馬強+++房永劍+++田立然

摘 要：當前汽車主要通過空調(diào)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)車內(nèi)的溫濕度環(huán)境，所以汽車空調(diào)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣對乘客的熱舒適性具有重要影響。出于空調(diào)系統(tǒng)的設計和匹配需要，掌握在汽車空調(diào)工作階段內(nèi)的汽車環(huán)境情況是非常必要的。在本次研究中，首先將轎車放置在陽光照射下，乘員艙內(nèi)的環(huán)境狀況將隨之發(fā)生變化。然后在一個小時的汽車空調(diào)工作時間中，艙內(nèi)的溫濕度環(huán)境數(shù)據(jù)也將被詳細記錄。整個試驗過程中，轎車乘員艙不同位置的溫度將會被記錄下來，同時艙內(nèi)乘員驅(qū)趕表面各個位置的體表溫度也將被詳細記錄，從而達到對車內(nèi)環(huán)境的舒適性和空調(diào)效果進行客觀評價的目的。

關鍵詞：汽車空調(diào)；體感溫度；人體工程學；主觀評價

一般來講，人體對溫度的感受會受到季節(jié)的影響。夏季22～28℃，冬季16～18℃是人體感覺比較舒適的環(huán)境。比如冬天，人們在低于14℃的車內(nèi)，就可以產(chǎn)生較寒冷的感覺，同時在14℃以下的環(huán)境中，駕駛員操作汽車的靈活性也將受到很大影響；而在夏天，一般當人們處于高于28℃的環(huán)境中，可能會諸如煩躁，眩暈，分神等不利于操縱汽車的感受，嚴重時甚至會增加發(fā)生事故的概率。目前汽車主要通過空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)室乘員艙溫度，但在車內(nèi)外溫差較大時，汽車空調(diào)系統(tǒng)難以完全保證車內(nèi)環(huán)境的舒適性，從駕駛員進入車內(nèi)到形成穩(wěn)定舒適駕駛環(huán)境需要一段較長的時間。所以我們掌握在汽車空調(diào)工作時對汽車環(huán)境的影響情況是非常必要的，對于設計和完善的空調(diào)空調(diào)系統(tǒng)也有重要意義。

文章主要通過將某品牌家用轎車在炎熱外部環(huán)境時停放在陽光直接照射下1小時，首先測量此過程中車內(nèi)人員軀干不同位置的溫度。然后再打開汽車空調(diào)系統(tǒng)，測量空調(diào)制冷工作1小時過程中體表各軀干的溫度情況。

1 試驗環(huán)境

室外環(huán)境：夏天氣溫34℃，相對濕度60%，晴。

試驗樣車：車內(nèi)干凈整潔，停放在陽光能直射到的場地中。

試驗時間：下午13：00～16：00

2 溫度傳感器布置位置

試驗需要測量不同車內(nèi)和乘員不同位置的溫度，溫度傳感器固定在乘員艙的13個測量位置。這13個測量點可以檢測記錄乘員艙內(nèi)溫度和汽車內(nèi)表面溫度。乘員艙內(nèi)的溫度用6個溫度傳感器來檢測，前排及后排各3個。溫度傳感器的測量范圍是頭部、胸部和腳部。乘員艙內(nèi)表面的溫度用7個溫度傳感器記錄，分別布置于儀表板、頂蓋、前風窗玻璃、駕駛員座椅的坐墊和靠背、前排乘員的坐墊和靠背。具體布置方式如圖所示。

同時用通過7個溫度傳感器來測量人體表面溫度。分別布置于是駕駛員頭、胸、腹、背、胳膊、大腿和小腿。

3 試驗過程

將試驗轎車放在陽光直射到的場地上，門窗關閉，乘員艙內(nèi)部與外界無法直接進行熱量交換。試驗過程按照ISO14505 《熱環(huán)境的人類工效學、車輛熱環(huán)境評估標準》進行，整個試驗分兩個部分：陽光照射升溫過程和空調(diào)系統(tǒng)開啟制冷過程。溫度傳感器5s采集一次溫度數(shù)據(jù)。試驗開始時中，測得乘員艙外環(huán)境溫度34.3℃，空氣濕度52.6%RH。

