WO2010049060A1 - System und verfahren zur klimatisierung einer flugzeugkabine mit verbesserter kühlleistung - Google Patents

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WO2010049060A1
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recirculation
air
mixer
aircraft cabin
air conditioning
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Juergen Kelnhofer
Dariusz Krakowski
Ahmet Kayihan Kiryaman
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Airbus Operations Gmbh
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    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D13/08—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned the air being heated or cooled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D2013/0603—Environmental Control Systems
    • B64D2013/0655—Environmental Control Systems with zone or personal climate controls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64D2013/0603—Environmental Control Systems
    • B64D2013/0688—Environmental Control Systems with means for recirculating cabin air

Definitions

  • the present invention relates to a system and a method for air conditioning an aircraft cabin, which provide improved cooling performance compared to known systems and methods.
  • the cabin of a modern passenger aircraft is usually air-conditioned both in flight and in ground operation of the aircraft by means of an air-conditioning system.
  • the air conditioning units of the aircraft air conditioning system which are arranged, for example, in the wing roots of the aircraft, are supplied with bleed air taken from the engine compressors or auxiliary power plant compressors, which air is cooled to a desired low temperature in the air conditioning units.
  • the air conditioning units may also supply warm air for heating the aircraft cabin.
  • the cooled air in the air conditioning units of the aircraft air conditioning system is passed into a mixer, where it is mixed with air extracted from the aircraft cabin recirculation.
  • an air-conditioning system described for example in DE 44 25 871 C2 which comprises two recirculation systems for extracting recirculation air from the aircraft cabin.
  • a low pressure recirculation system extracts air from an upper deck area of the cabin, while a high pressure recirculation system serves to extract air from a middle deck area of the cabin.
  • the recirculation air discharged from the high deck recirculation system from the center deck area of the cabin is blown into a central mixer of the aircraft air conditioning system.
  • the air drawn from the lower deck area of the cabin by the low pressure recirculation system is supplied to local mixers fed by the central mixer with pre-mixed air, ie an air mixture of cold fresh air provided by the air conditioning units and recirculation air from the middle deck area of the cabin ,
  • pre-mixed air ie an air mixture of cold fresh air provided by the air conditioning units and recirculation air from the middle deck area of the cabin
  • the air mix of premixed air generated in the local mixers from the central mixer and recirculation air from the upper deck area of the cabin is finally used for air conditioning of the aircraft cabin.
  • air from a local mixer arranged in the area of the middle deck is directed into the middle deck area of the cabin, while air from a local mixer arranged in the area of the upper deck is blown into the upper deck area of the cabin.
  • auxiliary power compressor Increasing the performance of the auxiliary power compressor, however, in turn results in additional costs, additional weight and integration problems, or at least a significant reduction in the service life of the compressor.
  • increasing the size of the air conditioning units may require adjustments to other aircraft components and systems, such as air conditioning systems. the circulating air blowers and the piping systems, which can again result in additional costs, additional weight and integration problems.
  • the invention is directed to the object of specifying a system and a method for the air conditioning of an aircraft cabin, which, while avoiding the disadvantages described above, which are associated with an increase in the air conditioning units, provides improved cooling performance compared to known systems and methods.
  • a system for air conditioning an aircraft cabin comprises an air conditioning unit which is connected to a central mixer to the central Mixer to supply air at a desired low temperature.
  • the air conditioning unit may be supplied with bleed air from the engine compressors or the auxiliary engine compressors of the aircraft under an increased pressure. If desired or necessary, the air conditioning system according to the invention can also have several air conditioning units.
  • a first recirculation system of the air conditioning system according to the invention is adapted to remove recirculation air from a first cabin area.
  • the first recirculation system may comprise a plurality of air outlet openings arranged in the first aircraft cabin area, which are formed, for example, in a ground-level sidewall area or in a floor area of the first aircraft cabin area.
  • the first recirculation system of the air conditioning system according to the invention is further connected to the central mixer for directing the recirculation air discharged from the first cabin area into the central mixer.
  • the air conditioning system comprises a second recirculation system, which is adapted to discharge recirculation air from a second aircraft cabin area.
  • the second recirculation system may also include a plurality of air outlet openings formed in a bottom-side sidewall region or in a bottom region of the second aircraft cabin region.
  • the first aircraft cabin area can be, for example, a middle deck area of the aircraft cabin.
  • the second aircraft cabin area may then be, for example, an upper deck area of the cabin.
  • the second recirculation system is connected to a local mixer to direct the recirculation air from the second aircraft cabin area to the local mixer.
  • the air conditioning system may also comprise a plurality of local mixers.
  • a system for air conditioning the cabin of a wide-bodied aircraft with two passenger decks may, for example, comprise a first local mixer arranged in the area of the middle deck and a second local mixer arranged in the area of the upper deck.
  • the local mixer is connected to the central mixer.
  • the mixed air generated in the central mixer from the air conditioning unit provided cold fresh air and recirculation air from the first aircraft cabin area can thus be directed from the central mixer in the local mixer.
  • the mixed air supplied from the central mixer is still mixed with the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area. mixes before passing the mixed air from the local mixer into the aircraft cabin.
  • mixed air from a first local mixer arranged in the region of a middle deck can be used to air-condition the middle deck area of the aircraft cabin
  • mixed air from a local mixer arranged in the area of an upper deck can be used to air-condition the upper deck area of the aircraft cabin.
