Система и способ индивидуального кондиционирования воздуха в различных частях салона воздушного судна посредством нагрева и испарительного охлаждения

Система и способ индивидуального кондиционирования воздуха в различных частях салона воздушного судна посредством нагрева и испарительного охлаждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе и способу индивидуального кондиционирования воздуха в различных частях салона воздушного судна посредством нагрева и испарительного охлаждения.

Уровень техники

В воздушных судах, пассажирские салоны которых разделены на несколько частей, как правило, желательно иметь возможность поддерживать различную температуру воздуха. Так, например, температура воздуха в помещениях эконом-класса может отличаться от температуры воздуха в помещениях бизнес-класса. В помещениях первого класса температуру воздуха можно регулировать индивидуально. Температуру воздуха в помещениях бизнес-класса обычно устанавливают централизованно. Однако пассажир имеет возможность индивидуально настраивать температуру воздуха в зоне своего места, при этом в пространство, окружающее его место, поступает более холодный или более теплый воздух, чем в остальную часть помещений бизнес-класса. За счет индивидуального кондиционирования воздуха в различных частях пассажирского салона воздушного судна в этих частях возникают различные тепловые нагрузки.

На фигуре 5 показана традиционная система кондиционирования воздуха в различных частях воздушного судна. В центральный кондиционер 102 поступает воздушный поток 104, который находится под давлением, превышающим наружное давление воздуха за пределами пассажирского салона. Обычно это давление составляет примерно от 700 до 800 мбар, что соответствует высоте от 2000 м до 3000 м над уровнем моря. Воздушный поток 104, поступающий в центральный кондиционер 102, может представлять собой, например, воздушный поток 136, рециркулируемый из пассажирского салона, или поток воздуха, отбираемого от двигателя. Из центрального кондиционера 102 выходит воздушный поток 106 с предварительно заданной температурой. Этот воздушный поток распределяется между несколькими трубопроводами 108, 112, 114 и 116, по которым он поступает к отдельным нагревательным устройствам 118, 120, 122 и 124. От нагревательного устройства 118 пассажирского салона воздушный поток 128 поступает в пассажирский салон 126. От первого нагревательного устройства 120 воздушный поток 130 подается в зону первого сиденья 138. Воздушный поток 132, поступающий от второго нагревательного устройства 122, и воздушный поток 134, поступающий от третьего нагревательного устройства 124, подаются в зону второго сиденья 140 и третьего сиденья 142, соответственно. В пассажирском салоне предусмотрен температурный датчик 150, а вблизи сидений 138, 140 и 142 установлены температурные датчики 144, 146 и 148. Температурные датчики 150, 144, 146 и 148 и управляющее устройство (не показано) управляют соответствующими нагревательными устройствами 118, 120, 122 и 124 таким образом, чтобы обеспечить подачу воздуха с требуемой температурой в пассажирский салон 126 или в зоны сидений 138, 140 и 142.

Центральный кондиционер 102 должен обеспечивать воздушный поток 106 с температурой, которая соответствует минимальной желательной температуре в пассажирском салоне 126 или в зонах сидений 138, 140 и 142. Если в одной из зон сидений 138, 140 и 142 необходима температура воздуха, которая значительно ниже, чем требуемая температура воздуха в пассажирском салоне 126, нагревательное устройство 118 пассажирского салона должно будет затратить много энергии, чтобы довести воздушный поток 108 до требуемой температуры. Если нагревательное устройство 118 представляет собой электрическое нагревательное устройство, оно должно будет затратить относительно большое количество электрической энергии. В условиях воздушного судна потребители большого количества электрической энергии являются нежелательными, поскольку электрическую энергию приходится получать относительно трудоемким способом с относительно высокими потерями из энергии вращения турбин. Альтернативно этому нагревательное устройство 118 может содержать регулировочные клапаны, которые подводят к нему воздух, отбираемый от двигателя. Однако это требует наличия относительно больших каналов для отводимого воздуха, которые приходится прокладывать в пассажирском салоне. Это является нежелательным, поскольку требуется дополнительное пространство для размещения каналов для отводимого воздуха, при этом масса воздушного судна возрастает.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной системы кондиционирования для индивидуального кондиционирования воздуха в различных частях пассажирского салона воздушного судна.

