0134-一拖二热泵型家用空调器（KFR-20GWX2）【全套7张CAD图+说明书】
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一拖二热泵型
家用
空调器
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一拖二热泵型空调器(KFR-20GW×2)
摘 要
本文简单介绍热泵分体式一拖二空调的设计中的几个问题：新型绿色制冷剂的使用，热力循环的计算，蒸发器和冷凝器的计算，空调器附件的选择，以及热泵型房间空调器的发展和展望。
空气调节顾名思义是对空气的参数进行调节，以便使环境更适合我们的要求。随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对生活环境的条件要求也在逐步的提高。所以空气调节在日常生活中占有很重要的位置。也使的空调技术在不断的提高，以达到人们对环境的要求。热泵型房间空调器既可制冷又能制热，能满足冬夏两季节的要求而得到快速发展。其的新品种越来越多，性能也越来越优良。空调器朝着小型化，节能化，智能化，美观化，健康化的方向发展。
近年来，随着住宅条件的改变，一些用户出于节省空间的考虑，开始购买一拖二空调器，促进拉一拖二空调器的发展和改进。
关键词 热泵/一拖二空调/新型制冷剂/节能/环保
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学生开题报告表 课题名称 一拖二 热泵型空调 器 （ 2） 课题来源 课题类型 导 师 学生姓名 学 号 专 业 一、 资料 7725间空气调节器 空调设计手册 制冷原理与设备 二、 目的 （ 1）锻炼学生的协调能力和联合公关能力（ 2） 综合运用所学专业知识、计算机、外文翻译和文献检索能力。（ 3）解决具体工程问题的能力。（ 4）开拓创新的能力 三、 要求 1、 认真进行实习 （调研） 、完成实习 （调研） 报告 。 2、 阅读文献写出文献综述。 3、 按统一格式完成 开题报告。 4、 阅读英文文献，并译成中文 （不少于 5000 汉字） 。 5、 设计计算至少有两部分为上机计算 6、 规范绘制图样，上机绘图不少于二张图纸、一张零件图。 7、 英中文对照摘要，中文不少于 400 字。 8、 按统一格式编制设计说明书，不少于 30000 字。 9、 有全部设计的纸介质文档和电子文档。 四、 思路 根据房间空调器的名义工况，进行热力计算。 标准 工况下计算压缩机的制冷量。进行热力计算，换热的设计计算、压缩机的选择，节流机构的选择，风机的选择。然后，进行画图：包括室 、 内外机装配图，冷凝器 部装图及零件设计图样。 五、 任务完成的阶段内容及时间安排 第一周：熟悉任务，学习机构设计理论； 第二周：查资料，写文献综述，外文翻译； 第三六周：推导相关公式，编写相关文件； 第七十二周：完成程序的调试及设计过程； 第十三十四周：完成说明书的编写； 第十五十七周：论文审核、修改； 第十八周：准备答辩。 六、 完成设计（论文）所具备的条件因素 准备资料的 详细 和个人的努力；同学们的通力合作以及指导老师的辛勤栽培；同时需要多次上机调试。 指导教师签名： 课题类型：（ 1） A - 工程设计； B 技术开发； C 软件工程； D 理论研究； （ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题 （ 1）、（ 2）均要填，如 。 E. M. in an 9 003/17 004004a to of of or it is in an up to an of of a of a is on by of on in It is is of J/()W/(i or (m K)L W/s of Wr of or (WS Wt s (in 176m/sw kg of to to E. M. &)16059 +90+902005) 41: 449458as or of in a on in of of a to it is to of in to an to on be by In of of of an in by a s to in to in of in is in of to in by It is to or or to is to is of of by in of 3. In of of to to in an 18 is to of et 13, 14 of a a A to et 15 of on in 6 to of a a it et 16, of by of a of it et 11a in is 6 a 6 is By of et 12 a of In of of 7 a in of of on et 4 of a on on to in be in In to an on et 5up to of an or on of to a on of is of