-
Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und dazu eine Anordnung zur Klimatisierung von einander
angrenzenden Zonen eines druckbeaufschlagten Bereiches in einem
Flugzeug gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 und 4.
-
Eine bekannte Vorgehensweise bei
der Klimatisierung von Flugzeugkabinen geläufiger Passagierflugzeuge besteht
darin, daß im
oberen Deckenbereich einer Passagierkabine temperaturgeregelte Mischluft
eingeblasen wird. Diese (aufbereitete) 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. Abluftventil(en) zugeleitet,
das (die) dann die Abluft (druckgeregelt) an die äußere Umgebung nach
außerhalb
des Flugzeuges abführt
(abführen). Andererseits
wird ein weiterer Teil der verbrauchten Kabinenluft dem obereren
Kabinenbereich konstant entzogen, der danach mit Frischluft (von
den Klimakühlaggregaten)
gemischt als aufbereitete Rezirkulationsluft über Deckeneinlässe in die
Passagierkabine 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 Rezirkulationsluft (in einem Kreislauf)
der Flugzeugkabine (wie vorbeschrieben) zugeführt wird.
-
Es handelt sich dabei um die Luftverteilung einetagiger
Passagierdecks eines Flugzeuges, deren Luftverteilung sich gegenüber der
Lösung
einer Mehrdeckluftverteilung bei ausgeglichenen Druckverhältnissen
zwischen mehreren Passagierdecks, die über Treppenaufgänge verbunden
sind, unterscheidet.
-
Bei der Klimatisierung bekannter
einetagiger 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
Mischluftmenge (mit Frischluft gemischte aufbereitete Rezirkulationsluft)
immer den gleichen Kabinenquerschnitt. Ein Luftaustausch zu benachbarten
Kabinenquerschnitten (Kabinenlängsströmung) wird
vermieden.
-
Außerdem ist es bekannt, daß man in
bekannten Flugzeugen mit einem Deck durch Kalibrieren der Luftmengen
für die
einzelnen Kabinenbereiche versucht, den Luftaustausch zwischen verschiedenen
Kabinenbereichen in akzeptablen Grenzen zu halten. Zusätzlich wird
durch Vorhänge
oder feste Trennwände
der Luftaustausch lokal erschwert.
-
Prinzipiell führt ein unerwünschter
Luftaustausch je nach der aktuellen Nutzung der betroffenen Bereiche
zu ungewünschten
Begleiterscheinungen (Komforteinbußen), beispielsweise durch
den gleichermaßen
stattfindenden Transport von Rauch, Gerüchen oder sonstigen Schadstoffen.
Auch die Temperaturregelung wird durch diesen Luftaustausch beeinträchtigt,
falls warme oder kalte Luft in benachbarte Kabinenbereiche gelangt.
Sowohl die Kalibrierung der Luftmengen für die einzelnen Kabinenbereiche – als auch
die Verwendung von lokalen Vorhängen oder
Trennwänden
wird den Luftaustausch zwischen den (angrenzenden) Flugzeugbereichen
nicht vollständig
verhindern. Dazu müßte eine
Kalibrierung ausstattungsmäßig für jedes
Passagierflugzeug erfolgen und Bereichstrennungen luftdicht ausgeführt sein.
Diese Tatsache läßt sich
praxisbezogen wohl kaum verwirklichen, weil im besonderen der Gangbereich
aus Zulassungsgründen
aber auch aus praktischen Erwägungen
nicht dauerhaft versperrt sein darf und eine ausstattungsabhängige Kalibrierung sehr
aufwendig sein dürfte.
-
Weiterhin wird in der
DE 196 42 203 C1 nach dem
Prinzip der ausgeglichenen Druckkammern ein Belüftungskonzept vorgestellt,
mit dem ein Luftaustausch zwischen verschiedenen Decks eines Großraumpassagierflugzeuges
(Mehrdeckflugzeuges) verhindert wird. Dieses Ziel wird dermaßen erreicht, wonach
dem jeweiligen Deck genau die ihm vorher eingeblasene Luftmenge
wieder abgesaugt wird, wodurch sich somit zwischen den benachbarten
Decks kein Über-
oder Unterdruck einstellen kann (Nulldruckprinzip). Dieser Vorteil
wird mit einem zusätzlichen
Regelungsaufwand erreicht, um die jeweiligen Luftmengen exakt aufeinander
abzustimmen. Ferner kann auch zwischen zueinander benachbarten Bereichen,
die zueinander keine Differenzdrücke
aufweisen, durch natürliche
Konvektion, beispielsweise durch die Umwälzung von Luftschichten durch
Temperatur- oder
Dichteunterschiede, ein geringer Luftaustausch erfolgen. Selbst
ein solch geringer Luftaustausch wird in bestimmten Ausnahmefällen sehr
störend
wirken, den man konventionell nicht ohne die Vorsehung besonderer
Maßnahmen,
beispielsweise durch räumliche
Teilung der Raucher- und Nichtraucher-Kabinenbereiche, begegnen
wird.
