，+ Q车身，+ Q人，98911021778+ 0 3869（W）根椐计算结果，在实际选用汽车空调时还应有5%15%的余量，此处取 10。因此： Q，=38691.14256（W）取 Q，=4260 W 二、 空调系统的性能确定空调系统制热量应和冬季空调系统的总符合相等，即Q热=Q，=
21、4260 W （注：标杆车空调系统吹面模式下制热量为5692W。）因该计算值低于标杆车空调系统制热量，因此 CP2空调系统制热量的设计目标可按高水平值（即标杆车样件水平）设定：Q热= 5692W 5700W 设定系统工作状态如下：HVAC 进风干球温度： 20暖风芯体进水温度： 85暖风芯体进水流量： 10L/min 蒸发风机端电压： 13.5V HVAC 装置：制热、吹面、外循环模式1、空调送风量的确定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页 HBHVAC 进风口空气焓值， HB38.6 KJ/kg HNHVAC 出
22、风口空气焓值，设蒸发器出风干球温度70，湿度 5，则其空气焓值 HN96 KJ/kg HHVAC 进出口空气焓差H = HB HN = 9638.6 = 57.4KJ/kg蒸发器室内空气密度1.01 kg/m3空调送风量：即HVAC 状态下蒸发风机送风量应达到：V风Q空/(H) 57003600 / (1.0157.41000) 354（m3/h）（注：标杆车空调送风量为338m3/h。）2、暖风芯体的设计暖风芯体制冷量： Q暖芯=Q热= 5700W 按照协众公司 W25 规格的铝钎焊式暖风芯体的换热效率性能特性，暖风芯体芯体迎风面积预算为：S暖芯= Q热/暖芯= 5700 / 17 = 335（cm2）暖芯协众 W25 规格铝钎焊式暖风芯体的单位迎风面积换热性能系数，此处取 暖芯=17 W/cm2。（注：标杆车暖风芯体尺寸规格L190W42H180，迎风面积350cm2，制热量5801W。）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页
