《汽車空調(diào)技術(shù)》講義知識(shí)分享

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。汽車空調(diào)技術(shù)講義-汽車空調(diào)技術(shù)講義主要教材：張蕾主編，汽車空調(diào).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.2（U463.85/37）參考教材：1.方貴銀，李輝編著.汽車空調(diào)技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.1（U463.85/21）2.闕雄才，陳江平主編.汽車空調(diào)實(shí)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.3（U463.85/23）3.王宜義，王軍編著.汽車空調(diào).西安：西安交通大學(xué)出版社，1995.7第一章緒言1.1汽車空調(diào)定義空調(diào)是空氣調(diào)節(jié)器的簡稱。汽車空調(diào)是空調(diào)領(lǐng)域中的一個(gè)分支，它是通過某種方式控制車室內(nèi)空

2、氣的溫度、濕度、清潔度、風(fēng)速，并使其以一定速度在車室內(nèi)流動(dòng)和分配，為駕駛員及乘客提供舒適環(huán)境空氣處理過程，也就是說汽車空調(diào)裝置應(yīng)具備制冷、供暖、通風(fēng)、凈化空氣、加濕和除濕等多項(xiàng)功能。汽車空調(diào)已大眾化、普及化。日本和歐美的一些發(fā)達(dá)國家，現(xiàn)在生產(chǎn)的新型轎車，絕大部分出廠時(shí)就安裝了空調(diào)設(shè)備。不但轎車、旅游客車和公共汽車上裝有空調(diào)設(shè)備，而且在載貨汽車、拖拉機(jī)的駕駛室里以及具有特殊作業(yè)的汽車上，都裝有空調(diào)設(shè)備。可見汽車空凋的使用已經(jīng)相當(dāng)普及。1.2汽車空調(diào)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)汽車空調(diào)質(zhì)量的指標(biāo)主要有四個(gè)，即溫度、濕度、風(fēng)速和清潔度。1溫度在夏季人感到舒適的溫度是2228，冬季是1618。溫度低于14，人會(huì)

3、感覺到“冷”，溫度越低，手腳動(dòng)作就會(huì)越僵硬，駕駛員將不能靈活操作。溫度超過28，人就會(huì)覺得燥熱，精神集中不起來，思維遲鈍，容易造成交通事故。超過40，則稱為有害溫度，將對(duì)人體的健康造成損害。另外，人體面部所需求的溫度比足部略低，即要求“頭涼足暖”，溫差大約為2。2濕度人覺得舒適的相對(duì)濕度夏季是5060，冬季是4050。在這種濕度環(huán)境中，人會(huì)覺得心情舒暢。濕度過低，皮膚會(huì)癢；濕度過高，人會(huì)覺得悶。3風(fēng)速人在流動(dòng)的空氣中比在靜止的空氣中要舒適，這是因?yàn)榱鲃?dòng)的空氣能促進(jìn)人體內(nèi)外散熱。所以，空氣流速是汽車空氣調(diào)節(jié)的重要內(nèi)容之一?？諝饬魉僭?.2m/s以下為好，并且以低速變動(dòng)為佳。4清潔度由于車內(nèi)空間小

4、，乘員密度大，全封閉空間的空氣極易產(chǎn)生缺氧(O2)和二氧化碳(CO2)濃度過高的現(xiàn)象；汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的一氧化碳(CO)和道路上的粉塵都易進(jìn)入車內(nèi)，造成車內(nèi)空氣渾濁，嚴(yán)重影響乘員的身體健康，因此必須對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行凈化處理。1.3汽車空調(diào)的特點(diǎn)和房間空調(diào)器相比，由于汽車空調(diào)裝置使用條件的特殊性，對(duì)整車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)節(jié)和控制也提出了特殊要求，并增加了難度。例如，1）汽車直接暴露在室外，承受日曬雨淋和泥沙侵蝕，環(huán)境條件惡劣，乘員的出入頻繁及車內(nèi)乘員占空間比大，要求車室內(nèi)的空氣參數(shù)能迅速調(diào)節(jié)到位，因此需要空調(diào)系統(tǒng)必須有一定的儲(chǔ)備能力。2）汽車的門窗面積占整車外表面積的比例較大，給密封和隔熱帶來

5、一定困難。3）車速變化的偶然性（尤其是對(duì)于被動(dòng)式驅(qū)動(dòng)方式的汽車空調(diào)系統(tǒng)，因車速變化直接影響到空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速）增加了對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)變工況運(yùn)行控制的難度。4）車內(nèi)空間的限制不但給空調(diào)系統(tǒng)的布置造成困難，而且由于部件間的間距有限，在一定程度上影響了換熱器的換熱效果。5）路面顛簸不平引起的振動(dòng)或因沙石的撞擊，泥沙的腐蝕性等容易引起制冷劑的泄漏。6)車用空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)、外觀設(shè)計(jì)和布置，除必須與車身內(nèi)飾和外觀協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，保持整車的完美以外，還必須考慮其對(duì)汽車底盤、車身等結(jié)構(gòu)件及汽車行駛穩(wěn)定性、安全性的影響，這是普通空調(diào)設(shè)計(jì)不會(huì)碰到的?？傊?，對(duì)整車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝必須綜合考慮動(dòng)力的消耗、功率的匹配、

6、驅(qū)動(dòng)方式、車室內(nèi)空氣參數(shù)的要求環(huán)境及工況變化以及經(jīng)濟(jì)性等諸多因素。1.4汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成與分類1.4.1汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成汽車安裝空調(diào)系統(tǒng)的目的是為了調(diào)節(jié)車內(nèi)空氣的溫度、濕度，改善車內(nèi)空氣的流動(dòng)，并且提高空氣的清潔度。因此汽車空調(diào)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：(1)制冷裝置(系統(tǒng))：對(duì)車內(nèi)空氣或由外部進(jìn)入車內(nèi)的新鮮空氣進(jìn)行冷卻或除濕，使車內(nèi)空氣變得涼爽舒適。(2)暖風(fēng)裝置主要用于取暖，對(duì)車內(nèi)空氣或由外部進(jìn)入車內(nèi)的新鮮空氣進(jìn)行加熱，達(dá)到取暖、除濕的目的。(3)通風(fēng)裝置將外部新鮮空氣吸進(jìn)車內(nèi)，起通風(fēng)和換氣作用。同時(shí)通風(fēng)對(duì)防止風(fēng)窗玻璃起霧也起著良好作用。(4)加濕裝置在空氣濕度較低的時(shí)候，對(duì)車內(nèi)空氣加

7、濕，以提高車內(nèi)空氣的相對(duì)濕度。(5)空氣凈化裝置除去車內(nèi)空氣的塵埃、臭味、煙氣及有毒氣體，使車內(nèi)空氣變得清潔。將上述各部分全部或部分有機(jī)地組合在一起安裝在汽車上，便組成了汽車空調(diào)系統(tǒng)。在一般的轎車和客、貨車上，通常只有制冷裝置、暖風(fēng)裝置和通風(fēng)裝置，在高級(jí)轎車和高級(jí)大客車上，才有加濕裝置和空氣凈化裝置。1.4.2汽車空調(diào)系統(tǒng)的分類有不同的分類方法。例如文獻(xiàn)【闕雄才，陳江平主編.汽車空調(diào)實(shí)用技術(shù).】按制冷壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式分類，將汽車空調(diào)系統(tǒng)（裝置）分為獨(dú)立式、非獨(dú)立式及電力驅(qū)動(dòng)式；按制冷系統(tǒng)的節(jié)流減壓方法分，有離合器熱力膨脹閥（CCTXV系統(tǒng)）和離合器節(jié)流短管（CCOT系統(tǒng)）兩類；等等。這里以教材

8、分類方法為主。1按驅(qū)動(dòng)方式分類汽車空調(diào)系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)方式可分為非獨(dú)立式汽車空調(diào)系統(tǒng)和獨(dú)立式汽車空調(diào)系統(tǒng)。(1)非獨(dú)立式汽車空調(diào)系統(tǒng)(見圖l-5)空調(diào)制冷壓縮機(jī)由汽車本身的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能受汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工況的影響較大，工作穩(wěn)定性較差。尤其是低速時(shí)制冷量不足，而在高速時(shí)制冷量過剩，并且消耗功率較大，影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性。這種類型的汽車空調(diào)系統(tǒng)一般多用于制冷量相對(duì)較小的中、小型客車上。(2)獨(dú)立式汽車空調(diào)系統(tǒng)(見圖1-6)空調(diào)制冷壓縮機(jī)由專用的空調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)(也稱副發(fā)動(dòng)機(jī))驅(qū)動(dòng)，因此汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能不受汽車主發(fā)動(dòng)機(jī)工況的影響，工作穩(wěn)定、制冷量大，但由于加裝了一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅成本增加，而且體

