汽车空调系统冷凝器换热量与蒸发器换热量关系研究
摘要：理论上冷凝器换热量等于蒸发器换热量加上压缩机功率。那么在空调系统实际工作中，车辆在不同的车速下，蒸发器换热量与冷凝器换热量存在什么关系，本文针对不同的设计工况下做空调系统台架试验，从而得出空调系统在实际工作中冷凝器的换热量是蒸发器的换热量的1.2-1.6倍之间，通过此试验研究可以快速指导冷凝器换热量的选型设计。
关键词：蒸发器换热量；冷凝器换热量；空调系统
1 前言
在我们设计冷凝器时，换热量设定多少是我们非常关注的参数。如何正确的定义冷凝器的换热量对整个空调系统具有很大的参考意义。阙雄才、陈江平主编的汽车空调实用技术中提到通过冷凝器所传递的热量与蒸发器所散发的热量[1]提出了简化的公式1-1；
Qc=mQe （1-1）
式中m—负荷系数，Qc为冷凝器换热量，Qe为蒸发器换热量。通常选用m=1.4左右为宜。
空调系统在实际工作过程中，冷凝器的换热量与蒸发器的换热量是不是上面所提到的m=1.4的关系，如何评估冷凝器的换热量与蒸发器换热量的合理性是本文重点说明的议题。本文重点讲解了不同工况下空调系统冷凝器换热量与蒸发器换热量的之间的关系。从而快速指导冷凝器换热量的设计定义。
2 空调系统在不同工况下试验验证
如何去设计空调系统在实际工作过程中的工况验证比较合理是本文重点讨论及解析。基于汽车空调的实际应用来说，特设计以下三种试验工况进行试验研究分析。即汽车推荐标准QC/T 656汽车空调制冷装置性能要求试验工况验证、高负荷试验工况验证、实际综合工况试验工况验证。
本文所提到的V1/V2/V3对应的是本空调系统在整车实际工作下的冷凝器迎面风速；N1/N2/N3对应的是本空调系统在整车实际工作下的压缩机转速。同时为了减少试验偏差，本次试验验证采用实车台架验证（压缩机、冷凝器、管路、空调箱与整车保持一致，安装布局保持一致）。
2.1汽车推荐标准QC/T 656试验工况验证
按照QC/T 656汽车空调制冷装置性能要求试验工况及试验如表1所示，鼓风机按照最大档风量进行试验验证。
工况
冷凝器进口温度（℃）
冷凝器迎面风速（m/s）
压缩机转速（rpm）
蒸发器进风温度（℃）
蒸发器进风湿度（%）
蒸发器换热量（KW）
冷凝器换热量（KW）
负荷系数m
怠速
35
V1
N1
27
50
4.33
5.36
1.24
40Km/h
35
V2
N2
27
50
5.35
7.71
1.44
100Km/h
35
V3
N3
27
50
5.57
8.03
1.44
表1 QC/T656试验工况及试验结果
从表1可以看出，冷凝器换热量是蒸发器换热量的1.2-1.5倍之间，即m=1.2-1.5。
2.2负荷较大严苛试验工况验证
设计一种热负荷较大的试验工况进行验证，试验工况如表2所示，鼓风机按照最大档风量进行试验验证。
工况
冷凝器进口温度（℃）
冷凝器迎面风速（m/s）
压缩机转速（rpm）
蒸发器进风温度（℃）
蒸发器进风湿度（%）
蒸发器换热量（KW）
冷凝器换热量（KW）
负荷系数m
怠速1
40
V1
N1
40
25
5.14
8.32
1.61
怠速2
50
V1
N1
35
25
4.66
7.51
1.61
40Km/h 1
45
V2
N2
45
25
5.28
8.16
1.55
40Km/h 2
45
V2
N2
35
25
5.18
7.2
1.39
表2 热负荷较大的试验工况及试验结果
从表2可以看出，热负荷较大的工况下负荷系数m基本在1.6左右范围内。本文建议冷凝器热负荷Qc=1.6Qe。
2.3 实际综合试验工况验证
上面讲述了QC/T 656的理想工况以及极限恶劣工况下冷凝器换热量与蒸发器换热量之间的相对关系，下面设计一个汽车空调在实际应用下的综合工况，具体工况及结果详见表3。
工况
冷凝器进口温度（℃）
冷凝器迎面风速（m/s）
压缩机转速（rpm）
蒸发器进风温度（℃）
蒸发器进风湿度（%）
蒸发器风量（m³/h）
蒸发器换热量（KW）
冷凝器换热量（KW）
负荷系数m
怠速1
35
V1
N1
25
40
最大档
2.1
2.58
1.23
怠速2
45
V1
N1
35
20
最大档
3.01
4.3
1.43
40Km/h
35
V2
N2
27
50
中间档
3.2
4.33
1.35
100Km/h1
40
V3
N3
40
50
最大档
5.53
7.76
1.40
100Km/h2
40
V3
N3
27
50
中间档
3.71
5.36
1.45
100Km/h3
40
V3
N3
27
50
最小档
2.66
3.88
1.46
汽车冷凝器表3实际综合的试验工况及试验结果