飛機地面空調機組的應用

林美娜

摘 要：本文詳細介紹了飛機地面空調機組的工作原理，提供了目前國內外常用的兩種飛機地面空調機組的結構型式，供業界參考，希望可以借此推動飛機地面空調機組事業的發展。

關鍵詞：飛機地面空調機組 節能減排 多級制冷 橋掛式

中圖分類號：TB65 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0067-02

Abstract：This paper describes in details the working principle of pre-conditioned air unit. It provides two kinds of structure models for the pre-conditioned air unit，which is commonly used for domestic and international airport.It could be reference for the industry field and will promote the development of pre-conditioned air unit.

Key Words：Pre-conditioned Air Unit；Energy Saving and Emission Reduction；Multistage Refrigeration；Bridge Mounted

眾所周知，所有飛機無論在空中飛行，在機場待飛或者在停機坪過夜，都必須有新鮮空氣送入機艙，一方面提供機艙內人員需要的衛生新風量；一方面帶走飛機內部設備的散熱量以維持艙內舒適的環境。為了貫徹國家、中國民用航空局的節能減排精神，減少飛機自身的輔助動力裝置APU（auxiliary power unit）[1]的廢氣排放，2012年1月，中國民用航空局下發了《民航局組織實施“機場使用橋載設備替代飛機APU推廣工作”項目工作要求》，進一步推動我國機場橋載設備替代飛機APU專項工作的進展。

北京首都國際機場、上海虹橋國際機場和廣州白云國際機場作為我國三大機場，響應國家節能減排政策，已經率先使用橋載設備。2011年，三大機場全年節省航油 7.3萬噸，減少二氧化碳排放23萬噸[2]。

為了深入推動我國機場橋載設備替代飛機本體APU的工作，2012年，我國完成西安、重慶、長沙、南京、武漢等17個年旅客吞吐量超過500萬人次以上機場橋載設備安裝立項報告評估和批復工作[3]，飛機專用橋載設備的應用已經越來越普遍。

這種安裝在登機廊橋下替代飛機APU的橋載設備，稱為飛機地面空調機組。

1 飛機地面空調機組的工作原理和結構型式

1.1 工作原理

飛機地面空調機組是置于民航飛機以外，利用較長的送風管道和飛機專用接頭，通過飛機機身下部的外接空調接口和機身內部復雜的送風管道向機艙內送風的一種全新風特種空調機。飛機地面空調機組采用全電力驅動、直接蒸發式制冷循環技術，可向飛機進行通風、冷卻、除濕和制熱，并具有空氣過濾功能，為乘客和機組人員在飛機待飛過程中和飛機在停機坪過夜以及地面維護保養時提供舒適的空調環境。

1.1.1 制冷系統

采用多級直接蒸發制冷方式有利于實現機組大焓差，低溫度送風的要求。在環境溫度出現大幅度變化時，多級制冷系統才能保證低送風溫度要求。飛機地面空調機組的制冷系統原理如圖1所示。

1.1.2 送風系統。

（1）制冷送風。

環境空氣經過過濾器之后，進入一級蒸發器預冷卻，然后進入送風機。經過送風機后進入二級蒸發器和三級蒸發器，被進一步冷卻。空氣冷卻處理后，以較高的壓力和較低的溫度送入飛機機艙內。

（2）制熱送風。

環境空氣經過過濾器之后，進入一級加熱器加熱，然后進入送風機。經過送風機后進入二級加熱器，被進一步加熱。空氣加熱處理后，以較高的壓力和較高的溫度送入飛機機艙內。

（3）控制系統。

針對波音公司和空中客車公司生產的各型號民航客機的不同需求，飛機地面空調機組的控制系統必須滿足變風量、變風壓的要求；必須滿足環境溫度變化時，選擇制冷、送風或制熱不同運行模式的使用要求。因此，飛機地面空調機組的電氣控制系統必須采用高可靠性的可編程PLC控制系統，以確保機組自動、高效、可靠、經濟運行。