  • the second recirculation system comprises a cooling unit formed separately from the air conditioning unit or the air conditioning units of the air conditioning system.
  • the cooling unit is arranged upstream of the local mixer in the second recirculation system relative to the flow direction of the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area and is configured to cool the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area to a desired temperature.
  • the refrigeration unit of the second recirculation system causes the recirculation air discharged from the second cabin area to be pre-cooled to a desired temperature before being directed into the local mixer.
  • the temperature of the air conditioning air exiting the local mixer can be effectively reduced without it being necessary to supply mixing air to the local mixer from the central mixer at a lower temperature.
  • the air conditioning system according to the invention can thus be lowered, the temperature of the guided from the local mixer in the aircraft cabin air conditioning air, without it being necessary to increase the cooling capacity of the air conditioning unit or the air conditioning units.
  • the air conditioning system according to the invention thus makes it possible to increase the cooling capacity of the entire system by integrating an additional requirement-specific dimensioned cooling unit into the second recirculation system, without requiring an increase in the air conditioning unit or the air conditioning units.
  • the air conditioning system according to the invention can therefore typically avoid disadvantages associated with an increase in the air conditioning unit or the air conditioning units, such as additional costs, additional weight and integration problems.
  • the air conditioning unit is located in a central recirculation discharge line of the second recirculation system.
  • the refrigeration unit may be arranged in the central recirculation air tabschreibtechnisch the second recirculation system with respect to the flow direction of discharged from the second aircraft cabin area recirculation air in the second recirculation system also downstream of a recirculation fan.
  • the cooling unit is arranged in a first recirculation air distribution line of the second recirculation system.
  • the first recirculation air distribution line preferably branches off from the central recirculation air discharge line of the second recirculation system and connects the central recirculation air discharge line to a first local mixer.
  • the refrigeration unit can be arranged upstream of the local mixer in relation to the flow direction of the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area in the second recirculation system.
  • the cooling unit can also be arranged in a second recirculation air distribution line of the second recirculation system, which connects the central recirculation air discharge line with a second local mixer.
  • the refrigeration unit is preferably arranged upstream of the second local mixer with respect to the flow direction of the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area in the second recirculation system.
  • the second recirculation system of the air conditioning system according to the invention may also comprise more than one refrigeration unit.
  • the refrigeration units can then be arranged at the above-described positions in the second recirculation system, wherein two or more refrigeration units can be arranged one behind the other at one position or the refrigeration units can be distributed at different positions in the second recirculation system.
  • the cooling unit provided in the second recirculation system of the air conditioning system according to the invention may be adapted to be supplied with cooling energy by an existing cooling system of the aircraft.
  • the cooling unit may be designed in the form of a heat exchanger to which cooling energy is supplied from an existing cooling system of the aircraft.
  • Cooling systems which supply cooling energy to the cooling unit of the air-conditioning system according to the invention include, for example, cooling systems installed in the area of the galleys or cooling systems serving to cool the aircraft electronics.
  • the cooling unit provided in the second recirculation system of the air conditioning system according to the invention may also be designed as an independent cooling system, ie as a cooling system which itself generates cooling energy.
  • the cooling unit may be configured in the form of an air chili.
  • air having a desired low temperature is generated by means of an air conditioning unit.
  • the cold fresh air generated by the air conditioning unit is fed into a central mixer.
  • a first recirculation system recirculation air is discharged from a first cabin area.
  • the air discharged from the first cabin area by the first recirculation system is directed to the central mixer.
  • a second recirculation system recirculation air is discharged from a second aircraft cabin area.
  • the air discharged from the second aircraft cabin area by the second recirculation system is directed to a local mixer.
  • Mixed air from the central mixer is fed to the local mixer.
  • the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area is cooled to a desired temperature by a refrigeration unit of the second recirculation system, which is formed separately from the air conditioning unit or the air conditioning units of the air conditioning system, before it is fed into the local mixer.
  • the chiller may be located in a central recirculation air discharge line of the second recirculation system upstream or downstream from a recirculation fan, in a first recirculation air distribution line of the second recirculation system upstream of a first local mixer or in a second recirculation air distribution line of the second recirculation system upstream be arranged by a second mixer.
  • the cooling unit can be supplied with cooling energy by an existing cooling system of the aircraft or can be designed as an independent cooling system.
  • FIG. 1 shows an overview of a system for air conditioning of an aircraft cabin
  • FIG. 2 shows a detailed representation of a first embodiment of an air conditioning system according to the invention
  • FIG. 3 shows a detailed representation of a second embodiment of an air-conditioning system according to the invention
  • FIG. 4 shows a detailed representation of a third embodiment of an air-conditioning system according to the invention.
  • Figure 5 shows a detailed view of a fourth embodiment of an air conditioning system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a system 10 for air conditioning of an aircraft cabin 12.
  • the aircraft cabin 12 comprises two passenger decks and consequently a first aircraft cabin area 12a formed by a middle deck of the aircraft cabin 12 and a second aircraft cabin area 12b formed by an upper deck of the aircraft cabin 12.
  • the air conditioning system 10 comprises two air conditioning units 14a, 14b arranged in the wing root regions of the aircraft for generating cold fresh air, which is supplied to a central mixer 16.
  • Check valves 17a, 17b prevent backflow of air from the mixer 16 into the air conditioning units 14a, 14b.
