DE102011109506B4

DE102011109506B4 - Kältemittelkreislauf

Info

Publication number: DE102011109506B4
Application number: DE102011109506.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schroeder; Christian Rebinger; Peter Heyl; Hans Hammer; Martin Hötzel
Original assignee: Audi AG; Hanon Systems Corp
Current assignee: Audi AG; Hanon Systems Corp
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2031-08-06
Also published as: DE102011109506A1; JP2013047600A; CN102914099B; US20130031922A1; JP5553869B2; CN102914099A

Abstract

Kältemittelkreislauf (10) zum Kühlbetrieb und Wärmepumpenbetrieb, wobei der Kältemittelkreislauf (10) einen Hochdruck- und einen Niederdruckbereich aufweist, umfassend- wenigstens eine Wärmequelle/-senke (26, 38),- einen Verdichter (12),- ein Expansionsorgan (18),- wenigstens ein thermisches Innenraummodul (16,34),- einen inneren Wärmeübertrager (20, 30), der einen hochdruckseitigen Teil (20) und einen niederdruckseitigen Teil (30) aufweist, wobei der hochdruckseitige Teil (20) des inneren Wärmeübertragers im Wärmepumpenbetrieb zwischen dem Expansionsorgan (18) und der Wärmequelle (26, 38) liegt, und- mindestens ein Mittel (22, 36, 40, 42), mit welchem der hochdruckseitige Teil (20) des inneren Wärmeübertragers im Wärmepumpenbetrieb auf einem Mitteldruckniveau (MD) betreibbar ist, wobei das Mitteldruckniveau (MD) zwischen dem Druckniveau im Hochdruckbereich (HD) und dem Niederdruckbereich (ND) liegt, wobei das Mittel (22, 36, 40, 42) zwischen dem hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers (20) und der im Wärmepumpenbetrieb als Wärmequelle betriebenen Wärmequelle/-senke (26, 38) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle/-senke (26, 38) ein Kondensator/Gaskühler (26) und ein Wärmeübertrager (38) vorgesehen sind, wobei der Wärmeübertrager (38) entweder parallel oder in Reihe zum Gaskühler (26) eingebunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf zur Klimatisierung von Fahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Die DE 103 09 779 A1 offenbart eine Zweikreisklimaanlage, bei welcher das Kältemittel in einem Wärmepumpenbetrieb entweder durch die Kompression des Kältemittels erwärmt wird und an einen Kondensator im Innenraummodul (im weiteren Verlauf als Heizregister bezeichnet)zur Erwärmung der Innenraumzuluft abgibt. Zudem kann einem Kühlmittelkreislauf des Motors Wärme entzogen werden und entweder über einen Wärmeübertrager dem Kältemittel zugeführt werden oder in einem konventionellen Heizbetrieb die Innenraumzuluft über einen vom Kühlmittel durchströmten Heizkern erwärmt werden. Im Kühlbetrieb wird der Innenraumzuluft die Wärme vom Kondensator, der in diesem Betriebszustand als Verdampfer arbeitet, entzogen. Die an das Kältemittel abgegebene Wärme, wird daraufhin über einen weiteren Kondensator an die Umgebung abgegeben.
Die DE 101 58 104 B4 offenbart eine Klimaanlage, die einen Kältemittelkreislauf aufweist, bei dem im Wärmepumpenprozess Wärme, die hochdruckseitig durch einen Kondensator (siehe Erläuterung Seite 1, Heizregister) zur Erwärmung der Innenraumzuluft abgegeben wird, von einem Verdampfer, der im Kühlbetrieb als Gaskühler bzw. Kondensator arbeitet, der Umgebungsluft entzogen wird.
In bekannter Weise, weist ein Kältemittelkreislauf, der sowohl zum Kühl- als auch zum Wärmepumpenbetrieb geeignet ist, einen Hoch- und einen Niederdruckbereich auf. Ein derartiger Kältemittelkreislauf umfasst wenigstens eine Wärmequelle/-senke, beispielsweise einen Gaskühler bzw. Kondensator und / oder einen Glykolwärmeübertrager, ferner einen Verdichter, ein Expansionsmodul, wenigstens ein thermisches Innenraummodul (Verdampfer / Kondensator = Heizregister), sowie einen Kältemittelspeicher.