Эта задача решена при помощи системы кондиционирования воздуха для воздушного судна, обеспечивающей индивидуальное кондиционирование воздуха частей пассажирского салона воздушного судна, содержащей охлаждающее устройство, в котором вода испаряется в воздушный поток, имеющий во время полета давление, превышающее давление воздуха за пределами пассажирского салона, для того, чтобы охлаждать воздушный поток, подаваемый в одну из частей пассажирского салона. Температура воздушного потока, в который испаряется вода, может быть более высокой, чем температура за пределами пассажирского салона. Вода может испаряться в воздушный поток, подаваемый в одну из частей пассажирского салона. Однако вода может также испаряться в воздушный поток, который не подают в одну из частей пассажирского салона воздушного судна.

Систему кондиционирования можно использовать на любой высоте полета и при любых температурах окружающей среды. На крейсерской высоте полета обычного воздушного судна преобладает температура окружающей среды примерно от -30°C до примерно -50°C. Обычная крейсерская высота полета для современных воздушных судов составляет примерно от 9000 до примерно 11000 м. Давление воздушного потока для пассажирского салона может составлять примерно от 700 до примерно 800 мбар, что соответствует высоте над уровнем моря примерно от 2000 м до 3000 м. Однако этот поток воздуха может иметь любое давление, при котором человек может дышать без дополнительного дыхательного аппарата. Охлаждающее устройство на основе испарительного охлаждения можно также использовать на таких крейсерских высотах полета, поскольку оно не зависит от условий окружающей среды за пределами пассажирского салона.

Воздух на борту воздушного судна является относительно сухим. Поэтому такой воздух может поглощать относительно большое количество воды, благодаря чему достигается относительно интенсивное охлаждение.

Воздушный поток, поступающий в одну из частей пассажирского салона, может вырабатываться одним устройством кондиционирования воздуха. Возможно также, что воздушный поток, поступающий в одну из частей пассажирского салона, отбирается из одной части пассажирского салона, охлаждается в охлаждающем устройстве при помощи испарительного охлаждения и снова возвращается в ту же самую часть пассажирского салона. Можно также предусмотреть нагревательное устройство, которое нагревает воздушный поток, поступающий в одну из частей пассажирского салона, в том случае, когда желательно нагревать, а не охлаждать воздушный поток. Воздушный поток, поступающий в одну из частей пассажирского салона, можно отобрать из этой части при помощи вентилятора и после кондиционирования снова возвратить в указанную часть пассажирского салона.

Охлаждающее устройство может быть выполнено таким образом, чтобы для охлаждения обеспечивать испарение воды в воздушный поток, подаваемый в одну из частей пассажирского салона. Достоинство такой системы заключается в том, что воздушный поток, подаваемый в пассажирский салон, увлажняется, что может повышать комфорт для пассажиров.

Задача изобретения решена также при помощи системы кондиционирования воздуха для воздушного судна, обеспечивающей индивидуальное кондиционирование воздуха частей пассажирского салона воздушного судна, при этом указанная система содержит центральное устройство кондиционирования воздуха, обеспечивающее центральный воздушный поток, который во время полета имеет давление, превышающее давление воздуха за пределами пассажирского салона, и фактическую температуру T_gФакт. Система кондиционирования содержит первый подводящий трубопровод, который предназначен для того, чтобы подводить часть центрального воздушного потока в первую часть пассажирского салона. Отводной трубопровод системы кондиционирования воздуха предназначен для того, чтобы отводить другую часть центрального воздушного потока по меньшей мере в одну другую часть пассажирского салона. Система кондиционирования воздуха содержит также описанное выше охлаждающее устройство. Охлаждающее устройство охлаждает воздушный поток по меньшей мере в одном отводном трубопроводе в том случае, если фактическая температура T_gФакт воздушного потока в отводном трубопроводе выше, чем требуемая температура T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб воздушного потока, поступающего в соответствующую часть пассажирского салона.

