飛機空調過濾如此高效 汽車能否借鑑?

2月6日晚,中國民航局發佈了一篇文章稱飛機的通風系統可過濾99.99%的病毒。這不禁引起了筆者的興趣。翻看疫情案例,截止至2月21日,只有一例空乘確診,且暫時無法證明此空乘是在執行飛行任務時被感染。足以見得乘坐飛機被感染的可能性極低。那麼飛機的通風系統到底有什麼黑科技來“保價護航”?又可否移植到汽車上呢?今天,我們就一起來聊聊這個問題。

飞机空调过滤如此高效 汽车能否借鉴?

首先,很多網友會質疑售價動輒幾千萬上億的飛機上所使用的科技能夠應用在汽車上?其實現在汽車上所使用的HUD抬頭顯示功能就是源自戰鬥機,甚至現在普通的主流民航客機也才逐步選裝HUD功能,所以並非不可能。其次在請教了筆者自己的幾位民航客機駕駛員朋友後得知,雖然飛機上各項系統複雜,但物理原理沒有發生任何改變,只是系統通過複雜結構來保證高強度的穩定性。所以筆者將淺述飛機的空調系統,來和汽車的空調系統進行對比。(注:所有飛機通風系統原理及結構內容來源自中國民航局官網及各飛機制造商官方發佈內容。)

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這張圖節選自民航局2月6日發表的一篇文章,稱飛機的垂直送風系統配合HEPA濾芯可以過濾掉99%的病毒。

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首先我們先來了解一下飛機的空調系統。 這是一張B737的空調氣路圖,絕大部分時間,我們在機艙內呼吸到的空氣都來自於混合後的空氣,為什麼不直接使用新鮮空氣?因為飛機巡航時客艙外空氣大概零下三四十度,直接吹進來氧氣不夠,溫度也足以凍死人。如果直接使用從發動機引入的空氣則會為150-200℃的高溫直接烤熟,所以需要經過一系列的降溫以及混合後將合適的空氣送入機艙內。

飛機上的空調利用發動機引出來的高壓空氣做動力源,同時使用外界低溫空氣做冷卻介質,在一個叫mix manifold的地方進行比例混合,從而形成可用的空調氣。冷卻後的空調氣需要與流經高效過濾器後的客艙原空氣混合方能吹出。那麼這時候就要引出我們今天的主角之一了,HEPA,即為高效過濾器。

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這個HEPA採用超細玻璃纖維紙作濾料,膠版紙、鋁膜等材料作分割板,與木框鋁合金膠合而成,採用特殊硅橡膠作,無氣味,表面不會硬化,時間長也不會有裂紋,化學性能穩定,耐腐蝕,可吸收熱脹冷縮產生的應力而不會開裂,軟硬度適中,彈性恢復好。每臺均經鈉焰法測試,具有過濾效率高、阻力低、容塵量大等特點。簡單理解,就是一個過濾能力超高的空濾,目前有一部分新風機號稱也是用了HEPA濾芯。哎?看到這是不是有些發現奧秘了?彆著急接著看。

這個HEPA過濾效果有多強呢?波音公司在維修手冊中指出,HEPA能有效捕獲0.003-10微米的顆粒,對於0.3微米的汙染顆粒物的過濾效率可達到99.97%。空客公司在2020年1月23日也發佈了針對武漢疫情的技術文件,認為飛機的HEPA可以過濾掉99.99%的病毒和細菌顆粒。

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再來看看使用週期,按照製造商維修方案MPD,空客A320更換HEPA濾芯的最低頻率是5000飛行小時或36個月(先到為準);B737NG更換HEPA濾芯的最低頻率是7500飛行小時。汽車的濾芯更換週期一般為5000-15000公里,相比之下汽車在濾芯上的成本要低得多。

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那麼僅僅有這個濾芯就能讓飛機上的感染率降得這麼低麼?還有其獨特的空調佈局。 由空調系統從座椅上方的風口吹出,最終經由側靠近地板的格柵被抽回。這種設計特點使得客艙內空氣流動方向基本上是垂直的,沿機身縱向的空氣流動很小,最大程度保證了機艙內空氣的潔淨與清新,在通常情況下疾病不會通過飛機空調系統而在機艙內擴散。飛機客艙每2分鐘~3分鐘就會置換一次空氣,每小時置換20-30次。所以危險性就降到了非常低的風險。看到這有些網友是不是又想到了些什麼?

如果看過我之前那篇介紹負壓救護車的文章一定會知道,負壓救護車的送風模式也是由頭頂吹向腳下,杜絕了空氣的橫向流通。

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那麼再來看看普通乘用汽車,雖然擁有多個風道,但主要是橫向送風。即便部分MPV車型在後部採用頂置出風口,但僅限於後排,且為少數。

那麼問題來了,既然獨特佈局有利於降低傳染,汽車有沒有必要改成飛機那樣呢?

答案是沒有必要。首先從結構原理來說,飛機很難達到每排都有獨立出風口,成本極高,不利於機艙內結構佈局。其次這樣佈置是刻意為之,因為駕車可以在轎廂內空氣混濁時開窗通風,飛機則不能,所以必須這樣才能保證新鮮空氣充斥。第三,疫情只是暫時的,傳統的汽車出風口佈局經過了許多年的檢驗,對於車內置換甚至安全都有著多項考量。雖然改成頭頂送風沒有任何難度,但重新佈局需要修改車身頂棚,佈置管路,打孔等都會影響車頂剛性,牽一髮而動全身。況且以目前車輛濾芯技術,完全可以達到過濾效果。

全文總結:本文介紹了民航客機空調系統為什麼可以有效抑制病毒傳播,並且對比了目前乘用汽車的空調系統。各位大可不必羨慕飛機的空調,因為現階段我們的乘用車過濾技術也十分成熟,足以滿足防治的需求。

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