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[摘 要]随着经济的发展和道路的不断完善，大客车与人民生活密不可分。本文在分析大客车采暖技术和冬季热量流动的基础上，设计了大客车采暖系统的整体方案，经过分析可得：该方案结构简单、采暖效果好、节能环保。
[关键词]大客车 采暖系统 热量 系统设计
中图分类号：U438 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）22―0415―01
1.前言
随着社会不断进步和经济高速发展，能源的消耗与能源储量之间的矛盾日益突出，一次能源的价格持续上涨，一次能源消耗带来的环境污染也越来越严重，节能和环保已成为当今经济发展的一个主题。由于经济高速发展使人们之间的联系越来越密切，大客车作为节能环保的出行方式越来越受人们的欢迎，所以大客车的保有量稳中上升。汽车的能源消耗在总的能源消耗中的比例不断增加，汽车的节能环保已经成为当今汽车电子技术领域研究的热点。随着汽车工业的高速发展，提高汽车燃料有效利用率、减少环境污染具有重要的现实意义和战略意义。
汽车余热利用具有鲜明的特点和特殊的要求，可将这些特点简单归结如下：一、余热回收受发动机工况影响；二、余热利用装置要结构简单、体积小、重量轻、效率高；三、余热利用装置要抗震动、抗冲击、适应汽车运行环境；四、保证汽车使用中的安全；五、不影响发动机工作特性，避免降低发动机动力性。正因为汽车余热回收具有上述特点，在利用汽车余热采暖时会遇到很多实际问题。因此，对余热采暖技术进行研究以取得突破性进展将具有重大意义。
2.客车采暖技术
汽车采暖装置用来在寒冷季节为汽车驾驶室和车厢供暖及挡风玻璃除霜，近年来还用来预热发动机。采暖装置是汽车空调的组成部分，一般根据热源的不同可将采暖装置分为三种：
2.1 独立式加热器
独立式加热器是一种利用燃料（如汽油、柴油、天然气等）燃烧产生热量，通过换热介质（空气或水）吸收，然后释放到车厢的独立加热装置。通常独立式加热器与发动机串联或并联到供暖系统中。在起动汽车前，可提前遥控起动独立式加热器对发动机进行预热，以提高汽车在低温环境下的起动能力，并可降低起动过程发动机摩擦副的磨损；同时亦可提前对车厢加热和车窗除霜。此种采暖装置不受车辆的运行工况限制，即使在停车的时候也可以提供车辆所需的热量，保证了司乘人员冬季乘车的舒适性，且水暖式独立加热器还可解决汽车冬季冷启动的难题。
2.2 排气余热式采暖装置
利用排气管中的排气余热为车厢供暖。最早的排气采暖装置是一种直接废气采暖装置，原理是延长发动机排气管路至车厢，然后通过散热机构向车厢内散热，此种采暖方式虽然热量大，采暖效果好，但造成排气背压增大，影响发动机功率输出，且存在严重的安全隐患。随后出现了风暖式排气采暖装置，它和直接废气采暖装置的主要区别是没有延长发动机排气管路，而是将风暖式换热器安装在排气管路中，让风机吹来的新鲜空气或车厢内循环风与发动机排气进行热交换，再将加热的暖空气送入车厢内供暖。这种风暖式排气采暖装置也存在排气泄露的安全隐患，而且换热效率不高，目前也基本不在客车上使用。
目前，大中型客车上使用最多的是水暖式排气采暖装置，将各种结构的换热器连接在排气管路中，通过从发动机水套中引出的冷却水和排气进行热交换来吸收排气热量用于车厢供暖除霜。此种采暖装置不仅利用了排气余热而且利用了小部分发动机冷却水余热，采暖效果较好，而且能克服原有废气采暖装置不安全的缺点，但是水暖式排气采暖装置依然受发动机工况的制约。