Система кондиционирования предпочтительно содержит нагревательное устройство. Нагревательное устройство нагревает воздушный поток по меньшей мере в одном отводном трубопроводе в том случае, если фактическая температура воздушного потока в отводном трубопроводе ниже, чем требуемая температура T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб воздушного потока, поступающего в соответствующую часть пассажирского салона.

Отводной трубопровод может подавать часть центрального воздушного потока в охлаждающее устройство. К охлаждающему устройству может быть подключено множество распределительных трубопроводов, которые разделяют воздушный поток, выходящий из охлаждающего устройства, и подводят каждый воздушный поток к нагревательному устройству. К нагревательному устройству может быть подключен трубопровод, который подводит разделенный воздушный поток к одной из множества частей пассажирского салона. В этом случае часть центрального воздушного потока подается в первую часть пассажирского салона. Другая часть центрального воздушного потока подается в охлаждающее устройство, откуда он подводится к множеству нагревательных устройств. От каждого нагревательного устройства воздушный поток подается в соответствующую часть кабины.

Множество отводных трубопроводов может разветвлять часть воздушного потока, поступающего от центрального кондиционера, и подводить по одному ответвленному воздушному потоку к узлу нагревательного устройства и охлаждающего устройства. Один из множества подающих трубопроводов для определенной части пассажирского салона подает соответствующий воздушный поток от узла нагревательного устройства и охлаждающего устройства в одну из частей пассажирского салона. В этом варианте осуществления нагревательное устройство и охлаждающее устройство могут быть расположены последовательно или параллельно в каждом подающем трубопроводе для пассажирского салона.

Первая часть пассажирского салона и другие части пассажирского салона могут быть отделены друг от друга. Однако другие части пассажирского салона могут также по меньшей мере частично находиться в первой части пассажирского салона. Воздух, поступающий в первую часть пассажирского салона из центрального кондиционера, может всегда иметь фактическую температуру T_gфакт, без прохождения через охлаждающее устройство или нагревательное устройство. Нагревательные устройства могут содержать регулировочные клапаны, через которые поступает воздух, отбираемый от двигателя. Нагревательные устройства могут также представлять собой электрические нагревательные устройства. Центральный кондиционер может использовать, по меньшей мере частично, рециркулируемый воздух и/или воздух, отбираемый от двигателя. Теплый воздух, отбираемый от двигателя воздушного судна при помощи турбины, можно получать с особенно низкими энергетическими потерями. Воздух, отбираемый от двигателя, представляет собой сжатый воздух из окружающей среды, который при сжатии нагревается до температуры, превышающей температуру воздушного потока, подаваемого в какую-либо часть пассажирского салона. Вследствие этого воздух, отбираемый от двигателя, необходимо охлаждать, что приводит к потерям энергии. Поскольку отбор воздуха обычно осуществляется от компрессора двигателя, происходит потеря энергии в виде тяги. Альтернативно этому вместо воздуха, отбираемого от двигателя, можно использовать воздух, сжимаемый электрическим компрессором, однако, при этом возникают еще более высокие потери энергии.

Очевидно, что можно также использовать рециркулируемый воздух. Это связано с особенно низкими потерями энергии. Таким образом, центральный кондиционер может подавать нагретый и/или сжатый воздух с особенно низкими потерями энергии. Можно также использовать рециркуляцию воздуха из пассажирского салона в том случае, если объем воздуха, подаваемого снаружи в пассажирский салон, не достаточен для того, чтобы обеспечить стабильную вентиляцию пассажирского салона.

