A4-07 · 基础理论与共性技术 / 热舒适性科学
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一课题可并存多讲师版本
课程大纲
学完能做什么
- 能用皮肤湿润度判断“黏腻感”的门槛，并说明湿度为什么不能只看 RH
- 能量化风量在制冷收益与噪声代价之间的权衡点
- 能估算太阳辐射得热，并说明它改热负荷与改主观感觉的双重路径
- 能算出内循环下 CO₂ 的稳态浓度（分母含车身渗透项）与所需最小新风量
- 能在一个座舱方案里做跨感官取舍并说清每一项的代价
内容大纲
- 湿度：不只是舒不舒服
- 皮肤湿润度 w = E_sk/E_max 是黏腻感的物理量，越过约 0.25~0.3 开始不适
- 该看含湿量/露点而不是 RH：RH 随温度乱跑，含湿量才是被搬运的那个量
- 标准对湿度上限的处理是限含湿量（0.012 kg/kg 量级）而非直接限 RH
- 冬季的反向问题：过度除湿 → 干燥、静电、眼干（对接 C4-04）
- 除湿与能耗的死结
- 蒸发温度必须压到露点以下才除湿 → 压比上升 → COP 下降（承接 C1-05）
- 再热（reheat）：舒适达标、能耗翻倍的经典取舍
- 起雾风险决定了除湿的安全下限（对接 C5-03）
- 内循环省能 vs 湿度累积：省的是显热，付的是潜热与安全
- 气味与空气质量的耦合
- 蒸发器湿表面 + 有机物 = 霉味的经典成因（对接 C2-12 的干燥吹扫）
- 内循环下 CO₂ 稳态浓度由「鼓风机新风 + 车身自然渗透」的总换气量决定，可到数千 ppm 量级 → 困倦
- 新风带来的热负荷 vs AQS 自动切换：这是个持续在打的架
- 材料 VOC 与高温曝晒的关系：夏季暴晒后开门那一下最难闻
- 噪声：风量的价格
- 宽带气动噪声声功率随叶尖速度约 5~6 次方上升——风量提一档，噪声代价是非线性的
- 声品质不只看 dB：响度、尖锐度、调制（口哨声、再生噪声）
- 跨模态耦合：噪声高时人对同样温度的容忍度下降
- 与 C2-04/C2-11 的分工：这里定权衡，那里做蜗壳与结构
- 光与太阳辐射
- 直射得热 Q_sol 既进热负荷，也直接改主观感觉——同一 t_eq 下人更热（集总式只用于量级对比）
- 三条对策与各自代价：玻璃面积、低辐射镀膜、遮阳
- 全景天窗的双面刃：夏热冬冷，两季都制造辐射不对称（见 A4-04）
- 光照与凉爽感的心理耦合：冷色调灯光有边际作用，但替代不了物理制冷
- Q_sol 的取值边界：A_glass 取朝阳侧有效投影面积、I 取该面法向辐照，背阴面只有散射与地面反射；逐面差异大时用 Σ 式（C6-03），不对称受晒的分布建模见 J4-01
关键公式
w = E_sk/E_max
皮肤湿润度：实际蒸发散热与该环境最大蒸发能力之比，是黏腻不适的判据
E_max = (p_sk,s − p_a)/R_e,t
最大蒸发散热能力：环境水蒸气分压越高，分子越小，w 被迫升高——高湿闷热的机理
Q_sol = SHGC · A_glass · I
太阳得热的单面集总近似：A_glass 取朝阳侧有效投影面积、I 取该面法向辐照度，背阴面只计散射与地面反射分量；晴天正午朝阳面 I 约 1000 W/m² 量级、玻璃面积几 m² → 千瓦量级负荷，与乘员产热不是一个数量级。逐面朝向与镀膜差异大时改用逐面 Σ A_i·SHGC_i·I_i（见 C6-03）
C_CO₂,稳态 = C_out + G/(Q_fresh + Q_inf)
内循环下 CO₂ 稳态浓度由乘员产气量与总换气量之比决定，总换气量 = 鼓风机新风 Q_fresh + 车身自然渗透 Q_inf；与舱容无关——舱容只影响达到稳态的快慢。全内循环（Q_fresh→0）时正是 Q_inf 把浓度托在数千 ppm 量级而不发散
L_w ∝ U_tip^(5~6)
宽带气动噪声的经验标度：转速/风量提一档，噪声代价远非线性，这是风量不是免费手段的原因
关键概念
皮肤湿润度 w含湿量露点再热 reheat蒸发温度上移CO₂ 稳态浓度AQSVOC声品质响度与尖锐度太阳得热 SHGC跨模态耦合车身自然渗透 Q_inf
推荐工具与标准
CoolProp / 焓湿图工具（含湿量、露点、E_max 估算） CO₂ 与 VOC 采样分析仪（AQS 联动策略验证） 人工头 + 声品质分析软件（响度、尖锐度、调制） 日射计与太阳模拟灯（Q_sol 标定） GT-SUITE / Simulink（座舱湿-热-新风耦合模型）
GB/T 27630（乘用车内空气质量评价指南） ISO 7730 / ASHRAE 55（热环境中的湿度处理与上限） ISO 14505 系列（车辆热环境评价） 车内气味与 VOC 评价的行业方法体系（具体件号按 OEM 规范确认）
工程案例
某车型在高温高湿地区被投诉“闷、有味”，而温度指标全达标：长时间内循环下湿度累积、皮肤湿润度越过黏腻门槛，CO₂ 升到数千 ppm，蒸发器湿表面滋生霉味。对策是 AQS 联动周期换新风 + 停车后蒸发器干燥吹扫，代价是新风带来的额外热负荷。
动手做
交付物 · 对高温高湿工况做多感官体检：① 用焓湿图算内循环下含湿量累积，估皮肤湿润度是否越黏腻门槛；② 算 CO₂ 稳态浓度与最小新风量及其热负荷代价；③ 给出“新风量+风量+蒸发温度”的协同设定，逐项说代价。交付：时序图 + 热负荷账 + 建议页。
常见误区
- 只控 RH 不控含湿量：同一个 RH 在 25℃ 和 35℃ 下含湿量差很远，这是除湿量算错的头号根源
- 靠再热来“既除湿又不冷”：舒适确实达标，但等于一边制冷一边加热；先问蒸发温度还能不能上移
- 把风量当免费手段：噪声随转速高次幂上升，且噪声一上去人对温度的容忍度反而下降，两个感官一起输
- 长时间纯内循环省能：湿度、CO₂、气味三条线同时恶化，起雾风险（C5-03）也上升，必须有换气兜底
- 太阳辐射只算进热负荷、不算进主观：直射下同一 t_eq 的主观评分明显偏热，遮阳与镀膜的收益被系统性低估
- 把整车玻璃当成同一朝向的一块面：A_glass 取玻璃总面积、I 一律取 1000 W/m²，会系统性高估太阳得热；朝阳面才按法向辐照算，背阴面只有散射与地面反射，SHGC 也因镀膜/色带而异
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