система кондиционирования воздуха с защитой от обледенения для воздушного судна

Формула изобретения

1. Система кондиционирования воздуха (1) воздушного судна для воздушного судна, содержащего несколько зон (2, 4), включающая источник холодного воздуха; первую линию (6) для подачи холодного нерециркулированного воздуха при фактической температуре T1 _act, причем в первую линию (6) подается воздух из источника холодного воздуха, при этом первая линия (6) ниже по потоку и/или выше по потоку относительно точки (10) разветвления, в которой происходит отбор воздуха для нескольких зон (2, 4), подает холодный воздух по меньшей мере в одну дополнительную область, которая предусмотрена для пассажиров и/или груза; вторую линию (14), которая отводит часть воздуха от первой линии (6) в точке (10) разветвления и подает указанный воздух в несколько зон (2, 4) воздушного судна, при этом происходит подача теплого воздуха во вторую линию (14) через первый регулировочный клапан (12), так что воздух во второй линии (14) нагревается до фактической температуры T2_act, которая выше, чем приблизительно 0°С; и подающую линию (24) первой зоны, подающую воздух ниже по потоку относительно первого регулировочного клапана (12) в первую зону (2), при этом в подающей линии (24) первой зоны расположен второй регулировочный клапан (26), через который происходит подача теплого воздуха в подающую линию (24) первой зоны, так что воздух в подающей линии (24) первой зоны нагревается до фактической температуры Tzf1_act, отличающаяся тем, что первая линия (6) подает воздух в смесительную камеру, в которую также осуществляется подача рециркулированного воздуха.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что источник холодного воздуха представляет собой турбохолодильную установку.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что температура воздуха в первой линии (6) находится в диапазоне между приблизительно -10°С и приблизительно 0°С.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что подающая линия (18) второй зоны подает воздух ниже по потоку относительно первого регулировочного клапана (12) во вторую зону (4).

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что в подающей линии (18) второй зоны расположено нагревательное устройство (20), которое нагревает воздух в подающей линии (18) второй зоны до фактической температуры Tzf2_act.

6. Система по п.4 или 5, отличающаяся тем, что вторая зона (4) требует меньшего количества теплого воздуха, нежели первая зона (2).

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает второй температурный датчик (16), который регистрирует фактическую температуру T2 _act воздуха во второй линии (14) ниже по потоку относительно первого регулировочного клапана (12), и регулирующее устройство, которое выполнено с возможностью управления первым регулирующим клапаном (12) и вторым регулирующим клапаном (26).

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что регулирующее устройство управляет первым регулировочным клапаном (12) таким образом, что фактическая температура T2_act воздуха во второй линии (14) приблизительно соответствует заданной температуре Tzf2_set воздуха в подающей линии (18) второй зоны.

9. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что дополнительно включает температурный датчик (28) подающей линии первой зоны, который регистрирует фактическую температуру Tzf1_act воздуха в подающей линии (24) первой зоны ниже по потоку относительно регулировочного клапана (26), и температурный датчик (22) подающей линии второй зоны, который регистрирует фактическую температуру Tzf2_act воздуха в подающей линии (18) второй зоны ниже по потоку относительно нагревательного устройства (20).

10. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что, если заданная температура Tzf1 _set воздуха в подающей линии (24) первой зоны выше, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии (18) второй зоны, то регулирующее устройство управляет первым регулировочным клапаном (12) таким образом, что фактическая температура T2_act воздуха во второй линии (14) приблизительно соответствует заданной температуре Tzf2_set воздуха в подающей линии (18) второй зоны.

11. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что, если заданная температура Tzf1 _set воздуха в подающей линии (24) первой зоны ниже, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии (18) второй зоны, то регулирующее устройство управляет первым регулировочным клапаном (12) таким образом, что фактическая температура T2_act воздуха во второй линии (14) приблизительно соответствует заданной температуре Tzf1_set воздуха в подающей линии (24) первой зоны.

12. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что, если заданная температура Tzf1 _set воздуха в подающей линии (24) первой зоны выше, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии (18) второй зоны, то регулирующее устройство управляет первым регулировочным клапаном (12) таким образом, что фактическая температура T2_act воздуха во второй линии (14) увеличивается, и управляет нагревательным устройством (20) таким образом, что указанное нагревательное устройство (20) нагревает воздух в подающей линии (18) второй зоны до заданной температуры Tzf2_set .

13. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что, если заданная температура Tzf1_set воздуха в подающей линии (24) первой зоны ниже, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии (18) второй зоны, то регулирующее устройство управляет первым регулировочным клапаном (12) таким образом, что фактическая температура T2_act воздуха во второй линии (14) увеличивается, и управляет вторым регулировочным клапаном (26) таким образом, что воздух в подающей линии (24) первой зоны нагревается до заданной температуры Tzf1_set.

14. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что включает температурный датчик (32) первой зоны, который регистрирует фактическую температуру Tz1_act воздуха в первой зоне (2), при этом регулирующее устройство определяет заданную температуру Tzf1_set воздуха в подающей линии (24) первой зоны исходя из фактической температуры Tz1_act и заданной температуры Tz1 _set воздуха в первой зоне (2).

15. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что включает температурный датчик (30) второй зоны, который регистрирует фактическую температуру Tz2 _act воздуха во второй зоне (4), при этом регулирующее устройство определяет заданную температуру Tzf2_set воздуха во второй подающей линии (18) исходя из фактической температуры Tz2_act и заданной температуры Tz2_set воздуха во второй зоне (4).

16. Способ кондиционирования воздуха в нескольких зонах (2, 4) в воздушном судне, состоящий в том, что подают нерециркулированный холодный воздух при фактической температуре T1_act в первую линию (6); отводят часть холодного воздуха во вторую линию (14) в точке (10) разветвления; передают холодный воздух в первой линии (6) в дополнительные зоны, которые расположены ниже по потоку и/или выше по потоку относительно точки (10) разветвления; подают теплый воздух через первый регулировочный клапан (12) во вторую линию (14), так что воздух во второй линии (14) нагревается до фактической температуры T2_act, которая выше, чем 0°С; передают часть воздуха во второй линии (14) через подающую линию (24) первой зоны в первую зону (2); и подают теплый воздух через второй регулировочный клапан (26) в подающую линию (24) первой зоны, так что воздух в подающей линии (24) первой зоны нагревается до фактической температуры Tzf1_act, отличающийся тем, что подают воздух по первой линии в смесительную камеру, в которую также подают рециркулированный воздух.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что дополнительно выводят часть воздуха во второй линии (14) через подающую линию (18) второй зоны во вторую зону (4); и нагревают воздух в подающей линии (18) второй зоны до фактической температуры Tzf2_act с помощью нагревательного устройства (20).

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к защищенной от обледенения системе кондиционирования воздуха нескольких зон воздушного судна.

Уровень техники

На воздушном судне, в частности на грузовом воздушном судне, воздушный поток с охлажденным воздухом отбирается и доводится до нужной температуры с тем, чтобы обеспечить несколько зон, например, грузовой отсек, отсек салона воздушного судна и/или кабины экипажа воздухом, имеющим подходящую температуру. Каждая зона требует индивидуальной температуры подаваемого воздуха, чтобы в зоне достигалась заданная температура.

Фиг.2 изображает обычную систему 50 кондиционирования воздуха воздушного судна для кондиционирования воздуха первой зоны 52 и второй зоны 54. Холодный воздух подается через первую линию 56 и отбирается в точке 60 отбора во вторую линию 64. В первую зону 52 воздух подается из второй линии 64 через подающую линию 74 первой зоны. Во вторую зону 54 воздух подается из второй линии 64 через подающую линию 68 второй зоны. Регулировочный клапан 76 подающей линии первой зоны добавляет теплый воздух в подающую линию 74 первой зоны, так что воздух, протекающий в первую зону 52, имеет желаемую температуру. Регулировочный клапан 70 подающей линии второй зоны добавляет теплый воздух в подающую линию 68 второй зоны, так что воздух, протекающий во вторую зону 54, имеет желаемую температуру. Датчики 58, 66, 72, 78, 80 и 82 регистрируют соответствующие фактические температуры, а регулирующее устройство (не показано) управляет регулировочным клапаном 76 подающей линии первой зоны и регулировочным клапаном 70 подающей линии второй зоны, так что первая зона 52 и вторая зона 54 имеют желаемые заданные температуры.