  • the central mixer 16 the cold fresh air generated by the air conditioning units 14a, 14b mixed with recirculation air, which is discharged from a first recirculation system 18 from the first aircraft cabin area 12a, ie the middle deck of the aircraft cabin 12.
  • the recirculation air removal from the first aircraft cabin area 12a is effected by means of two recirculation fans 19a, 19b by air outlet openings arranged in the floor area of the first aircraft cabin area.
  • the first local mixer 20 is arranged in the region of the 5 middle deck of the aircraft cabin 12, while the second local mixer 22 is arranged in the region of the upper deck of the aircraft cabin 12.
  • the local mixers 20, 22 are further supplied with recirculation air which is drawn from the second aircraft cabin area 12b by a second recirculation system 24.
  • Recirculation air removal from the second aircraft cabin area 12b takes place by means of a recirculation fan 25 through air outlet openings arranged in a side wall area of the second aircraft cabin area 12b.
  • a filter 26 arranged upstream of the recirculation fan 25, relative to the flow direction of the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area 12b, cleans the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area 12b.
  • the second recirculation system 24 further comprises a cooling unit 28 formed separately from the air conditioning units 14a, 14b, the possible arrangements of which are illustrated in the second recirculation system 24 in FIGS. 2 to 5.
  • the cooling unit 28 serves to cool the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area 12b before it is fed into the local mixers 20, 22 to a desired temperature.
  • the cooling unit 28 may be designed, for example, in the form of a heat exchanger and be supplied with cooling energy by an existing cooling system of the aircraft. For example, one in the field of
  • cooling unit 28 25 galleys of the aircraft installed cooling system or an aircraft electronics cooling system to supply the cooling unit 28 are used with cooling energy.
  • the cooling unit 28 may also be embodied as an independent cooling system, for example in the form of an air chill.
  • the cooling unit 28 is arranged in a central recirculation air discharge line 30 of the second recirculation system 24. Relative to the flow direction of the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area 12b in the second recirculation system 24, the refrigeration unit 28 is downstream of the latter
  • J5 recirculation fan 25 of the second recirculation system 24 is arranged.
  • the cooling unit 28 in the central recirculation air discharge line 30 of the second recirculation system 24 may also be arranged upstream of the recirculation fan 25.
  • the refrigeration unit 28 is positioned downstream of the filter 26. Alternatively, however, the refrigeration unit 28 may be disposed upstream of the filter 26.
  • the refrigeration unit 28 is arranged in a first recirculation air distribution line 32 of the second recirculation system 24, which connects the central recirculation air discharge line 30 to the first local mixer 20.
  • the refrigeration unit 28 is downstream with respect to the flow direction of the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area 12b in the second recirculation system 24 from a connection point 36 of the central recirculation air discharge line 30 to the first recirculation air distribution line 32 and upstream of the first recirculation air distribution line 32 local mixer 20 arranged.
  • FIG. 5 shows a further alternative embodiment of an air-conditioning system 10, in which the cooling unit 28 is operated in a second recirculation air-conditioning system.
  • the 20 distribution line 38 is arranged, which connects the central Rezirkulations Kunststoffabschreibtechnisch 30 with the second local mixer 22. Based on the flow direction of the recirculation air discharged from the second aircraft cabin area 12b in the second recirculation system 24, the refrigeration unit 28 in the second recirculation air distribution line 38 is downstream of a connection point 36 of FIG.

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Abstract

Ein System (10) zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine (12) umfasst ein Klimaaggregat (14), das mit einem zentralen Mischer (16) verbunden ist, um dem zentralen Mischer (16) Luft mit einer gewünschten tiefen Temperatur zuzuführen. Ein erstes Rezirkulationssystem (18) ist dazu eingerichtet, Abluft aus einem ersten Flugzeugkabinenbereich (12a) abzuführen und ist mit dem zentralen Mischer (16) verbunden, um die Abluft aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich (12a) in den zentralen Mischer (16) zu leiten. Ein zweiten Rezirkulationssystem (24) ist dazu eingerichtet, Abluft aus einem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abzuführen und ist mit einem lokalen Mischer (20, 22) verbunden, um die Abluft aus dem zweiten Flugzeugkabine (12b) in den lokalen Mischer (20, 22) zu leiten. Der lokale Mischer (20, 22) ist mit dem zentralen Mischer (16) verbunden, um Mischluft aus dem zentralen Mischer (16) in den lokalen Mischer (20, 22) zuzuführen. Das zweite Rezirkulationssystem (24) umfasst ein Kühlaggregat (28), das bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem (24) stromaufwärts von dem lokalen Mischer (20, 22) angeordnet und dazu eingerichtet ist, die aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführte Rezirkulationsluft auf eine gewünschte Temperatur zu kühlen.