1.2 結構型式

按安裝方式分類，飛機地面空調機組可以分為橋掛式，落地式和移動式，目前應用最廣泛的是橋掛式。橋掛式飛機地面空調機組采用風冷冷凝器，機組的結構型式共有兩種，如圖2和圖3所示。

向后排風型飛機地面空調機組由于冷凝器排風方向與機坪方向平行，能防止機坪熱風回流，提高冷凝器換熱效率，但由于散熱風扇距離冷凝器末端較遠，冷凝器末端的風速低而近端風速高，冷凝器風速不均勻造成了溫度場的不均勻，從而導致換熱效率的降低[4]。

向下排風型飛機地面空調機組由于冷凝器排風方向與機坪方向垂直，接波音737系列飛機時，由于飛機機艙門低導致飛機地面空調機組距離停機坪很近，熱風容易回流，影響冷凝器換熱效果，但由于飛機地面空調機組高度低，散熱風扇與冷凝器末端距離近，冷凝器迎面風速比較均勻，冷凝器的換熱效率較高。

向后排風型和向下排風型飛機地面空調機組的結構設計各有利弊，選擇哪一種結構型式必須根據機場實際情況，以提高機組換熱效率，安全、可靠、經濟運行為最終設計目標。

3 結語

中國民航未來在年旅客吞吐量300萬人次以上的機場全面實施地面空調和電源替代飛機APU的工作正在積極推進[5]，飛機地面空調機組作為機場的地面支持設備，已經成為橋載的必備產品之一。由于只有取得中國民用航空總局審定并頒發的“民用機場專用設備使用許可證”的飛機地面空調機組，才能在我國民用機場內使用，因此，國內飛機地面空調機組的制造商屈指可數。為了更好地掌握、使用飛機地面空調機組，本文詳細介紹了飛機地面空調機組的工作原理，并提供了目前國內外常用的兩種橋掛式飛機地面空調機組的結構型式，供業界參考，希望可以借此推動我國飛機地面空調機組事業的發展。

參考文獻

[1] 金中平.輔助動力裝置及其標準發展綜述[J].航空標準化與質量，1998（4）：19-22.

[2] 中國民用航空局.2011年民航行業發展統計公報[EB/OL].http：//www.caac.gov.cn/I1/index_1.html，2012-05-07.

[3] 中國民用航空局.2012年民航行業發展統計公報[EB/OL].http：//www.caac.gov.cn/I1/，2013-05-20.

[4] 劉春花，劉金平.風冷冷凝器管外傳熱與流動的數值模擬[J].浙江海洋學院學報：自然科學版，2007，（3）：294-299.

[5] 民航資源網.中國全民航2011年二氧化碳排放量5185萬噸[EB/OL].http：//news.carnoc.com/list/223/223314.html，2012-05-24.endprint

摘 要：本文詳細介紹了飛機地面空調機組的工作原理，提供了目前國內外常用的兩種飛機地面空調機組的結構型式，供業界參考，希望可以借此推動飛機地面空調機組事業的發展。

關鍵詞：飛機地面空調機組 節能減排 多級制冷 橋掛式

中圖分類號：TB65 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0067-02

Abstract：This paper describes in details the working principle of pre-conditioned air unit. It provides two kinds of structure models for the pre-conditioned air unit，which is commonly used for domestic and international airport.It could be reference for the industry field and will promote the development of pre-conditioned air unit.

Key Words：Pre-conditioned Air Unit；Energy Saving and Emission Reduction；Multistage Refrigeration；Bridge Mounted

眾所周知，所有飛機無論在空中飛行，在機場待飛或者在停機坪過夜，都必須有新鮮空氣送入機艙，一方面提供機艙內人員需要的衛生新風量；一方面帶走飛機內部設備的散熱量以維持艙內舒適的環境。為了貫徹國家、中國民用航空局的節能減排精神，減少飛機自身的輔助動力裝置APU（auxiliary power unit）[1]的廢氣排放，2012年1月，中國民用航空局下發了《民航局組織實施“機場使用橋載設備替代飛機APU推廣工作”項目工作要求》，進一步推動我國機場橋載設備替代飛機APU專項工作的進展。