9、積和質(zhì)量也增加。這種類型的汽車空調(diào)系統(tǒng)多用于大、中型客車上?？傊?，兩種型式的驅(qū)動(dòng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，至于采用哪種型式，要從各種影響因素分析考慮，如整車布置、整車負(fù)荷、空間位置和發(fā)動(dòng)機(jī)功率等。2按結(jié)構(gòu)型式分類汽車空調(diào)按結(jié)構(gòu)型式可分為整體式空調(diào)、分體式空調(diào)以及分散式空調(diào)。(1)整體式空調(diào)將副發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器通過傳動(dòng)帶、管道連接成一個(gè)整體，安裝在一個(gè)專用機(jī)架上，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立總成，由副發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，通過車內(nèi)通風(fēng)管將冷風(fēng)送入車內(nèi)。(2)分體式空調(diào)將壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及獨(dú)立式空調(diào)的副發(fā)動(dòng)機(jī)部分或全部分開布置，用管道聯(lián)接成一個(gè)制冷系統(tǒng)。(3)分散式空調(diào)將蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)等各部件分散安裝在汽車

10、各個(gè)部位，并用管道相聯(lián)接。轎車、中小型客車及貨車都采用這種結(jié)構(gòu)形式。3按蒸發(fā)器的布置方式分類汽車空調(diào)按蒸發(fā)器的布置方式可分為儀表臺(tái)板式空調(diào)、頂置式空調(diào)。(1)儀表臺(tái)板式經(jīng)常稱為前置式空調(diào)，蒸發(fā)器安裝在儀表臺(tái)板之下，與車內(nèi)內(nèi)飾融為一體，布置美觀，如微型轎車及微型單、雙排座車均采用這種方式，這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是前排冷氣效果好，第二排次之。但微型客車的第二排冷氣效果則較差。(2)頂置式空調(diào)蒸發(fā)器吊置于車內(nèi)頂上，因此俗稱頂置式空調(diào)，一般常安裝于中部，有的人稱其為中央空調(diào)。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是車內(nèi)降溫平衡，整體降溫平衡，克服了儀表臺(tái)板式空調(diào)的缺點(diǎn)。4按蒸發(fā)器和冷凝器的數(shù)量的不同分類汽車空調(diào)按蒸發(fā)器和冷凝

11、器的數(shù)量可分為單蒸單冷式、單蒸雙冷式、雙蒸單冷式和雙蒸雙冷式。(1)單蒸單冷式一個(gè)蒸發(fā)器、一個(gè)冷凝器。微型車普遍采用這種方式，如夏利微型轎車和云雀微型轎車。(2)單蒸雙冷式一個(gè)蒸發(fā)器、兩個(gè)冷凝器、一般是由于冷凝器的安裝位置受限，冷凝器只能平置，無迎風(fēng)效果，于是安裝一個(gè)副冷凝器，在主冷凝器與副冷凝器之間形成“串聯(lián)”聯(lián)接。(3)雙蒸單冷式兩個(gè)蒸發(fā)器、一個(gè)冷凝器。這種結(jié)構(gòu)一般是一個(gè)前置式蒸發(fā)器(儀表臺(tái)板式)和一個(gè)頂置式蒸發(fā)器，兩個(gè)蒸發(fā)器之間“并聯(lián)”聯(lián)接，前置式蒸發(fā)器主要用于前排(駕駛員)及第二排的制冷，而頂置式蒸發(fā)器用于后兩排的制冷，車內(nèi)降溫比較平衡。(4)雙蒸雙冷式兩個(gè)蒸發(fā)器、兩個(gè)冷凝器。雙蒸發(fā)器

12、帶來了系統(tǒng)的不匹配，特別是高壓太高，而主冷凝器又由于空間的限制不能做得太大，這時(shí)就需增加副冷凝器，系統(tǒng)高壓會(huì)變得非常理想。但這種布置方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管路接頭多、易泄漏、成本較高、安裝也要困難些。1.5汽車空調(diào)發(fā)展史自1886年德國的卡爾.本茨（KarlBenz）造出第一輛汽車至今百余年來，汽車工業(yè)發(fā)展很快，各類汽車（普通型小轎車、大客車、旅游車等各種專用車）已經(jīng)成為日前人們的重要交通工具，汽車工業(yè)也已成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和人們物質(zhì)文明水準(zhǔn)的提高，人們逐漸注重對(duì)汽車的舒適性要求，因而汽車空調(diào)技術(shù)也得以相應(yīng)發(fā)展。汽車空調(diào)的起步約比汽車的問世落后半個(gè)世紀(jì)，但它的發(fā)展速度卻很快，這

13、不但表現(xiàn)在數(shù)量上（全世界汽車中40已裝有空調(diào)），而且在結(jié)構(gòu)性能上也有很大改善。1927年在美國問世的第一臺(tái)空調(diào)系統(tǒng)只含有一個(gè)加熱器、一個(gè)空氣過濾器和一套通風(fēng)系統(tǒng)，因此它僅能供暖。美國Packard公司第一次以機(jī)械方式制冷用于車用空調(diào)是在1940年，隨后于1954年第一臺(tái)冷暖一體化的整體式空調(diào)設(shè)備已安裝在美國Nash牌小汽車上，不久于1960年在Cadillac轎車上即出現(xiàn)了第一臺(tái)自動(dòng)控溫的汽車空調(diào)裝置。1979年，美國和日本共同推出了微機(jī)控制的空調(diào)系統(tǒng)，它不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)字顯示和操作自動(dòng)化，而且對(duì)壓縮機(jī)等主要部件的工作可進(jìn)行最佳控制，在自動(dòng)選擇室內(nèi)、外進(jìn)出風(fēng)量方面也進(jìn)行了滿意解決。半個(gè)多世紀(jì)來，汽

14、車空調(diào)技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在追求整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的小型輕量化，減少能源消耗和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制方面。汽車空調(diào)技術(shù)的發(fā)展是從低級(jí)到高級(jí)，由功能簡單向功能齊全方向發(fā)展的，其發(fā)展過程可以概括為以下五個(gè)階段：第一階段：單一供暖，即利用房間取暖的方法的汽車空調(diào)。1925年首先在美國出現(xiàn)利用汽車?yán)鋮s液通過加熱器的方法取暖。到1927年發(fā)展到具有加熱器、鼓風(fēng)機(jī)和空氣濾清器等比較完整的供熱系統(tǒng)。目前在寒冷的北歐、亞洲北部地區(qū)，汽車空調(diào)仍然使用單一供暖系統(tǒng)。第二階段：單一制冷的汽車空調(diào)。1939年，由美國通用汽車帕克公司(PACKARD)首先在轎車上安裝機(jī)械制冷降溫的空調(diào)器，成為汽車空調(diào)的先驅(qū)。目前在熱帶、亞熱帶地區(qū)，汽車

15、空調(diào)仍然使用單一制冷系統(tǒng)。如廣東、海南島使用的空調(diào)出租汽車，大部分只有制冷降溫功能。第三階段：冷暖一體化的汽車空調(diào)。1954年美國通用汽車公司，首先在納什(NASH)轎車上安裝了冷暖一體化的空調(diào)器，汽車空調(diào)才基本上具有調(diào)節(jié)控制車內(nèi)溫度、濕度的功能。隨著汽車空調(diào)技術(shù)的改進(jìn)，目前冷暖一體的空調(diào)基本上具有降溫、除濕、通風(fēng)、過濾和除霜等功能。第四階段：自動(dòng)控制的汽車空調(diào)。冷暖一體汽車空調(diào)需要人工操縱，增加了駕駛員的工作量，同時(shí)控制質(zhì)量也不太理想。1964年美國通用汽車公司將自動(dòng)控制的汽車空調(diào)安裝在凱迪拉克轎車上。這種自動(dòng)空調(diào)裝置只要預(yù)先設(shè)置好溫度，機(jī)器就能自動(dòng)地在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)工作，達(dá)到調(diào)節(jié)車內(nèi)空氣