4 試驗數(shù)據(jù)分析

陽光照射升溫過程：乘員艙內(nèi)表面溫度包括儀表板、頂蓋、前風窗玻璃、駕駛員座椅的坐墊和靠背、前排乘員的坐墊和靠背，人體體感溫度包括駕駛員頭、胸、腹、背、胳膊、大腿和小腿。在1小時的陽光照射過程中，各個溫度傳感器測得的溫度變化差距很大。汽車放置于陽光直射下，其乘員艙內(nèi)表面溫度和空氣溫度均上升。升溫過程中，乘員艙外溫度一直保持著34.3℃上下，乘員艙表面溫度和車內(nèi)人員身體表面溫度最高能夠到49℃和44℃。而在開始試驗20min時間以內(nèi)，汽車內(nèi)表面溫度和車內(nèi)空氣溫度變化差別很小。

汽車空調(diào)系統(tǒng)開始工作階段：試驗車輛經(jīng)過1h太陽直射升溫階段后，開始空調(diào)制冷階段。在汽車空調(diào)工作后，同樣記錄汽車車內(nèi)表面溫度、車內(nèi)空氣溫度及車內(nèi)乘員身體表面溫度。汽車內(nèi)表面溫度和車內(nèi)空氣溫度的采集位置與升溫過程完全一致，而車內(nèi)乘員身體表面溫度采集位置有：頭、胸、腹、背、胳膊、大腿和小腿。隨著空調(diào)系統(tǒng)開始工作，試驗車內(nèi)表面溫度和車內(nèi)空氣溫度開始下降。通過觀測，內(nèi)表面溫度高于車內(nèi)空氣的溫度，空調(diào)工作開始階段，這兩者的溫差大約為5℃，而在空調(diào)工作一定時間以后，這兩者的溫差大約10℃。開始觀測的前10min，試驗車內(nèi)空氣溫度下降非常迅速，從38℃很快降到21℃，而后溫度逐漸趨于穩(wěn)定。試驗車內(nèi)表面在觀測開始10min內(nèi)，下降速度稍慢，但與自身下降速度而言仍然很快。試驗樣車內(nèi)表面溫度如車門內(nèi)版、汽車頂棚等，這些部位相對于車內(nèi)空氣溫度有顯著的升溫速度快、降溫速度慢的特點。制冷過程中，車內(nèi)前排乘員腿部表面溫度高于胸部和頭部的表面溫度，觀測前10min前排乘員艙空氣溫度下降都非?？?，頭部和胸部尤其明顯，主要是因為空調(diào)冷風直吹。觀測10min以后，前排乘員艙艙溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)，而前排乘員腳部溫度為24℃左右，其與表面頭部溫度相差大約5℃左右；前排乘員胸部和頭部溫度傳感器顯示溫差很小，頭部稍比胸部溫度高些。

5 實驗結(jié)論

通過試驗樣車1h的陽光照射升溫過程和隨后1h的汽車空調(diào)系統(tǒng)運行試驗，結(jié)論總結(jié)如下：

（1）汽車車內(nèi)受陽光照射升溫時，汽車內(nèi)表面和車內(nèi)空氣溫度同步上升，乘員艙內(nèi)表面溫度上升快。整個觀測過程，車內(nèi)儀表板溫度最高，能夠達到65℃。

（2）駕駛員座椅靠背和坐墊溫度高于前排乘員座椅靠背和坐墊溫度，升溫速度也更快，這與試驗中太陽直射方向有關系。在車內(nèi)垂直方向，溫度差異很大。乘員腿部溫度最低，胸和頭部溫度較高，垂直方向越靠上溫度越高。

（3）空調(diào)系統(tǒng)開始工作以后，汽車乘員艙內(nèi)表面溫度和空氣溫度同步下降，但內(nèi)表面溫度要高于車內(nèi)空氣的溫度，且車內(nèi)表面溫度降低的更慢。

文章對汽車樣車進行了太陽直射升溫及汽車空調(diào)系統(tǒng)降溫試驗，并在試驗中進行了汽車內(nèi)表面溫度、車內(nèi)空氣溫度以及車內(nèi)乘員身體軀干不同位置體表溫度合計20個測量點的數(shù)據(jù)觀測?？偨Y(jié)了汽車車內(nèi)升溫及降溫兩個階段的溫變規(guī)律，為轎車熱舒適性評價指標提供了試驗依據(jù)。最后通過總結(jié)論述，歸納出汽車乘員艙在太陽照射升溫和汽車空調(diào)制冷過程中的特征，為今后的研究提供了借鑒。

參考文獻

[1]姚仲鵬，王新國.車輛冷卻傳熱[M].北京：北京理工大學出版社，2001：31-32.