an a of a of of by in as is on by it 6 By et s 10 et s 15 as as In s 10 it is to by by of of on by in of of in as by on s it is to of et 5 (). In of is on in is on in et 15. is 6 in to of to in , of in it is of of of as an of or of or By of of as 6 be of et 10 on 5ir m/s)of is by to 3:cr;M of 7W of to of by in a 34m is cp,of q. 2 be =1385of to , of is (is it is 3 of of of 15of % 0 1 2 13 4 5 6 of 17of %)2 4 6 10 112 314 516 in et 8. to is w is at in of R is is of to et 14 an of w), to to to is :06 19is w=1)an a 1520%) is in a 5. by to is by A (is to as cr;of cp,187 J/()is 0% of 9. to is _of 06J/2:581432:60:0660:02770:000065of to a)as of to a 0:04180:7453;600 _8517is :320010:51383;60018of of 4:7of be by of b is in is 6 14:ev;Re;is by In of an of as (k=(14. be of an is 53a 1a b of a b W 5 14. to is of is a1of ev;aof of on in en 本科毕业设计（论文） 文献综述 题 目 制冷装置用电子膨胀阀 与热力膨胀阀的比较 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师 (职称 ) 完成时间 制冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 1 制冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 摘要： 本文 通过比较 电子膨胀阀与热力膨胀阀之间的差别，并从控制和节能的角度出发，分析了电子膨胀阀在 中小型制冷 系统中应用的可行性。 关键字： 热力膨胀阀 ； 电子膨胀阀 ； 节能 ； 控制 By of of in 前言 作 为中小空调制冷 的节流装置 热力膨胀阀具有滞后时间长、调节范围小等固有的缺点，已不能满足要求。与此同时， 20世纪 80年代出现的电子膨胀阀以其特有的调节特性越来越得到了人们的青睐，从制冷系统的节能和机电一体化的角度出发，电子膨胀阀具有绝对的优势在将来取代热力膨胀阀而应用于制冷系统。 2 热力膨胀阀与电子膨胀阀的比较 2 1 电子膨胀阀 电子膨胀阀是 20世纪 80年代推出的一种先进的膨胀阀，它按照预设程序调节蒸发器供液量。因属于电子式调节模式，故称为电子膨胀阀。电子膨胀阀的运转过程需由它的硬件和软件组合来完 成。所谓硬件是指传感器、电脑等控制设备和电子膨胀阀本身；软件是指它的控制算法。应用电子膨胀阀的制冷系统见图 1所示。温度传感器感受到过热度信号并将其转化为电信号，之后经过 A 制设备就利用已经输入其中的控制算法对输入信号进行处理，以得到输出信号，此输出信号通过脉冲的形式或经过 D 冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 2 温度传感器通常采用热电偶或热电阻。两个测温触点分别布置于蒸发器的进口和出口。由于蒸发器管壁的传热温差较小，所以两个测温触点能够准确反应蒸发器的过热度。电子膨胀阀 按其阀位能否连续变化分为双位式和连续式两类。双位式只有开、关两种状态，其流量控制依靠改变每个控制周期内阀开关两态的时间比 实现，每个控制周期约为 6 8秒。这种控制方式需要解决由于频繁开关所产生的蒸发温度及压力的波动，所以，目前使用较多的还是连续式电子膨胀阀。连续式电子膨胀阀按驱动方式的不同可分为以下四种： 图 1 应用电子膨胀阀的制冷系统图 2 1 1 参考压力型电子膨胀阀 其结构与热力膨胀阀相似，不同在于热力膨胀阀介质压力变化由温包感温来实现，而 参考压力型则控制介质中电加热部件中电流大小来实现。 2 1 2 热电式电子膨胀阀 它利用电能产生的热力驱动，用双金属片等在不同电流下的热变形的大小差异来推动阀的动作。早期电子膨胀阀使用此方法。这种驱动方式的缺点在于双金属片在加热变形时存在一定的滞后，使整个调节系统的响应速度略差。 2 1 3 电磁式电子膨胀阀 结构如图 2。由控制设备来的输出信号经过 D 加在膨胀阀的电磁线圈上。