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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur
Klimatisierung einer Flugzeugkabine.
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Die
Kabine eines modernen Passagierflugzeugs wird üblicherweise
sowohl im Flugbetrieb als auch im Bodenbetrieb des Flugzeugs mittels
einer flugzeugeigenen Klimaanlage klimatisiert. Der Flugzeugklimaanlage
wird den Triebwerkskompressoren oder Hilfstriebwerkskompressoren
entnommene Zapfluft zugeführt, die in den Klimaaggregaten,
den sogenannten Klimapacks der Flugzeugklimaanlage auf eine gewünschte
tiefe Temperatur abgekühlt wird. Die in den Klimapacks
der Flugzeugklimaanlage abgekühlte Luft wird in einen Mischer
geleitet, wo sie mit aus der Flugzeugkabine abgesaugter Rezirkulationsluft
vermischt wird. Die in dem Mischer erzeugte Mischluft aus von den
Klimapacks bereitgestellter kalter Frischluft und aus der Flugzeugkabine abgesaugter
Rezirkulationsluft wird schließlich zur Klimatisierung
der Flugzeugkabine in die Flugzeugkabine eingeleitet.
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In
Großraumflugzeugen, insbesondere in Großraumflugzeugen
mit zwei sich über die gesamte Flugzeuglänge erstreckenden
Passagierdecks kommt derzeit eine beispielsweise in der
DE 44 25 871 C1 beschriebene
Klimaanlage zum Einsatz, die zwei Rezirkulationssysteme zur Absaugung
von Abluft aus der Flugzeugkabine umfasst. Ein Niederdruckrezirkulationssystem
extrahiert Luft aus einem Oberdeckbereich der Kabine, während
ein Hochdruckrezirkulationssystem dazu dient, Luft aus einem Mitteldeckbereich
der Kabine zu extrahieren. Die von dem Hochdruckrezirkulationssystem
aus dem Mitteldeckbereich der Kabine abgeführte Rezirkulationsluft wird
in einen zentralen Mischer der Flugzeugklimaanlage eingeblasen.
Die von dem Niederdruckrezirkulationssystem aus dem Oberdeckbereich
der Kabine gesaugte Luft wird dagegen lokalen Mischern zugeführt,
die von dem zentralen Mischer mit vorgemischter Luft, d. h. einer
Luftmischung aus von den Klimapacks bereitgestellter kalter Frischluft
und Rezirkulationsluft aus dem Mitteldeckbereich der Kabine gespeist
werden. Die in den lokalen Mischern erzeugte Luftmischung aus vorgemischter
Luft aus dem zentralen Mischer und Rezirkulationsluft aus dem Oberdeckbereich
der Kabine wird schließlich zur Klimatisierung der Flugzeugkabine
genutzt. Insbesondere wird Luft aus einem im Bereich des Mitteldecks
angeordneten lokalen Mischer in den Mitteldeckbereich der Kabine
geleitet, während Luft aus einem im Bereich des Oberdecks
angeordneten lokalen Mischer in den Oberdeckbereich der Kabine eingeblasen
wird.
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Eine
mit zwei Rezirkulationssystemen ausgestattete Klimaanlage ist so
ausgelegt, dass beide Rezirkulationssysteme stets einen definierten
minimalen Luftstrom bereitstellen müssen, um eine ausreichende
Ventilierung der Flugzeugkabine zu gewährleisten. Im Betrieb
der Flugzeugklimaanlage ist daher das Abschalten eines Rezirkulationsssystems oder
beider Rezirkluationssystem nicht möglich. Im Betrieb der
Rezirkulationssysteme entstehen durch die von den Gebläsen
der Rezirkulationssysteme erzeugte Abwärme jedoch zusätzliche
Wärmelasten. Die zur Kühlung der Rezirkulationsgebläse
erforderliche Kühlenergie muss von der Klimaanlage bereitgestellt
werden, so dass der Betrieb der Rezirkulationssysteme die für
die Kühlung der Flugzeugkabine zur Verfügung stehende
Kühlleistung verringert.
