DE19642203C1

DE19642203C1 - Lüftungssystem zur Klimatisierung eines Großraumpassagierflugzeuges

Info

Publication number: DE19642203C1
Application number: DE19642203A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Ing Scherer; Uwe Dipl Ing Buchholz
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1996-10-12
Filing date: 1996-10-12
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2016-10-13
Also published as: JP3088982B2; EP0835803A3; US5890957A; DE59711939D1; EP0835803A2; EP0835803B1; JPH10119895A; ES2229305T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lüftungssystem zur Klimatisierung eines Großraum passagierflugzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Vorgehensweise bei der Klimatisierung von Flugzeugkabinen geläufiger Passagierflugzeuge besteht darin, daß im oberen Deckenbereich einer Passagierkabine temperaturgeregelte Mischluft eingeblasen wird. Die verbrauchte Mischluft durchströmt den Kabinenbereich und verläßt die Kabine einerseits über nahe dem oder unmittelbar in den Kabinenboden eingelassene und unterhalb diesem befindliche Abluftquerschnitte. Dieser Teil der verbrauchten Kabinenluft wird dem (den längsverteilt) im Flugzeugrumpf angeordneten Ausström- bzw. Abluftventile(n) zugeleitet, das (die) dann die Abluft (druckgeregelt) an die äußere Umgebung nach außerhalb des Flugzeuges abführt (ab führen). Andererseits wird ein weiterer Teil der verbrauchten Kabinenluft dem obereren Kabinenbereich konstant entzogen, der danach mit Frischluft (von den Klimakühlaggre gaten) gemischt als aufbereitete Rezirkulationsluft über Deckeneinlässe in die Passagier kabine eingeblasen wird. Es ist auch bekannt, daß die Mischluft, nachdem sie die Passagierkabine durch die Abluftquerschnitte verlassen hat, teilweise wieder durch ein Gebläse angesaugt und mit der erwähnten Frischluft gemischt als aufbereitete Rezirku lationsluft (in einem Kreislauf) der Flugzeugkabine (wie vorbeschrieben) zugeführt wird.

Es handelt sich da bei um die Luftverteilung eintägiger Passagierdecks eines Flugzeu ges, deren Luftverteilung sich gegenüber (im Vergleich) der Lösung einer Mehrdeckluft verteilung bei ausgeglichenen Druckverhältnissen zwischen mehreren Passagierdecks, die über Treppenaufgänge verbunden sind, unterscheidet.

Bei den Klimatisierung bekannter eintägiger Passagierdecks eines Flugzeuges erzeugt das Durchströmen der verbrauchten Passagierluft durch die Abluftquerschnitte einen Widerstand, der zu einem Druckaufbau im Kabinenbereich führt. Die Kabine stellt eine Druckkammer dar, welche längsachsenverteilt dem Flugzeugrumpf gleichmäßig mit Abluftquerschnitten versehen ist. Demzufolge durchströmt die eingeblasene Misch luftmenge (mit Frischluft gemischte aufbereitete Rezirkulationsluft) immer den gleichen Kabinenquerschnitt. Ein Luftaustausch zu benachbarten Kabinenquerschnitten (Kabinen längsströmung) wird vermieden.

Bekanntermaßen sind bei Flugzeugrümpfen, die mit einer Mehrdeckkonfiguration ausge rüstet sind, mehrere Flugzeugkabinen übereinander angeordnet, die über große Treppen häuser bzw. Treppenaufgänge miteinander verbunden sind. Das Durchströmverhalten der Luft durch die obere Passagierkabine eines aus mehreren Decks aufgebauten Passa gierflugzeuges würde sich nachteilig verändern, sofern man diese Flugzeugkabinen - nach dem bekannten Stand der Technik - klimatisiert. Da der Widerstand infolge der Treppenhausverbindung zwischen den einzelnen Decks (Mehrdeckkonfiguration) bei Luftdurchströmung um ein vielfaches kleiner ist als der Widerstand der Abluftquer schnitte des Flugzeuges, wird die eingeblasene recycelte Mischluft der oberen (Druck-)Kabine zum größten Teil über die Treppenhäuser entweichen. Danach würden große Längsströmungen in dieser Kabine einsetzen, wobei gleichsam nachteiligerweise Temperaturschichtungs- und Passagierkomfortprobleme erzeugt werden. Diese Proble me würden sich noch verstärken, falls die Frischluftmengenzufuhr variabel eingestellt wird.