Система кондиционирования может также содержать управляющее устройство, которое обеспечивает управление центральным кондиционером таким образом, что подаваемый им воздух имеет фактическую температуру T_gФакт, которая, по существу, соответствует требуемой температуре T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб воздуха в той части пассажирского салона, которая требует максимального объемного потока воздуха. Как указано выше, центральный кондиционер может поставлять теплый воздух с относительно низкими потерями энергии. Поскольку фактическая температура T_gФакт воздушного потока, поступающего от центрального кондиционера, по существу, соответствует требуемой температуре той части пассажирского салона, которая требует максимального объемного потока воздуха, систему кондиционирования можно эксплуатировать при низкой потере мощности. Как указано вначале, нежелательно, чтобы воздух, отбираемый от двигателя, поступал на нагревательные устройства в качестве балансировочной массы воздуха, поскольку в этом случае требуются клапан и отдельные трубопроводы с относительно большим поперечным сечением. Эти дополнительные трубопроводы и клапан повышают массу воздушного судна и поэтому являются нежелательными. Кроме того, локальный нагрев, создаваемый балансировочной массой воздуха, приводит к возникновению проблем, связанных с безопасностью и теплоизоляцией вследствие высокой температуры балансировочной массы воздуха.

Предпочтительными являются электрические нагревательные устройства, поскольку они не требуют подающих трубопроводов для воздуха, отбираемого от двигателя. Благодаря этому, остается больше свободного пространства для других компонентов воздушного судна. Однако электрические нагревательные устройства имеют недостаток, который заключается в том, что необходимую для них электрическую энергию можно получать только с относительно высокой потерей мощности. Однако, поскольку электрические нагревательные устройства должны нагревать лишь относительно небольшой объем потока воздуха, в случае системы кондиционирования согласно изобретению общее потребление энергии ниже, чем для вышеописанных систем кондиционирования воздуха предшествующего уровня техники. Электрическое нагревательное устройство, например, легче установить в небольшом отсеке пассажирского салона и оно не вызывает вышеуказанных проблем с безопасностью, связанных с балансировочной массой воздуха.

Нагревательное устройство может представлять собой топливный элемент.

Управление или регулирование системы кондиционирования воздуха таким образом, чтобы центральный кондиционер обеспечивал воздушный поток с фактической температурой T_gФакт, которая, по существу, соответствует требуемой температуре той части пассажирского салона, для которой требуется максимальный объемный поток воздуха, с энергетической точки зрения может быть субоптимальным. Это означает, что такое управление или регулирование не могло бы привести к минимальному общему потреблению энергии даже с учетом потерь энергии. Однако при этом возникает упрощенная конструкция системы, которая имеет низкий вес, требует малого пространства для размещения и обладает высокой надежностью. Таким образом, эта конструкция системы при определенных обстоятельствах может стать наиболее подходящим решением.

Управляющее устройство может управлять центральным кондиционером, по меньшей мере одним охлаждающим устройством и по меньшей мере одним нагревательным устройством таким образом, чтобы общее потребление энергии системой кондиционирования воздуха было минимальным. В общем потреблении энергии учитываются потери энергии, которые возникают при получении теплого воздуха или при нагревании воздуха. При таком варианте осуществления изобретения может потребоваться охлаждение и нагревание каждого воздушного потока, в том числе воздушного потока, который подают в первую часть пассажирского салона. Потери энергии возникают, например, при превращении энергии вращения в электрическую энергию. Потери энергии возникают также при охлаждении воздуха, отбираемого от двигателя с температурой примерно 150-200°C, до температуры, пригодной для кондиционирования пассажирского салона воздушного судна.

Система кондиционирования воздуха обеспечивает воздушный поток в какую-либо часть пассажирского салона не обязательно с требуемой температурой воздуха в пассажирском салоне, а с температурой, которая требуется для того, чтобы достичь или поддерживать требуемую температуру в этой части пассажирского салона. В зависимости от тепловой нагрузки, которую создают пассажиры и технические устройства, в частности, электронные устройства, температура воздуха, подаваемого в какую-либо часть пассажирского салона, лежит примерно на 0-10°C ниже требуемой температуры воздуха в этой части пассажирского салона.