-
Mit der
JP 08207899 A wird dem Fachmann nun
eine Lösung
zur Realisierung eines Luftvorhanges vorgestellt, der innerhalb
einem Passagierbereich für
ein Flugzeug mit einer im Deckenbereich installierten Düse, über die
ein linienförmiger
Luftstrom in den Passagierbereich geleitet wird, und einem dem Fußbodenbereich
angeschlossenen Saugport
5 (nach dem vorher erwähnten Vorbild)
realisiert wird. Etwaige Angaben zu(r) (Bildung von) einer Luftsenke im
Bodenbereich wird der Fachmann dieser Druckschrift nicht entnehmen.
Es lässt
sich jedenfalls jener Druckschrift kein Hinweis oder eine Anregung
darauf entnehmen, dass dem Fachmann einander angrenzende Passagierzonen
innerhalb dem Flugzeugrumpf vermittelt werden, die auch autark belüftet werden.
Folglich wird dieser Fachmann sich außerstande sehen, auch bei aufmerksamer
Betrachtung die Bildung dieser Luftsenke zu erkennen. Er wird auch
keine Gedanken entwickeln, nach denen er die Vorsehung entsprechender
Maßnahmen
zur Bildung dieser Luftsenke gleich mitlesen würde, weil nach dem Offenbarungsgehalt
der
JP 08207899 A die
Voraussetzungen dazu auch nicht (andeutungsweise) vermittelt werden.
-
Nach dieser Lösung wird die Anwendung eines
Luftvorhanges offenbart, um Bereiche – wie Raucher- und Nichtraucherplätze im Passagierbereich
eines Flugzeuges – voneinander
lufttechnisch zu trennen. Gerade für die Anwendung in einem Flugzeug ist
jedoch der zusätzliche
Aufwand, die ein Luftvorhang erfordert (Gebläse, Rohrleitungen) aus Gewichtsgründen und
wegen der Anhebung des Betreiberbedarfs (bspw. des Energiewachstums)
nicht optimal.
-
Auch den Lösungen der Druckschriften: „
JP 11059597 A ", „
DE 44 25 871 A1 " und „
EP 0 301 606 A1 " mangelt es ebenfalls
an den (hinsichtlich der Druckschrift: „
JP 08207899 A " bereits) vorbemerkten Voraussetzungen.
Die Lehre dieser Druckschriften bezieht sich jeweils auf eine Kabinenbe-
und -entlüftung
eines Flugzeuges, aus der man keinen zonal getrennten Kabinenbereich
von einander angrenzenden (hebeneinander befindlichen) Kabinenzonen
(als Bestandteil des Kabinenbereiches), die zudem autark be- und
entlüftet
werden, entnehmen wird. Es wird jeweils eine (etwa) gleichmäßige Luftdurchströmung des
Passagierbereiches gezeigt, die vom Deckenbereich – zum unterhalb
von installierten Hatracks gelegenen Wand- oder Raumbereich – oder zum
Bodenbereich verläuft
und unterhalb der Hatracks oder am Boden abgesaugt wird. Einen sich aufspannenden
Luftvorhang wird man wahrscheinlich nur mit Phantasie erkennen,
eine Luftsenke – wegen
der nicht gegebenen Voraussetzung – überhaupt nicht.