Температура холодного воздуха в первой линии 56 всегда меньше или равна более низкой из соответствующих температур воздуха, протекающего в первую зону 52 и во вторую зону 54 соответственно. Как уже упоминалось ранее, для достижения заданной необходимой температуры воздуха, протекающего в первую зону 52, и воздуха, протекающего во вторую зону 54, надлежащее количество теплого воздуха добавляется посредством регулировочного клапана 76 подающей линии первой зоны и регулировочного клапана 70 подающей линии второй зоны в подающую линию 74 первой зоны и в подающую линию 68 второй зоны соответственно. Часто бывает так, что зоны, где требуется обеспечить нужную температуру, имеют различный размер, например вторая зона 54 меньше, а часто даже значительно меньше, чем первая зона 52. Если, как это известно из предшествующего уровня техники, регулировочный клапан 76 подающей линии первой зоны и регулировочный клапан 70 подающей линии второй зоны должны быть конструктивно одинаковыми, то размер обоих клапанов 70 и 76 должен определяться для наибольшей зоны, в которой требуется обеспечить нужную температуру. Это может приводить к тому, что регулировочный клапан для маленькой зоны имеет избыточный размер, вследствие чего небольшие объемы регулирующего воздуха невозможно подмешивать с достаточной точностью.

В такой известной системе кондиционирования воздуха воздушного судна возникает также проблема, заключающаяся в том, что холодный и влажный воздух, который подается из первой линии, может приводить к обледенению в линии выше по потоку от регулировочных клапанов подающей линии зоны. В частности, обледенению подвержена точка 60 разветвления, или крутой изгиб в геометрии трубопроводов. Кроме того, для регулировочного клапана 76 подающей линии первой зоны и регулировочного клапана 70 подающей линии второй зоны необходимы две подающие линии теплого воздуха, причем обе они должны перекрывать секцию L1, что может приводить к проблемам с монтажом, а также может увеличивать вес системы.

Документ DE 10361709 А1 описывает способ регулирования температуры в зонах воздушного судна, при этом способ включает в себя измерение соответствующих фактических температур, а также соответствующих заданных температур в отдельных зонах, а воздух, отбираемый от двигателя, а также воздух охладителя перемешиваются с тем, чтобы получить предварительно подогретый перемешанный воздух с температурой, которая по существу соответствует самой низкой из зарегистрированных желаемых температур. Предварительно подогретый перемешанный воздух распределяется по всем областям. Перемешанный воздух, распределенный по областям с более высокой заданной температурой, дополнительно подогревается в соответствии с разностями между соответствующими заданными температурами и соответствующими фактическими температурами. Дополнительный подогрев может выполняться посредством нагревательных устройств, например электронагревательных устройств.

Документ FR 2485473 раскрывает систему кондиционирования воздуха воздушного судна для кондиционирования воздуха воздушного судна, содержащего несколько зон. Теплый воздух охлаждается, и затем теплый воздух вновь добавляется в холодный воздух. Таким образом получается температура, которая соответствует самой низкой заданной температуре воздуха, подаваемого в зоны. В каждой из подающих линий зон теплый воздух может добавляться в зоны с тем, чтобы достичь желаемой заданной температуры воздуха, подаваемого в соответствующую зону.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы избежать обледенения линии системы кондиционирования воздуха воздушного судна.

В соответствии с изобретением эта задача решается с помощью системы кондиционирования воздуха воздушного судна для воздушного судна, имеющего несколько зон, при этом такая система кондиционирования воздуха воздушного судна включает первую линию для подачи холодного воздуха при фактической температуре T1_act. и вторую линию, которая отводит часть воздуха от первой линии в точке разветвления и подает этот воздух в несколько зон воздушного судна. Теплый воздух добавляется во вторую линию посредством первого регулировочного клапана, так что воздух во второй линии нагревается до фактической температуры T2_act.. Воздух в первой линии может нагреваться до фактической температуры T2_act., которая выше, чем приблизительно 0°С. Первая линия также подает холодный воздух в по меньшей мере одну дополнительную зону воздушного судна ниже по потоку и/или выше по потоку относительно точки разветвления. Предпочтительно первый регулировочный клапан располагается поблизости от точки разветвления, и предпочтительно расстояние между точкой разветвления и регулировочным клапаном меньше, чем приблизительно 1 м, более предпочтительно меньше, чем приблизительно 0,5 м, еще более предпочтительно меньше, чем приблизительно 0,25 м, и наиболее предпочтительно меньше, чем приблизительно 0,1 м.