Центральный кондиционер может представлять собой, так называемый, агрегат для кондиционирования воздуха. К этому агрегату подводят отбираемый от двигателя воздух, который, как указано выше, имеет температуру примерно от 150°C до примерно 200°C. Воздух, отбираемый от двигателя, можно охлаждать набегающим потоком воздуха. Воздух, отбираемый от двигателя, может также проходить несколько циклов расширения и/или сжатия. Кроме того, воздух, отбираемый от двигателя, можно охлаждать в теплообменниках, например, при помощи набегающего потока воздуха. Использование набегающего потока воздуха повышает аэродинамическое сопротивление воздушного судна, т.е., вызывает потери энергии при кондиционировании воздуха в какой-либо части пассажирского салона. Воздух, поступающий от агрегата для кондиционирования, служит также в качестве теплоприемника для рециркулируемого воздуха. Температуру воздушного потока, поступающего от агрегата для кондиционирования воздуха, обычно регулируют в соответствии с требуемой мощностью охлаждения той части пассажирского салона, в которую подают указанный воздушный поток. При этом один или несколько теплообменников, установленных в агрегате для кондиционирования воздуха, увеличивают массу воздушного судна и повышают потери давления, например, вследствие трения между набегающим потоком воздуха и воздушным потоком, подлежащим кондиционированию в агрегате для кондиционирования воздуха.

Балансировочный воздух представляет собой воздух, отбираемый от двигателя и проходящий в обход агрегата для кондиционирования воздуха, например, через обводный клапан, поэтому балансировочный воздух не охлаждается. Таким образом, балансировочный воздух можно подавать с меньшими потерями энергии, чем воздух, поступающий от агрегата для кондиционирования воздуха, поскольку потери энергии из-за охлаждения в агрегате для кондиционирования воздуха отсутствуют. Однако балансировочный воздух увеличивает также массу воздуха, отбираемого от компрессора турбины, и тем самым - потери тяги.

Энергия, которую необходимо минимизировать, включает, например, энергию, которая расходуется на получение горячего воздуха, отбираемого от двигателя, энергию, которая расходуется на охлаждение воздуха, отбираемого от двигателя, и/или энергию, которая расходуется на рециркуляцию воздуха из пассажирского салона. Это - энергия, которая требуется для обеспечения нагретого воздуха центральным кондиционером. Кроме того, энергия, которую необходимо минимизировать, включает энергию для испарительного охлаждения, например, энергию, потребляемую для получения воды. Далее, энергия, подлежащая минимизации, включает энергию, необходимую для нагревательных устройств. В случае электрического нагревательного устройства следует учитывать ток, потребляемый нагревательным устройством, и потери энергии, возникающие при генерировании тока. В случае нагревательного устройства с регулировочными клапанами следует учитывать энергию, которая расходуется на получение горячего воздуха, отбираемого от двигателя, или балансировочной массы воздуха.

Энергия, которая расходуется на получение горячего воздуха, отбираемого от двигателя, вызывает потери тяги. Она возникает вследствие того, что компрессор двигателя всасывает воздух из окружающей среды, сжимает его и подает в систему кондиционирования воздуха. Горячий воздух, отбираемый от двигателя, может, как описано выше, подаваться в агрегат для кондиционирования воздуха и/или использоваться в качестве балансировочного воздуха. Баланс энергии, подлежащей минимизации, может также включать энергию, необходимую для сжатия наружного воздуха из окружающей среды, чтобы получить, воздух, отбираемый от двигателя. При этом следует учитывать потери энергии, связанные с теплообменниками и/или циклами расширения и сжатия в агрегате для кондиционирования воздуха. Далее можно учитывать потери энергии, связанные с повышением аэродинамического сопротивления воздушного судна вследствие использования набегающего потока воздуха. Можно также учитывать вес погружаемой на борт воды для охлаждения воздушного потока, поступающего в пассажирский салон воздушного судна. В целом, холодный воздух можно получать только с более высокими потерями энергии, чем теплый воздух.