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Insbesondere
im Bodenbetrieb des Flugzeugs an heißen Tagen kann der
zusätzliche Wärmeeintrag der Rezirkulationssysteme
die zur Abkühlung des Flugzeugkabine auf eine gewünschte
Temperatur erforderliche Zeit signifikant verlängern. Die
Klimaanlage benötigt dann eine längere Vorlaufzeit
bis die Kabine ausreichend abgekühlt ist und mit dem Einsteigen
der Passagiere begonnen werden kann. Dadurch wird die Abfertigung
des Flugzeugs am Flughafen verzögert. Da die Klimaanlage
in dieser Betriebsphase von den Hilfstriebwerkskompressoren mit
Zapfluft versorgt wird, erstehen durch die verlängerte
Vorlaufzeit der Klimaanlage ferner erhöhte Treibstoffkosten.
Schließlich verlängert sich die Betriebszeit des
Hilfstriebwerks, was zu höheren Instandhaltungsaufwendungen
führen kann.
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Die
Erfindung ist auf die Aufgabe gerichtet, ein System und ein Verfahren
zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine anzugeben, die eine Verkürzung der
zur Abkühlung der Flugzeugkabine im Bodenbetrieb des Flugzeugs
erforderlichen Zeit ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein System zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Klimatisierung
einer Flugzeugkabine mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
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Ein
erfindungsgemäßes System zur Klimatisierung einer
Flugzeugkabine umfasst ein Klimaaggregat, das mit einem zentralen
Mischer verbunden ist, um dem zentralen Mischer Luft mit einer gewünschten
tiefen Temperatur zuzuführen. Dem Klimaaggregat kann von
den Triebwerkskompressoren oder den Hilfstriebswerkskompressoren
des Flugzeugs Zapfluft unter einem erhöhten Druck zugeleitet werden.
Ein erstes Rezirkulationssystem des erfindungsgemäßen
Klimatisierungssystems ist dazu einge richtet, Abluft aus einem ersten
Flugzeugkabinenbereich abzuführen. Das erste Rezirkulationssystem kann
eine Mehrzahl von in dem ersten Flugzeugkabinenbereich angeordneten
Luftauslassöffnungen umfassen, die beispielsweise in einem
bodennahen Seitenwandbereich oder in einem Bodenbereich des ersten
Flugzeugkabinenbereichs ausgebildet sind. Das erste Rezirkulationssystem
des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems ist
ferner mit dem zentralen Mischer verbunden, um die aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich
abgeführte Abluft in den zentralen Mischer zu leiten.
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Ferner
umfasst das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem
ein zweites Rezirkulationssystem, das dazu eingerichtet ist, Abluft
aus einem zweiten Flugzeugkabinenbereich abzuführen. Ähnlich
wie das erste Rezirkulationssystem, kann auch das zweite Rezirkulationssystem
eine Mehrzahl von Luftauslassöffnungen umfassen, die in
einem bodennahen Seitenwandbereich oder in einem Bodenbereich des zweiten
Flugzeugkabinenbereichs ausgebildet sind. In einem Großraumflugzeug
mit zwei Passagierdecks kann der erste Flugzeugkabinenbereich beispielsweise
ein Mitteldeckbereich des Flugzeugkabine sein. Der zweite Flugzeugkabinenbereich
kann dann beispielsweise ein Oberdeckbereich der Kabine sein. Das
zweite Rezirkulationssystem ist mit einem lokalen Mischer verbunden,
um die Abluft aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich in den lokalen Mischer
zu leiten. Je nach Ausgestaltung des Systems kann das erfindungsgemäße
Klimatisierungssystem auch eine Mehrzahl von lokalen Mischern umfassen.
Ein System zur Klimatisierung der Kabine eines Großraumflugzeugs
mit zwei Passagierdecks kann beispielsweise einen ersten im Bereich
des Mitteldecks angeordneten lokalen Mischers sowie einen zweiten
im Bereich des Oberdecks angeordneten lokalen Mischer umfassen.
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Der
lokale Mischer ist mit dem zentralen Mischer verbunden. Die in dem
zentralen Mischer erzeugte Mischluft aus von dem Klimaaggregat bereitgestellter
kalter Frischluft und Rezirkulationsluft aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich
kann somit aus dem zentralen Mischer in den lokalen Mischer geleitet
werden. In dem lokalen Mischer wird die aus dem zentralen Mischer
zugeführte Mischluft schließlich noch mit der
aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten Rezirkulationsluft
gemischt, bevor die Mischluft aus dem lokalen Mischer in die Flugzeugkabine
geleitet wird. Beispielsweise kann Mischluft aus einem im Bereich
eines Mitteldecks angeordneten ersten lokalen Mischer dazu verwendet
werden, den Mitteldeckbereich der Flugzeugkabine zu klimatisieren,
während Mischluft aus einem im Bereich eines Oberdecks
angeordneten lokalen Mischer dazu eingesetzt werden kann, den Oberdeckbereich
der Flugzeugkabine zu klimatisieren.
