TMS BOOK · ACADEMY 讲义

乘用车座舱制冷负荷计算书:逐项取值、UA 标定与环境舱对账

大纲的完整展开版——讲师授课蓝本 / 学员自学材料

C1-06 乘用车座舱制冷负荷计算书:逐项取值、UA 标定与环境舱对账

课程代码 C1-06 · 板块 C 乘员舱空调与 HVAC / 制冷系统与循环 时长 约 3.5~4.0 小时(6 讲) 前置 A2-04 湿空气物理与焓湿图:空调负荷计算基石;C6-03 大空间/商用车/客车空调系统设计;B1-01 整车热平衡与全工况热负荷谱分析 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义,是 C1-06 大纲的完整展开版


引言:先问是哪本账,再算多少瓦

一句「空调制冷量给多少?」在项目群里能收到十个不同的数。分歧多半不在谁算错了,而在这句话没说清问的是哪一本账。

座舱制冷负荷有两本账稳态账回答「守不守得住」——舱内外平衡后必须持续移走的热;峰值账回答「冲不冲得动」——被晒透的内饰要在目标时间内降下来,瞬时得移多快。两者量纲相同(都是 W),分水岭却很具体:稳态账那五项里没有任何一项含蓄热(质量 × 比热),而峰值账里那一项恰恰是主项。⇒ 在稳态账上乘安全系数,乘的是那五项,乘多大都补不出缺掉的那一行。去向也要说死:峰值数交 C1-01 汽车空调制冷系统原理与部件匹配 定压缩机排量,两个数一并交 C1-02 蒸发器/冷凝器/压缩机/膨胀阀选型匹配 定换热面积与节流能力,等效 UA 与内饰有效热容交 B1-04 目标设定:降温速率、冬季续航热损、快充温升 做目标可行性预检。⇒ 全课第一条可执行动作:听到「制冷量要多少」,先问它问的是哪本账、要交给谁;答不出来就不要先算。

第二根钉子长在表的形状上:分项表的每一格必须同时带「取值来源」与「实测对账」两列。本课要填的绝大多数格子是平台相关量,诚实写法是区间或量级加来源,不是一个带小数点的单值。这不是保守,是可归因——残差异常时能回查的只有来源列。有这两列的才是计算书,没有的只是一次性算题。

⚠ 还有一条直觉要当场拆掉:「算出来的和实测对上了,就说明计算书是对的」。在分项负荷账上它恰好反过来——五个分项各有各的偏差方向,任意两项符号相反、量级相当,总和就落回实测附近,总账吻合因此是全部证据里最弱的一条,还会把两个偏差一起固化、顺手拿走继续查下去的动机。由此长出两个方向相反、后果一样的动作:拿一条对得上的降温曲线当已验证的证据,把来源列里标「待实测」的几格就地改成「已验证」再签字;或者残差偏大时先给参数乘个系数让它对上,把那天的环温、辐照、朝向、载员与循环状态这些边界误差永久改进模型里。全课因此写死三句:第一判据是分项残差不是总残差先对边界、再对分项、最后才动参数,顺序不可颠倒「待实测」只能被一次真实测量抹掉,不能被一次总账吻合抹掉

第 1 讲 边界与两本账:这份计算书交给谁、按什么口径写

座舱制冷负荷计算书是一份被反复引用、却很少被认真定义的文件。它在项目里最常见的形态是一封邮件里的一句话——「座舱制冷量按某个 kW 数算」——然后这句话被下游拿去定压缩机排量、定蒸发器面积、算夏季电耗,一路用到量产。

问题通常不在那个数字算得准不准,而在于没有人问过它是哪本账里的数、按什么边界算出来的、又是交给谁的。这三件事只要有一件没写,后面所有的对账、复现与追责都无从谈起。

所以本讲不算任何一项负荷,它只做四件事:把交付物定义清楚(两个数,不是一个数)、把动手之前必须冻结的口径列清楚、把进入座舱的热流按机理理一遍、把交付物的表格形态与全课的符号约定钉死。本讲一个数都不给——它给的是账本的结构。

1.1 这份计算书交出的是两个数不是一个数

本课交付的不是「一个制冷量」,而是两个数加一套口径。这两个数出自两本不同的账:

稳态账

Q_稳态 = Q_围护 + Q_辐射 + Q_新风 + Q_渗透 + Q_乘员

它的物理含义是:舱内外达到平衡之后,为了把舱温维持在设定值必须持续移走的热量。它回答的问题是「守不守得住」

峰值账

P_peak ≈ Σ(m_i·c_p,i)·ΔT/t_pulldown + Q_稳态

它的物理含义是:把已经被晒热的内饰在目标时间内降下来所需要的瞬时移热率,再叠上同一时刻仍在往里送的稳态负荷。它回答的问题是「冲不冲得动」

两者的量纲相同(都是 W),但回答的是两个不同的问题,因此不能互相替代。它们之间的分水岭是一件非常具体、可以当场检查的事:

稳态账里没有任何一项含 (m·c_p)——稳态的定义就是蓄热项为零;而峰值账里那一项恰恰是主项。

这条分水岭有一个直接的推论:对稳态账乘安全系数,乘的是围护、太阳、新风、渗透、乘员那五项,不管系数取多大,得到的都只是一个更大的稳态账,补不出缺掉的那一行。这是「漏了一整项」,不是「精度不够」——精度不够可以靠余量兜住,漏掉一整项靠余量兜不住,因为蓄热那一项与那五项之间没有任何函数关系。

去向必须逐个说死,这是交付的一部分而不是附注:

  • 峰值功率 → C1-01,定压缩机排量;
  • 稳态功率与峰值功率一并 → C1-02,定换热面积与节流能力;
  • UA 与内饰有效热容两个量 → B1-04,做目标可行性预检。

⇒ 由此得到本课第一条可执行动作:拿到任何一句「制冷量要多少」,先问它问的是哪本账、要交给谁;答不出来就不要先算。

两个数本身都是平台相关量,本课不给数。本课给的是它们各自的算法、各自的输入清单,以及两者的比值由什么决定——比值主要由内饰有效热容与 pull-down 时间目标决定,第 5 讲会把这条关系画成曲线。

这一节的三个易错点:

  1. 只交一个数下去,下游按稳态数定排量,pull-down 必然冲不动。这正是本课案例里那台纯电 SUV 的第三处问题。
  2. 反向的错同样存在:拿峰值数去定冷凝器面积与持续散热能力,会把系统在常年运行的稳态工况下选得过大、长期低负荷运行、能效变差。
  3. 把两个数交给谁写反——凭记忆写一句「制冷量交 C1-02」,而不写清交过去的是哪一个数。

还有一层口径必须在这里写死,否则两个数会被三个下游各按各的理解使用。本课交出的两个数都是「舱侧热负荷」:座舱需要被移走的显热与潜热之和,单位 W,也就是蒸发器侧的需求冷量。⛔ 它不是压缩机轴功,⛔ 也不是整车电功率。

  • C1-01 定排量时要的是「压缩机在给定蒸发/冷凝温度下要吐出多大的质量流量」,从舱侧负荷走到那个量,中间隔着蒸发温度、压比、容积效率与循环性能;
  • B4-05 记夏季电耗时要的是电功率,中间还要再隔一层 COP 与电驱链效率。

不写死这一层,同一个数会被一个人当冷量、一个人当轴功、一个人当电耗,三者可以相差数倍,而表面上都是「多少 kW」——读数一模一样,含义完全不同。换算所需的 COP 与容积效率属 C1-01 与 C1-05 的射程,本课不重推,也不代它们给一个换算系数:给了就会被当成通用系数到处取用。

对应的三个易错点:① 在计算书封面写「制冷量 X kW」而不写它是舱侧负荷还是压缩机能力;② 把本课的功率数直接乘时长当成夏季电耗(那是另一本账,且中间少了 COP 这一环);③ 报「制冷量」时只报显热,把除湿那部分悄悄丢掉——第 4 讲的算例会显示这一刀切掉多少。