Description

System und Verfahren zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine mit verbesserter Kühlleistung
5
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine, die im Vergleich zu bekannten Systemen und Verfahren eine verbesserte Kühlleistung liefern.
lo Die Kabine eines modernen Passagierflugzeugs wird üblicherweise sowohl im Flugbetrieb als auch im Bodenbetrieb des Flugzeugs mittels einer flugzeugeigenen Klimaanlage klimatisiert. Den beispielsweise in den Flügelwurzeln des Flugzeugs angeordneten Klimaaggregaten der Flugzeugklimaanlage wird den Triebwerkskompressoren oder Hilfstriebwerkskompressoren entnommene Zapfluft zugeführt, die in i5 den Klimaaggregaten auf eine gewünschte tiefe Temperatur abgekühlt wird. Bei
Bedarf können die Klimaaggregate auch warme Luft zum Heizen der Flugzeugkabine liefern. Die in den Klimaaggregaten der Flugzeugklimaanlage abgekühlte Luft wird in einen Mischer geleitet, wo sie mit aus der Flugzeugkabine abgesaugter Rezirkulati- onsluft vermischt wird. Die in dem Mischer erzeugte Mischluft aus von den Klimaag-
20 gregaten bereitgestellter kalter Frischluft und aus der Flugzeugkabine abgesaugter Rezirkulationsluft wird schließlich zur Klimatisierung der Flugzeugkabine in die Flugzeugkabine eingeleitet.
In Großraumflugzeugen, insbesondere in Großraumflugzeugen mit zwei sich über die 5 gesamte Flugzeuglänge erstreckenden Passagierdecks kommt derzeit eine beispielsweise in der DE 44 25 871 C2 beschriebene Klimaanlage zum Einsatz, die zwei Rezir- kulationssysteme zur Absaugung von Rezirkulationsluft aus der Flugzeugkabine umfasst. Ein Niederdruckrezirkulationssystem extrahiert Luft aus einem Oberdeckbereich der Kabine, während ein Hochdruckrezirkulationssystem dazu dient, Luft aus o einem Mitteldeckbereich der Kabine zu extrahieren. Die von dem Hochdruckrezirkulationssystem aus dem Mitteldeckbereich der Kabine abgeführte Rezirkulationsluft wird in einen zentralen Mischer der Flugzeugklimaanlage eingeblasen. Die von dem Nie- derdruckrezirkulationssystem aus dem Oberdeckbereich der Kabine gesaugte Luft wird dagegen lokalen Mischern zugeführt, die von dem zentralen Mischer mit vorge-5 mischter Luft, d.h. einer Luftmischung aus von den Klimaaggregaten bereitgestellter kalter Frischluft und Rezirkulationsluft aus dem Mitteldeckbereich der Kabine gespeist werden. Die in den lokalen Mischern erzeugte Luftmischung aus vorgemischter Luft aus dem zentralen Mischer und Rezirkulationsluft aus dem Oberdeckbereich der Kabine wird schließlich zur Klimatisierung der Flugzeugkabine genutzt. Insbesondere wird Luft aus einem im Bereich des Mitteldecks angeordneten lokalen Mischer in den Mitteldeckbereich der Kabine geleitet, während Luft aus einem im Bereich des Ober- decks angeordneten lokalen Mischer in den Oberdeckbereich der Kabine eingeblasen wird.
In modernen Passagierflugzeugen ist die Konzeption der flugzeugeigenen Klimaanlage üblicherweise an die anwendungsspezifischen Kühlanforderungen angepasst. Im Fall einer erhöhten Kühlanforderung muss folglich auch die Kühlleistung der Flugzeugklimaanlage entsprechend gesteigert werden. Eine Erhöhung der Kühlleistung kann durch eine Vergrößerung der Klimaaggregate erreicht werden. Vergrößerte und damit leistungsstärkere Klimaaggregate führen jedoch zu Mehrkosten, Mehrgewicht und Problemen bei der Integration in den begrenzten Einbauraum an Bord des Flug- zeugs. Da die Leistung der Klimaaggregate maßgeblich von der Temperatur und dem Druck der den Klimaaggregaten zugeführten Triebwerkszapfluft abhängt, muss ferner auch die Leistung des Hilfstriebwerkskompressors, der im Bodenbetrieb für die Versorgung der Klimaaggregate mit Prozessluft sorgt, erhöht werden. Eine Leistungssteigerung des Hilfstriebwerkskompressors hat jedoch wiederum Mehrkosten, Mehrgewicht und Integrationsprobleme, zumindest aber eine deutliche Reduktion der Lebensdauer des Kompressors zur Folge. Schließlich erfordert eine Vergrößerung der Klimaaggregate unter Umständen Anpassungen an weiteren Flugzeugkomponenten und -Systemen, wie z.B. den Umluftgebläsen und den Rohrleitungssystemen, wodurch erneut Mehrkosten, Mehrgewicht und Integrationsprobleme entstehen können.
Die Erfindung ist auf die Aufgabe gerichtet, ein System und ein Verfahren zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine anzugeben, die unter Vermeidung der oben beschriebenen, mit einer Vergrößerung der Klimaaggregate verbundenen Nachteile im Vergleich zu bekannten Systemen und Verfahren eine verbesserte Kühlleistung lie- fern.
Diese Aufgabe wird durch ein System zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes System zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine umfasst ein Klimaaggregat, das mit einem zentralen Mischer verbunden ist, um dem zentralen Mischer Luft mit einer gewünschten tiefen Temperatur zuzuführen. Dem Klimaaggregat kann von den Triebwerkskompressoren oder den Hilfstriebswerkskompressoren des Flugzeugs Zapfluft unter einem erhöhten Druck zugeleitet werden. Falls gewünscht oder erforderlich, kann das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem auch mehrere Klimaaggregate aufweisen. Ein erstes Rezirkulationssystem des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems ist dazu eingerichtet, Rezirkulationsluft aus einem ersten Flugzeugkabinenbereich abzuführen. Das erste Rezirkulationssystem kann eine Mehrzahl von in dem ersten Flugzeugkabinenbereich angeordneten Luftauslassöffnungen umfassen, die beispielsweise in einem bodennahen Seitenwandbereich oder in einem Bodenbereich des ersten Flugzeugkabinenbereichs ausgebildet sind. Das erste Rezirkulationssystem des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems ist ferner mit dem zentralen Mischer verbunden, um die aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführte Rezirkulationsluft in den zentralen Mischer zu leiten.