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Das
erfindungsgemäße System zur Klimatisierung einer
Flugzeugkabine umfasst ferner eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet
ist, das zweite Rezirkulationssystem im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems
derart zu steuern, dass das zweite Rezirkulationssystem einen vorbestimmten Luftvolumenstrom
aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abführt. Die Steuereinrichtung
kann beispielsweise eine elektronische Steuereinrichtung sein. Vorzugsweise
ist der im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems von dem zweiten
Rezirkulationssystem aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte
Luftvolumenstrom in etwa gleich dem von dem ersten Rezirkulationssystem
aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführten Luftvolumenstrom.
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Die
Steuereinrichtung des erfindungsgemäßen Systems
zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine ist ferner dazu einrichtet,
das zweite Rezirkulationssystem in bestimmten Betriebssituationen
des Klimatisierungssystems derart zu steuern, dass der von dem zweiten
Rezirkulationssystem aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte
Luftvolumenstrom gegenüber dem im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems
von dem zweiten Rezirkulationssystem aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich
abgeführten vorbestimmten Luftvolumenstrom reduziert wird.
Mit anderen Worten, die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet,
in bestimmten Betriebssituationen des Klimatisierungssystems die Leistung
des zweiten Rezirkulationssystems zu verringern, ohne jedoch den
Betrieb des zweiten Rezirkulationssystems vollständig einzustellen.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee basiert auf der
Erkenntnis, dass sich insbesondere die zusätzliche Wärmelast,
die aufgrund der von den Gebläsen des zweiten Rezirkulationssystems
erzeugten Abwärme entsteht, negativ auf die Klimatisierungsleistung
des Gesamtsystems auswirkt. Als ursächlich für
diesen Effekt ist die Tatsache anzusehen, dass die aus dem zweiten
Flugzeugkabinenbereich abgeführte Abluft, die durch die
Abwärme der Komponenten des zweiten Rezirkulationssystems
zusätzlich erwärmt wird, in den lokalen Mischer zugeführt
wird, wo sie nicht mit von dem Klimaaggregat erzeugter kalter Frischluft,
sondern lediglich mit bereits vorgemischter und folglich vorgewärmter Mischluft
aus dem zentralen Mischer gemischt wird, bevor sie in den zweiten
Flugzeugkabinenbereich zurückgeleitet wird.
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Durch
die Reduktion des von dem zweiten Rezirkulationssystem aus dem zweiten
Flugzeugkabinenbereich abgeführten Luftvolumenstroms kann die
Menge der von den Gebläsen des zweiten Rezirkulationssystems
erzeugten Abwärme reduziert werden. Darüber hinaus
wird dem lokalen Mischer weniger Wärmeabluft aus dem zwei ten
Flugzeugkabinenbereich zugeführt. Dies ermöglicht
eine deutlich effizientere Nutzung der von dem Klimaaggregat erzeugten
kalten Frischluft. Betriebssituationen, in denen sich eine Reduktion
der Leistung des zweiten Rezirkulationssystems vorteilhaft auswirkt,
sind beispielsweise Situationen, in denen eine schnelle Abkühlung
der Flugzeugkabine erwünscht oder erforderlich ist.
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Das
erfindungsgemäße Klimatisierungssystem ermöglicht
somit auch im Bodenbetrieb des Flugzeugs an heißen Tagen
eine rasche Abkühlung der Flugzeugkabine. Dadurch kann
rascher mit dem Einsteigen der Passagiere begonnen und somit die
Abfertigungszeit des Flugzeugs am Flughafen verkürzt werden.
Darüber hinaus werden die Betriebszeiten des Hilfstriebwerks
zur Versorgung des Klimaaggregats mit Zapfluft verringert, wodurch
Treibstoffersparnisse sowie geringere Instandhaltungsaufwendungen
realisiert werden können. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen
Klimatisierungssystems besteht darin, dass es gewichtsneutral ist,
d. h. eine optimierte Ausnutzung der Kühlleistung des Klimaaggregats ohne
zusätzliches Gewicht ermöglicht.
