A4-08 局部微气候与分区送风的舒适策略

课程代码 A4-08 · 板块 A 基础理论与共性技术 / A4 热舒适性科学 时长 约 3.5 小时（5 讲 + 1 次分区策略设计实操） 适合对象 座舱系统与控制工程师；做空调策略与能效优化的人（进阶必修） 前置 A4-04 吹风感/垂直温差/温度均匀性；A4-03 等效温度 EHT 与瞬态热舒适；C6-01 双区/四区自动空调控制逻辑 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义，是 A4-08 大纲的完整展开版

引言：为一个人调五个座位的空气

传统汽车空调的控制目标是「整舱温度」——设一个温度，把整个乘员舱的空气都往这个目标上赶。这里有一处从没被认真质疑过的浪费：大多数时候车里只坐了一个人，我们却在为五个座位的空气付制冷/制热的账。后排、副驾那些没人的空间也被调到「舒服」，可那份舒服没有任何人享受，这部分能量对续航是纯粹的损失。

这门课要做的，是把舒适目标从「让整舱舒服」重新定义成「让每个真正在座的人身边那一小层空气舒服」——这一小层空气就是微气候（micro-climate）。目标一旦从「整舱 t_a」缩到「分区微气候」，能耗下来了（不给空座位送风），舒适反而可能更快达标（风量集中到有人的区）。但这不是免费午餐，要落地它得回答四个硬问题：谁在座（人员感知）、送到 A 区的风会不会跑去 B 区（分区串扰）、到底控什么量、拿什么反馈（目标从 t_a 改写成 t_eq）、感知错了怎么安全退回去（降级路径）。这四问是后面五讲的主线，背后有一条不变判断：分区送风的价值永远受物理约束（串扰、分层）和安全底线（除霜除雾）双重封顶——技术能省多少，和实际敢省多少，是两件事。

第 1 讲　微气候的思路

这一讲把「按需送风为什么省能」从直觉讲成机理，并划清它和整车能效、和控制实现的边界。

1.1 人只与身边一层空气换热，舱内其余空气都是"运费"

人体和环境的换热发生在皮肤/衣着表面与紧贴身体那一层空气之间——对流换热取决于这层空气的温度和流速，辐射换热取决于人能"看到"的周围表面温度。真正决定一个人冷热的，是他身边几十厘米内的微气候，而不是仪表台上方或后备厢附近的空气。由此得到本课的核心判断（注意：它说的是舒适定义该缩到微气候，不等于「砍送风量就按比例省能」——稳态下送风换热量被 B1-01 的四项得热钉死，ṁ 与 Δt 是此消彼长的两个自由度，真正的省能机理见 1.2 的四项拆解）：远离乘员的空气被调到目标温度不产生任何舒适收益——为了把冷/热送到人身边，顺带把一路上的空气也调了，这份支出没有对应的舒适回报。但「运费」这个说法还要说准一层：那部分换热量并不是凭空多花的，它实际在抵消该区围护导热与太阳辐射带来的得热；不给它送风，热量不会消失，只是让那个区的温度自己浮上去。按需送风省下的是「把无人区维持在舒适温度」这个要求，不是一笔本可归零的运费。但边界要澄清：舱内空气连通，一个区会通过串扰、分层影响相邻区（第 3 讲），除霜除雾还对风窗气流有硬性要求（第 5 讲）。所以准确说法是——远离乘员且不承担安全功能的空气优先级最低、是第一个该被节流的对象，而不是可以无条件归零。