由磁性材料制成的阀杆 5受磁力的作用产生位移，带动阀针上下运动，从而使制冷剂的流量发生变化。制冷剂的流量与施加在电 磁线圈上的电压或电流成比例。图 3为其流量特性。电磁式电子膨胀阀的结构简单，对信号变化的响应速度快。但在制冷机工作时，需要一直向它提供控制电压。 制冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 3 1一柱塞 2一线圈 3一阀座 4一入口 5一阀杆 6一阀针 7一弹簧 8一出口 图 2 电磁式电子膨胀阀 图 3 电磁式电子膨胀阀的流量特性 2 1 4 电动式电子膨胀阀 电动式电子膨胀阀的阀针由电机驱动。它又可分为直动型和减速型： (1)直动型：结构如图 4。 直动型电子膨胀阀的驱动部分可以是脉冲电机，但现在比较成熟的是步进电机。电机转子靠电磁线圈 间产生的磁力转动，通过输入不同的脉冲可经导向螺纹作用把转矩变换成阀针的直线运动，开度与输入脉冲成正比，其流量特性见图 5。 1一转子 2一线圈 3一入口 4一阀杆 5一阀针 6一出口 制冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 4 图 4 电动式电子膨胀阀 (直动型 ) 0 图 5 直动型电动式电子膨胀阀的流量特性 (2)减速型：结构如图 6。减速型比直动型多了一个减速齿轮组，作用是放大电磁力矩以获得较大的输出力矩，增大减速型膨胀阀的容量，满足不同流量范围的调节需要。其流量特性见图 7。 1一转子； 2一线圈； 3一阀杆； 4一阀针 5一出口； 6一减速齿 轮组； 7一入口； 图 6 电动式电子膨胀阀 (减速型 ) 图 7 减速型电动式电子膨胀阀的流量特性 制冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 5 电子膨胀阀由于采用了微机等控制设备，实现了智能化控制，相比热力膨胀阀具有十分显著的优势 12 2 2 热力膨胀阀 热力膨胀阀的工作原理是通过感受蒸发器出口制冷剂蒸气过热度的大小，来调节制冷剂的流量，以维持恒定的过热度，在控制原理上属于比例调节器。虽然热力膨胀阀可以自动调节制冷剂的流量，但是它的缺点也是很显著的： (1)调节范围有限。因为与阀针连接的膜片的变形量有限，使得阀针的运动位移较小，故流量调节范围小。 这对于负荷变化较大的冷藏库或者采用变频压缩机的系统，热力膨胀阀便无法满足要求。 (2)对过热度响应的延迟时间长，特别是容积延迟。蒸发器出口处的过热蒸汽先把热量传给感温包外壳，感温包外壳本身就具有较大的热惰性，造成了一定的容积延迟。之后，感温包外壳把热量传给感温介质，这又产生了进一步的延迟。延迟的结果会导致热力膨胀阀交替地开大或关小，即产生振荡现象。当膨胀阀开得过大时，蒸发器出口过热度偏低，吸气压力上升；当阀开得过小时，蒸发器供液不足，吸气压力降低。这对整个系统的经济性和安全性都会产生不利影响。 (3)调节精 度低。热力膨胀阀的执行机构膜片由于加工精度和安装等因素，会产生的变形及影响变形灵敏度，故难以达到较高的调节精度。 2 3 电子膨胀阀与热力膨胀阀的优缺点比较 (1)电子膨胀阀的过热度在冻结时为 5 1O 在低温冷藏库时为 4 8。热力膨胀阀过热度，在冻结时为 25 4O，在低温冷藏库时为 3o 。因而，电子膨胀阀提高了压缩机冷冻能力，充分发挥了蒸发器的作用。 (2)电子膨胀阀可以控制阀的能力 10 100% ，所以适应很宽的负荷范围。对于冷冻，冷藏装置， 冷 冻汽车， 冷冻运输船极为适用。 (3)电子膨胀阀适用于 10 一 7O的温度范围。因此，非常适用于像多种目的运输船，由于货物种类不同，需要采用不同的冷藏温度。 (4)热力膨胀阀， 不能使过热度减少。与此相反， 电子膨胀阀适应各式各样装置，可以保持最小的过热度，从而使蒸发温度和室温之间的温差减小。而且使蒸发器表面的结霜也减少， 所以对于增大冷冻能力 (降低室温 )和防止冷藏库中的食品干耗是最适合的 14。 制冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 6 (5)热力膨胀阀，在调节阀的能力或过热度时，要在室内的低温下进行。与此相比，电子膨胀阀由于是电子控制的，必须调节阀对 (设定过热度等 )，在常 温的控制室内即可很容易地实现远距离操作，所以对于多目的冷冻运输船等场合，实现省人省力是最 合 适的 10。 (6)热力膨胀阀，不能自由地设定过热度。与此对比， 电子膨胀阀可以选择 (218 )设定过热度，适应各式各样的装置自由地设定过热度。对于一切冷冻、空调装置，在最佳状况下运行的可能性起到节约能源的作用 15。 (7)热力膨胀阀，为了防止压缩机的过负荷运转，要设定其最高运行压力，其压力是固定的。与此对比， 电子膨胀阀在 0 3以不仅可以防止过负荷运转， 而且对于冷冻设施不超过电 力负荷。 (8) 热力膨胀阀， 是否进行着适当的控制无法显示出来。与此相反， 电子膨胀阀可以通过指示灯来显示动作情况，从而进行监视，可以提高运行的可靠性 13。 (9)传统的热力膨胀阀，必需根据周围温度的变化环境条件， 来调节合适的阀工作能力。与此对比，电子膨胀阀适应性极大，可以适合很宽的高压和低压的条件变化。因而，对于昼夜温度变化显著，热带和高纬度地区或在南半球和北半球航行的船舶冷冻和空调装置极为适用 11。 3 电子膨胀阀的应用现状 目前，电子膨胀阀已在家用空调、汽车空调、热泵及船舶制冷装置中有了广 泛的应用。同时，国内外也有许多学者建立起实验台，对电子膨胀阀的调节特性进行了实验研究。 采用电子膨胀阀的变频一拖多家用空调的运行性能和能量调节作出了分析；并且提出，利用变频压缩机的变频特性和电子膨胀阀的调节特性，将室内机的过热度维持在 4为最佳 16。还指出，采用电子膨胀阀的变频热泵系统在性能上要比采用毛细管的系统好得多 17。 18。 和 建立了一套半封闭式蒸汽压缩制冷系统，分别采用热力膨胀阀和电子膨胀阀作为节流装置，制冷剂采用 407C。通过在不同工况下的实验得到：稳态时采用电子膨胀阀和热力膨胀阀的系统性能相似，而变工况时，电子膨胀阀的系统性能要明显优于热力膨胀阀的 19。 制冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 7 通过做应用电子膨胀阀的轿车空调器的蒸发器的几种融霜实验，分析比较提出一种理想的融霜方法，即在融霜过程中迅速加大阀的开度，同时将蒸发器风机风量开至最大。这种方法可在 1 5 3。其基本原理是通过电子膨胀阀可大幅度地提高制冷剂的流量，利用高 温制冷剂气体的显热来融霜。 文献 4利用电子膨胀阀建立了一个低温实验台，通过食品冻结实验比较了电子膨胀阀和热力膨胀阀的特性。指出：电子膨胀阀控制得到的过热度不但数值小于热力膨胀阀的，而且波动很小。由此可见，电子膨胀阀以其优越的调节性能，已在中、小型制冷系统中取得了一些应用， 同时为其在冷藏库及工业制冷系统中的应用奠定了基础。 通过实验比较热力膨胀阀和电子膨胀阀对分液性能的影响。结果表明：在电子膨胀阀控制下，蒸发器各回路之间的温度差相对较小，制冷剂分配更为均匀，还可以保持较小的蒸发器传热温差。因此制冷装置若想 在制冷循环层次上实现优化运行，使用电子膨胀阀是一个最好的选择 5。 利用电子膨胀阀替代热力膨胀阀后，系统性能测试与能效分析计算结果证明：在相同的制冷和制热工况下，系统的制冷和制热能力得到了提高，表现在制冷量和制热量的增加上，系统的能效比也得到了相应的提高，实现了节能的目的。用电子膨胀阀时，节流过程的损失要比用热力膨胀阀时小，节流过程中的损失是由于粘性流体流动过程中因摩擦阻力引起的不可逆节流，电子膨胀阀的调节灵敏度比热力膨胀阀高，所以损失要低 6。 电子膨胀阀相对于其它阀的控制效果好。热力膨胀阀由于自身属 于纯机械控制，类似于比例调节控制，因而系统控制的稳定性差，容易出项振荡。而电子膨胀阀由于智能性高，可以实现较为复杂的算法，因此构成的控制系统的控制效果会比热力膨胀阀有较大的提高 7。 电子膨胀阀适应机电一体化的发展要求。随着微机控制技术的崛起，机电一体化已成为制冷系统发展的新趋势。电子膨胀阀照比热力膨胀阀已由原来的机械式控制向电脑式控制发展，充分体现了机电一体化的发展趋势。目前在家用空调领域，电子膨胀阀和变频压缩机组成的系统已取得了很好的效果，其原理就是将电子膨胀阀大范围的流量调节特性与变频压缩机的变频特 性结合起来 9 电子膨胀阀对提高变频压缩机的能量效率、实现智能控制、实现温度的快速调节、提高系统的季节能效比等有十分重要的意义。对于较大功率的变频空调，必须采用电子膨胀阀作为节流元件，否则将达不到变频运行目的。此外，电子膨胀阀还可以实现制冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 8 不间断供热的快速除霜、冷凝器过热度、压缩机的排温控制等一系列新功能 8。 4 电子膨胀阀在制冷系统中的应用展望 电子膨胀阀以其信号传递快、调节反应迅速、调节范围宽等良好的调节性能，以及对变负荷工况的快适应性得到越来越多的关注，现在已在家用空调器、商业冷柜、陈列柜得到一定的 应用。 (1)由于电子膨胀阀对过热度的控制是由微机内预先编制好的程序决定的，因此电子膨胀阀对输入信号反应灵敏、滞后小；且调节范围大，调节精度高。传统的热力膨胀阀的控制范围窄，所以一 25 的冷藏库不能原封不动地当作 0的冷藏库来使用。电子膨胀阀具有很宽的控制能力，所以，即使在这种场合也可以充分适用。从这一角度来讲，电子膨胀阀具有热力膨胀阀所无法比拟的优势。 (2)电子膨胀阀的适用温度低。对于热力膨胀阀，当环境温度较低时，其感温包内部的感温介质的压力变化大大减小，严重影响了调节性能。而对于电子膨胀阀，其感温部 件为热电偶或热电阻，它们在低温下同样能准确反应出过热度的变化。 (3)电子膨胀阀可起到节能的作用。传统热力膨胀阀，由于冷却介质的过热大，所以蒸发器 80 90% 的能量用于冷却，而其余能用于过热。