客车空调选型设计规范.docx

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1、客车空调选型设计规范客车空调选型设计规范 编制： 审核： 批准： 书目 文件变更日志 前言 一、遵循的标准文件 二、空调工作原理 三、车辆空调系统技术要求 四、客车空调系统的设计 文档变更日志 版本 日期 编制 变更理由/变更内容 备注 V1.1 初稿 前言 本设计规范意在规定客车空调系统的外在表现方面的逻辑：空调原理、空调通讯协议、空调系统技术要求等 本设计规范适用于上海万象汽车制造有限公司生产的车辆。 一、遵循的标准文件 空调匹配设计规范必需符合以下标准文件： 1、JT/T 216-2006 客车空调系统技术条件。 2、QC/T 656-2000汽车空调制冷装置性能要求。 3、CJ/T 1

2、34-2001城市公交空调客车空调系统技术条件。 4、DB31/T 306-2015公交客车通用技术要求 2、空调工作原理 空调系统原理图如下图： 1、空调系统制冷原理 空调系统采纳蒸气压缩式制冷原理。其制冷循环为：从室内换热器出来的低压制冷剂蒸汽经四通换向阀、气液分别器后被吸入到压缩机中，被压缩成高温高压蒸汽，经排气管、四通换向阀进入室外换热器中。在室外换热器中，高温高压的蒸汽被冷凝为高温高压液体。冷凝时排出的热量由室外风机排放到大气中。液态制冷剂经干燥过滤器、视液镜、进入膨胀阀，节流为低温低压液体，进入室内换热器，在室内换热器内汲取通过室内换热器的空气中的热量而被汽化，成为低压蒸汽，同时被

3、冷却的空气由室内风机送入车内，从而达到制冷的目的，完成一个制冷循环。由于压缩机的不断工作，使制冷循环不断进行，这样就产生了连续制冷的效果。 车内循环空气被通风机从回风口吸入与新风混合后通过室内换热器冷却，并由出风口吹出，向车内送冷风，在空调系统连续工作下使车内温度渐渐降低，并由温度调整器自动限制车内温度。 车内空气通过室内换热器时，空气中的水分凝聚成水滴，被引至车外排出，从而起到除湿作用。 3、空调系统技术要求 1 功能要求 1.1 车辆空调系统应具有=制冷、通风、风量调整、温度调整、车厢温度显示和供应新风等基本功能。 1.2 空调限制面板应运用统一的图案符号和中文字，直观易懂，操作便利，色调

4、与仪表台及周边一样。 1.3 空调系统的限制装置应当具有CAN通信接口，同时具有自检测、诊断功能。可以把系统实际运行状态自动上传至相连接部件，并能通过数字仪表，即时显示车厢内的温度及实际运行状态（制冷、通风）、和故障代码等。当系统发生异样时，自动报警。 1.4 空调系统的限制装置应依据设定的车厢最佳温度限制自动调整压缩机和风机的转速，实现优化状态的低能耗、低噪音运转。在制冷时，当检测到车厢内的实际温度25 时 1.6 空调系统限制装置执行限制的温度与实际的温度误差应在1 之内。 2 性能要求 2.1 车厢内温度限值：夏季车厢内平均温度应30 。 2.2 车厢内温度分布: 按CJ/T 134中规

5、定的方法测量，车厢内最大温差应3 。 2.3 出风口风速：各出风口风速要求基本匀称；对于常规出风口，风速应在 3 m/s6 m/s范围内。 3 舒适性要求 3.1 正对座位乘客的出风口要求风量及出风方向可调，并可完全关闭；正对走道的出风口要求风量及出风方向可调，不能完全关闭。 3.2 车内噪声：怠速状态时，车顶回风口处（回风口中心，距地板1 600 mm处）和通风设备处（通风设备中心，距地板1 600 mm处）噪声：单冷型空调机组应75 dB（A）。 3.3 车外噪声：怠速状态时，在车身X坐标位于冷凝风扇中心上方，Y坐标4500 mm（车身右侧），离地高4500 mm处的噪声：冷暖一体空调机组