Zudem ist ein innerer Wärmeübertrager vorgesehen, der einen hochdruckseitigen Teil und einen niederdruckseitigen Teil aufweist, wobei der hochdruckseitige Teil des inneren Wärmeübertragers im Wärmepumpenbetrieb zwischen dem Expansionsmodul und dem Gaskühler liegt. Der niederdruckseitige Teil des inneren Wärmeübertragers ist saugseitig zum Verdichter angeordnet.
Ein Kältemittelkreislauf der genannten Art ist beispielsweise aus der JP 2009 - 270 822 A bekannt. Bei diesem Kältemittelkreislauf ist neben einem inneren Wärmeübertrager zusätzlich ein elektrisches Heizelement vorgesehen, um dem Verdichter saugseitig zuzuführendes Kältemittel zu erhitzen.
Weitere Kältemittelkreisläufe mit innerem Wärmeübertrager sind beispielsweise aus der JP 2004 - 85 176 A oder der DE 101 26 257 A1 bekannt.
Es ist unter anderem Aufgabe der Erfindung eine möglichst einfache Gestaltung anzugeben, um einen aktiven Betrieb des inneren Wärmeübertragers auch im Wärmepumpenbetrieb zu gewährleisten. Eine weitere Aufgabe ist es, das in den verschiedenen Betriebszuständen im Kälte- bzw. Heizbetrieb nicht benötigte Kältemittel entsprechend zu lagern und somit das umlaufende Kältemittel optimal einzustellen.
Eine Möglichkeit den aktiven Betrieb des inneren Wärmeübertragers zu gewährleisten ist die Entspannung des Kältemittels nach dem inneren Wärmeübertrager. Dies hat jedoch wiederum den Nachteil, dass der dem inneren Wärmeübertrager im Wärmepumpenbetrieb nachgeschaltete Kältemittelspeicher ebenfalls mit unter Hochdruck stehendem Kältemittel beaufschlagt ist. Hierbei ist jedoch gerade im Wärmepumpenbetrieb der Speicher auf Grund der Dichte des Kältemittels zu groß. Ein ausreichender Druckaufbau auf der Hochdruckseite kann somit nicht gewährleistet werden.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird ein Kältemittelkreislauf gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Ferner wird gemäß Anspruch 9 ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage mit einem solchen Kältemittelkreislauf vorgeschlagen.
Der Kältemittelkreislauf umfasst dabei Mittel, durch welche der hochdruckseitige Teil des inneren Wärmeübertrager im Wärmepumpenbetrieb auf einem Mitteldruckniveau betrieben wird, das zwischen Hoch- und Niederdruckniveau des Kältemittelkreislaufs liegt.
Durch den Druckverlust vom hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers zur Wärmequelle, stellt sich ein Druckniveau des dort entspannten zweiphasigen Kältemittels ein, welches über dem der nachgeschalteten Wärmequelle liegt. Im Extremfall, kann dabei der Bereich des Mitteldruckniveaus derart über- bzw. unterschritten werden, und dem Hochdruck- oder Niederdruckniveau entsprechen.
Aufgrund der hohen spezifischen Wärme des zweiphasigen Kältemittels und der konstanten Temperatur kann der innere Wärmeübertrager aktiv genutzt werden, um im Wärmepumpenbetrieb das Kältemittel, das den niederdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers durchströmt zu überhitzen. Dadurch wird auf einfache Weise ein sicherer Betrieb des Verdichters gewährleistet und ein Ansaugen von flüssigem Kältemittel zuverlässig vermieden. Die Konfiguration und Funktion des Kältemittelkreislaufs kann unabhängig vom verwendeten Kältemittel Anwendung finden. Unterschiede zeigen sich ggf. in den jeweiligen Drucklagen für Niederdruck-, Mitteldruck- und Hochdruckniveau auf.
Zudem kann die Verschaltung unabhängig vom Antriebskonzept des jeweiligen Fahrzeugs, beispielsweise konventionell, hybridisch, elektrisch, etc., und damit unabhängig von der Art des Verdichters eingesetzt werden.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist das Mittel, um den hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers auf Mitteldruckniveau zu betreiben in Form einer Drossel ausgestaltet. Die Drossel ist im Wärmepumpenbetrieb dem hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers nachgeschaltet, vorzugsweise liegt diese auch hinter einem Kältemittelspeicher.