另外，在冬季，高压过低的场合，阀的前后压力差减小，所以不能发挥正常的能力，不经济，必须把高压维持在一定压力以上。电子膨胀阀的过热度小，可以正确地调整，具有优良的跟踪性，所以蒸发器可以大部分利用于冷却， 即使高压变低， 由于控制范围广，也可以正常发挥能力。为此节约了压缩机的电力消耗，大约节能 1O% 以上。据报道：新建成 的一艘冷藏货船由于采用电子膨胀阀 (步进电机型 )，降低了冷凝温度，节能达 48 ；超市陈列柜安装改进的电磁阀型电子膨胀阀后，陈列柜的电耗减少了 30 【 12。 5 结束语 电子膨胀阀的出现将引起制冷控制系统革命性的变化，其所具有的优越性必将使其取代热力膨胀阀。电子膨胀阀的引人为制冷系统的各种节能优化运行提供了条件，制冷系统实现了真正的整体控制，制冷系统的机电一体化程度将大大提高。它作为一种新型的控制元件，早已突破了节流机构的概念，它是制冷系统智能化的重要环节也是制冷系统优化得以真正实现的重要手段和保证，已经 被应用在越来越多的领域中。 作为一种新型节流装置，电子膨胀阀必将随着技术的进步和发展而日趋成熟，并将在制冷与空调领域获得广泛的应用。 制冷装置用电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 9 参考文献 1 吴业正制冷原理及设备 (第二版 )M西安：西安交通大学出版社， 1997 2 陈忠忍制冷装置自动化 M 北京： 中国农业出版社 ， 1996 3 仲华，刘维华等轿车空调蒸发器除霜实验研究 J流体机械， 2001， 29(1)： 44 46 4 陈儿同，王芳等多功能低温试验台的研制与实验方法 J上海理工大学学报， 2002， 24(3)：272 276 5 崔 勇 ， 孙宗鑫 . 热力膨胀阀与电子膨胀阀对分液性能影响的比较 J. 制冷， 2003,22(2)： 396 王文斌，孙如军 J 制冷与空调， 2006，3： 97 陈佑华 ，陈芝久 J 制冷学报， 2003， 3： 108 志 瀛 电子膨胀阀的新发展及应用 J 制冷设备， 2005， 11 9 龙海峰，谢晶 电子膨胀阀在冷藏库制冷系统中应用的展望 J 制冷， 2003， 9： 3910 何法明 电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较 J 世界海运， 2004， 10： 4411 张东路节能电子膨胀阀 J 冷藏技术， 1991， 1： 3l 36 12 陈芝久，孙文哲等制冷装置节能控制与电子膨胀阀应用研究 (一 )：现状与分析 J制冷学报， 1998， 4： 39 44 13 朱瑞琪，陈文勇，吴业正电子膨胀阀的控制 J 流体机械， 1998， 26(5)： 20 25 14 张东路 节能电子膨胀阀 J 冷藏技术 ， 1991， 1： 3115 白梓运，陈芝久电子膨胀阀及其在蒸发器过热度自适应控制中的应用 J暖通空调， 1996，26 (2)： 24 16 M， C of an 2003， 28(2)： 141 155 17 M， C of on of a an 227(4)： 391 404 18 of an in of o 77： 73 82 19 ， of 22 407C 222(2)： 205 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 1 本科毕业设计（论文） 英文翻译 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 2 题 目 在汽车中热化阶段和 冷却阶段的热舒适性 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 O. E. M. 要 : 大多数汽车有暖气通风和空调装置来控制车辆内部的热环境 。 但是在炎热或者寒冷的冬季里 ，从汽车启动到 行驶稳定很难达到并且保持热舒适度 ， 在这 些过渡阶段 ， 人类有体温调节程序领悟并促使冷暖系统改进和改良 。 这一 项 研究呈现出在汽车内部环境和人类身体之间的热交换作用的模型 。 模型基于人类身体的热平衡等式 这种模拟已被短暂的情况下使用运行 。 汽车内部热化和冷却过程对热舒适度的影响已经被研究 。 结果跟现在的测量和文献资料中可获得的实验数据相符合 。 它表明实验数据和模型的协议结合非常好 。 符号目录 A 表面区域 , Q 热传导率 ， W J/() r 织物层的外部半径 冷信号 R 热或蒸发 阻力， ()/W 或者 (W f 修正常数 S 储蓄热 ， W h 传 热系数 ,W / () t 时间 ,s (除非在数分钟内指定 ) i 片段系数 T 温度 ， j 空气或织物层数 热感觉 k 传导的传热系数 ,W/ (m K) V 空气流速， m/s L 热负荷 , W / w 皮肤湿度 m 身体块 , W 湿气比， 2O/kg m 每单位区域块流程率； (s m) 外部工作完成速率， W M 热量制造的新陈代谢率； W 温暖信号 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 3 分层的数量 x 厚度， mm p 水蒸气压力； 腊符号 皮肤层块与身体总块的比率 渗透效率 下标数字 a 空气 呼气 空气层 f 织物 b 身体 外部衣物表面和固体的 界面（例如座位或靠背） 血液 最大值 传导 n 中间的 衣服 呼吸 核心 辐射 对流 s 饱和的 散布 皮肤 e 易受到对流和辐射的环境 汗液 蒸发 t 总数 1 介绍 一辆汽车的司机和乘客的舒适感部分取决于车辆内部空气的质量和温度，三个相关的系统被用于提供所需求的空气温度和质量。 