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 XZ 134 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 Q XZ 134 2015 1 前 言 本标准是根据 GB T 1 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 Q XZ 134 2015 2 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 车身热传递为一维稳态导热 车厢内的热负荷只使车内空气和部件的温度升高 车内 各部件的温度与车内空气的温度均匀一致 Q XZ 134 2015 3 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 QG1 QG2 Q 新 Q 车顶 Q 车侧 Q 车底板 Q 电动机 Q 人 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 QG1 由于车内外温差通过玻璃传入的热 冷负荷 QG2 QG2 由于太阳辐射通过玻璃传入的热 冷负荷 Q 新 Q 新 新风产生的热 冷负荷及门窗的露热 冷量 Q 车顶 Q 车顶 从车顶传导进入车内的热 冷负荷 Q 车侧 Q 车侧 从车侧面传导进入车内的热 冷负荷 Q 车底板 Q 车底板 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 从电动机侧传导进入车内的热 冷负荷 Q 人 Q 人 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 m S 前窗 斜角 a 阳面投影面积 m S 前窗 S 前窗 cos a 180 后窗 m S 后窗 斜角 b 阳面投影面积 m S 后窗 S 后窗 cos b 180 侧窗 m S 侧窗 斜角 c 阳面投影面积 m S 侧窗 S 侧窗 cos c 180 玻璃总面积 m S 玻 S 前窗 S 后窗 S 侧窗 阳面投影总面积 m S 玻 S 前窗 S 后窗 S 侧窗 顶盖 m S 顶盖 底板 m S 底板 前围 m S 前围 除玻璃外车身侧面积 m S 车侧 驾驶员内部容积 m V 驾驶 天窗面积 S 天 Q XZ 134 2015 4 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 m 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 m 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 3 kj kg 湿负荷计算时空气焓值 40 kj 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 0 56 太阳辐射通过玻璃吸收系数 0 34 太阳辐射通过玻璃内表面放热系数 B 16 7 w m 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 1 14 车身综合传热系数K 4 8 车身表面吸收系数 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 Q XZ 134 2015 5 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 W QG1 Q G2 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 0 Q 新 W 新风量 lo 乘坐人数 空气密度 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 室外温度 车室温度 Q 车侧 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 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 W 0 Q 人 W 0 Q 冷 W QG1 QG2 Q 新 Q 车顶 Q 车侧 Q 车底板 Q 电动机 Q 人 Q XZ 134 2015 6 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 B H S U QG2 W 车窗太阳辐射量 U S 玻 太阳辐射量 IG S 玻 S 玻 Is Q 新 W 新风量 lo 乘坐人数 空气密度 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 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 Q 车顶 W 当量温度 tm1 室外温度 对流换热系数 k Is 太阳辐射量 IG 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 Q 车侧 W 当量温度 tm2 室外温度 对流换热系数 k Is 太阳辐射量 IG 0 5 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 Q 车底板 W 当量温度 tm3 室外温度 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 H 3 6 鼓风机风量 L 空气密度 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 Q XZ 134 2015 7 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 Q XZ 134 2015 8 C50EB 电动汽车 热负荷计算书 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计算说明 红色 表示 计算结果 整车资料 前窗 m 1 18 斜角 30 3 阳面投影面积 m 1 0188 后窗 m 0 783 斜角 28 5 阳面投影面积 m 0 6881 侧窗 m 1 106 斜角 74 阳面投影面积 m 0 3049 玻璃总面积为 m 3 069 阳面投影总面积 m 2 0118 顶盖 m 1 561 底板 m 2 446 前围 m 0 751 除玻璃外车身侧面积 m 2 911 驾驶员内部容积 m 5 19 乘坐人数 驾驶员 1 人 5 0 1638m 天窗面积 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 m 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 Q XZ 134 2015 9 冬季制热 室外温度 C 25 对应焓值 KJ 24 7 太阳辐射 W m 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 x S 玻 x t 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 0 56 太阳辐射通过玻璃吸收系数 0 34 太阳辐射通过玻璃内表面放热系数 w m B 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 Q XZ 134 2015 10 U S 玻 x IG S 玻 S 玻 Is 2055 86 QG2 x B H x U x S 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 1 14 空气密度 1 14 Q 新 lo x N x x 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 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 Q XZ 134 2015 11 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 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 H 1 3 Q 湿 H 3 6 x L x 197 6