Первая линия может быть соединена, например, с общим источником холодного воздуха для нескольких зон. Источником холодного воздуха может быть так называемая турбохолодильная установка. Температура холодного воздуха в первой линии может изменяться, например, в диапазоне между приблизительно -25°С и приблизительно +45°С, причем температура холодного воздуха составляет +45°С, только если желательно особенно быстрое нагревание зоны. Предпочтительно температура холодного воздуха в первой линии находится в диапазоне между приблизительно 0°С и -25°С и наиболее предпочтительно находится в диапазоне между приблизительно -10°С и 0°С. Соответственно холодный воздух в первой линии может быть использован для кондиционирования воздуха зон, в которых размещаются пассажиры и/или члены экипажа, а также зон, в которых транспортируются, например, скоропортящиеся продукты, и которые должны надлежащим образом обеспечиваться холодным воздухом. Как уже ранее упоминалось, первая линия обеспечивает эти зоны, находящиеся ниже по потоку и/или выше по потоку относительно точки разветвления, холодным воздухом. Температура воздуха, протекающего через первый регулировочный клапан, может находиться в диапазоне между приблизительно 150°С и приблизительно 200°С. Воздух, протекающий через первый регулировочный клапан, может нагревать воздух во второй линии до температуры выше, чем приблизительно 0°С.

Система кондиционирования воздуха воздушного судна может, кроме того, включать подающую линию первой зоны, которая подает воздух ниже по потоку относительно регулировочного клапана в первую зону. Воздух во второй подающей линии может подаваться ниже по потоку относительно первого регулировочного клапана в несколько зон. В подающей линии первой зоны располагается второй регулировочный клапан, через который теплый воздух подается в подающую линию первой зоны, так что воздух в указанной подающей линии первой зоны нагревается до фактической температуры Tzf1_act. . Воздух, протекающий через второй регулировочный клапан, имеет температуру в диапазоне между приблизительно 150°С и приблизительно 200°С.

Эта система кондиционирования воздуха воздушного судна имеет то преимущество, что воздух во второй линии нагревается заблаговременно, благодаря чему можно избежать обледенения второй линии и/или подающих линий зон, подсоединенных к ней. Вторая линия и подающие линии зон для адаптирования к заданным пространственным условиям имеют много изгибов, поэтому они особенно подвержены обледенению. Как уже ранее упоминалось, холодный воздух из первой линии подается также и в другие зоны, которые, например, имеют более низкую заданную температуру, чем первая и вторая зоны. Например, может оказаться необходимым охлаждать грузовой отсек воздушного судна с тем, чтобы транспортируемые в нем свежие продукты не испортились. Если бы первый регулировочный клапан был расположен в первой линии, то теплый воздух фактически подавался бы в зоны воздушного судна, которые на самом деле нужно охлаждать, в результате чего в соответствующей зоне, подлежащей охлаждению, потребовалось бы отдельное энергоемкое охлаждающее устройство, которое увеличивает общий вес. Кроме того, из-за большой длины первой линии воздух в первой линии может охладиться прежде чем достигнет зоны, где требуется кондиционирование воздуха. Если бы первый регулировочный клапан был расположен в первой линии, то большая длина первой линии вела бы к большому времени запаздывания, что может приводить к медленно срабатывающему и/или нестабильному контуру управления для регулирования температуры воздуха, протекающего в зоны.

Система кондиционирования воздуха воздушного судна может включать подающую линию второй зоны, которая подает воздух ниже по потоку относительно первого регулировочного клапана во вторую зону. В подающей линии второй зоны может быть расположено нагревательное устройство, например электронагревательное устройство, которое нагревает воздух в подающей линии второй зоны до фактической температуры Tzf2 _act.. Вторая зона может требовать меньшего количества теплого воздуха, нежели первая зона. Предпочтительно, чтобы количество воздуха, подаваемого в первую зону, было приблизительно в три раза, более предпочтительно приблизительно в пять раз и наиболее предпочтительно приблизительно в десять раз больше, чем количество воздуха, подаваемого во вторую зону. Предпочтительно для второй зоны предусмотрено отдельное нагревательное устройство, поскольку им можно управлять более точно, принимая во внимание меньшее количество воздуха, требуемое для второй зоны.

Первая зона и вторая зона образуют группу зон, которые обеспечиваются воздухом через вторую линию. Первая линия может обеспечивать холодным воздухом также дополнительные группы зон или дополнительные отдельные зоны.

Система кондиционирования воздуха воздушного судна по настоящему изобретению может выгодно использоваться в воздушном судне, в котором первая зона существенно больше, чем вторая зона. В этом случае первый регулировочный клапан и второй регулировочный клапан могут быть одного типа, что, с учетом необходимости хранения меньшего количества разных типов регулировочных клапанов, приводит к уменьшению расходов, связанных с изготовлением и техническим обслуживанием воздушного судна. Меньшее разнообразие комплектующих деталей также представляет собой преимущество, принимая во внимание процедуры сертификации и регистрации, необходимые в авиационной промышленности. Поскольку первая зона обеспечивается теплым воздухом с использованием двух последовательно расположенных регулировочных клапанов, то могут применяться регулировочные клапаны с меньшими размерами.

