DE102014203895A1 - refrigeration plant - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Umschaltbarer Wärmetauscher (10, 10a, 10b) für eine Kälteanlage (22), bei dem Heizrohre (12) und Kühlrohre (14) derart in einem einzigen Gehäuse (16) integriert sind, dass Wärme zwischen den Heizrohren (12) und den Kühlrohren (14) übertragen wird. Die Erfindung betrifft zudem eine Kälteanlage (22) und ein Kälteanlagensystem (100) mit einem solchen Wärmetauscher (10, 10a, 10b).The invention relates to a switchable heat exchanger (10, 10a, 10b) for a refrigeration system (22), in which heating tubes (12) and cooling tubes (14) are integrated in a single housing (16) such that heat is present between the heating tubes (12). and the cooling tubes (14) is transmitted. The invention also relates to a refrigeration system (22) and a refrigeration system (100) with such a heat exchanger (10, 10a, 10b).

Description

Die Erfindung betrifft einen umschaltbaren Wärmetauscher und eine Kälteanlage mit mindestens einem Verdichter, mindestens einem Entspannungsorgan und mindestens einem umschaltbaren Wärmetauscher, die in einem Kältemittelkreislauf miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft zudem ein Kälteanlagensystem mit einer derartigen Kälteanlage sowie ein Fahrzeug mit einer derartigen Kälteanlage oder einem derartigen Kälteanlagensystem.The invention relates to a switchable heat exchanger and a refrigeration system with at least one compressor, at least one expansion element and at least one switchable heat exchanger, which are interconnected in a refrigerant circuit. The invention also relates to a refrigeration system with such a refrigeration system and a vehicle with such a refrigeration system or such a refrigeration system.

Kälteanlagen, die beispielsweise in Kühlfahrzeugen oder Bussen eingesetzt werden, weisen im Allgemeinen mehrere Wärmetauscher auf, die Luft beispielsweise zum Kühlen eines Kühlraumes oder zum Klimatisieren oder Heizen einer Fahrerkabine temperieren. Hierzu werden Wärmetauscher entweder in einem Kühlbetrieb oder in einem Heizbetrieb betrieben. Im Kühlbetrieb ist der Wärmetauscher demnach ein Verdampfer, während er im Heizbetrieb als Verflüssiger wirkt. Insbesondere im Kühlbetrieb können die Wärmetauscher Temperaturen erreichen, die zum Bilden einer Eisschicht führen. Durch die Eisschicht wird der Wärmeübertrag vom Wärmetauscher an die Umgebung reduziert. Zum Abtauen ist ein Umschalten in den Heizbetrieb notwendig.Refrigeration systems, which are used for example in refrigerated vehicles or buses, generally have a plurality of heat exchangers, the temperature, for example, for cooling a cold room or for air conditioning or heating a cab. For this purpose, heat exchangers are operated either in a cooling mode or in a heating mode. In cooling mode, the heat exchanger is therefore an evaporator while it acts as a condenser in heating mode. In particular, in the cooling mode, the heat exchanger can reach temperatures that lead to the formation of an ice sheet. The ice layer reduces the heat transfer from the heat exchanger to the environment. For defrosting, switching to heating mode is necessary.

In DE 10 2008 047 753 A1 ist eine Kälteanlage mit mindestens zwei Nutztemperaturniveaus beschrieben, die mindestens einen ersten Kältemittelkreis und einen davon getrennten zweiten Kältemittelkreis umfasst. Der erste und der zweite Kältemittelkreis sind weiterhin über einen Kaskadenwärmetauscher miteinander gekoppelt, so dass Wärme von einem Kältemittelkreis an den anderen Kältemittelkreis übertragen werden kann, oder Wärme von einem den Wärmetauscher umgebenden Medium aufgenommen werden kann, oder an das den Wärmetauscher umgebende Medium abgegeben werden kann. Um insbesondere den Wärmetauscher zur Temperierung eines Tiefkühlbereichs abtauen zu können, umfasst die Kälteanlage eine Schaltung, bei der das im elektrisch betriebenen Verdichter verdichtete Kältemittel direkt durch den abzutauenden Wärmetauscher geführt wird, ohne dass dieses vorher im Entspannungsorgan entspannt wird. In DE 10 2008 047 753 A1 a refrigeration system is described with at least two Nutztemperaturniveaus comprising at least a first refrigerant circuit and a separate second refrigerant circuit. The first and second refrigerant circuits are further coupled to each other via a cascade heat exchanger, so that heat from one refrigerant circuit to the other refrigerant circuit can be transferred, or heat can be absorbed by a medium surrounding the heat exchanger, or can be delivered to the medium surrounding the heat exchanger , In particular, in order to defrost the heat exchanger for controlling the temperature of a deep-freeze area, the refrigeration system comprises a circuit in which the compressed in the electrically operated compressor refrigerant is passed directly through the heat exchanger to be defrosted without this is previously relaxed in the expansion device.

Aus DE 10 2011 107 081 A1 ist eine Aufdach-Klimaanlage bekannt, die einen Verdichter, Verdampfer und Verflüssiger umfasst. Der Verdampfer umfasst einen ersten Wärmetauscher, der im Kühlbetrieb als Verdampfer betrieben wird. Zusätzlich ist ein Entfeuchtungsbetrieb vorgesehen, in dem ein dem ersten Wärmetauscher vorgeschalteter weiterer Wärmetauscher als Verdampfer betrieben wird und der erste Wärmetauscher als Verflüssiger betrieben wird. Die beiden Wärmetauscher sind nicht wärmeleitend miteinander verbunden.Out DE 10 2011 107 081 A1 is known a rooftop air conditioner, which includes a compressor, evaporator and condenser. The evaporator comprises a first heat exchanger, which is operated in the cooling mode as an evaporator. In addition, a dehumidifying operation is provided in which a further heat exchanger upstream of the first heat exchanger is operated as an evaporator and the first heat exchanger is operated as a condenser. The two heat exchangers are not connected to one another in a heat-conducting manner.

In DE 102 54 109 A1 ist eine kombinierte Kühl-Heizvorrichtung mit einem gemeinsam genutzten Kühler beschrieben, über den in einem Klimabetrieb Wärme eines Kältemittels an die Umgebung abgegeben und in einem Wärmepumpenbetrieb Wärme von dem Kältemittel aus der Umgebung aufgenommen wird. Zum Enteisen sind dem Gaskühler in Bezug auf den Kältemitteldurchfluss Wärmetauscher parallel geschaltet. Schalteinrichtungen beeinflussen den Durchfluss durch die einzelnen Wärmetauscher in Abhängigkeit von erfassten Umgebungsparametern. Die beiden Wärmetauscher sind nicht wärmeleitend miteinander verbunden.In DE 102 54 109 A1 a combined cooling heater is described with a shared cooler through which discharged in an air conditioning heat of a refrigerant to the environment and is absorbed in a heat pump operation, heat from the refrigerant from the environment. For deicing the gas cooler with respect to the refrigerant flow heat exchanger are connected in parallel. Switching devices affect the flow through the individual heat exchangers as a function of detected environmental parameters. The two heat exchangers are not connected to one another in a heat-conducting manner.

Die bekannten Maßnahmen zum Enteisen von Wärmetauschern in Kälteanlagen erfordern ein Umschalten des Wärmetauschers von dem Kühlbetrieb auf den Heizbetrieb. Durch die Temperaturänderung werden jedoch die Komponenten stark beansprucht und es kann zu Schäden kommen. Um dies zu verhindern, können Wärmetauscher für den Kühlbetrieb und den Heizbetrieb getrennt voneinander vorgesehen werden. Dadurch wird jedoch mehr Bauraum beansprucht und die Konstruktion des Systems erschwert. Es besteht daher ein anhaltendes Interesse daran, eine einfache und langlebige Konstruktion für derartige Kälteanlagen bereitzustellen. The known measures for defrosting heat exchangers in refrigeration systems require switching the heat exchanger from the cooling mode to the heating mode. The temperature change, however, the components are heavily used and it can cause damage. In order to prevent this, heat exchangers for the cooling operation and the heating operation may be provided separately from each other. This, however, requires more space and makes the design of the system more difficult. There is therefore a continuing interest in providing a simple and durable design for such refrigeration systems.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein umschaltbarer Wärmetauscher für eine Kälteanlage vorgeschlagen, in dem Heizrohre und Kühlrohre derart in einem einzigen Gehäuse integriert sind, dass Wärme durch Wärmeleitung, z. B. über Lamellen (feine Aluminiumbleche) zwischen den Heizrohren und den Kühlrohren übertragen wird.According to the invention, a switchable heat exchanger for a refrigeration system is proposed in which heating tubes and cooling tubes are integrated in such a way in a single housing that heat by heat conduction, for. B. is transmitted via fins (fine aluminum sheets) between the heating pipes and the cooling tubes.