北京首都國際機場、上海虹橋國際機場和廣州白云國際機場作為我國三大機場，響應國家節能減排政策，已經率先使用橋載設備。2011年，三大機場全年節省航油 7.3萬噸，減少二氧化碳排放23萬噸[2]。

為了深入推動我國機場橋載設備替代飛機本體APU的工作，2012年，我國完成西安、重慶、長沙、南京、武漢等17個年旅客吞吐量超過500萬人次以上機場橋載設備安裝立項報告評估和批復工作[3]，飛機專用橋載設備的應用已經越來越普遍。

這種安裝在登機廊橋下替代飛機APU的橋載設備，稱為飛機地面空調機組。

1 飛機地面空調機組的工作原理和結構型式

1.1 工作原理

飛機地面空調機組是置于民航飛機以外，利用較長的送風管道和飛機專用接頭，通過飛機機身下部的外接空調接口和機身內部復雜的送風管道向機艙內送風的一種全新風特種空調機。飛機地面空調機組采用全電力驅動、直接蒸發式制冷循環技術，可向飛機進行通風、冷卻、除濕和制熱，并具有空氣過濾功能，為乘客和機組人員在飛機待飛過程中和飛機在停機坪過夜以及地面維護保養時提供舒適的空調環境。

1.1.1 制冷系統

采用多級直接蒸發制冷方式有利于實現機組大焓差，低溫度送風的要求。在環境溫度出現大幅度變化時，多級制冷系統才能保證低送風溫度要求。飛機地面空調機組的制冷系統原理如圖1所示。

1.1.2 送風系統。

（1）制冷送風。

環境空氣經過過濾器之后，進入一級蒸發器預冷卻，然后進入送風機。經過送風機后進入二級蒸發器和三級蒸發器，被進一步冷卻。空氣冷卻處理后，以較高的壓力和較低的溫度送入飛機機艙內。

（2）制熱送風。

環境空氣經過過濾器之后，進入一級加熱器加熱，然后進入送風機。經過送風機后進入二級加熱器，被進一步加熱。空氣加熱處理后，以較高的壓力和較高的溫度送入飛機機艙內。

（3）控制系統。

針對波音公司和空中客車公司生產的各型號民航客機的不同需求，飛機地面空調機組的控制系統必須滿足變風量、變風壓的要求；必須滿足環境溫度變化時，選擇制冷、送風或制熱不同運行模式的使用要求。因此，飛機地面空調機組的電氣控制系統必須采用高可靠性的可編程PLC控制系統，以確保機組自動、高效、可靠、經濟運行。

1.2 結構型式

按安裝方式分類，飛機地面空調機組可以分為橋掛式，落地式和移動式，目前應用最廣泛的是橋掛式。橋掛式飛機地面空調機組采用風冷冷凝器，機組的結構型式共有兩種，如圖2和圖3所示。

向后排風型飛機地面空調機組由于冷凝器排風方向與機坪方向平行，能防止機坪熱風回流，提高冷凝器換熱效率，但由于散熱風扇距離冷凝器末端較遠，冷凝器末端的風速低而近端風速高，冷凝器風速不均勻造成了溫度場的不均勻，從而導致換熱效率的降低[4]。

向下排風型飛機地面空調機組由于冷凝器排風方向與機坪方向垂直，接波音737系列飛機時，由于飛機機艙門低導致飛機地面空調機組距離停機坪很近，熱風容易回流，影響冷凝器換熱效果，但由于飛機地面空調機組高度低，散熱風扇與冷凝器末端距離近，冷凝器迎面風速比較均勻，冷凝器的換熱效率較高。

