DE102011118078B4

DE102011118078B4 - Wärmetauscher, Kühlsystem sowie Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers und eines Kühlsystems

Info

Publication number: DE102011118078B4
Application number: DE102011118078.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Mevenkamp; Georg Mühlthaler; Sebastian Capistran Zambrano
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2024-08-01
Anticipated expiration: 2031-11-05
Also published as: DE102011118078A1; US20130111938A1; US9561856B2

Abstract

Wärmetauscher (68), umfassend:- mindestens ein Kühlsegment (70) mit einem ersten Abschnitt (72), einem zweiten Abschnitt (74) und einem dritten Abschnitt (76),- einen durch den ersten Abschnitt (72) des Kühlsegments (70) verlaufenden ersten Wärmeträgerströmungspfad (78), der von einem ersten Wärmeträgermedium durchströmbar ist,- einen durch den zweiten Abschnitt (74) des Kühlsegments (70) verlaufenden zweiten Wärmeträgerströmungspfad (80), der von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist,- einen durch den dritten Abschnitt (76) des Kühlsegments (70) verlaufenden ersten Kälteträgerströmungspfad (82), der von einem ersten Kälteträgermedium durchströmbar ist,- mindestens einen Kühlkörper (84), und- mindestens einen durch den Kühlkörper (84) verlaufenden zweiten Kälteträgerströmungspfad (86), der von einem zweiten Kälteträgermedium durchströmbar ist,wobei der erste und der zweite Wärmeträgerströmungspfad (78, 80) jeweils mit dem ersten und dem zweiten Kälteträgerströmungspfad (82, 86) thermisch gekoppelt sind, um Wärmeenergie des ersten und/oder des zweiten Wärmeträgermediums an das erste und/oder das zweite Kälteträgermedium abzuführen,wobei der erste, der zweite und der dritte Abschnitt (72-76) des Kühlsegments (70) in einer sandwichartigen Struktur angeordnet sind, wobei sich der erste und der zweite Abschnitt (72, 74) jeweils in zumindest einer ersten Ebene (E1) und einer zweiten Ebene (E2) erstrecken, wobei sich der dritte Abschnitt (76) in einer zu der ersten Ebene (E1) parallel verlaufenden Ebene (E3) erstreckt, und wobei sich der durch den Kühlkörper (84) verlaufende zweite Kälteträgerströmungspfad (86) in einer zu der ersten Ebene (E1) parallel verlaufenden weiteren Ebene erstreckt,wobei der erste Wärmeträgerströmungspfad (78) stromaufwärts des ersten Abschnitts (72) in zwei Strömungspfadabschnitte aufgeteilt ist, die jeweils in die erste Ebene (E1) und die zweite Ebene (E2) führen und stromabwärts des ersten Abschnitts (72) wiedervereinigt werden, und der zweite Wärmeträgerströmungspfad (80) stromaufwärts des zweiten Abschnitts (74) in zwei Strömungspfadabschnitte aufgeteilt ist, die jeweils in die erste Ebene (E1) und die zweite Ebene (E2) führen und stromabwärts des zweiten Abschnitts (74) wiedervereinigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, ein Kühlsystem sowie Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers und eines Kühlsystems.
Die EP 1 902 950 B1 beschreibt ein Avionik-Kühlsystem für ein Flugzeug. Ein Avionik-Flüssigkeits-Kühlkreislauf transferiert die von einer Avionikeinheit erzeugte Wärme anhand eines Wärmetauschers auf einen Treibstoffstrom in einem komplett innerhalb eines Treibstofftanks angeordneten Treibstoffkreislauf. Ein Dampf-Kühlkreislauf führt die Wärme von dem Treibstoffkreislauf anhand eines Verdampfers ab. Das innerhalb des Dampf-Kühlkreislaufs verdampfte Kühlmittel wird in einem außerhalb des Treibstofftanks angeordneten Stauluftkühler kondensiert, wobei die Wärme von dem Kühlmittel auf die Stauluft übertragen wird.
In einer Flugzeugklimaanlage kann zur Klimatisierung einer Flugzeugpassagierkabine benötigte Zapfluft einem Hochdruckverdichter eines Triebwerks entnommen und die Temperatur der Zapfluft mittels eines Vorwärmetauschers gesenkt werden, bevor die Zapfluft einem Klimaaggregat zur weiteren Kühlung zugeführt wird.
Alternativ zu einer derartigen, auf der Entnahme von Zapfluft aus einem Triebwerk basierenden Systemarchitektur ist eine Systemarchitektur einer Flugzeugklimaanlage denkbar, bei der die zur Klimatisierung einer Passagierkabine benötigte Luft nicht einem Triebwerk des Flugzeugs entnommen, sondern über einen im Flugzeugrumpf vorgesehenen Lufteinlass aus der Flugzeugumgebung in das Flugzeug zugeführt und anschließend mittels eines elektrisch betriebenen Verdichtungs- und Konditionierungssystems verdichtet und gekühlt wird: Das Verdichtungs- und Konditionierungssystem erzeugt jedoch Abwärme, die mittels eines geeigneten Kühlsystems aus dem Flugzeug abgeführt werden muss.
Die JP 2009-103404 A beschreibt eine Wärmetauscheranordnung, die in einem fahrtwinddurchströmten Kühlluftkanal eines Hybridfahrzeugs angeordnet ist. Die Wärmetauscheranordnung umfasst einen Hauptkühler zur Kühlung eines Verbrennungsmotors, einen Nebenkühler zur Kühlung eines elektrischen Antriebs sowie einen Kondensator zur Kühlung eines Fahrzeuginnenbereichs. Der Hauptkühler ist über einen ersten Kühlkreislauf mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt. Der erste Kühlkreislauf wird von einem Wärmeträgermedium durchströmt, das während der Durchströmung des Hauptkühlers Wärmeenergie an die den Kühlluftkanal durchströmende Luft abgibt und dadurch gekühlt wird. Der Nebenkühler umfasst einen stromaufwärts des Hauptkühlers in dem Kühlluftkanal positionierten luftgekühlten ersten Abschnitt sowie einen wassergekühlten zweiten Abschnitt. Der Nebenkühler ist über einen zweiten Kühlkreislauf mit dem elektrischen Antrieb gekoppelt. Der zweite Kühlkreislauf wird von einem Wärmeträgermedium durchströmt, das während der Durchströmung des Nebenkühlers zunächst durch den luftgekühlten ersten Abschnitt und anschließend durch den wassergekühlten zweiten Abschnitt geleitet wird. Dabei gibt das Wärmeträgermedium Wärmeenergie an die den Kühlluftkanal durchströmende Luft sowie den wassergekühlten zweiten Abschnitt des Nebenkühlers durchströmendes Kühlwasser ab und wird dadurch gekühlt. Der Kondensator umfasst einen stromaufwärts des Hauptkühlers in dem Kühlluftkanal positionierten luftgekühlten ersten Abschnitt. Ferner wird dem Kondensator auch der wassergekühlte zweite Abschnitt des Nebenkühlers zugerechnet. Der Kondensator ist über einen dritten Kühlkreislauf mit dem Fahrzeuginnenraum gekoppelt. Der dritte Kühlkreislauf wird von einem Wärmeträgermedium durchströmt, das während der Durchströmung des Kondensators zunächst durch den wassergekühlten zweiten Abschnitt des Nebenkühlers und anschließend durch den luftgekühlten ersten Abschnitt geleitet wird. Dabei gibt das Wärmeträgermedium Wärmeenergie an das den wassergekühlten zweiten Abschnitt des Nebenkühlers durchströmende Kühlwasser sowie die den Kühlluftkanal durchströmende Luft ab und wird dadurch gekühlt.
Die DE 11 2007 002 824 T5 offenbart einen Wärmetauscher mit internen Flussdurchgängen und dazwischen liegenden Flusskanälen sowie Kühlrippen.
Die DE 10 2006 040 191 A1 offenbart einen Wärmetauscher, den zwei Kälteträgerkreisläufe durchlaufen.
Die JP H08 - 159 684 A offenbart ebenfalls einen Wärmetauscher, den zwei Kälteträgerkreisläufe durchlaufen.
Die Erfindung ist auf die Aufgabe gerichtet, einen Wärmetauscher sowie ein insbesondere zur Installation in einem Flugzeug geeignetes Kühlsystem bereitzustellen, die dazu geeignet sind, große Wärmemengen, wie sie beispielsweise von einem Verdichtungs- und Konditionierungssystem einer Flugzeugklimaanlage erzeugt werden, abzu -führen. Ferner ist die Erfindung auf die Aufgabe gerichtet, Verfahren zum Betreiben eines derartigen Wärmetauschers und eines derartigen Kühlsystems anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Kühlsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5, ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher umfasst mindestens ein Kühlsegment mit einem ersten Abschnitt, einem zweiten Abschnitt und einem dritten Abschnitt. Der Wärmetauscher umfasst ferner einen durch den ersten Abschnitt des Kühlsegments verlaufenden ersten Wärmeträgerströmungspfad, der von einem ersten Wärmeträgermedium durchströmbar ist, einen durch den zweiten Abschnitt des Kühlsegments verlaufenden zweiten Wärmeträgerströmungspfad, der von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist, sowie einen durch den dritten Abschnitt des Kühlsegments verlaufenden ersten Kälteträgerströmungspfad, der von einem ersten Kälteträgermedium durchströmbar ist. Außerdem umfasst der Wärmetauscher mindestens einen Kühlkörper sowie mindestens einen durch den Kühlkörper verlaufenden zweiten Kälteträgerströmungspfad, der von einem zweiten Kälteträgermedium durchströmbar ist. Der erste und zweite Wärmeträgerströmungspfad sind jeweils mit dem ersten und zweiten Kälteträgerströmungspfad thermisch gekoppelt, um Wärmeenergie des ersten und/oder zweiten Wärmeträgermediums an das erste und/oder zweite Kälteträgermedium abzuführen.