Ferner ist die Drossel derart ausgestaltet, dass diese nur in Strömungsrichtung des Kältemittels im Wärmepumpenbetrieb einen Druckverlust, bedingt durch eine Querschnittsverengung, erzeugt. Im Kälteanlagenbetrieb steht bei entgegengesetzter Strömungsrichtung der maximale Querschnitt zur Verfügung. Vom Expansionsventil wird im Wärmepumpenbetrieb ein Mitteldruckniveau eingestellt, welches durch die von der Festdrossel erzeugte Druckentlastung nach dem Durchlaufen des inneren Wärmeübertragers auf Niederdruck entspannt wird.
Vorzugsweise kann das Mittel zur Realisierung des Mitteldruckniveaus auch in Form einer Leitungsanpassung der Leitung, die zwischen Wärmequelle/-senke und Expansionsventil liegt, ausgebildet sein. Der Kältemittelspeicher und der hochdruckseitige Teil des inneren Wärmeübertragers liegen dann ebenfalls in diesem Bereich.
Der Leitungsquerschnitt und die Leitungsführung bzw. Leitungsbiegungen müssen für jedes Fahrzeug speziell ermittelt werden, damit im Kühlbetrieb kein nennenswerter Druckverlust entsteht, aber im Wärmepumpenbetrieb ein für den (Zu-)Heizbetrieb abgestimmter Druckverlust erzielt werden kann.
Insbesondere ist der Leitungsquerschnitt geringer als im Stand der Technik üblich, da auf diese Weise Material für Rohrleitungen und damit Kosten und Gewicht eingespart werden können. Ein reduzierter Leitungsquerschnitt hat darüber hinaus eine Füllmengenreduktion und einen verminderten Bedarf an Kältemittel zur Folge.
Ferner kann neben dem steuerbaren Expansionsorgan, das in Strömungsrichtung im Wärmepumpenbetrieb vor dem hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers liegt, wenigstens ein weiteres steuerbares Expansionsorgan vorgesehen sein. Dieses ist in vorgenannter Strömungsrichtung hinter dem hochdruckseitigen Teil des Wärmeübertragers und nach dem Kältemittelspeicher angeordnet, jedoch vor der Wärmequelle.
Dieses steuerbare Expansionsorgan, kann das an seinem Eintritt herrschende Mitteldruckniveau auf Niederdruckniveau entspannen.
Erfindungsgemäß ist im Kältemittelkreislauf neben einem Kondensator als Wärmequelle/-senke ein zusätzlicher, insbesondere externer Wärmeübertrager als weitere Wärmequelle/-senke zur Übertragung von Wärme zwischen Motor und Kältemittelkreislauf vorgesehen sein. Dieser externe Wärmeübertrager ist insbesondere als Wasser-Glykol-Wärmeübertrager - auch Chiller genannt - ausgebildet.
Der zusätzliche Wärmeübertrager ist derart in den Kältemittelkreislauf eingebunden, dass dieser im Wesentlichen parallel, aber auch seriell zum Kondensator liegt.
In jedem Fall zweigen, sowohl die Leitung zum Kondensator als auch die zum zusätzlichen Wärmeübertrager, von der vom hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers kommenden Leitung ab.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung können die beiden Abzweigungen über je ein steuerbares Expansionsorgan in den Prozess eingebunden werden. Zum einen kann per Ansteuerung der Expansionsorgane per externer Regeleinheit bestimmt werden, ob und wie der Kältemittelstrom fließt, wodurch Schaltventile ersetzt werden. Zum anderen wird für beide Zweige das kontrollierbare Einstellen des Mitteldruckniveaus im inneren Wärmeübertrager und Kältemittelspeicher gewährleistet.
Es kann durch eine Anordnung der steuerbaren Expansionsorgane im Wärmepumpenbetrieb hinter dem Kältemittelspeicher, das Druckniveau im Kältemittelspeicher, und in dieser Verschaltungsvariante auch im inneren Wärmeübertrager, flexibel derart eingestellt werden, dass die im Kältemittelkreislauf zur Verfügung stehende Kältemittelmenge optimal ist.
Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage, umfassend einen Kältemittelkreislauf wie er zuvor beschrieben wurde, wobei neben dem steuerbaren Expansionsorgan, das in Strömungsrichtung im Wärmepumpenbetrieb vor dem hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers liegt, wenigstens ein weiteres steuerbares Expansionsorgan vorgesehen ist. Dieses ist in vorgenannter Strömungsrichtung hinter dem hochdruckseitigen Teil des Wärmeübertragers und nach dem Kältemittelspeicher angeordnet, jedoch vor der Wärmequelle.
