专利名称：一种高空气品质民机客舱空气分配系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的客舱空气分配系统，适用于民用飞机客舱空气分配，提供更良好的空气品质。
背景技术：
空气分配系统是指将经调节的空气按规定比例分配给驾驶舱、客舱和设备舱以保证舱内温度均勻和风速适宜的输气系统。在人员密集的大型飞机客舱环境中，空气分配系统的作用是形成良好气流组织，有效排除污染物并保证客舱舒适性。但该系统的能量消耗是与乘客数量和新风量直接相关，并受到适航标准的严格要求。如果希望降低大型民机环控系统后端空气分配系统能消，一个主要的途径是提高客舱空气分配系统的新风利用率， 即利用尽可能少的新风量满足适航标准中关于(X)2等微量气体的浓度要求。民机客舱空气分配系统的供气品质受到多种因素限制，如供气参数(温度、湿度、 流量)、供气分配口和回风口的位置和形式、客舱内部空间几何形状、人员及座椅位置等，而且各种因素之间关系复杂。典型的传统民机客舱空气分配系统为上送下侧回方式，即由客舱行礼箱上部斜送风，由客舱底部两侧下回风，如图1所示的一种典型的传统民机客舱空气分配系统，101为送风口，102为回风口。图4给出了目前现有技术中提出的一种下侧及中部送风上回的空气分配系统方案，送风口位置401设置在舱中间过道栅处，送风口位置402设置在前一排座椅后方与人脸同高处，回风口 403设在天花板中部。采用这种方法可以让新风从下至上充满座舱，人吸入的都是新鲜空气，而呼出的污染物会随着向上的气流排除，从而达到减弱乘客之间的互相干扰。新风从辅助送风口吹出后，直线到达人脸部，途径路程很短，很好的起到了减少污染的作用。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种适用于飞机的客舱的高空气品质空气分配系统，其特征在于包括新风供气管，用于将新风送至设置在座椅背后送风口 ；与新风供气管相连的新风总管。
图1是典型民机客舱空气分配系统示意图。图2 (a)和2 (b)显示了座椅及人员脚下部回风流动轨迹流场显示实验结果。图3(a)和3(b)显示了人员呼出物相互干扰流动显示实验结果。图4显示了现有技术中提出的一种下侧及中部送风上回的空气分配系统方案。图5(a)和5(b)显示了一种已有方案中人呼出物头部旋涡滞留图。
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图6显示了根据本发明的一个实施例的民机客舱空气分配系统。图7(a)和7(b)显示了根据本发明的一个实施例中的新风流动轨迹及人呼出物流动轨迹。图8(a)至8(d)显示了根据本发明的一个实施例中的个体呼出物流动轨迹。
具体实施例方式本发明的目的是建立一种新的客舱空气分配系统，改善客舱的空气品质和健康性，降低系统能耗。采用该方案有利于形成良好的气流组织，避免在乘客头部上方形成污染滞留漩涡，更利于污染物排出而不干扰相邻旅客，提高客舱空气品质和健康性；同时机舱底部送风口仅供入再循环空气，减少了低温气流对旅客脚部的冷风感，满足舒适性要求。本发明可以减少新风量来节约能量，达到降低客舱空气分配系统能耗的目的。本发明人对现有技术提到了传统飞机客舱上送下回风和下侧及中部送风上回风的空气分配系统进行了仿真与流场实验研究，具体实验及结果包括(1)利用现有烟雾流动显示技术首次对现有飞机客舱上送下回送风方式中座椅及人员脚下部回风流动轨迹流场进行流动显示实验研究，图2给出了该流动显示实验结果。 实验结果表明，该空气分配系统存在新风“短路”现象，如图2 (a)所示，即上部由供气口送入的新风经过道从座椅下部直接被具有负压效应的回风口抽吸走，从而造成部分新风未能与舱室内空气交换而直接被压调系统排出舱外，造成能源浪费。