2.3 水暖式采热装置
水暖式采热装置仅利用发动机循环冷却水的热量取暖的采暖装置，此种采暖装置安全、可靠，暖气温度适中，且节约能源；不过受发动机工作状况的限制，在冷启动、停车和低工况运行时，供暖不足。这种装置多用于对采暖要求不高的小轿车上，在长江流域及以南的地区使用较多。
以上三种形式的汽车采暖装置中，水暖式和排气余热式采暖装置又统称余热式采暖装置，目前我国市场上大中型客车安装的余热式采暖装置多为水暖式和排气余热式相结合的水暖式排气余热采暖装置。独立式加热器不受车辆运行工况的限制，采暖迅速，放热量大，可以减少冷启动时发动机摩擦副的磨损，延长发动机使用寿命，但耗油量大，采暖成本高，而且燃油加热器本身也存在排放问题，特别是在点火瞬间排放值很高。余热式采暖装置结构简单，节约能源，减少环境污染，但受发动机工况的限制，容易出现供暖延时和供暖不足的问题。
3 水暖式排气余热系统设计
3.1大客车冬季热量分析
为了确定排气换热器的结构参数以及车厢内强制散热器的数目，首先必须确定客车冬季的热负荷。由于冬季客车依靠余热采暖的费用远小于夏季车厢的制冷费用，为便于计算，冬季可按稳态传热法计算传热量，而不考虑车室外气温的波动。通常情况下，冬季大客车取暖所需的热量主要有以下几部分构成：
Q=Qa+Qb+Qc+Qd+Qe+Qf+Qg+Qh （1）
式中：Q为汽车空调耗热量（W）；
Qa为车身顶部耗热量（W）；
Qb为车身裙部耗热量（W）；
Qc为车室地板耗热量（W）；
Qd为汽车前风窗除霜耗热量（W）；
Qe为空气渗透耗热量（W）；
Qf为玻璃门窗耗热量（W）；
Qg为车内照明设备以及其它电子元件产生的热量（W）；
Qh为发动机室传入热量（W）。
在以上各部分热负荷组成中，前六项属于热量消耗，后两项属于释放热量，对车厢取暖有贡献，计算时数值上为负值。
3.2水暖式排气余热系统设计
水暖式排气余热采暖系统不仅利用了一部分发动机冷却水的能量，而且还通过排气加热器对排气余热进行回收，系统的连接图如图1所示。
由上述采暖系统可以看出，无论是排气换热器、车厢内强制散热器或是除霜器都属于换热器，因此整个采暖系统最重要的方面就是换热器，其中排气换热器由于受高温和强振作用工作环境最为恶劣，排气换热器的的设计是大客车采暖系统设计关键。
冬季需要供暖时，发动机出水球阀打开，发动机内的循环冷却水通过发动机内水泵和外水泵的动力从发动机水套中引出，流经安装在排气管路上的排气换热器，循环冷却水与高温排气在排气换热器中进行热交换，加热后的循环水经循环管路流入车厢内的强制散热器和除霜器，进行供暖和除霜，散热后的循环水再流回发动机，如此完成一个循环。
4.结束语
随着国家节能环保政策的提出，大客车多余能量的利用成为汽车领域的一个主要问题。本文首先對我国现有能源问题、汽车能源利用状况和大客车采暖技术进行分析，然后再设计了水暖式排气余热系统，经过分析表明：本文所设计的系统结构简单、稳定性好，符合节能环保的技术要求。
参考文献
[1] 梁春生，智勇等.中央空调变流量控制节能技术【M】，北京：电子工业出版社，，2005，6
[2] 徐湘波.建筑物及汽车空调负荷【M】.长沙：国防科技大学出版社，1997
[3] 张立中，郭威，郭岩.以发动机余热为热源的公共汽车供暖空调研制[[J].汽车工程，2005 27（2）：230-232
[4] 架志坚，黄学政，薛建波等.柴油客车废气余热式采暖装置的研究现状[[J].研究与试验，2006（6）58-62
