C2-09 内外循环风门与新风控制

课程代码 C2-09 · 板块 C 乘员舱空调与 HVAC / C2 HVAC 空调箱（总成） 时长 约 3.5 小时（5 讲 + 1 次新风量与策略设计实操） 适合对象 空调系统 / 控制工程师；做内外循环策略与防雾攻关的人（必修） 前置 C2-01 HVAC 空调箱总体架构与分类；A2-04 湿空气物理与焓湿图 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义，是 C2-09 大纲的完整展开版

引言：一片门，卡在三件互相打架的事中间

空调箱里有十来片风门，内外循环门是其中结构最简单、控制账最难算的那一片。结构上它只是鼓风机进口前的一片挡板，在「内循环口」和「外循环口」之间来回摆——极限位无非两个，做起来比模式门、温度门都省事。可就是这么一片门，把三件方向相反的事拧在了一起：

• 省能要它关上——关上走内循环，夏天不用再去处理 40℃ 的室外热空气，冬天不用再把冷空气烧热，负荷立降、降温提速、电动车续航多跑几公里；
• 防雾要它开着——关久了舱内水汽越憋越多，露点一路爬高，冬天玻璃又冷，起雾只是时间问题，而视野是安全项；
• 换气也要它开着——密闭舱里 CO₂ 随人头和时间往上堆，浓度一高人就困、判断力下降，对开车的人这是实打实的风险；偏偏室外空气在中国又常常不干净，隧道、堵车、工地，一开外循环污染直接灌进来。

于是这门课的核心，不是讲怎么造这片门，而是讲怎么在「省能 / 防雾 / 换气」这三件互相打架的事之间建立一套判据体系——什么时候该关、能关多久、憋到什么程度必须开、开了又碰上污染怎么仲裁。判据背后是三条物理平衡（焓平衡、水汽平衡、CO₂ 平衡）和一条不容商量的优先级（视野安全排第一）。把这套判据钉死，控制策略才有骨架；判据含糊，就会出现本课反复出现的两类事故：该开没开——玻璃糊一片；该关没关——续航白掉、污染灌进来。

第 1 讲　为什么内循环省能

内循环省能不是玄学，它的全部道理压在一个词上——焓差。把这个词讲透，后面所有"该不该关这片门"的判断都有了根。

1.1 负荷正比于焓差，而外循环处理的是最"贵"的那口空气

空调箱要做的事，本质是把一股空气从"进口状态"处理到"送风目标状态"。它要付出的代价——也就是负荷——正比于这两个状态之间的焓差，而不只是温差。这一点极其关键：焓里既含显热（温度那部分），又含潜热（水汽那部分）。

现在对比两口空气：

• 外循环处理的是室外空气。夏天那是 40℃、往往还很潮的一口空气——温度高（显热大），含湿量高（潜热大），要把它降到送风状态，既要降温又要抽湿，焓差极大；
• 内循环处理的是舱内已经凉下来、而且已经被蒸发器抽干过的空气——温度低、含湿量也低，离送风目标近得多，焓差小。

所以内循环省能的全部理由，就是它把进风换成了一口焓值低得多的空气。夏天尤其明显：潮湿地区的潜热负荷能占到总负荷相当大的一块，外循环等于每一口都要重新抽一遍湿，而内循环处理的空气已经是干的，等于把抽湿这笔潜热账免掉了大半。这也是为什么"内循环省能"在南方湿热工况下比北方干热工况下体感更强——省掉的不只是那点温差，是那口空气反复抽湿的潜热。

这里要建立第一个第一性认识：谈内外循环的能耗，永远要谈焓、不能只谈温度。只盯温差的人，会低估夏天外循环的代价，也会看不懂为什么潮湿天气一切内循环负荷掉得那么猛。

1.2 高温 pull-down：全内循环是标准开局，而且是个正反馈

夏天车在太阳下晒了一上午，舱内可能六七十度（热浸，hot-soak）。上车第一件事是快速把舱温拉下来——这个阶段叫 pull-down，它的目标（多长时间拉到多少度）在整车热舒适需求里有明确定义，见 B1-04 目标设定：降温速率、冬季续航热损、快充温升。

pull-down 阶段的标准动作就是全内循环。道理顺着 1.1 往下推：压缩机的制冷量在那一刻是有限的，你希望这份有限的冷量尽可能多地用在"降舱温"上。走外循环，冷量被大量耗在处理室外热空气上；走全内循环，进风焓低、单位空气负荷小，同样的冷量能把更多的降温落到舱内空气上，降温速率显著提升。

