军用方舱空调选型注意事项

魏勇亮，胡兴荣

（上海航天电子技术研究所上海201109）

军用方舱空调选型注意事项

魏勇亮，胡兴荣

（上海航天电子技术研究所上海201109）

为了获得符合技战术指标的车内环境，满足人机工作的需要，必须对方舱进行空气调节。介绍了在方案设计阶段空调选型应考虑的几个问题，为空调在军用方舱中的应用提供了依据。

空调；选型；军用方舱

方舱作为一种野外条件下为操作人员和电子设备提供适宜环境和安全防护的场所，舱内环境的好坏对设备的正常工作以及操作人员的心理、生理会产生较大的影响[1]。

由于野外环境复杂，气象条件差异很大，为了获得符合技战术指标的车内环境，满足人机工作的需要，必须对车内进行空气调节，空调已成为方舱的必备系统之一。

1 空调选型步骤

方案设计阶段，空调选型主要考虑以下几个方面：

（1）空调的结构形式；

（2）方舱的冷热负荷；

（3）空调的使用环境；

（4）空调的性能指标。

空调选型步骤一般为：确定空调结构形式→方舱冷热负荷计算→空调使用环境影响分析→空调性能指标核算→确定空调型号。

2 空调选型注意事项

2.1 空调的结构形式

方舱空调按照结构形式，可分为整体式和分体式两种。整体式包括窗式、外置式和顶置式；分体式包括落地式、壁挂式和分立式。方舱空调中较常见的是整体外置式、整体顶置式和分体壁挂式[2]。三种结构形式各有优缺点，空调选型时，应根据系统要求，结合方舱设备布局进行选择。

1）整体外置式：装在方舱外部，不占用舱内空间，利用舱内风道把冷热风沿舱顶四周均匀排放，符合人机环境，噪声大。

2）整体顶置式：装在方舱顶部，占用高度方向空间，噪声大。

3）分体壁挂式：包括室内机和室外机，两者之间通过液管、电缆连接。噪声小，占用舱内空间，送风范围小。方舱有电磁屏蔽要求时，需处理过线孔。

2.2 方舱的冷热负荷

准确计算方舱的冷热负荷是空调选型合适的前提。夏季冷负荷计算主要考虑人员舒适性，冬季热负荷计算主要考虑设备低温启动要求。一般方舱夏季冷负荷可根据方舱尺寸预估，例如一个CAF40大板式方舱的冷负荷一般为8 159～9 602 W（按照方舱长4 m，宽 2.2 m，高2.2 m，传热系数 2 W/m2·℃考虑）[3]。

方舱的冷热负荷计算可分为稳定传热法和不稳定传热法[4]。稳定传热法是假定温度场不随时间变化，温度分布规律按直线变化。不稳定传热法考虑温度场随时间的变化以及热量传递周期性波动等因素。相关文献对计算过程有详细介绍，本文仅针对稳定传热法介绍一些计算注意事项。

2.2.1 夏季

夏季晴天野外条件下，进入方舱的热量主要包括：

（1）方舱内外温差引起的传导热；

（2）舱体外表面吸收的太阳辐射热；

（3）舱内电子设备无用功转换的热量；

（4）操作人员的散热量；

（5）操作人员补充舱外新鲜空气带入的热量。

建议在上述计算基础上增加20%左右的富裕度，因为除了计算中的不确定因素外，还需要注意：空调制冷量一般指额定工况下的制冷量，高温工况下的制冷量会降低。根据GJB1913A-2006《军用空调设备通用规范》[5]，空调在高温工况下的制冷量要求为不小于额定工况制冷量的70%.

2.2.2 冬季

冬季方舱热负荷计算需考虑：

（1）方舱内外温差引起的传导热；

（2）操作人员补充舱外新鲜空气带入的热量；

（3）各种设备预热消耗的热量。

建议计算时对“各种设备预热消耗的热量”重点关注。空调低温制热性能的考核通常伴随对制热时间的考核，舱内的设备量（特别是金属件）直接影响制热时间的长短。计算舱内加热时间是一个瞬态温升问题。瞬态温升的时间与加热设备的功率、舱内各部件的位置、质量及舱内空气比热存在如下关系：

式中，P 为加热设备功率（W）；t为加热时间（s）；Cair为空气比热，（0～100℃）时取1 000 J/（kg·℃）；Mair为舱内空气质量（kg）；ΔT为温升（℃）；Ci为设备比热，铝合金取880 J/（kg·℃），钢取480 J/（kg·℃）；Mi为舱内设备质量（kg）.