Система кондиционирования воздуха воздушного судна может включать первый температурный датчик для измерения фактической температуры T1_act. воздуха в первой линии. Кроме того, система кондиционирования воздуха воздушного судна может включать второй температурный датчик, который регистрирует фактическую температуру T2_act. воздуха во второй линии ниже по потоку относительно первого регулировочного клапана, и регулирующее устройство, которое выполнено с возможностью управления первым регулировочным клапаном и вторым регулировочным клапаном. Регулирующее устройство может управлять первым регулировочным клапаном таким образом, что фактическая температура T2_act. воздуха во второй линии приблизительно соответствует заданной температуре Tzf2_set воздуха в подающей линии второй зоны.

Система кондиционирования воздуха воздушного судна может дополнительно включать температурный датчик подающей линии первой зоны, который регистрирует фактическую температуру Tzf1_act. воздуха в подающей линии первой зоны ниже по потоку относительно регулировочного клапана, и температурный датчик подающей линии второй зоны, который регистрирует фактическую температуру Tzf2_act. воздуха в подающей линии второй зоны ниже по потоку относительно нагревательного устройства. Если заданная температура Tzf1_set воздуха в подающей линии первой зоны выше, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии второй зоны, то регулирующее устройство может управлять первым регулировочным клапаном таким образом, что фактическая температура T2_act. воздуха во второй линии приблизительно соответствует заданной температуре Tzf2 _set воздуха в подающей линии второй зоны. Следовательно, для того, чтобы довести температуру во второй зоне до заданной температуры, нагревательному устройству не нужно потреблять какую-либо энергию или нужно потреблять только относительно небольшое количество энергии. Для того, чтобы нагреть воздух в подающей линии первой зоны до заданной температуры Tzf1_set, второй регулировочный клапан в этом случае открывается.

Если заданная температура Tzf1_set воздуха в подающей линии первой зоны ниже, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии второй зоны, то регулирующее устройство может управлять первым регулировочным клапаном таким образом, что фактическая температура T2_act. воздуха во второй линии приблизительно соответствует заданной температуре Tzf1_set воздуха в подающей линии первой зоны. Второй регулировочный клапан остается в этом случае полностью закрытым. Нагревательное устройство нагревает воздух, протекающий во вторую зону, до заданной температуры Tzf2 _set.

Если заданная температура Tzf1 _set воздуха в подающей линии первой зоны ниже, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии второй зоны, то регулирующее устройство может управлять первым регулировочным клапаном таким образом, что фактическая температура T2_act. воздуха во второй линии увеличивается, а также может управлять вторым регулировочным клапаном таким образом, что воздух в подающей линии первой зоны нагревается до заданной температуры Tzf1 _set. Такое управление необходимо в случае, если теплого воздуха, подаваемого через первый регулировочный клапан, недостаточно для того, чтобы увеличить фактическую температуру T2_act. воздуха во второй линии до заданной температуры Tzf1_set воздуха в подающей линии первой зоны. Нагревательное устройство нагревает воздух, протекающий во вторую зону, до заданной температуры Tzf2_set. Размеры нагревательного устройства могут быть относительно небольшими, поскольку оно получает воздух, который уже был предварительно нагрет.

Если заданная температура Tzf1_set воздуха в подающей линии первой зоны выше, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии второй зоны, то регулирующее устройство может управлять первым регулировочным клапаном таким образом, что фактическая температура T2_act. воздуха во второй линии увеличивается, а также может управлять нагревательным устройством таким образом, что нагревательное устройство нагревает воздух в подающей линии второй зоны до заданной температуры Tzf2_set. Такое управление необходимо в случае, если теплого воздуха, подаваемого через первый регулировочный клапан во вторую линию, недостаточно для того, чтобы увеличить фактическую температуру T2_act. воздуха во второй линии до заданной температуры Tzf2_set воздуха в подающей линии второй зоны. Второй регулировочный клапан открывается с тем, чтобы нагреть воздух в подающей линии первой зоны до заданной температуры Tzf1_set.

