汽车座椅通风功能研究

出品 | 焉知

1.前言

人体就是一个小型热电厂，内部正常温度为37摄氏度。在大约2平方米大的身体表面上，我们可以测量处于主观上“感觉良好区域”的人体温度，该区域既不出汗也不结冰，通常温度在32到36度之间。

为了保持这种舒适的温度，身体有一个调节机制。在大多数情况下，身体从内部供热，以补偿表面持续热辐射造成的热量损失。如果环境温度远低于皮肤表面的温度，身体必须提供非常大的加热能量。如果不这样做，我们就会开始冻结。我们每个人都熟悉所谓的“鸡皮疙瘩”，身体试图模仿不存在的皮毛，但是最终却徒劳无功。如果没有这样的毛皮，我们可以给自己加穿衣服，或者寻找一个更温暖的环境，通过这种方式身体的热能再次得到补充。

在相反的情况下，当皮肤的表面温度升高过高，并且热量的降低不足以降低表面温度时，身体开始蒸发表面的水以冷却皮肤。接下来问题来了，因为很快就会出现环境空气吸收水蒸气的速度不如人体需要的那样快的情况：这时身体就会出汗，也就是说，皮肤表面的水蒸气浓度会增加得足够多，以至于形成水滴。

一些水蒸气可以被衣物吸收，但这实在是太过有限了。如果你坐下，在与座椅的接触面处，用于上述热交换的环境空气量将减少到零，此时身体将水蒸气和热量直接释放到衣服上，并进一步释放到座椅表面，因为在设计上座椅表面一定会非常贴近身体，因此此时它也可以被视为衣服的一部分。根据上述的分析，我们可以想象，以下面的方式设计座椅的结构是多么重要，即身体和环境空气之间的自然热量和水分交换可以顺畅进行，尽可能少地受到阻碍。

2.“被动式”通风

座椅蒙皮材料

今天所有类型的织物材料都具有允许通风功能的结构。但是真皮材料却很难适配通风功能，这是因为在制造过程中，真皮表面会涂上一层薄薄的PU层。这样，真皮表面的孔隙就被封闭了，空气和蒸汽几乎不可能渗透。因此，一些汽车制造商使用打孔皮革以使空气和蒸汽可以至少从部分表面渗透出来。如果从造型角度不需要开孔，则可以在涂漆表面进行针刺工艺，即材料表面被刺穿出许多不可见的微型孔。可以想象，这与大得多的可见打孔的通风效果是无法比拟的。

软泡沫复合层/毛毡材料

复合软泡沫层的用途，通常用于支撑蒙皮表层材料并改善乘坐性能，原则上，我们并不需要改变它的气候性能。因为它开放的孔隙结构是透气的，且有助于将水蒸气分布在更大的面积上。

毛毡也可以起到支撑作用，正如我们已经说过的，羊毛含量越高，其吸水性越强，最多可以在储存自身重量30%的水蒸气。它也有助于运输空气和水蒸气，就像软泡沫一样。

3D织物

由于其固有的高刚性，3D织物即使在就座时也能提供非常大的空气量，这使得它非常容易吸收和传递热量和水蒸气。特别地，该元件可以实现上述描述的泵送效果，从而实现非常大的空气交换量。

泡沫

由于我们已经知晓，为了获得良好的座椅舒适性，我们需要尽可能大的泡沫厚度，并且还了解到泡沫零件在制造过程中会形成结皮，因此很容易想象，要通过这样的泡沫零件对获得更多的空气和水蒸气并不有利。除非在泡沫零件提供足够数量和尺寸的孔，空气和水蒸气可以通过这些孔逸出。但要同时小心：太多的孔洞会影响座椅舒适性。

坐盆壳

有些座椅在坐盆金属壳上有一个大的开口，由橡胶带或蛇型弹簧等弹性元件支撑。从实现空调功能的角度来看，这是非常有利的，因为大部分区域都不会阻碍空气和水蒸气的通过。然而，许多座椅配备了完全封闭的坐盆壳。在这里，重要的是尽可能在与泡沫零件相同的位置提供骨架上的开孔，空气和水蒸气可以通过孔逸出。

因为如果在整个空调结构中只有一个因素阻止通过空气和水蒸气，那么整个传输链条就会被阻断，最后会使乘客浑身是汗。

3.“主动式“通风

到目前为止，我们所讨论的空调系统是所谓的被动系统，即基本上利用材料的物理特性来影响透气效果，例如上述的蒸汽吸收能力或所述泵送效应。除此以外，还可以通过使用所谓的主动空调系统，来进一步改善座椅的透气性。

循环空气通风座椅

第一种方案是来自Recaro公司的循环空气法，该系统通过使用主动工作的元件来实现空气和水蒸气的必要传输。在这种系统中，靠背和座垫均配有风扇。每个泡沫部件都布置有一个管道系统，风扇通过该系统吸入冷干空气，空气在通过管道系统的过程中，会带走座垫结构中的热量和水蒸气，并在管道的回路将暖湿空气从座椅中排出。注意这种方案的进气端和排气端都布置在座椅的背后或底部，并不在座椅的表面上，也就是不会和乘员身体直接接触，流动空气在座椅内部形成一个闭环。

吸风式通风座椅

区别于前一种方案，下面要介绍的两种方案在座椅表面都开有空气交换孔，气道与外界环境是开路联通的。展开来说，

第二种是吸风式通风方案。

比较有代表性的是戴姆勒-克莱斯勒的主动式吸风空调。整个座椅共安装了10个风扇，以最短的路径将空气和水蒸气从包覆总成中排出，从而支持我们从被动散热中了解到的自然效果。需要注意的是，相对于人体实际需要释放的热量，当皮肤表面的空气短时间内吸收了更多的水分和热量时，我们就会感觉到“拉力”所以此方案的设计要领除了要保证包覆总成具有相应的空气和水蒸气渗透率以外，还要注意吸气剂量的大小，以避免产生“拉拽”的感觉。

吹风式通风座椅

第三种方案是吹风式通风方案。

这几乎与吸气原理相反。这种方案的座椅上还是需要风扇，通过泡沫零件的通道输送空气。只是这一次空气不是背离乘客，而是朝向他吹。其原理如下：

风扇在风道中提供足够干燥的空气。在风道和身体之间有一个自然热交换的过程。但在乘客坐得很深的地方，几乎没有空气可以通过软包覆逸出，此处将产生上述的被动过程，其中潮湿的暖空气被泵入泡沫垫，通过风道它被气流带到了不会因为乘客坐着而阻碍出口的位置，最终被排出。更进一步的，可以通过同时安装加热装置实现对空气的温度控制，从而防止明显的气流感觉，同时加速了皮肤的自然干燥。这种方案可以在大众辉腾和奥迪A8中找到。