2.3 空调的使用环境

军用空调的使用环境温度一般为-45～55℃.结构上加固设计，抗振、抗冲击；能承受频率为5 Hz～200 Hz～5 Hz，负荷为2.5 g的扫描振动以及持续时间11 ms，峰值加速度15 g的冲击；能在海拔4 550 m以下正常工作，能在经受6 mm/min，持续时间60 min的降雨环境后正常工作。下面以高温工作工况为例，介绍使用环境对空调选型的影响。

2.3.1 环境试验工况的一致性

根据GJB1913A-2006《军用空调设备通用规范》，空调在高温工作工况下对空气温度的要求是：室外侧55℃，室内侧40℃[5].当空调随方舱一起进行高温工作环境试验时，整体放置于环境试验箱内，空调的室外侧和室内侧温度均为55℃.和空调单独高温工作相比，随方舱一起进行高温工作时的工况更严酷。设计人员在空调选型时，应识别两种工况的差异，考虑一定设计余量。

2.3.2 环境试验室的影响

根据GB/T10592-2008《高低温试验箱技术条件》，环境试验箱的温差为±2℃[6].系统高温工作温度

式中，Gv为空气的体流量（m3/h）；Q为方舱夏季热负荷（W）；Tv为舱内空气平均温度，Tv=（T1+T2）/2（℃）；T1为舱内空气初始温度（℃）；T2为舱内空气目标温度（℃）;Cp为特征温度Tv时的空气比热，（J/（kg·℃））；γc为特征温度Tv时的空气密度（kg/m3）.

2.4.3 漏气量

对于有大三防（核、生、化）要求的空调，选型时需关注空调的漏气量指标。根据GJB1629-1993《军事后勤装备防核、生物、化学武器通用规范》，防护体在达到300 Pa超压时，漏气量不大于4.21 m3/h[9].方案设计时，应根据系统指标及方舱的具体情况（门、窗、孔口的大小和数量）确定空调的漏气量指标。空调设计时，风道法兰、水槽接缝、风机连接处及蒸发器侧板都需要采取相应密封措施。为55℃，试验箱中局部温度可能达到57℃.如果空调的设计余量不够，高温工作工况下可能触发空调压缩机的热保护，空调无法正常工作。此外，空调随方舱一起进行环境试验时，需尽量避免环境试验室的出风口靠近空调室外侧的出风口，这样会引起空气对流，影响空调散热。

2.4 空调的性能指标

空调的性能指标除制冷/热量外，还包括：制冷/热消耗功率、风量、漏气量、风压、重量等。空调选型时，应根据系统具体要求，对相关指标进行核算。

2.4.1 制冷/热消耗功率

根据GB/T7725-2004《房间空气调节器》，空调的制冷/热消耗功率指空调在额定工况和规定条件下进行制冷/热运行时，所输入的总功率[7]。空调的制冷消耗功率可查询空调厂家的产品目录，高温下的制冷消耗功率大于常温下的制冷消耗功率，采用电加热的空调制热消耗功率略高于制热量。

2.4.2 循环风量

空调的循环风量指空调在通风门和排风门完全关闭，并在额定制冷运行条件下，单位时间内向密闭空间、房间或区域送入的风量。对于整体外置式空调，利用舱内风道把冷热风沿舱顶四周均匀排放，为舱内提供合理的温度场分布，满足舱内冷热空气与空调的热交换。空调的风量根据热能守恒定律计算[8]。

3 结束语

随着方舱技术的发展和现代化战争的需要，军用空调在方舱上的使用越来越普遍。选型合适将使产品产生巨大的经济效益。

[1]姚东松.方舱空调机的选用[J].计算机与网络，2008（14）：55-57.

[2]金文丽，周爱民.机动式军用空调选型方法研究[J].电子机械工程，2010（3）：9-11.

[3]合肥天鹅制冷科技有限公司.军用空调优选目录[Z].

[4]于战果.军用厢式车辆空调负荷计算方法研究[J].专用汽车，2001（2）：6-10.

[5]GJB1913A-2006.军用空调设备通用规范[S].北京:总装备部军标出版发行部，2006.

[6]GB/T10592-2008.高低温试验箱技术条件[S].北京:中国标准出版社，2008.

[7]GB/T7725-2004.房间空气调节器[S].北京:中国标准出版社，2004.

[8]靳晓丽.军用空调通风系统的设计[J].电子机械工程，2009（5）：16-20.

[9]GJB1629-1993.军事后勤装备防核、生物、化学武器通用规范[S].北京:总装备部军标出版发行部，1993.

Attentions for Model Selection of Air Conditionerusing in Military Shelter

WEI Yong-liang，HU Xing-rong
（Shanghai Aerospace Electronic Technology Institute，Shanghai 201109，China）

Air-conditioning is necessary for military shelter in order to obtain the environment in line with the technical and tactical indicators，and also for man-machine engineering.Several key issues in model selection of air conditioner are introduced in this paper，which could be used as reference for air conditioner using in military shelter.

air conditioner；model selection；military shelter

TB657.2

A

1672-545X（2017）09-0080-02

2017-06-04

魏勇亮（1981-），男，硕士，安徽芜湖人，工程师，研究方向：雷达结构设计；胡兴荣（1982-），男，本科，浙江诸暨人，工程师，研究方向：雷达结构设计。