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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