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Die
Erfindung betrifft ein vereisungsgeschütztes Klimatisierungssystem
zum Klimatisieren mehrerer Zonen eines Luftfahrzeuges.
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Bei
einem Luftfahrzeug, insbesondere einem Frachtluftfahrzeug, wird
ein Luftstrom mit kalter konditionierter Luft angezapft und temperiert,
um mehrere Zonen, beispielsweise einen Frachtraum, ein Abteil einer
Flugzeugkabine und/oder ein Cockpit, mit entsprechend temperierter
Luft zu versorgen. Jede Zone benötigt
eine individuelle Zulufttemperatur zum Erreichen der Solltemperatur
in der Zone.
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2 zeigt
ein herkömmliches
Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem 50 zum Klimatisieren
einer ersten Zone 52 und einer zweiten Zone 54. über eine
erste Leitung 56 wird kalte Luft zugeführt, die an einem Abzweigpunkt 60 in
eine zweite Leitung 64 abgezapft wird. Über eine erste Zonenzuführleitung 74 wird
Luft aus der zweiten Leitung 64 in die erste Zone 52 geleitet. über eine
zweite Zonenzuführleitung 68 wird
Luft aus der zweiten Leitung 64 der zweiten Zone 54 zugeführt. Ein
erstes Zonenzuführleitungs-Trimmventil 76 führt der
Luft in der ersten Zonenzuführleitung 74 warme
Luft hinzu, damit die in die erste Zone 52 einströmende Luft
die gewünschte Temperatur
hat. Ein zweites Zonenzuführleitungs-Trimmventil 70 führt der
zweiten Zonenzuführleitung 68 warme
Luft hinzu, damit die in die zweite Zone 54 strömende Luft
die gewünschte
Temperatur hat. Sensoren 58, 66, 72, 78, 80 und 82 messen
die jeweiligen Ist-Temperaturen und eine Regelungseinrichtung (nicht
gezeigt) steuert das erste Zonenzuführleitungs-Trimmventil 76 und
das zweite Zonenzuführleitungs-Trimmventil 70 derart,
dass in der ersten Zone 52 und in der zweiten Zone 54 die
gewünschte Soll-Temperatur
herrscht.
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Die
Temperatur der kalten Luft in der ersten Leitung 56 ist
immer kleiner oder gleich der niedrigeren Temperatur der jeweiligen
Temperaturen der in die erste Zone 52 bzw. in die zweite
Zone 54 einströmenden
Luft. Um die erforderliche Solltemperatur der in die erste Zone 52 und
der in die zweite Zone 54 einströmenden Luft zu erreichen, werden,
wie zuvor erwähnt,
mittels eines ersten Zonenzuführleitungs-Trimmventils 76 und
eines zweiten Zonenzuführleitungstrimmventils 70 entsprechende
Mengen warmer Luft in die erste Zonenzuführleitung 74 bzw. die
zweite Zonenzuführleitung 68 hinzugefügt. Häufig sind
die zu temperierenden Zonen von unter schiedlicher Größe, beispielsweise
ist die zweite Zone 54 kleiner, oft sogar deutlich kleiner
als die erste Zone 52. Wenn wie aus dem Stand der Technik
bekannt das erste Zonenzuführleitungs-Trimmventil 76 und das
zweite Zonenzuführleitungs-Trimmventil 70 baugleich
sein sollen, müssen
beide Ventile 70 und 76 für die größte zu klimatisierende Zone
dimensioniert sein. Das kann dazu führen, dass das Trimmventil
für eine
kleine Zone derart überdimensioniert
ist, dass sich kleine Trimmluftmengen nicht hinreichend genau zumischen
lassen.
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Bei
diesem Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem des Standes der Technik
tritt ferner das Problem auf, dass die kalte und feuchte Luft, die
von der ersten Leitung zugeführt
wird, zu einer Vereisung in einer Leitung stromaufwärts der
Zonenzuführleitungs-Trimmventile
führen
kann. Insbesondere ein Abzweigpunkt 60 oder eine starke
Krümmung
im Leitungsverlauf ist vereisungsgefährdet. Auch sind zwei Warmluftzuführleitungen
für das
erste Zonenzuführleitungs-Trimmventil 76 und
das zweite Zonenzuführleitungs-Trimmventil 70 erforderlich,
die beide die Strecke 11 überbrücken müssen, was zu Installationsproblemen
und einem höheren
Systemgewicht führen
kann.