Unter dem Begriff „Wärmeträgermedium“ wird hier ein Medium verstanden, das beim Durchströmen des Wärmetauschers Wärmeenergie an ein hier als „Kälteträgermedium“ bezeichnetes Medium abgibt und dabei gekühlt wird. Es versteht sich, dass ein beim Durchströmen des Wärmetauschers als Wärmeträgermedium wirkendes Medium nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher oder vor dem Eintritt in den Wärmetauscher als „Kälteträgermedium“ wirken und - unter entsprechender Erwärmung - Kühlenergie an eine zu kühlende Einrichtung abgeben kann. Unter dem Begriff „Wärmeträgerströmungspfad“ ist ein Pfad zu verstehen, der von einem Wärmeträgermedium durchströmt werden kann. Unter dem Begriff „Kälteträgermedium“ wird hier dagegen ein Medium verstanden, das beim Durchströmen des Wärmetauschers Kühlenergie an das Wärmeträgermedium abgibt, um die Temperatur des Wärmeträgermediums zu senken. Es versteht sich, dass ein beim Durchströmen des Wärmetauschers als Kälteträgermedium wirkendes Medium nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher oder vor dem Eintritt in den Wärmetauscher als „Wärmeträgermedium“ wirken und - unter entsprechender Abkühlung - Wärmeenergie an eine Kühleinrichtung, beispielsweise eine Kälteerzeugungseinrichtung oder dergleichen abgeben kann. Unter dem Begriff „Kälteträgerströmungspfad“ ist ein Pfad zu verstehen, der von einem Kälteträgermedium durchströmt werden kann. Die Begriffe „Wärmeträgermedium“ bzw. „Kälteträgermedium“ und „Wärmeträgerströmungspfad“ bzw. „Kälteträgerströmungspfad“ bezeichnen also die Zuordnung eines Mediums zu einer warmen bzw. kalten Seite eines Wärmeenergie- bzw. Kälteenergieaustauschprozesses in dem Wärmetauscher.
Der erste, der zweite und der dritte Abschnitt des Kühlsegments können sich voneinander durch verschiedene Materialien oder physikalische Eigenschaften unterscheiden und/oder tatsächliche räumliche Grenzen untereinander aufweisen. Wenn die Abschnitte des Kühlsegments in dem Kühlsegment tatsächlich räumlich voneinander getrennt sind, kann die thermische Kopplung zwischen den Wärmeträgerströmungspfaden und den Kälteträgerströmungspfaden durch eine thermische Kopplung der entsprechenden Abschnitte des Kühlsegments hergestellt werden. Allerdings ist auch denkbar, dass der erste, der zweite und der dritte Abschnitt lediglich „virtuelle“ Bereiche des Kühlsegments darstellen, die den jeweiligen Strömungspfaden zum Wärmeenergie- bzw. Kälteenergietransfer zugeordnet sind. Die thermische Kopplung zwischen den Wärmeträgerströmungspfaden und den Kälteträgerströmungspfaden wird dann vorzugsweise durch eine direkte thermische Kopplung der entsprechenden Strömungspfade hergestellt. Der erste und der zweite Wärmeträgerströmungspfad und der erste und der zweite Kälteträgerströmungspfad sind vorzugsweise fluidisch unabhängig, d.h. fluidisch getrennt voneinander ausgebildet.
Der erfindungsgemäße Vier-Wege-Wärmetauscher hat den Vorteil, dass innerhalb einer baulichen Einheit zwei Wärmeträgerströmungspfade jeweils mit zwei Kälteträgerströmungspfaden thermisch gekoppelt sind. Zwei separate Wärmetauscher zur Wärmeenergieabfuhr von dem ersten und dem zweiten Wärmeträgermedium sind daher nicht erforderlich. Der Wärmetauscher spart somit Platz und Gewicht. Ferner ist selbst dann eine Kühlung eines einen Wärmeträgerströmungspfad durchströmenden Wärmeträgermediums möglich, wenn ein Kälteträgerströmungspfad nicht von einem Kälteträgermedium durchströmt wird, d.h. lediglich ein Kälteträgermedium zur Kühlung des den Wärmeträgerströmungspfad durchströmenden Wärmeträgermediums zur Verfügung steht. Umgekehrt können bei Bedarf zwei Kälteträgermedien auch zur Kühlung lediglich eines Wärmeträgermediums eingesetzt werden. Schließlich ist auch ein Betrieb des Wärmetauschers mit lediglich einem Wärmeträgermedium und lediglich einem Kälteträgermedium denkbar. Der Wärmetauscher kann somit besonders flexibel betrieben werden und ist insbesondere zum Einsatz in einer Flugzeugklimaanlage zur Abfuhr von Abwärme von einem elektrisch betriebenen Verdichtungs- und Konditionierungssystem geeignet.
Der erste, der zweite und der dritte Abschnitt des Kühlsegments können in einer sandwichartigen Struktur angeordnet sein. Vorzugsweise erstrecken sich der erste und der zweite Abschnitt jeweils in zumindest einer ersten Ebene. Der dritte Abschnitt kann sich in einer im Wesentlichen parallel zu der ersten Ebene verlaufenden Ebene erstrecken. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine problemlose und einbauraumsparende thermische Kopplung des ersten und des zweiten Abschnitts des Kühlsegments mit dem dritten Abschnitt des Kühlsegments.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Wärmetauschers erstrecken sich der erste und der zweite Abschnitt jeweils in der ersten Ebene sowie einer von der ersten Ebene beabstandeten und zu der ersten Ebene im Wesentliche parallel verlaufenden zweiten Ebene. Der dritte Abschnitt kann sich dann in einer zwischen der ersten und zweiten Ebene angeordneten, zur ersten und/oder zweiten Ebene im Wesentlichen parallel verlaufenden dritten Ebene erstrecken. Eine derartige Konfiguration ermöglicht eine optimierte thermische Kopplung des ersten und des zweiten Abschnitts des Kühlsegments mit dem dritten Abschnitt des Kühlsegments. Ferner ist bei einer derartigen Ausgestaltung des Kühlsegments die thermische Kopplung des ersten und des zweiten Abschnitts des Kühlsegments mit dem Kühlkörper, d.h. dem durch den Kühlkörper verlaufenden zweiten Kälteträgerströmungspfad auf einfache Art und Weise realisierbar. Beispielsweise kann diese thermische Kopplung über eine von dem dritten Abschnitt des Kühlsegments abgewandte Fläche des ersten und des zweiten Abschnitts des Kühlsegments hergestellt werden.
Der erste und der zweite Abschnitt des Kühlsegments können derart gestaltet sein, dass ein Verhältnis zwischen einem für die Wärmetransfereigenschaften des ersten Abschnitts charakteristischen Parameter und einem für die Wärmetransfereigenschaften des zweiten Abschnitts charakteristischen Parameter einem Verhältnis zwischen der im Normalbetrieb des Wärmetauschers über den ersten Abschnitt abzuführenden Wärmeenergie des ersten Wärmeträgermediums und der im Normalbetrieb des Wärmetauschers über den zweiten Abschnitt abzuführenden Wärmeenergie des zweiten Wärmeträgermediums entspricht. Als für die Wärmetransfereigenschaften eines Abschnitts des Kühlsegments charakteristischer Parameter kann eine Fläche, eine Oberfläche und/oder ein Raumvolumen des jeweiligen Abschnitts und/oder eine dem ersten bzw. dem zweiten Abschnitt des Kühlsegments zugeordnete physikalische Größe, wie beispielsweise die spezifischen Wärmekapazität, der Wärmedurchgangskoeffizient und/oder die Masse des jeweiligen Abschnitts herangezogen werden. Unter einem Normalbetrieb des Wärmetauschers wird hier eine Betriebssituation des Wärmetauschers verstanden, unter der der Wärmetauscher normalerweise, beispielsweise im Flugbetrieb eines Flugzeugs, zu arbeiten hat, und/oder eine Betriebssituation, für die der Wärmetauscher bei dessen Konstruktion ausgelegt wurde.
Der Kühlkörper kann ein wellblechartiges Louver Fin-Bauteil umfassen. Der mindestens eine zweite Kälteträgerströmungspfad kann dann entlang einer Rille dieses Louver Fin-Bauteils verlaufen. Der zweite Kälteträgerströmungspfad ist dann besonders gut von Luft, insbesondere Stauluft und/oder Außenluft als zweites Kälteträgermedium durchströmbar.