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Die
Steuereinrichtung des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems
ist vorzugsweise dazu eingerichtet, mindestens einen vorbestimmten
Parameter auszuwerten und das zweite Rezirkulationssystem in Abhängigkeit
der Auswertung des mindestens einen vorbestimmten Parameters zu
steuern. Insbesondere dient die Auswertung des mindestens einen
vorbestimmten Parameters der Ermittlung des Auslastungszustands
des Klimaaggregats sowie dem Klimaaggregat zugeordneter Komponenten. Ferner
kann die Auswertung des mindestens einen vorbestimmten Parameters
dazu dienen, das Vorliegen einer Betriebssituation zu erfassen,
in der eine Verringerung des durch das zweite Rezirkulationssystem
verursachten zusätzlichen Wärmeeintrags erwünscht
oder erforderlich ist. Die Steuereinrichtung kann das zweite Rezirkulationssystem
derart steuern, dass der von dem zweiten Rezirkulationssystem aus
dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte Luftvolumenstrom
nur dann gegenüber dem im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems
von dem zweiten Rezirkulationssystem aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich
abgeführten vorbestimmten Luftvolumenstrom reduziert wird,
wenn das Klimaaggregat noch nicht vollständig ausgelastet
ist, d. h. das Klimaaggregat sich noch in einem Betriebszustand befindet,
in dem es noch zusätzliche Kühlleistung bereitstellen
kann. Durch eine derartige Steuerung des erfindungsgemäßen
Klimatisierungssystems wird eine Überlastung des Klimaaggregats
sowie dem Klimaaggregat zugeordneter Komponenten zuverlässig verhindert.
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Der/die
von der Steuereinrichtung ausgewertete(n) Parameter kann/können
beispielsweise ein Kabinentemperatur-Istwert für den ersten
Flugzeugkabinenbereich, ein Kabinentemperatur-Sollwert für den
ersten Flugzeugkabinenbereich, ein Kabinentemperatur-Istwert für
den zweiten Flugzeugkabinenbereich, ein Kabinentemperatur-Sollwert
für den zweiten Flugzeugkabinenbereich, ein Außentemperatur-Istwert,
ein Temperatur-Istwert der von dem Klimaaggregat bereitgestellten
Luft, ein Temperatur-Sollwert der von dem Klimaaggregat bereitgestellten
Luft, ein Temperatur-Istwert der von dem zentralen Mischer bereitgestellten
Luft, ein Temperatur-Sollwert der von dem zentralen Mischer bereitgestellten
Luft, ein Temperatur-Istwert der von dem lokalen Mischer bereitgestellten
Luft und/oder ein Temperatur-Sollwert der von dem lokalen Mischer
bereitgestellten Luft sein. Ferner kann die Steuereinrichtung des
erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems dazu
eingerichtet sein, verschiedene Luftvolumenstrom-Ist- und/oder Sollwerte
beispielsweise der aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführten
Abluft, der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten
Abluft, der dem lokalen Mischer von dem zentralen Mischer zugeführten
Mischluft und/oder der von dem lokalen Mischer in die Flugzeugkabine
eingeblasenen Klimatisierungsluft auszuwerten.