更妙的是这里有一个正反馈：舱温一开始往下掉，内循环取回来的空气就更凉，进风焓进一步降低，负荷进一步减小，同样的冷量降温更快……这个自我强化的回路，让全内循环 pull-down 成为"越拉越快"的过程。这就是为什么几乎所有自动空调，一上车、一开最大制冷，第一件事就是把这片门切到全内循环——它是把 pull-down 做快的物理杠杆。

1.3 冬季同理，而且对电动车续航意义更大

冬天反过来：室外是冷空气，走外循环意味着要把冷空气从室外温度一路加热到舒适温度，这段加热量全是白花的；走内循环，取回来的是已经暖了的舱内空气，只需补一点点热就够，加热负荷大幅下降。逻辑和夏天对称。

但冬天有一层夏天没有的分量：对电动车，这笔加热账直接落在续航上。燃油车冬天有发动机余热可用，暖风几乎"白送"；电动车没有这口余热，座舱采暖要靠 PTC 或热泵从电池里抠电，是冬季续航的头号杀手（能量流层面的展开见 B4-02 冬季续航掉电与热管理能耗拆解）。所以内循环在冬天省下的加热量，对电动车不是"省点电"，是"多跑几公里"，意义比夏天的省能更硬。

可正是这层动机，埋下了本课最大的冲突：冬天最想把内循环拉满的时候，恰恰是最容易起雾的时候（玻璃冷、舱内湿）。为续航拉满内循环，省下的电换来的是糊一片的前风窗——这笔账后面第 3 讲要专门算，也是本课典型案例的核心。

1.4 新风量归零的代价：三样东西都有硬边界

内循环的好处到 1.3 讲完了，但它有个前提被刻意压住了没说——内循环把新风量压到零。新风一断，三样东西开始在密闭舱里累积，而且每一样都有硬边界，越不过去：

• 湿度累积：乘员呼吸、湿衣物、雨雪带进来的水，全憋在舱里，露点持续上升——顶到玻璃起雾（第 3 讲）；
• CO₂ 累积：乘员呼出的 CO₂ 无处可去，浓度随人头和时间往上堆——顶到让人困倦、判断力下降（第 4 讲）；
• 异味累积：舱内气味（食物、体味、内饰挥发）散不出去，越憋越浓。

这三样是内循环的"账单"。内循环省的是能耗，付的是空气品质，而空气品质里有两项（视野、CO₂）直接关系到行车安全。所以这片门的控制，本质是在"省能收益"和"这三条硬边界"之间找那条不能越过的线。这门课后面四讲，讲的就是这三条边界各在哪、怎么量化、冲突了听谁的。

1.5 它的位置：全箱最上游那片门

最后交代这片门在空调箱里的物理位置——它装在鼓风机进口侧，是全箱最上游的一片门（气流路径的全貌见 C2-01 HVAC 空调箱总体架构与分类（半/全集成、单/双蒸发））。这个位置有两层后果，要记住：

其一，它是"气源选择器"。它决定了往后所有部件——蒸发器、暖芯、模式门——处理的到底是室外空气、舱内空气还是两者的混合。下游一切换热和分配，都建立在这片门定下的进风状态之上。所以它一旦选错（该内没内、该外没外），影响的是整箱的能耗与舒适，不是局部。

其二，它在最上游，意味着它的任何毛病都会向下游传播。密封不严，室外气从缝里漏进来，整箱的内循环名存实亡；中间开度把进口气流搅乱，鼓风机进口畸变，噪声和迎面风速均匀性一起坏——这些都是"上游一片门连累全箱"的典型，正是下一讲结构设计要防的。

本讲小结：内循环省能的唯一道理是把进风换成低焓空气（焓 = 显热 + 潜热，夏天潜热省得尤其多）；pull-down 全内循环是靠正反馈把降温做快的标准开局；冬季内循环对电动车续航意义更大，却也最容易撞上起雾。代价是新风归零带来湿度 / CO₂ / 异味三样累积，各有硬边界。这片门在鼓风机进口最上游，是气源选择器，选错连累全箱。