16、的目的。第五階段：微型計(jì)算機(jī)控制的汽車空調(diào)。1973年美國通用汽車公司和日本五十鈴汽車公司一起聯(lián)合研究微型計(jì)算機(jī)控制的汽車空調(diào)系統(tǒng)，1977年同時(shí)安裝在各自生產(chǎn)的汽車上。微型計(jì)算機(jī)控制的汽車空調(diào)功能增加了顯示數(shù)字化，冷、暖、通風(fēng)三位一體化。微型計(jì)算機(jī)根據(jù)車內(nèi)外的環(huán)境條件，控制空調(diào)器的工作，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)運(yùn)行與汽車運(yùn)行的相關(guān)統(tǒng)一，極大地提高了調(diào)節(jié)效果、節(jié)約了燃料，從而提高了汽車的整體性能和最佳的舒適性。目前微型計(jì)算機(jī)控制的汽車空調(diào)都裝在高級(jí)汽車上，如福特公司的林肯、豐田汽車公司的凌志、本田汽車公司的雅閣和三菱大客車等。1.6我國汽車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀在20世紀(jì)60年代，我國曾經(jīng)有利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫

17、廢氣來取暖的供熱系統(tǒng)，并在6070年代生產(chǎn)的北京吉普和北方的一些長途客車上應(yīng)用。1976年以來，上海、南京、廣東等地開始生產(chǎn)汽車空調(diào)設(shè)備，但這些產(chǎn)品大多數(shù)是為轎車配套的。20世紀(jì)80年代初期，我國從日本購進(jìn)降溫用汽車制冷系統(tǒng)，裝在我國生產(chǎn)的紅旗、上海、伏爾加等小轎車上，并發(fā)展成單一的降溫汽車空調(diào)。20世紀(jì)80年代中后期，我國第一汽車制造廠以及上海、北京、湖南、廣州、佛山等地分別從日本、德國引進(jìn)先進(jìn)的空調(diào)生產(chǎn)線和空調(diào)技術(shù)，使我國的汽車空調(diào)技術(shù)接近世界水平，為我國的汽車空調(diào)發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。我國現(xiàn)有主要汽車空調(diào)生產(chǎn)廠家20多家，其中絕大部分都引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備，還有些是中外合資企業(yè)，

18、國內(nèi)汽車空調(diào)技術(shù)的研究和開發(fā)與國外的差距正在逐漸縮小。從市場(chǎng)占有情況看，由于目前大多數(shù)汽車空調(diào)生產(chǎn)未具規(guī)模，加上汽車空調(diào)種類繁多，國內(nèi)汽車空調(diào)銷售市場(chǎng)僅為幾家所壟斷。其中上海德爾福汽車空調(diào)系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的愛斯牌汽車空調(diào)為別克、帕薩特、桑塔納、捷達(dá)、富康、切諾基等車型配套；杰克賽爾汽車空調(diào)有限公司生產(chǎn)的空調(diào)主要為奧迪、紅旗轎車及解放牌重、中、輕型車配套；湖北沙市電工儀表集團(tuán)生產(chǎn)為東風(fēng)汽車公司、神龍富康汽車公司配套的載貨車空調(diào)和富康轎車空調(diào)；廣州豪華空調(diào)器有限公司生產(chǎn)為海南馬自達(dá)、奧拓、廣州本田、長安之星配套的車用空調(diào)。隨著我國汽車配件市場(chǎng)的逐步放開，國內(nèi)汽車空調(diào)生產(chǎn)廠家面臨國外汽車空調(diào)專業(yè)生產(chǎn)

19、廠家的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。因此國內(nèi)汽車空調(diào)生產(chǎn)如何走上專業(yè)化、規(guī)?；?jīng)營之路，將成為我國未來幾年汽車空調(diào)業(yè)迫切需要解決的問題。1.7汽車空調(diào)的發(fā)展方向當(dāng)前，從市場(chǎng)需求方面看，汽車空調(diào)裝置應(yīng)進(jìn)一步降低成本，提高燃油經(jīng)濟(jì)性；從制造方面看，隨著車廂地板的降低以及車輛向大型化、高級(jí)化發(fā)展，需進(jìn)一步提高汽車空調(diào)各組成裝置的緊湊性和效率；從乘員和駕駛員方面看，車內(nèi)溫度要合理分布、設(shè)備操作要簡便，空調(diào)裝置應(yīng)向全季節(jié)型發(fā)展。1日趨自動(dòng)化早期的汽車空調(diào)系統(tǒng)，進(jìn)出風(fēng)系統(tǒng)、冷氣系統(tǒng)和暖氣系統(tǒng)彼此間互相獨(dú)立，因而它們的控制系統(tǒng)也自成一體，且汽車空調(diào)都是手動(dòng)控制，僅憑人的感覺來調(diào)節(jié)開關(guān)，因而溫度、濕度及風(fēng)量很難控制。近年來，隨著

20、電子計(jì)算機(jī)的普及并逐步應(yīng)用到汽車空調(diào)系統(tǒng)，使得空調(diào)系統(tǒng)的控制效果日趨完善，空調(diào)設(shè)備的性能也越來越高。使用這種空調(diào)系統(tǒng)能進(jìn)行全天候的空氣調(diào)節(jié)，集制冷、采暖、通風(fēng)于一體。在人為設(shè)定的最佳溫度、濕度及風(fēng)量的情況下，該系統(tǒng)可根據(jù)車廂內(nèi)人員數(shù)量及其他情況的變化進(jìn)行多擋位、多模式的微調(diào)，從而達(dá)到設(shè)定的最佳值，使車內(nèi)始終保持舒適的人工氣候環(huán)境，同時(shí)可進(jìn)行故障自動(dòng)診斷和數(shù)字顯示，從而縮短其檢修和準(zhǔn)備時(shí)間。2提高舒適性當(dāng)前不少汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷和采暖是各自獨(dú)立的系統(tǒng)。每當(dāng)梅雨季節(jié)，車窗玻璃上常常蒙上霧氣，若要去掉霧氣，必須起動(dòng)冷氣裝置，但這樣會(huì)使車內(nèi)太冷。為了克服此缺點(diǎn)，目前正在開發(fā)一種全季節(jié)型的空調(diào)系統(tǒng)。該系

21、統(tǒng)具有換氣、采暖、除濕、制冷等功能，夏天由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)，冬天由加熱器制熱采暖，過渡季節(jié)(如梅雨季節(jié))則采用制冷與采暖混合吹出溫和風(fēng)進(jìn)行除濕。使車廂內(nèi)換氣情況達(dá)到最佳狀態(tài)。3高效節(jié)能、小型輕量化要進(jìn)一步降低空調(diào)裝置的重量和外形尺寸，必須提高各組成裝置的結(jié)構(gòu)緊湊性和效率。在壓縮機(jī)方面，以往的空調(diào)系統(tǒng)多采用斜板式壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)制冷能力相對(duì)較低，性能系數(shù)和容積效率也相對(duì)較小。為了提高壓縮機(jī)性能，現(xiàn)已使用了制冷效率高的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)和三角轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)。在冷凝器和蒸發(fā)器方面，管片式換熱器已逐漸被管帶式換熱器取代。而目前散熱性能更佳，結(jié)構(gòu)更為緊湊的平行流冷凝器和層疊式蒸發(fā)器又有取代管帶式換熱器的趨勢(shì)。

22、在制冷管路方面，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)使管路結(jié)構(gòu)更為合理，并在管路上裝配防振橡膠塊以防共振等。4向環(huán)保型汽車空調(diào)發(fā)展目前所使用的汽車空調(diào)制冷劑R12對(duì)大氣臭氧層有一定的破壞作用，根據(jù)“蒙特利爾議定書”規(guī)定，發(fā)達(dá)國家1996年開始禁用R12，發(fā)展中國家2006年完全禁用R12。因此世界各國都在積極研制一種更適合環(huán)境保護(hù)的新型制冷劑。目前世界各國一致公認(rèn)R134a是R12的首選替代物，并基本上解決了空調(diào)系統(tǒng)的匹配和材料等一系列問題。5采用空調(diào)新技術(shù)空調(diào)制冷方式有許多種，目前應(yīng)用于汽車空調(diào)的制冷方式全部為蒸汽壓縮式。其他制冷方式，如吸收式、吸附式、蒸汽噴射式、空氣壓縮式等，很少在汽車空調(diào)上采用。但利用發(fā)動(dòng)機(jī)的