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Ferner
kann die Steuereinrichtung des erfindungsgemäßen
Systems zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine dazu eingerichtet
sein, das erste Rezirkulationssystem derart zu steuern, dass der
von dem ersten Rezirkulationssystem aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich
abgeführte Luftvolumenstrom gegenüber einem im
Normalbetrieb des Klimatisierungssystems von dem ersten Rezirkulationssystem
aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführten vorbestimmten
Luftvolumenstrom erhöht wird. Durch die Erhöhung
des aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich abzuführenden
Abluftstroms wird die Menge der dem zentralen Mischer zugeführten
Rezirkulationsluft erhöht und der Verlust an Rezirkulationsluft
durch die Reduktion der Leistung des zweiten Rezirkulationssystems
zumindest teilweise kompensiert. Durch die Erhöhung der
Leistung des ersten Rezirkulationssystems wird zwar die Menge der
von dem ersten Rezirkulationssystem erzeugten Abwärme erhöht,
der von dem ersten Rezirkulationssystem erzeugte zusätzliche
Wärmeeintrag hat jedoch einen sehr viel geringeren Einfluss
auf die Kühlleistung des Gesamtklimatisierungssystems als
der von dem zweiten Rezirkulationssystem im Betrieb erzeugte zusätzliche
Wärmeeintrag, da die durch die Abwärme der Gebläse
des ersten Rezirkulationssystems erwärmte Luft aus dem
ersten Flugzeugkabinenbereich unmittelbar in den zentralen Mischer
geleitet und dort mit kalter Frischluft vermischt wird. Die Abkühlung
der Luft in der Flugzeugkabine wird daher durch eine Steigerung
der Leistung des ersten Rezirkulationssystems kaum verzögert.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine ist die Steuereinrichtung
dazu eingerichtet, das erste Rezirkulationssystem derart zu steuern,
dass der von dem ersten Rezirkulationssystem aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich
abgeführte Luftvolumenstrom gegenüber dem im Normalbetrieb
des Klimatisierungssystems von dem ersten Rezirkulationssystem aus
dem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführten vorbestimmten
Luftvolumenstrom um einen Betrag erhöht wird, der gleich
dem Betrag ist, um den der von dem zweiten Rezirkulationssystem
aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte Luftvolumenstrom gegenüber
dem im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems von dem zweiten
Rezirkulationssystem aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten
vorbestimmten Luftvolumenstrom reduziert wird. Mit anderen Worten,
der Verlust an Rezirkulationsluft, der aus der Verringerung der
Leistung des zweiten Rezirkulationssystems resultiert, wird vorzugsweise
vollständig durch zusätzliche Rezirkulationsluft
ausgeglichen, die von dem ersten Rezirkulationssystem infolge der
Leistungssteigerung des ersten Rezirkulationssystems zusätzlich
aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich gesaugt wird. Somit findet keine
Reduzierung der Gesamtrezirkulationsluftmenge, sondern lediglich
eine Umverteilung zwischen der von dem ersten Rezirkulationssystem
geförderten Rezirkulationsluftmenge und der von dem zweiten Rezirkulationssystem
geförderten Rezirkulationsluftmenge statt. Dadurch wird
in der Flugzeugkabine in jedem Betriebszustand des erfindungsgemäßen
Klimatisierungssystem eine ausreichend hohe Luftaustauschrate gewährleistet.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Klimatisierung
einer Flugzeugkabine wird mittels eines Klimaaggregats Luft mit
einer gewünschten tiefen Temperatur erzeugt. Die von dem
Klimaaggregat erzeugte kalte Frischluft wird in einen zentralen Mischer
zugeführt. Mittels eines ersten Rezirkulationssystems wird
Abluft aus einem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführt.
Die von dem ersten Rezirkulationssystem aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich
abgeführte Luft wird in den zentralen Mischer geleitet.
Mittels eines zweiten Rezirkulationssystems wird Abluft aus einem
zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführt. Die von dem zweiten
Rezirkulationssystem aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte
Luft wird in einen lokalen Mischer geleitet. Mischluft aus dem zentralen
Mischer wird dem lokalen Mischer zugeführt. Das zweite
Rezirkulationssystem wird von einer Steuereinrichtung, die beispielsweise
in Form einer elektronischen Steuereinrichtung ausgebildet sein
kann, im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems derart gesteuert,
dass das zweite Rezirkulationssystem einen vorbestimmten Luftvolumenstrom
aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abführt. In bestimmten
Betriebssituationen des Klimatisierungs systems wird das zweite Rezirkulationssystem
mittels der Steuereinrichtung derart gesteuert, dass der von dem
zweiten Rezirkulationssystem aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich
abgeführte Luftvolumenstrom gegenüber dem im Normalbetrieb
des Klimatisierungssystems von dem zweiten Rezirkulationssystem
aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten Luftvolumenstrom
reduziert wird.
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Vorzugsweise
wertet die Steuereinrichtung mindestens einen vorbestimmten Parameter
aus und steuert das zweite Rezirkulationssystem in Abhängigkeit
der Auswertung des mindestens einen vorbestimmten Parameters.