6、应72 dB（A），单冷型空调机组应81 dB（A）。 3.4 车内新风 车厢人均新风量应10 m3/h。 车厢应装有排气装置，排气量：中型客车应800 m3/h；。 空调应装有可开关的新风进风口，进风口面积：中型客车应250 cm2。 空调新风量应达到空调通风量及通风设备通风量之和的30%以上。 3.5 空调回风口应装有便kk于拆洗的过滤网。 4 牢靠性要求 4.1 空调各部件应满意相关国家或行业标准的强制性规定。 4.2 空调风机（包括蒸发风机、冷凝风机和排风设备风机）耐久性：单冷型空调机组应7000 h。 4.3 空调应运用环保制冷剂，年渗漏量占系统充注量的比例要求：单冷型空调机组应10

7、%。 4.4 空调限制面板应具有防水功能。 4.5 安装在车辆风道内的低压管及接头处应实行隔热保温措施。 4.6 每个空调风机、离合器等电器件应具有独立的电流爱护装置。 4.7 空调线束在发动机舱内的导线应具有125 的耐温等级。 5 节能要求 5.1 机组设计应考虑轻量化。电动空调设计的质量能量比（空调重量/空调标准制冷工况下功率）应40 kg/kW。 6 安装要求 6.1 发动机舱处空调接管开口应实行密封措施。风道与前后路牌箱应隔离密封。 6.2 风道应实行保温措施。 6.3 风道在顶置空调接管位置处应设置检修口。 6.4 顶置机组安装时，应与车顶结合部位密封良好。 6.5 压缩机在安装时

8、，应保证各传动皮带轮在同一平面，误差应2 mm。 6.6 空调凹凸压硬管应固定良好，距接头100 mm内需用支架固定，并实行防磨措施；硬管每隔500 mm应有固定点。 6.7 空调线束固定牢靠、坚固。固定线束的夹箍间距应限制在500 mm以内，夹箍应带橡皮护圈；不能运用扎带；线束接头两端100 mm内应单独固定；线束不得与高、低压管，油管或气管捆扎在一起并远离活动和发热部件；穿越车辆骨架处应运用橡胶护圈爱护。 6.8 空调冷凝水管应固定良好，距连接端300 mm内应固定；水管每隔1000 mm以内应固定,末端应安装滴水球。 四、客车空调系统的设计 4.1 客车空调型式、结构及布置方式的确定 依

9、据设计任务给出的要求，要设计大客车的独立空调系统。依据参阅的资料和车型与汽车空调搭配的阅历，可知具有独立空调系统的大客车一般是因为室内空间较大，乘员较多，要求制冷量较大，稳定性要求较强，因此，为满意上述要求，该大客车的配套空调系统应具有独立的发动机为驱动压缩机；在结构型式上采纳分体式，即将副发动机、压缩机、冷凝器、蒸发器部分或全部分开布置，协助发动机与压缩机组合在一起，作为动力机组，安装在客车底部，用管道连成一个制冷系统；在蒸发器的布置方式上为顶置式，即蒸发器与冷凝器组合成为冷却机组，安装在客车顶部。 4.2 客车空调室内外参数的确定 4.2.1 客车空调的车内参数的确定 汽车空调的车内参数干

10、脆影响车内的舒适性。结合四内外热舒适性的探讨结果和我国人民的冷热习惯，见以下参数。 车内平均温度和车内外温差 依据国情和我国人民的习惯，在满意人体健康条件下，车内温度夏季应尽量提高，冬季应尽量降低。我国人民一般在2829几感觉舒适与否的分界点。另外，车内外温差不宜太大，否则也会使乘各感到不舒适。汽车空调车内平均温度举荐值：夏季2528，冬季为1528；夏季车内外温差宜保持在57范围内，冬季车室内外温差也不宜太大，宜保持在1012范围内，否则会使乘客感觉太热，下车易患感冒。 车内相对湿度一般保持在30%70%为宜，超出此范围，人就会感到干燥或闷热。 车内气流速度 车室内气流速度在夏季以不超过0.