В том случае, если требуемая температура воздушного потока, подаваемого в какую-либо часть пассажирского салона, ниже, чем фактическая температура воздушного потока, выходящего из центрального кондиционера, указанный воздушный поток может быть охлажден в охлаждающем устройстве. Это осуществляют при помощи испарительного охлаждения для того, чтобы использовать для охлаждения минимально возможное количество энергии. Традиционные способы включают охлаждение воздуха хладагентом в теплообменнике или подмешивание холодного воздуха в местных смесителях. Использование хладагента и теплообменника является относительно дорогостоящим. Кроме того, при этом возникают потери энергии, связанные с коэффициентом полезного действия теплообменников и охлаждающего контура. Поскольку хладагент вводят в контур, необходимо иметь подающий трубопровод и отводной трубопровод. Подмешивание холодного воздуха в местном смесителе требует наличия дополнительного центрального кондиционера для получения холодного воздуха. Кроме того, требуются подводящие трубопроводы для подачи холодного воздуха в местные смесители, которые обычно должны иметь относительно большое поперечное сечение.

Поскольку в охлаждающем устройстве происходит испарение воды в воздушный поток, охлаждающее устройство создает нулевые или очень малые потери энергии. Поскольку при этом уменьшается общее потребление энергии, включая потери энергии, более высокие технические издержки могут быть оправданными. Если определенная часть пассажирского салона, которая требует наибольшего объемного потока воздуха, заранее определена, например, конструктивно, на основании ее величины или тепловых нагрузок, то охлаждающее устройство и нагревательное устройство в подающем воздухопроводе для этой части пассажирского салона можно исключить. При этом масса воздушного судна уменьшается.

Охлаждающее устройство может разбрызгивать воду в воздушный поток. Охлаждающее устройство может также распылять воду в воздушный поток при помощи ультразвука. Вода может испаряться в охлаждающем устройстве в воздушный поток из пористого материала. Кроме того, вода может испаряться в охлаждающем устройстве в воздушный поток с мембраны. Для охлаждения воздушного потока, подаваемого в какую-либо часть пассажирского салона, в воде можно использовать барботажную колонну. Кроме того, воду для испарения можно распылять сжатым воздухом. Для получения скрытой теплоты испарения можно использовать тело, смачиваемое водой и имеющее большую поверхность. Для обеспечения смачивания такое тело можно передвигать или вращать в водяной ванне или орошать каплями или смачивать.

Изобретение относится также к способу индивидуального кондиционирования частей воздушного судна за счет охлаждения воздушного потока, подаваемого в указанную часть воздушного судна, при помощи испарения воды в воздушный поток, который во время полета воздушного судна имеет давление, превышающее давление воздуха за пределами пассажирского салона. Вода может испаряться в воздушный поток, подаваемый в указанную часть воздушного судна.

Как указано выше, давление воздушного потока может составлять примерно от 700 до примерно 800 мбар. Способ согласно изобретению может быть усовершенствован при помощи вышеописанной системы кондиционирования.

Воздушный поток перед охлаждением может быть отобран из той части пассажирского салона, в которую его подают после охлаждения. В случае необходимости отобранный воздушный поток можно нагреть при помощи нагревательного устройства перед тем, как возвратить его в указанную часть пассажирского салона.

Способ согласно изобретению может включать следующие операции:

- обеспечивают воздушный поток, который во время полета воздушного судна имеет давление, превышающее давление воздуха за пределами пассажирского салона,

- регулируют температуру воздушного потока до фактической температуры T_gФакт,

- подают отрегулированный по температуре воздушный поток с фактической температурой T_gФакт в первую часть пассажирского салона,

- подают отрегулированный по температуре воздушный поток с фактической температурой T_gФакт по меньшей мере в одну другую часть пассажирского салона, и

- охлаждают воздушный поток, подаваемый по меньшей мере в одну другую часть пассажирского салона, при помощи испарения перед его подачей в соответствующую часть пассажирского салона, в том случае, если требуемая температура T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб воздушного потока, подаваемого в соответствующую часть пассажирского салона, ниже, чем фактическая температура T_gФакт.