-
Demzufolge liegt der Endung die Aufgabe zugrunde,
mit einem Verfahren und dazu einer Anordnung zur Klimatisierung
von einander angrenzenden Zonen eines druckbeaufschlagten Bereiches
eines Flugzeuges bei zonal ausgeglichenen Druckverhältnissen
einen unerwünschten
Luftaustausch durch ungewolltes Überströmen der
Luft (von der einen zur anderen Zone) oder durch zonalen Luftaustausch
infolge natürlicher
Konvektion zu vermeiden. Dabei sollen keine Maßnahmen der Kalibrierung der Luftmengen
für die
einzelnen Kabinenzonen vorgesehen werden und auf weiteren Steuer-
oder Regelungsaufwand gänzlich
verzichtet werden.
-
Diese Aufgabe wird durch die in den
Ansprüchen
1 und 4 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigen
-
1 die
horizontale Bereichstrennung und
-
2 die
vertikale Bereichstrennung
zur Klimatisierung von zueinander
angrenzenden Kabinenzonen eines druckbeaufschlagten Kabinenbereiches
in einem Flugzeug.
-
Aus den beiden Darstellungen wird
man überwiegend
Gemeinsamkeiten entnehmen. Danach ist den einander angrenzenden
Zonen 1, 2 eines druckbeaufschlagten Flugzeugbereiches
jeweils eine Zuluftleitung angeschlossen, die separat einer Hauptluft-Versorgungsleitung
abgezweigt sind. Über letztere
wird – von
einem Luftmengen-Regelventil beeinflußt – klimaverträglich aufbereitete
Rezirkulationsluft, die von einer Mischereinheit bezogen wird, kontrolliert
zugeleitet. Außerdem
ist den beiden Zonen 1, 2 jeweils eine Entlüftungsleitung
angeschlossen, die separat einer Abluft-Hauptleitung verbunden sind. Über letztere
wird die zonal verbrauchte Rezirkulationsluft – von einem Luftmengen-Regelventil
beeinflußt – kontrolliert
zu Teilen der Luftaufbereitung rezirkuliert oder anderenfalls nach
außerhalb
dem Flugzeug abgegeben. Dabei teilt sich der von der Mischereinheit
rezirkulierte und durch die Hauptluft-Versorgungsleitung strömende Hauptluft-Versorgungsstrom 4 der
(passagierverträglich
angenehm aufbereiteten und mit Frischluftanteilen versehenen) Rezirkulationsluft
auf zwei Zuluft-Teilströme 1a, 2a auf.
Demnach wird ein erster Zuluft-Teilstrom 1a, der durch
eine erste – der
Hauptluft-Versorgungsleitung angeschlossenen – Zuluftleitung strömt, in eine
erste Zone 1 eingeblasen. Gleichermaßen wird ein zweiter Zuluft-Teilstrom 2a,
der durch eine zweite – der Hauptluft-Versorgungsleitung
angeschlossenen – Zuluftleitung
strömt,
in eine zweite Zone 2 eingeblasen.
-
Ähnlich
diesem Vorbild wird die Entlüftung der
beiden Zonen 1, 2 geschehen, wobei die zonal verbrauchte
Rezirkulationsluft durch den Druckausgleich der Luft entsorgt wird.
Danach ist der ersten Zone 1 eine erste Entlüftungsleitung
angeschlossen, über
die ein erster Abluft-Teilstrom 1b der verbrauchten Rezirkulationsluft,
welche die Zone 1 belastet, in die Abluft-Hauptleitung
abgeleitet wird. Gleichermaßen
ist der zweiten Zone 2 eine zweite Entlüftungsleitung angeschlossen, über die
ein zweiter Abluft-Teilstrom 2b der verbrauchten Rezirkulationsluft,
welche die zweite Zone 2 belastet, in die Abluft-Hauptleitung abgeleitet
wird.
-
Soweit wird der sachkundige Fachmann
mit gebührender
Aufmerksamkeit gewisse Übereinstimmungen
allgemeiner Art und Weise registrieren. Dazu wird – dem Verständnis der
Sache geschuldet – ergänzt, daß sich (in
praxi) der druckbeaufschlagte Bereich des Flugzeuges sich auf einen
Passagierkabinenbereich (als ein Bestandteil des Druckrumpfes) bezieht,
der (nach 1) eine horizontale
oder (nach 2) eine vertikale
Bereichstrennung in zwei unabhängig
voneinander zwangsbelüftete
(räumlich – nicht
durch eine Trennwand – abgeteilte)
und nebeneinander gelegene (angrenzende) Kabinenzonen, eben der
ersten Zone 1 (vorderer Kabinenbereich – Nichtraucherbereich) und
der zweiten Zone 2 (hinterer Kabinenbereich – Raucherbereich),
erfährt.
