CN110348093A - 一种智能送风控制计算系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能送风控制计算系统，包括计算单元、进风箱、出风口、排风口和个人控制器；进风箱设计有过滤进风装置和静音抽风机，过滤进风装置设计有空气过滤筒和灰尘过滤芯；出风口分布与各前排座椅的横梁上；排风口分布与机舱壁的顶部；个人控制器采用电容显示器，设计有面板显示区和面板操作区，面板操作区设计有控制出风量和出风温度的按键；智能送风控制估算系统能有效提高客舱环境的热舒适性和健康水平。
Description
技术领域
本发明涉及送风系统领域，尤其是提出一种智能送风控制计算系统。
背景技术
现如今，越来越多的人选择乘坐大型客机作为出行的交通工具。因而人们对 大型客机的舒适性和健康水平的要求也越来越高。座舱气流组织分配设计是否合 理对乘客舒适性和健康水平有着直接影响。然而，商业飞机的座舱环境与其它 封闭空间的环境不同。座舱内是一个人员密度大、湿度低、气压低的环境，甚 至有各类污染物，如臭氧、一氧化碳、有机物及生物试剂成分存在。另外，座舱 外是一个低压、低温和低相对湿度的大气环境。这些因素都给座舱环控系统的设 计带来了很多挑战。此外，选择乘坐飞机出行的人群的年龄跨度也变得越来越大， 从年幼的婴儿到高龄的老者，不一而同。与此同时，出现的乘客关于机舱空气品 质以及机舱热舒适性的投诉也应引起足够的重视。目前，座舱传统的混合送风方 式很难达到人们对舒适和健康的要求。调查表明，座舱内有大约25％的乘客对热 环境表示不满意。尤其是近年来各类国际性扩散的重大传染类疾病(SARS、H1N1) 也都被发现与飞机的座舱环境有关；
中国近几年也开始开发自己的大型客机。在国产大型客机和国外产品竞争形 势分析报告中，中国商飞要求C919大型客机要确保安全性、提高经济性、改善 舒适性、注重环保性；安全性和舒适性与客机座舱空气环境紧密相关；如何创造 高能效的安全、健康和舒适型客舱环境对我国未来大飞机在国际竞争中的生存至 关重要。
发明内容
有鉴于此，为了达到上述方案的效果，本发明提供一种能有效提高客舱环境 的热舒适性和健康水平的智能送风控制估算系统设计方法：
本发明中的智能送风控制估算系统设计方法，包含一个计算单元，控制安装 在一个进风箱；进风箱设计有一个过滤进风装置，过滤进风装置包括安装在进风 箱的内部的上方的隔板，隔板的上方安装有过滤出风管，过滤出风管的上端安装 有空气过滤筒，空气过滤筒横向安装在隔板的上方，空气过滤筒与进风箱固定连 接；
空气过滤筒的内部安装有灰尘过滤芯，所有灰尘过滤芯与过滤出风管活动连 接，所有灰尘过滤芯与过滤出风管之间设置有密封橡胶垫，所有灰尘过滤芯的一 端安装有过滤筒顶盖，过滤筒顶盖的中心处设有螺纹孔，所有灰尘过滤芯通过螺 柱与过滤筒顶盖固定连接，过滤筒顶盖与所有灰尘过滤芯之间安装有环形的橡胶 密封垫一，过滤筒顶盖与进风箱之间安装有环形的橡胶密封垫二；
过滤筒顶盖的侧表面上设置有三个相同的电动伸缩杆，三个相同的电动伸缩 杆均匀分布在过滤筒顶盖的侧表面边缘处，三个相同的电动伸缩杆的伸缩段与空 气过滤筒固定连接；
空气过滤筒的上表面设置有进风口，进风口上安装有进风管，进风管上安装 有静音抽风机，进风管一端设有防尘罩；进风箱的下部一侧设置有送风母管，送 风母管开有n个送风分管，n为飞机客舱座椅数量，送风分管送达每排座椅；
智能送风控制估算系统设计有分布与各排座椅的出风口；出风口设置在前排 座椅的横梁上；出风口包括出风口壳体、风门和风门齿轮传动机构；出风口壳体 的内侧壁上设置有环状的内层叶片和外层叶片；外层叶片设置在内层叶片的外侧， 内层叶片与外层叶片转动连接，外层叶片转动连接在出风口壳体上，内层叶片与 风门齿轮传动机构相连，风门设置在出风口壳体的内侧；风门齿轮传动机构控制 风门的开度；风门齿轮传动机构固定在出风口壳体上；