图1 两本账的构成与去向结构图。左侧一个入口框写座舱制冷负荷计算书,向右分成上下两条并行的账。上支框内写稳态账 Q_稳态 等于围护加太阳加新风加渗透加乘员,框内右下角一行小字标注五项之和、无 (m·c_p) 项。下支框内写峰值账 P_peak 约等于 Σ(m·c_p)·ΔT/t_pulldown 加 Q_稳态,框内右下角一行小字标注第一项为蓄热项、稳态账里没有它。两支各自向右连到三个下游框,各带独立文字标签:峰值功率连到 C1-01 定压缩机排量;稳态功率与峰值功率一并连到 C1-02 定换热面积与节流能力;UA 与内饰有效热容连到 B1-04 做目标可行性预检。稳态账到 C1-01 之间另画一条带禁止符号的虚线,旁边一行字写只用稳态数定排量会导致排量选小、pull-down 冲不动。图右侧一个灰色虚框圈出三个射程外的去处并各写一句去向:B4-05 管夏季 kWh 与续航分项台账、本课只交功率数不算电耗;C6-05 管 pull-down 的策略与时序;C3-01 是采暖侧镜像记账法的主讲位。图下方一条横贯的口径带写两个数都是舱侧热负荷、单位 W、不是压缩机轴功、不是整车电功率。本图为结构与去向示意,不含任何数值与坐标轴,⛔ 不得据图读取任何量。
图1 该从图上读出的判断有三条:① 本课的交付物是两个数加一套口径,两个数由两本不同的账算出、去向也不同,⛔ 不是一句「制冷量多少」;② 两本账的分水岭就写在两个框的右下角——有没有 (m·c_p) 这一项,所以对稳态账乘安全系数补不出缺掉的那一行,图上那条带禁止符号的虚线写出了照做的后果;③ 灰框里的三个去处说明本课的射程止于功率数与 UA/有效热容,电耗、时序策略与采暖侧都在框外,本图只给去向。⚠ 底部那条口径带是全课都要跟着的一句:两个数都是舱侧热负荷,下游各自还要再换一次口径。本图为结构与去向示意,不含任何数值与坐标轴,⛔ 不得据图读取任何量。

1.2 口径四件套必须先声明再动手算

口径四件套是本课的准入条件,不是表头上的装饰。动手算之前必须先声明这四件:

  1. 环境温湿度与辐照——温度定显热,湿度定潜热,辐照定太阳项。三者缺一,就有一整项没有依据。
  2. 热浸初始条件与停放朝向——热浸决定峰值账的起点(内饰的起始温度),朝向决定各个面的有效投影面积。
  3. 载员数与内外循环比例——载员数定乘员显热与潜热,循环比例定新风质量流量。
  4. 座舱设定温度与考核测点——设定温度定所有 ΔT 的终点,考核测点定「算到哪一点为止」。

为什么缺一件就不能往下算:每一件都单独决定至少一个分项的量级。因此当两份计算书的口径不同时,它们的差值里同时混着「模型不同」与「边界不同」两种东西,无法分离。对实测也是一样——第 6 讲对账的第一步,就是核这四件是否与试验当天一致。

四件套的取值全部是平台相关量或项目约定,⛔ 本课不给数。本课只规定它们必须出现在计算书首页的口径说明里,且每一件都要写明是谁定的(法规/对标/项目目标/试验规程)。

四个高发的写法错误:

  • 只写「35 ℃ 高温工况」,不写湿度与辐照——潜热与太阳项就此失去依据;
  • 写了辐照强度,却不写它是水平面总辐照、法向直射还是各面实测值,也不写含不含天空散射与地面反射。同一个辐照数在这三种口径下对应的各面得热并不相同
  • 写了设定温度不写考核测点(头部/胸部/呼吸区/回风口),同一台车换个测点结论就变;
  • 内外循环比例写「按实际策略」——等于没写。这一项的杠杆有多大、为什么不能取平均,第 4 讲展开。

⚠ 接下来是本讲的第二件事,也是本课在四件套之外自己补的一栏四件套是必声明的最小集,不是全集。沿「环境条件」这条线索检查,会整类漏掉三样同样会改数、却不属于环境条件的东西。本课的处置是:四件套这个提法不变,另设一栏「随车状态与配置」把它们记进去(⚠ 这一栏是本课归纳的补充,不是既有条目):

  • 大气压与海拔——它同时改湿空气的比焓与密度,同一个体积风量在不同海拔是不同的质量流量,高原必须换焓湿图(这一层的口径承 A2-04);
  • 车辆状态:驻车还是行驶——它一次改三样:外表面对流换热系数 h_o、新风质量流量、渗透换气次数。只写「30 分钟 pull-down」而不写车是停着还是在跑,两份计算书就没有可比性;
  • 配置与寿命状态——玻璃配置(是否镀膜、是否带全景天窗)、内饰颜色、遮阳帘有无,以及按 BOL 还是 EOL 验收(密封条老化会改渗透)。