23、余熱來驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)是一個(gè)理想的節(jié)能方案，所以世界各國都在研究這種新技術(shù)。(1)氫化物汽車空調(diào)系統(tǒng)以色列發(fā)明了一種利用汽車排氣余熱作動(dòng)力的汽車空調(diào)。這種新型汽車空調(diào)系統(tǒng)利用金屬氫化物作制冷劑，通過在不同溫度下金屬氫化物釋放或吸收氫氣的特點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)制冷。詳細(xì)情況可參考教材。(2)固體吸附制冷汽車空調(diào)系統(tǒng)固體吸附制冷是利用某些固體物質(zhì)在一定溫度、壓力下能吸附某種氣體或水蒸氣，在另一溫度、壓力下又能把它釋放出來的特性，通過吸附與解吸過程導(dǎo)致壓力變化，從而起到了壓縮機(jī)的作用。詳細(xì)情況可參考教材。(3)吸收式汽車空調(diào)系統(tǒng)吸收式制冷也是以熱能為動(dòng)力，利用由兩種沸點(diǎn)不同的物質(zhì)組成溶液的氣液平衡特性來完成制冷循環(huán)

24、的。(4)二段式(也稱二級(jí))制冷循環(huán)汽車空調(diào)系統(tǒng)二段式制冷循環(huán)(見圖14)是將有不安全因素的制冷工質(zhì)循環(huán)放在車廂外側(cè)(如轎車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙內(nèi))，通過中間制冷劑將車外蒸發(fā)器的冷量帶入車廂內(nèi)的風(fēng)機(jī)熱交換器中，制冷劑可以是可用于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的乙醇冷卻液。這種系統(tǒng)的樣機(jī)已表明其制冷量與目前的R134a系統(tǒng)相當(dāng)，很可能成為CO2、碳?xì)浠衔锘騌l52a等工質(zhì)采用的空調(diào)系統(tǒng)。2002年底20輛豐田電動(dòng)轎車上安裝了日本電裝公司的CO2汽車空調(diào)系統(tǒng)，這是世界上首次批量采用CO2空調(diào)系統(tǒng)的汽車。我國也開始進(jìn)行這方面的科研工作，上海易初通用機(jī)器有限公司與上海交通大學(xué)正在合作進(jìn)行低壓CO2汽車空調(diào)系統(tǒng)的探索。第二章空氣調(diào)

25、節(jié)基礎(chǔ)(王宜義，王軍編著.汽車空調(diào).西安：西安交通大學(xué)出版社，1995.7)2.1基本概念一、濕空氣干空氣：空氣中除水蒸氣以外的氣體混合物濕空氣：干空氣和水蒸氣組成的混合物（理想氣體）濕空氣的基本狀態(tài)參數(shù)：溫度T或t、壓力p、比容v或密度，服從理想氣體狀態(tài)方程：SKIPIF10或SKIPIF10式中：R表示氣體常數(shù)SKIPIF10，取決于氣體性質(zhì)。干空氣SKIPIF10；水蒸氣SKIPIF10。大氣壓力是指地球表面上的空氣層的重量對(duì)單位面積上所造成的壓力。定義在緯度為45處海平面上的平均壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1.01325105Pa。大氣壓力隨地區(qū)的海拔高度不同而不同，在同一地區(qū)，由于

26、季節(jié)變化和天氣晴雨變化也有差別。例如，上海市海拔為4.5m，夏季大氣壓力為100.5kPa，冬季為103.5kPa，而海拔為3658m的西藏拉薩地區(qū)，夏季大氣壓力僅為69.19kPa，冬季為65.07kPa。大氣壓力SKIPIF10SKIPIF10為干空氣的分壓力，SKIPIF10為水蒸氣的分壓力?？諝庵兴魵庠蕉?，水蒸氣的分壓力越大。二、含濕量d含濕量d：每千克干空氣中所含水蒸氣的量。對(duì)于質(zhì)量為G的干空氣和水蒸氣，由理想氣體狀態(tài)方程，可寫出SKIPIF10，SKIPIF10利用SKIPIF10，并將SKIPIF10，SKIPIF10代入，得SKIPIF10SKIPIF10因?yàn)镾KIPIF10

27、，所以d幾乎與水蒸氣分壓力成正比，與空氣的壓力成反比。對(duì)某一地區(qū)來說，大氣壓力基本上不變，可視為定值。因此含濕量就只與水蒸氣分壓力有關(guān)。在空調(diào)計(jì)算中，往往以含濕量的變化量來表達(dá)加濕或除濕的程度。例1-1已知某地區(qū)的大氣壓力B99325Pa，空氣中的水蒸氣分壓力Pq1550Pa。試求含濕量。解SKIPIF10SKIPIF10三、相對(duì)濕度在一定溫度下，濕空氣所含的水蒸氣有一個(gè)最大限度，超過這一限度，多余的水蒸氣就會(huì)從濕空氣中凝結(jié)出來。含有最大限度的水蒸氣的濕空氣稱為飽和空氣。飽和空氣所具有的水蒸氣分壓力和含濕量，稱為該溫度下濕空氣的飽和水蒸氣分壓力和飽和含濕量。相對(duì)濕度：空氣中水蒸氣分壓力SKIP

28、IF10和同溫度下的飽和水蒸氣分壓力SKIPIF10之比。SKIPIF10SKIPIF10干空氣，有很強(qiáng)的吸收水蒸氣的能力；SKIPIF10飽和空氣，不能再吸收水蒸氣。含濕量和相對(duì)濕度之間有聯(lián)系，它們相互補(bǔ)充，但不能相互替代。含濕量只表示水蒸氣的含量多少，不能反映空氣達(dá)到飽和的程度；相對(duì)濕度則說明濕空氣接近飽和的程度，不表示水蒸氣在濕空氣中的含量。SKIPIF10，SKIPIF10，d與由露點(diǎn)結(jié)合。四、其他狀態(tài)參數(shù)（h、）1、空氣的焓h空氣的焓h是指濕空氣所含有的總熱量，SKIPIF10定壓比熱容cp定義為在壓力不變的條件下，lkg物質(zhì)溫度升高1C所需要的熱量，單位是kJ/(kgC)。干空氣的

29、定壓比熱容SKIPIF10kJ/(kgC)水蒸氣的定壓比熱容SKIPIF10kJ/(kgC)濕空氣的焓等于1kg干空氣和0.001d千克水蒸氣兩者焓之和，即SKIPIF10kJ/kg式中2500kJ/kg是在0C時(shí)把1kg水變成0C的水蒸氣所需要的汽化熱。由上式可知，在計(jì)算空氣焓時(shí)是以1kg干空氣作為基數(shù)進(jìn)行計(jì)算的，濕空氣的量是（1+0.001d）kg。h=(1.005+0.001*1.84d)t+2.5dkJ/kg第一部分直接與溫度有關(guān)，為濕空氣的顯熱部分，第二部分與溫度無直接關(guān)系，為濕空氣的潛熱部分。在空調(diào)計(jì)算中，用焓來表示空氣是得熱還是失熱。2、空氣的比容和密度比容：單位質(zhì)量的空氣所占有

30、的容積，m3/kg密度：單位容積中所含有的空氣質(zhì)量，kg/m3SKIPIF10m3/kg濕空氣的密度由干空氣和水蒸氣組成，兩種氣體是均勻混合的，并且共同占有相同的容積和具有相同的溫度，所以：SKIPIF10將SKIPIF10，SKIPIF10以及SKIPIF10代入上式，徑整理得到SKIPIF10kg/m32.2濕空氣的焓濕圖（h-d圖）及其應(yīng)用一、焓濕圖在空調(diào)的計(jì)算中，為簡便起見，通常將狀態(tài)參數(shù)繪制成圖線形式，從而可將冗長的計(jì)算工作轉(zhuǎn)化為查圖工作，方便很多。常用的空氣狀態(tài)圖為焓濕圖。圖1-1是焓濕圖的示意圖。焓濕圖通常是針對(duì)某一特定的大氣壓力B繪制而成。以焓h為縱坐標(biāo)，以含濕量d為橫坐標(biāo)。為