送风温度根据座舱负荷和回风温度得来，座舱负荷只考虑客机的机舱壁对流 散热量，忽略辐射换热量；对流散热量包括客机的机舱壁、窗户、地板、人员和 照明的散热，其中计算单元对流散热量用公式一估算：
公式一：Q＝hc×as×(Tg-Tc)；
公式一中：Q表示对流散热量，单位为瓦(W)；hc表示对流换热系数，单位 为K为单位时间s与单位度(℃)的乘；as表示客机的机舱壁的内壁 面积，单位为平方米(m2)；Tg表示客机的机舱壁的内壁温度，单位为摄氏度(℃)； Tc表示座舱的环境温度，单位为摄氏度(℃)；计算单元对围栏结构的客机机舱的 对流换热系数hc用公式二估算；
公式二：
公式二中：ν表示座舱平均气流速度，单位为米每秒(m/s)；
计算单元对座舱内总负荷Qz按公式三估算：
公式三：Qz＝c×m×Δt＝c×m×(to-ti)；
公式三中：c表示空气比热容，单位为m表示送风估计量，单位 为千克每秒Δt为送风温度ti与回风温度to的温差，单位为摄氏度(℃)；
智能送风控制估算系统设计有个人控制面板；个人控制面板设计有面板显示 区和面板操作区；面板显示区采用电容显示器，设计有温度数显屏和风量数显屏， 面板显示区的下边区域设计有面板操作区；
面板操作区设计有圆形的凹面的电源开关按键，用于工作终止按键，电源开 关按键的圆形半径为0.5cm；面板操作区设计有圆形的凹面的控制风量或温度的切 换按键，用于切换风量或温度的控制，切换按键的圆形半径为0.3cm；面板操作区 设计有圆形的凹面的设定值增按键，设定值增按键的圆形半径为0.3cm；面板操作 区设计有圆形的凹面的设定值减按键，设定值减按键的圆形半径为0.3cm；
温度数显屏、风量数显屏、电源开关、切换按键、设定值增按键和设定值减 按键均设置在个人控制面板上；均为圆形设计的电源开关、切换按键、设定值增 按键和设定值减按键的圆心在一条直线上，等间距依次均匀排列；
吹风感是有环境空气运动所引起的人们不期望的局部冷暖感觉；吹风感的大 小取决于空气速度、空气温度、湍流估计强度、人员活动量和衣着情况；皮肤裸 露的区域对吹风感更加敏感，比如包括头、脖子和肩膀的头部区域，以及脚踝、 脚和腿的腿部区域；计算单元估算吹风感所引起的不满意率的估算公式四为：
公式四：
公式四中：CSR表示吹风感引起的不满意率，单位为％；ta表示座椅局部温度， 单位为摄氏度(℃)，ν0表示座椅局部空气速度，单位为米每秒(m/s)；Tf表示 座椅局部湍流估计强度，单位为％；
智能送风控制估算系统设计有排风口；排风口设置于客机座舱的顶部，并均 匀分布；排风口由风机、导流罩和风筒组成；风筒固定在客机的机舱壁的内部， 风筒的一端与排风管道导通，另一端延伸到室内并装配导流罩；导流罩的内侧装 配风机；
风筒的低端的水平相对两侧具有一个第一导流部和一个第二导流部，第一导 流部和第二导流部呈直线状排列，并与排风管道平行，第一导流部和第二导流部 经风筒的顶端排风管道向上延伸，且呈减缩的形状；
导流罩靠近飞机乘客的一边或一面界定为前段，反向并远离飞机乘客的的一 边或一面界定为后端；飞机乘客顶部向导流罩以界定出左侧及右侧。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以 下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实 施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同 替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例1：一种智能送风控制计算系统的具体为：