这一栏的判据只有一句话,也是本讲最值得抄走的一句:

换了这一项,两份计算书还对得上吗?对不上,就必须写进口径。

三个易错点:① 把这三类当成「细节」塞进附录,于是复现时没人看;② 寿命状态整类不写——不写清寿命状态的目标是不可验证的目标,负荷账同理;③ 把这一栏当成既有条目引用——它是本课归纳的,引用时要标明。

图2 口径四件套的四道检查闸与本课补充的第五栏。左侧入口列出三句现场原话:按 35 ℃ 高温工况算一下、30 分钟降到 26 ℃、按常规载员算。中间一列四个串联的检查闸,每闸一问并各带一个缺出口:闸一环境温湿度与辐照,缺则潜热与太阳项没有依据;闸二热浸初始条件与停放朝向,缺则峰值账起点未定、各面投影面积未定;闸三载员数与内外循环比例,缺则乘员项与新风项未定;闸四座舱设定温度与考核测点,缺则所有 ΔT 的终点未定、算到哪一点为止未定。四闸全过后进入第五个虚线框,标题为随车状态与配置、并标明为本课归纳的补充栏,框内三行:大气压与海拔;驻车还是行驶;玻璃配置、内饰颜色、遮阳帘与 BOL 或 EOL。出口框给出口径说明的模板行,其中数值位一律画成下划线空位,旁边一句说明它为什么留空。三句入口原话各用一条虚线连到它第一个卡住的闸上:第一句卡在闸一的湿度与辐照,第二句卡在闸二,第三句卡在闸三。图右下角一个灰框写判据一句话:换了这一项,两份计算书还对得上吗,对不上就必须写进口径。本图为流程结构示意,不含任何温度、湿度、辐照与时间数值,⛔ 不得据图读取任何量。
图2 该从图上读出的判断有三条:① 三句听起来完全正常的现场原话,各自卡在不同的闸上——卡在哪一闸,决定了该回去问谁要什么,⛔ 不是笼统地「条件不全」;② 四件套是必声明的最小集,虚线框那一栏是本课补的,它里面三样都不在「环境条件」这条线索上、却同样会改数;③ 出口模板行里的数值位刻意留空,因为这些取值全部是平台相关量或项目约定,本课只规定它们必须出现并注明是谁定的。⚠ 右下角那一句是可以当场执行的判据,凡是通不过它的项,都要补进口径说明。本图为流程结构示意,不含任何温度、湿度、辐照与时间数值,⛔ 不得据图读取任何量。

1.3 账本的五行不是机理的全集

稳态账那五项拆解的方法论承 C6-03 的客车口径,本课不重讲方法、只换乘用车口径。框架两边一样,变的是每一项的输入与占比结构:乘用车的玻璃面积占围护面积的比例高、单位面积得热大,而载员数与舱容小、开门频次低;客车侧则是人体、新风与开门渗透三项常常过半。

占比结构一变,「该往哪儿使劲」就跟着变——客车侧优化新风热回收与开门策略收益最大,乘用车侧优化玻璃与遮阳收益最大。⇒ 两边的经验系数双向不可移植:把客车课里的等效开门换气次数直接搬过来是错的(乘用车没有每站开门这个工况),反过来拿乘用车的「玻璃是主项」去指导客车的顶棚设计同样是错的(顶棚面积占比与晒射角度都不同)。

⚠ 占比结构本课只给定性方向,⛔ 不给百分比:各项占比是平台相关量,且随口径四件套变化。第 2 讲会用一组明标为教学假设值的输入演示一次占比是怎么算出来的,那组比例只在那一组假设下成立,⛔ 不得写成乘用车的通用结论

⚠ 接下来是本讲要立的骨架,也是全课后半段都要回来对照的一张全集。那五项是账本的行,不是机理的全集。沿着五项清单往下数,会漏掉两整类,而且漏掉的方式是整类不出现——表看上去是完整的,因为「漏掉的那一行」根本没有位置可以空着。