31、使圖線清晰和圖面開闊起見，兩坐標(biāo)軸之間的夾角為135，圖上參變量為溫度t和相對(duì)濕度。圖上有四組線：等含濕量線簇d、等焓線簇h、等溫線簇t、等相對(duì)濕度線簇。等含濕量線（d常數(shù)）為垂直線，等溫線（t常數(shù)）近乎為水平線（只有t=0的等溫線才是水平的），等相對(duì)濕度線（常數(shù)）為一組曲線。注意：圖上100的線是空氣的飽和狀態(tài)線，它將圖分成兩個(gè)區(qū)，上面部分為未飽和空氣區(qū)，下面部分為過飽和空氣區(qū)（霧濕區(qū)），在這個(gè)區(qū)域內(nèi)空氣狀態(tài)是不存在的，因?yàn)榭諝獾南鄬?duì)濕度不可能大于100。二、焓濕圖的應(yīng)用焓濕圖的應(yīng)用十分廣泛，并且直觀，其計(jì)算方便而計(jì)算結(jié)果又是在工程允許的偏差范圍內(nèi)。主要應(yīng)用包括：確定空氣的狀態(tài)參數(shù)；求空氣的

32、露點(diǎn)溫度；求空氣的濕球溫度等。1確定空氣的狀態(tài)參數(shù)前面介紹了濕空氣的四個(gè)狀態(tài)參數(shù)：焓h、含濕量d、溫度t、相對(duì)濕度。在四個(gè)狀態(tài)參數(shù)中，只有兩個(gè)是獨(dú)立的，即只要已知任意兩個(gè)參數(shù)，其他參數(shù)也就可以相應(yīng)確定。如圖1-2，h-d圖上的每一個(gè)點(diǎn)都代表了空氣的一個(gè)狀態(tài)，這個(gè)點(diǎn)是由2個(gè)參數(shù)規(guī)定的，一旦這個(gè)點(diǎn)確定下來，在這個(gè)點(diǎn)上的其他狀態(tài)參數(shù)也就相應(yīng)地確定。例：已知大氣壓為101.325kPa，室內(nèi)空氣溫度t=26，相對(duì)濕度55，求空氣的含濕量和焓值。解選用B=101.325kPa的h-d圖；在圖上找出溫度t=26的等值線和55的相對(duì)濕度線，兩條線的交點(diǎn)A即為所求的空氣狀態(tài)點(diǎn)；從圖上讀出含濕量dA=0.011

33、56kg/kg干空氣，焓值hA=55.58kJ/kg干空氣。還可以從圖中查出在這個(gè)狀態(tài)下的水蒸氣分壓為1848.32Pa和水蒸氣飽和壓力SKIPIF10。2求空氣的露點(diǎn)溫度什么是露點(diǎn)溫度？日常生活現(xiàn)象：冬季玻璃窗的玻璃內(nèi)表面上有結(jié)露現(xiàn)象，夏季在自來水管外表面上有滴水現(xiàn)象，它們屬于物體表面的溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度所致。空氣中水蒸氣含量達(dá)到飽和（最大限度值）時(shí)的溫度稱為空氣的露點(diǎn)溫度。在含濕量不變的條件下，溫度高于該露點(diǎn)溫度，飽和空氣變成未飽和空氣，溫度降低，會(huì)有水蒸氣不斷地從空氣中凝結(jié)出來。露點(diǎn)溫度可以在h-d圖上很方便地求得。如圖1-3，圖上A點(diǎn)處于未飽和空氣狀態(tài)，具有某一溫度tA和相對(duì)濕度A

34、。自A點(diǎn)作等含濕量冷卻，即自A點(diǎn)沿垂直線向下，經(jīng)冷卻后的空氣相對(duì)濕度增加，溫度愈低相對(duì)濕度愈高。直到與飽和線100相交，交點(diǎn)為露點(diǎn)L，與之相應(yīng)的溫度即為露點(diǎn)溫度tl。露點(diǎn)溫度與含濕量有關(guān)，含濕量大則露點(diǎn)溫度高，含濕量相同的濕空氣有相同的露點(diǎn)溫度。3求空氣的濕球溫度在空調(diào)工程中，廣泛地應(yīng)用干濕球溫度計(jì)來測(cè)量空氣的相對(duì)濕度，進(jìn)而計(jì)算出其他參數(shù)。干濕球溫度計(jì)是由兩根相同的溫度計(jì)組成，如圖1-4。其中一根的感溫包裸露在被測(cè)的空氣中，其讀數(shù)為干球溫度，就是我們通常所講的氣溫。另一根溫度計(jì)的感溫包上裹以清潔的脫脂紗布，紗布的一端浸入盛蒸餾水的容器中，在毛細(xì)現(xiàn)象作用下，紗布被浸潤，過了一段時(shí)間后這根溫度計(jì)的

35、讀數(shù)低于干球溫度，包有紗布的溫度計(jì)測(cè)得的溫度稱為濕球溫度。濕球溫度也是空氣的狀態(tài)參數(shù)之一。濕球溫度為什么會(huì)低于干球溫度？可從熱濕交換原理加以說明，具體參考王宜義編著汽車空調(diào)（西安交通大學(xué)出版社，1995年）。干濕球溫度之差反映了空氣相對(duì)濕度的大小。如果干濕球溫度差等于0，表明周圍空氣達(dá)到飽和。注意：空調(diào)技術(shù)中所定義的濕球溫度要求流過濕球表面的風(fēng)速為2.54m/s以上，因?yàn)轱L(fēng)速太小時(shí)空氣與濕球表面熱濕交換不完善，濕球溫度過高。2.3汽車空調(diào)的舒適性(闕雄才，陳江平主編.汽車空調(diào)實(shí)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.3P5865)“舒適”是一個(gè)范圍比較廣的概念。汽車上的舒適性是指為乘員提供舒適

36、、愉快、便利的乘坐環(huán)境與條件，包括良好的平順性、低的車內(nèi)噪聲、適宜的空氣環(huán)境、良好的居住性能，以及良好的駕駛操作性能。從上述定義中可見，空調(diào)的舒適概念是指適宜的空氣環(huán)境。空調(diào)的舒適度是一個(gè)模糊量，以往一直被人們作為精確量來處理，實(shí)際上是不太科學(xué)的。如人體感覺的冷與熱、干與濕，風(fēng)速的大與小，舒適程度的高與低，都是一種模糊量。很難以一條明顯界限來判斷“是”與“否”。影響舒適度的因素是很多的，不同的年齡、性別、衣著、種族、習(xí)慣、健康狀況、動(dòng)作狀況、心理、情緒，對(duì)舒適性的感覺都是不一樣的，它們的關(guān)系可用圖4-4表達(dá)。車室內(nèi)舒適性是由乘員、司機(jī)、工作人員對(duì)溫度、濕度、空氣流速、車廂內(nèi)空氣的壓力、潔凈度、

37、氣味、噪聲、振動(dòng)等指標(biāo)的感受和反映來決定的。經(jīng)驗(yàn)表明，在已給定的空調(diào)車室內(nèi)，并不是每一個(gè)人都能對(duì)某一組條件感到舒適，其中包括每個(gè)人衣著、年齡、性別、國別、個(gè)人活動(dòng)量、身體素質(zhì)等諸因素，舒適感由很多因素綜合效果來決定，熱舒適理論及國際標(biāo)準(zhǔn)在分析室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性時(shí)，提出六個(gè)要素，其中四個(gè)與環(huán)境有關(guān)，即空氣的干球溫度、房間的平均輻射溫度、空氣中水蒸氣分壓力和空氣的相對(duì)流動(dòng)速度。另外兩個(gè)要素與人有關(guān)，即人體的新陳代謝率和服裝的熱阻值。從影響舒適性重要性排列，其次序是溫度、濕度、空氣流速、噪聲、壓力、氣味、灰塵、細(xì)菌等。一般情況下只控制上述前三個(gè)要素。2.3.1熱舒適性與熱感覺1人體能量平衡人體連續(xù)不