-
Die Unterschiede zwischen den beiden
Darstellungen beziehen sich auf vorzusehene Maßnahmen, mit denen man – bei vorhandenem
ausgeglichenen Druckverhältnis
zwischen der ersten und der zweiten Zone 1, 2 – einen
nichtkontrollierten Luftaustausch mit den (vorab geschilderten)
unerwünschten Begleiterscheinungen
durch ungewolltes Überströmen der
Luft (von der ersten Zone 1 zur zweiten Zone 2 oder
umgekehrt) oder durch zonalen Luftaustausch zwischen den beiden
Zonen 1, 2 infolge natürlicher Konvektion vermeiden
wird.
-
Um diese Maßnahmen erfolgversprechend umzusetzen,
ist der druckbeaufschlagten Flugzeugbereich im Bereich der zonalen
Luftübergänge der nebeneinander
(horizontal oder vertikal) sich erstreckenden Zonen 1, 2 mit
einer Absaugleitung verbunden. Dieser Saugleitung ist an eine Saugquelle
zum Absaugen eines Abluftstromes 3a angeschlossen. Durch
das Absaugen der Luft in diesem definitiv gewählten Luftübergangsbereich von beiden
Zonen 1, 2 wird ein sogenannter Trennstellenbereich 3 (zwischen
den benachbarten Zonen 1, 2) gebildet, der sich
nach der 1 vertikal
und nach der 2 horizontal
aufspannt.
-
Darin sind auch die wenigen Unterschiede zwischen
beiden Anordnungen (Darstellungen des vorgeschlagenen Ventilationsprinzips)
zu sehen. Ansonsten schließen
sich weitere Gemeinsamkeiten an.
-
Aus dem nahebefindlichen Übergangsluftbereich
[besser: einem dem randzonalen Übergangsluftbereich
(der angrenzenden Zonen 1, 2) nahegelegenen Raumbereich]
der im einzelnen belüfteten Zone 1, 2 des
druckbeaufschlagten Flugzeugbereiches wird jeweils ein Teilluftstrom 1c, 2c in
den erwähnten
Trennstellenbereich 3, der an den zonalen Übergängen der
nebeneinander befindlichen (angrenzenden) Zonen 1, 2 gebildet
wird, abfließen.
Der betreffende Teilluftstrom 1c, 2c wird durch
die Absaugung eines Abluftstromes 3a (mit Hilfe der Saugquelle)
aus dem Trennstellenbereich 3 erzwungenermaßen einsetzen.
Danach wird aus der ersten Zone 1 ein erster Teilluftstrom 1c und
aus einer zweiten Zone 2 ein zweiter Teilluftstrom 2c von
Luftmengen der (verbrauchten) Rezirkulationsluft (bspw. der Passagierkabinenluft)
in den Trennstellenbereich 3 abfließen, wobei die Teilluftströme 1c, 2c in
Absaugrichtung des Abluftstromes 3a jeweils durch die (erste und/oder
zweite) Entlüftungsleitung
strömen
werden und über
die Abluft-Hauptleitung abgeführt
werden.
-
Dabei wird der betreffenden Zone 1, 2 mindestens
eine Luftmenge abgesaugt, mit der durch die Luftströmung des
Abluftstromes 3a, der aus der Addition der fließenden Teilluftströme 1c, 2c gebildet wird,
im Trennstellenbereich 3 eine sogenannte Luftsenke gebildet
wird. Die Dimension der Luftsenke wird durch die Luftabsaugung aus
den beiden Zonen 1, 2, die – wie gesagt – voneinander
unabhängig
belüftet
werden, beeinflußt.
Durch die Absaugung wird eine permanent erzwungene Luftströmung der Teilluftströme 1c, 2c erreicht.
-
Die Luftsenke wird aus dem Luftüberschuß von einem
der beiden Zonen 1, 2 versorgt, wobei man – im Vergleich
der zonenbezogen eingeblasenen Luftmengen der Zuluft-Teilströme 1a, 2a – eine relativ
geringe Luftmenge (Luftbewegung) des Abluftstromes 3a absaugen
(feststellen) wird.
-
Zusammenfassend wird praktisch folgendes geschehen.