1.2 按需送风到底省在哪：四项机理，只有一项真的线性

送风热负荷本质是 Q = ṁ·c_p·(t_out − t_in)。但这条式子给的是送风侧的换热量，不是座舱热负荷——稳态下座舱要移除的量被 B1-01 的四项得热（围护导热、太阳辐射透射、新风、乘员代谢）钉死，ṁ 与 (t_out − t_in) 只是此消彼长的两个自由度。所以把送风的 ṁ 砍一半，负荷不会跟着减半：送风温度不变，舱温就往上浮，一直浮到得热与移除量重新相等；要守住舱温，就得压低送风温度，蒸发温度随之下探、压比上去、COP 反而变差（C1-05）。「关空座位的风＝按比例省能」是把因果讲反了。按需送风确实省能，但省在四个别的地方：① 鼓风机电功率——按风机相似定律 P ∝ n³（C2-04），风量降一档、风机电功率降得很快，这一项立竿见影；② 非占用区允许温度上浮——舱内平均温度上移，与环境的温差和净得热随之下降，这才是制冷侧真正的主项；③ 瞬态 pull-down 期需要被冷却的有效空气与内饰质量减少，达标更快、峰值更低；④ 按乘员数下调新风量——ṁ_fresh 这一部分是唯一真正线性的：新风负荷本就正比于新风量，人少就少引外气（下限由 CO₂ 与除霜除雾底线卡住，见 C6-04、A4-07）。本节的落点是把两个 ṁ 分清楚：总送风量 ṁ 砍了不减稳态负荷，新风量 ṁ_fresh 砍了才减。策略设计的抓手也随之改变——要追的不是「砍多少风量」，而是「允许哪些区变热/变冷到什么程度」。至于常用的一阶估算 P_按需 / P_全舱 ≈ Σ(有人区有效风量) / (全舱总风量)，它只对鼓风机功率与 pull-down 有效质量这两项成立，不能拿去承诺压缩机/PTC 的能耗比；串扰、分层、除霜底线还会让真正能关的风量继续打折，具体节能率须整车能耗模型按工况折算、随平台而定（承接 C1-05 能效路径）。

（读图提示：左幅的「量级档」是序数、不是刻度——它只表达「② 最大、①③④ 相当、砍总送风量 ṁ 本身稳态贡献 ≈ 0」这个排序，不可当比例读、更不可折算成百分比；③ 画成空心块，是因为它只在 pull-down 期计入、稳态为 0。右幅那条过原点的份额直线只画在鼓风机与 pull-down 有效质量这一侧：对 pull-down 有效冷却质量它是等式；对鼓风机它是保守读法——相似定律给的是三次方，实车关风门又会抬高系统阻力、工作点不沿原系统曲线走，故实际落在两线之间那条带里。纵轴不可读成压缩机/PTC 的能耗比——稳态制冷/制热负荷由 B1-01 的四项得热决定，不随总送风量按比例下降。横轴上的灰带是除霜除雾气流与各区最小换气把「能关掉多少风量」卡住的下限（量级示意，随平台而定）。图上「单人驾驶 ≈ 1/4」是有人区风量份额的量级，不是整车空调能耗降到四分之一的承诺。）

1.3 车与建筑的差别：舱容小、串扰强、乘员离出风口只有几十厘米

建筑暖通也有"按需通风""个性化送风"，但不能把建筑经验直接搬到车上，三个尺度完全不同：舱容极小——一点点送风量就能快速改变全舱状态、响应快，但分区挨得极近、隔离难；串扰强——房间工位隔好几米，车里前后排只隔一个椅背，A 区的风很容易窜到 B 区（第 3 讲核心）；乘员离出风口只有几十厘米——建筑送风早已掺混均匀，车上出风口就在乘员正前方，风还没充分掺混就吹到人身上，这既是个体化通风高效送风的机会，也是吹风感投诉的来源（A4-04）。一句话：小舱容让按需送风响应快、收益诱人，但强串扰和近距离出风让"干净地分区"变得很难——这个矛盾贯穿全课。

1.4 与 C6-01 的分工：这里讲舒适目标与策略取舍

C6-01（双区/四区自动空调控制逻辑）讲"控制逻辑怎么实现"——状态机、风门执行、多区解耦控制器怎么写；本课讲它上游：舒适目标本身怎么定、分区策略怎么取舍。C6-01 是"怎么把车开到目的地"，A4-08 是"目的地该设在哪、为什么"。目标定错了（比如拿仪表台 t_a 当分区反馈，见误区二），控制逻辑写得再精巧也是南辕北辙。所以本课的产出是"给控制的输入契约"——分区目标 t_eq、串扰矩阵、降级规则，控制团队拿去实现；这个分工和 C6-04（智能座舱人员感知与按需送风场景）也要对齐。

本讲小结：机理是「人只与身边一层空气换热，其余是运费」，但省能不靠砍总风量——稳态负荷被 B1-01 的四项得热钉死，真正的省能来自鼓风机 P ∝ n³、非占用区温度上浮（制冷侧主项）、pull-down 期有效质量减少、按人数下调新风量 ṁ_fresh（唯一线性的一项）；份额公式只给鼓风机侧的一阶量级，受串扰/分层/除霜封顶、别当精确承诺；本课管「舒适目标与策略」，实现归 C6-01。