为清晰起见，图2(b)给出了流动轨迹示意图。(2)利用烟雾流动显示技术，首次对现有飞机客舱上送下回送风方式中人员呼出物进行了试验研究，如图3 (a)所示，为清晰起见，图3 (b)给出了流动轨迹示意图。由图3 (a) 和图3(b)所示的人员呼出物流动显示实验结果可知，该空气分配系统中相邻旅客间人员口腔呼出物存在相互干扰现象，尤其是里侧旅客的呼出物会在气流组织作用下流经相领外侧旅客的面部，形成空气污染并利于病毒扩散。(3)图4所示的现有下侧及中部送风上回风的空气分配系统方案存在不足之处 气流经过人脸之后，并没有马上被顶部的回风口吸走，而是在人头部上方区域形成一个滞留旋涡，导致人呼出物不能及时排走，对控制污染物扩散具有负面作用，如图5(a)，为清晰起见，图5(b)给出了流动轨迹示意图。另外，如果送风口 401和送风口 402同时供新风，会引起人脚部受到低温气流刺激而产生不适感。本发明提供了一种适用于民机客舱的高空气品质空气分配系统。如图6所示。根据本发明的一个实施例的适用于民机客舱的高空气品质空气分配系统包括(图6中只示意显示出了对称一半的结构)飞机环控系统的制冷包(601)，用于对新鲜空气进行调温调湿，一般设置在飞机客舱底部的中间部位。根据本发明的一个具体实施例，新风供气总管道(60 和再循环风供气管道(604)被设置在客舱底板下货舱顶部，回风管道(610和611)被设置在客舱顶部行礼箱上方。在根据本发明的一个实施例中，回风空气在回风风机(图中未标明)作用下由回风管道(610和611)进入货舱，再循环空气在再循环风机(图中未标明)作用下经过滤器 (图中未标明)进入再循环风供气管道(604)，新鲜空气在制冷包压力作用下进入新风供气总管道(602)。在根据本发明的一个实施例中，制冷包(601)连接着新风总管(60 ，由新风供气管(60 将新风送至设置在每一个座椅背后送风口(606)。在根据本发明的一个实施例中，再循环空气由再循环风供气管道(604)送至客舱底部两侧的再循环风供气口(605)，由下方进入客舱，用于形成总的气流流动，并减少低温气流对旅客脚部的冷风感。在根据本发明的一个实施例中，客舱新鲜空气经除热除湿后变成回风，携带污染气体由行李箱底部的回风口(607和609)及客舱顶部回风口(608)排出，分别进入回风管道(610 和 611)。设置在座椅后方的送风口(606)，其与新风供气管(60 相连，用于提供纯新鲜空气，这样在系统中可省去混合腔部分；设置在行李箱底部的回风口(607和609)和设置在天花板中部的回风口(608)用以形成良好的气流组织，更利于污染物排出而不干扰相邻旅客，提高客舱健康性；设置在客舱底部两侧的送风口(60 用于提供再循环空气，更利于客舱流动性形成并保证脚部温度适宜。与传统民机客舱上送下侧回式空气分配系统相比，本发明减小了乘客之间呼出物干扰，抑制了污染物传播与扩散，气流组织健康性好；另外新风利用率相对较高，不会发生新风未被利用就直接排出舱外的情况。与下侧及中部送风上回风的空气分配系统方案相比，本发明不会在人头部上方区域形成污染物滞留旋涡，而且客舱底部送风口吹入循环风，减轻了人脚部受到低温气流刺激而产生的不适感。通过以下实验证明了本发明系统性能优越性1)采用流动显示技术对改进的新型民机客舱空气分配系统进行实验评价，结果表明(1)改进方案的气流流动轨迹较顺畅地排出，没有在脸前方形成明显漩涡滞留，有利于污染物的控制，如图7(a)所示，为清晰起见，图7(b)给出了流动轨迹示意图。(2)旅客间的呼出物干扰现象基本消除，从而改善了气流组织的健康性，如图 8(a)和图8(c)所示，为清晰起见，图8(b)和图8(d)给出了流动轨迹示意图。2)采用已有PIV测速技术，对改进方案中人体面部附近的流动速度进行分析， 当每个旅客前方送风口 2的面积为0. 