Nach der DE 44 25 871 A1 ist eine Lösung bekannt, bei der die Klimatisierung eines Mehrdeckflugzeuges mit zwei übereinander angeordneten Passagierdecks betrieben wird. Für jede Passagierkabine sind separate Klimakreisläufe vorgesehen. Dabei wird die dem Hauptdeck abgeführte verbrauchte Passagierluft zunächst einem Recycling unter zogen, die dann mit aufbereiteter Triebwerks-Zapfluft vorgemischt wird und danach einer lokalen Mischkammer zugeleitet wird. In diese Mischkammer wird weiterhin die verbrauchte Passagierluft des (über dem Hauptdeck angeordneten) Oberdecks, die vorher auch einem Recycling unterzogen wurde, geleitet. Die Mischkammer besitzt zwei Abgänge, die jeweils getrennt mit den Lufteinlässen des Ober- bzw. Hauptdecks ver bunden sind. Dabei wird die ausgangsseitig bereitgestellte (und so aufbereitete) Rezirku lationsluft zu Teilen in die deckgetrennten Passagierkabinen eingeleitet. Bei dieser Lösung wird die mit einem Gebläse abgesaugte Luftmenge aus dem Oberdeck nicht dem Luftstrom entsprechen, der dem Oberdeck zugeführt wird. Somit wird sich zwangsläufig ein Über- oder Unterdruck im Oberdeck einstellen, der zu einem nicht gewünschten Luftaustausch zwischen dem Ober- und Unterdeck führen würde, sofern die beiden Decks durch ein Treppenhaus oder einen Treppenaufgang verbunden wären. Weiterhin sieht die Lösung vor, das die Abluft des Oberdecks mit der Abluft des Haupt decks in einer gemeinsamen lokalen Mischkammer gemischt und danach verzweigt wird.

Deshalb wären dem betreffenden Mischkammerabgang ungünstig große Rohrquer schnitte (-innendurchmesser) abzuführen, die einen erhöhten Platzbedarf beanspruchen und zudem das Gewicht und den Kraftstoffverbrauch eines Mehrdeck-Passagierflugzeu ges ungünstig beeinflussen würden.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Lüftungs system zur Klimatisierung eines Großraumpassagierflugzeuges, bei dem mehrere Passa gierdecks über Treppenhäuser oder -aufgänge verbunden sind, derart zu gestalten, daß mit ihm bei ausgeglichenen Druckverhältnissen zwischen den Passagierdecks ein Luft austausch über die Treppenhaus- oder Treppenaufgangsverbindungen ausgeschlossen wird. Dabei soll eine gleichmäßige Durchströmung aller Kabinenquerschnitte (über die Kabinenlänge) ohne bereichsübergreifende Kabinenlängsströmung (entlang der Rumpflängsachse) erreicht werden, wobei Temperaturschichtungsprobleme, die einen nachteiligen Einfluß auf den Passagierkomfort ausüben würden, gänzlich auszuschließen sind. Das Verlegen ungünstiger Leitungsquerschnitte der Luftstromverbindungen, die Einfluß auf das Gesamtgewicht und den Kraftstoffverbrauch des materialintensiven Großraumpassagierflugzeuges besitzen, soll vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher beschrie ben.