这些是通风系统，暖气通风和空调系统 。一辆车的 暖气通风和空调系统的作用是为它的乘坐者提供完全的热舒适。因此 ，非常必要去了解人身体的热量方面的情况，以便设计一个的效的 统。 为了估计热舒适水平，环境热量方面的准确信息是必需的。环境热量能概略地被汽车内部的空气温度、速度和湿度表现。在交互作用中，热量和传质一起发生。完成人类舒适的模型包括能量平衡液体和材料热力性能相等，热量和传质特性，一辆汽车的乘客坐的车厢在冬季中被通过冷却剂 4 以使车厢的空气暖和。加热系统被设计成 与空气流通系统一同操作，以便能提供所需的温度。 随着引擎大小的改进变小，从燃料的经济方面和车辆加热系统的可利用热量相应地减少方面考虑，从考虑市场情况出发为确保乘客的热舒适感，甚至在极端的情况下，有一种发展更有效的系统的兴趣为达到并保持乘客的热舒适感是很困难的。一些辅助的加热或冷却装置或许极大地减少了需要达到热舒适的时间，但是这个装置的能量需求是很大的。 在严热的季节，空调被应用。当提起空调装置时。脑海里第一个想法是冷却和清爽的空气。事实上汽车空调系统不仅冷却空气而且清洁、除温使空气流通以使乘客健康舒服，这 些程序同加热和通风系统一起运行。 人类的热舒适感早被认为是先前的研究课题，有许多被证明和编成法典的可利用的数据 3。在文献中，大多数研究考虑热量状况几乎一致完整地覆盖乘客的整个身体。在乘客身体被很不均匀和短暂覆盖的状况下比较少的注意出现在指向在同一汽车内的热舒适。 8计算了每一个身体部分的热损失和穿五件不同套装时整个身体的热损失。然而身体各个部位的热损失没有被考虑，衣物阻扩抗对台戏热舒适的影响也没有被估计。 et 3， 14出版了绝缘价值，典型的衣服套装蒸发 与热力模型对比。这些参数也被用于测量使用热力装置加湿的部分织物。一个计算机模型被开了出来用于估计热传递中干燥和蒸发空气的阻力。 et 15研究了五套具有相同全部热力绝缘的不同衣服套装，但是对 16 个静止不动的实验主题实验是知身体的上部分到下部分排列，他们的实验研究将会给测量衣服套装的热阻不均匀提供一个方法，并且检查它是如何影响使当地热量不稳定。 et 16，用一个模型调查了人体几个部分有感觉的潜伏的热损失。对于身体上每一个考虑过的部分，总的热传递系数和热阻力被出现 。既使他们的研究是在封闭的环境中进行，它没有提供任何热舒适的结果。 et 11报告一顸研究说人类身体被分成 16 个部分，在每一个 16 个身体部位和环境之间热交互的计算机模型被开发出来。随着模型的使用，坐着和站着时身体的各个部分和整个身体的皮肤湿润情况和潜在（蒸汗蒸发，扩散）和有感觉的（传导、对流、辐射）的热量损失被计算出来。 et 12呈现人体和环境间和质量传递的数学模型。在他们的研究中，在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 5 人们在不变的情况下获得满足感所需的环境的个人状况和总计的有感觉的和潜在 的热损失，皮肤温度、出汉、预测的平均赞成率 （ 和预测的不满意百分比 （ 价值经由模型被计算出来 。 研究了一辆在科威特夏季数个月内停在太阳下的一辆汽车的温度变化和热舒适性。他们也认为在汽车内部用不同的内部材料混合物对温度有影响。 et 4报告了在严寒冬季升温时期的驾驶状况下的一系列关于乘客热舒适性的试验结果。他们发现安装在座位和靠背上的小功率电力加热设备极大地减少升温时间可以综合通过在空气管道中安装电加热器实现，虽然与这种方法有关的能量 需求是很大的，除了他们的实验研究之后。他们将关于这个课题的一项分析研究发表在et 5。 汽车启动时加热和降温期间需要一些时间达到稳定的状况。在这些时期，乘车者身体热量分布十分不均。乘客感觉局部寒冷归究于与一个最初的凉座位或于车轮接触与环境不均匀的辐射热传递，局部太阳照射和空气调速器的位置，仪表板控制的设定所决定的不均匀的空气速率有关。因此为了达到保持汽车内乘客的热舒适性的技术发展中产生了很大兴趣。 这项研究呈现一个人类与汽车内环境之间热交互的模型。因此部分分析认为局部不舒服是由在一个相 对狭小空间内。衣服隔热不均匀造成的。比如汽车车厢内。现在的模型是基于被分成 16 部分的人体的热力平衡相等结合 et s10和 et s15的方法，所有身体部分被看作是二同心圆筒，需要背后数据比如身体部分的表面积，它们质量从现有文献中提取，这样，除了 et s10 的模型，尽量通过计算身体各个部分的热交换和皮肤温度，出汉率来定义局部不舒适性。