Zudem wird erfindungsgemäß eine Kälteanlage zum Temperieren von Luft mit mindestens einem Kältemittelkreislauf vorgeschlagen, die folgende Komponenten umfasst:

  • – wenigstens einen Verdichter zum Komprimieren eines Kältemittels,
  • – wenigstens ein Expansionsorgan zum Entspannen des Kältemittels,
  • – wenigstens einen umschaltbaren Wärmetauscher, in dem Heizrohre und Kühlrohre derart in einem einzigen Gehäuse integriert sind, dass Wärme zwischen den Heizrohren und den Kühlrohren übertragen wird, und
  • – wenigstens ein Ventil zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb des umschaltbaren Wärmetauschers.
In addition, the invention proposes a refrigeration system for controlling the temperature of air with at least one refrigerant circuit, which comprises the following components:
  • At least one compressor for compressing a refrigerant,
  • At least one expansion element for expanding the refrigerant,
  • - At least one switchable heat exchanger in which heating tubes and cooling tubes are integrated in a single housing such that heat is transferred between the heating tubes and the cooling tubes, and
  • - At least one valve for switching between a heating operation and a cooling operation of the switchable heat exchanger.

Durch die Integration von Heiz- und Kühlrohren in einem einzigen Gehäuse des umschaltbaren Wärmetauschers wird das Umschalten zwischen dem Heizbetrieb und dem Kühlbetrieb des umschaltbaren Wärmetauschers wesentlich vereinfacht. So werden die Rohre des umschaltbaren Wärmetauschers nur zum Kühlen oder nur zum Heizen verwendet, wodurch ein großer Temperaturunterschied beim Umschalten vom Heiz- in den Kühlbetrieb und umgekehrt vermieden wird. Dadurch unterliegen die einzelnen Komponenten keinen großen Temperatursprüngen und Schäden können vermieden werden. Da die Heizrohre nicht als Kühlrohre verwendet werden, können die Heizrohre auf die Strömungsverhältnisse und Drücke im Heizfall optimiert ausgelegt werden. Analog gilt für die Kühlrohre ein Optimieren auf verdampfendes Kältemittel mit deutlich niedrigeren Drücken als die Heizrohre, so dass die Kühlrohre in einer dünneren Wandstärke ausgeführt werden können. Der Ausgang des Kompressors ist konsequent nur mit der Eingangsseite der Heizrohre verbunden bzw. verbindbar. Der Eingang des Kompressors hingegen ist konsequent nur mit der Ausgangsseite der Kühlrohre verbunden bzw. verbindbar und kann nur verdampftes Kältemittel ansaugen. Bei einer gemischten Nutzung der Kühlrohre und der Heizrohre wäre dies nicht immer gewährleistet. Auch wird die Strömungsrichtung nicht umgekehrt, was den Öltransport zurück zum Verdichter begünstigt. Dies führt insgesamt zu einer deutlichen Verbesserung der Betriebssicherheit für den Kompressor auch bei möglichen Fehlfunktionen der Schaltventile. Durch eine gemeinsame Nutzung der Lamellen sowohl durch die Heizrohre als auch durch die Kühlrohre wird die luftseitige Austauschfläche im Heiz- und im Kühlfalle deutlich vergrößert verglichen mit einer getrennten Lamellenausführung. Des Weiteren ist durch die Wärmeleitung von den Heizrohren ausgehend über die gemeinsame Lamelle auf die Kühlrohre ein schnelleres Abtauen möglich.The integration of heating and cooling pipes in a single housing of the switchable heat exchanger, the switching between the heating operation and the cooling operation of the switchable heat exchanger is much easier. Thus, the tubes of the switchable heat exchanger are used only for cooling or only for heating, whereby a large temperature difference when switching from heating to cooling mode and vice versa is avoided. As a result, the individual components are not subject to large temperature jumps and damage can be avoided. Since the heating pipes are not used as cooling pipes, the heating pipes can be designed optimized for the flow conditions and pressures in the heating case. The same applies to the cooling tubes optimizing evaporating refrigerant with significantly lower pressures than the heating tubes, so that the cooling tubes can be performed in a thinner wall thickness. The output of the compressor is consistently connected only to the input side of the heating pipes or connectable. The input of the compressor, however, is consistently connected only to the output side of the cooling tubes or connected and can only suck vaporized refrigerant. In a mixed use of the cooling tubes and the heating tubes, this would not always guaranteed. Also, the flow direction is not reversed, which favors the oil transport back to the compressor. Overall, this leads to a significant improvement in the reliability of the compressor even with possible malfunction of the switching valves. By sharing the slats both through the heating tubes and through the cooling tubes, the air-side exchange surface in the heating and in the cold trap is significantly increased compared with a separate slat design. Furthermore, a faster defrosting is possible by the heat conduction from the heating tubes on the common blade on the cooling tubes.

In die Kälteanlage integriert, bietet der vorgeschlagene umschaltbare Wärmetauscher zusätzlich den Vorteil, dass die Funktionalität erweitert wird. So können unterschiedliche Betriebszustände realisiert werden, die ein reines Kühlen oder Heizen sowie eine Regelung zwischen dem reinen Kühlen und Heizen ermöglichen. Kühlen und Heizen sind damit gleichzeitig möglich. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Leistungsanpassung zwischen maximaler Kühlleistung und maximaler Heizleistung. Auch die Konstruktion der Kälteanlage ist wesentlich vereinfacht, da deutlich weniger Schaltventile benötigt werden. Minimal ist nur ein Drei-Wege-Ventil erforderlich, oder es werden lediglich zwei Ventile eingesetzt, die gegebenenfalls auch als absperrbare Expansionsventile ausgeführt sein können. Integrated in the refrigeration system, the proposed reversible heat exchanger also has the advantage that the functionality is expanded. Thus, different operating conditions can be realized, which allow a pure cooling or heating and a regulation between the pure cooling and heating. Cooling and heating are possible at the same time. This allows a continuous power adjustment between maximum cooling capacity and maximum heating power. The design of the refrigeration system is considerably simplified, since significantly fewer switching valves are needed. Minimal only a three-way valve is required, or there are only two valves used, which may optionally be designed as a lockable expansion valves.

In einer Ausführungsform umfasst der umschaltbare Wärmetauscher zumindest zwei Kältemitteleingänge und zumindest zwei Kältemittelausgänge. So können für die Heizrohre und für die Kühlrohre jeweils ein Kältemitteleingang und ein Kältemittelausgang vorgesehen sein, wodurch der Kältemittelfluss durch die Heizrohre und der Kältemittelfluss durch die Kühlrohre jeweils getrennt geführt wird.In one embodiment, the switchable heat exchanger comprises at least two refrigerant inputs and at least two refrigerant outlets. Thus, a refrigerant inlet and a refrigerant outlet may be provided for the heating tubes and the cooling tubes, respectively, whereby the refrigerant flow through the heating tubes and the refrigerant flow through the cooling tubes is performed separately.