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Die
DE 103 61 709 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Regeln der Temperatur in Zonen eines Flugzeuges,
wobei das Verfahren die jeweiligen Ist-Temperaturen sowie die jeweiligen
Soll-Temperaturen in den einzelnen Zonen erfasst, und Triebwerks-Zapfluft
sowie kühlere
Luft gemischt werden, um eine vortemperierte Mischluft mit einer
Temperatur zu erhalten, die im Wesentlichen der niedrigsten der
erfassten Soll-Temperaturen
entspricht. Die vortemperierte Mischluft wird auf alle Teilbereiche
verteilt. Die auf die Teilbereiche mit höherer Soll-Temperatur verteilte
Mischluft wird entsprechend den Differenzen zwischen den jeweiligen
Soll-Temperaturen und den jeweiligen Ist-Temperaturen nachtemperiert. Das
Nachtemperieren kann mittels Heizeinrichtungen, beispielsweise elektrischer
Heizeinrichtungen, erfolgen.
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Die
FR 2 485 473 offenbart ein
Flugzeug-Klimatisierungssystem zum Klimatisieren eines Flugzeuges
mit mehreren Zonen. Warme Luft wird gekühlt, und anschließend wird
der gekühlten
Luft wieder warme Luft zugeführt.
Dabei ergibt sich eine Temperatur, die der niedrigsten Soll-Temperatur
der den Zonen zugeführten
Luft entspricht. In jeder der Zuführleitungen zu den Zonen kann
warme Luft hinzugefügt
werden, um die gewünschte
Soll-Temperatur der der jeweiligen Zone zuzuführenden Luft zu erreichen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, das Vereisen einer Leitung eines
Luftfahrzeug-Klimatisierungssystems
zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem für ein Luftfahrzeug
mit einer Mehrzahl von Zonen gelöst,
wobei das Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem eine erste Leitung
zum Zuführen
kalter Luft mit der Ist-Temperatur T1ist und
eine zweite Leitung umfasst, die von der ersten Leitung an einem
Abzweigpunkt einen Teil der Luft abzweigt und einer Mehrzahl von
Zonen eines Luftfahrzeuges zuführt.
Der zweiten Leitung wird durch ein erstes Trimmventil warme Luft
zugeführt, sodass
die Luft in der zweiten Leitung auf die Ist-Temperatur T2ist ist erwärmt wird. Die erste Leitung
versorgt auch zumindest eine weitere Zone eines Luftfahrzeuges stromabwärts und/oder
stromaufwärts
des Abzweigpunktes mit kalter Luft. Vorzugsweise befindet sich das
erste Trimmventil in der Nähe des
Abzweigpunktes, und vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen dem
Abzweigpunkt und dem Trimmventil weniger als etwa 1 m, bevorzugter
weniger als etwa 0,5 m, noch bevorzugter weniger als etwa 0,25 m
und höchst
bevorzugt weniger als etwa 0,1 m.
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Die
erste Leitung kann beispielsweise an eine gemeinsame Kaltluftquelle
für eine
Mehrzahl von Zonen angeschlossen sein. Die Temperatur der kalten
Luft in der ersten Leitung kann beispielsweise zwischen etwa –25°C und etwa
+45°C variieren,
wobei die Temperatur der kalten Luft nur +45°C beträgt, falls ein besonders schnelles
Heizen einer Zone gewünscht
ist. Vorzugsweise beträgt
die Temperatur der kalten Luft in der ersten Leitung zwischen etwa 0°C und –25°C und höchst bevorzugt
zwischen etwa –10°C und 0°C. Daher
kann die kalte Luft in der ersten Leitung zum Klimatisieren von
Zonen, in denen sich Passagiere und/oder Besatzungsmitglieder aufhalten,
und von Zonen verwendet werden, in denen beispielsweise verderbliche
Ware transportiert wird und die entsprechend mit kalter Luft versorgt
werden. Wie zuvor erwähnt
wurde, versorgt die erste Leitung diese Zonen stromabwärts und/oder
stromaufwärts des
Abzweigpunktes mit kalter Luft. Die Temperatur der durch das erste
Trimmventil einströmenden
Luft kann zwischen etwa 150°C
und etwa 200°C
betragen. Die durch das erste Trimmventil einströmende Luft kann die Luft in
der zweiten Leitung auf mehr als etwa 0°C erwärmen.
