电动汽车热冷负荷计算.docx
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电动汽车热冷负荷计算.docx
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电动汽车热冷负荷计算
Q/XZ
南京协众汽车空调集团有限公司企业标准
Q/XZ134-2015
电动汽车热/冷负荷计算
2015-04-15发布
2015-04-30实施
南京协众汽车空调集团有限公司发布
前 言
本标准是根据GB/T1.1-2009的要求,作为公司电动汽车热/冷负荷计算的技术文件,为公司电动汽车热/冷负荷的计算提供了技术指导依据。
本标准由南京协众汽车空调集团有限公司研究院提出。
本标准由南京协众汽车空调集团有限公司研究院归口管理。
本标准由南京协众汽车空调集团有限公司研究院负责起草。
本标准主要起草人:
杨伟。
本标准2015年首次发布。
8电动汽车热/冷负荷计算
1范围
本标准规定了本公司内关于电动汽车热/冷负荷计算的内容。
本标准适用于本公司内各部门的技术标准、管理标准、工作标准的制(修)订。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用编写是必不可少的。
闵海涛,王晓丹,曾小华,李颂.电动汽车空调系统参数匹配与计算研究.《汽车技术》.2009年06期.
曹立波,杨华,高建远.电动汽车空调系统设计对策.湖南大学学报(自然科学版),2001,28(5).
谢卓,陈江平,陈芝久.电动车热泵空调系统的设计分析.汽车工程,2006,28(8).
曹中义.电动汽车电动空调系统分析研究:
[学位论文].武汉:
武汉理工大学,2008.
陈沛霖,曹叔维,郭健雄.空气调节负荷计算理论与方法.上海:
同济大学出版社,1987.
3编写意义
电动汽车是我国目前极为重视的一个汽车工业分支,其发展必然会带动电动汽车空调产业的发展。
电动汽车空调作为空调技术在电动汽车上的应用,它能创造车室内热微环境的舒适性,保持车室内空气温度、湿度、流速、洁净度、噪声和余压等在舒适的标准范围内,不仅有利于保护司乘人员的身心健康,提高其工作效率和生活质量,而且还对增加汽车行始安全性具有积极作用。
本文即结合电动汽车的结构特点,通过理论计算,得出电动汽车空调系统准确适宜的制冷/制热能力,为电动汽车空调系统的设计提供理论基础。
4汽车空调热/冷负荷的组成
4.1热平衡模型
下图是以稳态传热为基础建立的汽车空调系统的热平衡模型。
热量传递包括导热、对流、辐射三种方式。
为了便于分析,该热平衡模型建立在以下三个假设基础之上:
①车身热传递为一维稳态导热;②车厢内的热负荷只使车内空气和部件的温度升高;③车内各部件的温度与车内空气的温度均匀一致。
4.2热平衡方程
根据上述热平衡模型建立的热平衡方程式如下:
Q热=QG1+QG2+Q新+Q车顶+Q车侧+Q车底板+Q电动机+Q人+Q湿
Q冷=QG1ˊ+QG2ˊ+Q新ˊ+Q车顶ˊ+Q车侧ˊ+Q车底板ˊ+Q电动机ˊ+Q人ˊ
上述式中:
Q热——整车空调系统热负荷
Q冷——整车空调系统冷负荷
QG1/QG1ˊ——由于车内外温差通过玻璃传入的热/冷负荷
QG2/QG2ˊ——由于太阳辐射通过玻璃传入的热/冷负荷
Q新/Q新ˊ——新风产生的热/冷负荷及门窗的露热/冷量
Q车顶/Q车顶ˊ——从车顶传导进入车内的热/冷负荷
Q车侧/Q车侧ˊ——从车侧面传导进入车内的热/冷负荷
Q车底板/Q车底板ˊ——从行李箱及车厢地板传导进入车内的热/冷负荷
Q电动机/Q电动机ˊ——从电动机侧传导进入车内的热/冷负荷
Q人/Q人ˊ——车内驾驶人员及乘客散发的热/冷负荷
Q湿——为维持车内含湿量恒定需从车内除去的湿负荷
5热/冷负荷计算所需输入条件
5.1整车资料
前窗(m²)
S前窗
斜角(°)
a
阳面投影面积(m²)
S前窗ˊ=S前窗*cos(a/180π)
后窗(m²)
S后窗
斜角(°)
b
阳面投影面积(m²)
S后窗ˊ=S后窗*cos(b/180π)
侧窗(m²)
S侧窗
斜角(°)
c
阳面投影面积(m²)
S侧窗ˊ=S侧窗*cos(c/180π)
玻璃总面积(m²)S玻
S前窗+S后窗+S侧窗
阳面投影总面积(m²)S玻ˊ
S前窗ˊ+S后窗ˊ+S侧窗ˊ
顶盖(m²)
S顶盖
天窗面积S天
底板(m²)
S底板
前围(m²)
S前围
除玻璃外车身侧面积(m²)
S车侧
驾驶员内部容积(m³)
V驾驶
乘坐人数(驾驶员1人)