Die Fig. 1 zeigt eine Übersicht des Lüftungssystem zur Klimatisierung des Großraum passagierflugzeuges, dessen Flugzeug-Druckrumpf 1 in mehrere Decks unterteilt ist. Dabei schließt der Rumpfquerschnitt einen Ober- und einen Hauptdeckbereich 2, 3 für Passagiere, einen Unterdeckbereich 4 für begleitendes Fracht- und Ladegut und einen diesem darunter gelegenen Abluftbereich 8 ein. Der Ober- und Hauptdeckbereich 2, 3 und der Abluftbereich 8 stellen funktionell eine Druckkabine dar. Eine kanalartige Druck kammerverbindung 5, die ein für Flugpassagiere benutzbares Treppenhaus oder einen Treppenaufgang aufnimmt, vereint den Ober- und Hauptdeckbereich 2, 3 miteinander. Beide Deckenbereiche schließen einen Passagierbereich ein, der gemeinsam klimatisiert wird. Das Luftrecycling des zu klimatisierenden Passagierbereiches wird mit zwei Recy clingeinheiten 6, 7 betrieben.

Die Recyclingeinheiten 6, 7 bestehen einheitlich aus einer Filtereinheit 61, 71, welche sich aus mehreren in Reihe geschalteten zweckbestimmten Filtern zur Beseitigung von Partikeln, Gerüchen und Keime sonstigen Verschmutzungen (toxische Stoffe ect.) aus der verbrauchten Abluft der Passagierkabine aufbaut, und einer Gebläseeinheit 62, 72 zur Luftansaugung der Kabinenabluft zusammensetzt, die luftstrombezogen in Reihe verbunden sind. Die betreffende Gebläseeinheit 62, 72 besteht aus wenigstens einem Lüfter, der drehzahlgeregelt arbeitet. Mit der charakteristischen Drehzahlregelung der Gebläseeinheit 62, 72 läßt sich der entlüftete (abgesaugte) und korrelativ der belüften de (eingeblasene) Volumenstrom der Luft genauestens regulieren, worauf später einge gangen wird. Es wird ergänzt, daß die Filtereinheit 61, 71 auf den Eingang und die Gebläseeinheit 62, 72 auf den Ausgang der Recyclingeinheit (6; 7) geschalten ist.

Die Lösung sieht vor, daß der Oberdeckbereich 2 mit einer ersten und einer zweiten Recyclingeinheit 6, 7 verbunden ist. Beide Recyclingeinheiten 6, 7 nehmen eingangs seitig eine Teilmenge (einen Anteil der Gesamtmenge) der verbrauchten Kabinenluft des Oberdeckbereiches (2) als Rezirkulationsluft auf. Dabei ist die erste Recyclingeinheit 6 mit einem (nicht gezeigten) oberen Deckenauslaß, der beispielsweise oberhalb eines Hatrackkastens und nahe einer Deckenverkleidung in der Seitenwandverkleidung der Kabine liegen kann, verbunden.

Die zweite Recyclingeinheit 7 steht mit einem (nicht gezeigten) Luftauslaß in Verbin dung, der sich nahe dem Bodenbereich des Oberdeckbereiches 2 in der Seitenwandver kleidung der Kabine befindet. Weiterhin ist der Ausgang der ersten Recyclingeinheit 6 mit einer ersten funktionellen Schnittstelle 9 und der Ausgang der zweiten Recyclingein heit 7 mit einer zweiten funktionellen Schnittstelle 10 verbunden.

Diesen separaten funktionellen Schnittstellen 9, 10 ist schnittstellenbezogen eine (nicht gezeigte) Mischeinheit integriert. Die Schnittstellen 9, 10 sind jeweils an eine Frisch luftleitung angeschlossen sind, über die ihnen extern bezogene temperierte Frischluft zugeführt wird. Da die beiden Recyclingeinheiten 6, 7 ausgangsseitig aufbereitete (gefilterte) Rezirkulationsluft bereitstellen, wird diese Rezirkulationsluft nach Erreichen der betreffenden Schnittstelle 9, 10 mittels der Mischeinheit mit Frischluft vermischt.