Erfindungsgemäß werden die Expansionsorgane so gesteuert, dass diese in ihrem Betrieb abgestimmt werden.
Insbesondere werden im Wärmepumpenbetrieb die Expansionsorgane, in einem Einzelbetrieb gesteuert, in welchem diese jeweils einzeln arbeiten, und die jeweils anderen Expansionsorgane voll geöffnet werden.
In einem weiteren Anwendungsfall können alle Expansionsorgane im Kombinationsbetrieb betrieben werden. Dabei werden diese in Abhängigkeit voneinander geöffnet, um ein gewünschtes Druckniveau einzustellen.
Vorzugsweise können die Expansionsorgane auch in einer Betriebsweise betrieben werden, bei der Kombinationsbetrieb und Einzelbetrieb bedarfsweise, insbesondere abwechselnd verwendet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:

1 eine grundlegende Darstellung eines erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs im Kühlbetrieb;
1A eine grundlegende Darstellung eines erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs im Wärmepumpenbetrieb;
2 eine vorteilhafte Ausgestaltung mit Leitungsquerschnittanpassung und
3 eine vorteilhafte Ausgestaltung mit steuerbaren Expansionsorganen und Reihenverschaltung der Wärmequellen Wasser (Chiller)und Luft (Kondensator).
4 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung mit Parallelverschaltung.

Gleiche bzw. gleichwirkende Bauteile werden in den folgenden Ausführungsbeispielen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufs 10 einer Fahrzeugklimaanlage. Diese Ausgestaltung eines Kältemittelkreislaufs eignet sich für den Kühlbetrieb und Wärmepumpenbetrieb jedoch skizziert für den Kühlbetrieb. Hierbei strömt das unter Hochdruck stehende Kältemittel ausgehend vom Verdichter 12 über das Drei-Zwei-Wege-Ventil 14 durch einen Kondensator/ Gaskühler 26 und durch die Drossel 22. 14 wird bevorzugt als 3-2-Wege-Ventil ausgeführt, die Umsetzung der Verschaltung kann jedoch auch in Form von 2 einzelnen ansteuerbaren Absperrventilen erfolgen. Die Drossel ist jedoch derart ausgestaltet, dass sie lediglich im Wärmepumpenbetrieb einen Druckverlust erzeugt. Im Kühlbetrieb hingegen erzeugt sie keinen bzw. geringfügigen Druckverlust, wodurch das Kältemittel den Kältemittelspeicher 24 und den hochdruck-seitigen Teil des inneren Wärmeübertragers 20 auch auf Hochdruckniveau durchströmt und erst im Hauptexpansionsventil 18 auf Niederdruckniveau entspannt wird. Durch Offenstellung des Absperrventils 32 durchströmt das auf Niederdruckniveau befindliche Kältemittel den Verdampfer 34 und anschließend den niederdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers 30, worauf es im Verdichter 12 wieder auf Hochdruckniveau verdichtet wird. Durch die derart gestaltete Drossel 22 ergeben sich für den Kühlbetrieb keine Änderungen zum Stand der Technik.
1A zeigt eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufs 10 einer Fahrzeugklimaanlage nach 1. im Wärmepumpenbetrieb, wobei ausgehend vom Verdichter 12 das Kältemittel über ein Drei-Zwei-Wege-Ventil 14, über ein Heizregister 16 zu einem Hauptexpansionsventil 18 strömt. Das Kältemittel befindet sich bis zum Hauptexpansionsventil 18 auf Hochdruckniveau HD. Das Hauptexpansionsventil 18 entspannt das Kältemittel, welches den hochdruckseitigen Teil eines inneren Wärmeübertragers 20 durchströmt auf ein Mitteldruckniveau MD. Im weiteren Verlauf ist nach einem Kältemittelspeicher 24 eine Drossel 22 vorgesehen, welche in Strömungsrichtung des Wärmepumpenbetriebs das Kältemittel auf ein Niederdruckniveau ND entspannt. Auf diesem Druckniveau durchströmt das Kältemittel einen als Verdampfer arbeitenden Kondensator/ Gaskühler 26.
Anschließend fließt das Kältemittel aufgrund des geöffneten Absperrventils 28 durch den niederdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers 30 und anschließend in den Verdichter 12, in welchem es wieder auf Hochdruckniveau verdichtet wird.