Ein erfindungsgemäßes Kühlsystem umfasst einen oben beschriebenen Wärmetauscher. Ferner umfasst das Kühlsystem einen ersten Wärmeträgerkreislauf, der von einem ersten Wärmeträgermedium durchströmbar ist, wobei der erste Wärmeträgerströmungspfad einen Abschnitt des ersten Wärmeträgerkreislaufs bildet, einen zweiten Wärmeträgerkreislauf, der von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist, wobei der zweite Wärmeträgerströmungspfad einen Abschnitt des zweiten Wärmeträgerkreislaufs bildet, sowie einen Kälteträgerkreislauf, der von einem ersten Kälteträgermedium durchströmbar ist, wobei der erste Kälteträgerströmungspfad einen Abschnitt des Kälteträgerkreislaufs bildet. Außerdem umfasst das Kühlsystem einen Stauluftkanal, der von Stauluft als zweites Kälteträgermedium durchströmbar ist, wobei der Wärmetauscher derart in dem Stauluftkanal angeordnet ist, dass der zweite Kälteträgerströmungspfad des Wärmetauschers von Stauluft durchströmbar ist. Der erste und der zweite Wärmeträgerkreislauf, der Kälteträgerkreislauf und der Stauluftkanal sind vorzugsweise fluidisch unabhängig, d.h. fluidisch getrennt voneinander ausgebildet.
Das erste Wärmeträgermedium kann ein zweiphasiges oder gasförmiges Wärmeträgermedium sein. Beim Durchströmen des ersten Wärmeträgerkreislaufs, der mit einer Zuluftleitung zur Zufuhr von Zuluft in eine Flugzeugpassagierkabine thermisch gekoppelt sein kann, um Wärmeenergie von der Zuluft abzuführen, kann das erste Wärmeträgermedium einen Kaltdampfprozess durchlaufen. Das zweite Wärmeträgermedium kann ein flüssiges oder zweiphasiges Wärmeträgermedium sein. Der von dem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbare zweite Wärmeträgerkreislauf kann mit mindestens einer elektrischen/elektronischen Komponente, beispielsweise einer Leistungselektronik, einem elektrisch betriebenen Kompressor, einem Kompressormotor oder dessen Spannungswandler und/oder einem elektrisch betriebenen Verdichtungs- und Konditionierungssystem thermisch gekoppelt sein, um Wärmeenergie von der elektrischen/elektronischen Komponente abzuführen. Das erste Kälteträgermedium kann ein flüssiges, ein zweiphasiges oder ein gasförmiges Kälteträgermedium sein. Beim Durchströmen des Kälteträgerkreislaufs kann das erste Kälteträgermedium einen Kaltdampfprozess durchlaufen.
Das Kühlsystem kann ferner eine Kälteerzeugungseinrichtung umfassen. Die Kälteerzeugungseinrichtung kann mit dem Kälteträgerkreislauf thermisch gekoppelt und dazu eingerichtet sein, Wärmeenergie von dem ersten Kälteträgermedium abzuführen. Das Kühlsystem kann zudem einen im Bereich der Kälteerzeugungseinrichtung angeordneten Sensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, ein für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung repräsentatives Signal zu erfassen. Außerdem kann das Kühlsystem eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, den dem Wärmetauscher zugeführten Stauluftstrom zu steuern. Insbesondere kann die Steuereinrichtung mit dem im Bereich der Kälteerzeugungseinrichtung angeordneten Sensor verbunden und dazu eingerichtet sein, den dem Wärmetauscher zugeführten Stauluftstrom in Abhängigkeit des von dem Sensor erfassten, für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung repräsentativen Signals zu steuern. Insbesondere kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den dem Wärmetauscher zugeführten Stauluftstrom derart zu steuern, dass dem Wärmetauscher nur in dem Maße Stauluft zugeführt wird, in dem die Kälteerzeugungseinrichtung alleine nicht dazu in der Lage ist, die aus dem ersten und dem zweiten Wärmeträgerkreislauf abzuführende Wärmeenergie aufzunehmen. Eine derartige Steuerung ermöglicht eine Minimierung des Stauluftstroms durch den Stauluftkanal und damit eine Minimierung der durch den Betrieb des Stauluftkanals entstehenden aerodynamischen Verluste. Dies erlaubt eine Reduzierung des Treibstoffverbrauchs. Zur Steuerung des Stauluftstroms durch den Wärmetauscher kann beispielsweise ein im Bereich des Stauluftkanals platzierter Massenstromregler eingesetzt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das Kühlsystem ein Verdichtungs- und Konditionierungssystem umfassen. Das Verdichtungs- und Konditionierungssystem und/oder der erste Wärmeträgerkreislauf kann/können mit einer Zuluftleitung zur Zufuhr von Zuluft in eine Passagierkabine thermisch gekoppelt sein. Das Verdichtungs- und Konditionierungssystem und/oder der erste Wärmeträgerkreislauf kann/können dazu eingerichtet sein, Wärmeenergie von die Zuluftleitung durchströmender Zuluft abzuführen. Das Kühlsystem kann einen im Bereich des ersten Wärmeträgerkreislaufs angeordneten Sensor umfassen. Der Sensor kann dazu eingerichtet sein, ein für den Auslastungszustand des ersten Wärmeträgerkreislaufs repräsentatives Signal zu erfassen. Außerdem kann das Kühlsystem eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das Verdichtungs- und Konditionierungssystem zu steuern. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, einen dem Verdichtungs- und Konditionierungssystem zur Kühlung zugeführten Zuluftstrom zu steuern.
Insbesondere kann die Steuereinrichtung mit dem im Bereich des ersten Wärmeträgerkreislaufs angeordneten Sensor und/oder mit dem im Bereich der Kälteerzeugungseinrichtung angeordneten Sensor verbunden sein. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, das Verdichtungs- und Konditionierungssystem in Abhängigkeit des von dem im Bereich ersten Wärmeträgerkreislaufs angeordneten Sensors erfassten, für den Auslastungszustand des ersten Wärmeträgerkreislaufs repräsen- tativen Signals und/oder in Abhängigkeit des von dem im Bereich der Kälteerzeugungseinrichtung angeordneten Sensor erfassten, für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung repräsentativen Signals zu steuern. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den dem Verdichtungs- und Konditionierungssystem zugeführten Zuluftstrom in Abhängigkeit des für den Auslastungszustand des ersten Wärmeträgerkreislaufs repräsentativen Signals und/oder in Abhängigkeit des für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung repräsentativen Signals zu steuern. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, das Verdichtungs- und Konditionierungssystem derart zu steuern, dass das Verdichtungs- und Konditionierungssystem nur in dem Maße Wärmeenergie von der Zuluft abführt, in dem der erste Wärmeträgerkreislauf und/oder die Kälteer- zeugungseinrichtung nicht dazu in der Lage ist/sind, die von der Zuluft abzuführende Wärmeenergie abzuführen. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den dem Verdichtungs- und Konditionierungssystem zugeführten Zuluftstrom derart zu steuern, dass dem Verdichtungs- und Konditionierungssystem nur in dem Maße Zuluft zum Abführen von Wärmeenergie zugeführt wird, in dem der erste Wärmeträgerkreislauf und/oder die Kälteerzeugungseinrichtung nicht dazu in der Lage ist/sind, die von der Zuluft abzuführende Wärmeenergie zur Klimatisierung der Passagierkabine abzuführen.
Das Kühlsystem kann in eine Flugzeugklimaanlage integriert sein, die mindestens einen Lufteinlass zur Zufuhr von Außenluft in die Flugzeugklimaanlage umfasst. Fer-ner kann die Flugzeugklimaanlage ein elektrisch betriebenes Verdichtungs- und Kon-ditionierungssystems umfassen, das dazu eingerichtet ist, die über den Lufteinlass in die Flugzeugklimaanlage zugeführte Außenluft zu verdichten und/oder zu kühlen. Die mittels des elektrisch betriebenen Verdichtungs- und Konditionierungssystems aufbereitete Luft kann zur Klimatisierung einer Flugzeugpassagierkabine genutzt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers wird ein erstes Wärmeträgermedium durch einen ersten Wärmeträgerströmungspfad geleitet, der durch einen ersten Abschnitt eines Kühlsegments des Wärmetauschers verläuft. Ein zweites Wärmeträgermedium wird durch einen zweiten Wärmeträgerströmungspfad geleitet, der durch einen zweiten Abschnitt des Kühlsegments des Wärmetauschers verläuft. Ein erstes Kälteträgermedium wird durch einen ersten Kälteträgerströmungspfad geleitet, der durch einen dritten Abschnitt des Kühlsegments des Wärmetauschers verläuft. Ein zweites Kälteträgermedium wird schließlich durch einen zweiten Kälteträgerströmungspfad geleitet, der durch einen Kühlkörper des Wärmetauschers verläuft. Der erste und der zweite Wärmeträgerströmungspfad sind jeweils mit dem ersten und dem zweiten Kälteträgerströmungspfad thermisch gekoppelt sind, um Wärmeenergie des ersten und/oder des zweiten Wärmeträgermediums an das erste und/oder das zweite Kälteträgermedium abzuführen.