向后排風型和向下排風型飛機地面空調機組的結構設計各有利弊，選擇哪一種結構型式必須根據機場實際情況，以提高機組換熱效率，安全、可靠、經濟運行為最終設計目標。

3 結語

中國民航未來在年旅客吞吐量300萬人次以上的機場全面實施地面空調和電源替代飛機APU的工作正在積極推進[5]，飛機地面空調機組作為機場的地面支持設備，已經成為橋載的必備產品之一。由于只有取得中國民用航空總局審定并頒發的“民用機場專用設備使用許可證”的飛機地面空調機組，才能在我國民用機場內使用，因此，國內飛機地面空調機組的制造商屈指可數。為了更好地掌握、使用飛機地面空調機組，本文詳細介紹了飛機地面空調機組的工作原理，并提供了目前國內外常用的兩種橋掛式飛機地面空調機組的結構型式，供業界參考，希望可以借此推動我國飛機地面空調機組事業的發展。

參考文獻

[1] 金中平.輔助動力裝置及其標準發展綜述[J].航空標準化與質量，1998（4）：19-22.

[2] 中國民用航空局.2011年民航行業發展統計公報[EB/OL].http：//www.caac.gov.cn/I1/index_1.html，2012-05-07.

[3] 中國民用航空局.2012年民航行業發展統計公報[EB/OL].http：//www.caac.gov.cn/I1/，2013-05-20.

[4] 劉春花，劉金平.風冷冷凝器管外傳熱與流動的數值模擬[J].浙江海洋學院學報：自然科學版，2007，（3）：294-299.

[5] 民航資源網.中國全民航2011年二氧化碳排放量5185萬噸[EB/OL].http：//news.carnoc.com/list/223/223314.html，2012-05-24.endprint

摘 要：本文詳細介紹了飛機地面空調機組的工作原理，提供了目前國內外常用的兩種飛機地面空調機組的結構型式，供業界參考，希望可以借此推動飛機地面空調機組事業的發展。

關鍵詞：飛機地面空調機組 節能減排 多級制冷 橋掛式

中圖分類號：TB65 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0067-02

Abstract：This paper describes in details the working principle of pre-conditioned air unit. It provides two kinds of structure models for the pre-conditioned air unit，which is commonly used for domestic and international airport.It could be reference for the industry field and will promote the development of pre-conditioned air unit.

Key Words：Pre-conditioned Air Unit；Energy Saving and Emission Reduction；Multistage Refrigeration；Bridge Mounted

眾所周知，所有飛機無論在空中飛行，在機場待飛或者在停機坪過夜，都必須有新鮮空氣送入機艙，一方面提供機艙內人員需要的衛生新風量；一方面帶走飛機內部設備的散熱量以維持艙內舒適的環境。為了貫徹國家、中國民用航空局的節能減排精神，減少飛機自身的輔助動力裝置APU（auxiliary power unit）[1]的廢氣排放，2012年1月，中國民用航空局下發了《民航局組織實施“機場使用橋載設備替代飛機APU推廣工作”項目工作要求》，進一步推動我國機場橋載設備替代飛機APU專項工作的進展。

北京首都國際機場、上海虹橋國際機場和廣州白云國際機場作為我國三大機場，響應國家節能減排政策，已經率先使用橋載設備。2011年，三大機場全年節省航油 7.3萬噸，減少二氧化碳排放23萬噸[2]。

為了深入推動我國機場橋載設備替代飛機本體APU的工作，2012年，我國完成西安、重慶、長沙、南京、武漢等17個年旅客吞吐量超過500萬人次以上機場橋載設備安裝立項報告評估和批復工作[3]，飛機專用橋載設備的應用已經越來越普遍。

這種安裝在登機廊橋下替代飛機APU的橋載設備，稱為飛機地面空調機組。

1 飛機地面空調機組的工作原理和結構型式

1.1 工作原理

飛機地面空調機組是置于民航飛機以外，利用較長的送風管道和飛機專用接頭，通過飛機機身下部的外接空調接口和機身內部復雜的送風管道向機艙內送風的一種全新風特種空調機。飛機地面空調機組采用全電力驅動、直接蒸發式制冷循環技術，可向飛機進行通風、冷卻、除濕和制熱，并具有空氣過濾功能，為乘客和機組人員在飛機待飛過程中和飛機在停機坪過夜以及地面維護保養時提供舒適的空調環境。