In einer weiteren Ausführungsform ist der umschaltbare Wärmetauscher als Lamellenwärmetauscher ausgeführt. Insbesondere können die Heizrohre und die Kühlrohre zumindest teilweise in alternierender Reihenfolge in Lamellen des umschaltbaren Wärmetauschers angeordnet sein. So können die Heizrohre und die Kühlrohre vollständig in alternierender Reihenfolge angeordnet sein. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Anwendung des umschaltbaren Wärmetauschers als Außenluftwärmetauscher, etwa in Klimaanlagen für Fahrzeuge, wie Busse, da ein Enteisungsbetrieb einfach realisiert werden kann. Alternativ kann der umschaltbare Wärmetauscher erste Bereiche vorsehen, in denen die Heizrohre und die Kühlrohre vollständig in alternierender Reihenfolge angeordnet sind, und zweite Bereiche, in denen nur Heizrohre oder nur Kühlrohre angeordnet sind. Eine derart gemischte Anordnung ist besonders vorteilhaft bei der Anwendung des umschaltbaren Wärmetauschers als Zuluftwärmetauscher etwa in Klimaanlagen für Fahrzeuge, wie Busse, da ein Reheatbetrieb, in dem durch gleichzeitiges Heizen und Kühlen Luft getrocknet wird, einfach realisiert werden kann. In a further embodiment, the switchable heat exchanger is designed as a plate heat exchanger. In particular, the heating tubes and the cooling tubes can be arranged at least partially in alternating sequence in lamellae of the switchable heat exchanger. Thus, the heating tubes and the cooling tubes can be arranged completely in alternating sequence. This is particularly advantageous in the application of the switchable heat exchanger as an external air heat exchanger, such as in air conditioning systems for vehicles such as buses, as a de-icing operation can be easily realized. Alternatively, the switchable heat exchanger may provide first regions in which the heating tubes and the cooling tubes are arranged entirely in alternating sequence, and second regions in which only heating tubes or only cooling tubes are arranged. Such a mixed arrangement is particularly advantageous in the application of the switchable heat exchanger as Zuluftwärmetauscher about in air conditioning systems for vehicles, such as buses, since a Reheatbetrieb in which air is dried by simultaneous heating and cooling, can be easily realized.

In einer Variante der Kälteanlage ist das wenigstens eine Ventil zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb derart ausgebildet, dass in einer ersten Schaltstellung für den Heizbetrieb das Kältemittel im Wesentlichen durch die Heizrohre fließt, in einer zweiten Schaltstellung für den Kühlbetrieb das Kältemittel im Wesentlichen durch die Kühlrohre fließt und in einer Schaltstellung zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung für einen Reheatbetrieb das Kältemittel durch die Heizrohre und die Kühlrohre fließt.In a variant of the refrigeration system, the at least one valve for switching between a heating operation and a cooling operation is designed such that in a first switching position for the heating operation, the refrigerant flows substantially through the heating tubes, in a second switching position for the cooling operation, the refrigerant substantially the cooling tubes flows and, in a switching position between the first and the second switch position for a reheat operation, the refrigerant flows through the heating tubes and the cooling tubes.

In einer weiteren Variante der Kälteanlage ist wenigstens ein erstes Ventil zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb derart ausgebildet, dass es einen Kältemittelfluss durch die Heizrohre regelt, und ist wenigstens ein zweites Ventil zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb derart ausgebildet, dass es einen Kältemittelfluss durch die Kühlrohre regelt. Insbesondere kann ein erstes Ventil den Heizrohren in Kältemittelflussrichtung gesehen nachgeschaltet sein und ein zweites Ventil den Kühlrohren in Kältemittelflussrichtung gesehen vorgeschaltet sein. Bevorzugt weisen die Ventile eine offene und eine geschlossene Schaltstellung auf. In a further variant of the refrigeration system, at least one first valve for switching between a heating operation and a cooling operation is designed such that it controls a refrigerant flow through the heating tubes, and at least one second valve for switching between a heating operation and a cooling operation is designed such that it controls a flow of refrigerant through the cooling tubes. In particular, a first valve can be connected downstream of the heating tubes in the direction of refrigerant flow, and a second valve can be connected upstream of the cooling tubes in the direction of refrigerant flow. Preferably, the valves have an open and a closed switching position.

In einer weiteren Variante der Kälteanlage ist den Heizrohren des Wärmetauschers ein Verdichter vorgeschaltet, so dass verdichtetes Kältemittel in die Heizrohre des umschaltbaren Wärmetauschers fließen kann, und den Kühlrohren des umschaltbaren Wärmetauschers ein Expansionsorgan vorgeschaltet, so dass entspanntes Kältemittel in die Kühlrohre des umschaltbaren Wärmetauschers fließen kann. Das Expansionsorgan kann beispielsweise als elektrisch ansteuerbares Expansionsventil, insbesondere als Schrittmotorventil oder als gepulstes Magnetventil ausgestaltet sein.In a further variant of the refrigeration system, a compressor is connected upstream of the heating tubes of the heat exchanger, so that compressed refrigerant can flow into the heating tubes of the switchable heat exchanger, and an expansion element upstream of the cooling tubes of the switchable heat exchanger so that expanded refrigerant can flow into the cooling tubes of the switchable heat exchanger , The expansion element can be designed, for example, as an electrically controllable expansion valve, in particular as a stepper motor valve or as a pulsed solenoid valve.

In einer weiteren Variante umfasst die Kälteanlage zumindest einen ersten und einen zweiten umschaltbaren Wärmetauscher mit integrierten Heizrohren und Kühlrohren, die derart miteinander verschaltet sind, dass im Kühlbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers der zweite umschaltbaren Wärmetauscher heizt und umgekehrt. Eine derart ausgebildete Kälteanlage kann einen Verdichter, zwei Ventile zum Umschalten zwischen Kühlbetrieb und Heizbetrieb und zwei Expansionsorgane umfassen. Die Kühlrohre des ersten und des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers kann jeweils ein Expansionsorgan vorgeschaltet sein, so dass entspanntes Kältemittel in die Kühlrohre des ersten oder zweiten umschaltbaren Wärmetauschers fließen kann. Weiterhin steuern die Ventile zum Umschalten zwischen Kühlbetrieb und Heizbetrieb den Kältemittelfluss durch die Kühlrohre und die Heizrohre des ersten und des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers. Dabei sind die Kältemittelkreise der Kühlrohre und der Heizrohre des ersten und des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers derart ausgebildet, dass die Kühlrohre des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers beaufschlagt sind, wenn die Heizrohre des ersten umschaltbaren Wärmetauschers beaufschlagt sind und umgekehrt. In a further variant, the refrigeration system comprises at least a first and a second switchable heat exchanger with integrated heating tubes and cooling tubes, which are interconnected such that heats in the cooling operation of the first switchable heat exchanger, the second switchable heat exchanger and vice versa. Such a refrigeration system may include a compressor, two valves for switching between cooling operation and heating operation and two expansion elements. The cooling tubes of the first and the second switchable heat exchanger can each be preceded by an expansion element so that expanded refrigerant can flow into the cooling tubes of the first or second switchable heat exchanger. Furthermore, the valves for switching between cooling operation and heating operation control the refrigerant flow through the cooling tubes and the heating tubes of the first and the second switchable heat exchanger. Here, the refrigerant circuits of the cooling tubes and the heating tubes of the first and second switchable heat exchanger are designed such that the cooling tubes of the second switchable heat exchanger are acted upon when the heating tubes of the first switchable heat exchanger are acted upon and vice versa.