在短暂的情况下模拟被运行应用。汽车内部加热和降温过程对舒适性的影响已经被证明。实验也指导了冷却周期，直到 汽车达到热舒适性，温度和温度才发生改变。司机和乘客被这些变化极达地影响，为证明现在的模型，模拟结果和实验做了比较。 2 数字模型 从乘客上面流过的环境空气的速度从小空间热舒适性观点来说非常重要，因为它有很大的加热和降温能力，例如在汽车车厢内，在司机和乘客上方流动的空气进入衣服开衩口对于任何乘客身体没有相同作用。虽然对于典型户内状况取代平均速度是好的近似值，但以汽车内部看来结果会产生很大的错误。坐着的乘客身体上方局部空气在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 6 流速被 et 5 （ 表 1） 经实验列出。在这项研究中，测定乘客身体各部分 热损失的因素基于这些速度值。 在这项研究中用的模型是基于 et 15中描述的方法。在这项研究中为了证明冬天和夏天条件下，环境热量对于乘客坐者尤其是司机详细的影响，考虑身体上衣服和当地空气流速的影响人体被分成 16 部分。在表 2 中，表面积和他们身体表面积的各小部分都已给出。 用身体各部分储存的能量来计算当时，温度变化许多这些身体部分大量的身体部分和他们身体的保各个小部分见表 3。 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 7 将人体视作一个整体，从热舒适性观点看平均皮肤温度是个不主意，但是四肢例如：手、脚和脸或者裸露和身体部分 的温度可能增加或减少不必要的数值。通过使用发展了的模型，影响热舒适性的每一个身体部分的有感觉的和潜能在热损失的参数变化的时间率，皮肤温度和皮肤出汗率可能被研究。 2 1人类身体的热力和生理学模型 两包厢间过渡性热量平衡模型被 et 10发明，将身体描述成两个同心圆筒，里面的圆筒代表身体核心（骨骼、肌肉、内脏）另外一个圆筒代表皮肤层。这个模型考虑到核心和皮肤部分即时的热量储存，假定这些部分的温度随时间变化。这个热力模型用一对热力平衡等式来描述，其中一个适用于任何部分 3： 式子中， M 代表热力产生的新陈代谢率， 7表机械工作的熟练程度，的热损失率，些效果可用下列等式表示 ： m 代表身体部分质量， ,表身体特有热量。 , ,现 在 等式 2 中代表在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 8 对流和辐射和热传递，可用下 列关系计算： 式中，背面积等等） 热辐射传热系数取值 因为它用于内部状况足够精确 3身体各部分的对流热传递数在 et 8中取值 。 由于皮肤总的潜热损失来自蒸发 , 式中 , w 是蒸发比率 , , 衣物 的浸透高效率 ,et 14已经发现通常室内衣物浸透系数平均值皮肤的潮湿度 (w ),包括常规出汗引起的和通过皮肤扩散的湿度 ,均由下列式子给出 . 最大的蒸发潜能 ,当皮肤表面完全浸湿 (w =1)时 , ev, 在一辆汽车中身体表面的重要部分 (1520%)是由座位 ,靠背和方向盘接触的 ,这部分不是认为以对流 、 辐射方式散失热量 在两个节点模型中 ,身体中 心和皮肤间的热交换由通过直接接触和皮肤血液流动在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 9 发生的。身体的平均热电导常量被假定为cr,m2 k)从身体中心到皮肤的热流动如下式 ： 血液的特定热，p,kg k)呼吸热损失大约是总热损的 10%,呼吸热损失大约是总热损的 10%。 由于呼吸的热损失如下式 ： 式中 . 吸入空气的流动率 , 蒸发的热量 ()106J/皮肤块与总身体块的比率 ( )被当作身体核心的下述功能与皮肤中血液流动的比的模型 : 每单位皮肤面积内核心到皮肤的血液流动被表示成 : 每单位皮肤区域的出汗率被估计为 : 人体平均温度能通过皮肤到核心的重要平均温度预测 : 身体中间温度能用同样方法通过皮肤到核心的中间温度计算 . 身体被分成 16 个统一穿衣物的部分 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 10 假定通过空气层和衣物层的热传递是以传导和辐射方式发现 ,在这种情况下空气层的热阻如下式 : 式中 , k)和 k=14蒸发热阻也能写成相似的等式 阻如下式 : 式中 a和 a和 54裸露在环境中的外表面处理的有一点不同 外层的蒸发热阻通过对流的热传递系数和路易斯关系决定 : 感觉的预测 上述等式描述了人体环境和温度调节装置间的热交换 热能量热负荷的组合 ,影响在身体与环境间热量交换中的人热舒适性 L)几乎是零 ,中间状况或热舒适性就达到了 衣服和四个环境系数 (气温 ,平均发光温度 ,空气流速和湿度 )的组合都影响热舒适性 适参数是热感觉 (数值在式 27中给出 式中 ,表 4 给出了 