Ferner umfasst das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem ein zweites Rezirkulationssystem, das dazu eingerichtet ist, Rezirkulationsluft aus einem zweiten Flugzeugkabinenbereich abzuführen. Ähnlich wie das erste Rezirkulationssystem, kann auch das zweite Rezirkulationssystem eine Mehrzahl von Luftauslassöffnungen umfassen, die in einem bodennahen Seitenwandbereich oder in einem Bodenbereich des zwei- ten Flugzeugkabinenbereichs ausgebildet sind. In einem Großraumflugzeug mit zwei Passagierdecks kann der erste Flugzeugkabinenbereich beispielsweise ein Mitteldeckbereich des Flugzeugkabine sein. Der zweite Flugzeugkabinenbereich kann dann beispielsweise ein Oberdeckbereich der Kabine sein. Das zweite Rezirkulationssystem ist mit einem lokalen Mischer verbunden, um die Rezirkulationsluft aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich in den lokalen Mischer zu leiten. Je nach Ausgestaltung des Systems kann das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem auch eine Mehrzahl von lokalen Mischern umfassen. Ein System zur Klimatisierung der Kabine eines Großraumflugzeugs mit zwei Passagierdecks kann beispielsweise einen ersten im Bereich des Mitteldecks angeordneten lokalen Mischers sowie einen zweiten im Bereich des Oberdecks angeordneten lokalen Mischer umfassen.
Der lokale Mischer ist mit dem zentralen Mischer verbunden. Die in dem zentralen Mischer erzeugte Mischluft aus von dem Klimaaggregat bereitgestellter kalter Frischluft und Rezirkulationsluft aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich kann somit aus dem zentralen Mischer in den lokalen Mischer geleitet werden. In dem lokalen Mischer wird die aus dem zentralen Mischer zugeführte Mischluft schließlich noch mit der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten Rezirkulationsluft ge- mischt, bevor die Mischluft aus dem lokalen Mischer in die Flugzeugkabine geleitet wird. Beispielsweise kann Mischluft aus einem im Bereich eines Mitteldecks angeordneten ersten lokalen Mischer dazu verwendet werden, den Mitteldeckbereich der Flugzeugkabine zu klimatisieren, während Mischluft aus einem im Bereich eines Oberdecks angeordneten lokalen Mischer dazu eingesetzt werden kann, den Oberdeckbereich der Flugzeugkabine zu klimatisieren.
In dem erfindungsgemäßen System zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine umfasst das zweite Rezirkulationssystem ein separat von dem Klimaaggregat bzw. den Klimaaggregaten des Klimatisierungssystems ausgebildetes Kühlaggregat. Das Kühlaggregat ist bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem stromaufwärts von dem lokalen Mischer angeordnet und dazu eingerichtet, die aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte Rezirkulationsluft auf eine ge- wünschte Temperatur zu kühlen. Mit anderen Worten, das Kühlaggregat des zweiten Rezirkulationssystems sorgt dafür, dass die aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte Rezirkulationsluft auf eine gewünschte Temperatur vorgekühlt wird, bevor sie in den lokalen Mischer geleitet wird.
Durch die Vorkühlung der Rezirkulationsluft aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich kann die Temperatur der den lokalen Mischer verlassenden Klimatisierungsluft wirksam gesenkt werden, ohne dass es hierzu erforderlich ist, dem lokalen Mischer Mischluft aus dem zentralen Mischer mit einer tieferen Temperatur zuzuführen. Bei dem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem kann somit die Temperatur der aus dem lokalen Mischer in die Flugzeugkabine geleiteten Klimatisierungsluft gesenkt werden, ohne dass es erforderlich ist, die Kühlleistung des Klimaaggregats bzw. der Klimaaggregate zu steigern. Das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem ermöglicht somit durch die Integration eines zusätzlichen anforderungsspezifisch dimensionierten Kühlaggregats in das zweite Rezirkulationssystem eine Steigerung der Kühlleis- tung des Gesamtsystems, ohne dass hierfür eine Vergrößerung des Klimaaggregats bzw. der Klimaaggregate erforderlich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem können daher typischerweise mit einer Vergrößerung des Klimaaggregats bzw. der Klimaaggregate verbundene Nachteile, wie Mehrkosten, Mehrgewicht und Integrationsprobleme vermieden werden.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems ist das Klimaaggregat in einer zentralen Rezirkulationsabfuhrleitung des zweiten Rezirkulati- onssystems bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem stromaufwärts von einem Rezirkulationsgebläse des zweiten Rezirkulationssystems angeordnet. Alternativ dazu kann das Kühlaggregat in der zentralen Rezirkulationsluf- tabfuhrleitung des zweiten Rezirkulationssystems bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem auch stromabwärts von einem Rezirkulationsgebläse angeordnet sein.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems ist das Kühlaggregat in einer ersten Rezirkulationsluftverteilungsleitung des zweiten Rezirkulationssystems angeordnet. Die erste Rezirkulationsluftverteilungslei- tung zweigt vorzugsweise von der zentralen Rezirkulationsluftabfuhrleitung des zweiten Rezirkulationssystems ab und verbindet die zentrale Rezirkulationsluftabfuhr- leitung mit einem ersten lokalen Mischer. In der ersten Rezirkulationsluftverteilungs- leitung kann das Kühlaggregat bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem stromaufwärts von dem lokalen Mischer angeordnet sein.