本课按能量以什么形式跨过舱边界建轴,把进入座舱的热流分成四类(⚠ 这条轴是本课归纳的,不是既有条目、也不是任何标准既有的分类):

  1. 导热与对流跨围护——其外侧温度分三种:环境空气、sol-air 综合温度、邻舱温度;
  2. 短波辐射经玻璃进舱——它不经过不透明围护的热阻,而且这一类里有两支直接透射的那一支(τ_g),以及玻璃自身吸收后再向舱内的那一支(N·α_g,它只经过玻璃这一块件的热阻);两支合起来才是玻璃的太阳得热系数 SHGC = τ_g + N·α_g(第 3 讲 3.2 讲透)。⚠ 第二支是全课最容易整类漏掉的一份能量——沿「透射」与「不透明车身吸收」两条路径数,它两边都不在(常见误区 2);本轴把它显式放进第 2 类,就是为了给它一个位置,⛔ 不要把本类读成「只有直接透射」。
  3. 随质量流带入的焓——新风、渗透、开门;
  4. 舱内自身产热——乘员的显热与潜热,以及车内用电件。

还有第五类:蓄热的释放(内饰)。它在稳态时恒为零,⛔ 不属稳态账,只在峰值账里出现。这条边界正是 1.1 那个分水岭的物理来源:不是记账习惯这么定的,是稳态的定义决定的。

沿五项清单枚举会漏掉的两整类,正好各落在两个方向上:

  • (a) 舱内自身的非人热源——中控与仪表显示屏、座椅通风与加热风机、功放与域控、方向盘加热、车载冰箱。乘用车上它的量级小于乘员项,但它是「整类」而不是「一条」。本课的处置是二选一:并进乘员项同一行并在来源列注明含哪些件,或者单列一行,⛔ 不许整类不出现,否则残差里永远有一块无处归因;选了哪一种要在口径说明里写死。
  • (b) 围护项外侧不是环境空气的那几格——前围外侧是前舱,地板外侧是底盘与被晒热的路面,后隔板与后排座椅背外侧是行李舱。这三格的驱动温差不是 T_amb − T_cab。沿「外表面」这条线索数,它们看上去只是围护的几格,于是被套上同一个环境温度。

射程:第 ①②③④ 类在第 2~4 讲逐项讲透,第 ⑤ 类在第 5 讲;(b) 那三格的具体处理在第 2 讲,(a) 那一类的落点在第 4 讲。整车级的五类热源清单与能量流闭合校核是 B1-01 的事,本课只是它座舱那一格的展开

1.4 与采暖侧的分工:同一套记账法,只换工况与符号

「稳态账 + 峰值账、内饰热容只进峰值账」这套记账法,两侧结构完全同构:稳态项都是围护加空气侧焓差,峰值项都是 Σ(m·c_p)·ΔT/t 再叠稳态项。差别只有三处:

  1. 制冷侧多出太阳得热这一整项,采暖侧基本没有;
  2. 制冷侧的空气侧焓差含潜热(除湿),采暖侧主要是显热(除霜除雾另说);
  3. 制冷侧的 ΔT 方向相反,且热浸初始条件是被晒热的高温初态,而不是冷透的低温初态——时间符号上,采暖侧写 t_pullup,制冷侧写 t_pulldown。

记账法本课不重推来源,只换工况与符号。采暖侧的负荷账与 PTC 功率倒推,主讲位在 C3-01——这里只写去向;本课需要的那一部分记账法,本课自己讲完整,不依赖读者先读过它。同样的处置也适用于本讲提到的 B4-05、C6-05 与后面几讲会前指的试验类课程。

⛔ 一条硬约束:采暖侧的经验系数(例如某个「热容折算系数」)不得直接搬到制冷侧。两侧的 ΔT、时间尺度与太阳项都不同,机理不同的两支,公式与规程不得互套——同构的是表头,不是系数。

1.5 不进本课的账:射程外的两件事先划掉

本课的射程止于三件事:负荷是多少、UA 与有效热容是多少、口径是什么。再往下一步的两件事都不在本课:

  • 把功率数乘时长再除 COP 变成 kWh、并与其它分项汇总成整车夏季台账——归 B4-05。本课只交两个功率数,不算电耗
  • 用什么时序把这份负荷更快地拿掉(预通风、最大风量、内外循环切换判据、远程预降温)——归 C6-05。本课只给它负荷数。