设计了一种智能送风控制计算系统，包括计算单元、进风箱、出风口、排风 口和个人控制器；进风箱设计有过滤进风装置和静音抽风机，过滤进风装置设计 有空气过滤筒和灰尘过滤芯；出风口分布与各前排座椅的横梁上；排风口分布与 机舱壁的顶部；个人控制器的面板操作区设计有控制出风量和出风温度的按键； 本方案设计的智能送风控制估算系统能有效提高客舱环境的热舒适性和健康水 平；在实际设计中包括有以下步骤：步骤一：进风箱的设计
智能送风控制估算系统设计有一个进风箱；进风箱设计有一个过滤进风装置， 过滤进风装置包括安装在进风箱的内部的上方的隔板，隔板的上方安装有过滤出 风管，过滤出风管的上端安装有空气过滤筒，空气过滤筒横向安装在隔板的上方， 空气过滤筒与进风箱固定连接；
空气过滤筒的内部安装有灰尘过滤芯，灰尘过滤芯与过滤出风管活动连接， 灰尘过滤芯与过滤出风管之间设置有密封橡胶垫，灰尘过滤芯的一端安装有过滤 筒顶盖，过滤筒顶盖的中心处设有螺纹孔，灰尘过滤芯通过螺柱与过滤筒顶盖固 定连接，过滤筒顶盖与灰尘过滤芯之间安装有环形橡胶密封垫一，过滤筒顶盖与 进风箱之间安装有环形橡胶密封垫二；
过滤筒顶盖的侧表面上设置有三个相同的电动伸缩杆，三个相同的所述电动 伸缩杆均匀分布在过滤筒顶盖的侧表面边缘处，三个相同的电动伸缩杆的伸缩段 与空气过滤筒固定连接；
空气过滤筒的上表面设置有进风口，进风口上安装有进风管，进风管上安装 有静音抽风机，进风管一端设有防尘罩；进风箱的下部一侧设置有送风母管，送 风母管开有n个送风分管，n为飞机客舱座椅数量，送风分管送达每排座椅；
步骤二：出风口的设计：
所述智能送风控制估算系统设计有分布与各排座椅的出风口；出风口设置在 前排座椅的横梁上；出风口包括出风口壳体、风门和风门齿轮传动机构；出风口 壳体的内侧壁上设置有环状的内层叶片和外层叶片；外层叶片设置在内层叶片的 外侧，内层叶片与外层叶片转动连接，外层叶片转动连接在出风口壳体上，内层 叶片与风门齿轮传动机构相连，风门设置在出风口壳体的内侧；风门齿轮传动机 构控制风门的开度；风门齿轮传动机构固定在出风口壳体上；
送风温度根据座舱负荷和回风温度得来，座舱负荷只考虑客机的机舱壁对流 散热量，忽略辐射换热量；对流散热量包括机的机舱壁、窗户、地板、人员和照 明的散热，其中计算单元对流散热量用公式一估算：
公式一：Q＝hc×as×(Tg-Tc)
公式一中：Q表示对流散热量，单位为瓦(W)；hc表示对流换热系数，单位 为K为单位时间s与单位度(℃)的乘；as表示客机的所述机舱壁的 内壁面积，单位为平方米(m2)；Tg表示客机的所述机舱壁的内壁温度，单位为摄 氏度(℃)；Tc表示座舱的环境温度，单位为摄氏度(℃)；计算单元对围栏结构 的客机机舱的对流换热系数hk用公式二估算；
公式二：
公式二中：ν表示座舱平均气流速度，单位为米每秒(m/s)；
座舱内总负荷Qz按公式三估算：
公式三：Qz＝c×m×Δt＝c×m×(to-ti)
公式三中：c表示空气比热容，单位为m表示送风估计量，单位 为千克每秒Δt为送风温度ti与回风温度to的温差，单位为摄氏度(℃)； 步骤三：个人控制面板的设计：
智能送风控制估算系统设计有个人控制面板；个人控制面板设计有面板显示 区和面板操作区；所述面板显示区采用电容显示器，设计有温度数显屏和风量数 显屏，面板显示区的下边区域设计有面板操作区；
面板操作区设计有圆形的凹面的电源开关按键，用于工作终止按键，电源开 关按键的圆形半径为0.5cm；面板操作区设计有圆形的凹面的控制风量或温度的切 换按键，用于切换风量或温度的控制，切换按键的圆形半径为0.3cm；面板操作区 设计有圆形的凹面的设定值增按键，设定值增按键的圆形半径为0.3cm；面板操作 区设计有圆形的凹面的设定值减按键，设定值减按键的圆形半径为0.3cm；
温度数显屏、风量数显屏、电源开关、切换按键、设定值增按键和设定值减 按键均设置在个人控制面板上；均为圆形设计的电源开关、切换按键、设定值增 按键和设定值减按键的圆心在一条直线上，等间距依次均匀排列；