Ferner kann das Kühlaggregat auch in einer zweiten Rezirkulationsluftverteilungslei- tung des zweiten Rezirkulationssystems angeordnet sein, die die zentrale Rezirkulati- onsluftabfuhrleitung mit einem zweiten lokalen Mischer verbindet. In der zweiten Rezirkulationsluftverteilungsleitung ist das Kühlaggregat bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem vorzugsweise stromaufwärts von dem zweiten lokalen Mischer angeordnet.
Falls gewünscht oder erforderlich kann das zweite Rezirkulationssystem des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems auch mehr als ein Kühlaggregat umfassen. Die Kühlaggregate können dann an den oben beschriebenen Positionen in dem zweiten Rezirkulationssystem angeordnet sei, wobei an einer Position zwei oder mehr Kühlaggregate hintereinander angeordnet sein können oder die Kühlaggregate an verschiedenen Positionen in dem zweiten Rezirkulationssystem verteilt sein können.
Das in dem zweiten Rezirkulationssystem des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems vorgesehene Kühlaggregat kann dazu eingerichtet sein, durch ein bestehendes Kühlsystem des Flugzeugs mit Kühlenergie versorgt zu werden. Beispielsweise kann das Kühlaggregat in Form eines Wärmetauschers ausgebildet sein, dem von einem bestehenden Kühlsystem des Flugzeugs Kühlenergie zugeführt wird. Als Kühlsysteme, die dem Kühlaggregat des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems Kühlenergie zuführen, kommen beispielsweise im Bereich der Galleys installierte Kühlsysteme oder zur Kühlung der Flugzeugelektronik dienende Kühlsysteme in Frage. Alternativ dazu kann das in dem zweiten Rezirkulationssystem des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems vorgesehene Kühlaggregat jedoch auch als eigenständiges Kühlsystem, d.h. als Kühlsystem ausgebildet sein, das selbst Kühlenergie erzeugt. Beispielsweise kann das Kühlaggregat in Form eines Air-Chiliers ausgestaltet sein.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine wird mittels eines Klimaaggregats Luft mit einer gewünschten tiefen Temperatur erzeugt. Die von dem Klimaaggregat erzeugte kalte Frischluft wird in einen zentralen Mischer zugeführt. Mittels eines ersten Rezirkulationssystems wird Rezirkulationsluft aus einem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführt. Die von dem ersten Rezirkulationssystem aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich abgeführte Luft wird in den zentralen Mischer geleitet. Mittels eines zweiten Rezirkulationssystems wird Rezirkulationsluft aus einem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführt. Die von dem zweiten Rezirkulationssystem aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte Luft wird in einen lokalen Mischer geleitet. Mischluft aus dem zentralen Mischer wird dem lokalen Mischer zugeführt. Die aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich abgeführte Rezirkulationsluft wird vor ihrer Zufuhr in den lokalen Mischer durch ein Kühlaggregat des zweiten Rezirkulationssystems, das separat von dem Klimaaggregat oder den Klimaaggregaten des Klimatisierungssystems ausgebildet ist, auf eine gewünschte Temperatur gekühlt.
Das Kühlaggregat kann, wie oben beschrieben, in einer zentralen Rezirkulations- luftabfuhrleitung des zweiten Rezirkulationssystems stromaufwärts oder stromab- wärts von einem Rezirkulationsgebläse, in einer ersten Rezirkulationsluftverteilungs- leitung des zweiten Rezirkulationssystems stromaufwärts von einem ersten lokalen Mischer oder in einer zweiten Rezirkulationsluftverteilungsleitung des zweiten Rezirkulationssystems stromaufwärts von einem zweiten Mischer angeordnet sein. Ferner kann das Kühlaggregat wie oben beschrieben, durch ein bestehendes Kühlsystem des Flugzeugs mit Kühlenergie versorgt werden oder als eigenständiges Kühlsystem ausgebildet sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, von denen
Figur 1 eine Übersichtsdarstellung eines Systems zur Klimatisierung einer Flug- zeugkabine zeigt,
Figur 2 eine Detaildarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems zeigt,
Figur 3 eine Detaildarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems zeigt,
Figur 4 eine Detaildarstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems zeigt und
Figur 5 eine Detaildarstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems zeigt.
In Figur 1 ist ein System 10 zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine 12 gezeigt. Die Flugzeugkabine 12 umfasst zwei Passagierdecks und folglich einen durch ein Mitteldeck der Flugzeugkabine 12 gebildeten ersten Flugzeugkabinenbereich 12a sowie einen durch ein Oberdeck der Flugzeugkabine 12 gebildeten zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b.