024m2、出口流速为0. 6m/s时，人脸附近的风速约为 0. 2 0. 4m/s，满足舒适性要求，风感舒适性较好。3)为了测试该改进方案的空气质量，开展了部分舱段的有人性能试验，如图10所示。使用法国奥德姆MX2100型复合气体检测仪。测试的氧气平均浓度为20.8%，二氧化碳浓度约为0. 01 %，而且较为稳定，波动很小。满足之前提出的舒适性及卫生要求，而且二氧化碳浓度远远比要求的低很多，说明了此种送风方式的优越性，可以减少新风量来节约能量。本发明的有益效果包括在飞机客舱能够形成良好的气流组织，更利于污染物排出而不干扰相邻旅客，提高客舱健康性；新风与再循环风分配形式能够形成较为舒适的热环境，空气质量更优；
新风利用率较高，可以适当减小座椅后方供气口的新风量，而不会对空气质量有所影响，达到降低客舱空气分配系统能耗的目的。
权利要求
1.一种适用于飞机客舱的高空气品质空气分配系统，其特征在于包括 新风供气管(603)，用于将新风送至设置在座椅背后送风口(606)； 与新风供气管(60 相连的新风总管(602)。
2.根据权利要求1所述的适用于民机客舱的高空气品质空气分配系统，其特征在于进一步包括飞机环控系统的制冷包(601)，用于对新鲜空气进行调温调湿， 其中所述制冷包(601)与所述新风总管(60 相连。
3.根据权利要求2所述的适用于民机客舱的高空气品质空气分配系统，其特征在于 所述制冷包(601)设置在所述民机客舱的底部的中间部位。
4.根据权利要求2所述的适用于民机客舱的高空气品质空气分配系统，其特征在于进一步包括第一和第二回风管道(610)，其与行李箱底部的第一回风口(607和609)相连； 第二回风管道(611)，其与客舱顶部的第二回风口(608)相连， 从而使携带污染物的气体由所述第一和第二回风口(607、609、608)排出，分别进入回风管道(610和611)。
5.根据权利要求4所述的适用于民机客舱的高空气品质空气分配系统，其特征在于进一步包括第一和第二回风管道(610和611)，回风风机，携带污染物的气体由所述第一和第二回风口(607、609、608)在所述回风风机的作用下分别由所述第一和第二回风管道(610和611)进入所述飞机的货舱。
6.根据权利要求5所述的适用于民机客舱的高空气品质空气分配系统，其特征在于进一步包括再循环风供气管道(604)， 再循环风机，设置在所述客舱的底部两侧的再循环风供气管(605)，再循环空气在再循环风机的作用下经过一个过滤器进入所述再循环风供气管道 (604)，由再循环风供气管道(604)送至所述再循环风供气管(605)，由客舱的下方进入客舱，用于形成总的气流流动，并减少低温气流对旅客脚部的冷风感。
7.根据权利要求6所述的适用于民机客舱的高空气品质空气分配系统，其特征在于 新风供气总管道(60 和再循环风供气管道(604)被设置在所述客舱底板下的货舱顶部。
全文摘要
一种适用于飞机客舱的高空气品质空气分配系统，其特征在于包括新风供气管(603)，用于将新风送至设置在座椅背后送风口(606)；与新风供气管(603)相连的新风总管(602)。本发明的有益效果包括在飞机客舱能够形成良好的气流组织，更利于污染物排出而不干扰相邻旅客，提高客舱健康性；新风与再循环风分配形式能够形成较为舒适的热环境，空气质量更优；新风利用率较高，可以适当减小座椅后方供气口的新风量，而不会对空气质量有所影响，达到降低客舱空气分配系统能耗的目的。
文档编号B64D13/00GK102501975SQ201110374218
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者庞丽萍, 张瑜, 王威, 王浚 申请人:北京航空航天大学