为什么这条线要在第 1 讲就划掉,而不是写在末尾的「本课不涉及」里:目的是让这份计算书成为可以被两个下游同时消费的同一份输入。如果本课自己顺手算了电耗,B4-05 就会有两套口径不同的数;如果本课自己定了切换时序,C6-05 的策略就被一份负荷计算书绑死了。

对射程外的量,本课只给类型与去向,⛔ 不给限值、⛔ 不给等级、⛔ 不给条款内容。

两个易错点:① 在计算书里顺手写一句「按某个 COP 折算约多少 kWh」——那个 COP 是拍出来的,而且这句话一旦写进文件就会被当成结论引用;② 把「内外循环切换判据」写进负荷计算书——本课需要的只是「考核工况用哪个循环状态」这一个约定,不是切换逻辑本身。

1.6 交付物形态在第 1 讲就定死:六列的分项表

分项表必须带「取值来源」列与「实测对账」列——有这两列才是计算书,没有就只是一次性算题。表头六列在这里写死,后面五讲一律照它填:

分项 算式 取值 取值来源 实测对账 残差
(逐项) (本课给的式子) 区间或量级 五选一 第 6 讲回填 第 6 讲回填

取值来源列只允许五种取值:供应商件参数、估算(一维热阻串联)、实测、标准规定值、待实测。实测对账列在计算阶段留空,第 6 讲拿到试验数据之后逐格回填。

⚠ 这个枚举全课只有这一套,五档一个不多一个不少,后面五讲与常见误区一律照它填、6.5 的归因顺序也建在它上面。两档最容易被写岔,在这里定义死:

  • 估算(一维热阻串联)——图纸上有全部输入、可以自己算出来的格子(夹层的层厚与物性都有)。它是本课用得最多的一档,⛔ 不是「实测」的临时替身;为什么某一格该落在这一档,是传热路径形状的推论,见 2.3。
  • 实测——本车本项目的一次真实测量(整车实测 ACH、某一格的专项测量、第 6 讲反标定之后的回填)。⛔ 「别人测过」「上一代测过」都不算这一档。

稳态表与峰值表分开两张,⛔ 不合并。合并之后,内饰有效热容那一行会被当成稳态项的一部分参与安全系数运算——而 1.1 已经说清楚,那是两本账。

这两列为什么决定了「是不是一份计算书」:残差异常时能回查的只有来源列。标「供应商件参数」的,去查数据表版本与测试条件;标「实测」的,去查那次试验的边界;标「待实测」的,就是第一嫌疑格。没有这两列,残差一大就只剩下盲调系数一条路。第 6 讲的误差归因整套建在这两列上(见第 6 讲图 22)。

由此还引出本课对填表的一条红线:本课交出的绝大多数格子是平台相关量,它们的诚实写法是区间或量级加来源,⛔ 不是一个带小数点的单值。这不是保守,是可归因——把未确认的数填成单值小数,等于把回查路径提前拆掉。

三个易错点:

  1. 来源列写「经验」或「参考同平台」——前者不可回查,后者是抄上一代,而平台相关的门限必须由本项目自己确定;
  2. 计算阶段把实测对账列删掉,想着「等有数据再加」,结果加不回来;
  3. 交付时只交两个数不交表——下游拿不到来源,口径一变只能整份重算。

1.7 全课的符号与量纲约定

这门课横跨光学、导热、湿空气与瞬态四个领域,四套记号会在同一份表里相遇。符号一撞名,读者就会拿两个量纲不同的量去互算或比大小。以下几组在本讲钉死,全课不出现裸写的歧义形式:

符号 含义 单位
τ_g 玻璃透射比 量纲一
τ_cab 座舱时间常数 s
h 湿空气比焓 kJ/kg 干空气
h_o 外表面综合换热系数(对流 + 已并入的长波,见 3.4) W/(m²·K)
h_i 内表面对流换热系数 W/(m²·K)
A_i 部位内表面净面积
A_g 玻璃展开面积
A_proj 有效投影面积
U 分部位传热系数 W/(m²·K)
UA 等效热导(分部位 U·A 求和) W/K
α_s 短波太阳吸收比,指不透明车身外表面(3.4 用它) 量纲一
α_s,int 短波太阳吸收比,指内饰表面(3.5 交仿真用它) 量纲一
α_g / ρ_g 玻璃的吸收比/反射比(与 τ_g 三者相加为 1) 量纲一
ε_IR 长波发射率 量纲一
d 含湿量 kg/kg 干空气
T 温度 ⚠ 单位随式注明:温差式、焓式与 sol-air 式用 ℃;ρ = p/(R_a·T) 里必须换成热力学温度 K
t 时间(t_pulldown 即属此列) s
ΔT 峰值账里内饰要降的温差(起点=热浸结束时的内饰温度,终点=座舱设定温度) K
ΔT_i 围护第 i 格的驱动温差(该格外侧等效温度 − 舱内温度) K
ΔT_meas 反标定实测的舱内外温差(T_cab − T_amb,⚠ 与 ΔT_i 反号) K
k 导热系数 W/(m·K)
α 热扩散率(裸写;α = k/(ρ·c_p)) m²/s
ρ 密度(裸写;空气一律现算 ρ = p/(R_a·T)) kg/m³
c_p 比热 kJ/(kg·K)
δ 热扩散穿透深度(裸写;δ ≈ √(α·t)) m
δ_j 围护夹层第 j 层的层厚 m
δ_sun 太阳赤纬 °
e_rel 计算与实测的相对残差(第 6 讲对账用) 量纲一
(m·c_p)_eff 内饰有效热容(蓄的热 kJ/K
ṁ·c_p 送风热容流率(每秒能带走多少热 W/K

其中最要紧的是 τ:玻璃透射比与座舱时间常数是量纲完全不同的两个量(前者量纲一,后者单位 s)。本课一律写 τ_g 与 τ_cab,⛔ 全课不出现裸写的 τ

h 那一组更隐蔽:湿空气比焓与对流换热系数在同一份计算书里都会出现,而且习惯上都写作 h。本课的处置是——比焓写 h,对流换热系数一律带下标写 h_o 与 h_i。

α_s 与 ε_IR 分属短波与长波两个波段,⛔ 不得用同一个灰体值代进去:那会同时算错内饰的升温速率与玻璃的温室效应。⚠ α_s 还要再分一次表面:α_s 指不透明车身外表面(它决定蒙皮被晒到多热,3.4 用),α_s,int 指内饰表面(它决定进舱短波被谁吸收,3.5 交仿真用)——这是两个数,取值表里分两行,⛔ 不许一个 α_s 同时交两处用。

一条贯穿全表的处置纪律,必须先读一遍再往下走。本课横跨四个领域,有几组符号是「裸写与带下标不是一个量」。上面 h 那一组给了范式——裸写归主用法、其余一律带下标,并在表里分列各带定义;下面这几组一律照办,读到时先看有没有下标:

  • α裸写的 α 是热扩散率(m²/s,第 5 讲 5.3 用),短波吸收比一律带下标写 α_s(车身外表面)、α_s,int(内饰表面)与 α_g(玻璃),⛔ 不裸写吸收比。
  • ρ裸写的 ρ 是密度(kg/m³,第 4、5 讲用),玻璃反射比一律带下标写 ρ_g,⛔ 不裸写反射比。
  • δ裸写的 δ 是热扩散穿透深度(m,5.3 用);围护夹层的层厚带下标写 δ_j(两者同为长度,5.3 的折减正是拿 δ 与件厚比,所以它们放在一起不会算错);太阳赤纬写 δ_sun(3.3)。⛔ 对账残差不写 δ,写 e_rel(量纲一,6.4 用)——它与前面那两个连量纲都不同,而三者会在同一份分项表的语境里前后脚出现(层厚 → U 值 → 有效热容 → 那一格的残差)。
  • ΔT:本课有三个互不相同的温差,⛔ 不许当成同一个数互相比。裸写的 ΔT 是峰值账里内饰要降的那一个;围护逐格的写 ΔT_i(外侧 − 舱内);反标定实测的写 ΔT_meas(舱内 − 舱外)。⚠ 后两个方向相反:制冷工况下 ΔT_i 是外热内冷,而反标定时舱内被电加热、舱内高于舱外。6.4 的对账正是把这三处的数放在一起看,符号一错,残差的正负号就整个翻过来。
  • t 与 T:⛔ t 一律是时间(s),⛔ T 一律是温度。所以第 4 讲的湿空气比焓式写成 h = 1.006·T + d·(2501 + 1.86·T),⛔ 不写成 1.006·t——同一份计算书里 t 还要在第 5、6 讲当秒用(t_pulldown、−t/τ_cab);外气露点同理写 T_d,amb。⚠ T 的单位随式子变:温差式与焓式用 ,而 ρ = p/(R_a·T) 必须代热力学温度 K,两处混用会把密度算错约 4 %。
  • 导热系数全课写 k(W/(m·K),2.3 的 Σ δ_j/k_j 与 5.3 的 α = k/(ρ·c_p) 是同一个量,取的也是同一批材料数据表),⛔ 不与 λ 并用——同一个量两个符号,读者无从判断这是不是一件东西。
  • 下标 i 是枚举序号,它挂在哪个集合上由所在的表决定:第 2 讲 = 部位、第 3 讲 = 玻璃面、第 5 讲 = 内饰件(j 则是夹层的层序)。⚠ 唯一的例外是 h_i 与 h_o:那里的 i/o 指内表面/外表面(inside/outside),⛔ 不是序号——而 U = 1/(1/h_i + Σ δ_j/k_j + 1/h_o) 与 Σ U_i·A_i 恰好会在 2.3~2.4 同一段里相遇。判法很简单:落在求和号里的 i 才是序号
  • (m·c_p)_eff 全课按 kJ/K 记账(比热按 kJ/(kg·K) 填),⛔ 不与 J/K 并存;配 t_pulldown 用 s,⇒ 算出来的 P_peak 单位是 kW(×10³ 才是 W)。⚠ 这一条与 5.1 那条「t_pulldown 拿 min 直接代进去就是 60 倍」是一对:一个防时间单位、一个防能量单位,两个错都不会让数字看起来离谱。

单位必须随符号一起出现,两处特别容易出错:h 的分母是「干空气」不是湿空气UA 的单位是 W/K,不是 W/(m²·K)——UA 是已经乘过面积的量。

另有两条记法纪律,同样在这里钉死:

  • 含湿量本课写 d;同一个量在 B4-05 里写作 w。两边对照时不要当成两个量。
  • 全课不使用「标准状态」这个词——它在中文工程实务里两义都在流通。凡是由体积流量折算质量流量的地方,都必须写明取的是哪个温度、哪个压力下的密度;外气侧与回风侧的状态不同,⛔ 不得共用一个密度值。本课统一的湿空气比焓算式与密度算法在第 4 讲给出,全课只用那一套。

本讲小结:本课交出的是两个数加一套口径——稳态账回答「守不守得住」、峰值账回答「冲不冲得动」,两者的分水岭是有没有 (m·c_p) 这一项,因此在稳态账上乘安全系数补不出缺掉的那一行;两个数都是舱侧热负荷,不是轴功也不是电功率。动手之前必须先声明口径四件套,并另设一栏记下大气压与海拔、驻车还是行驶、配置与寿命状态,判据是「换了它两份计算书还对不对得上」。账本的五行不是机理的全集:按能量怎么跨过舱边界建轴共四类,第五类蓄热只进峰值账;沿五项清单数会整类漏掉舱内用电件与三格非环境外侧。射程止于负荷、UA 与有效热容加口径,电耗归 B4-05、时序策略归 C6-05、采暖侧镜像的主讲位在 C3-01。交付物是六列的分项表(分项/算式/取值/取值来源/实测对账/残差),稳态表与峰值表分开两张,格子填区间或量级加来源、不填单值小数。符号约定在此钉死:全课不裸写 τ、不混用 h、不混用 α_s 与 ε_IR;裸写的 α 是热扩散率、裸写的 ρ 是密度、裸写的 δ 是穿透深度、裸写的 ΔT 是峰值账那一个(围护逐格写 ΔT_i、反标定实测写 ΔT_meas,两者反号),t 一律是时间、T 一律是温度,导热系数一律写 k,对账残差写 e_rel,(m·c_p)_eff 一律按 kJ/K 记账。

后面还有 5 讲正文 · 关键公式 · 案例拆解 · 常见误区 · 动手做

会员专属

后续为会员深水区内容——四库数据与深度拆解。

查看会员方案