In einer weiteren Variante umfasst die Kälteanlage zumindest einen internen Wärmetauscher, der zum Beispiel als Plattenwärmetauscher oder Doppelrohrwärmetauscher ausgestaltet sein kann. Sind zwei umschaltbare Wärmetauscher in der Kälteanlage vorgesehen, können zwei interne Wärmetauscher im Gegenstrom betrieben werden, in dem das Kältemittel nach Durchfluss der Heizrohre des ersten umschaltbaren Wärmetauschers zu dem Kältemittel nach Durchfluss der Kühlrohre des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers im Gegenstrom geführt wird. Umgekehrt können zwei interne Wärmetauscher im Gegenstrom derart betrieben werden, dass das Kältemittel nach Durchfluss der Heizrohre des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers zu dem Kältemittel nach Durchfluss der Kühlrohre des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers im Gegenstrom geführt wird.In a further variant, the refrigeration system comprises at least one internal heat exchanger, which may be designed, for example, as a plate heat exchanger or double tube heat exchanger. If two switchable heat exchangers are provided in the refrigeration system, two internal heat exchangers can be operated countercurrently, in which the refrigerant, after flowing through the heating tubes of the first switchable heat exchanger, is conducted countercurrently to the refrigerant after flow of the cooling tubes of the second switchable heat exchanger. Conversely, two internal heat exchangers can be operated countercurrently in such a way that the refrigerant, after flowing through the heating tubes of the second switchable heat exchanger, is conducted countercurrently to the refrigerant after the cooling tubes of the second switchable heat exchanger have flowed through.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kälteanlagensystem mit der vorstehend beschriebenen Kälteanlage, an die ein erweiterter Kältemittelkreislauf mit wenigstens einem weiteren Wärmetauscher gekoppelt ist. Als weiteren Wärmetauscher eignen sich zum Beispiel Plattenwärmetauscher oder Doppelrohrwärmetauscher zur Wärmeübertragung an einen Wärmeträgerfluid, z. B. Wasser-Glykol. Dabei können mindestens zwei weitere Wärmetauscher vorgesehen sein, wovon einer zum Kühlen und/oder einer zum Heizen ausgelegt ist. Dadurch wird die Funktionalität der Kälteanlage auf weitere Systeme beispielsweise im Fahrzeug, insbesondere im Bus, erweitert. So können die weiteren Wärmetauscher als Kalt- oder Warmwasserwärmetauscher für ein Antriebssystem oder als Zuluftwärmetauscher zum Kühlen oder Heizen einer Fahrerkabine genutzt werden.Another object of the invention is a refrigeration system with the above-described refrigeration system, to which an extended refrigerant circuit is coupled to at least one other heat exchanger. As a further heat exchanger are, for example, plate heat exchanger or double tube heat exchanger for heat transfer to a heat transfer fluid, z. B. water glycol. In this case, at least two further heat exchangers may be provided, of which one is designed for cooling and / or one for heating. As a result, the functionality of the refrigeration system is extended to other systems, for example in the vehicle, especially in the bus. Thus, the other heat exchangers can be used as a cold or hot water heat exchanger for a drive system or as Zuluftwärmetauscher for cooling or heating a cab.

In einer Implementierung des Kälteanlagensystems umfasst die Kopplung einen ersten Abzweig, der den Heizrohren des umschaltbaren Wärmetauschers der Kälteanlage nachgeschaltet ist, und/oder einen zweiten Abzweig, der den Kühlrohren des umschaltbaren Wärmetauschers der Kälteanlage vorgeschaltet ist.In one implementation of the refrigeration system, the coupling comprises a first branch, which is connected downstream of the heating tubes of the switchable heat exchanger of the refrigeration system, and / or a second branch, which is connected upstream of the cooling tubes of the switchable heat exchanger of the refrigeration system.

In einer weiteren Implementierung des Kälteanlagensystems umfasst der erweiterte Kältemittelkreislauf wenigstens einen weiteren Wärmetauscher zum Heizen und wenigstens einen weiteren Wärmetauscher zum Kühlen. In einer weiteren Implementierung des Kälteanlagensystems ist dem wenigstens einen weiteren Wärmetauscher wenigstens ein Ventil zum Regeln des Kältemittelflusses zugeordnet. Insbesondere ist ein Ventil dem weiteren Wärmetauscher zum Heizen in Kältemittelflussrichtung nachgeschaltet und ein Ventil dem weiteren Wärmetauscher zum Kühlen in Kältemittelflussrichtung vorgeschaltet. Die Ventile können als ansteuerbare Absperrventile ausgestaltet sein, wodurch die Heiz- und die Kühlleistung der weiteren Wärmetauscher regelbar ist. In a further implementation of the refrigeration system, the extended refrigerant circuit comprises at least one further heat exchanger for heating and at least one further heat exchanger for cooling. In a further implementation of the refrigeration system, at least one valve for controlling the flow of refrigerant is associated with the at least one further heat exchanger. In particular, a valve is connected downstream of the further heat exchanger for heating in the direction of refrigerant flow and a valve upstream of the further heat exchanger for cooling in the direction of refrigerant flow. The valves can be designed as controllable shut-off valves, whereby the heating and the cooling capacity of the other heat exchangers can be regulated.

In einer weiteren Implementierung des Kälteanlagensystems ist dem ersten und/oder zweiten Abzweig ein Leitungssystem mit Rückschlagventilen nachgeschaltet, und die Rückschlagventile sind je nach Betrieb der Kälteanlage so geschaltet, dass der wenigstens eine weitere Wärmetauscher an einen Kältemittelkreislauf mit den Heizrohren und/oder an einen Kältemittelkreislauf mit den Kühlrohren des Wärmetauschers der Kälteanlage gekoppelt ist. Durch die Rückschlagventile kann der Kältemittelfluss im erweiterten Kältemittelkreislauf je nach Betriebsart der Kälteanlage, also Heiz- oder Kühlbetrieb, entsprechend gesteuert werden. Durch die Ausgestaltung der Ventile zum Steuern des Kältemittelflusses im erweiterten Kältemittelkreislauf als Rückschlagventile ist eine sehr robuste, kostengünstige und einfache Steuerung des Kältemittelflusses im erweiterten Kältemittelkreislauf möglich.In a further implementation of the refrigeration system, the first and / or second branch a line system with check valves downstream, and the check valves are switched depending on the operation of the refrigeration system that the at least one further heat exchanger to a refrigerant circuit with the heating tubes and / or to a refrigerant circuit is coupled to the cooling tubes of the heat exchanger of the refrigeration system. By means of the non-return valves, the refrigerant flow in the extended refrigerant circuit can be correspondingly controlled depending on the operating mode of the refrigeration system, ie heating or cooling operation. Due to the design of the valves for controlling the flow of refrigerant in the extended refrigerant circuit as check valves, a very robust, cost-effective and simple control of the refrigerant flow in the extended refrigerant circuit is possible.

In einer weiteren Implementierung des Kälteanlagensystems ist dem ersten und/oder zweiten Abzweig ein elektrisch ansteuerbares Ventil, beispielsweise ein Magnetventil, vorgeschaltet, und ein elektrisch ansteuerbares Ventil ist je nach Betrieb der Kälteanlage so geschaltet, dass der Kältemittelfluss des wenigstens einen weiteren Wärmetauschers an den Kältemittelkreislauf, der die Heizrohre des umschaltbaren Wärmetauschers der Kälteanlage umfasst, und/oder an den Kältemittelkreislauf, der die Kühlrohre des umschaltbaren Wärmetauschers der Kälteanlage umfasst, gekoppelt ist. Durch die Ausgestaltung der Ventile zum Steuern des erweiterten Kältemittelkreislaufes als elektrisch ansteuerbare Ventile kann das Leitungssystem gegenüber der Ausführungsform mit Rückschlagventil vereinfacht werden und es kommen weniger Ventile zum Einsatz. Ein derart ausgestaltetes Kälteanlagensystem ist konstruktiv einfacher zu realisieren und spart Bauraum.In a further implementation of the refrigeration system, the first and / or second branch is preceded by an electrically controllable valve, for example a solenoid valve, and an electrically controllable valve is switched depending on the operation of the refrigeration system such that the refrigerant flow of the at least one further heat exchanger to the refrigerant circuit , which comprises the heating tubes of the switchable heat exchanger of the refrigeration system, and / or to the refrigerant circuit, which comprises the cooling tubes of the switchable heat exchanger of the refrigeration system, is coupled. The design of the valves for controlling the extended refrigerant circuit as electrically controllable valves, the line system over the embodiment with check valve can be simplified and fewer valves are used. Such a configured refrigeration system is structurally easier to implement and saves space.