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Beispielsweise
kann die Steuereinrichtung einen Kabinentemperatur-Istwert für
den ersten Flugzeugkabinenbereich, einen Kabinentemperatur-Sollwert
für den ersten Flugzeugkabinenbereich, einen Kabinentemperatur-Istwert
für den zweiten Flugzeugkabinenbereich, einen Kabinentemperatur-Sollwert
für den zweiten Flugzeugkabinenbereich, einen Außentemperatur-Istwert,
einen Temperatur-Istwert der von dem Klimaaggregat bereitgestellten
Luft, einen Temperatur-Sollwert der von dem Klimaaggregat bereitgestellten
Luft, einen Temperatur-Istwert der von dem zentralen Mischer bereitgestellten
Luft, einen Temperatur-Sollwert der von dem zentralen Mischer bereitgestellten
Luft, einen Temperatur-Istwert der von dem lokalen Mischer bereitgestellten Luft
und/oder einen Temperatur-Sollwert der von dem lokalen Mischer bereitgestellten
Luft auswerten und das zweite Rezirkulationssystem in Abhängigkeit der
Auswertung dieses/dieser Parameter steuern.
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Vorzugsweise
steuert die Steuereinrichtung das erstere Rezirkulationssystem derart,
dass der von dem ersten Rezirkulationssystem aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich
abgeführte Luftvolumenstrom gegenüber einem im
Normalbetrieb des Klimatisierungssystems von dem ersten Rezirkulationssystem
aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführten vorbestimmten
Luftvolumenstrom erhöht wird.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Klimatisierungsverfahrens steuert die Steuereinrichtung das erste Rezirkulationssystem
derart, dass der von dem ersten Rezirkulationssystem aus dem ersten
Flugzeugkabinenbereich abgeführte Luftstrom gegenüber dem
im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems von dem ersten Rezirkulationssystem
aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführten vorbestimmten
Luftvolumenstrom um einen Betrag erhöht wird, der gleich
dem Betrag ist, um den der von dem zweiten Rezirkulationssystem
aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte Luftvolumenstrom gegenüber
dem im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems von dem zweiten
Rezirkulationssystem aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten
vorbestimmten Luftvolumenstrom reduziert wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand
der beigefügten schematischen Figur näher erläutert,
die eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Systems zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine zeigt.
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In
der Figur ist ein System 10 zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine 12 gezeigt.
Die Flugzeugkabine 12 umfasst zwei Passagierdecks und folglich einen
durch ein Mitteldeck der Flugzeugkabine 12 gebildeten ersten
Flugzeugkabinenbereich 12a sowie einen durch ein Oberdeck
der Flugzeugkabine 12 gebildeten zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b.
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Das
Klimatisierungssystem 10 umfasst ein Klimaaggregat 14 zur
Erzeugung kalter Frischluft, die einem zentralen Mischer 16 zugeführt
wird. In dem zentralen Mischer 16 wird die von dem Klimaaggregat 14 erzeugte
kalte Frischluft mit Rezirkulationsluft gemischt, die von einem
ersten Rezirkulationssystem 18 aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a,
d. h. dem Mitteldeck der Flugzeugkabine 12 abgeführt wird.
Die Abluftabfuhr aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a erfolgt
durch im Bodenbereich des ersten Flugzeugkabinenbereichs angeordnete
Luftauslassöffnungen.
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Die
in dem zentralen Mischer 16 erzeugte Mischluft, d. h. das
Gemisch aus kalter Frischluft und von dem ersten Rezirkulationssystem 18 geförderter Rezirkulationsluft
aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a wird einem ersten
und einem zweiten lokalen Mischer 20, 22 zugeführt.
Der erste lokale Mischer 20 ist im Bereich des Mitteldecks
der Flugzeugkabine 12 angeordnet, während der
zweite lokale Mischer 22 im Bereich des Oberdecks der Flugzeugkabine 12 angeordnet
ist. Die lokalen Mischer 20, 22 werden ferner
mit Rezirkulationsluft gespeist, die von einem zweiten Rezirkulationssystem 24 aus dem
zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b gesaugt wird. Die Rezirkulationsluftabfuhr
aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b erfolgt durch
in einem Seitenwandbereich des zweiten Flugzeugkabinenbereichs 12b angeordnete
Luftauslassöffnungen.
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Das
in dem ersten lokalen Mischer 20 erzeugte Luftgemisch wird
dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a als Klimatisierungsluft
zugeführt. In ähnlicher Weise wird das in dem
zweiten lokalen Mischer 22 erzeugte Luftgemisch dem zweiten
Flugzeugkabinenbereich 12b als Klimatisierungsluft zugeführt. Überschüssige
Luft aus der Flugzeugkabine 12, d. h. Luft aus dem ersten
und dem zweiten Flugzeugkabinenbe reich 12a, 12b,
die nicht aus Rezirkulationsluft dem zentralen Mischer 16 oder
den lokalen Mischern 20, 22 zugeführt
wird, wird über ein Luftauslassventil 26 aus der
Flugzeugkabine 12 in die Umgebung abgeführt.