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Das
Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem kann ferner eine erste Zonenzuführleitung
umfassen, die Luft stromabwärts
des Trimmventils einer ersten Zone zuführt. Die Luft in der zweiten
Zuführleitung kann
stromabwärts
des ersten Trimmventils einer Mehrzahl von Zonen zugeführt werden.
In der ersten Zonenzuführleitung
ist ein zweites Trimmventil angeordnet ist, durch das warme Luft
in die erste Zonenzuführleitung
zugeführt
wird, sodass die Luft in der ersten Zonenzuführleitung auf die Ist-Temperatur Tzf1ist erwärmt
wird. Die durch das zweite Trimmventil einströmende Luft hat eine Temperatur
zwischen etwa 150°C
und etwa 200°C.
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Dieses
Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem hat den Vorteil, dass die Luft
in der zweiten Leitung frühzeitig
erwärmt
wird, wodurch ein Vereisen der zweiten Leitung und/oder der daran
angeschlossenen Zonenzuführleitungen
vermieden werden kann. Da die zweite Leitung bzw. die Zonenzuführleitungen viele
Krümmungen
aufweisen, um sich den gegebenen Platzverhältnissen anzupassen, sind sie
besonders vereisungsanfällig.
Wie zuvor erwähnt,
wird die kalte Luft aus der ersten Leitung auch anderen Zonen zugeführt, die
beispielsweise eine niedrigere Soll-Temperatur als die erste und
die zweite Zone aufweisen. Beispielsweise könnte es erforderlich sein,
den Frachtraum eines Luftfahrzeuges zu kühlen, damit darin transportierte
frische Ware nicht verdirbt. Wäre
das erste Trimmventil in der ersten Leitung angeordnet, würden auch
eigentlich zu kühlende
Zonen eines Luftfahrzeuges mit warmer Luft versorgt werden, wodurch
in der entsprechenden zu kühlenden
Zone eine separate energieaufwändige und
gewichtserhöhende
Kühleinrichtung
erforderlich wäre.
Ferner könnte
die Luft in der ersten Leitung wegen der großen Länge der ersten Leitung abkühlen, bis
sie die zu klimatisierende Zone erreicht. Wäre das erste Trimmventil in
der ersten Leitung angeordnet, würde
aufgrund der großen
Länge der
ersten Leitung eine hohe Totzeit entstehen, die zu einem trägen und/oder
instabilen Regelkreis zum Regeln der Temperatur der in die Zonen
einströmenden
Luft führen kann.
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Das
Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem kann eine zweite Zonenzuführleitung
umfassen, die Luft stromabwärts
des ersten Trimmventils einer zweiten Zone zuführt. In der zweiten Zonenzuführleitung
kann eine Heizeinrichtung, beispielsweise eine elektrische Heizeinrichtung,
angeordnet sein, die die Luft in der zweiten Zonenzuführleitung
auf die Ist-Temperatur Tzf2ist erwärmt. Die
zweite Zone kann eine geringere Menge warmer Luft als die erste
Zone benötigen.
Vorzugsweise wird der ersten Zone etwa das dreifache, bevorzugter
etwa das fünffache
und höchst
bevorzugt etwa das zehnfache der Luftmenge zugeführt, die der zweiten Zone zugeführt wird.
Eine separate Heizeinrichtung ist für die zweite Zone bevorzugt,
da diese bei der geringeren für
die zweite Zone erforderlichen Luftmenge genauer gesteuert werden
kann.
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Die
erste Zone und die zweite Zone bilden eine Zonengruppe, die über die
zweite Leitung versorgt wird. Die erste Leitung kann auch weitere
Zonengruppen oder weitere einzelne Zonen mit kalter Luft versorgen.
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Das
erfindungsgemäße Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem
kann vorteilhaft bei einem Luftfahrzeug angewendet werden, bei dem
die erste Zone wesentlich größer als
die zweite Zone ist. In diesem Fall können das erste Trimmventil
und das zweite Trimmventil vom gleichen Typ sein, was aufgrund der reduzierten
Bevorratung von Trimmventilen zu einer Reduzierung des Aufwandes
bei der Herstellung und Wartung des Luftfahrzeuges führt. Eine
reduzierte Teilevielfalt ist auch im Hinblick auf die in der Luftfahrt erforderlichen
Zulassungsverfahren vorteilhaft. Da die erste Zone durch zwei kaskadierte
Trimmventile mit warmer Luft versorgt wird, können kleiner dimensionierte
Trimmventile verwendet werden.