In einer weiteren Implementierung des Kälteanlagensystems sind die Ventile zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb der Kälteanlage und die Ventile zum Regeln des Kältemittelflusses im erweiterten Kältemittelkreis als elektrisch ansteuerbare Ventile ausgestaltet. So kann eine zentrale Regelung der Wärmetauscher realisiert werden. Beispielsweise können die Überhitzung des Gesamtvolumenstromes vor dem Verdichter und die Einzelvolumenströme von Kältemittel je Verdampfer-Wärmetauscher und gerade benötigter Leistungsstufe geregelt werden. Ebenso können die Unterkühlung oder der optimale Hochdruck des Gesamtvolumenstromes und die Einzelvolumenströme je Gaskühler-Wärmetauscher und gerade benötigter Leistungsstufe geregelt werden.In a further implementation of the refrigeration system, the valves for switching between a heating mode and a cooling mode of the refrigeration system and the valves for regulating the refrigerant flow in the extended refrigerant circuit are designed as electrically controllable valves. Thus, a central control of the heat exchanger can be realized. For example, the overheating of the total volume flow upstream of the compressor and the individual volume flows of refrigerant per evaporator heat exchanger and just required power level can be controlled. Likewise, the subcooling or the optimal high pressure of the total volume flow and the individual volume flows per gas cooler heat exchanger and just required power level can be controlled.

Dies kann zum Beispiel so ausgestaltet sein, dass die einzelnen Öffnungsgrade der Regelventile vom jeweiligen Leistungsbedarf des einzelnen Wärmetauschers bestimmt werden und für das übergeordnete Regelziel der Überhitzung bzw. der Unterkühlung ein Faktor bestimmt wird, mit welchem diese Einzelöffnungsgrade der einzelnen beteiligten Regelventile zu multiplizieren sind. Dies kann in vorteilhafter Weise auch dazu führen, dass einzelne Verdampfer mit hohem Leistungsbedarf ohne Überhitzung, d. h. komplett verdampfendem Kältemittel, betrieben werden können. Eine Besonderheit stellt dabei der Außenluftwärmetauscher dar, dessen Leistungsbedarf allen anderen nachgeordnet ist. Bei den anderen Wärmetauschern im System kann es z. B. sein, dass die Kühlung bzw. Heizung von Antriebskomponenten, so z. B. Batterieelektrik, Motor und Bremse und dergleichen mehr, Vorrang hat. Des Weiteren kann z. B. eine Klimatisierung eines Fahrerraums Vorrang gegenüber der Klimatisierung eines Passagierraums haben. Oder aber die Kühlung des Frachtraums bzw. der Frachträume eines Kühltransporters kann gegebenenfalls Vorrang gegenüber der Klimatisierung des Fahrerraums genießen.This can be configured, for example, such that the individual opening degrees of the control valves are determined by the respective power requirement of the individual heat exchanger and a factor with which these individual opening degrees of the individual control valves involved are to be multiplied is determined for the superordinate control target of superheating or subcooling. This can also advantageously lead to individual evaporators with high power requirements without overheating, d. H. completely evaporating refrigerant can be operated. A special feature is the outdoor air heat exchanger whose power requirement is subordinate to all others. In the other heat exchangers in the system, it may, for. B. be that the cooling or heating of drive components, such. As battery electrics, engine and brake and the like more priority. Furthermore, z. B. an air conditioning of a driver's compartment have priority over the air conditioning of a passenger compartment. Or, however, the cooling of the cargo compartment or cargo compartments of a refrigerated transporter may possibly take precedence over the air conditioning of the driver's compartment.

Werden wenigstens zwei Verdampfer im Normalfall parallel betrieben, können diese mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführungsform auch wechselseitig abgetaut werden, ohne dass der Betrieb zu unterbrechen ist. Als Beispiele hierfür seien folgende Szenarien genannt: So können beispielsweise zwei Verdampfer im Frachtraum eines Kühltransporters parallel betrieben werden, wobei der erste Verdampfer über die Heizrohre abgetaut wird, während der zweite Verdampfer über die Verdampferrohre weiterhin die Kühlung aufrechterhält. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, zwei Verdampfer im Außenwärmetauscher parallel zu betreiben. In der Regel ist eine Klimaanlage eines Busses mit einer Wärmepumpe derart ausgeführt. Bei diesem Beispiel kann beispielsweise der erste Außenwärmetauscher der Wärmepumpe über die Heizrohre abgetaut werden, während der andere weiter verdampft, ohne dass der Heizbetrieb des Zuluftwärmetauschers unterbrochen wird.If at least two evaporators are normally operated in parallel, they can also be defrosted alternately with the embodiment proposed according to the invention without the operation being interrupted. Examples include the following scenarios: For example, two evaporators can be operated in parallel in the hold of a refrigerated transporter, wherein the first evaporator is defrosted via the heating tubes, while the second evaporator continues to maintain the cooling via the evaporator tubes. Furthermore, it is possible to operate two evaporators in the outdoor heat exchanger in parallel. As a rule, an air conditioning system of a bus with a heat pump is designed in this way. In this example, for example, the first outdoor heat exchanger of the heat pump can be defrosted through the heating pipes, while the other evaporates further, without the heating operation of the air heat exchanger is interrupted.

Ein weiteres Beispiel ist durch einen Außenverdampfer und einen Kaltwasserwärmetauscher gegeben, bei dem Wärme durch Verdampfung dem Batterie/Motor-Kühlwasser entzogen wird und die in einer als Wärmepumpe arbeitenden Klimaanlagen parallel betrieben werden. Der Außenverdampfer kann über die Heizrohre abgetaut werden, während die Batterie weitergekühlt wird und die Wärmepumpe über die Heizrohre des Zuluftwärmetauschers weiter heizt. Another example is given by an external evaporator and a cold water heat exchanger in which heat is removed by evaporation of the battery / engine cooling water and operated in parallel in a working as a heat pump air conditioners. The outdoor evaporator can be defrosted via the heating pipes while the battery is being further cooled and the heat pump continues to be heated via the heating pipes of the supply air heat exchanger.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Bus, ein Schienenfahrzeug oder ein Kühltransporter, ausgerüstet mit der vorstehend beschriebenen Kälteanlage oder ausgerüstet mit dem vorstehend beschriebenen Kälteanlagensystem. Another object of the invention is a vehicle, in particular a bus, a rail vehicle or a refrigerated transporter, equipped with the above-described refrigeration system or equipped with the refrigeration system described above.

Ausführungsbeispieleembodiments

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1a einen umschaltbaren Wärmetauscher in Lamellenrohr- Rohrbündel-Ausführung mit Heizrohren und Kühlrohren in perspektivischer Darstellung; 1a a switchable heat exchanger in lamellae tube bundle design with heating tubes and cooling tubes in perspective view;

1b einen umschaltbaren Wärmetauscher gemäß 1a mit alternierend angeordneten Heiz- und Kühlrohren in einer Schnittansicht; 1b a switchable heat exchanger according to 1a with alternating heating and cooling tubes in a sectional view;

1c einen umschaltbaren Wärmetauscher gemäß 1a mit bereichsweise angeordneten Heiz- und Kühlrohren in einer Schnittdarstellung; 1c a switchable heat exchanger according to 1a with regionally arranged heating and cooling pipes in a sectional view;

2 eine Kälteanlage mit dem umschaltbaren Wärmetauscher aus 1a, 1b und 1c in einer ersten Ausführungsform; 2 a refrigeration system with the switchable heat exchanger 1a . 1b and 1c in a first embodiment;

3 die Kälteanlage der 2 in einem Heizbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers; 3 the refrigeration system of 2 in a heating operation of the first switchable heat exchanger;

4 die Kälteanlage der 2 in einem Kühlbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers; 4 the refrigeration system of 2 in a cooling operation of the first switchable heat exchanger;

5 die Kälteanlage der 2 in einem Reheatbetrieb; 5 the refrigeration system of 2 in a rehabilitation operation;

6 eine Ausführungsform eines Kälteanlagensystems mit der Kälteanlage aus 2 und einem beispielhaft erweiterten Kältemittelkreislauf mit einem Warmwasserwärmetauscher und einem Kaltwasserwärmetauscher; 6 an embodiment of a refrigeration system with the refrigeration system 2 and an exemplary extended refrigerant circuit with a hot water heat exchanger and a cold water heat exchanger;

7 eine weitere Ausführungsform eines Kälteanlagensystems mit einer Kälteanlage und einem beispielhaft erweiterten Kältemittelkreislauf; 7 Another embodiment of a refrigeration system with a refrigeration system and an exemplary extended refrigerant circuit;

8 eine weitere Ausführungsform eines Kälteanlagensystems mit einer Kälteanlage und einem beispielhaft erweiterten Kältemittelkreislauf; 8th Another embodiment of a refrigeration system with a refrigeration system and an exemplary extended refrigerant circuit;