吹风感是有环境空气运动所引起的人们不期望的局部冷暖感觉；吹风感的大 小取决于空气速度、空气温度、湍流估计强度、人员活动量和衣着情况；皮肤裸 露的区域对吹风感更加敏感，比如头部区域(包括头、脖子和肩膀)，以及腿部区 域(脚踝、脚和腿)；由吹风感所引起的不满意率的估算公式四由计算单元估算：
公式四：
公式四中：CSR表示吹风感引起的不满意率，单位为％；ta表示座椅局部温度， 单位为摄氏度(℃)，ν0表示座椅局部空气速度，单位为米每秒(m/s)；Tf表示 座椅局部湍流估计强度，单位为％；
步骤四：排风口的设计：
智能送风控制估算系统设计有排风口；排风口设置于客机座舱的顶部，并均 匀分布；排风口由风机、导流罩和风筒组成；风筒固定在客机的机舱壁的内部， 风筒的一端与排风管道导通，另一端延伸到室内并装配所述导流罩；所述导流罩 的内侧装配所述风机；
风筒的低端的水平相对两侧具有一个第一导流部和一个第二导流部，第一导 流部和第二导流部呈直线状排列，并与所述排风管道平行，第一导流部和第二导 流部经风筒的顶端的排风管道向上延伸，且呈减缩的形状；
导流罩靠近飞机乘客的一边或一面界定为前段，反向并远离飞机乘客的的一 边或一面界定为后端；飞机乘客顶部向导流罩以界定出左侧及右侧；
有益效果：过滤进风装置设计的空气过滤筒和灰尘过滤芯能够有效过滤送风 中的灰尘，降低座椅周围环境的PM2.5；静音抽风机能有效降低送风系统的噪音； 出风口的设计增加了吹风舒适感，个人控制器提升了体验感；本方案设计的智能 送风控制估算系统能有效提高客舱环境的热舒适性和健康水平。
Claims (1)
1.一种智能送风控制计算系统，其特征在于，包含有一个计算单元，所述计算单元控制安装在一个进风箱；所述进风箱设计有一个过滤进风装置，所述过滤进风装置包括安装在所述进风箱的内部的上方的隔板，所述隔板的上方安装有过滤出风管，所述过滤出风管的上端安装有空气过滤筒，所述空气过滤筒横向安装在所述隔板的上方，所述空气过滤筒与所述进风箱固定连接；所述空气过滤筒的内部安装有灰尘过滤芯，所有灰尘过滤芯与所述过滤出风管活动连接，所有灰尘过滤芯与所述过滤出风管之间设置有密封橡胶垫，所有灰尘过滤芯的一端安装有过滤筒顶盖，所述过滤筒顶盖的中心处设有螺纹孔，所有灰尘过滤芯通过螺柱与所述过滤筒顶盖固定连接，所述过滤筒顶盖与所有灰尘过滤芯之间安装有环形的橡胶密封垫一，所述过滤筒顶盖与所述进风箱之间安装有环形的橡胶密封垫二；所述过滤筒顶盖的侧表面上设置有三个相同的电动伸缩杆，三个相同的所述电动伸缩杆均匀分布在所述过滤筒顶盖的侧表面边缘处，三个相同的所述电动伸缩杆的伸缩段与所述空气过滤筒固定连接；所述空气过滤筒的上表面设置有进风口，所述进风口上安装有进风管，所述进风管上安装有静音抽风机，所述进风管一端设有防尘罩；所述进风箱的下部一侧设置有送风母管，所述送风母管开有n个送风分管，n为飞机客舱座椅数量，所述送风分管送达每排座椅；所述智能送风控制估算系统设计有分布与各排座椅的出风口；所述出风口设置在前排座椅的横梁上；所述出风口包括出风口壳体、风门和风门齿轮传动机构；所述出风口壳体的内侧壁上设置有环状的内层叶片和外层叶片；所述外层叶片设置在所述内层叶片的外侧，所述内层叶片与所述外层叶片转动连接，所述外层叶片转动连接在所述出风口壳体上，所述内层叶片与所述风门齿轮传动机构相连，所述风门设置在所述出风口壳体的内侧；所述风门齿轮传动机构控制所述风门的开度；所述风门齿轮传动机构固定在所述出风口壳体上；送风温度根据座舱负荷和回风温度得来，座舱负荷只考虑客机的机舱壁对流散热量，忽略辐射换热量；对流散热量包括客机的所述机舱壁、窗户、地板、人员和照明的散热，其中所述计算单元对流散热量用公式一估算：公式一：Q＝hc×as×(Tg-Tc)；公式一中：Q表示对流散热量，单位为瓦(W)；hc表示对流