cae 应用于车辆室内之空调冷房效率研究 - 财团法人车辆研究测试中心.pdf

CAE應用於車輛室內之空調冷房效率研究 1 2 賴文光 、鄭光廷 車輛研究測試中心工程師 1 E-mail: wengkuang@artc.org.tw 摘要 在現今節能意識高漲的時代，冷房的效率也逐漸為 3. 參數假設及邊界條件設定 人所重視，因此如何以較少的能源獲得較佳的室內舒適 本研究使用 SC/Tetra CFD 分析軟體，除了計算熱 度將是現在及未來必然討論的話題。透過計算流體力學 傳導及熱對流之外，並加入考慮太陽輻射後的結果。輻 (Computational Fluid Dynamics)軟體的分析，對於汽車 射計算方式是以視角因子 (View Factor Method)先計算 空調出風口的位置、氣流速度、方向及溫度，甚至於車 出每個部件表面之間的View Factor關係，再計算出每 室內的擺設，皆可在設計前端先行評估在什麼樣的環境 個面之間熱輻射放射及吸收的狀態。太陽強度的設定部 條件及空調設定下會達到較佳的人體舒適情況。透過分 份，在台灣 4~5月份下午 2點的強度約在 700~750W/m2 析結果也可以更確定所需選用的冷氣或空調規格，不至 之間，本研究設定為 720W/m2 。除了基本的空氣特性及 於發生過熱(不舒適或過冷) (不節能的情況。透過) CFD 材料參數設定外，為了完成整個車室內流場及人體舒適 分析軟體可將大部份的環境條件及物理模型包括了太 度分析，仍需定義或假設以下之參數，包括了太陽輻射 陽的輻射及人體 ..等加入模擬。本文規劃了 2 項研究來 參數、環境參數及 JOS Model 參數...等，參考如表3~5 。 探討風速及出風口角度對冷房的影響，並輸出人體皮膚 表面溫度提供參考。 4. 觀測點規劃 關鍵詞 ：冷房、空調、JOS模型 為了方便觀察分析之溫度變化，分別在空氣設立監 控點共 6個位置，如表 6所示。而人體的部份也隨機取 1. 前言 出 16個部位之皮膚溫度來觀察，如表 7所示。觀測點 本文主要以 CAE模擬方式來研究車室內部冷房效 如圖 5及圖 6所示。 率為主，因此規劃了2項研究來探討風速及出風口角度 對冷房的影響，並輸出空氣及人體皮膚表面溫度作為參 5. 分析結果 考。 2項研究規劃如下 : 5.1研究 1 分析結果 研究 1:探討在相同的空調出風口溫度下(16℃) ，不同的 本研究之穩態分析皆設定在疊代 800 步即停止。由 出風口風速(1m/s 及 2m/s)與後座出風口水平夾角下(0 表 8所示可知，在 case1 及 case2的空氣溫度皆高於 度及 -45度 )共 8 組之穩態分析結果，如表 1所示。 30℃，顯示在低風速情況下，冷氣無法即時將外界進入 研究 2:探討在相同的出風口風速(1 m/s)及水平夾角 0度 的熱量移除。而 Point5位置上的空氣在 8種 case 情況 情況下，不同的出風口溫度下共 5 組之穩態分析結果， 下，溫度皆呈現最大值，顯示出熱空氣往上升的效應。 如表 2所示。 由表 8及表 9所示可知，相同的風速條件下，水平夾角 -45度 (Case2,4,6,8)的冷房效果比 0度 (Case1,3