Система кондиционирования воздуха воздушного судна может включать температурный датчик первой зоны, который регистрирует фактическую температуру Tz1_act. воздуха в первой зоне, при этом регулирующее устройство определяет заданную температуру Tzf1 _set воздуха в подающей линии первой зоны, исходя из фактической температуры Tz1_act. и заданной температуры Tz1 _set воздуха в первой зоне. Система кондиционирования воздуха воздушного судна может дополнительно включать температурный датчик второй зоны, который регистрирует фактическую температуру Tz2 _act. воздуха во второй зоне, при этом регулирующее устройство определяет заданную температуру Tzf2_set воздуха во второй подающей линии, исходя из фактической температуры Tz2 _act. и заданной температуры Tz2_set воздуха во второй зоне.

Изобретение относится также к способу кондиционирования воздуха в нескольких зонах в воздушном судне, в соответствии с которым нерециркулированный холодный воздух подается при фактической температуре T1_act. в первую линию, и часть холодного воздуха отводится в точке разветвления во вторую линию. Холодный воздух в первой линии передается в дополнительные зоны, которые расположены ниже по потоку и/или выше по потоку относительно точки разветвления. Теплый воздух подается во вторую линию через первый регулировочный клапан, так что воздух во второй линии нагревается до фактической температуры T2_act.. Воздух во второй линии может нагреваться до фактической температуры T2_act., которая выше, чем приблизительно 0°С. Часть воздуха второй линии выводится через подающую линию первой зоны в первую зону, а теплый воздух подается через второй регулировочный клапан в подающую линию первой зоны, так что воздух в подающей линии первой зоны нагревается до фактической температуры Tzf1_act.. Способ может включать в себя также этапы прохождения некоторого количества воздуха второй линии через подающую линию второй зоны во вторую зону, и нагревания воздуха в подающей линии второй зоны до фактической температуры Tzf2_act. с помощью нагревательного устройства.

Краткое описание чертежей

Далее, изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 изображает систему кондиционирования воздуха воздушного судна по настоящему изобретению для кондиционирования воздуха в нескольких зонах в воздушном судне.

Фиг.2 изображает систему кондиционирования воздуха воздушного судна для кондиционирования воздуха в нескольких зонах в воздушном судне, известную из уровня техники.

Осуществление изобретения

Фиг.1 изображает первую зону 2 и вторую зону 4 воздушного судна. На грузовом воздушном судне первой зоной 2 может быть, например, кабина экипажа и место отдыха экипажа, а второй зоной 4 может быть, например, отсек должностного лица, ответственного за доставку грузов. Холодный воздух при температуре T1_act., которая регистрируется датчиком 8, поставляется через первую линию 6 в зоны воздушного судна. В точке 10 разветвления воздух отводится во вторую линию 14. Остальная часть воздуха может подаваться в дополнительные зоны или группы зон, которые имеют отличающуюся или такую же заданную температуру зоны, как у первой зоны 2 и второй зоны 4. Например, дополнительными зонами или группами зон могут быть грузовые отсеки, которые должны охлаждаться и в которых транспортируются скоропортящиеся продукты. Дополнительные зоны или группы зон могут располагаться выше по потоку или ниже по потоку относительно точки разветвления.

Первая линия 6 может быть соединена, например, с общим источником холодного воздуха для нескольких зон. Воздух, протекающий в первой линии, может представлять собой нерециркулированный воздух. Источником холодного воздуха может быть так называемая турбохолодильная установка (турбохолодильник). Температура холодного воздуха в первой линии может изменяться в диапазоне, например, между приблизительно -25°С и приблизительно +45°С, причем величина +45°С может быть необходима только если желателен продолжительный нагрев зоны воздушного судна. Предпочтительно, чтобы холодный воздух имел температуру в диапазоне от приблизительно -10°С до приблизительно 0°С. Следовательно, холодный воздух в первой линии 6 может использоваться для кондиционирования воздуха зон, в которых размещаются пассажиры и/или члены экипажа, и зон, в которых транспортируются, например, скоропортящиеся продукты, и которые соответственно необходимо обеспечивать холодным воздухом.

Обычно область салона воздушного судна, в которой размещаются пассажиры, обеспечивается рециркулированным воздухом. С этой целью воздух, который подается так называемыми турбохолодильными установками и который имеет температуру приблизительно -10°С, подается в смесительную камеру. В смесительной камере воздух из так называемых турбохолодильных установок смешивается с рециркулированным воздухом из пассажирского салона. Воздух, выпускаемый из смесительной камеры, имеет температуру приблизительно +5°С. Доля рециркулированного воздуха в воздухе, выпускаемом из смесительной камеры, составляет приблизительно 40%. В целях безопасности нежелательно подавать воздух из смесительной камеры в кабину экипажа, поскольку тот содержит рециркулированный воздух. В случае пожара этот рециркулированный воздух может содержать дым, что для кабины экипажа может иметь особенно фатальные последствия. Кабина экипажа обеспечивается холодным воздухом непосредственно из так называемых турбохолодильных установок без подачи в кабину экипажа воздуха, прошедшего через смесительную камеру.