Способ может также включать операцию, на которой нагревают по меньшей мере один воздушный поток, прежде чем он будет подан в другую соответствующую часть пассажирского салона в том случае, если требуемая температура T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб воздушного потока, подаваемого в указанную другую часть пассажирского салона, выше, чем фактическая температура T_gФакт.

В первом варианте осуществления способа согласно изобретению температуру кондиционированного воздушного потока с фактической температурой T_gФакт, который подается в другие части пассажирского салона, могут регулировать до значения, соответствующего минимальной требуемой температуре T_Требmin из всех требуемых температур T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб других частей пассажирского салона. Воздушный поток с требуемой температурой T_Требmin разделяют на множество воздушных потоков, каждый из которых предназначен для одной определенной части пассажирского салона. Разделенные воздушные потоки, каждый из которых подают в определенную часть пассажирского салона, нагревают до соответствующей требуемой температуры T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб в том случае, если требуемая температура воздушного потока, подаваемого в определенную часть пассажирского салона, выше, чем минимальная требуемая температура T_Требmin из всех требуемых температур T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб других частей пассажирского салона. В таком варианте осуществления имеется только одно охлаждающее устройство, которое охлаждает воздух для других частей пассажирского салона.

В другом варианте осуществления кондиционированный воздушный поток разделяют на множество воздушных потоков, каждый из которых подают в соответствующую часть пассажирского салона. По меньшей мере один отрегулированный по температуре воздушный поток с фактической температурой T_gФакт, который подают по меньшей мере в одну часть пассажирского салона, охлаждают до требуемой температуры T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб воздушного потока, подаваемого в соответствующую часть пассажирского салона, в том случае, если требуемая температура воздушного потока, подаваемого в определенную часть пассажирского салона, ниже, чем фактическая температура T_gФакт. По меньшей мере один отрегулированный по температуре воздушный поток с фактической температурой T_gТфакт, который подают по меньшей мере в одну часть пассажирского салона, нагревают до требуемой температуры T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб воздушного потока, подаваемого в соответствующую часть пассажирского салона, в том случае, если требуемая температура воздушного потока, подаваемого в определенную часть пассажирского салона, выше, чем фактическая температура T_gФакт. Воздух, подаваемый в другие части сначала разделяют, а затем, как описано выше, охлаждают или нагревают. В обоих вариантах осуществления первая часть может быть отделена от других частей пассажирского салона. Однако другие части могут также входить в состав первой части пассажирского салона.

Фактическая температура T_gФакт воздушного потока, находящегося под давлением, может, по существу, соответствовать требуемой температуре T_z1Треб, T_z2Треб, T_z3Треб в той части пассажирского салона, которая требует наибольшего объемного потока воздуха. Как описано выше, это позволяет уменьшить потребление энергии и, в частности, потери энергии. Фактическую температуру T_gФакт воздушного потока, находящегося под давлением, по существу, можно выбрать таким образом, чтобы общее потребление энергии было минимальным. В общем потреблении энергии учитываются потери энергии, которые возникают при получении теплого воздуха, а также при нагревании воздуха и при охлаждении воздуха. При таком варианте осуществления изобретения может потребоваться охлаждение и нагревание каждого воздушного потока, в том числе воздушного потока, подаваемого в первую часть пассажирского салона.

Изобретение относится к применению воды, которая испаряется в воздушный поток, подаваемый в пассажирский салон воздушного судна, с целью охлаждения указанного воздушного потока. Воздушный поток может поступать от вышеописанного центрального кондиционера и иметь давление, превышающее давление воздуха за пределами пассажирского салона. Охлажденный воздушный поток можно подавать в одну или несколько частей пассажирского салона. Охлажденный воздушный поток можно подавать в пассажирский салон, не разделенный на части. Однако, как описано выше, охлажденный воздушный поток можно также использовать для кондиционирования различных частей пассажирского салона воздушного судна.