Das Klimatisierungssystem 10 umfasst zwei in den Flügelwurzelbereichen des Flugzeugs angeordnete Klimaaggregate 14a, 14b zur Erzeugung kalter Frischluft, die einem zentralen Mischer 16 zugeführt wird. Rückschlagventile 17a, 17b verhindern eine Rückströmung von Luft aus dem Mischer 16 in die Klimaaggregate 14a, 14b. In dem zentralen Mischer 16 wird die von den Klimaaggregaten 14a, 14b erzeugte kalte Frischluft mit Rezirkulationsluft gemischt, die von einem ersten Rezirkulationssystem 18 aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a, d.h. dem Mitteldeck der Flugzeugkabine 12 abgeführt wird. Die Rezirkulationsluftabfuhr aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a erfolgt mittels zweier Rezirkulationsgebläse 19a, 19b durch im Bodenbereich des ersten Flugzeugkabinenbereichs angeordnete Luftauslassöffnun- gen. Die in dem zentralen Mischer 16 erzeugte Mischluft, d.h. das Gemisch aus kalter Frischluft und von dem ersten Rezirkulationssystem 18 geförderter Rezirkulationsluft aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich 12a wird einem ersten und einem zweiten lokalen Mischer 20, 22 zugeführt. Der erste lokale Mischer 20 ist im Bereich des 5 Mitteldecks der Flugzeugkabine 12 angeordnet, während der zweite lokale Mischer 22 im Bereich des Oberdecks der Flugzeugkabine 12 angeordnet ist. Die lokalen Mischer 20, 22 werden ferner mit Rezirkulationsluft gespeist, die von einem zweiten Rezirkulationssystem 24 aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b gesaugt wird. Die Rezirkulationsluftabfuhr aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b erfolgt mittels lo eines Rezirkulationsgebläses 25 durch in einem Seitenwandbereich des zweiten Flugzeugkabinenbereichs 12b angeordnete Luftauslassöffnungen. Ein bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem 24 stromaufwärts von dem Rezirkulationsgebläse 25 angeordneter Filter 26 sorgt für eine Reinigung der aus dem i5 zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführten Rezirkulationsluft.
Das zweite Rezirkulationssystem 24 umfasst ferner ein separat von den Klimaaggregaten 14a, 14b ausgebildetes Kühlaggregat 28, dessen mögliche Anordnungen in dem zweiten Rezirkulationssystem 24 in den Figuren 2 bis 5 veranschaulicht sind.
20 Das Kühlaggregat 28 dient dazu, die aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführte Rezirkulationsluft vor ihrer Zufuhr in die lokalen Mischer 20, 22 auf eine gewünschte Temperatur zu kühlen. Das Kühlaggregat 28 kann beispielsweise in Form eines Wärmetauschers ausgebildet sein und durch ein bestehendes Kühlsystem des Flugzeugs mit Kühlenergie versorgt werden. Beispielsweise kann ein im Bereich der
25 Galleys des Flugzeugs installiertes Kühlsystem oder ein Flugzeugelektronikkühlsystem zur Versorgung des Kühlaggregats 28 mit Kühlenergie herangezogen werden. Alternativ dazu kann das Kühlaggregat 28 jedoch auch als eigenständiges Kühlsystem, beispielsweise in Form eines Air-Chiliers ausgeführt sein.
jo Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform eines Klimatisierungssystems 10 ist das Kühlaggregat 28 in einer zentralen Rezirkulationsluftabfuhrleitung 30 des zweiten Rezirkulationssystems 24 angeordnet. Bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem 24 ist das Kühlaggregat 28 stromabwärts von dem
J5 Rezirkulationsgebläse 25 des zweiten Rezirkulationssystems 24 angeordnet. Wie in Figur 3 gezeigt ist, kann das Kühlaggregat 28 in der zentralen Rezirkulations- luftabfuhrleitung 30 des zweiten Rezirkulationssystems 24 jedoch auch stromaufwärts von dem Rezirkulationsgebläse 25 angeordnet sein. In der in Figur 3 gezeigten Anordnung ist das Kühlaggregat 28 stromabwärts von dem Filter 26 positioniert, s Alternativ dazu kann das Kühlaggregat 28 jedoch auch stromaufwärts von dem Filter 26 angeordnet sein.
Bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform eines Klimatisierungssystems 10 ist das Kühlaggregat 28 in einer ersten Rezirkulationsluftverteilungsleitung 32 des zweiten lo Rezirkulationssystems 24 angeordnet, die die zentrale Rezirkulationsluftabfuhrleitung 30 mit dem ersten lokalen Mischer 20 verbindet. In der ersten Rezirkulationsluftver- teilungsleitung 32 ist das Kühlaggregat 28 bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem 24 stromabwärts von einem Verbindungspunkt 36 der i5 zentralen Rezirkulationsluftabfuhrleitung 30 mit der ersten Rezirkulationsluftvertei- lungsleitung 32 und stromaufwärts von dem ersten lokalen Mischer 20 angeordnet.
Schließlich zeigt Figur 5 eine weitere alternative Ausführungsform eines Klimatisierungssystems 10, bei der das Kühlaggregat 28 in einer zweiten Rezirkulationsluftver-
20 teilungsleitung 38 angeordnet ist, die die zentrale Rezirkulationsluftabfuhrleitung 30 mit dem zweiten lokalen Mischer 22 verbindet. Bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich 12b abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem 24 ist das Kühlaggregat 28 in der zweiten Rezirku- lationsluftverteilungsleitung 38 stromabwärts von einem Verbindungspunkt 36 der
!5 zentralen Rezirkulationsluftabfuhrleitung 30 mit der zweiten Rezirkulationsluftvertei- lungsleitung 38 und stromaufwärts von dem zweiten lokalen Mischer 22 angeordnet.