Im Normalbetrieb des Wärmetauschers kann über den ersten Abschnitt des Kühlsegments Wärmeenergie des ersten Wärmeträgermediums und über den zweiten Abschnitt des Kühlsegments Wärmeenergie des zweiten Wärmeträgermediums abgeführt werden. Ein Verhältnis zwischen der abgeführten Wärmeenergie des ersten Wärmeträgermediums und der abgeführten Wärmeenergie des zweiten Wärmeträgermediums entspricht vorzugsweise dem Verhältnis zwischen einem für die Wärmetransfereigenschaften des ersten Abschnitts charakteristischen Parameter und einem für die Wärmetransfereigenschaften des zweiten Abschnitts charakteristischen Parameter.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines insbesondere zur Installation in einem Flugzeug vorgesehenen Kühlsystems wird ein erstes Wärmeträgermedium durch einen ersten Wärmeträgerkreislauf geleitet, wobei der erste Wärmeträgerströmungspfad eines oben beschriebenen Wärmetauschers einen Abschnitt des ersten Wärmeträgerkreislaufs bildet. Ein zweites Wärmeträgermedium wird durch einen zweiten Wärmeträgerkreislauf geleitet, wobei der zweite Wärmeträgerströmungspfad eines oben beschriebenen Wärmetauschers einen Abschnitt des zweiten Wärmeträgerkreislaufs bildet. Ein erstes Kälteträgermedium wird durch einen Kälteträgerkreislauf geleitet, wobei der erste Kälteträgerströmungspfad eines oben beschriebenen Wärmetauschers einen Abschnitt des Kälteträgerkreislaufs bildet. Schließlich wird Stauluft, die einen Stauluftkanal durchströmt, als zweites Kälteträgermedium durch einen zweiten Kälteträgerströmungspfad eines oben beschriebenen Wärmetauschers geleitet.
Das erste Wärmeträgermedium kann ein zweiphasiges oder ein gasförmiges Wärmeträgermedium sein. Der erste Wärmeträgerkreislauf kann mit einer Zuluftleitung zur Zufuhr von Zuluft in eine Passagierkabine thermisch gekoppelt sein und Wärmeenergie von die Zuluftleitung durchströmender Zuluft abführen. Das zweite Wärmeträgermedium kann ein flüssiges oder zweiphasiges Wärmeträgermedium sein. Der zweite Wärmeträgerkreislauf kann mit einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente thermisch gekoppelt sein und Wärmeenergie von der elektrischen /elektronischen Komponente abführen. Das erste Kälteträgermedium kann ein flüssiges, ein zweiphasiges oder ein gasförmiges Kälteträgermedium sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines insbesondere zur Installation in einem Flugzeug vorgesehenen Kühlsystems kann anhand einer mit dem Kälteträgerkreislauf thermisch gekoppelten Kälteerzeugungseinrichtung Wärmeenergie von dem ersten Kälteträgermedium abgeführt werden. Ferner kann ein für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung repräsentatives Signal anhand eines im Bereich der Kälteerzeugungseinrichtung angeordneten Sensors erfasst werden. Der dem Wärmetauscher zugeführte Stauluftstrom kann in Abhängigkeit des von dem Sensor erfassten, für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung repräsentativen Signals anhand einer mit dem Sensor verbundenen Steuereinrichtung gesteuert werden.
Ein erfindungsgemäßes Flugzeug weist einen oben beschriebenen Wärmetauscher und/oder ein oben beschriebenes Kühlsystem auf.
Soweit in dieser Beschreibung ein Verfahren bzw. einzelne Schritte eines Verfahrens zum Betreiben eines Wärmetauschers und/oder zum Betreiben eines Kühlsystems beschrieben wird/werden, kann das Verfahren bzw. können einzelne Schritte des Verfahren durch eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung ausgeführt werden. Analoges gilt für die Erläuterung der Betriebsweise einer Vorrichtung, die Verfahrensschritte ausführt, auch wenn die Verfahrensschritte als solche nicht explizit benannt sind.
Im Übrigen ist eine beliebige Kombination der hier aufgeführten Merkmale eines Wärmetauschers und/oder eines Kühlsystem bzw. eines Verfahrens zum Betreiben eines Wärmetauschers und/oder eines Kühlsystems denkbar. Auch ist eine beliebige Kombination der im Folgenden beschriebenen, im Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Merkmale denkbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, von denen

1 eine schematische Darstellung einer Flugzeugklimaanlage mit einem in die Flugzeugklimaanlage integrierten Kühlsystem zeigt,
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Flugzeugklimaanlage mit einem in die Flugzeugklimaanlage integrierten Kühlsystem zeigt,
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Flugzeugklimaanlage mit einem in die Flugzeugklimaanlage integrierten Kühlsystem zeigt,
4a eine schematische Darstellung eines Wärmetauschers gemäß 3 in perspektivischer Ansicht zeigt,
4b eine schematische Darstellung eines Kühlsegments des Wärmetauschers gemäß 4a im Querschnitt zeigt,
4c eine schematische Darstellung eines Kühlsegments des Wärmetauschers gemäß 4a im Längsschnitt zeigt, und
5 eine weitere schematische Darstellung des Wärmetauschers gemäß 3 in perspektivischer Ansicht zeigt.

In den 1 bis 3 ist eine Flugzeugklimaanlage allgemein mit 100 und ein in die Flugzeugklimaanlage integriertes Kühlsystem allgemein mit 10 bezeichnet. Die Flugzeugklimaanlage 100 dient unter anderem dazu, eine Flugzeugpassagierkabine 12 zu bedrucken und zu klimatisieren. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente.
In 1 ist eine Flugzeugklimaanlage 100 gezeigt. Im Betrieb der Flugzeugklimaanlage 100 wird einem Hochdruckverdichter 14 eines Triebwerks 16 Zapfluft entnommen. Die Temperatur der Zapfluft kann mittels eines Vorwärmetauschers 18 gesenkt werden. Ein Regelventil 20 regelt den Druck der Zapfluft. Ein weiteres Regelventil 22 regelt den Massenstrom der Zapfluft, die nachfolgend einem Klimaaggregat 24 zugeführt wird. Das Klimaaggregat 24 arbeitet auf der Basis eines luftgestützten Kälteprozesses, bei dem die unter Druck stehende Zapfluft in einer Kühlturbine expandiert und somit abkühlt wird. Die dabei entstehende Abwärme wird mit Hilfe eines Wärmetauschers 26 über einen Stauluftkanal 30a abgeführt. Ein in dem Stauluftkanal 30a angeordnetes Gebläse 28 dient dazu, bei Bedarf, beispielsweise im Bodenbetrieb des Flugzeugs, Luft aus der Flugzeugumgebung durch den Stauluftkanal 30a zu fördern. Die in dem Klimaaggregat 24 konditionierte Zapfluft wird dagegen über einen Mischer 32, in dem die konditionierte Zapfluft mit Rezirkulationsluft aus der Passagierkabine 12 vermischt wird, zur Bedruckung und Klimatisierung in die Passagierkabine 12 geführt.
In den von der Zapfluft durchströmten Leitungen der Flugzeugklimaanlage 100 kann es bei sehr hohen Leistungsabgaben des Klimaaggregats 24 zu Eisbildungen kommen. Dies kann wiederum zu Fehlfunktionen der Flugzeugklimaanlage 100 führen. Um das Klimaaggregat zu entlasten und dadurch eine Eisbildung in den von der Zapfluft durchströmten Leitungen der Flugzeugklimaanlage 100 zu vermeiden oder zu minimieren, kommt ein auf der Basis eines Kaltdampfprozesses arbeitender Kreislauf 34 zum Einsatz. Der Kreislauf 34 dient auch dazu, die Redundanz der Luftkonditionierung in der Flugzeugklimaanlage 100 und die Gesamt-Effizienz der Flugzeugklimaanlage 100 zu erhöhen. Allerdings geht die Ausstattung der Flugzeugklimaanlage 100 mit dem Kreislauf 34 auch mit mehr Gewicht und einem erhöhten Installationsaufwand einher.
Der Kreislauf 34 wird von einem ersten Medium durchströmt und wird dazu verwendet, über einen Transferkreislauf 50 aus der Passagierkabine 12 entnommene Rezirkulationsluft, die mit Hilfe eines Gebläses 38 durch eine Rezirkulationsluftleitung 36 gefördert wird, zu kühlen. Die thermische Kopplung zwischen dem Kreislauf 34 und dem Transferkreislauf 50 wird durch einen Wärmetauscher 54 hergestellt. In dem Kreislauf 34 ist ein weiterer Wärmetauscher 40 angeordnet. Der Wärmetauscher 40 ist in einem weiteren Stauluftkanal 30b positioniert. Ein in dem weiteren Stauluftkanal 30b angeordnetes Gebläse 42 dient dazu, bei Bedarf, beispielsweise im Bodenbetrieb des Flugzeugs, Luft aus der Flugzeugumgebung durch den weiteren Stauluftkanal 30b zu fördern. Beim Durchströmen des Kreislaufs 34 wird das erste Medium in dem Wärmetauscher 54 unter Abgabe von Kühlenergie an die die Rezirkulationsluftleitung 36 durchströmende Rezirkulationsluft vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand überführt. In dem Wärmetauscher 40 wird das erwärmte erste Medium dagegen durch Kühlenergietransfer von der den weiteren Stauluftkanal 30b durchströmenden Stauluft gekühlt und vom gasförmigen Aggregatzustand wieder in den flüssigen Aggregatzustand zurückversetzt.
