司机室空调负荷计算

1、机车司机室空调负荷计算书1、设计条件（露天）：海拔高度900-1500m；纬度：南纬2254外部温度：最高45C（干球）；夏季司机室内部温度：29C（干球），湿球温度23C（相对湿度50%）；冬季司机室内部温度：20C（干球）；列车外于静止状态；太阳辐射辐射强度800W/m接通照明。根据设计要求，需要一台机车空调机为司机室提供冷量，设计要求为在室外最高温度 45 C的工况下，司机室室内部温度可维持不超过29C。在冬季，辅助司机室内的加热器，为司机室提供热量。在司机室内加热器提供的热量 不能满足司机需求的情况下，开启空调制热，为司机室提供热量。2、夏季总热负荷计算空调区域的舒适度取决于其热工状况

2、，热工状况的改善程度取决于司机室内的热流量， 也取决于空调机的制冷能力。如果空调机功率过大，不仅造成浪费，并且空调机的参数（如 功率、外形尺寸、重量等）都将过大，如功率过小又达不到预期的效果。空调区域的热负荷主要来自以下热源：通过车壁传入的热量；通过玻璃窗传入的热量；新风带入热量；人体发热量；打开门窗时进入的热量；室内设备发热量。2.1通过墙壁进入空调区域的热量。1通过墙壁传入司机室的热量可分为两部分：一是由于室内外空气温差引起的热量；二 是太阳辐射车壁使车壁温度升高而引起的热量。2.1.1室内外空气温差引起的热量Qi计算由于温差引起的传热是由司机室的上、下、前、后、左、右六壁进入的，计算公式

3、 如下：Q11 = K1*A1*(t1-t2)式中K1 -传热系数，W/(km),取非透明墙壁的平均传热系数为1.16 W/(km)；A1 -司机室墙壁计算面积(玻璃窗除外)，皿。通过在QSJ40-71-20-000司机室 装配图纸中的量算，司机室前、后、左、右、上、下六壁的面积约为27.9皿(不包括窗 户面积和电气室相连的后间壁面积);t1-t2：通过墙壁的温度梯度，C；t1：室外的最高综合温度，夏季司机室外综合温度设计要求为45C。t2：室内空凋设定温度，要求为29C。则 Q11a=1.16*27.9*(45-29) =517 (W)电气室传入的热量是通过后间壁传入司机司机室的，一般来说，

4、电器室温度比室外 高5-10C，取较高值10C，该部分面积为4.78皿。则 Q11b=1.16*4.78*(55-29) =144 (W)合计：Q11=517+144=661 (W)2.1.2太阳辐射引起的热量Q12的计算太阳辐射引起的热量是由司机室的上、下、前、左、右、后及电器室前墙壁进入的， 计算公式如下：Q12=K2*A2* j * /a式中K2为非透明墙壁的平均传热系数，取1.16 W/(k/)；A2 ：司机室上、下、前、后、左、右计算面积(玻璃窗除外)，27.9皿。j：太阳辐射强度，取800w/ ：阳光吸收系数，取0.9a ：车体外表面换热系数，16 W/m，Q12=1.16*27.

5、9*800*0.9/16=1456 W2.1.3通过墙壁传入空调区域的热量为：Q1=Q11+Q12=661+1456=2117W2.2通过玻璃窗传入的热量Q2通过玻璃窗传入司机室的热量同样分为两部分.一是由于室内外空气温差引起的热 量；二是太阳辐射玻璃窗引起的热量。2.2.1室内外空气温差引起的热量Q21计算由于室内外温差引起的传热是通过司机室的前、左、右、后玻璃窗传入的。计算公式如下：Q = Kc* Fc * (t -1 )式中Kc :窗户传热系数.5.94W /(k .皿)；Fc:窗户面积，5.3皿；tw :夏季室外设计温度；12:夏季室内设计温度；Q21= 5.94*5.3*(45-29

6、)=500(W)2.2.2太阳辐射引起的热量Q22的计算太阳辐射热量是通过前、左、右、后窗户进入司机室内的，一般前后窗为双层玻璃、左、 右窗户为单层玻璃，前后窗面积为2.7皿，左右窗户总面积为2.6皿。计算公式为:式中D：玻璃透光系数;b :遮光系数;Fc :窗户面积;j :透过玻璃的太阳光辐射强度800W/； cQ22 = D*b *Fc*j = 0.67*1*2.7*800+0.8*0.5*2.6*800=2487(W)2.2.3通过玻璃窗传入司机室的热量Q2Q2 = Q21+ Q22 = 500+2487=2987(W)2.3换气热Q3换气热只要是指打开门窗时由外界进入司机室内的热量，以

7、及门窗结合处缝隙里向司 机室内渗透的空气带入的热量。一般来说，在司机室门窗关闭完好的情况下，雨水不会进 入司机室，进入司机室的室外空气也极少。在夏季气温最高的时候，为保持较好的制冷效 果，司机一般也不会打开门窗。因此计算时暂不计算外界进入的空气带来的换气热。2.4操作热（Q,因室内操作人员、各种发热设备工作等其他因素产生的热量称为操作热。主要包括照 明热、动力热、人体热等.在机车中，各种有电设备在运行过程中会散发出热量，但由于 这部分电器设备绝大部分属于控制回路，电流小，电压低，其散热量相对其它热量小得很 多，计算时可忽略。另外，司机室最太冷负荷出现在白天，所以由照明设备引起的热量也 可忽略，