38、斷地產(chǎn)生熱量，在不同的狀態(tài)下產(chǎn)生的熱量并不相同，人體在靜坐時(shí)產(chǎn)生的熱量約為100W左右，在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量大約為1000W左右。人體靠攝取食物(糖、蛋白質(zhì)等碳水化合物)獲得能量維持生命。食物在人體新陳代謝過程中被分解氧化同時(shí)釋放出能量。其中一部分直接以熱能形式維持體溫恒定并散發(fā)到體外，其它為機(jī)體所利用的能量，最終也都轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)到體外。人體為維持正常的體溫必須使產(chǎn)熱和散熱保持平衡，人體熱平衡可用下式表示：S=MWERC(4-13)式中S人體蓄熱率（W/）；M人體能量代謝率（W/），它決定于人體的活動(dòng)量大??；W人體所作的機(jī)械功（W/）；E汗液蒸發(fā)和呼出的水蒸氣所帶走的熱量（W/）；R穿衣人

39、體外表面與周圍表面間的輻射換熱量（W/）；C穿衣人體外表面與周圍環(huán)境之間的對(duì)流換熱量（W/）。在穩(wěn)定的環(huán)境條件下，s應(yīng)為零，這時(shí)，人體保持了能量平衡。如果周圍環(huán)境空氣溫度提高，則人體的對(duì)流和輻射散熱量將減少；為了保持熱平衡，人體會(huì)運(yùn)用自身的自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)能來加強(qiáng)汗腺分泌。這樣，由于排汗量和消耗在汗分蒸發(fā)上的熱量的增加，在一定程度上會(huì)補(bǔ)償人體對(duì)流和輻射散熱的減少。當(dāng)人體余熱量難以全部散出時(shí)，余熱量就會(huì)在體內(nèi)蓄存起來于是式(4-13)中s變?yōu)檎?，?dǎo)致體溫上升，人體會(huì)感到很不舒適，體溫增到40時(shí)，出汗停止，如不采取措施，則體溫迅速上升，當(dāng)體溫上升到43.5時(shí)，人即死亡。2人體與環(huán)境的熱交換Fanger

40、(1967、1970年)，Hardy(1949年)，RappandGagge(1967年)，GaggeandHardy(1967年)等人，先后給出了計(jì)算人體與環(huán)境進(jìn)行熱交換的方法。人體與環(huán)境的熱交換主要通過對(duì)流、輻射和水分蒸發(fā)散熱的方式完成的。這一傳熱過程受活動(dòng)強(qiáng)度、衣著情況、空氣溫度、空氣濕度、空氣流速、車廂壁體溫度等6個(gè)熱舒適度參數(shù)的影響。不同的傳熱機(jī)理對(duì)應(yīng)著總負(fù)荷的不同部分。比值的大小因不同參數(shù)而異。隨著空氣溫度的升高，對(duì)流換熱減少，而蒸發(fā)造成的潛熱卻增加。溫度較高時(shí)，蒸發(fā)散熱有時(shí)必須用來抵消射入的輻射。如在小轎車內(nèi)，即使溫度較低，射入車廂的太陽輻射也可以使人體的得熱達(dá)到必須加以考慮的程

41、度。這部分過高的得熱，必須由體表水分的額外蒸發(fā)來加以平衡。因此從人體傳到空氣的熱量可能會(huì)多于人體自身的產(chǎn)熱量，其差值是靠額外蒸發(fā)來彌補(bǔ)的。因?yàn)榕c對(duì)流傳熱有關(guān)的參數(shù)是完全穩(wěn)定的，又因?yàn)槿梭w恒定的體溫以及固定的衣著，所以通過改變熱量損失的體溫調(diào)節(jié)機(jī)制只能在潛熱范圍內(nèi)。體表溫度的升高只能在極小范圍內(nèi)發(fā)生，而且車室內(nèi)空氣溫度和空氣流速不能分別調(diào)整。對(duì)于固定的車體溫度和給定的布局，輻射換熱也隨著不同的位置改變而改變。3人體熱調(diào)節(jié)機(jī)理在工程實(shí)際中，人體與環(huán)境的熱交換及其調(diào)節(jié)照例用簡圖4-5來描述。人體的特點(diǎn)與其它脊椎(熱血)動(dòng)物一樣，就是恒溫。但是，對(duì)于整個(gè)身體不能說是恒溫，因?yàn)閮?nèi)部器官的溫度(內(nèi)部溫度)

42、與身體表面的溫度有明顯差別。通常，恒溫是指內(nèi)部溫度，在正常條件下，人的肌體溫度保持在370.5的水平上，為了使人體產(chǎn)熱量和散熱量平衡，人的機(jī)體應(yīng)該具有相應(yīng)的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在調(diào)節(jié)人體溫度的生理學(xué)過程中，保證維持恒定體溫的辦法有：與產(chǎn)熱量有關(guān)的化學(xué)調(diào)節(jié)過程；與散熱量有關(guān)的生理學(xué)調(diào)節(jié)過程。4熱舒適性與熱感覺“熱舒適”這一術(shù)語在研究人體對(duì)熱環(huán)境的主觀熱反應(yīng)時(shí)已被廣泛應(yīng)用。在美國供暖制冷空調(diào)工程師學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)(ASHRAEStandard551992)中，熱舒適有明確定義，即熱舒適是對(duì)熱環(huán)境表示滿意的意識(shí)狀態(tài)。這一定義當(dāng)前已被普遍接受?！笆孢m”一詞解釋是滿意、高興及愉快。但到目前為止，在對(duì)熱舒適的解釋上大

43、致有兩種不同的認(rèn)識(shí)：一種認(rèn)為熱舒適和熱感覺是相同的，或者熱感覺處于中性(即不冷不熱)就是熱舒適。擴(kuò)大一點(diǎn)，將微涼到微暖的主觀反應(yīng)區(qū)稱為熱舒適區(qū)，當(dāng)然，在具有這些熱感覺的同時(shí)，空氣濕度不應(yīng)過高或過低，風(fēng)速也必須維持在較低的水平(如低于0.2m/s)；也有人解釋熱舒適為“一種對(duì)環(huán)境既不感到熱也不感到冷的舒適狀態(tài)，也就是人們?cè)谶@種舒適狀態(tài)下會(huì)有中性的熱感覺”。Fanger在其熱舒適一書的解釋是“熱中性和熱舒適是一樣的，且這兩個(gè)概念以后以同義來對(duì)待?！标P(guān)于熱舒適和熱感覺的區(qū)別，早在1917年，Ebbeke就提出“熱感覺與皮膚熱感受器的活動(dòng)有聯(lián)系，而熱舒適依賴于來自熱調(diào)節(jié)中心的熱調(diào)節(jié)反應(yīng)”。從圖4-6可

44、以看出，熱感覺主要是皮膚感受器在熱刺激下的反應(yīng)，而熱舒適則是綜合各種感受器的熱刺激信號(hào)，形成集總的熱激勵(lì)而產(chǎn)生。圖4-6中虛線表示一種可能性，熱舒適則包含舒適與不舒適兩種可能性。但是，通常情況下熱舒適和熱感覺不作區(qū)分，認(rèn)為熱感覺和熱舒適是一回事。2.3.2穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)熱舒適性1穩(wěn)態(tài)熱舒適性評(píng)價(jià)方法：PMV-PPD方法和ET*方法穩(wěn)態(tài)熱舒適性是以穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境為條件的，以人體的主觀熱感覺處于中性，風(fēng)速不大于0.15m/s，相對(duì)濕度為50為最舒適的熱環(huán)境。P.O.Fanger收集了1396名美國與丹麥?zhǔn)茉噷?duì)象的冷熱感覺資料，提出了表征人體熱反應(yīng)(冷熱感)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即預(yù)期平均評(píng)價(jià)PMV：式中M人體能量

45、代謝率(W/m2)，它決定于人體的活動(dòng)量大小；W人體所作的機(jī)械功(W/m2)；pa人體周圍空氣的水蒸氣的壓力(Pa)；ta人體周圍空氣溫度()；fcl穿衣服人體外表面積與裸身人體表面積之比，稱穿衣面積系數(shù)；Tcl一一衣服外表面溫度()；SKIPIF10車室平均輻射溫度()。PMV的熱感覺標(biāo)尺見表4-1PMV指標(biāo)代表了對(duì)同一環(huán)境絕大多數(shù)人的冷熱感覺，因此可用PMV指標(biāo)預(yù)測(cè)熱環(huán)境下人體的熱反應(yīng)。由于人與人之間生理的差別，故用預(yù)期不滿意百分率PPD指標(biāo)來表示對(duì)熱環(huán)境不滿意的百分?jǐn)?shù)。PPD和PMV之間的關(guān)系如圖4-7所示。在PMV=0處，PPD為5。這意味著，即使室內(nèi)環(huán)境為最佳熱舒適狀態(tài)，由于人們的生