Indem erfindungsgemäß das Kältemittel, welches durch den hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers 20 strömt, auf ein Mitteldruckniveau gebracht wird, ist im Wärmepumpenbetrieb die Möglichkeit einer Wärmeübertragung mit dem niederdruckseitigen Teil des Wärmeübertragers geschaffen. Dies hat den Vorteil, dass das durch den niederdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertrages 30 strömende Kältemittel vor dem Eintritt in den Verdichter 12 nochmals aufgeheizt bzw. überhitzt werden kann.
Durch das Überhitzen des Kältemittels wird ein Ansaugen von flüssigen Kältemitteln zuverlässig verhindert. Dadurch wird ein sicherer Betrieb des Verdichters 12 gewährleistet.
2 zeigt einen Kältemittelkreislauf 10 einer Fahrzeugklimaanlage im Wärmepumpenbetrieb, wobei in diesem Ausführungsbeispiel das Mitteldruckniveau, welches sich zwischen dem Hauptexpansionsventil 18 und dem Gaskühler 26 ergibt, durch eine Anpassung des Leitungsquerschnitts 36 gewährleistet wird. Der Leitungsquerschnitt 36 ist in 2 nur schematisch angedeutet. Der Leitungsquerschnitt 36 ist derart ausgestaltet, dass er im Wärmepumpenbetrieb einen Druckverlust erzeugt, nicht jedoch im Kühlbetrieb. Dies kann aufgrund der unterschiedlichen Zustände des Kältemittels in den beiden Betriebsarten erreicht werden.
Um diesen Effekt zu gewährleisten, muss eine leitungstechnische Analyse gesondert für jedes Fahrzeug ermittelt werden und ist insbesondere abhängig von der Leitungsführung bzw. den vorliegenden Biegungen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, wie sie in 3 dargestellt ist, umfasst der Kältemittelkreislauf 10 neben dem Kondensator/ Gaskühler 26 zusätzlich mindestens einen Chiller 38 zum Wärmeaustausch mit einem Kühlmittelkreislauf beispielsweise eines Fahrzeugmotors. Weitere Wärmequellen könnten die Abgasanlage oder auch die unterschiedlichen Kühlmittelkreise eines teilweise oder vollständig elektrifizierten Fahrzeuges darstellen.
Mit dieser Ausführungsform sind neben dem Hauptexpansionsventil 18 zur Gewährleistung des Mitteldruckniveaus im hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers 20 weitere steuerbare Expansionsorgane 40, 42 vorgesehen. In diesem Fall kann die Strömung entweder über den Glykolwärmeübertrager/Chiller 38, den Kondensator/ Gaskühler 26 oder beiden geführt werden. In Durchlassstellung des steuerbaren Expansionsorgans 40, 42 wird das Mitteldruckniveau im Wärmepumpenbetrieb auf Niederdruck entspannt, um nachfolgend in Glykolwärmeübertrager /Chiller 38 und/oder Gaskühler 26 Energie aufnehmen zu können. Es lassen sich hierbei die Vorzüge des auf Mitteldruckniveau befindlichen, hochdruckseitigen Teils des inneren Wärmeübertragers 20 zur Überhitzung des saugseitig am Verdichter 12 anliegenden Kältemittels nutzen.
Zudem kann durch die abgestimmte Regelung des steuerbaren Hauptexpansionsventil 18 sowie der weiteren steuerbaren Expansionsorganen 40, 42 das Druckniveau im Kältemittelspeicher 24 so eingestellt werden, dass die Lagerung des Kältemittels bei einer Dichte gewährleistet wird, die sowohl ein effizientes Heizen als auch einen sicheren und zuverlässigen Betrieb der Anlage gewährleistet.
4 zeigt eine Ausführungsform, die in ihrer Funktionsweise im Wesentlichen der der 3 entspricht. Im Unterschied zu 3 ist eine Verbindungsleitung vorgesehen, die die Strömungskanäle durch den Kondensator/Gaskühler 26 und dem Glykolwärmeübertrager/Chiller 38 im Wärmepumpenbetrieb in Strömungsrichtung hinter den genannten Organen über ein Absperrventil 44 verbindet. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit eines Parallelbetriebs von Kondensator/Gaskühler 26 und Glykolwärmeübertrager/Chiller 38, wohingegen in 3 die Möglichkeit eines seriellen Betriebs dargestellt ist.