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Das
erste Rezirkulationssystem 18 umfasst in der Figur nicht
näher veranschaulichte Gebläse, die im Betrieb
Abwärme erzeugen. In ähnlicher Weise umfasst das
zweite Rezirkulationssystem 24 ebenfalls in der Figur nicht
näher veranschaulichte und im Betrieb Abwärme
erzeugende Gebläse. Die von den Rezirkulationsgebläsen
erzeugte Abwärme sorgt für einen zusätzlichen
Wärmeeintrag in die Flugzeugkabine 12, der von
dem Klimatisierungssystem 10 abgeführt werden
muss.
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Die
durch die Gebläse des ersten Rezirkulationssystems 18 aus
dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a geförderte
und durch die Abwärme der Gebläse des ersten Rezirkulationssystems 18 zusätzlich
erwärmte Luft wird in dem zentralen Mischer 16 unmittelbar
mit kalter Frischluft gemischt. Im Gegensatz dazu wird die mittels
des zweiten Rezirkulationssystems 24 aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b geförderte
und durch die Abwärme der Gebläse des zweiten
Rezirkulationssystems 24 zusätzlich erwärmte
Luft in die lokalen Mischer 20, 22 geleitet, von
wo aus sie nach der Vermischung mit bereits vorgemischter Luft wieder
in die Flugzeugkabine 12 zurückgeleitet wird.
Während der durch die Gebläse des ersten Rezirkulationssystems 18 erzeugte
zusätzliche Wärmeeintrag kaum Einfluss auf die
Effizienz des Gesamtsystems 10 hat, wird die Kühlleistung
des Gesamtsystems 10 durch den von dem Gebläse
des zweiten Rezirkulationssystems 24 verursachten zusätzlichen
Wärmeeintrag signifikant beeinträchtigt. Insbesondere
wird der Abkühlprozess in der Flugzeugkabine beträchtlich
verzögert.
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Das
Klimatisierungssystem 10 umfasst ferner eine elektronische
Steuereinrichtung 20, die dazu eingerichtet ist, das erste
und das zweite Rezirkulationssystem 18, 24 zu
steuern. Die Steuereinrichtung 28 wertet eine Reihe von
Parametern aus, die der Steuereinrichtung 28 von diversen
Sensoren und/oder Speichereinrichtungen bereitgestellt werden. Insbesondere
kann die Steuereinrichtung 28 einen Kabinentemperatur-Istwert
für den ersten Flugzeugkabinenbereich 12a, einen
Kabinentemperatur-Sollwert für den ersten Flugzeugkabinenbereich 12a,
einen Kabinentemperatur-Istwert für den zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b,
einen Kabinentemperatur-Sollwert für den zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b,
einen Außentemperatur-Istwert, einen Temperatur-Istwert
der von dem Klimaaggregat 14 bereitgestellten Luft, einen
Temperatur-Sollwert der von dem Klimaaggregat 14 bereitgestellten
Luft, einen Temperatur-Istwert der von dem zentralen Mischer 16 bereitgestellten
Luft, einen Temperatur-Sollwert der von dem zentralen Mischer 16 bereitgestellten
Luft, einen Temperatur-Istwert der von den lokalen Mischern 20, 22 bereitgestellten
Luft und/oder einen Temperatur-Sollwert der von den lokalen Mischern 20, 22 bereitgestellten
Luft auswerten.
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Im
Normalbetrieb des Klimatisierungssystems 10 steuert die
Steuereinrichtung 28 das erste Rezirkulationssystem 18 derart,
dass das erste Rezirkulationssystem 18 einen vorbestimmten
Luftvolumenstrom aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abführt.
In ähnlicher Weise steuert die Steuereinrichtung 28 das
zweite Rezirkulationssystem 24 im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems 10 derart, dass
das zweite Rezirkulationssystem 24 einen vorbestimmten
Luftvolumenstrom aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abführt.