9 eine weitere Ausführungsform eines Kälteanlagensystems mit einer Kälteanlage und einem beispielhaft erweiterten Kältemittelkreislauf, 9 a further embodiment of a refrigeration system with a refrigeration system and an exemplary extended refrigerant circuit,

10 die Draufsicht auf einen umschaltbaren Wärmetauscher in Flachrohr-Ausführung; 10 the top view of a switchable heat exchanger in flat tube design;

11 eine Schnittdarstellung des umschaltbaren Flachrohr-Wärmetauschers gemäß 10 mit alternierend angeordneten Heiz- und Kühlrohren; 11 a sectional view of the switchable flat tube heat exchanger according to 10 with alternating heating and cooling pipes;

12 eine Schnittdarstellung durch das Heizsammelrohr des Flachrohr-Wärmetauschers gemäß 10; 12 a sectional view through the heating manifold of the flat tube heat exchanger according to 10 ;

13 eine Schnittdarstellung durch das Kühlsammelrohr mit Durchströmungsschema der Kühlrohre des Flachrohr-Wärmetauschers gemäß0 10. 13 a sectional view through the cooling manifold with Durchströmungsschema the cooling tubes of the flat tube heat exchanger according to0 10 ,

Die Figuren stellen die Erfindung nur schematisch dar. Für gleiche oder ähnliche Komponenten werden gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, sofern nicht anders angegeben.The figures illustrate the invention only schematically. Identical or similar reference numbers are used for identical or similar components, unless stated otherwise.

1a zeigt einen umschaltbaren Wärmetauscher 10 mit Heizrohren 12 und Kühlrohren 14 in perspektivischer Ansicht. 1b zeigt den umschaltbaren Wärmetauscher 10 mit Heizrohren 12 und Kühlrohren 14 in einer Schnittansicht. 1a shows a switchable heat exchanger 10 with heating pipes 12 and cooling pipes 14 in perspective view. 1b shows the switchable heat exchanger 10 with heating pipes 12 and cooling pipes 14 in a sectional view.

Der Wärmetauscher 10 ist als Lamellenwärmetauscher ausgestaltet, der Heizrohre 12 und Kühlrohre 14 in einem einzigen Gehäuse 16 integriert. Die Heizrohre 12 sind aufgrund des höheren Betriebsdruckes dickwandiger ausgeführt. Das Gehäuse 16 weist weiterhin jeweils einen Kältemitteleingang und einen Kältemittelausgang für die Heizrohre 12 und die Kühlrohre 14 auf. Die Heizrohre 12 und Kühlrohre 14 sind über Lamellen 18 – wie in der Schnittansicht der 1b gezeigt – miteinander und mit dem Gehäuse 16 verbunden. The heat exchanger 10 is designed as a fin heat exchanger, the heating pipes 12 and cooling pipes 14 in a single housing 16 integrated. The heating pipes 12 are designed thick-walled due to the higher operating pressure. The housing 16 also has a respective refrigerant inlet and a refrigerant outlet for the heating pipes 12 and the cooling pipes 14 on. The heating pipes 12 and cooling pipes 14 are above slats 18 - As in the sectional view of 1b shown - with each other and with the housing 16 connected.

In 1b sind die Heizrohre 12 und die Kühlrohre alternierend angeordnet. Dies bedeutet, dass die Heizrohre 12 und die Kühlrohre 14 abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Hier sind auch andere Anordnungen denkbar. In 1b are the heating pipes 12 and the cooling tubes arranged alternately. This means that the heating pipes 12 and the cooling pipes 14 are arranged alternately next to each other. Here are other arrangements conceivable.

1c zeigt eine Schnittdarstellung eines umschaltbaren Wärmetauschers mit einer alternativen Kühl-/Heizrohrführung. 1c shows a sectional view of a switchable heat exchanger with an alternative cooling / heating pipe guide.

In 1c sind die Heizrohre 12 und die Kühlrohre 14 in unterschiedlichen Bereichen der Lamellen 18 angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Reheat-Betrieb besonders vorteilhaft durchgeführt werden. Im Rahmen des Reheat-Betriebes durchströmt die Zuluft zunächst den Bereich der Kühlrohre 14 und wird bis unter die Taupunkt-Temperatur abgekühlt, so dass in der Zuluft enthaltene Luftfeuchtigkeit auskondensieren kann. Anschließend durchströmt die abgekühlte Zuluft den Bereich der Heizrohre 12 und wird wieder erwärmt, so dass schließlich warme trockene Luft ausströmt.In 1c are the heating pipes 12 and the cooling pipes 14 in different areas of the slats 18 arranged. According to this embodiment, the reheat operation can be carried out particularly advantageously. As part of the reheat operation, the supply air first flows through the area of the cooling pipes 14 and is cooled to below the dew point temperature, so that contained in the supply air humidity can condense out. The cooled supply air then flows through the area of the heating pipes 12 and is heated again, so that finally warm dry air flows out.

Weiterhin sind die Heizrohre 12 und die Kühlrohre 14 jeweils über einen umschaltbaren Kältemittelkreislauf 20 zu einer Kälteanlage 22 verbunden, deren umschaltbare Wärmetauscher 10 zwischen einem Kühlbetrieb und einem Heizbetrieb umschaltbar sind.Furthermore, the heating pipes 12 and the cooling pipes 14 each via a switchable refrigerant circuit 20 to a refrigeration system 22 connected, whose switchable heat exchanger 10 between a cooling mode and a heating mode are switchable.

Die Heizrohre 12 und die Kühlrohre 14 führen ein Kältemittel, beispielsweise R134a, R1234yf, R1234ze, R152a, R161, R170, R290, R600, R600a, R744 transkritisch, Kohlendioxid (R744), Distickstoffoxid (R744jA), R23, R32 oder Mischungen wie: R410A, R404A, R407A, R407C und R407F. Besonders bevorzugt ist Kohlendioxid oder R134a. The heating pipes 12 and the cooling pipes 14 For example, a refrigerant such as R134a, R1234yf, R1234ze, R152a, R161, R170, R290, R600, R600a, R744 transcritically, carbon dioxide (R744), nitrous oxide (R744jA), R23, R32, or mixtures such as: R410A, R404A, R407A, R407C and R407F. Particularly preferred is carbon dioxide or R134a.

Durch die Verbindung der Heizrohre 12 und der Kühlrohre 14 mit den Lamellen 18 kann der umschaltbare Wärmetauscher 10 Wärme an die Umgebung übertragen oder aus der Umgebung aufnehmen. So ermöglicht der umschaltbare Wärmetauscher 10 den Heizbetrieb, in dem lediglich die Heizrohre 12 mit Kältemittel durchflossen werden, sowie den Kühlbetrieb, in dem lediglich die Kühlrohre 14 mit Kältemittel durchflossen werden. Ein Umschalten des umschaltbaren Wärmetauschers 10 vom Kühlbetrieb in den Heizbetrieb und umgekehrt kann damit einfach gestaltet werden, ohne die Komponenten des umschaltbaren Wärmetauschers 10 und insbesondere die kältemittelführenden Rohre durch den Temperaurwechsel zu belasten.By connecting the heating pipes 12 and the cooling pipes 14 with the slats 18 can the switchable heat exchanger 10 Transfer heat to or from the environment. This allows the switchable heat exchanger 10 the heating mode, in which only the heating pipes 12 With refrigerant flowing through, as well as the cooling mode, in which only the cooling tubes 14 to flow through with refrigerant. Switching the switchable heat exchanger 10 from the cooling mode to the heating mode and vice versa can thus be easily designed without the components of the switchable heat exchanger 10 and in particular to load the refrigerant-carrying tubes by the change in temperature.

2 zeigt eine Kälteanlage 22 mit dem umschaltbaren Wärmetauscher 10 aus 1 in einer ersten Ausführungsform. 2 shows a refrigeration system 22 with the switchable heat exchanger 10 out 1 in a first embodiment.