8、因此操作热主要指人体热，人体热的计算公式如下：Q4 = nq式中：n 司机室最大工作人员数，计算时按2人计算；q司机室每个人员所产生的显热.司乘人员的工作性质为低强度工作，在温度为26C 时.每人的散发热为108W，则Q4=2*108 = 216（W）2.5夏季热负荷汇总：通过以上计算，得出夏季热负荷汇总如下：合计：Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 2117+2987+0+216=5318（W）本机车司机室空调机组制冷量的选择必须指出，以上的分析计算，是基于有关车体的热工特性、当地光照强度等数据进行 的，其中司机室各墙壁面积均为根据所给司机室总图的直接量算的，所以最终精确的空调

9、机制冷负荷值必须在提供详细的结构图纸基础上进行计算方可确定。以上计算是按机车空调冷负荷可能出现的最大值计算的，根据机车运行工况的特点， 空调的制冷量取值宜偏大。由以上计算可知，在室外环境温度为45C（相对湿度70%）的 情况下，维持室内温度为29C（相对湿度50%），空调机理论上所需要的制冷量如下：理论所需制冷量：Q冷=5318W；以上计算是基于环境温度在45C时，司机室内所需要的冷量，空调机组的额定制冷量 是环境温度35 C的情况下的制冷量，一般来说，保持室内温度不变，空调的制冷量随着室 外气温的升高而降低，在45 C环境下空调的制冷量约为35 C环境下的80%。则名义制冷量应为：Q=531

10、8/00.8=6647W。最终确定司机室空调机制冷量为7kW。4、冬季冷负荷计算：冬季冷负荷指的是空调区域通过各总结构（包括墙壁，玻璃窗，车顶，门等）向外传出 的，损失的热量，理论上来讲也就是为了维持室内需要达到的设计温度，所需要的加热量。司机室的所需的加热量由以下几个部分组成：1、司机室车壁的失热量；2、司机室玻璃窗的失热量；3、打开门窗及换气的失热量；1司机室墙壁的失热量Q1通过司机室墙壁的失热量主要是由于室内外空气温差引起的失热量，即采用极端情况下 的近似计算，可认为两部分热量是由司机室的上、下、前、后、左、右六壁及隔墙进行热交换 的，并且假设前六个面的墙壁温度梯度是一样的，计算公式如下

11、：Q1= KA（tt）式中K传热系数，W/（k廿），按非透明墙壁的平均传热系数为2W/（ k廿）；A 司机室墙壁计算面积（玻璃窗除外），廿。估算司机室窗户面积为5.3廿，上、下、前、后、左、右六壁的面积通过计算为7.9m不包括窗户面积），隔墙面积约为4m隔墙上的玻璃面积约为0.18mtt2： 通过墙壁的温度梯度，C；t为室外的冬季设计温度，司机室外冬季设计温度为-15C，司机室上、下、前、后、左、 1右六壁的内外温差为35C，司机室隔墙外是电气室，由于电气室内部均为发热的电气元件，一 般估算电气室温度比外界高5-10C，取电气室内温度为-10C，则司机室通过隔墙内外温差为 30 C；t2 为室

12、内设计温度，按要求取20C。则 Q =2 X 27.9 X 35+2*4 X30=2193(W) 14. 2司机室玻璃窗的失热量。2在司机室内，玻璃窗面积为5.3廿，玻璃窗内外温差为35 C，则计算公式如下:Q2=K2F(tw-t2)式中K2玻璃窗传热系数.W/( k廿)；F玻璃窗面积，廿；tW冬季室外设计温度；t2冬季室内设计温度；司机室窗户均为橡胶框结构，前窗为厚度2 X 5mm双层玻璃，侧窗玻璃厚度为5mm,前窗玻 璃面积F = 2.2，侧窗和后面门上窗户面积为F =3.1廿，对于前窗其传热系数K】 = 3.Ol W/(C)，侧窗传热系数为K2=5.94W/(Cm2).后隔墙上的玻璃面积

13、约为0.18廿，和 电气室的温差为20C。Q二 KF (t - t)+ KF (t - t )= 3.01 X2.2X35+5.94X3.1 X35+5.94*0.18*25=902(W)21 1 W22 2 W24. 3换气失热量Q3换气失热主要是指打开门窗时司机室向外损失的热量，以及门窗结合处缝隙里司机室内 向外渗透的空气带走的热量。根据机车运行中的实际情况.进入司机室的新鲜空气可以认为包括了以下几部分：(1)门 窗渗入的风量：(2)司机巡视车内时开闭走廊门进入的空气；(3)司机打开入口门或侧窗时进入 的空气.由于司机室内部和外部气温温差很大，外部-15C，内部20 C，温差为35 C，室

14、外的冷空 气进入车内会带来大量的冷量，为保持室内温度20 C，需消耗掉相应的热量。根据机车的使用情况不同，以及门窗的密封情况不同，进入司机室的冷空气的量也会不同。 一般在乘务人员不感觉气闷的情况下，进入司机室的新鲜空气的量至少会有30m3 /h。或则更多， 按30m3 /ho冷空气被加热到司机室内的空气状态，所需要的热量称为换气失热量，其计算公式为Q3=V *p *(hw -hn)。式中V：换气量，m3/s；hW-hn :室内、室外空气焓差，J/kg。经过查询湿空气焓湿图，得出室内、室外空气焓值如下：司机室内空气参数：tdb = 20C, twb = 50C，相对湿度50%，则对应hn =38.6kJ/kg) 司机室外空气参数：tdb = -15C，twb = 50C，相对湿度70%，则对应hw =-13.9(kJ / kg) 司机室新风热Q3的计算：Q3=30/3600*1.34*(38.6+13.9)*1000=586(W)4.4冬季失热量汇总通过以上计算，得出冬季失热量汇总如下：合计：Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 2193+902+586=3681(W)5、司机室制热量的选择必须指出，以上的分析计算，是基于有关车体的热工特性、当地气候等数据进行的，其 中司机室各墙壁面积均为根据所给的尺寸直接计算