Таким образом, холодный воздух в первой линии 6 может подаваться в кабину экипажа в первой зоне 2 и отсек должностного лица, ответственного за доставку грузов, который образует вторую зону, через вторую линию 14. Кроме того, холодный воздух из первой линии 6 может подаваться в дополнительные зоны и/или устройства в воздушном судне, например в смесительную камеру для пассажирского салона и грузового отсека, причем в этом случае холодный воздух через вторую линию не протекает. Отбор воздуха для этих дополнительных зон происходит выше по потоку или ниже по потоку относительно точки 10 разветвления второй линии 14. Таким образом, холодный воздух в первой линии 6 может обеспечиваться так называемыми турбохолодильными установками.

Первый регулировочный клапан 12 подает теплый воздух во вторую линию 14, так что воздух во второй линии нагревается до температуры T2_act., которая регистрируется вторым датчиком 16. Температура воздуха, протекающего через первый регулировочный клапан, может варьироваться в диапазоне от приблизительно 150°С до приблизительно 200°С. Фактическая температура T2 _act. воздуха во второй линии ниже по потоку относительно первого регулировочного клапана больше, чем приблизительно 0°С. Таким образом, эффективно предотвращается обледенение второй линии. Подающая линия 24 первой зоны отводит воздух от второй линии и подает его в первую зону 2. Второй регулировочный клапан 26 подает теплый воздух в подающую линию 24 первой зоны, так что он нагревается до температуры Tzf1_act., которая регистрируется температурным датчиком 28 подающей линии первой зоны. Температурный датчик 32 первой зоны, который регистрирует фактическую температуру Tz1_act. воздуха в первой зоне 2, располагается во второй зоне. Подающая линия 24 первой зоны подает в первую зону 2 от приблизительно 200 литров до приблизительно 500 литров воздуха в секунду.

Подающая линия 18 второй зоны подает часть воздуха во второй линии 14 во вторую зону 4, при этом воздух, протекающий во вторую зону 4 из подающей линии 18 второй зоны, имеет температуру Tzf2_act., которая регистрируется температурным датчиком 22 подающей линии второй зоны. Температурный датчик 30 второй зоны, который регистрирует фактическую температуру Tz2_act. воздуха во второй зоне 4, располагается во второй зоне 4. Подающая линия 18 второй зоны подает во вторую зону 4 от приблизительно 40 литров до приблизительно 50 литров воздуха в секунду.

Предпочтительно первый регулировочный клапан 12 располагается в непосредственной близости от точки 10 разветвления, и предпочтительно, чтобы расстояние между точкой 10 разветвления и первым регулировочным клапаном 12 было меньше, чем 1 м, более предпочтительно меньше, чем 0,5 м, еще более предпочтительно меньше, чем 0,25 м и наиболее предпочтительно меньше, чем 0,1 м.

Регулирующее устройство (не показано) управляет первым регулировочным клапаном 12 таким образом, что фактическая температура T2_act. во второй линии 14 приблизительно соответствует заданной температуре Tzf2 _set воздуха в подающей линии второй зоны. Таким путем во второй зоне 4 устанавливается заданная температура Tz2_set . Теплый воздух может подаваться через второй регулировочный клапан 26 в подающую линию 24 первой зоны, так что воздух, протекающий в первую зону 2, нагревается до заданной температуры Tzf1 _set, в результате чего в первой зоне 2 устанавливается заданная температура Tz1_set. Вторая зона 4 имеет высокую тепловую нагрузку, поскольку она содержит приборы и оборудование, которые имеют большое тепловыделение. В этом случае воздух, протекающий во вторую зону 4, дополнительно нагревать не нужно.

В следующем варианте осуществления система 1 кондиционирования воздуха воздушного судна может включать нагревательное устройство 20, например электронагревательное устройство. Вторая зона 4 меньше, чем первая зона 2, и, следовательно, требует меньшего количества добавляемого воздуха. Нагревательное устройство 2 может регулироваться вручную или автоматически.