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Das
Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem kann einen ersten Temperatursensor
zum Messen der Ist-Temperatur T1ist der
Luft in der ersten Leitung umfassen. Das Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem kann
ferner einen zweiten Temperatursensor, der die Ist-Temperatur T2ist der Luft in der zweiten Leitung stromabwärts des
ersten Trimmventils erfasst, und eine Regelungseinrichtung umfassen,
die dazu ausgebildet ist, das erste Trimmventil und das zweite Trimmventil
zu steuern. Die Regelungseinrichtung kann das erste Trimmventil
derart ansteuern, dass die Ist-Temperatur T2ist der
Luft in der zweiten Leitung etwa der Soll-Temperatur Tzf2soll der Luft in der zweiten Zonenzuführleitung
entspricht.
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Das
Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem kann ferner einen ersten Zonenzuführleitungstemperatursensor,
der die Ist-Temperatur Tzf1ist der Luft
in der ersten Zonenzuführleitung
stromabwärts
des Trimmventils erfasst, und einen zweiten Zonenzuführleitungstemperatursensor
umfassen, der die Ist-Temperatur Tzf2ist der
Luft in der zweiten Zonenzuführleitung
stromabwärts
der Heizeinrichtung erfasst. Die Regelungseinrichtung kann, falls
die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in
der ersten Zonenzuführleitung
höher als
die Soll-Temperatur Tzf2soll der Luft in
der zweiten Zonenzuführleitung
ist, das erste Trimmventil derart ansteuern, dass die Ist-Temperatur
T2ist der Luft in der zweiten Leitung etwa
der Soll-Temperatur Tzf2soll der Luft in
der zweiten Zonenzuführleitung
entspricht. Dadurch muss die Heizeinrichtung keine oder nur relativ
wenig Energie verwenden, um die Temperatur in der zweiten Zone auf
die Soll-Temperatur zu bringen. Das zweite Trimmventil ist in diesem
Fall geöffnet,
um die Luft in der ersten Zonenzuführleitung auf die Soll-Temperatur
Tzf1soll zu erwärmen.
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Die
Regelungseinrichtung kann, falls die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in der ersten Zonenzuführleitung
niedriger als die Soll-Temperatur Tzf2soll der
Luft in der zweiten Zonenzuführleitung
ist, das erste Trimmventil derart ansteuern, dass die Ist-Temperatur T2ist der Luft in der zweiten Leitung etwa
der Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in
der ersten Zonenzuführleitung
entspricht. Das zweite Trimmventil bleibt in diesem Fall vollständig geschlossen.
Die Heizeinrichtung erwärmt
die in die zweite Zone einströmende
Luft auf die Soll-Temperatur Tzf2soll.
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Die
Regelungseinrichtung kann, falls die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in der ersten Zonenzuführleitung
niedriger als die Soll-Temperatur Tzf2soll der
Luft in der zweiten Zonenzuführleitung
ist, das erste Trimmventil derart ansteuern, dass die Ist-Temperatur T2ist der Luft in der zweiten Leitung erhöht wird,
und das zweite Trimmventil derart ansteuern, dass die Luft in der
ersten Zonenzuführleitung
auf die Soll-Temperatur
Tzf1soll erwärmt wird. Diese Ansteuerung
ist erforderlich, falls die über
das erste Trimmventil zugeführte
warme Luft nicht ausreicht, um die Ist-Temperatur T2ist der
Luft in der zweiten Leitung auf die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in der ersten Zonenzuführleitung
zu erwärmen.
Die Heizeinrichtung erwärmt
die in die zweite Zone einströmende Luft
auf die Soll-Temperatur Tzf2soll. Die Heizeinrichtung
kann relativ klein dimensioniert werden, da sie schon vorgewärmte Luft
erhält.