Die Kälteanlage 22 umfasst einen ersten umschaltbaren Wärmetauscher 10a, der zum Beispiel als Zuluftwärmetauscher oder Kühlraumwärmetauscher genutzt werden kann, und einen zweiten umschaltbaren Wärmetauscher 10b, der zum Beispiel als Außenluftwärmetauscher genutzt werden kann. Beide umschaltbaren Wärmetauscher 10a, 10b umfassen Heizrohre 12 und Kühlrohre 14, die über einen umschaltbaren Kältemittelkreislauf 20 zu einer Kälteanlage 22 verbunden sind. Dazu umfasst die umschaltbare Kältemittelkreislauf 20 einen Verdichter 24 zum Komprimieren des Kältemittels, Expansionsorgane 26a, 26b, beispielsweise Expansionsventile, zum Entspannen des Kältemittels und Ventile 28a, 28b, beispielsweise Magnetventile, zum Umschalten zwischen Heizbetrieb und Kühlbetrieb. The refrigeration system 22 includes a first switchable heat exchanger 10a , which can be used for example as Zuluftwärmetauscher or cold room heat exchanger, and a second switchable heat exchanger 10b , which can be used as an outdoor air heat exchanger, for example. Both switchable heat exchangers 10a . 10b include heating pipes 12 and cooling pipes 14 , which has a switchable refrigerant circuit 20 to a refrigeration system 22 are connected. This includes the switchable refrigerant circuit 20 a compressor 24 for compressing the refrigerant, expansion organs 26a . 26b , For example, expansion valves, to relax the refrigerant and valves 28a . 28b , For example, solenoid valves, for switching between heating and cooling operation.

Zusätzlich weist der umschaltbare Kältemittelkreislauf 20 in der dargestellten Ausführungsform interne Wärmetauscher 30a, 30b auf. Die internen Wärmetauscher 30a, 30b sind lediglich optional und können als Plattenwärmetauscher oder Doppelrohrwärmetauscher ausgestaltet sein. Durch die internen Wärmetauscher 30a, 30b wird die Verdampfung des Kältemittels effektiver gestaltet, so dass kein flüssiges Kältemittel in den Verdichter 24 gelangt. Die Zone mit überhitztem Kältemittel wird aus dem Verdampfer – die Kühlrohr von 10a bzw. 10b – in den internen Wärmetauscher 30b bzw. 30a verlagert, was die Leistung des Verdampfers steigert. Gleichzeitig wird das aus den Heizrohren des Wärmetauschers 10b bzw. 10a austretende Kältemittel in Wärmetauschern 30b bzw. 30a weiter abgekühlt. In addition, the switchable refrigerant circuit 20 in the illustrated embodiment, internal heat exchangers 30a . 30b on. The internal heat exchangers 30a . 30b are only optional and can be configured as a plate heat exchanger or double tube heat exchanger. Through the internal heat exchanger 30a . 30b the evaporation of the refrigerant is made more effective, so that no liquid refrigerant in the compressor 24 arrives. The zone with superheated refrigerant is removed from the evaporator - the cooling pipe of 10a respectively. 10b - in the internal heat exchanger 30b respectively. 30a which increases the performance of the evaporator. At the same time this is from the heating pipes of the heat exchanger 10b respectively. 10a escaping refrigerant in heat exchangers 30b respectively. 30a further cooled.

3 zeigt die Kälteanlage 22 der 2 in einem Heizbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a. 3 shows the refrigeration system 22 of the 2 in a heating operation of the first switchable heat exchanger 10a ,

Im Heizbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a ist das Ventil 28a, das den Kühlrohren 14 des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a vorgeschaltet ist, geschlossen. Das Kältemittel wird im Verdichter 24 komprimiert und über Rohrleitungen 32 zu den Heizrohren 12 des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a geführt. Anschließend wird das Kältemittel über Rohrleitungen 34, den nachgeschalteten ersten internen Wärmetauscher 30a, das geöffnete Ventil 28b und das nachgeschaltete Expansionsorgan 26b in Kühlrohre 14 des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers 10b geführt. Am Ausgang des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers 10b wird das Kältemittel im Gegenstrom über den ersten internen Wärmetauscher 30a und Rohrleitungen 36 zurück zum Verdichter 24 geführt. In heating mode of the first switchable heat exchanger 10a is the valve 28a that the cooling pipes 14 the first reversible heat exchanger 10a upstream, closed. The refrigerant is in the compressor 24 compressed and over pipelines 32 to the heating pipes 12 the first reversible heat exchanger 10a guided. Subsequently, the refrigerant is piped 34 , the downstream first internal heat exchanger 30a , the open valve 28b and the downstream expansion organ 26b in cooling pipes 14 of the second switchable heat exchanger 10b guided. At the output of the second switchable heat exchanger 10b the refrigerant is in countercurrent via the first internal heat exchanger 30a and piping 36 back to the compressor 24 guided.

In dieser Konfiguration ist die Kälteanlage 22 so geschaltet, dass der erste umschaltbare Wärmetauscher 10a Wärme an die Umgebung (Zuluft) abgibt und der zweite umschaltbare Wärmetauscher 10b Wärme aus der Umgebung (Außenluft) aufnimmt. Der zweite umschaltbare Wärmetauscher 10b arbeitet demnach als Verdampfer und der erste umschaltbare Wärmetauscher 10a als Gaskühler.In this configuration is the refrigeration system 22 switched so that the first switchable heat exchanger 10a Heat to the environment (supply air) gives off and the second switchable heat exchanger 10b Heat from the environment (outside air) absorbs. The second switchable heat exchanger 10b works accordingly as an evaporator and the first switchable heat exchanger 10a as a gas cooler.

4 zeigt die Kälteanlage 22 der 2 in einem Kühlbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a. 4 shows the refrigeration system 22 of the 2 in a cooling operation of the first switchable heat exchanger 10a ,

Im Kühlbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a ist das Ventil 28b, das den Heizrohren 12 des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a nachgeschaltet und den Kühlrohren 14 des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers 10b vorgeschaltet ist, geschlossen. Das Kältemittel wird im Verdichter 24 komprimiert und über Rohrleitungen 38 zu den Heizrohren 12 des zweiten umschaltbaren Wärmetauschers 10b geführt. Anschließend wird das Kältemittel über Rohrleitungen 40, den nachgeschalteten ersten internen Wärmetauscher 30b, das geöffnete Ventil 28a und das nachgeschaltete Expansionsorgan 26a in Kühlrohre 14 des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a geführt. Am Ausgang des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a wird das Kältemittel im Gegenstrom über den zweiten internen Wärmetauscher 30b und Rohrleitungen 42 zurück zum Verdichter 24 geführt.In cooling mode of the first switchable heat exchanger 10a is the valve 28b that the heating pipes 12 the first reversible heat exchanger 10a downstream and the cooling tubes 14 of the second switchable heat exchanger 10b upstream, closed. The refrigerant is in the compressor 24 compressed and over pipelines 38 to the heating pipes 12 of the second switchable heat exchanger 10b guided. Subsequently, the refrigerant is piped 40 , the downstream first internal heat exchanger 30b , the open valve 28a and the downstream expansion organ 26a in cooling pipes 14 the first reversible heat exchanger 10a guided. At the exit of the first reversible heat exchanger 10a the refrigerant is in countercurrent via the second internal heat exchanger 30b and piping 42 back to the compressor 24 guided.

In dieser Konfiguration ist die Kälteanlage 22 so geschaltet, dass der zweite umschaltbare Wärmetauscher 10b Wärme an die Umgebung (Außenluft) abgibt und der erste umschaltbare Wärmetauscher 10a Wärme aus der Umgebung (Zuluft) aufnimmt. Der erste umschaltbare Wärmetauscher 10a arbeitet demnach als Verdampfer und der zweite umschaltbare Wärmetauscher 10b als Gaskühler.In this configuration is the refrigeration system 22 switched so that the second switchable heat exchanger 10b Heat to the environment (outside air) gives off and the first switchable heat exchanger 10a Heat from the environment (supply air) absorbs. The first switchable heat exchanger 10a thus works as an evaporator and the second switchable heat exchanger 10b as a gas cooler.