换热系数，单位为K为单位时间s与单位度(℃)的乘；as表示客机的所述机舱壁的内壁面积，单位为平方米(m2)；Tg表示客机的所述机舱壁的内壁温度，单位为摄氏度(℃)；Tc表示座舱的环境温度，单位为摄氏度(℃)；所述计算单元对围栏结构的客机机舱的对流换热系数hc用公式二估算：公式二：公式二中：ν表示座舱平均气流速度，单位为米每秒(m/s)；所述计算单元对座舱内总负荷Qz按公式三估算：公式三：Qz＝c×m×Δt＝c×m×(to-ti)；公式三中：c表示空气比热容，单位为m表示送风估计量，单位为千克每秒Δt为送风温度ti与回风温度to的温差，单位为摄氏度(℃)；智能送风控制估算系统设计有个人控制面板；所述个人控制面板设计有面板显示区和面板操作区；所述面板显示区采用电容显示器，设计有温度数显屏和风量数显屏，所述面板显示区的下边区域设计有面板操作区；所述面板操作区设计有圆形的凹面的电源开关按键，用于工作终止按键，所述电源开关按键的圆形半径为0.5cm；所述面板操作区设计有圆形的凹面的控制风量或温度的切换按键，用于切换风量或温度的控制，所述切换按键的圆形半径为0.3cm；所述面板操作区设计有圆形的凹面的设定值增按键，所述设定值增按键的圆形半径为0.3cm；所述面板操作区设计有圆形的凹面的设定值减按键，所述设定值减按键的圆形半径为0.3cm；所述温度数显屏、所述风量数显屏、所述电源开关、所述切换按键、所述设定值增按键和所述设定值减按键均设置在所述个人控制面板上；均为圆形设计的所述电源开关、所述切换按键、所述设定值增按键和所述设定值减按键的圆心在一条直线上，等间距依次均匀排列；吹风感是有环境空气运动所引起的人们不期望的局部冷暖感觉；吹风感的大小取决于空气速度、空气温度、湍流估计强度、人员活动量和衣着情况；皮肤裸露的区域对吹风感更加敏感，比如包括头、脖子和肩膀的头部区域，以及脚踝、脚和腿的腿部区域；所述计算单元估算吹风感所引起的不满意率的估算公式四为：公式四：公式四中：CSR表示吹风感引起的不满意率，单位为％；ta表示座椅局部温度，单位为摄氏度(℃)，ν0表示座椅局部空气速度，单位为米每秒(m/s)；Tf表示座椅局部湍流估计强度，单位为％；所述智能送风控制估算系统设计有排风口；所述排风口设置于客机座舱的顶部，并均匀分布；所述排风口由风机、导流罩和风筒组成；所述风筒固定在客机的所述机舱壁的内部，所述风筒的一端与排风管道导通，另一端延伸到室内并装配所述导流罩；所述导流罩的内侧装配所述风机；所述风筒的低端的水平相对两侧具有一个第一导流部和一个第二导流部，第一导流部和第二导流部呈直线状排列，并与所述排风管道平行，第一导流部和第二导流部经所述风筒的顶端所述排风管道向上延伸，且呈减缩的形状；所述导流罩靠近飞机乘客的一边或一面界定为前段，反向并远离飞机乘客的的一边或一面界定为后端；飞机乘客顶部向所述导流罩以界定出左侧及右侧。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| CN (1) | CN110348093A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115042976A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-09-13 | 南京航空航天大学 | 一种民用客机人体微环境控制空调系统 |
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-
2019
- 2019-06-30 CN CN201910581598.0A patent/CN110348093A/zh active Pending
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