馮英達(dá) 溫玉霜 蘇忠浩

摘 要：掃路機(jī)作為清掃保潔設(shè)備，需要連續(xù)在道路上進(jìn)行清掃保潔作業(yè)，為了隔音和降塵，駕駛室為封閉空間。為了提高駕駛員的舒適性，本文針對(duì)掃路機(jī)駕駛室空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能進(jìn)行了匹配計(jì)算。

關(guān)鍵詞：掃路機(jī);空調(diào)系統(tǒng)

引言：

掃路機(jī)為一種自制底盤的小型清掃設(shè)備，主要應(yīng)用于非機(jī)動(dòng)車道、人行道、狹小巷道、廣場(chǎng)等場(chǎng)所，尺寸小巧，轉(zhuǎn)向靈活，多為鉸接式底盤。為了便于觀察，擴(kuò)大視野，提高駕駛安全性，鉸接式掃路機(jī)的駕駛室環(huán)周視野一般超過(guò)270°，采用三面玻璃的超大視野設(shè)計(jì)。這樣也就導(dǎo)致掃路機(jī)在夏季、冬季隔熱性和保溫性不足，為了提高駕駛員的舒適性，空調(diào)的制冷與制熱性能顯得尤為重要。

1 現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)問(wèn)題分析

根據(jù)用戶使用體驗(yàn)，進(jìn)行調(diào)研，總結(jié)現(xiàn)款掃路機(jī)空調(diào)系統(tǒng)問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：

（1）空調(diào)制冷效果不明顯，出風(fēng)口位置正對(duì)著小腿，導(dǎo)致小腿局部過(guò)冷，頭部體感較熱;（2）雨天駕駛室玻璃沒(méi)有除霧功能，導(dǎo)致視野受限，影響安全。

針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行分析，得出結(jié)論如下：

（1）空調(diào)出風(fēng)口設(shè)計(jì)位置實(shí)際體驗(yàn)較差，同時(shí)風(fēng)道密封性不好，導(dǎo)致冷效果損失較嚴(yán)重;（2）玻璃面積過(guò)大，陽(yáng)光可以曬到駕駛員，因此需要核算空調(diào)制冷量，驗(yàn)證選型是否滿足制冷需求;（3）掃路機(jī)存在雨天工作的需求，因此增加除霧功能。

2 空調(diào)系統(tǒng)改進(jìn)方案

原空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器位于座椅下方，進(jìn)風(fēng)口為座椅安裝板的頂部，出風(fēng)口為座椅安裝板的前部，出風(fēng)正對(duì)腿的位置。夏天天熱時(shí)，冷風(fēng)吹到人體頭部相較于其它部位更能讓人感覺(jué)涼爽，因此將出風(fēng)口改到駕駛室頂部，出風(fēng)口風(fēng)向可以調(diào)節(jié)。采用3+2出風(fēng)口設(shè)計(jì)，3個(gè)出風(fēng)口負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)溫度，2個(gè)出風(fēng)口用于吹向玻璃進(jìn)行除霧。同時(shí)對(duì)空調(diào)各風(fēng)道連接口增加海綿密封，減小損失。

3 空調(diào)系統(tǒng)匹配計(jì)算

為了驗(yàn)證空調(diào)性能是否滿足駕駛室的實(shí)際需求，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)需要進(jìn)行匹配計(jì)算驗(yàn)證?？照{(diào)系統(tǒng)的匹配計(jì)算分為夏季制冷性能計(jì)算和冬季制熱性能計(jì)算，由于制熱性能用戶反饋良好，因此本文只針對(duì)制冷進(jìn)行校核計(jì)算。

3.1空調(diào)系統(tǒng)校核

空調(diào)系統(tǒng)的總負(fù)荷包括玻璃的溫差傳熱和日射得熱、室內(nèi)與室外產(chǎn)生的熱交換、車身傳熱量、人體的熱負(fù)荷、整車濕負(fù)荷，即Q = Q玻+Q新+ Q車身+ Q人+Q濕。

3.1.1 玻璃的溫差傳熱和日射得熱

Q玻=QG1+QG2=K玻A?！鱰+（η+ραB/α）U×S

式中：QG1為由于車內(nèi)外溫差而傳入的熱量;QG2為由于太陽(yáng)輻射而傳熱的熱量;K玻為綜合傳熱系數(shù)，取值為6.4w/m2.℃;A玻為玻璃總面積3.44m2;Η為太陽(yáng)輻射通過(guò)玻璃的透入系數(shù)，此處取0.56;Ρ為玻璃對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收系數(shù)，此處取0.34;αB為內(nèi)表面放熱系數(shù)，一般取16.7 w/m2.℃;αH為車外空氣與日照表面的對(duì)流放熱系數(shù)，與車速有關(guān);U為車窗的太陽(yáng)輻射量;S為遮陽(yáng)修正系數(shù)，此處取0.46。