Die in den 2 und 3 dargestellten Flugzeugklimaanlagen 100 unterscheiden sich von der Flugzeugklimaanlage 100 gemäß 1 dadurch, dass ihre Systemarchitektur nicht auf der Entnahme von Zapfluft aus einem Triebwerk basiert. Vielmehr wird bei den in den 2 und 3 gezeigten Flugzeugklimaanlagen 100 die zur Klimatisierung der Passagierkabine 12 benötigte Luft über einen im Flugzeugrumpf vorgesehenen Lufteinlass 44 aus der Flugzeugumgebung in das Flugzeug, d.h. in die Flugzeugklimaanlage 100 zugeführt und anschließend mittels eines elektrisch betriebenen Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 verdichtet und gekühlt.
Das Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46 umfasst einen elektrisch betriebenen Kompressor 48 sowie beispielsweise ein bereits im Zusammenhang mit 1 beschriebenes Klimaaggregat 24.
Stromabwärts des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 wird die eine Zuluftleitung 52 durchströmende Zuluft durch einen Kreislauf 34 gekühlt. Anders als bei der Flugzeugklimaanlage 100 gemäß 1 dient der Kreislauf 34 in den in den 2 und 3 dargestellten Flugzeugklimaanlagen 100 somit nicht der Kühlung von aus der Passagierkabine 12 abgeführter Rezirkulationsluft. Vielmehr bildet der Kreislauf 34 einen Teil eines Kühlsystems 10 und ist über den Transferkreislauf 50 mit der Zuluftleitung 52 thermisch gekoppelt. Die Zuluft wird schließlich über den Mischer 32, in dem die Zuluft mit Rezirkulationsluft aus der Passagierkabine 12 vermischt wird, zur Bedruckung und Klimatisierung in die Passagierkabine 12 geführt.
Ein Avioniksystem 56 des Flugzeugs wird mittels Kabinenabluft gekühlt. Hierzu sind eine Kabinenabluftleitung 58 und ein Gebläse 60 vorgesehen. Das Gebläse 60 ist dazu eingerichtet ist, Kabinenabluft aus der Passagierkabine 12 zu entnehmen und dem Avioniksystem 56 zur Kühlung zuzuführen.
Bei den in den 2 und 3 gezeigten Flugzeugklimaanlagen 100 ist es notwendig, elektronische Komponenten 62 des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 ausreichend zu kühlen. Eine zu kühlende elektronische Komponente 62 des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 kann beispielsweise der Kompressor 48 des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46, der Motor des Kompressors 48, dessen elektrischer Spannungswandler oder eine sonstige als Leistungselektronik ausgebildete elektronische Komponente 62 des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 sein. Leistungselektronik ist durch eine Leistungsaufnahme von einigen 10 kW (etwa 70 - 90 kW) gekennzeichnet. Das Avioniksystem 56 ist jedoch separat von der elektronischen Komponente 62 ausgebildet und wird, wie oben beschrieben, separat mit Kabinenabluft gekühlt.
Zur Kühlung der mindestens einen elektronischen Komponente 62 ist ein zweiter Kreislauf 64 vorgesehen. Der zweite Kreislauf 64 ist dem Kühlsystem 10 zugeordnet und mit mindestens einer der mindestens einen elektronischen Komponente 62 thermisch gekoppelt. Somit kann von der/den elektronischen Komponente(n) 62 erzeugte Wärmeenergie mit Hilfe des zweiten Kreislaufs 64 abgeführt werden. Der zweite Kreislauf 64 wird von einem zweiten Medium durchströmt, das sich im flüssigen oder zweiphasigen Aggregatzustand befindet.
Bei der in 2 gezeigten Flugzeugklimaanlage 100 führen der erste und der zweite Kreislauf 34, 64 Wärmeenergie jeweils über einen separaten Wärmetauscher 40, 66 ab. Die Wärmetauscher 40, 66 sind räumlich voneinander getrennt in dem weiteren Stauluftkanal 30b positioniert. Demnach sind bei der Flugzeugklimaanlage 100 gemäß 2 (pro Flugzeugseite) drei Wärmetauscher 26, 40, 66 in zwei Stauluftkanälen 30a, 30b untergebracht. Diese Konfiguration erfordert einen hohen Installationsaufwand und weist ein großes Installationsvolumen sowie ein hohes Gewicht auf.
Gegenüber der in 2 gezeigten Flugzeugklimaanlage 100 zeichnet sich die in 3 veranschaulichte Flugzeugklimaanlage 100 durch einen multifunktionalen Wärmetauscher 68 aus. In den 4a bis 4c und 5 ist der Wärmetauscher 68 genauer dargestellt. Der Wärmetauscher 68 umfasst mindestens ein Kühlsegment 70. In 4a sind beispielhaft fünf Kühlsegmente 70 zu sehen. In 4b, 4c und 5 ist zu erkennen, dass jedes Kühlsegment 70 einen ersten Abschnitt 72, einen zweiten Abschnitt 74 und einen dritten Abschnitt 76 umfasst. Durch den ersten Abschnitt 72 verläuft ein erster Wärmeträgerströmungspfad 78, der von einem ersten Wärmeträgermedium durchströmbar ist. Durch den zweiten Abschnitt 74 verläuft ein zweiter Wärmeträgerströmungspfad 80, der von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist. Durch den dritten Abschnitt 76 verläuft ein erster Kälteträgerströmungspfad 82, der von einem ersten Kälteträgermedium durchströmbar ist.
Die Abschnitte 72-76 müssen sich nicht notwendigerweise voneinander durch verschiedene Materialien oder physikalische Eigenschaften unterscheiden oder tatsächliche Grenzen untereinander aufweisen. Vielmehr stellen die Abschnitte 72-76 räumliche Bereiche des Kühlsegments 70 dar, die den verschiedenen Wärmeträgerströmungspfaden 78, 80 und dem ersten Kälteträgerströmungspfad 82 zum Wärmeenergie- bzw. Kälteenergietransfer zugeordnet sind.
Der erste, der zweite und der dritte Abschnitt 72-76 des Kühlsegments 70 grenzen jeweils aneinander an und sind in einer sandwichartigen Struktur derart angeordnet, dass sich der erste und der zweite Abschnitt 72, 74 jeweils in einer ersten Ebene E1 und in einer von der ersten Ebene E1 beabstandeten, zur ersten Ebene E1 im Wesentlichen parallel verlaufenden zweiten Ebene E2 erstrecken. Der dritte Abschnitt 76 erstreckt sich dagegen in einer zwischen der ersten und der zweiten Ebene E1, E2 angeordneten, zur ersten und/oder zweiten Ebene E1, E2 im Wesentlichen parallel verlaufenden dritten Ebene E3. Der erste und zweite Abschnitt 72, 74 bilden demnach gemeinsam die Unter- und die Oberseite des Kühlsegments 70, während der dritte Abschnitt 76 zwischen der Unter- und der Oberseite des Kühlsegments 70 angeordnet ist.
Damit der erste und der zweite Wärmeträgerströmungspfad 78, 80 jeweils sowohl entlang der Unterseite des Kühlsegments 70, als auch entlang der Oberseite des Kühlsegments 70 verlaufen können, sind pro Kühlsegment 70 zwei Verteiler 81, 83 vorgesehen. Die Verteiler 81, 83 sind dazu eingerichtet, den ersten und den zweiten Wärmeträgerströmungspfad 78, 80 stromaufwärts des ersten und des zweiten Abschnitts 72, 74 des Kühlsegments 70 in zwei Strömungspfadabschnitte aufzuspalten, die dann durch den ersten und den zweiten Abschnitt 72, 74 des Kühlsegments 70 verlaufen. Ferner sind die Verteiler 81, 83 dazu eingerichtet, die Strömungspfadabschnitte stromabwärts des ersten und des zweiten Abschnitts 72, 74 des Kühlsegments 70 wieder zusammenzuführen.
Ferner sind der erste und der zweite Abschnitt 72, 74 des Kühlsegments 70 derart ausgelegt, dass ein Verhältnis zwischen einer an den dritten Abschnitt 76 des Kühlsegments 70 angrenzenden Oberfläche des ersten Abschnitts 72 des Kühlsegments 70 und einer an den dritten Abschnitt 76 des Kühlsegments 70 angrenzenden Oberfläche des zweiten Abschnitts 74 des Kühlsegments 70 einem Verhältnis zwischen der im Normalbetrieb des Wärmetauschers 68 über den ersten Abschnitt 72 abzuführenden Wärmeenergie des ersten Wärmeträgermediums und der im Normalbetrieb des Wärmetauschers 68 über den zweiten Abschnitt 74 abzuführenden Wärmeenergie des zweiten Wärmeträgermediums entspricht.
Der Wärmetauscher 68 umfasst ferner mindestens einen Kühlkörper 84. In 4a sind beispielhaft vier solcher Kühlkörper 84 zu sehen. Wie in 4a gezeigt, umfasst der Kühlkörper 84 ein wellblechartiges Louver Fin-Bauteil. Durch den Kühlkörper 84 verläuft mindestens ein zweiter Kälteträgerströmungspfad 86, der von einem zweiten Kälteträgermedium durchströmbar ist. In 4a ist beispielhaft zu erkennen, dass mehrere zweite Kälteträgerströmungspfade 86 entlang des Kühlkörpers 84 durch Rillen 88 des Louver Fin-Bauteils verlaufen.