17251

Claims

Patentansprüche
5 1. System (10) zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine (12), mit:
- einem Klimaaggregat (14a, 14b), das mit einem zentralen Mischer (16) verbunden ist, um dem zentralen Mischer (16) Luft mit einer gewünschten tiefen Temperatur zuzuführen,
- einem ersten Rezirkulationssystem (18), das dazu eingerichtet ist, Rezirkulations- lo luft aus einem ersten Flugzeugkabinenbereich (12a) abzuführen und das mit dem zentralen Mischer (16) verbunden ist, um die Rezirkulationsluft aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich (12a) in den zentralen Mischer (16) zu leiten, und
- einem zweiten Rezirkulationssystem (24), das dazu eingerichtet ist, Rezirkulationsluft aus einem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abzuführen und das mit einem i5 lokalen Mischer (20, 22) verbunden ist, um die Rezirkulationsluft aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) in den lokalen Mischer (20, 22) zu leiten, wobei der lokale Mischer (20, 22) mit dem zentralen Mischer (16) verbunden ist, um Mischluft aus dem zentralen Mischer (16) in den lokalen Mischer (20, 22) zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rezirkulationssystem (24) ein Kühlaggregat 0 (28) umfasst, das bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem (24) stromaufwärts von dem lokalen Mischer (20, 22) angeordnet und dazu eingerichtet ist, die aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführte Rezirkulationsluft auf eine gewünschte Temperatur zu kühlen. 5
2. Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlaggregat (28) in einer zentralen Rezirkulati- onsluftabfuhrleitung (30) des zweiten Rezirkulationssystems (24) bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführten0 Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem (24) stromaufwärts oder stromabwärts von einem Rezirkulationsgebläse (25) angeordnet ist.
3. Klimatisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlaggregat (28) in einer ersten Rezirkulations-5 luftverteilungsleitung (32) des zweiten Rezirkulationssystems (24) bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem (24) stromaufwärts von einem ersten lokalen Mischer (20) angeordnet ist.
4. Klimatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlaggregat (28) in einer zweiten Rezirkulations- s luftverteilungsleitung (38) des zweiten Rezirkulationssystems (24) bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem (24) stromaufwärts von einem zweiten lokalen Mischer (22) angeordnet ist.
lo
5. Klimatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlaggregat (28) dazu eingerichtet ist, durch ein bestehendes Kühlsystem des Flugzeugs mit Kühlenergie versorgt zu werden oder als eigenständiges Kühlsystem ausgebildet ist.
i5
6. Verfahren zur Klimatisierung einer Flugzeugkabine (12), mit den Schritten:
- Erzeugen von Luft mit einer gewünschten tiefen Temperatur mittels eines Klimaaggregats (14),
- Zuführen der von dem Klimaaggregat (14) erzeugten Luft in einen zentralen Mischer (16),
20 - Abführen von Rezirkulationsluft aus einem ersten Flugzeugkabinenbereich (12a) mittels eines ersten Rezirkulationssystems (18),
- Leiten der von dem ersten Rezirkulationssystem (18) aus dem ersten Flugzeugkabinenbereich (12a) abgeführten Luft in den zentralen Mischer (16),
- Abführen von Rezirkulationsluft aus einem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) 5 mittels eines zweiten Rezirkulationssystems (24),
- Leiten der von dem zweiten Rezirkulationssystem (24) aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführten Luft in einen lokalen Mischer (20, 22), und
- Zuführen von Mischluft aus dem zentralen Mischer (16) in den lokalen Mischer (20, 22) 0 dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführte Rezirkulationsluft vor ihrer Zufuhr in den lokalen Mischer (20, 22) durch ein Kühlaggregat (28) des zweiten Rezirkulationssystems (24) auf eine gewünschte Temperatur gekühlt wird. 5
7. Klimatisierungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlaggregat (28) in einer zentralen Rezirkulati- onsluftabfuhrleitung (30) des zweiten Rezirkulationssystems (24) bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem (24) stromaufwärts oder stromabwärts von einem Rezirkulationsgebläse (25) angeordnet ist.
5 8. Klimatisierungsverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlaggregat (28) in einer ersten Rezirkulations- luftverteilungsleitung (32) des zweiten Rezirkulationssystems (24) bezogen auf die Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem (24) stromaufwärts von einem lo ersten lokalen Mischer (20) angeordnet ist.
9. Klimatisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlaggregat (28) in einer zweiten Rezirkulations- luftverteilungsleitung (38) des zweiten Rezirkulationssystems (24) bezogen auf die i5 Strömungsrichtung der aus dem zweiten Flugzeugkabinenbereich (12b) abgeführten Rezirkulationsluft in dem zweiten Rezirkulationssystem (24) stromaufwärts von einem zweiten lokalen Mischer (22) angeordnet ist.
10. Klimatisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
20 dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlaggregat (28) durch ein bestehendes Kühlsystem des Flugzeugs mit Kühlenergie versorgt wird oder als eigenständiges Kühlsystem ausgebildet ist.
5 17
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