46、理差別，還有5的人感到不滿意。ISO7730對(duì)PMV-PPD指標(biāo)的推薦值為：PPD10，即PMV值在-0.50.5之間。相當(dāng)于在人群中允許有10的人感覺不滿意。在實(shí)際應(yīng)用中，丹麥有關(guān)公司已研制出模擬人體散熱機(jī)理，直接測(cè)得室內(nèi)環(huán)境PMV和PPD指標(biāo)的儀器，可以很方便地對(duì)房間熱舒適性進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)。大約在1947年，就已發(fā)現(xiàn)了原有的有效溫度的不足之處，如它過分夸大在較低溫度下濕度的作用，以及在較高溫度下又低估了濕度的作用。在1961年，納維斯(Nevins)指出：熱舒適標(biāo)準(zhǔn)溫度已由1900年的大約21干球溫度，變?yōu)?960年26。這種溫度上升的傾向，可以由無論是男性或女性都已習(xí)慣穿著比較輕薄的服裝

47、來解釋，它也與生活方式、飲食的改變及期望舒適有關(guān)。2以皮膚襲面溫度及其溫度變化率來判斷的非穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該指出，上述的研究是對(duì)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)，如果說對(duì)建筑物是適用的，而對(duì)像汽車空調(diào)這樣的動(dòng)態(tài)條件則差距甚大。在開動(dòng)的汽車?yán)?，其熱環(huán)境是不穩(wěn)定的，不斷地受到內(nèi)、外擾量等諸多因案的影響。具體講，汽車行駛時(shí)車速和方向、太陽輻射的影響、車外空氣滲透、進(jìn)入車室內(nèi)的空氣的參數(shù)和數(shù)量都在不斷變化。致使車室冷、熱變化迅速；車室內(nèi)空間相對(duì)較小，人的產(chǎn)熱對(duì)熱環(huán)境影響較大；空氣的分布受到人體和座椅等的影響，不可能為均勻分布；加之噪聲和振動(dòng)的影響?？傊?，汽車內(nèi)的熱環(huán)境具有非恒定、非均勻的特征。雖然從原則上說，影響人體熱

48、平衡的所有參數(shù)都可能隨時(shí)變化，然而大多數(shù)情況下關(guān)心的是環(huán)境溫度的變化，溫度的變化可以分為三種類型：1)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)引起的呈三角波或正弦波形的周期性變化。其特征變量為平均值、波幅、波動(dòng)周期或頻率，相應(yīng)于汽車空調(diào)由于車速變化或調(diào)節(jié)作用而引起的室溫波動(dòng)。2)溫度的單調(diào)變化，如開停機(jī)過程。特征變量為初始值、變化幅度及變化率，對(duì)應(yīng)于車室降溫或升溫過程。3)階躍變化，如從一種熱環(huán)境走人另一個(gè)熱環(huán)境。由初始值、變化方向及幅度表征，對(duì)應(yīng)于人剛剛進(jìn)入車室的情況。C.H.Sprague(1970年)、D.P.Wyon(1971年)、D.A.McIntyre(1974年)研究了溫度波動(dòng)對(duì)熱舒適性的影響。Spragu

49、e和McNall(1970年)通過測(cè)定干球溫度呈三角波波動(dòng)的影響，考慮了平均輻射溫度的影響，導(dǎo)出了如下方程：SKIPIF10(4-14)式中SKIPIF10溫度波幅(K)；SKIPIF127700.4熱舒適的PMVPPD指示體系7點(diǎn)式生理感覺標(biāo)尺過冷冷稍冷正好稍熱熱過熱PMV03.0-2.0-1.001.02.03.0PPD=5%表明最佳舒服狀態(tài)下仍有5的人不滿意。2.4.2空氣參數(shù)的確定如前所述，確定車室內(nèi)空氣參數(shù)基數(shù)需要兼顧國情、舒適性和經(jīng)濟(jì)性諸方面。根據(jù)我國對(duì)舒適性方面的試驗(yàn)研究及我國具體條件：1車室內(nèi)溫度夏季2628；冬季1618需要指出的是，在確定車內(nèi)空氣溫度基數(shù)時(shí)，還必須顧及車外的

50、環(huán)境溫度，因?yàn)檐噧?nèi)外過大的溫差會(huì)使人不適應(yīng)。通常車室內(nèi)外t=57為宜，特殊時(shí)810。頭部溫度應(yīng)低于足部溫度。綜合考慮，有：t()()tw(m/s)外氣量m3/(h.人)s2428605100.250.52030w1618504.51250500.21030轎車、旅游車35600.21030空調(diào)室外空氣參數(shù)采用由概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法得出的簡化公式夏季：室外SKIPIF10trp歷年最熱月平均溫度的平均值；tmax歷年極端最高溫度冬季：室外SKIPIF10tlp歷年最冷月平均溫度的平均值；tmax歷年最冷月中最低的日平均溫度或北方取20為室外空氣計(jì)算溫度。（2）濕球溫度夏季北方SKIPIF10南方

51、SKIPIF10twp對(duì)應(yīng)歷年最熱月平均溫度trp和平均相對(duì)濕度rp的濕球溫度；twb.max對(duì)應(yīng)歷年極端最高溫度tmax和最熱月平均相對(duì)濕度rp的濕球溫度。冬季因空氣含濕量較小，且變化也小，不需給tw，只給室外計(jì)算相對(duì)濕度值。暖通規(guī)范中規(guī)定冬季空調(diào)室室外計(jì)算相對(duì)濕度采用歷年一月份月平均相對(duì)濕度的平均值。2.4.3熱濕負(fù)荷計(jì)算汽車由于結(jié)構(gòu)形式的復(fù)雜性，各部位所用材料尺寸、厚度及隔熱方式各異，車速的變化致使汽車外殼與周圍空氣換熱方式發(fā)生變化，再加上外界氣候的變化、乘員出入等，因此很難算出汽車空調(diào)的熱濕負(fù)荷。另外，由于車身材料的蓄熱性，某時(shí)得到的熱量并不能馬上引起空氣溫度的變化，故制冷量應(yīng)大于放熱

52、量（計(jì)算值），即SKIPIF10Qs為制冷能力（額定值）；Qe為計(jì)算出的得熱量（空調(diào)熱負(fù)荷）；K為修正系數(shù)。汽車空調(diào)室得失熱量的計(jì)算是根據(jù)傳熱學(xué)原理進(jìn)行，一般采用穩(wěn)定工況下的計(jì)算?？照{(diào)熱負(fù)荷Qe與哪些因素有關(guān)呢？熱源分析：1.車外溫度大于車內(nèi);2.太陽輻射;3.人體散熱;4.發(fā)動(dòng)機(jī)散熱;5.地面反射;6.密封具體有:SKIPIF10（王宜義教材P12）SKIPIF10通過車頂與車門傳入車廂的熱負(fù)荷；SKIPIF10通過各玻璃表面以對(duì)流方式進(jìn)入車廂的熱負(fù)荷；SKIPIF10通過各玻璃表面以輻射方式直接進(jìn)入車廂的熱負(fù)荷；SKIPIF10從發(fā)動(dòng)機(jī)室一側(cè)傳入車廂的熱負(fù)荷；SKIPIF10從行李廂及車廂

53、地板處傳入車廂的熱負(fù)荷；SKIPIF10空調(diào)風(fēng)機(jī)造成的熱負(fù)荷；SKIPIF10乘員散發(fā)的熱負(fù)荷；SKIPIF10由通風(fēng)和密封性泄漏進(jìn)入車廂的熱負(fù)荷。1SKIPIF10通過車頂與車門傳入車廂的熱負(fù)荷在太陽輻射的作用下，通過車頂與車門傳入車廂的熱量由兩部分組成：因車身內(nèi)外空氣的溫差而產(chǎn)生的、通過車身傳入的熱量；車身外表面從太陽輻射中所吸收的熱量。太陽輻射包括太陽直接輻射、天空散射輻射、地面反射輻射，大氣長波輻射、來自地面的長波輻射。其中前兩項(xiàng)（太陽直接輻射、天空散射輻射）為主，其他的輻射量很小，一般忽略不計(jì)。車身外表面從太陽輻射中所吸收的熱量具體計(jì)算參見王宜義教材P15。熱橋概念：由于車廂上有骨架