Wenn die Steuereinrichtung 28 dagegen beispielsweise anhand
der von ihr durchgeführten Parameterauswertung das Vorliegen
einer bestimmten Betriebssituation des Klimatisierungssystems 10,
d. h. beispielsweise einer Betriebssituation erfasst, in der eine
rasche Abkühlung der Flugzeugkabine 12 erwünscht
oder erforderlich ist, prüft die Steuereinrichtung 28 durch Auswertung
der ihr zur Verfügung gestellten Parameter, ob das Klimaaggregat 14 bereits
vollständig ausgelastet oder dazu in der Lage ist, noch
zusätzliche Kühlenergie bereitzustellen.
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Wenn
die Steuereinrichtung 28 anhand der von ihr durchgeführten
Parameterauswertung feststellt, dass das Klimaaggregat 14 noch
nicht unter Volllast betrieben wird und noch zusätzliche
Kühlleistung bereitstellen kann, steuert die Steuereinrichtung 28 das
zweite Rezirkulationssystem 24 derart, dass der von dem
zweiten Rezirkulationssystem 24 aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführte
Luftvolumenstrom gegenüber dem im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems 10 von
dem zweiten Rezirkulationssystem 24 aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführten
vorbestimmten Luftvolumenstrom reduziert wird. Beispielsweise kann
der von dem zweiten Rezirkulationssystem 24 aus dem zweiten
Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführte Luftvolumenstrom
um 20% reduziert werden. Der Betrag, um den der von dem zweiten
Rezirkulationssystem 24 aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführte
Luftvolumenstrom gegenüber dem im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems 10 von
dem zweiten Rezirkulationssystem 24 aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführten
vorbestimmten Luftvolumenstrom reduziert wird, wird von der elektronischen
Steuereinheit 28 ebenfalls in Abhängigkeit des
Ergebnisses der von ihr durchgeführten Parameterauswertung
gesteuert.
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Wenn
das zweite Rezirkulationssystem 24 mit verringerter Leistung
betrieben wird, wird das erste Rezirkulationssystem 18 von
der elektronischen Steuereinheit 28, wiederum in Abhängigkeit
der von ihr durchgeführten Parameterauswertung, dagegen derart
gesteuert, dass der von dem ersten Rezirkulationssystem 18 aus
dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a abgeführte
Luftvolumenstrom gegenüber dem im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems 10 von
dem ersten Rezirkulationssystem 18 aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a abgeführten
vorbestimmten Luftvolumenstrom um einen Betrag erhöht wird,
der gleich dem Betrag ist, um den der von dem zweiten Rezirkulationssystem 24 aus
dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführte
Luftvolumenstrom gegenüber dem im Normalbetrieb des Klimatisierungssystems 10 von
dem zweiten Rezirkulationssystem 24 aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführten
vorbestimmten Luftvolumenstrom reduziert wird. Mit anderen Worten,
die Steuereinrichtung 28 sorgt für eine Umverteilung
der Rezirkulationsluftförderleistung zwischen dem ersten und
dem Rezirkulationssystem 18, 24.
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Durch
die erhöhte Förderleistung des ersten Rezirkulationssystems 18 erhöht
sich auch die von den Gebläsen des ersten Rezirkulationssystems 18 erzeugte
Abwärmemenge. Wie bereits erwähnt, kann die von
den Gebläsen des ersten Rezirkulationssystems 18 erzeugte
Abwärme jedoch verhältnismäßig einfach
abgeführt werden, da die durch die Abwärme erwärmte
Luft in dem zentralen Mischer 16 unmittelbar mit kalter
Frischluft gemischt werden kann. Von dem Klimaaggregat 14 zusätzlich
bereitgestellte Kühlleistung kann daher auf sehr effiziente
Weise zur Abfuhr dieser Abwärme genutzt werden. Durch die Reduktion
der Leistung des zweiten Rezirkulationssystems 14 wird
jedoch der von den Gebläsen des zweiten Rezirkulationssystems 14 erzeugte
zusätzliche Wärmeeintrag in die Rezirkulationsluft
aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b deutlich verringert.
Somit kann auch die Luft in den lokalen Mischern 20, 22 durch
Mischen mit vorgemischter Luft aus dem zentralen Mischer 16 sehr
viel schneller auf eine gewünschte tiefe Temperatur abgekühlt
werden. Dadurch kann die Zeit, die erforderlich ist, um die Flugzeugkabine 12 im
Bodenbetrieb des Flugzeugs auf eine gewünschte Temperatur
abzukühlen, signifikant verkürzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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