Das Lüftungssystem wird derart ergänzt, wonach die erste Schnittstelle 9 mit dem Oberdeckbereich 2 und die zweite Schnittstelle 10 mit dem Hauptdeckbereich 3 ver bunden ist. Damit wird dem Klimabereich (Oberdeck- und Hauptdeckbereich) bereichs weise getrennt die schnittstellenbezogene Mischluft über separaten Verbindungen zugeführt. Die der ersten Schnittstelle 9 abgehende mischluftführende Leitung ist mit einem (nicht gezeigten) Deckeneinlaß, der etwa in Mitte der Deckenverkleidung des Oberdecks 2 eingelassen ist, verbunden. Die der zweiten Schnittstelle 10 abgehende mischluftführende Leitung ist mit einem (nicht gezeigten) Deckeneinlaß, der beispiels weise oberhalb eines Hatrackkastens und nahe einer Deckenverkleidung in der Seiten wandverkleidung des Hauptdeckbereiches 3 eingelassen ist, verbunden.

Die verbrauchte Abluft des Hauptdeckbereichs 3 wird über wenigstens einen Abluft kanal 81, 82 entlüftet, der in einen Abluftbereich 8 des Flugzeuges mündet. Dabei mündet in den Hauptdeckbereich 3 jeweils links- und rechtseitig und nahe dessen Seitenwandverkleidung ein Abluftkanal 81, 82, der den Abluftbereich 8 mit dem Haupt deckbereich 3 luftstrombezogen verbindet. Der Querschnitt des betreffenden Abluftka nals 81, 82 führt seitlich am Unterflurbereich 4 vorbei. Er wird durch die Seitenwand verkleidung unterhalb des Hauptdeckbereiches 3 begrenzt.

Die im Hauptdeckbereich 3 verbrauchte Kabinenabluft, die den verbleibenden Teil der im Klimabereich verbrauchten Abluft darstellt, wird nach ihrem Einströmen in den Abluftbe reich (8) den Flugzeug-Druckrumpf 1 über wenigstens ein (nicht gezeigtes) Ausström ventil das Flugzeug verlassen, welches im Bodenbereich des Flugzeug-Druckrumpfes installiert ist.

Es wird erwähnt, daß (allgemein) alle in einen Luftstrom ein bezogenen Recyclingein heiten 6, 7 und Verbindungen mittels Luftstromverbindungsleitungen- oder kanäle realisiert sind.

Zusammengefaßt wird in den Oberdeckbereich 2 zur Klimatisierung temperaturgeregelte Mischluft eingeblasen. Der Rezirkulationsanteil der Mischluft wird dabei diesem Bereich direkt entnommen, indem die Gebläseeinheit 62 der ersten Recyclingeinheit 6 die verbrauchte (und vorher durch die Filtereinheit 61 gereinigte) Kabinenabluft ansaugt und danach der schnittstellenbezogenen Zuluft [(Oberdeck-)Frischluft)] beimischt. Um einen Druckaufbau oder Druckabbau in der oberen Druckkabine (Oberdeckbereich 2) zu verhindern, wird wenigstens mit dem drehzahlgeregelten Gebläse 72 (der Recyclingein heit 7) genau die dem Oberdeck zugeführte Frischluftmenge wieder entnommen. Dabei wird durch geregelte Absaugung eine ausgeglichene Volumenstrombilanz (Zuluftmen ge = Abluftmenge = konstant) des Oberdeckbereiches 2 erreicht. Diese dem Ober deckbereich 2 entnommene Kabinenabluft wird über die Filtereinheit 71 der zweiten Recyclingeinheit 7, die nach dem Absaugen (vorher) diese Abluft reinigt, der schnitt stellenbezogenen (Hauptdeck-)Frischluft als aufbereitete Rezirkulationsluft (Decktrans ferluft) zugemischt. Diese temperaturgeregelte (Hauptdeck-)Mischluft durchströmt den Hauptdeckbereich 3 und verläßt ihn über die Abluftquerschnitte. Der Abtransport dieser (Hauptdeck-)Abluft nach außerhalb des Flugzeug-Druckrumpfes 1 erfolgt durch den Abluftbereich 8 (die Abluftdruckkammer) unterhalb des Hauptdeckbereiches 3, von da aus sie über ein (nicht gezeigtes geregeltes) Ausströmventil den Flugzeug-Druckrumpf 1 verläßt.