N人
5.2设计条件
夏季制冷
室外温度(°C)
40
对应焓值(KJ)
101
太阳辐射(W/m²)
1000
—
车室温度(°C)
24
对应焓值(KJ)
48
车速(km/h)
40
对应对流换热系数
40.6
冬季制热
室外温度(°C)
-25
对应焓值(KJ)
-24.7
太阳辐射(W/m²)
0
—
车室温度(°C)
24
对应焓值(KJ)
48.18
车速(km/h)
40
对应对流换热系数
40.6
湿负荷计算时空气焓值41.3kj/kg
湿负荷计算时空气焓值40kj/kg
5.3经验参数
下属参数均为经验参数,经验参数可以根据具体情况进行修改。
玻璃传热系数K玻=6.4
太阳辐射通过玻璃透入系数η=0.56
太阳辐射通过玻璃吸收系数ρ=0.34
太阳辐射通过玻璃内表面放热系数αB=16.7(w/m²℃)
玻璃遮阳系数S=0.77
车窗外表面的太阳辐射强度Is=41.7
新风量=11(m3/h.人)
空气密度ρ=1.14
车身综合传热系数K=4.8
车身表面吸收系数ε=0.9
地表面热辐射系数I=200
电动机前围板面温度=45(℃)
司机散发的热负荷Q司=170(W)
乘员散发的热负荷Q乘=108(W)
乘员群集系数y=0.89
27℃时人体散湿量d0=56(g/h)
风机风量L=480(m3/h)
湿负荷计算空气温度=8(℃)
湿负荷计算空气相对湿度=100%
湿负荷计算空气含湿量=6.7
6热/冷负荷计算
6.1冷负荷计算
整车冷负荷计算
Q玻ˊ(W)
QG1ˊ+QG2ˊ
QG1ˊ(W)
玻璃传热系数K玻×玻璃总面积S波总×(室外温度-车室温度)
QG2ˊ(W)
0
Q新ˊ(W)
新风量lo×乘坐人数×空气密度ρ×(室外温度焓值-车室温度焓值)÷3.6
Q车身ˊ(W)
Q车顶ˊ+Q车侧ˊ+Q车底板ˊ+Q电动机ˊ
Q车顶ˊ(W)
车身综合传热系数K×车顶盖面积S顶盖×(室外温度-车室温度)
Q车侧ˊ(W)
车身综合传热系数K×车身侧面积S车侧×(室外温度-车室温度)
Q车底板ˊ(W)
车身综合传热系数K×车底板面积S底板×(室外温度-车室温度)
Q电动机ˊ(W)
0
Q人ˊ(W)
0
Q冷(W)
QG1ˊ+QG2ˊ+Q新ˊ+Q车顶ˊ+Q车侧ˊ+Q车底板ˊ+Q电动机ˊ+Q人ˊ
整车冷负荷计算结果(W)
经验余量值1.1×Q冷
6.2热负荷计算
整车热负荷计算
Q玻(W)
QG1+QG2
QG1(W)
玻璃传热系数K玻×玻璃总面积S波总×(室外温度-车室温度)
QG2(W)
(η+ρ×αB÷αH)×S×U
车窗太阳辐射量U=S玻ˊ×太阳辐射量IG+(S玻-S玻ˊ)×Is
Q新(W)
新风量lo×乘坐人数×空气密度ρ×(室外温度焓值-车室温度焓值)÷3.6
Q车身(W)
Q车顶+Q车侧+Q车底板+Q电动机
Q车顶(W)
车身综合传热系数K×车顶盖面积S顶盖×(当量温度tm1-车室温度)
当量温度tm1=室外温度+ε÷(对流换热系数+k)×(Is+太阳辐射量IG)
Q车侧(W)
车身综合传热系数K×车身侧面积S车侧×(当量温度tm2-车室温度)
当量温度tm2=室外温度+ε÷(对流换热系数+k)×(Is+太阳辐射量IG)×0.5
Q车底板(W)
车身综合传热系数K×车底板面积S底板×(当量温度tm3-车室温度)
当量温度tm3=室外温度+ε÷(对流换热系数+k)×I
Q电动机(W)
车身综合传热系数K×前围面积S前围×(电动机前围板面温度T-车室温度)
Q人(W)
司机散发的热负荷Q司+乘员散发的热负荷Q乘×乘员群集系数y×(乘坐人数-1)
Q湿(W)
空气焓差ΔH÷3.6×鼓风机风量L×空气密度ρ
Q热(W)
QG1+QG2+Q新+Q车顶+Q车侧+Q车底板+Q电动机+Q人+Q湿
整车热负荷计算结果(W)
经验余量值1.1×Q热
当量温度:
是指综合干球温度、辐射温度和气流速度的一种综合指标。
后附C50EB(电动汽车)热负荷计算书样表。
C50EB(电动汽车)热负荷计算书
计算说明
黄色
表示:
计算必需输入的参数
蓝色
表示:
计算经验参数可以更改
红色
表示:
计算结果
整车资料
前窗(m²):
1.18
斜角(°):
30.3
阳面投影面积(m²):
1.0188
后窗(m²):
0.783
斜角(°):
28.5
阳面投影面积(m²):
0.6881
侧窗(m²):
1.106
斜角(°):
74
阳面投影面积(m²):
0.3049
玻璃总面积为(m²):
3.069
阳面投影总面积(m²):
2.0118
顶盖(m²):