Der erste und der zweite Wärmeträgerströmungspfad 78, 80 sind jeweils mit dem ersten und dem zweiten Kälteträgerströmungspfad 82, 86 thermisch gekoppelt, um Wärmeenergie des ersten und/oder des zweiten Wärmeträgermediums an das erste und/oder das zweite Kälteträgermedium abzuführen. Der Kühlkörper 84 und das Kühlsegment 70 können beispielsweise durch Rührreibschweißen miteinander verbunden sein.
Die Anordnung des ersten Kälteträgerströmungspfads 82 im Inneren des Kühlsegments 70 auf der sogenannten „Flüssigkeitsseite“ des Kühlsegments 70 und die Anordnung des zweiten Kälteträgerströmungspfad 86 in dem Kühlkörper 84 auf der sogenannten „Luftseite“ des Kühlsegments 70 erlauben es, dass die Wärmeenergie abgebenden Wärmeträgerströmungspfade 78, 80 jeweils einen Wärmedurchgang zu den Kälteträgerströmungspfaden 82, 86 besitzen. In diesem Sinne kann der Wärmetauscher 68 als Vier-Wege-Wärmetauscher bezeichnet werden.
In 3 ist zu sehen, wie der Wärmetauscher 68 bzw. das den Wärmetauscher 68 umfassende Kühlsystem 10 in die Flugzeugklimaanlage 100 integriert ist. Der erste Wärmeträgerströmungspfad 78 bildet einen Abschnitt des ersten Kreislaufs 34, in welchem das erste Medium aufgenommen ist, so dass das erste Medium den ersten Wärmeträgerströmungspfad 78 durchströmen kann. In der Umgebung des Wärmetauschers 68 wirkt der erste Kreislauf 34 als Wärmeträgerkreislauf und das erste Medium bildet somit ein erstes Wärmeträgermedium, das beim Durchströmen des Wärmetauschers 68 Wärmeenergie abgibt. Der zweite Wärmeträgerströmungspfad 80 bildet einen Abschnitt des zweiten Kreislaufs 64, in welchem das zweite Medium aufgenommen ist, so dass das zweite Medium den zweiten Wärmeträgerströmungspfad 80 durchströmen kann. In der Umgebung des Wärmetauschers 68 wirkt auch der zweite Kreislauf 64 als Wärmeträgerkreislauf und das zweite Medium bildet somit ein zweites Wärmeträgermedium, das beim Durchströmen des Wärmetauschers 68 Wärmeenergie abgibt.
Der erste Kälteträgerströmungspfad 82 bildet einen Abschnitt eines Kälteträgerkreislaufs 90, in welchem ein flüssiges, zweiphasiges oder gasförmiges erstes Kälteträgermedium aufgenommen ist, so dass das erste Kälteträgermedium den ersten Kälteträgerströmungspfad 82 durchströmen kann. Der Kälteträgerkreislauf 90 ist mit mindestens einer Kälteerzeugungseinrichtung 92 thermisch gekoppelt, die dazu eingerichtet ist, zur Kühlung des ersten Kälteträgermediums Wärmeenergie von dem ersten Kälteträgermedium abzuführen. Der mindestens eine in dem Kühlkörper 84 ausgebildete zweite Kälteträgerströmungspfad 86 ist von Stauluft als zweites Kälteträgermedium durchströmbar. Der Wärmetauscher 68 ist folglich derart in dem Stauluftkanal 30a angeordnet, dass der zweite Kälteträgerströmungspfad 86 von Stauluft durchströmt werden kann.
Bei einer derartigen Einbindung des Wärmetauschers 68 bzw. des Kühlsystems 10 in die Flugzeugklimaanlage 100 sind der erste und der zweite Kreislauf 34, 64, der Kälteträgerkreislauf 90 und der Stauluftkanal 30a zwar fluidisch unabhängig voneinander ausgebildet, jedoch jeweils über den Wärmetauscher 68 thermisch miteinander gekoppelt. Damit wird ein physikalisches Integrationskonzept bereitgestellt, das den im Bereich des Wärmetauschers 68 Wärmeenergie abgebenden und auf seiner „kalten Seite“ zur Klimatisierung der Passagierkabine 12 dienenden ersten Kreislauf 34 sowie den im Bereich des Wärmetauschers 68 Wärmeenergie abgebenden und auf seiner „kalten Seite“ Abwärme von der elektronischen Komponente 62 abführenden zweiten Kreislauf 64 mit dem im Bereich des Wärmetauschers 68 Wärmeenergie aufnehmenden und auf seiner „warmen Seite“ mit der Kälteerzeugungseinrichtung 92 verbundenen Kälteträgerkreislauf 90 und dem Wärmeenergie aufnehmenden Stauluftkanal 30a verbindet. Da neben dem Stauluftkanal 30a auch die Kälteerzeugungseinrichtung 92 dazu geeignet ist, Abwärme aus dem Flugzeug abzuführen, kann die Kälteerzeugungseinrichtung 92 als eine alternative Wärmesenke verstanden werden. Bei der Flugzeugklimaanlage 100 gemäß 3 sind (pro Flugzeugseite) lediglich zwei Wärmetauscher 26, 68 in einem einzigen Stauluftkanal 30a untergebracht. Dies spart Installationsvolumen und reduziert den Installationsaufwand und das Gewicht.
Das Kühlsystem 10 umfasst ferner einen im Bereich der Kälteerzeugungseinrichtung 92 angeordneten Sensor 94, der dazu eingerichtet ist, ein für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung 92 repräsentatives Signal zu erfassen. Eine mit dem Sensor 94 verbundene Steuereinrichtung 96 ist dazu eingerichtet, den dem Wärmetauscher 68 zugeführten Stauluftstrom, d.h. den Stauluftkanal 30a durchströmenden Stauluftstrom in Abhängigkeit des von dem Sensor 94 erfassten, für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung 92 repräsentativen Signals zu steuern. Die Steuerung des dem Wärmetauscher 68 zugeführten Stauluftstroms erfolgt mit Hilfe eines Massenstromreglers 98. Der Massenstromregler 98 umfasst einen Sensor 99, der dazu eingerichtet ist, ein für den durch den Stauluftkanal 30a hindurchströmenden Stauluftmassenstrom repräsentatives Signal zu erfassen und an die Steuereinrichtung 96 zu übermitteln. Die Steuereinrichtung 96 steuert den dem Wärmetauscher 68 zugeführten Massenstrom an Stauluft derart, dass dem Wärmetauscher 68 nur in dem Maße Stauluft zugeführt wird, in dem die Kälteerzeugungseinrichtung 92 alleine nicht in der Lage ist, die aus dem ersten und dem zweiten Kreislauf 34, 64 abzuführende Wärmeenergie aufzunehmen.
Die Steuereinrichtung 96 arbeitet demnach auf Basis einer Regelstrategie, die das Ziel hat, den Stauluftstrom durch den Wärmetauscher 68 und damit durch den Stauluftkanal 30a zu minimieren.
Das Kühlsystem 10 umfasst ferner einen im Bereich des ersten Kreislaufs 34 angeordneten Sensor 102, der dazu eingerichtet ist, ein für den Auslastungszustand des ersten Kreislaufs 34 repräsentatives Signal zu erfassen. Das für den Auslastungszustand des ersten Kreislaufs 34 repräsentative Signal kann beispielsweise die Drehzahl oder die Betriebsspannung eines dem ersten Kreislauf 34 zugeordneten Motors oder einer dem Kreislauf 34 zugeordneten Pumpe sein. Das für den Auslastungszustand des ersten Kreislaufs 34 repräsentative Signal kann aber auch eine Temperatur des in dem ersten Kreislauf 34 aufgenommenen ersten Mediums kurz vor Eintritt in den Wärmetauscher 68 sein.
Die Steuereinrichtung 96 ist ferner mit dem Sensor 102 sowie mit dem Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46 verbunden und dazu eingerichtet, das Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46 in Abhängigkeit des von dem Sensor 94 erfassten, für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung 92 repräsentativen Signals und in Abhängigkeit des von dem Sensor 102 erfassten, für den Auslastungszustand des Kreislaufs 34 repräsentativen Signals zu steuern. Die Steuerung des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 erfolgt beispielsweise anhand eines Regelventils 104 in dem Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46, das dazu eingerichtet ist, den dem Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46 zur Kühlung zugeführten Zuluftstrom zu steuern. Die Steuereinrichtung 96 steuert das Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46 derart, dass das Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46 nur in dem Maße Wärmeenergie von der Zuluft abführt, in dem der erste Kreislauf 34 in Kooperation mit der Kälteerzeugungseinrichtung 92 nicht dazu in der Lage ist, die von der Zuluft abzuführende Wärmeenergie abzuführen.