Die 1 zeigt eine horizontale
Anordnung von Kabinenzonen eines luftdruckbeaufschlagten Flugzeugbereiches,
in der eine vordere Kabinenzone 1 durch einen zugeleiteten
Zuluft-Teilstrom 1a belüftet
wird und durch einen abgeleiteten Abluft-Teilstrom 1b entlüftet wird.
Eine hintere Kabinenzone 2 des gleichen Flugzeugbereiches
wird ebenfalls durch einen zugeleiteten Zuluft-Teilstrom 2a belüftet und durch
einen abgeleiteten Abluft-Teilstrom 2b entlüftet. In
die Anordnung sind somit zwei voneinander unabhängig belüftete Kabinenzonen 1, 2 einbezogen,
die – auf
die Belüftung
bezogen – an
einem Trennstellenbereich 3 miteinander verbunden sind. Der
Trennstellenbereich 3 wird dadurch charakterisiert, daß durch
einen erzwungenen Abluftstrom 3a eine Luftsenke gebildet
wird, die dazu führt,
daß permanent
aus der vorderen Kabinenzone 1 ein Teilluftstrom 1c in
den Trennstellenbereich 3 strömt und aus der hinteren Kabinenzone 2 ein
Teilluftstrom 2c permanent in den Trennstellenbereich 3 strömt. Durch die
Dimensionierung der Luftsenke wird erreicht, daß kein direkter Luftaustausch
zwischen der vorderen Kabinenzone 1 und der hinteren Kabinenzone 2 erfolgen
kann, obwohl keine räumlich
feste Trennung der beiden Zonen 1, 2 (zueinander)
mittels einer Trennwand vorhanden ist. Die Zuluft-Teilströme 1a, 2a werden üblicherweise
durch den Hauptluft-Versorgungsstrom 4 für diesen
Druckkabinenbereich gebildet. Die Abluft-Teilströme 1b, 2b bilden üblicherweise
den Abluft-Hauptstrom 5 der Druckkabine, der rezirkuliert wird
oder über
Druckluft-Regelventile den Druckrumpf des Flugzeuges verläßt. Der
erzwungene Abluftstrom 3a kann prinzipiell ebenfalls rezirkuliert
werden oder über
eine Öffnung
den Druckrumpf verlassen. Die 2 zeigt
eine vertikale Anordnung von Kabinenzonen eines luftdruckbeaufschlagten
Flugzeugbereiches, in der eine obere Kabinenzone 1 und eine
untere Kabinenzone 2 in der vorher gleichermaßen beschriebenen
Art und Weise belüftet
und entlüftet
wird. Auch in dieser Anordnung sind die Kabinenzonen 1, 2 an
einem Trennstellenbereich 3 – auf die Belüftung bezogen – miteinander
verbunden. Die Wirkungsweise entspricht der nach 1. Aus funktionellen Gründen ist
darauf zu achten, dass sich möglichst
in unmittelbarer Nähe
der vorbesprochenen Luftsenke keine Zuluftquellen befinden, da solche
Zuluftquellen die Absaugmenge zur Luftsenkenbildung unnötig vergrößern würde. Die
Anordnung kann auch ohne Probleme mit einem Vorhang, welcher die
Kabinenzonen 1, 2 räumlich (fiktiv) abteilen würde, kombiniert
werden.
-
Mit dieser angegeben Anordnung – vergegenständlicht
auch durch Be- und Entlüftungskanäle und einen
Saugfan – wird
vollständig
verhindert, daß Luft
(auch nicht durch natürliche
Konvektion) aus einer Kabinenzone 1 in die andere (angrenzende)
Kabinenzone 2 – oder
in umgekehrter Richtung – ungewollt überströmen wird.
Vorteilhafterweise verzichten das Verfahren und die Anordnung (zur
Durchführung des
Verfahrens) gänzlich
auf Steuerungs- und Regelungsaufwand.
-
- 1,
2
- Zone
(eines druckbeaufschlagten Flugzeugbereiches)
- 3
- Trennstellenbereich
- 3a
- Abluftstrom
- 1a,
2a
- Zuluft-Teilstrom
- 1b,
2b
- Abluft-Teilstrom
- 1c,
2c
- Teilluftströme
- 4
- Hauptluft-Versorgungsstrom
- 5
- Abluft-Hauptstrom