11、5m/s、冬季不超过0.30.35m/s为宜。 车内簇新空气换气量 为防止人体缺氧，产生疲惫、头痛和恶心，车内每位乘客所需簇新空气量应为2030m3/h,二氧化碳（体积）浓度应保持在0.1%以一下。 车内噪声 降低噪声是改善舒适性的一个重要措施。我国空调汽车车内最大噪声应限制在70dB以下。 车内降温、升温速率 它是评价舒适性的重要参数之一。在短时间内车内温度下降太快，体由于不适应会感到不舒适，严峻时会引起感冒。考虑到经济因素和人体健康等缘由，一般夏季车内的降温速率宜保持在1.5/min左右，冬季运用发动机冷却水作热源不存在上述问题。 风口布置位置及出口风速差值 不舒适感与空气的流淌方向和吹风

12、的部位有关，后面吹来的气流比前面吹来的更不舒适。风口布置位置应尽时避开直吹令人感到不舒适部位。各处风口风速差值不宜超过2m/s，否则，会引起车室内温度场、速度场分布不匀称，出现气流旋涡。 另外，对于不同车型、不同用途的豪华型或经济型空调车，车内的空气参数基数是不同的。我们结合国情，兼顾舒适性、经济性，将汽车空调夏季车内参数列在表4.1中，车室内空气计算数值对比如表4.2所示，供设计时参考。 表4.1 汽车空调夏季室内参数 项目 轿车 客车 面包车 卡车 温度/ 相对湿度/（%） 空气流速/（m/s） 换气量/（m3/(h人)） 二氧化碳（质量分数）（%） 一氧化碳（质量分数）（%） 氧（%）

13、粉尘/（g/m3） 垂直温差/（/m） 水平温差/（/m） 2426 5060 0.250.5 2030 <0.1 0.01 1820.7 <3 <1.5 2527 5060 0.250.5 2030 <0.1 0.01 1820.7 <3 <2 1.5 2628 5060 0.250.5 2030 <0.1 0.01 1820.7 <3 <2 1.5 2628 5060 0.250.5 2030 <0.1 0.01 1820.7 <3 <1.5 表4.2 车室内空气计算参数值 参数 温度/ 相对温度（%） 流速（m/s）

14、 外气量 （m3/(h人)） 对比国 季节 中 美 日 中 美 日 中 日 中 夏 2428 2122 1923 60 6075 6075 0.250.5 0.2 2030 冬 1618 1920 1620 >50 5570 5570 <0.2 0.2 2030 4.2.2 客车空调车室外参数的确定 由于我国南、北地区室外气象参数差异较大，汽车空调在不同地区运用时，其车外参数也是不同的。举荐夏季车外空气计算参数如表4.3所示。 表4.3 夏季汽车空调室外空气计算参数 项目 卡车 轿车 客车 面包车 工程车 干球温度/ 35 35 35 35 36 相对湿度（%） >50 60

15、 60 60 >50 空气流速室内（m/s） <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 <0.2 外气量/（m3/（h人） 1030 1030 1030 1030 1030 4.3 客车空调热湿负荷的计算 汽车空调热、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。 汽车空调的热量，主要由太阳辐射热量、室内低外温差引起的经车身壳体、玻璃等传入的热量、人体散热量、车内和发动机等设备散出的热量，以及门窗缝隙、密封不严、换气通风等传入的热量构成。 4.3.1 客车空调热负荷组成 由于车外温度高于车内，加上太阳辐射作用，有大量热量通过车壁及门窗玻璃传入车内；由于密