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Die
Regelungseinrichtung kann, falls die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in der ersten Zonenzuführleitung
höher als
die Soll-Temperatur Tzf2soll der Luft in
der zweiten Zonenzuführleitung
ist, das erste Trimmventil derart ansteuern, dass die Ist-Temperatur T2ist der Luft in der zweiten Leitung erhöht wird,
und die Heizeinrichtung derart ansteuern, dass die Heizeinrichtung
die Luft in der zweiten Zonenzuführleitung
auf die Soll-Temperatur Tzf1soll erwärmt. Diese
Ansteuerung ist erforderlich, falls die über das erste Trimmventil in
die zweite Leitung zugeführte warme
Luft nicht ausreicht, um die Ist-Temperatur T2ist der
Luft in der zweiten Leitung auf die Soll-Temperatur Tzf1soll der
Luft in der zweiten Zonenzuführleitung
zu erwärmen.
Das zweite Trimmventil ist geöffnet,
um die Luft in der ersten Zonenzuführleitung auf die Soll-Temperatur
Tzf1soll zu erwärmen.
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Das
Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem kann einen ersten Zonentemperatursensor
umfassen, der die Ist-Temperatur Tz1ist der
Luft in der ersten Zone erfasst, wobei die Regelungseinrichtung
die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in
der ersten Zonenzuführleitung
aus der Ist-Temperatur Tz1ist und der Soll-Temperatur
Tz1soll der Luft in der ersten Zone ermittelt.
Das Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem kann ferner einen zweiten
Zonentemperatursensor umfassen, der die Ist-Temperatur Tz2ist der Luft in der zweiten Zone erfasst,
wobei die Regelungseinrichtung die Soll-Temperatur Tzf2soll der
Luft in der zweiten Zuführleitung
aus der Ist-Temperatur Tz2ist und der Soll-Temperatur Tz2soll der Luft in der zweiten Zone ermittelt.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Klimatisieren einer
Mehrzahl von Zonen in einem Luftfahrzeug, das kalte Luft mit der
Ist-Temperatur T1ist in einer ersten Leitung
zuführt
und einem Teil der kalten Luft an einem Abzweigpunkt in eine zweite Leitung
abzweigt. Die kalte Luft in der ersten Leitung wird an weitere Zonen
geleitet, die sich stromabwärts und/oder
stromaufwärts
des Abzweigpunktes befinden. Über
ein erstes Trimmventil wird warme Luft in die zweite Leitung zugeführt, sodass
die Luft in der zweiten Leitung auf die Ist-Temperatur T2ist erwärmt wird.
Ein Teil der Luft in der zweiten Leitung wird über eine erste Zonenzuführleitung
in eine erste Zone geleitet und warme Luft wird über ein zweites Trimmventil
in die erste Zonenzuführleitung
zugeführt,
sodass die Luft in der ersten Zonenzuführleitung auf die Ist-Temperatur
Tzf1ist erwärmt wird. Das Verfahren kann
ferner den Schritt des Leitens eines Teiles der Luft in der zweiten
Leitung über
eine zweite Zonenzuführleitung
in eine zweite Zone und des Erwärmens der
Luft in der zweiten Zuführleitung
auf die Ist-Temperatur Tzf2ist mit einer
Heizeinrichtung umfassen.
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Die
Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
detaillierter beschrieben, wobei:
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1 ein
erfindungsgemäßes Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem
zum Klimatisieren einer Mehrzahl von Zonen in einem Luftfahrzeug
ist und
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2 ein
Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem des Standes der Technik zum Klimatisieren
einer Mehrzahl von Zonen in einem Luftfahrzeug ist.
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1 zeigt
eine erste Zone 2 und eine zweite Zone 4 eines
Luftfahrzeuges. Bei einem Frachtflugzeug kann die erste Zone 2 beispielsweise
das Cockpit und der Ruhebereich für die Besatzung sein, und die
zweite Zone 4 kann beispielsweise der Raum des Frachtoffiziers
sein. Über
eine erste Leitung 6 wird kalte Luft mit einer Temperatur
T1ist, die mit einem ersten Sensor 8 erfasst
wird, den Zonen eines Luftfahrzeuges bereitgestellt. An einem Abzweigpunkt 10 wird
Luft in eine zweite Leitung 14 abgezweigt. Der verbleibende
Teil der Luft kann weiteren Zonen oder Zonengruppen bereitgestellt
werden, die eine andere oder die gleiche Soll-Zonentemperatur als
bzw. wie die erste Zone 2 und die zweite Zone 4 aufweisen.