[5] 秦朝葵，杨志一种使用发动机余热的新型客车采暖系统[[J].柴油机，2004，（5）：45-47
[关键词]大客车 采暖系统 热量 系统设计
中图分类号：U438 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）22―0415―01
1.前言
随着社会不断进步和经济高速发展，能源的消耗与能源储量之间的矛盾日益突出，一次能源的价格持续上涨，一次能源消耗带来的环境污染也越来越严重，节能和环保已成为当今经济发展的一个主题。由于经济高速发展使人们之间的联系越来越密切，大客车作为节能环保的出行方式越来越受人们的欢迎，所以大客车的保有量稳中上升。汽车的能源消耗在总的能源消耗中的比例不断增加，汽车的节能环保已经成为当今汽车电子技术领域研究的热点。随着汽车工业的高速发展，提高汽车燃料有效利用率、减少环境污染具有重要的现实意义和战略意义。
汽车余热利用具有鲜明的特点和特殊的要求，可将这些特点简单归结如下：一、余热回收受发动机工况影响；二、余热利用装置要结构简单、体积小、重量轻、效率高；三、余热利用装置要抗震动、抗冲击、适应汽车运行环境；四、保证汽车使用中的安全；五、不影响发动机工作特性，避免降低发动机动力性。正因为汽车余热回收具有上述特点，在利用汽车余热采暖时会遇到很多实际问题。因此，对余热采暖技术进行研究以取得突破性进展将具有重大意义。
2.客车采暖技术
汽车采暖装置用来在寒冷季节为汽车驾驶室和车厢供暖及挡风玻璃除霜，近年来还用来预热发动机。采暖装置是汽车空调的组成部分，一般根据热源的不同可将采暖装置分为三种：
2.1 独立式加热器
独立式加热器是一种利用燃料（如汽油、柴油、天然气等）燃烧产生热量，通过换热介质（空气或水）吸收，然后释放到车厢的独立加热装置。通常独立式加热器与发动机串联或并联到供暖系统中。在起动汽车前，可提前遥控起动独立式加热器对发动机进行预热，以提高汽车在低温环境下的起动能力，并可降低起动过程发动机摩擦副的磨损；同时亦可提前对车厢加热和车窗除霜。此种采暖装置不受车辆的运行工况限制，即使在停车的时候也可以提供车辆所需的热量，保证了司乘人员冬季乘车的舒适性，且水暖式独立加热器还可解决汽车冬季冷启动的难题。
2.2 排气余热式采暖装置
利用排气管中的排气余热为车厢供暖。最早的排气采暖装置是一种直接废气采暖装置，原理是延长发动机排气管路至车厢，然后通过散热机构向车厢内散热，此种采暖方式虽然热量大，采暖效果好，但造成排气背压增大，影响发动机功率输出，且存在严重的安全隐患。随后出现了风暖式排气采暖装置，它和直接废气采暖装置的主要区别是没有延长发动机排气管路，而是将风暖式换热器安装在排气管路中，让风机吹来的新鲜空气或车厢内循环风与发动机排气进行热交换，再将加热的暖空气送入车厢内供暖。这种风暖式排气采暖装置也存在排气泄露的安全隐患，而且换热效率不高，目前也基本不在客车上使用。
目前，大中型客车上使用最多的是水暖式排气采暖装置，将各种结构的换热器连接在排气管路中，通过从发动机水套中引出的冷却水和排气进行热交换来吸收排气热量用于车厢供暖除霜。此种采暖装置不仅利用了排气余热而且利用了小部分发动机冷却水余热，采暖效果较好，而且能克服原有废气采暖装置不安全的缺点，但是水暖式排气采暖装置依然受发动机工况的制约。
2.3 水暖式采热装置