54、（金屬），骨架外有蒙皮，內(nèi)有裝飾材料，中間有隔熱層，熱量傳入時(shí)，主要從骨架上傳入，形成“熱橋”。為了減少熱橋傳熱，可采用斷熱橋設(shè)計(jì)，即將骨架分為主骨架和輔骨架，前者以承載為目的，用鋼材或鋁型材，后者以斷熱為目的，主要用木材、膠合板、玻璃鋼等。2通過窗玻璃傳入車廂的熱負(fù)荷太陽輻射到窗玻璃上的熱分成三路：一部分被反射、一部分被吸收，還有一部分透過玻璃以短波輻射的形式直接進(jìn)入車室內(nèi)。吸收的這部分太陽輻射能量存貯在玻璃內(nèi)，使之溫度增高，當(dāng)玻璃溫度高于車內(nèi)、車外溫度時(shí)，就以對(duì)流的方式向室內(nèi)、室外放熱。而透過窗玻璃的太陽輻射能，被車廂內(nèi)物體部分地吸收，部分地反射出去。因此，通過窗玻璃進(jìn)入車廂的熱負(fù)荷由三部

55、分組成：由于車內(nèi)外溫差傳入的熱量；由于窗玻璃吸收的那部分以對(duì)流方式進(jìn)入車室內(nèi)的熱量；透過窗玻璃直接進(jìn)入車室內(nèi)的輻射能所形成的熱量。3空氣滲透進(jìn)入車內(nèi)的熱負(fù)荷這主要指因門窗不嚴(yán)而泄入車室內(nèi)的空氣。由門窗縫隙帶入熱約占總得熱量的2030左右。據(jù)資料介紹，當(dāng)汽車車速為40km/h、寬1.5mm的縫隙的漏風(fēng)量為10m3/(h.m)，而當(dāng)縫隙寬增至3mm時(shí)，漏風(fēng)量加大到17m3/(h.m)。漏風(fēng)量帶入熱Q1可按下式計(jì)算：SKIPIF10Gv為滲透進(jìn)入車內(nèi)的空氣流量，由實(shí)驗(yàn)確定（氣密性試驗(yàn)）；hn、hw分別為車室內(nèi)外的空氣焓值，按濕球溫度找焓值。按人體衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)需要，新鮮空氣量為2040m3/(h.人)，光

56、靠門窗滲透的新風(fēng)不能滿足需要，需要通過空調(diào)器送進(jìn)新風(fēng)。SKIPIF10V為通風(fēng)量（m3/h），為空氣的容重。4人體散熱量人體散熱受性別、年齡等多種因素影響，人體散熱中，對(duì)流成分占20，輻射成分占40，其余為潛熱（人體蒸發(fā)散熱）。隨室溫的升高，人體散熱中潛熱的比例略升，但全熱量仍為定值。在計(jì)算人體散熱時(shí)，為了方便起見，可以成年男子為基礎(chǔ)，再考慮群集系數(shù)例如：20時(shí)，成年男性散熱（一般情況）：顯熱84W，潛熱26，全熱110而30時(shí)，顯熱43W，潛熱65，全熱108而在汽車內(nèi)，坐、立、駕駛者等散熱量又不同，王宜義教材P19：靜坐60W，站立70W，駕駛120W（轎車），重型車駕駛186W。5發(fā)動(dòng)機(jī)

57、室傳熱量發(fā)動(dòng)機(jī)室向車室內(nèi)的傳熱可按多層均勻平壁傳熱計(jì)算，但在計(jì)算傳熱系數(shù)K時(shí)，需要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)室在車室內(nèi)的布置位置和發(fā)動(dòng)機(jī)室風(fēng)速實(shí)際情況（即無遮擋時(shí)，風(fēng)速按車速；在有遮擋時(shí)，應(yīng)取阻力損失后之風(fēng)速）。6空調(diào)風(fēng)機(jī)傳熱這部分熱量包括流經(jīng)風(fēng)管的空氣因室內(nèi)外溫差所致在沿程吸收或放出的熱量和通風(fēng)機(jī)的動(dòng)力熱。通風(fēng)機(jī)動(dòng)力熱按功耗Qm直接成空調(diào)熱負(fù)荷。2.4.4減少熱負(fù)荷的途徑減少熱負(fù)荷就能節(jié)約能耗。從前面分析計(jì)算知，要減少熱負(fù)荷就必須從影響熱負(fù)荷的各種因素入手。例如王宜義教材P19：熱負(fù)荷構(gòu)成主要在以下三個(gè)方面：太陽輻射、車內(nèi)外溫差傳熱、密封泄漏和通風(fēng)。所以要減少熱負(fù)荷采取的措施：減少溫差傳熱：減少車身骨架與蒙

58、皮間的接觸面積；選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材質(zhì)作隔熱材料等；減少太陽輻射：采用吸收率小的車身材料，玻璃顏色、光潔度，采用紅外吸收玻璃和紅外反射玻璃；玻璃上貼遮陽塑料薄膜或噴涂一層遮陽塑料。紅外反射和紅外吸收玻璃具有單向透視功能，白天在車內(nèi)可以看到車外的景象，而外面的人看不清車內(nèi)的情景。提高氣密性，減少縫隙泄漏形成的熱負(fù)荷。第三章汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理(方貴銀，李輝編著.汽車空調(diào)技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.1P1634)3.1汽車空調(diào)的制冷原理(參考文獻(xiàn)：張蕾主編，汽車空調(diào).)3.1.1制冷方式空調(diào)的制冷方式很多，常見的有以下四種：液體汽化制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷和熱電制冷。其中液體汽化制

59、冷的應(yīng)用最為廣泛，它是利用液體汽化時(shí)的吸熱效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)制冷的。蒸氣壓縮式、吸收式、蒸氣噴射式和吸附式制冷都屬于液體汽化制冷方式。1液體汽化制冷任何液體汽化時(shí)都要吸收熱量。在定壓狀態(tài)下，1kg液體汽化時(shí)所吸收的熱量稱為汽化潛熱。r=h-h=T(s-s)(2-1)式中r單位質(zhì)量工質(zhì)的汽化潛熱，單位為kJkg；h單位質(zhì)量工質(zhì)的飽和蒸氣比焓值，單位為kJkg；h單位質(zhì)量工質(zhì)的飽和液體比焓值，單位為kJkg；s單位質(zhì)量工質(zhì)的飽和蒸氣比熵值，單位為kJ(kgK)；s單位質(zhì)量工質(zhì)的飽和液體比熵值，單位為kJ(kgK)；T此定壓下對(duì)應(yīng)的飽和溫度，單位為K。對(duì)于任何一種液體，汽化潛熱是隨其蒸發(fā)壓力而變的；而在相同

60、的壓力下，不同工質(zhì)的汽化潛熱也是不相同的。工質(zhì)的分子量越小，其汽化潛熱的數(shù)值越大。對(duì)任何一種工質(zhì)，隨著蒸發(fā)溫度的提高其汽化潛熱不斷減小，當(dāng)達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)其汽化潛熱為零。在制冷機(jī)的工作過程中，在低溫下蒸發(fā)的制冷劑液體都是使高壓液體經(jīng)節(jié)流降壓而得到的。較高壓力的飽和液體節(jié)流降壓后即進(jìn)入兩相區(qū)，并閃發(fā)出一定的飽和蒸氣。對(duì)于1kg制冷劑，若用x表示閃發(fā)后的干度，則當(dāng)其余液體全部轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼魵鈺r(shí)吸收的熱量為q0=r(1-x)(22)式中q0單位制冷量，單位為kJkg；r單位質(zhì)量工質(zhì)的汽化潛熱，單位為kJkg；x工質(zhì)節(jié)流后的干度。由式(22)可知，單位制冷量不僅與汽化潛熱有關(guān)，還隨節(jié)流后的干度而變。制冷劑