Durch die Anwendung der Lösung wird der Luftaustausch über die kanalartige Druck kammerverbindung 5 (Treppenhaus bzw. Aufgang) vermieden sowie eine gleichmäßige Durchströmung aller belüfteten Passagierkabinenquerschnitte ohne Kabinenlängsströ mung erreicht. Infolge dessen läßt sich eine gleichmäßige Kabinenquerschnittsdurch strömung über die Kabinenlänge einstellen.

Die angestrebte Kabinendurchströmung wird durch die Anordnung der Kabinenluftein- und auslässe in einem Kabinenquerschnitt bestimmt. Dabei wird die dem Oberdeckbe reich 2 entnommene Abluft als Rezirkulationsluft für den Hauptdeckbereich 3 genutzt.

Mit der Lösung wird demonstriert, daß der beim Durchströmen der Abluftquerschnitte entstehende Druckaufbau im Hauptdeckbereich 3 sich gleichmäßig über die kanalartige Druckkammerverbindung 5 (Treppenhaus, Verkleidungsschlitze) auf den gesamten Passagierbereich (Ober- und Hauptdeckbereich 2, 3) ausgleicht und ausgeglichene Druckkammerinnendrücke garantiert. Unabhängig der Größe des zugeführten Frischluft anteils bzw. der eingeblasenen (Misch-)Luftmengen weisen die beiden Bereiche den glei chen Druckkammer-Innendruck auf; die Innendrücke der beiden Druckkammern sind gegeneinander immer ausgeglichen.

Bezugszeichenliste

1 Flugzeug-Druckrumpf
2 Oberdeckbereich
3 Hauptdeckbereich
4 Unterdeckbereich
5 Druckkammerverbindung
6, 7 Recyclingeinheit
61, 71 Filtereinheit
62, 72 Gebläseeinheit
8 Abluftbereich
81, 82 Abluftkanal
9, 10 Schnittstelle, funktionell.

Claims

1. Lüftungssystem zur Klimatisierung eines Großraumpassagierflugzeuges, bei dem ein Flugzeug-Druckrumpf in mehrere Decks unterteilt ist, dessen Rumpfquer schnitt wenigstens einen Ober- und einen Hauptdeckbereich für Passagiere, einen Unterdeckbereich für begleitendes Fracht- und Ladegut und einen diesem darunter gelegenen Abluftbereich einschließt, wobei der Ober- und Hauptdeck bereich, die beide einen gemeinsamen Klimabereich einschließen, und der Abluft bereich funktionell eine Druckkabine darstellen, bei dem der Ober- und der Hauptdeckbereich, jeweils mit einer separaten funktionellen Schnittstelle ver bunden sind, der schnittstellenbezogen eine Mischeinheit integriert ist und die an eine Zuluftleitung, über die Zuluft zugeführt wird, angeschlossen ist, bei dem der Oberdeckbereich mit einer ersten funktionellen Schnittstelle verbunden ist, die den Oberdeckbereich mit Zuluft versorgt, und das Luftrecycling des Klimaberei ches mit wenigstens einer Recyclingeinheit, der eine Gebläseeinheit integriert ist, erfolgt, wobei letztere mit einer zweiten funktionellen Schnittstelle verbunden ist, bei dem in den Hauptdeckbereich wenigstens ein Abluftkanal mündet, mit dem der Abluftbereich luftstrombezogen verbunden ist, durch den ein Teil der im Klimabereich verbrauchten Abluft den Abluftbereich erreicht, die über wenig stens ein im Flugzeug-Druckrumpf installiertes Ausströmventil das Flugzeug verläßt, bei dem die in einen Luftstrom einbezogenen Recyclingeinheiten und Verbindungen mittels Luftstromverbindungsleitungen oder -kanäle realisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ober- und Hauptdeckbereich (2; 3) miteinander durch wenigstens eine kanalartige Druckkammerverbindung (5) verbunden ist, daß der Oberdeckbereich (2) mit wenigstens einer Gebläse einheit (72) verbunden ist, mit der durch Absaugung eines Teiles der dem Ober deckbereich (2) zugeführten Zuluftmenge eine ausgeglichene Volumenstrombi lanz der dem Oberdeckbereich (2) gesamten Zu- und Abluftmengen genauestens realisiert wird, die ausgangsseitig an die zweite funktionelle Schnittstelle (10) geschalten ist, daß der Ober- und der Hauptdeckbereich (2; 3) bereichsweise getrennt mit dem Ausgang der betreffenden zugeordneten Schnittstelle (9; 10) verbunden sind.

2. Lüftungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klimabereich mit wenigstens zwei Recyclingeinheiten (6; 7) verbunden ist, wobei der ersten funktionellen Schnittstelle (9) zusätzlich eine erste Recyclingeinheit (6) zugeschalten ist, mit der die geregelte Absaugung eines weiteren Teiles der dem Oberdeckbereich zu geführten Zuluftmenge erfolgt, und eine zweite Recyclingeinheit (7) mit der zweiten funktionellen Schnittstelle (10) verbunden ist, mit der die geregelte Absaugung eines weiteren Teiles der dem Oberdeckbereich (2) zugeführten Zuluftmenge realisiert wird, so daß eine ausgeglichene Volumenstrombilanz der dem Oberdeckbereich (2) gesamten Zu- und Abluftmengen genauestens einge halten wird.

3. Lüftungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberdeckbereich (2) mit dem Eingang einer ersten und einer zweiten Recyclingeinheit (6; 7) verbunden ist, die beide einen Teil der verbrauchten Kabinenluft des Oberdeckbereiches (2) als Rezirkulationsluft eingangsseitig aufnehmen, und daß die erste Recyclingeinheit (6) ausgangsseitig mit einer ersten funktionellen Schnittstelle (9) und die zweite Recyclingeinheit (7) ausgangsseitig mit einer zweiten funktionellen Schnittstelle (10) verbunden ist, wobei die Ausgänge der beiden Recyclingeinheiten (6; 7) aufbereitete Rezirkulationsluft bereitstellen, die nach Erreichen der betreffenden Schnittstelle (9; 10) mittels der Mischeinheit mit Frischluft vermischt wird.

4. Lüftungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Recyclingeinheiten (6; 7) sich jeweils aus einer Filtereinheit (61; 71) für Partikel, Gerüche und Keime und einer drehzahlgeregelten Gebläseeinheit (62; 72) zur Luftansaugung zusammensetzen, die luftstrombezogen in Reihe geschalten sind, wobei die Filtereinheit (61; 71) auf den Eingang und die Gebläseeinheit (62; 72) auf den Ausgang der betreffen den Recyclingeinheit (6; 7) geschalten ist.

5. Lüftungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schnittstelle (9) mit dem Oberdeckbereich (2) und die zweite Schnittstelle (10) mit dem Hauptdeckbereich (3) abgangsseitig verbunden sind, wobei dem Ober- und dem Hauptdeckbereich (2; 3) bereichsweise getrennt schnittstellenbezogene Mischluft über die separa ten Verbindungen eingangsseitig zugeführt wird und die verbrauchte Abluft des Hauptdeckbereichs (3) in dessen Bodennähe über den Abluftkanal (81; 82) entlüftet wird.

6. Lüftungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammerverbindung (5) wenigstens einen den Bodenbereich des Oberdeckbereiches (2) mit dem Decken bereich des Hauptdeckbereiches (3) verbindenden offenen Bereich einschließt, der vorzugsweise mittig der Flugzeugrumpf-Querachse gelegen ist und der wenigstens ein mit beiden Deckbereichen befestigt verbundenes Treppenhaus oder einen Treppenaufgang aufnimmt.