1.561
0.1638m²天窗面积
底板(m²):
2.446
前围(m²):
0.751
除玻璃外车身侧面积(m²):
2.911
驾驶员内部容积(m³):
5.19
乘坐人数(驾驶员1人):
5
设计条件
夏季制冷
—
室外温度(°C):
40
对应焓值(KJ):
101
太阳辐射(W/m²):
1000
—
车室温度(°C):
24
对应焓值(KJ):
48
车速(km/h):
40
对应对流换热系数:
40.6
冬季制热
室外温度(°C):
-25
对应焓值(KJ):
-24.7
太阳辐射(W/m²):
0
—
车室温度(°C):
24
对应焓值(KJ):
48.18
车速(km/h):
40
对应对流换热系数:
40.6
整车热负荷计算结果(W):
4454.84
—
整车冷负荷计算结果(W):
-4244.77
空调系统总负荷(W):
4049.86
空调系统总热负荷(W):
-3858.88
加余量:
1.1
4454.84
加余量:
1.1
-4244.77
整车热负荷
整车冷负荷
玻璃窗热负荷(W)Q玻=QG1+QG2:
1422.1
玻璃窗冷负荷(W)Q玻‘=QG1‘+QG2‘:
-962.44
1.由于车内外温差通过玻璃传入的热负荷(W)QG1
—
—
K玻:
6.4
QG1=k玻xS玻xΔt:
314.27
1.由于车内外温差通过玻璃传入的冷负荷(W)QG1‘:
-962.44
2.由于太阳辐射通过玻璃传入的热负荷(W)QG2
—
—
太阳辐射通过玻璃透入系数η:
0.56
太阳辐射通过玻璃吸收系数ρ:
0.34
太阳辐射通过玻璃内表面放热系数(w/m²℃)αB:
16.7
玻璃遮阳系数S:
0.77
车窗太阳辐射量U:
2055.86
车窗外表面的太阳辐射强度Is:
41.7
U=S玻‘xIG+(S玻-S玻’)Is:
2055.86
QG2=(η+ρxαB/αH)xUxS:
1107.88
2.由于太阳辐射通过玻璃传入的冷负荷(W)QG2‘:
0
3.新风产生的热负荷及门窗的露热量(W)Q新:
923.08
3.新风产生的冷负荷及门窗的露冷量(W)Q新‘:
-1269.33
新风量(m3/h.人)lo:
11
—
—
空气密度ρ:
1.14
空气密度ρ:
1.14
Q新=loxNxρx(ho-hi)/3.6:
923.08
车身传热量(W)Q车身=Q车顶+Q车侧+Q车底板+Q电动机:
952.55
Q车身‘(W)=Q车顶‘+Q车侧‘+Q车底板‘+Q电动机‘:
-1627.11
车身综合传热系数K:
4.8
—
—
车身表面吸收系数ε:
0.9
4.从车顶传导进入车内的热负荷(W)Q车顶:
274.61
4.从车顶传导进入车内的冷负荷(W)Q车顶‘:
-367.15
当量温度(℃)tm1:
60.65
5.从车侧面传导进入车内的热负荷(W)Q车侧:
367.84
5.从车侧面传导进入车内的冷负荷(W)Q车侧‘:
-684.67
当量温度(℃)tm2:
50.33
6.从行李箱及车厢地板传导进入车内的热负荷(W)Q车底板:
234.4
6.从行李箱及车厢地板传导进入车内的冷负荷(W)Q车底‘:
-575.3
当量温度(℃)tm3:
43.96
—
—
地表面热辐射系数I:
200
7.从电动机侧传导进入车内的热负荷(W)Q电动机:
75.7
7.从电动机侧传导进入车内的冷负荷(W)Q电动机‘:
0
电动机前围板面温度(℃)T:
45
8.车内驾驶人员及乘客散发的热负荷(W)Q人:
554.48
8.车内驾驶人员及乘客散发的冷负荷(W)Q人‘:
0
司机散发的热负荷Q司:
170
—
—
乘员散发的热负荷Q乘:
108
乘员群集系数y:
0.89
9.为维持车内含湿量恒定需从车内除去的湿负荷(W)Q湿:
197.6
27℃时人体散湿量(g/h)d0:
56
人总散湿量D0:
280.00
空气密度ρ:
1.14
车室内空气总质量为(kg)M:
5.92
风机风量(m3/h)L:
480
由于人体散湿而产生的含湿量增加(g/kg)B:
0.51
空气温度为(℃):
8
相对湿度为:
100%
含湿量:
6.7
空气温度为(℃):
24
含湿量为:
6.7
焓值为:
41.3
空气温度为(℃):
24
含湿量为:
6.19
焓值为:
40
由H-D图可知((kj/kg)ΔH:
1.3
Q湿=ΔH/3.6xLxρ:
197.6
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