Bezugszeichenliste

10: Kältemittelkreislauf
12: Verdichter
14: Drei-Zwei-Wege-Ventil
16: Heizregister
18: steuerbares Hauptexpansionsorgan
20: innerer Wärmeübertrager (Hochdruck)
22: Drossel
24: Kältemittelspeicher
26: Kondensator/ Gaskühler
28: Absperrventil
30: innerer Wärmeübertrager (Niederdruck)
32: Absperrventil
34: Verdampfer
36: Leitungsquerschnitt
38: Glykolwärmeübertrager/ Chiller
40: Steuerbares Expansionsorgan
42: Steuerbares Expansionsorgan
44: Absperrventil
ND: Niederdruckniveau
MD: Mitteldruckniveau
HD: Hochdruckniveau

Claims

Kältemittelkreislauf (10) zum Kühlbetrieb und Wärmepumpenbetrieb, wobei der Kältemittelkreislauf (10) einen Hochdruck- und einen Niederdruckbereich aufweist, umfassend - wenigstens eine Wärmequelle/-senke (26, 38), - einen Verdichter (12), - ein Expansionsorgan (18), - wenigstens ein thermisches Innenraummodul (16,34), - einen inneren Wärmeübertrager (20, 30), der einen hochdruckseitigen Teil (20) und einen niederdruckseitigen Teil (30) aufweist, wobei der hochdruckseitige Teil (20) des inneren Wärmeübertragers im Wärmepumpenbetrieb zwischen dem Expansionsorgan (18) und der Wärmequelle (26, 38) liegt, und - mindestens ein Mittel (22, 36, 40, 42), mit welchem der hochdruckseitige Teil (20) des inneren Wärmeübertragers im Wärmepumpenbetrieb auf einem Mitteldruckniveau (MD) betreibbar ist, wobei das Mitteldruckniveau (MD) zwischen dem Druckniveau im Hochdruckbereich (HD) und dem Niederdruckbereich (ND) liegt, wobei das Mittel (22, 36, 40, 42) zwischen dem hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers (20) und der im Wärmepumpenbetrieb als Wärmequelle betriebenen Wärmequelle/-senke (26, 38) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle/-senke (26, 38) ein Kondensator/Gaskühler (26) und ein Wärmeübertrager (38) vorgesehen sind, wobei der Wärmeübertrager (38) entweder parallel oder in Reihe zum Gaskühler (26) eingebunden ist.
Kältemittelkreislauf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers (20) im Wärmepumpenbetrieb eine Festdrossel (22) nachgeschaltet ist, die nur in Strömungsrichtung des Wärmepumpenbetriebs einen Druckverlust erzeugt.
Kältemittelkreislauf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlbetrieb zwischen der Wärmequelle/-senke (26, 38) und dem Expansionsorgan (18) eine Leitung vorgesehen ist, die einen verkleinerten Querschnitt gegenüber den übrigen Leitungen aufweist, wodurch im Kühlbetrieb kein nennenswerter Druckverlust erzeugt wird, jedoch im Wärmepumpenbetrieb das Mitteldruckniveau (MD) gewährleistet ist.
Kältemittelkreislauf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers (20) und der im Wärmepumpenbetrieb als Wärmequelle betriebenen Wärmequelle /-senke (26, 38) wenigstens ein steuerbares Expansionsorgan (40, 42) angeordnet ist.
Kältemittelkreislauf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hochdruckseitigen Teil des inneren Wärmeübertragers (20) und Gaskühler (26) ein steuerbares Expansionsorgan (42) vorgesehen ist.
Kältemittelkreislauf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kältemittelspeicher (24) vorgesehen ist, der im Mitteldruckbereich (MD) des Kältemittelkreislaufs angeordnet ist.
Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Absperrventile derart konfiguriert sind, dass der Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Modus Kühlbetrieb voreingestellt ist.
Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle/-senke (26, 38) mit den Medien Wasser, Luft, Abgas, Elektronik, Speicherwärme und/oder Solarwärme/Solarstrom zusammenwirken.
Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage, umfassend einen Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsorgane (18, 40, 42) in ihrem Betrieb abgestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmepumpenbetrieb die Expansionsorgane (18, 40, 42) im Einzelbetrieb jeweils einzeln arbeiten, wobei die jeweils anderen Expansionsorgane (18, 40, 42) voll geöffnet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Expansionsorgane (18, 40, 42) im Kombinationsbetrieb, in Abhängigkeit voneinander geöffnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kombinationsbetrieb und ein Einzelbetrieb bedarfsweise abwechselnd verwendet werden.