Damit kann die Steuereinrichtung 96 auf Basis einer Regelstrategie arbeiten, die zum einen das Ziel hat, den Stauluftstrom durch den Stauluftkanal 30a zu minimieren, und die zum anderen das Ziel hat, die Auslastung des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 zu reduzieren: Wenn die Kälteerzeugungseinrichtung 92 und der erste Kreislauf 34 gemäß den Sensoren 94 und 102 noch nicht voll ausgelastet sind, reduziert die Steuereinrichtung 96 anhand des Regelventils 104 die dem Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46 zur Kühlung zugeführte Zuluft derart, dass das Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46 entlastet wird. Zusätzlich oder alternativ reduziert die Steuereinrichtung 96 anhand des Massenstromreglers 98 den den Stauluftkanal 30a durchströmenden Stauluftstrom.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung 96 auch auf Basis folgender zweistufiger Regelstrategie arbeiten:

In einer ersten Stufe I erfolgt die Regelung folgendermaßen: (Ia) Im Normalbetrieb werden der Kreislauf 34 und das Verdichtungs- und Konditionierungssystem 46 derart betrieben, dass deren Leistungsbedarf minimal ist und zusätzlich die gesamte vom Kreislauf 34 abzutransportierende Wärmeenergie in der Kälteerzeugungseinrichtung 92 abgeführt wird. Dabei steuert die Steuereinrichtung 96 den Massenstromregler 98 derart, dass der Stauluftstrom im Stauluftkanal 30a gerade noch ausreicht, um die von Wärmetauscher 26 des Kälteaggregats 24 abzuführende Wärmeenergie abzuführen. (Ib) Sollte der Sensor 94 ein Signal erfassen, das repräsentativ dafür ist, dass die Kapazität der Kälteerzeugungseinrichtung 92 nicht ausreicht, die vom Kreislauf 34 abzutransportierende Wärmeenergie abzuführen, steuert die Steuereinrichtung 96 den Massenstromregler 98 derart, dass der Stauluftstrom im Stauluftkanal 30a ausreicht, gemeinsam mit der Kälteerzeugungseinrichtung 92 die vom Kreislauf 34 abzutransportierende Wärmeenergie abzuführen.

In einer zweiten Stufe II erfolgt die Regelung folgendermaßen: Wenn der Sensor 94 ein Signal erfasst, das repräsentativ dafür ist, dass die Kälteerzeugungseinrichtung 92 über größere Kapazitäten verfügt, wie nötig sind, den Betrieb in Ia der Stufe I zu bewirken bzw. aufrecht zu erhalten, reduziert die Steuereinheit 96 die Auslastung des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 und erhöht die Auslastung des Kreislaufs 34 solange, wie die im Wärmetauscher 68 zusätzlich abzuführende Wärmeenergie von der Kälteerzeugungseinrichtung 92 abgeführt werden kann. Durch die geringere von dem Wärmetauscher 26 abzuführende Wärmeenergie, lässt sich der Massenstromregler 98 weiter schließen, so dass weniger Stauluftwiderstand entsteht. Durch die thermische Kopplung des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 und des Kreislaufs 34 über den Kreislauf 50 und die Zuluft in der Zuluftleitung 52 wird dennoch sichergestellt, dass die Passagierkabine 12 die Zuluft mit der auf das notwendige Maß gekühlten Temperatur erhält.
Zur Regelung des Massenstroms des ersten Kälteträgermediums im Kälteträgerkreislauf 90 kann das Kühlsystem 10 ein Regel- oder Massenstromventil 106 umfassen. Das Regel- oder Massenstromventil 106 kann mit der Steuereinheit 96 verbunden sein. Zur Regelung des Massenstroms des Mediums im Kreislauf 34 kann das Kühlsystem 10 ein Regel- oder Massenstromventil 108 umfassen. Das Regel- oder Massenstromventil 108 kann mit der Steuereinheit 96 verbunden sein. Zur Erfassung der Temperatur der Zuluft in der Zuluftleitung 52 beim Eintritt in den Mischer 32 kann das Kühlsystem einen Temperatursensor 109 umfassen. Der Temperatursensor 109 kann mit der Steuereinrichtung 96 verbunden sein. Das Kühlsystem 10 kann ferner einen im Bereich des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 angeordneten Sensor 110 umfassen, der dazu eingerichtet ist, ein für den Auslastungszustand des Verdichtungs- und Konditionierungssystems 46 repräsentatives Signal zu erfassen. Der Sensor 110 kann mit der Steuereinheit 96 verbunden sein.
Alle oben beschriebenen Komponenten können zum Zwecke der Redundanz zweifach vorgesehen sein, siehe 1 bis 3.

Claims

Wärmetauscher (68), umfassend: - mindestens ein Kühlsegment (70) mit einem ersten Abschnitt (72), einem zweiten Abschnitt (74) und einem dritten Abschnitt (76), - einen durch den ersten Abschnitt (72) des Kühlsegments (70) verlaufenden ersten Wärmeträgerströmungspfad (78), der von einem ersten Wärmeträgermedium durchströmbar ist, - einen durch den zweiten Abschnitt (74) des Kühlsegments (70) verlaufenden zweiten Wärmeträgerströmungspfad (80), der von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist, - einen durch den dritten Abschnitt (76) des Kühlsegments (70) verlaufenden ersten Kälteträgerströmungspfad (82), der von einem ersten Kälteträgermedium durchströmbar ist, - mindestens einen Kühlkörper (84), und - mindestens einen durch den Kühlkörper (84) verlaufenden zweiten Kälteträgerströmungspfad (86), der von einem zweiten Kälteträgermedium durchströmbar ist, wobei der erste und der zweite Wärmeträgerströmungspfad (78, 80) jeweils mit dem ersten und dem zweiten Kälteträgerströmungspfad (82, 86) thermisch gekoppelt sind, um Wärmeenergie des ersten und/oder des zweiten Wärmeträgermediums an das erste und/oder das zweite Kälteträgermedium abzuführen, wobei der erste, der zweite und der dritte Abschnitt (72-76) des Kühlsegments (70) in einer sandwichartigen Struktur angeordnet sind, wobei sich der erste und der zweite Abschnitt (72, 74) jeweils in zumindest einer ersten Ebene (E1) und einer zweiten Ebene (E2) erstrecken, wobei sich der dritte Abschnitt (76) in einer zu der ersten Ebene (E1) parallel verlaufenden Ebene (E3) erstreckt, und wobei sich der durch den Kühlkörper (84) verlaufende zweite Kälteträgerströmungspfad (86) in einer zu der ersten Ebene (E1) parallel verlaufenden weiteren Ebene erstreckt, wobei der erste Wärmeträgerströmungspfad (78) stromaufwärts des ersten Abschnitts (72) in zwei Strömungspfadabschnitte aufgeteilt ist, die jeweils in die erste Ebene (E1) und die zweite Ebene (E2) führen und stromabwärts des ersten Abschnitts (72) wiedervereinigt werden, und der zweite Wärmeträgerströmungspfad (80) stromaufwärts des zweiten Abschnitts (74) in zwei Strömungspfadabschnitte aufgeteilt ist, die jeweils in die erste Ebene (E1) und die zweite Ebene (E2) führen und stromabwärts des zweiten Abschnitts (74) wiedervereinigt werden.
Wärmetauscher (68) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste und der zweite Abschnitt (72, 74) des Kühlsegments (70) jeweils in der ersten Ebene (E1) sowie der von der ersten Ebene (E1) beabstandeten und zu der ersten Ebene (E1) parallel verlaufenden zweiten Ebene (E2) erstrecken, und dass sich der dritte Abschnitt (76) in der zwischen der ersten und zweiten Ebene (E1, E2) angeordneten, zur ersten und/oder zweiten Ebene (E1, E2) parallel verlaufenden dritten Ebene (E3) erstreckt.
Wärmetauscher (68) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Abschnitt (72, 74) des Kühlsegments (70) derart ausgestaltet sind, dass ein Verhältnis zwischen einer Fläche, einer Oberfläche und/oder einem Raumvolumen des ersten Abschnitts (72) und einer Fläche, einer Oberfläche bzw. einem Raumvolumen des zweiten Abschnitts (74) einem Verhältnis zwischen der im Normalbetrieb des Wärmetauschers (68) über den ersten Abschnitt (72) abzuführenden Wärmeenergie und der im Normalbetrieb des Wärmetauschers (68) über den zweiten Abschnitt (74) abzuführenden Wärmeenergie entspricht.
Wärmetauscher (68) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zweite Kälteträgerströmungspfad (86) entlang einer Rille (88) eines wellblechartigen Louver Fin-Bauteils des Kühlkörpers (84) verläuft.
Kühlsystem (10), insbesondere zur Installation in einem Flugzeug, umfassend: - einen Wärmetauscher (68) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - einen ersten Wärmeträgerkreislauf (34), der von einem ersten Wärmeträgermedium durchströmbar ist, wobei der erste Wärmeträgerströmungspfad (78) des Wärmetauschers (68) einen Abschnitt des ersten Wärmeträgerkreislaufs (34) bildet, - einen zweiten Wärmeträgerkreislauf (64), der von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist, wobei der zweite Wärmeträgerströmungspfad (80) des Wärmetauschers (68) einen Abschnitt des zweiten Wärmeträgerkreislaufs (64) bildet, - einen Kälteträgerkreislauf (90), der von einem ersten Kälteträgermedium durchströmbar ist, wobei der erste Kälteträgerströmungspfad (82) des Wärmetauschers (68) einen Abschnitt des Kälteträgerkreislaufs (90) bildet, und - einen Stauluftkanal (30a), der von Stauluft als zweites Kälteträgermedium durchströmbar ist, wobei der Wärmetauscher (68) derart in dem Stauluftkanal (30a) angeordnet ist, dass der zweite Kälteträgerströmungspfad (86) des Wärmetauschers (68) von Stauluft durchströmbar ist.
Kühlsystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmeträgermedium ein zweiphasiges oder ein gasförmiges Wärmeträgermedium ist und der erste Wärmeträgerkreislauf (34) mit einer Zuluftleitung zur Zufuhr von Zuluft in eine Passagierkabine (12) thermisch gekoppelt ist, um Wärmeenergie von die Zuluftleitung durchströmender Zuluft abzuführen, und/oder dass das zweite Wärmeträgermedium ein flüssiges oder zweiphasiges Wärmeträgermedium ist und der zweite Wärmeträgerkreislauf (64) mit einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente (62) thermisch gekoppelt ist, um Wärmeenergie von der elektrischen/elektronischen Komponente (62) abzuführen, und/oder dass das erste Kälteträgermedium ein flüssiges, ein zweiphasiges oder ein gasförmiges Kälteträgermedium ist.
Kühlsystem (10) nach Anspruch 5 oder 6, ferner umfassend: - eine mit dem Kälteträgerkreislauf (90) thermisch gekoppelte Kälteerzeugungseinrichtung (92), die dazu eingerichtet ist, Wärmeenergie von dem ersten Kälteträgermedium abzuführen, - einen im Bereich der Kälteerzeugungseinrichtung (92) angeordneten Sensor (94), der dazu eingerichtet ist, ein für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung (92) repräsentatives Signal zu erfassen, und - eine mit dem Sensor (94) verbundene Steuereinrichtung (96), die dazu eingerichtet ist, den dem Wärmetauscher (68) zugeführten Stauluftstrom in Abhängigkeit des von dem Sensor (94) erfassten, für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung (92) repräsentativen Signals zu steuern.
Kühlsystem (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner umfassend: - ein Verdichtungs- und Konditionierungssystem (46), wobei das Verdichtungs- und Konditionierungssystem (46) und der erste Wärmeträgerkreislauf (34) mit einer Zuluftleitung zur Zufuhr von Zuluft in eine Passagierkabine (12) thermisch gekoppelt sind, um Wärmeenergie von die Zuluftleitung durchströmender Zuluft abzuführen, - einen im Bereich des ersten Wärmeträgerkreislaufs (34) angeordneten Sensor (102), der dazu eingerichtet ist, ein für den Auslastungszustand des ersten Wärmeträgerkreislaufs (34) repräsentatives Signal zu erfassen, und - eine mit dem Sensor (102) verbundene Steuereinrichtung (96), die dazu eingerichtet ist, das Verdichtungs- und Konditionierungssystem (46) in Abhängigkeit des von dem Sensor (102) erfassten, für den Auslastungszustand des ersten Wärmeträgerkreislaufs (34) repräsentativen Signals zu steuern.
Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers (68), mit den Schritten: - Leiten eines ersten Wärmeträgermediums durch einen ersten Wärmeträgerströmungspfad (78), der durch einen ersten Abschnitt (72) eines Kühlsegments (70) des Wärmetauschers (68) verläuft, - Leiten eines zweiten Wärmeträgermediums durch einen zweiten Wärmeträgerströmungspfad (80), der durch einen zweiten Abschnitt (74) des Kühlsegments (70) des Wärmetauschers (68) verläuft, - Abführen von Wärmeenergie aus einem ersten Kälteträgermedium durch eine Kälteerzeugungseinrichtung (92), - Leiten des ersten Kälteträgermediums durch einen ersten Kälteträgerströmungspfad (82), der durch einen dritten Abschnitt (76) des Kühlsegments (70) des Wärmetauschers (68) verläuft, und - Leiten eines zweiten Kälteträgermediums durch einen zweiten Kälteträgerströmungspfad (86), der durch einen Kühlkörper (84) des Wärmetauschers (68) verläuft, wobei der erste und der zweite Wärmeträgerströmungspfad (78, 80) jeweils mit dem ersten und dem zweiten Kälteträgerströmungspfad (82, 86) thermisch gekoppelt sind, und wobei Wärmeenergie des ersten und/oder des zweiten Wärmeträgermediums an das erste und/oder das zweite Kälteträgermedium abgeführt wird, wobei der erste Wärmeträgerströmungspfad (78) stromaufwärts des ersten Abschnitts (72) in zwei Strömungspfadabschnitte aufgeteilt wird, die jeweils in die erste Ebene (E1) und die zweite Ebene (E2) führen und stromabwärts des ersten Abschnitts (72) wiedervereinigt werden, und der zweite Wärmeträgerströmungspfad (80) stromaufwärts des zweiten Abschnitts (74) in zwei Strömungspfadabschnitte aufgeteilt wird, die jeweils in die erste Ebene (E1) und die zweite Ebene (E2) führen und stromabwärts des zweiten Abschnitts (74) wiedervereinigt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb des Wärmetauschers (68) über den ersten Abschnitt (72) des Kühlsegments (70) Wärmeenergie des ersten Wärmeträgermediums und über den zweiten Abschnitt (74) des Kühlsegments (70) Wärmeenergie des zweiten Wärmeträgermediums abgeführt wird, wobei ein Verhältnis zwischen der abgeführten Wärmeenergie des ersten Wärmeträgermediums und der abgeführten Wärmeenergie des zweiten Wärmeträgermediums dem Verhältnis zwischen einem für die Wärmetransfereigenschaften des ersten Abschnitts (72) charakteristischen Parameter und einem für die Wärmetransfereigenschaften des zweiten Abschnitts (74) charakteristischen Parameter entspricht.
Verfahren zum Betreiben eines insbesondere zur Installation in einem Flugzeug vorgesehenen Kühlsystems (10), mit den Schritten: - Leiten eines ersten Wärmeträgermediums durch einen ersten Wärmeträgerkreislauf (34), wobei der erste Wärmeträgerströmungspfad (78) eines Wärmetauschers (68) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 einen Abschnitt des ersten Wärmeträgerkreislaufs (34) bildet, - Leiten eines zweiten Wärmeträgermediums durch einen zweiten Wärmeträgerkreislauf (64), wobei der zweite Wärmeträgerströmungspfad (80) eines Wärmetauschers (68) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 einen Abschnitt des zweiten Wärmeträgerkreislaufs (64) bildet, - Leiten eines ersten Kälteträgermediums durch einen Kälteträgerkreislauf (90), wobei der erste Kälteträgerströmungspfad (82) eines Wärmetauschers (68) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 einen Abschnitt des Kälteträgerkreislaufs (90) bildet, und - Leiten von Stauluft, die einen Stauluftkanal (30a) durchströmt, als zweites Kälteträgermedium durch einen zweiten Kälteträgerströmungspfad (86) eines Wärmetauschers (68) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmeträgermedium ein zweiphasiges oder ein gasförmiges Wärmeträgermedium ist und der erste Wärmeträgerkreislauf (34) mit einer Zuluftleitung zur Zufuhr von Zuluft in eine Passagierkabine (12) thermisch gekoppelt ist und Wärmeenergie von die Zuluftleitung durchströmender Zuluft abführt, und/oder dass das zweite Wärmeträgermedium ein flüssiges oder zweiphasiges Wärmeträgermedium ist und der zweite Wärmeträgerkreislauf (64) mit einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente (62) thermisch gekoppelt ist und Wärmeenergie von der elektrischen /elektronischen Komponente (62) abführt, und/oder dass das erste Kälteträgermedium ein flüssiges, ein zweiphasiges oder ein gasförmiges Kälteträgermedium ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, das ferner die Schritte umfasst: - Abführen von Wärmeenergie von dem ersten Kälteträgermedium anhand einer mit dem Kälteträgerkreislauf (90) thermisch gekoppelten Kälteerzeugungseinrichtung (92), - Erfassen eines für den Auslastungszustand der Kälteerzeugungseinrichtung (92) repräsentativen Signals anhand eines im Bereich der Kälteerzeugungseinrichtung (92) angeordneten Sensors (94), und - Steuern des dem Wärmetauscher (68) zugeführten Stauluftstroms in Abhängigkeit des von dem Sensor (94) erfassten, für Auslastungszustands der Kälteerzeugungseinrichtung (92) repräsentativen Signals anhand einer mit dem Sensor (94) verbundenen Steuereinrichtung (96).
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, das ferner die Schritte umfasst: - Abführen von Wärmeenergie von Zuluft in einer Zuluftleitung (52) zur Zufuhr der Zuluft in eine Passagierkabine (12) anhand des ersten Wärmeträgerkreislaufs (34) und/oder eines mit der Zuluftleitung thermisch gekoppelten Verdichtungs- und Konditionierungssystems (46), - Erfassen eines für den Auslastungszustand des ersten Wärmeträgerkreislaufs (34) repräsentativen Signals anhand eines im Bereich des ersten Wärmeträgerkreislaufs (34) angeordneten Sensors (102), und - Steuern des Verdichtungs- und Konditionierungssystems (46) in Abhängigkeit des von dem Sensor (102) erfassten, für den Auslastungszustand des ersten Wärmeträgerkreislaufs (34) repräsentativen Signals anhand einer mit dem Sensor (102) verbundenen Steuereinrichtung (96).