16、封不良，会有不少热空气通过门窗及地板缝隙漏入车内，带来新风热；人体散发的热量也使车内温度上升；通过车身前围及发动机罩还会传来发动机室的部分热量；通风系统产生的得热量，以及仪器、设备、照明热等，这些热量之和构成了汽车空调的得热量。汽车空调室内得热量 为： 式(4.1) 式中 得热量（ ）； 通过车体围护结构传入的热量（ ）； 通过玻璃窗传入的热量（ ）； 人体散热（ ）； 室外空气带入热（ ）； 发动机室传入热量（ ）； 通风系统中传入热量（ ）； 仪器、设备、照明热，（ ）； 汽车制冷量 可扫按下式： 式(4.2) 式中 汽车空调实际选用的制冷量（ ）； 汽车空得热量（ ）； 修正系数，可取

17、。 4.3.2 客车的热负荷计算 上面所介绍的计算方法只适用于一般轿车、小型货车等车辆的热负荷计算。而一般客车实际工作的状况不同，客车启动、暂停次数较多，车门开闭较频繁，乘员流淌大，故冷量损失也较多。这样，为了更精确地计算它们的制冷量，须要采纳下面的公式计算： 式(4.3) 式中 客车空调所需制冷量； 乘员制冷因素值，详细查表4.4； 额定乘员人数； 车内空间制冷因素值，长 以上车型为 ； 车内空间体积（即内容积），单位 ； 太阳热辐射制冷因素值， 以上车型为 ； 车型全部窗、门玻璃面积总和，单位为 ； 车型密封保温效果因素值，详细查表4.5； 气候条件因素值，查表4.6。 表4.4 乘员制冷

18、因素值A1 乘 员 人 数 乘员制冷因素值A1（W/人） 1630 600 3137 575 3847 550 4855 515 5665 500 6680 480 80以上 450 表4.5 车型密封保温效果因素值A4 车辆密封状况 保温效果因素值A4 玻璃钢车顶，填充厚度大于20的隔热材料，地板及侧围保温良好，密封玻璃，车门密封良好 1 薄钢外蒙皮，但车顶与侧围隔热采纳整车发泡，厚度大于20，地板隔热良好，玻璃、车门密封好 1 薄钢板外蒙皮，填充厚度大于20的隔热材料，地板隔热一般，活动窗玻璃，车门密封一般 1.03 内外蒙皮间隔热层小于20，地板隔热较差，活动窗玻璃，车门密封一般 1.0

19、8 内外蒙皮间无隔热层 1.20 表4.6 气候条件因素值 地理位置 A5 寒冷地区 0.94 干冷区 1 湿热区、极热区、常热区 1.04 车内空间的体积 的计算： 车内空间长度 ：L=8.9m 车内空间宽度 ：B=2.3m 车内空间高度 ：H=2.2m 则V=LBH=8.92.32.2=45.034m3。 车窗面积 的计算： 侧窗面积 ：S1=12.51=12.5m2 门窗面积 ：S2=21.4=2.8m2 前窗面积 ：S3=1.52.3=3.45m2 后窗面积 ：S4=1.80.68=1.2m2 则S=S1+S2+S3+S4=19.95。 参数确定： N=38人； A1=550/人； ；

20、 V=45.034m3； ； ； ； ； 则 =（550380.82+55345.0340.1+119019.950.08）11 = 21527.6202 21KW 考虑到汽车壁面、隔热层、壳体结构不行能特别志向。因此为了保险，将制冷量乘以一个修正系数。即 Q1=21*1.08=22.68KW 4.3.3 客车热负荷的阅历估算 在实际选择汽车空调时，有时受条件的限制，或者要求不是很严格的状况下，也可采纳阅历估算的方法来得到所需空调系统的制冷量。详细有两种方法，即乘员估算法和车型估算法。 此方法是依据汽车的额定乘员人数来确定空调的制冷量，也就是说，在知道汽车的额定乘员人数后，依据表4.7，在乘员

21、人数段中选择相应的每人制冷量值，再与乘员人数相乘，即得到汽车空调的制冷量。 制冷量=每人制冷量乘员人数 表4.7 乘员人数与制冷量的关系 乘员人数 每人制冷量（ ） 9人以下 850 915 750 1630 600 3137 575 3847 550 4855 515 5665 500 由此可以算出：8.9米客车一般乘坐38人（550w/人）。Q2=550X38=2090021KW,这种方法计算出的制冷量与上面所计算的数值特别接近。 在选择汽车空调时，对不同的车型，适用的空调制冷量还可依据阅历进行估算。表4.8供参考。 表4.8 车型与空调制冷量的关系 车型 制冷量( ) 轿车 39.3 货