Система кондиционирования воздуха по настоящему изобретению может особенно выгодно применяться на воздушном судне, в котором первая зона 2 существенно больше, чем вторая зона 4. В этом случае первый регулировочный клапан 12 и второй регулировочный клапан 26 могут быть одинакового типа, что вследствие меньшего количества участвующих деталей уменьшает как расходы на изготовление, так и эксплуатационные расходы. Как уже упоминалось ранее, меньшее разнообразие деталей также представляет собой преимущество, принимая во внимание процедуры сертификации и регистрации, требуемые в авиационной промышленности. Поскольку первая зона 2 обеспечивается теплым воздухом посредством двух регулировочных клапанов 12, 26, расположенных последовательно, то могут применяться регулировочные клапаны 12, 26 с меньшими размерами.

Если заданная температура Tzf1 _set воздуха в подающей линии 24 первой зоны выше, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии 18 второй зоны, то регулирующее устройство управляет первым регулировочным клапаном 12 таким образом, что фактическая температура T2 _act. воздуха во второй линии 14 приблизительно соответствует заданной температуре Tzf2_set воздуха в подающей линии 18 второй зоны. Следовательно, для того, чтобы довести температуру во второй зоне до заданной температуры, нагревательное устройство 20 не должно потреблять какую-либо энергию или же потреблять только относительно небольшое количество энергии. В этом случае регулирующее устройство управляет вторым регулировочным клапаном 26 таким образом, что температура воздуха в подающей линии 24 первой зоны увеличивается приблизительно до заданной температуры Tzf1_set.

Если заданная температура Tzf1_set воздуха в подающей линии 24 первой зоны ниже, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии 18 второй зоны, то регулирующее устройство управляет первым регулировочным клапаном 12 таким образом, что фактическая температура T2_act. воздуха во второй линии 14 приблизительно соответствует заданной температуре Tzf1_set воздуха в подающей линии 24 первой зоны. В этом случае нагревательное устройство 20 нагревает воздух во второй подающей линии 18 до заданной температуры Tzf2 _set. Второй регулировочный клапан 26 остается в этом случае по существу закрытым, поскольку в первую подающую линию 24 не требуется подавать теплый воздух или нужно подавать только очень небольшое его количество.

Если заданная температура Tzf1_set воздуха в подающей линии 24 первой зоны выше, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии 18 второй зоны, то регулирующее устройство управляет первым регулировочным клапаном 12 таким образом, что фактическая температура T2_act. воздуха во второй линии увеличивается, и управляет нагревательным устройством 20 таким образом, что нагревательное устройство 20 нагревает воздух в подающей линии 18 второй зоны до заданной температуры Tzf2_set. Такое управление необходимо в случае, если теплого воздуха, подаваемого через первый регулировочный клапан 12 во вторую линию 14, недостаточно для того, чтобы увеличить фактическую температуру T2_act. воздуха во второй линии до заданной температуры Tzf2_set воздуха в подающей линии 18 второй зоны. Второй регулировочный клапан 26 открывается для того, чтобы нагреть воздух в подающей линии 24 первой зоны до заданной температуры Tzf1_set .

Если заданная температура Tzf1_set воздуха в подающей линии первой зоны ниже, чем заданная температура Tzf2_set воздуха в подающей линии 18 второй зоны, то регулирующее устройство управляет первым регулировочным клапаном 12 таким образом, что фактическая температура T2_act. воздуха во второй линии 14 увеличивается, и управляет вторым регулировочным клапаном 26 таким образом, что воздух в подающей линии 24 первой зоны нагревается до заданной температуры Tzf1 _set. Такое управление необходимо в случае, если теплого воздуха, подаваемого через первый регулировочный клапан 12, недостаточно для того, чтобы увеличить фактическую температуру T2_act. воздуха во второй линии 14 до заданной температуры Tzf1 _set воздуха в подающей линии 24 первой зоны. Нагревательное устройство 20 нагревает воздух, протекающий во вторую зону 4, до заданной температуры Tzf2_set. Размеры нагревательного устройства могут быть относительно небольшими, поскольку оно получает воздух, который уже был предварительно нагрет.

Поскольку первый регулировочный клапан 12 нагревает воздух во второй линии 14, то обледенение второй линии 14, подающей линии 24 первой зоны и/или подающей линии 18 второй зоны эффективно предотвращается. Вторая линия 14, подающая линия 24 первой зоны и/или подающая линия 18 второй зоны особенно подвержены обледенению, поскольку для адаптирования к соответствующим существующим пространственным условиям они содержат большое количество изгибов. Кроме того, благодаря изобретению достигается резервное кондиционирование воздуха кабины. Даже если первый регулировочный клапан, второй регулировочный клапан или нагревательное устройство выйдут из строя, кондиционирование воздуха первой зоны и/или второй зоны при этом может выполняться (почти) полностью.