Краткое описание чертежей

Далее приведено более подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:

Фигура 1 - вариант осуществления системы кондиционирования, в котором воздух подается в ту часть пассажирского салона воздушного судна, которая требует наибольшего объемного потока воздуха, непосредственно из центрального кондиционера, а каждый трубопровод, подающий воздух в другую часть пассажирского салона, содержит охлаждающее устройство и нагревательное устройство;

Фигура 2 - вариант осуществления системы кондиционирования, в котором каждый трубопровод, подающий воздух в какую-либо часть пассажирского салона, содержит охлаждающее устройство и нагревательное устройство;

Фигура 3 - вариант осуществления системы кондиционирования, в которой воздушные потоки, подаваемые в различные части пассажирского салона, охлаждаются общим охлаждающим устройством;

Фигура 4 - h-x диаграмма Молье;

Фигура 5 - система кондиционирования предшествующего уровня техники.

Осуществление изобретения

Обычно пассажирский салон воздушного судна разделяют на несколько частей, которые рассматривают в качестве зон с индивидуальной требуемой температурой. Каждая зона может содержать собственную систему регулирования температуры или управления температурой. Обычно требуемые температуры каждой части незначительно отличаются друг от друга. Однако тепловые нагрузки в этих частях могут сильно отличаться, например, вследствие различной плотности размещения пассажиров или числа устройств, излучающих при работе тепло. Требуемые температуры воздушного потока, подаваемого в соответствующую часть пассажирского салона, зависят от тепловых нагрузок в этой части и вследствие этого сильно различаются. Поэтому в части пассажирского салона с высокими тепловыми нагрузками необходимо подавать воздух с более низкой требуемой температурой.

На фигуре 1 показан вариант осуществления изобретения, в котором воздух подается в ту часть пассажирского салона воздушного судна, которая требует наибольшего объемного потока воздуха, непосредственно из центрального кондиционера 2 без охлаждения в дополнительном охлаждающем устройстве или нагревания в дополнительном нагревательном устройстве. К центральному кондиционеру 2 подводится воздушный поток 4, который может содержать воздух, отбираемый от двигателя, и/или воздух 50, рециркулируемый из пассажирского салона 28. На выходе из центрального кондиционера 2 воздушный поток 6 имеет более высокое давление, чем давление воздуха за пределами пассажирского салона. Воздушный поток 6 поступает в салон 28 по первому подающему трубопроводу. В пассажирском салоне выделены другие индивидуально кондиционируемые части, которые образуют окружение сидений 30, 32 и 34. Воздушный поток 6 подается по второму подающему трубопроводу 10 в первое охлаждающее устройство 16 и в первое нагревательное устройство 22, прежде чем он поступит в зону первого сиденья 30 в виде индивидуально кондиционированного воздушного потока 36. Ко второму сиденью 32 и к третьему сиденью 34 индивидуально кондиционированные потоки воздуха подаются по подающим трубопроводам 12 и 14 через охлаждающее устройство 18 или 20 и нагревательное устройство 24 или 26. Нагревательное устройство и охлаждающее устройство могут быть расположены последовательно или параллельно.

В охлаждающем устройстве происходит испарение воды в воздушный поток, который протекает через охлаждающее устройство. В охлаждающем устройстве вода может впрыскиваться в воздушный поток через сопло. Это сопло может представлять собой ультразвуковое сопло. Альтернативно этому при помощи ультразвука можно получать водяной туман. При этом над поверхностью воды при помощи ультразвука получают туман, капли которого испаряются в воздушный поток. Кроме того, в воздушный поток можно испарять воду, содержащуюся в пористом или сыпучем материале. Материал-носитель, имеющий большую поверхность, смачивают водой, которая испаряется с указанной поверхности в воздушный поток. Испарение можно производить также при помощи мембраны. При этом вода испаряется из жидкого состояния с одной стороны мембраны в воздушный поток на другой стороне мембраны. Для охлаждения воздушного потока, подаваемого в какую-либо часть пассажирского салона, можно также использовать в воде барботажную колонну. Кроме того, воду для охлаждения испарением можно распылять сжатым воздухом. Для охлаждения испарением можно использовать тело с большой поверхностью, смоченное во