Beispielsweise kann es sich bei den weiteren Zonen bzw. Zonengruppen
um zu kühlende Frachträume handeln,
die verderbliche Ware transportieren. Die weiteren Zonen bzw. Zonengruppen können sich
stromaufwärts
oder stromabwärts
des Abzweigpunktes befinden.
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Die
erste Leitung 6 kann beispielsweise an eine gemeinsame
Kaltluftquelle für
eine Mehrzahl von Zonen angeschlossen sein. Die Temperatur der kalten
Luft in der ersten Leitung kann beispielsweise zwischen etwa –25°C und etwa
+45°C variieren,
wobei der Wert von +45°C
nur erforderlich ist, falls ein starkes Erwärmen einer Zone des Luftfahrzeuges
gewünscht
ist. Bevorzugt hat die kalte Luft etwa eine Temperatur von –10°C bis etwa
0°C. Daher
kann die kalte Luft in der ersten Leitung 6 zum Klimatisieren von
Zonen, in denen sich Passagiere und/oder Besatzungsmitglieder aufhalten,
und Zonen verwendet werden, in denen beispielsweise verderbliche
Ware transportiert wird und die entsprechend mit kalter Luft versorgt
werden müssen.
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Typischerweise
wird der Bereich einer Luftfahrzeug-Kabine, in dem sich Passagiere
aufhalten mit rezirkulierter Luft versorgt. Dazu wird Luft, die
von den so genannten Klimapacks mit einer Temperatur von etwa –10°C bereitgestellt
wird, einer Mischkammer zugeführt.
In der Mischkammer wird die Luft aus den so genannten Klimapacks
mit aus der Passagierkabine rezirkulierte Luft gemischt. Die von
der Mischkammer abgegebene Luft hat etwa eine Temperatur von etwa
+5°C. Der
Anteil der rezirkulierten Luft in der von der Mischkammer abgegebenen
Luft beträgt etwa
40%. Aus Sicherheitsgründen
ist es unerwünscht,
dem Cockpit Luft aus der Mischkammer zuzuführen, da diese rezirkulierte
Luft enthält.
Im Falle eines Brandes kann diese rezirkulierte Luft Rauch enthalten,
was im Cockpit besonders fatale Konsequenzen haben kann. Das Cockpit
wird direkt mit kalter Luft aus den so genannten Klimapacks versorgt, ohne
dass die dem Cockpit zugeführte
Luft eine Mischkammer passiert.
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Die
kalte Luft in der ersten Leitung 6 kann somit das Cockpit
in der ersten Zone 2 und den Raum für den Frachtoffizier, der die
zweite Zone bildet, über die
zweite Leitung 14 mit kalter Luft versorgen. Zusätzlich kann
die kalte Luft aus der ersten Leitung 6 weiteren Zonen
in einem Luftfahrzeug, beispielsweise der Mischkammer für eine Passagierkabine
und dem Frachtraum, zugeführt
werden, wobei in diesem Fall die kalte Luft nicht durch die zweite
Leitung strömt.
Die Entnahme der Luft für
diese weiteren Zonen befindet sich stromaufwärts oder stromabwärts des
Abzweigpunktes 10 der zweiten Leitung 14. Die kalte
Luft in der ersten Leitung 6 kann von den so genannten
Klimapacks bereitgestellt werden.
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Ein
erstes Trimmventil 12 führt
warme Luft der zweiten Leitung 14 zu, sodass die Luft in
der zweiten Leitung auf die Temperatur T2ist erwärmt wird,
die mit einem zweiten Sensor 16 erfasst wird. Die Temperatur
der durch das erste Trimmventil einströmenden Luft kann von etwa 150°C bis etwa 200°C betragen.
Die Ist-Temperatur
T2ist der Luft in der zweiten Leitung stromabwärts des
ersten Trimmventils beträgt
mehr als etwa 0°C.
Damit wird ein Vereisen der zweiten Leitung wirksam verhindert.
Eine erste Zonenzuführleitung 24 zweigt
Luft aus der zweiten Leitung ab und führt sie der ersten Zone 2 zu.
Ein zweites Trimmventil 26 führt warme Luft der ersten Zonenzuführleitung 24 zu,
sodass diese auf die Temperatur Tzf1ist erwärmt wird,
die über
einen ersten Zonenzuführleitungstemperatursensor 28 erfasst wird.