22、车 3.56 微型客车 710 轻型客车 1214 中型客车 1824 大型客车 2640 按阅历估算，8米9客车属于中型客车的空调制冷量应在 1824kw,可见上面所计算的制冷量是满意要求的。 4.5 客车空调的送风量的计算 4.5.1 夏季空调送风量的计算 在己知汽车空调冷（热）湿负荷的基础上，进而要确定消退室内余热、余湿，维持车内所要求的空气参数所需的送风状态及送风量。 图4.1所示为汽车车室内送风示意图，室内余热量（即室内冷负荷）为 ,余湿量为 ，送入 空气，汲取室内余热余湿后，其状态由 变为室内空气状态 ，然后排出室外。（ 为比焓，单位为 ； 为含湿量，单位为 ） 图4.1 汽车车室

23、内送风示意图 依据表4.3可以查出 , ,再依据这两个己知条件查附录中的湿空气焓 湿图可得 , 。 依据表4.1和表4.2选 , ，再依据这个己知条件查附录中的湿空气焓 湿图可得 , 。 则由式 式(4.4） 式中 为空气的质量比热，其值为 ； 可以得出送风量，即 则客车空调的送风量为 。由于计算参数 高于当地最高气温，因此送风量肯定满意要求。 依据湿平衡有： 式(4.5） 则可计算出 ： 则余湿量即为 。 4.6 大客空调压缩机 压缩机是空调制冷系统的心脏，它是一种使制冷剂在系统循环的动力源。在制冷压缩机的作用下，制冷剂完成了由气态转变为液态的过程，达到制冷剂量散热凝聚的目的。同时在整个空调

24、系统中，压缩机还是管路内介质运转的压力源，没有它的作用，系统不仅不能制冷而且还失去了运行的动力。 4.6.1 汽车空调对配置制冷压缩机的要求 汽车空调制冷压缩机主要采纳容积式压缩机,其动力源对于独立式汽车空调来说是来至于一个空调动力系统独立的发动机。因此，依据汽车本身的特点，对应用的压缩机提出如下要求： 体积小，重量轻，这也是对全部汽车空调压缩机的要求。从发动机机舱安装空调的空间越来越小这一角度考虑，也要求压缩机小型化。 经受耐用、耐寒、耐高温、易损零件少。因为汽车是在恶劣环境下运行工作的机器。由于发动机室温度较高，怠速时常达80以上，并且汽车空调的冷凝压力较高，因此要求压缩机耐高温柔高压。另

25、外汽车在颠簸的装腔作势路上高速行驶时，部件必需有良好的抗振性，机组密封性能要好。 工作稳定、噪声小。既要求压缩机起动转矩小，不破环发动机的稳定工况，又要求压缩机本身的振动小，噪声小。 制造简单，价格低廉。对于独立空调的大客车来说，一般为长途或旅游客车，比较豪华的客车，首先应考虑其性能，其次才考虑其价格。 4.6.2 汽车空调压缩机的主结构形式 中、大型客车空调压缩机一般都是传统的曲轴连杆机构，又称立式。轿车及中、小型汽车空调压缩机以斜板式、立式、旋转式为主要形式；旋转式中以刮片式居多。 活塞式：活塞式压缩机的结构类似于发动机，有曲轴、连杆、活塞、气缸等，但因为它并不产生能量，所以喷油嘴、火花塞

