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Q/XZ134－20151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。Q/XZ134－20152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。Q/XZ134－201534.2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ˊS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Q/XZ134－201545.2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/kg5.3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=0.8927℃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=6.7Q/XZ134－201556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+QG2ˊQG1ˊ（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）0Q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）÷3.6Q车身ˊ（W）Q车顶ˊ+Q车侧ˊ+Q车底板ˊ+Q电动机ˊQ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）0Q人ˊ（W）0Q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Q/XZ134－201566.2热负荷计算整车热负荷计算Q玻（W）QG1+QG2QG1（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）×IsQ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）÷3.6Q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)×0.5Q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)×IQ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ρQ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。Q/XZ134－20157C50EB（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）：1.5610.1638m²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：40.6Q/XZ134－20158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：1.14454.84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‘：-962.441.由于车内外温差通过玻璃传入的热负荷（W）QG1——K玻：6.4QG1=k玻xS玻xΔt：314.271.由于车内外温差通过玻璃传入的冷负荷（W）QG1‘：-962.442.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：41.7Q/XZ134－20159U=S玻‘xIG+（S玻-S玻’）Is：2055.86QG2=（η+ρxαB/αH)xUxS：1107.882.由于太阳辐射通过玻璃传入的冷负荷（W）QG2‘：03.新风产生的热负荷及门窗的露热量（W）Q新：923.083.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：1.14Q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：952.55Q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：0.94.从车顶传导进入车内的热负荷（W）Q车顶：274.614.从车顶传导进入车内的冷负荷（W）Q车顶‘：-367.15当量温度（℃）tm1：60.655.从车侧面传导进入车内的热负荷（W）Q车侧：367.845.从车侧面传导进入车内的冷负荷（W）Q车侧‘：-684.67当量温度（℃）tm2：50.336.从行李箱及车厢地板传导进入车内的热负荷（W）Q车底板：234.46.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：2007.从电动机侧传导进入车内的热负荷（W）Q电动机：75.77.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：458.车内驾驶人员及乘客散发的热负荷（W）Q人：554.488.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：108Q/XZ134－201510乘员群集系数y：0.899.为维持车内含湿量恒定需从车内除去的湿负荷（W）Q湿：197.627℃时人体散湿量（g/h）d0：56人总散湿量D0：280.00空气密度ρ：1.1