水暖式采热装置仅利用发动机循环冷却水的热量取暖的采暖装置，此种采暖装置安全、可靠，暖气温度适中，且节约能源；不过受发动机工作状况的限制，在冷启动、停车和低工况运行时，供暖不足。这种装置多用于对采暖要求不高的小轿车上，在长江流域及以南的地区使用较多。
以上三种形式的汽车采暖装置中，水暖式和排气余热式采暖装置又统称余热式采暖装置，目前我国市场上大中型客车安装的余热式采暖装置多为水暖式和排气余热式相结合的水暖式排气余热采暖装置。独立式加热器不受车辆运行工况的限制，采暖迅速，放热量大，可以减少冷启动时发动机摩擦副的磨损，延长发动机使用寿命，但耗油量大，采暖成本高，而且燃油加热器本身也存在排放问题，特别是在点火瞬间排放值很高。余热式采暖装置结构简单，节约能源，减少环境污染，但受发动机工况的限制，容易出现供暖延时和供暖不足的问题。
3 水暖式排气余热系统设计
3.1大客车冬季热量分析
为了确定排气换热器的结构参数以及车厢内强制散热器的数目，首先必须确定客车冬季的热负荷。由于冬季客车依靠余热采暖的费用远小于夏季车厢的制冷费用，为便于计算，冬季可按稳态传热法计算传热量，而不考虑车室外气温的波动。通常情况下，冬季大客车取暖所需的热量主要有以下几部分构成：
Q=Qa+Qb+Qc+Qd+Qe+Qf+Qg+Qh （1）
式中：Q为汽车空调耗热量（W）；
Qa为车身顶部耗热量（W）；
Qb为车身裙部耗热量（W）；
Qc为车室地板耗热量（W）；
Qd为汽车前风窗除霜耗热量（W）；
Qe为空气渗透耗热量（W）；
Qf为玻璃门窗耗热量（W）；
Qg为车内照明设备以及其它电子元件产生的热量（W）；
Qh为发动机室传入热量（W）。
在以上各部分热负荷组成中，前六项属于热量消耗，后两项属于释放热量，对车厢取暖有贡献，计算时数值上为负值。
3.2水暖式排气余热系统设计
水暖式排气余热采暖系统不仅利用了一部分发动机冷却水的能量，而且还通过排气加热器对排气余热进行回收，系统的连接图如图1所示。
由上述采暖系统可以看出，无论是排气换热器、车厢内强制散热器或是除霜器都属于换热器，因此整个采暖系统最重要的方面就是换热器，其中排气换热器由于受高温和强振作用工作环境最为恶劣，排气换热器的的设计是大客车采暖系统设计关键。
冬季需要供暖时，发动机出水球阀打开，发动机内的循环冷却水通过发动机内水泵和外水泵的动力从发动机水套中引出，流经安装在排气管路上的排气换热器，循环冷却水与高温排气在排气换热器中进行热交换，加热后的循环水经循环管路流入车厢内的强制散热器和除霜器，进行供暖和除霜，散热后的循环水再流回发动机，如此完成一个循环。
4.结束语
随着国家节能环保政策的提出，大客车多余能量的利用成为汽车领域的一个主要问题。本文首先對我国现有能源问题、汽车能源利用状况和大客车采暖技术进行分析，然后再设计了水暖式排气余热系统，经过分析表明：本文所设计的系统结构简单、稳定性好，符合节能环保的技术要求。
参考文献
[1] 梁春生，智勇等.中央空调变流量控制节能技术【M】，北京：电子工业出版社，，2005，6
[2] 徐湘波.建筑物及汽车空调负荷【M】.长沙：国防科技大学出版社，1997
[3] 张立中，郭威，郭岩.以发动机余热为热源的公共汽车供暖空调研制[[J].汽车工程，2005 27（2）：230-232
[4] 架志坚，黄学政，薛建波等.柴油客车废气余热式采暖装置的研究现状[[J].研究与试验，2006（6）58-62
[5] 秦朝葵，杨志一种使用发动机余热的新型客车采暖系统[[J].柴油机，2004，（5）：45-47