1.1.1 制冷系統

采用多級直接蒸發制冷方式有利于實現機組大焓差，低溫度送風的要求。在環境溫度出現大幅度變化時，多級制冷系統才能保證低送風溫度要求。飛機地面空調機組的制冷系統原理如圖1所示。

1.1.2 送風系統。

（1）制冷送風。

環境空氣經過過濾器之后，進入一級蒸發器預冷卻，然后進入送風機。經過送風機后進入二級蒸發器和三級蒸發器，被進一步冷卻。空氣冷卻處理后，以較高的壓力和較低的溫度送入飛機機艙內。

（2）制熱送風。

環境空氣經過過濾器之后，進入一級加熱器加熱，然后進入送風機。經過送風機后進入二級加熱器，被進一步加熱。空氣加熱處理后，以較高的壓力和較高的溫度送入飛機機艙內。

（3）控制系統。

針對波音公司和空中客車公司生產的各型號民航客機的不同需求，飛機地面空調機組的控制系統必須滿足變風量、變風壓的要求；必須滿足環境溫度變化時，選擇制冷、送風或制熱不同運行模式的使用要求。因此，飛機地面空調機組的電氣控制系統必須采用高可靠性的可編程PLC控制系統，以確保機組自動、高效、可靠、經濟運行。

1.2 結構型式

按安裝方式分類，飛機地面空調機組可以分為橋掛式，落地式和移動式，目前應用最廣泛的是橋掛式。橋掛式飛機地面空調機組采用風冷冷凝器，機組的結構型式共有兩種，如圖2和圖3所示。

向后排風型飛機地面空調機組由于冷凝器排風方向與機坪方向平行，能防止機坪熱風回流，提高冷凝器換熱效率，但由于散熱風扇距離冷凝器末端較遠，冷凝器末端的風速低而近端風速高，冷凝器風速不均勻造成了溫度場的不均勻，從而導致換熱效率的降低[4]。

向下排風型飛機地面空調機組由于冷凝器排風方向與機坪方向垂直，接波音737系列飛機時，由于飛機機艙門低導致飛機地面空調機組距離停機坪很近，熱風容易回流，影響冷凝器換熱效果，但由于飛機地面空調機組高度低，散熱風扇與冷凝器末端距離近，冷凝器迎面風速比較均勻，冷凝器的換熱效率較高。

向后排風型和向下排風型飛機地面空調機組的結構設計各有利弊，選擇哪一種結構型式必須根據機場實際情況，以提高機組換熱效率，安全、可靠、經濟運行為最終設計目標。

3 結語

中國民航未來在年旅客吞吐量300萬人次以上的機場全面實施地面空調和電源替代飛機APU的工作正在積極推進[5]，飛機地面空調機組作為機場的地面支持設備，已經成為橋載的必備產品之一。由于只有取得中國民用航空總局審定并頒發的“民用機場專用設備使用許可證”的飛機地面空調機組，才能在我國民用機場內使用，因此，國內飛機地面空調機組的制造商屈指可數。為了更好地掌握、使用飛機地面空調機組，本文詳細介紹了飛機地面空調機組的工作原理，并提供了目前國內外常用的兩種橋掛式飛機地面空調機組的結構型式，供業界參考，希望可以借此推動我國飛機地面空調機組事業的發展。

參考文獻

[1] 金中平.輔助動力裝置及其標準發展綜述[J].航空標準化與質量，1998（4）：19-22.

[2] 中國民用航空局.2011年民航行業發展統計公報[EB/OL].http：//www.caac.gov.cn/I1/index_1.html，2012-05-07.

[3] 中國民用航空局.2012年民航行業發展統計公報[EB/OL].http：//www.caac.gov.cn/I1/，2013-05-20.

[4] 劉春花，劉金平.風冷冷凝器管外傳熱與流動的數值模擬[J].浙江海洋學院學報：自然科學版，2007，（3）：294-299.

[5] 民航資源網.中國全民航2011年二氧化碳排放量5185萬噸[EB/OL].http：//news.carnoc.com/list/223/223314.html，2012-05-24.endprint