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 11 定和起始状况 裸露的身体表面积取为 ,体重是 80千克 ,核心和皮肤的初始温度值分别取为 夏季衣物隔热率 ,冬季衣物隔热率 ,夏季衣物的衣服面积因素 ,冬季衣物的衣服面积因数和活动的新陈代谢率分别取为 :.1,5W/ .5,6 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 12 身体上的局部空气速度在表 1中给出 ,加热和冷却过程的平均空气温度 (图 1和图 2,加热阶段相关的温度取 ,冷却阶段见图 3,平均辐射温度在加热阶段取为在冷却阶段取为 在加热阶段与身体 (触的物体的表面温度 (如下式 座位 : 与座位接触的穿衣物的身体面积 :. 靠背 : 与靠背 接触的穿衣物的身体面积 :. 方向盘 : 与方向盘接触的穿衣物的身体面积 : . 在冷却阶段 ,发现身体有接触物体的表面温度 (运行实验（ t 是以分钟计）的在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 13 结果一样（表 5）。 3 结果与讨论 为了证明加热和 冷却过程对汽车内部状况的影响，数学模型部分中的等式运用统语言来指导计算机媒体。在加热阶段，需要靠背和方向盘表面温度都取自 et 5，在他们的实验研究中，内部空气已经被从 加热到 20 ，如图 1所示。 冷却过程所需要的实验数据在 1991年装有一个 2000车停在日光下，观察到车内气温上升到 64，周围环境温度大的是 30。稍后，标准的冷却程序随空调器的启动而开启。在这个过程中，车内温度，相关的温度，座位，靠背和方向盘表面温度被测量。测量的参数 见图 2和图 3。因为在汽车内温度升到 64时相关的湿度从 50减少到 11，所以在冷却阶段相关湿度从 11开始。 在升温过程中从身体到环境的热损失在图 4 中相比较地给出。因为 et 5的模型和现在的模型存在一些原则上不同（例如：在 模型中身体被分成 4个部分，但在我们的模型中身体被分成 16个部分），故一些差别在开始阶段出现。除去这些相对小的时间间隔，结果间达成的一致也在可接受的范围内。由于与物体表面接触的身体各部分的面积小于其它身体表面积，故座位、靠背和方向盘的传导热损失与总的对流和 辐射热损失相比相当低。在升温过程的开始阶段，因为汽车内温度和内部表面温度相当低，传导、对流和辐射的热损失很高。甚至这些总的热损失比热力过程中的新陈代谢高。因为这个原因，身体核心和皮肤温度有一点减小。但是皮肤温度的减小要比核心温度减小的多。显然这些热损失的快速减小归究与汽车内温度的升高。在这个过程中，身体试图保持最小限度的呼吸和蒸发热损失以便平衡热损失。 升温阶段相对比的变化的 ，通过图 5的验证，与 et 5有一个在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 14 好的相吻合处。 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 15 这些计算在和分析研究中运行。在他们的实 验中， 数值由参考数据获得，平均热舒适性和参考数据的标准偏差通过时间计算。现在研究计算结果在 16范围内， 的值取 初，从身体到环境的时间热力损失由于汽车内的低温度缘故一直很高。因此，由于内部温度和外表面温度升高，热舒适性得到改善。 指出汽车车厢升温阶段环境状况对人舒适的影响的一个参数是身体表面平均温度和它随时间的变化见图 6。在最初几分钟内，由于车内和物体内部都很低的温度，平均皮肤温度立即下降。随着车内温度随时间而升高，在它的值降低到一个 最小值32后平均皮肤温度开始升高。虽然平均表面温度对人类舒适状况是一个好的信息，但也必须注意人体的局部不识。和固体表面接触的身体背部、大脚和手的温度在图 7中给出。内部温度对背部背部和脚的温度影响不大，故它们的变化不重要。但是手面的温度减小到 以被估计为一个相当低的温度。在文献中，提到当手面温度达到 20时引起认为不舒服的寒冷，达到 15就极其寒冷 3。 在冷却过程中身体上的热传递见图 8。由于在开始车内温度和表面内部温度很高，有感觉的热流动（传导、对流、辐射）从环境到人体发生。这种情况导致从 身体内部到皮肤温度的升高。为继续维持身体重要功能和另外确保舒适的状况，从环境对身体的热量和热力过程的新陈代谢热量必须被排放到环境中。因此，身体增加了出汗的次数，很快身体的很大部分被汗覆盖。这样，蒸发热损失的增加见图 8。然而呼吸热损失不受环境状况的影响，它保持在大约 10W。 在汽车中热化阶段和冷却阶段的热舒适性 16 s7的研究中，冷却阶段的热舒适性的变化分别在图 9中给出。在 s7的书中，详细的环境状况没有给出，所以我们的模型无法直接应用于他们的测量状况。因此 ，这一个图只是一个性质上的比较。在他们的研究中，可以肯定停在太
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