In der zweiten Zone befindet sich ein erster Zonentemperatursensor 32,
der die Ist-Temperatur Tz1ist der Luft in der ersten Zone 2 erfasst.
Die erste Zonenzuführleitung 24 führt etwa
200 bis etwa 250 Liter Luft pro Sekunde der ersten Zone 2 zu.
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Eine
zweite Zonenzuführleitung 18 führt einen
Teil der Luft in der zweiten Leitung 14 der zweiten Zone 4 zu,
wobei die in die zweite Zone 4 einströmende Luft aus der zweiten
Zonenzuführleitung 18 die
Temperatur Tzf2ist aufweist, die mit einem
zweiten Zonenzuführleitungstemperatursensor 22 erfasst wird.
In der zweiten Zone 4 befindet sich ein zweiter Zonentemperatursensor 30,
der die Ist-Temperatur Tz2ist der Luft in
der zweiten Zone 4 erfasst. Die zweite Zonenzuführleitung 18 führt etwa
40 bis etwa 50 Liter Luft pro Sekunde der zweiten Zone 4 zu.
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Vorzugsweise
befindet sich das erste Trimmventil 12 in unmittelbarer
Nähe zum
Abzweigpunkt 10, vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen dem Abzweigpunkt 10 und
dem ersten Trimmventil 12 weniger als 1 m, bevorzugter
weniger als 0,5 m, noch bevorzugter weniger als 0,25 m und höchst bevorzugt
weniger als 0,1 m.
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Eine
Regelungseinrichtung (nicht gezeigt) steuert das erste Trimmventil 12 derart,
dass die Ist-Temperatur T2ist in der zweiten
Leitung 14 etwa der Soll-Temperatur Tzf2soll der
Luft in der zweiten Zonenzuführleitung
entspricht. Dadurch stellt sich in der zweiten Zone 4 die
gewünschte
Soll-Temperatur Tz2soll ein. Über das
zweite Trimmventil 26 kann der ersten Zonenzuführleitung 24 warme
Luft zugeführt werden,
sodass die in die erste Zone 2 einströmende Luft auf die Soll-Temperatur
Tzf1soll erwärmt wird, wodurch sich in der
ersten Zone 2 die gewünschte Soll-Temperatur
Tz1soll einstellt. Die zweite Zone 4 hat
eine hohe Wärmelast,
da darin Geräte
angeordnet sind, die eine hohe Wärmeabgabe
haben. In diesem Fall muss die in die zweite Zone 4 einströmende Luft
nicht zusätzlich
erwärmt
werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
kann das Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem 1 eine Heizeinrichtung 20,
beispielsweise eine elektrische Heizeinrichtung, umfassen. Die zweite
Zone 4 ist kleiner als die erste Zone 2 und benötigt daher
eine geringere Menge an zugeführter
Luft. Die Heizeinrichtung 20 kann manuell oder automatisch
geregelt werden.
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Das
erfindungsgemäße Luftfahrzeug-Klimatisierungssystem
kann besonders vorteilhaft bei einem Luftfahrzeug angewendet werden,
bei dem die erste Zone 2 wesentlich größer als die zweite Zone 4 ist.
In diesem Fall können
das erste Trimmventil 14 und das zweite Trimmventil 26 vom
gleichen Typ sein, was den Herstellungsaufwand und den Wartungsaufwand
aufgrund der reduzierten Teilebevorratung reduziert. Wie zuvor erwähnt, ist
eine reduzierte Teilevielfalt auch im Hinblick auf die in der Luftfahrt erforderlichen
Zulassungsverfahren vorteilhaft. Da die erste Zone 2 durch
zwei kaskadierte Trimmventile 12, 26 mit warmer
Luft versorgt wird, können
kleiner dimensionierte Trimmventile 12, 26 verwendet
werden.
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Die
Regelungseinrichtung steuert, falls die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in der ersten Zonenzuführleitung 24 höher als
die Soll-Temperatur Tzf2soll der Luft in
der zweiten Zonenzuführleitung 18 ist,
das erste Trimmventil 12 derart an, dass die Ist-Temperatur T2ist der Luft in der zweiten Leitung 14 etwa
der Soll-Temperatur Tzf2soll der Luft in
der zweiten Zonenzuführleitung 18 entspricht.