26、等就没有了。长途货车或大客车因为空间较大，所以体积较大、损耗较小的活塞式压缩机常被运用。 斜盘式：一般的轿车、小型商用车所运用的都是斜盘式压缩机。因为其体积小、质量轻，易于在狭小的发动机室内安装排布，所以文为运用。 这两种压缩机虽然在结构上有很大的区分，但事实上这两种压缩机都是把来自发动机的转动的动能转化成压缩机内活塞的往复运动，并以此对空调系统的管路形成压力，达到压缩制冷的目的。 近年来以节约能耗为主要目标，出现了很多以体积小、重量轻、效率高、省动力的特点的车用空调压缩机，如涡旋式、三角转子式、滚动活塞式、刮片式、螺杆式、辐射式、十缸斜盘式及各种可变容量机型。 到目前为止，汽车空调的压缩机用

27、最多的还是往复活塞式其中包括曲轴连杆式(如图4.2)、斜盘式和摇板式。 图4.2 曲轴连杆式压缩机 4.6.3 空调压缩机的选择 由上面的叙述可知，中、大型客车空调压缩机一般都是传统的曲轴连杆机构式，因此次设计选择曲轴连杆式压缩机。 依据上面4.3.2小节中计算的汽车独立空调的热负荷量 可初定选定压缩机和独立空调的发动机，详细参数见下表： 表4.10 动力机组参数 型号 CA206N-1 制冷量 24000kcarl/h(28.2W) 工作电压 24V DC 制冷剂注量 6.8Kg(HFC134a) 压 缩 机 型号 Bitzer 4PFCY/558 润滑油 SE55 气缸数量缸径行程（mm）

28、 46545 活塞排量（cm3/r） 558 转速（r/min） （5003500两档） 所需功率（KW/r/min） 11 发 动 机 型号 SF485K柴油机 汽缸数量缸径冲程 48590 活塞排量（L） 2.04 额定功率（KW/r/min） 28/2600 冷却系统 水冷却型 减振系统 动力机组 二级橡胶减振器减振 顶置机组 一级橡胶减振垫 它的工作过程，可分为压缩、排气、膨胀、吸气四个过程，如图4.3所示。 压缩过程 活塞在曲轴的带动下在气缸内运动，当活塞运行到缸内最低点（下止点）时，气缸内充溢了由蒸发器吸入的制冷剂气体。活塞再上行时，及气阀关闭，而排气阀因缸内压力降低而不能顶开。因

29、此，活塞上行，缸内体积缩小，即气缸工作容积不断改变，密闭在缸在缸内的制冷剂气体的压力和温度不断上升。当活塞向上移动到肯定位置（），即缸内气体压力略高于排气阀上部的压力时，排气阀便被打开，起先排气，制冷剂气体在气缸内从进气时的低压上升到排气压力的过程称为压缩过程。 排气过程 活塞接着向上运行，气缸内的制冷剂气体压力不再上升，而是不断地经过排气阀向排气管输出，直到活塞运动到最位置（上止点）时，排气过程结束。制冷剂气体从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。 膨胀过程 当活塞运行到上止点位置时，由于压缩机的结构及工艺等缘由，活塞顶部与气阀座之间存在肯定的间隙，该间隙所形成的容积称为余隙容积。排气过程结

30、束时，由于该间隙内有肯定数量的高压气体，当活塞再下行时，排气阀已关闭，可进气阀并不能立刻打开，吸气管内的气体不能很进入气缸，这是因为残留的高压气体还需在气缸容积增大后膨胀，使其压力下降到气缸内的压力稍低于吸气管道内的压力时，及气阀才能打开。活塞从上止点向下移动到吸气阀打开的位置（），称为膨胀过程。 吸气过程 活塞接着下行，吸气阀打开，低压制冷剂气体便不断地由蒸发器经吸气管和吸气阀进入气缸，直到活塞下行到下止点为止，这一过程称为吸气过程。 图4.3 曲轴连杆压缩机的工作过程示意图 完成吸气过程后，活塞又上行，重新起先了压缩过程，如此周而复始，循环不已。 因为它可以根据须要的制冷量，配置多缸制冷压缩机，既便于生产，又便于修理。它的低速性能也比其他压缩机好，所以特殊适用于大、中制冷量需求的汽车空调。