U=A玻IG+（A玻-A玻）×IS

式中：A玻為玻璃陽(yáng)面投影總面積，A玻=3.415 m2; IG 為車窗外表面的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，取1000W/ m2;IS為車窗外表面的太陽(yáng)散射輻射強(qiáng)度，取41.7W/ m2。

3.1.2 室內(nèi)與室外產(chǎn)生的熱交換

式中：n為乘員人數(shù)，n=1;l0為新風(fēng)量/人.小時(shí)，取值11m3/h.人（最小不小于10 m3/h.人）;ρ為空氣密度，取1.14kg/m3;h0為室外空氣的焓值;hi為車室內(nèi)空氣的焓值。此工況下，車室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度為50%，車室外相對(duì)濕度為50%，由H-D圖可查。

3.1.3 車身傳熱量

車身傳熱量包括車頂、側(cè)面、底板三部分的熱負(fù)荷之和，Q車身=KF（tm-ti）。

式中：K為車身各部分的綜合傳熱系數(shù)，參考其它資料，?。篕=4.8w/m2.℃;tm為車身表面的當(dāng)量溫度，ti為車室內(nèi)的空氣溫度。

式中：t0為室外溫度;IG ，IS為太陽(yáng)的直射強(qiáng)度和散射強(qiáng)度;ε為表面吸收系數(shù)，它與車身的顏色有關(guān)，ε，現(xiàn)取車身表面顏色為黑色，故取ε=0.8;α為室外空氣的對(duì)流換熱系數(shù)：40.6 w/m2.℃。

3.1.4 人體的熱負(fù)荷

環(huán)境模擬試驗(yàn)條件中乘坐人員為1人，參考相關(guān)資料，取司機(jī)的熱負(fù)荷Q司機(jī)=170W。

3.1.5 整車濕負(fù)荷

在空調(diào)系統(tǒng)的制冷的過(guò)程中，在降低車室內(nèi)空氣的溫度的同時(shí)，一部分空氣中水蒸汽也被冷卻下來(lái)，形成冷卻水。

（1）在29℃的環(huán)境條件下，人體的散濕量約為d0=56g/h，故總散濕量為：D0 = nd0 = 56 g/h

（2）車室內(nèi)總質(zhì)量為：M =ρv =0.969（Kg）

在29℃，相對(duì)濕度為50%的環(huán)境條件下，其含濕量為d1=9.3g/Kg，h1=47.8kJ/kg，設(shè)蒸發(fā)器表面空氣溫度8℃，此處相對(duì)濕度為100%的濕空氣，在24℃環(huán)境時(shí)，相對(duì)濕度為36%，含濕量為d2=6.7 g/Kg，h2=41 kJ/kg。

假設(shè)風(fēng)機(jī)在整車上的風(fēng)量為L(zhǎng)0=480m3/h，故由于人體散濕而產(chǎn)生的含濕量的增加為：Δd = D0×（V/ L0）÷M=0.1（g/Kg）。

由H-D圖可知，△H=0.3 kJ/kg，=45.6（W）

3.2空調(diào)系統(tǒng)選型

由計(jì)算可知，制冷量實(shí)際需求2184W，空調(diào)系統(tǒng)制冷量為3000W，滿足使用要求。原反饋的制冷量不足是由于密封性不佳以及風(fēng)道布置不合理導(dǎo)致的。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1試驗(yàn)工況

時(shí)間：12：40-13：20;天氣：晴;溫度：35℃;風(fēng)力：一級(jí)。

掃路機(jī)停止在調(diào)試場(chǎng)向陽(yáng)處，上電后僅空調(diào)制冷工作，調(diào)節(jié)溫控開關(guān)使制冷功率達(dá)到最大，風(fēng)速調(diào)到三擋，記錄空調(diào)制冷過(guò)程中的溫度及相對(duì)濕度隨時(shí)間的變化;

4.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

夏季太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，在環(huán)境溫度為35℃左右時(shí)，掃路機(jī)駕駛室內(nèi)最高溫度可達(dá)50℃以上。掃路機(jī)空調(diào)啟動(dòng)制冷作業(yè)后，前5min內(nèi)駕駛室可降溫約20℃，達(dá)到30℃左右，同時(shí)相對(duì)濕度有較大上升;工作15min以后駕駛室內(nèi)的溫度和相對(duì)濕度趨于穩(wěn)定，保持在27℃溫度和31%相對(duì)濕度的較為舒適的區(qū)間?？傮w來(lái)說(shuō)，空調(diào)制冷作業(yè)性能良好，可達(dá)到較好的降溫加濕效果。

通過(guò)改進(jìn)后的空調(diào)系統(tǒng)，制冷效果達(dá)到了預(yù)期，同時(shí)增加了除霧功能，滿足了用戶實(shí)際使用需求，提高了駕駛感受，增加了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

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（徐州徐工環(huán)境技術(shù)有限公司，江蘇 徐州 221001）