Dadurch muss die Heizeinrichtung 20 keine oder nur relativ
wenig Energie verwenden, um die Temperatur in der zweiten Zone auf
die Soll-Temperatur zu bringen. In diesem Fall steuert die Regelungseinrichtung
das zweite Trimmventil 26 derart an, dass die Temperatur
der Luft in der ersten Zonenzuführleitung 24 etwa
auf die Soll-Temperatur Tzf1soll erhöht wird.
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Die
Regelungseinrichtung steuert, falls die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in der ersten Zonenzuführleitung 24 niedriger
als die Soll-Temperatur Tzf2soll der Luft
in der zweiten Zonenzuführleitung 18 ist,
das erste Trimmventil 12 derart an, dass die Ist-Temperatur T2ist der Luft in der zweiten Leitung 14 etwa
der Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in
der ersten Zonenzuführleitung 24 entspricht.
In diesem Fall erwärmt
die Heizeinrichtung 20 die Luft in der zweiten Zuführleitung 18 auf
die Soll-Temperatur Tzf2soll. Das zweite
Trimmventil 26 bleibt in diesem Fall im Wesentlichen geschlossen,
da der ersten Zuführleitung 24 keine
oder nur geringe Mengen an warmer Luft zugeführt werden müssen.
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Die
Regelungseinrichtung steuert, falls die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in der ersten Zonenzuführleitung 24 höher als
die Soll-Temperatur Tzf2soll der Luft in
der zweiten Zonenzuführleitung 18 ist,
das erste Trimmventil 14 derart an, dass die Ist-Temperatur T2ist der Luft in der zweiten Leitung 14 erhöht wird, und
steuert die Heizeinrichtung 20 derart an, dass die Heizeinrichtung 20 die
Luft in der zweiten Zonenzuführleitung 18 auf
die Soll-Temperatur Tzf2soll erwärmt. Diese
Ansteuerung ist erforderlich, falls die über das erste Trimmventil 12 in
die zweite Leitung 14 zugeführte warme Luft nicht ausreicht,
um die Ist-Temperatur T2ist der Luft in
der zweiten Leitung auf die Soll-Temperatur Tzf2soll der
Luft in der zweiten Zonenzuführleitung 18 zu
erwärmen.
Das zweite Trimmventil 26 ist geöffnet, um die Luft in der ersten Zonenzuführleitung 24 auf
die Soll-Temperatur Tzf1soll zu erwärmen.
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Die
Regelungseinrichtung steuert, falls die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in der ersten Zonenzuführleitung
niedriger als die Soll-Temperatur Tzf2soll der
Luft in der zweiten Zonenzuführleitung 18 ist,
das erste Trimmventil 12 derart an, dass die Ist-Temperatur T2ist der Luft in der zweiten Leitung 14 erhöht wird, und
steuert das zweite Trimmventil 26 derart an, dass die Luft
in der ersten Zonenzuführleitung 24 auf
die Soll-Temperatur Tzf1soll erwärmt wird.
Diese Ansteuerung ist erforderlich, falls die über das erste Trimmventil 12 zugeführte warme
Luft nicht ausreicht, um die Ist-Temperatur
T2ist der Luft in der zweiten Leitung 14 auf
die Soll-Temperatur Tzf1soll der Luft in
der ersten Zonenzuführleitung 24 zu
erwärmen.
Die Heizeinrichtung 20 erwärmt die in die zweite Zone 4 einströmende Luft
auf die Soll-Temperatur Tzf2soll Die Heizeinrichtung 20 kann
relativ klein dimensioniert werden, da sie schon vorgewärmte Luft
erhält.
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Da
das erste Trimmventil 12 die Luft in der zweiten Leitung 14 erwärmt, wird
einem Vereisen der zweiten Leitung 14, der ersten Zonenzuführleitung 24 und/oder
der zweiten Zonenzuführleitung 18 wirksam vorgebeugt.
Die zweite Leitung 14, die erste Zonenzuführleitung 24 und
die zweite Zonenzuführleitung 18 sind
besonders vereisungsgefährdet,
da sie viele Krümmungen
aufweisen, um sich den jeweils vorhandenen Platzverhältnissen
anzupassen. Ferner erzielt die Erfindung eine redundante Klimatisierung der
Kabine. Selbst nach Ausfall des ersten Trimmventils, des zweiten
Trimmventils oder der Heizeinrichtung können die erste Zone und/oder
die zweite Zone noch (nahezu) vollständig klimatisiert werden.