Der Außenluft-Wärmetauscher 10b kann so gemäß der Darstellung in 4 auch nach einer Vereisung abgetaut werden, um danach erneut gemäß Betrieb nach 3 als Wärmepumpen-Verdampfer zu arbeiten. Der Kühlraum-Wärmetauscher 10a kann so gemäß 3 auch nach einer aufgetretenen Vereisung abgetaut werden, um danach erneut gemäß Betrieb wie in 4 dargestellt als Verdampfer zu arbeiten.The outdoor air heat exchanger 10b can be as shown in 4 be defrosted after icing, then after again according to operation 3 to work as a heat pump evaporator. The refrigerator heat exchanger 10a can so according to 3 be defrosted even after an icing occurred, then again according to operation as in 4 shown to work as an evaporator.

5 zeigt die Kälteanlage 22 der 2 in einem Reheatbetrieb. Im Reheatbetrieb wird Luft in der Umgebung des ersten und zweiten umschaltbaren Wärmetauschers 10a, 10b entfeuchtet. Dazu sind beide Ventile 28a, 28b offen und regeln den Kältemittelfluss. So können der erste und der zweite umschaltbare Wärmetauscher 10a, 10b abhängig vom Kältemittelfluss sowohl im Heizbetrieb als auch im Kühlbetrieb, wie vorstehend beschrieben, betrieben werden. Der Kühlbetrieb dient dabei dem Kondensieren von Feuchtigkeit, wogegen der Heizbetrieb das Erwärmen von Luft ermöglicht. In dieser Betriebsart können die Heizleistungen bzw. die Kühlleistungen nahezu stufenlos an den Bedarf angepasst werden. Dazu werden die Regelventile 28a bzw. 28b entsprechend weniger geöffnet als das jeweils andere Ventil, d. h. die Regelventile 28a und 28b. Durch Dosieren der Volumenströme durch die Regelventile 28a und 28b können die gewünschten Kühlleistungen bzw. die gewünschten Heizleistungen am Zuluft-Wärmetauscher 10a geregelt werden. 5 shows the refrigeration system 22 of the 2 in a rehabilitation operation. In reheat mode, air is circulated around the first and second switchable heat exchangers 10a . 10b dehumidified. These are both valves 28a . 28b open and regulate the flow of refrigerant. Thus, the first and the second switchable heat exchanger 10a . 10b Depending on the flow of refrigerant both in the heating mode and in the cooling mode, as described above, operated. The cooling operation serves to condense moisture, whereas the heating operation allows the heating of air. In this mode of operation, the heating capacities and the cooling capacities can be adapted almost infinitely to the requirements. These are the control valves 28a respectively. 28b correspondingly less open than the respective other valve, ie the control valves 28a and 28b , By dosing the volume flows through the control valves 28a and 28b can the desired cooling capacities or the desired heating power at the supply air heat exchanger 10a be managed.

6 zeigt eine Ausführungsform eines Kälteanlagensystems 100 mit einer der Kälteanlage 22 der 2 und einem beispielhaft erweiterten Kältemittelkreislauf 25 mit einen Warmwasserwärmetauscher 44 und einen Kaltwasserwärmetauscher 46. 6 shows an embodiment of a refrigeration system 100 with one of the refrigeration system 22 of the 2 and an example extended refrigerant circuit 25 with a hot water heat exchanger 44 and a cold water heat exchanger 46 ,

Der Aufbau der Kälteanlage 22 entspricht dem der 2 bis 5. In der Ausführungsform der 6 sind jedoch weitere Abzweigungen 25a, 25b an den umschaltbaren Kältemittelkreislauf 20 gekoppelt, die den Warmwasserwärmetauscher 44 und den Kaltwasserwärmetauscher 46 umfassen. Der Warmwasserwärmetauscher 44 und der Kaltwasserwärmetauscher 46 sind dabei nicht umschaltbar ausgestaltet und können als Plattenwärmetauscher oder Doppelrohrwärmetauscher ausgeführt sein.The structure of the refrigeration system 22 corresponds to the 2 to 5 , In the embodiment of the 6 but are more branches 25a . 25b to the switchable refrigerant circuit 20 coupled to the hot water heat exchanger 44 and the cold water heat exchanger 46 include. The hot water heat exchanger 44 and the cold water heat exchanger 46 are configured not switchable and can be designed as a plate heat exchanger or double tube heat exchanger.

Zur Kopplung des Warmwasserwärmetauschers 44 und des Kaltwasserwärmetauschers 46 ist ein weiteres verzweigtes Leitungssystem 50 mit Rückschlagventilen 50a und 50b vorgesehen, dass sich an die Abzweige 62 und 63 vom umschaltbaren Kältemittelkreislauf 20 anschließt. So fließt im Kühl- und Heizbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a Kältemittel vom Verdichter 24 zum Warmwasserwärmetauscher 44 der Abzweigung 25a, wenn das Ventil 52a geöffnet ist. Das Kältemittel kann weiter über die Ventile 50b und 52b zur Abzweigung 25b des Kaltwasserwärmetauschers 46 oder über das Expansionsorgan 26b und die Kühlrohre 14 des umschaltbaren zweiten Wärmetauschers 10b abfließen. Ein Abfließen über das Expansionsorgan 26a und die Kühlrohre 14 des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a wird durch das Rückschlagventil 50a verhindert, so dass der Heizbetrieb des Wärmetauschers 10a nicht gestört wird. Der Kaltwasserwärmetauscher 46 der Abzweigung 25b ist weiter derart angebunden, dass das Rückschlagventil 50a im Kühlbetrieb des Wärmetauschers 10a bzw. das Rückschlagventil 50b im Heizbetrieb des Wärmetauschers 10a geöffnet ist. Ein weiteres Expansionsorgan 56, das dem Kaltwasserwärmetauscher 46 vorgeschaltet und dem Ventil 52b nachgeschaltet ist, entspannt das Kältemittel, bevor es in den Kaltwasserwärmetauscher 46 eintritt. Anschließend wird das Kältemittel vom Kaltwasserwärmetauscher 46 zum Verdichter 24 zurückgeführt. Die Magnetventile 52a und 52b dienen der Regelung des Kältemittelflusses durch den Warmwasser- und Kaltwasserwärmetauscher 44, 46 und sind diesen jeweils vor- oder nachgeschaltet. For coupling the hot water heat exchanger 44 and the cold water heat exchanger 46 is another branched pipe system 50 with check valves 50a and 50b provided that to the feeders 62 and 63 from the switchable refrigerant circuit 20 followed. Thus flows in the cooling and heating operation of the first switchable heat exchanger 10a Refrigerant from the compressor 24 to the hot water heat exchanger 44 the turnoff 25a when the valve 52a is open. The refrigerant can continue through the valves 50b and 52b to the turnoff 25b of the cold water heat exchanger 46 or via the expansion organ 26b and the cooling pipes 14 the switchable second heat exchanger 10b flow away. A drain on the expansion organ 26a and the cooling pipes 14 the first reversible heat exchanger 10a is through the check valve 50a prevents, so the heating operation of the heat exchanger 10a not disturbed. The cold water heat exchanger 46 the turnoff 25b is further connected so that the check valve 50a in cooling mode of the heat exchanger 10a or the check valve 50b in heating mode of the heat exchanger 10a is open. Another expansion organ 56 that is the cold water heat exchanger 46 upstream and the valve 52b Downstream, the refrigerant is depressurised before entering the cold water heat exchanger 46 entry. Subsequently, the refrigerant from the cold water heat exchanger 46 to the compressor 24 recycled. The solenoid valves 52a and 52b are used to control the flow of refrigerant through the hot water and cold water heat exchanger 44 . 46 and are each upstream or downstream.

Mit Hilfe des erweiterten Kältemittelkreislaufes 25 können unterschiedliche Funktionen in einem einzigen Kälteanlagensystem 100 integriert werden, wodurch der Aufbau von Kälteanlagensystemen 100 beispielsweise in Fahrzeugen, wie Bussen, wesentlich vereinfacht wird und Kälteanlagensysteme 100 kompakter ausgestaltet werden können. With the help of the extended refrigerant circuit 25 can perform different functions in a single refrigeration system 100 be integrated, thereby increasing the construction of refrigeration systems 100 For example, in vehicles such as buses, is greatly simplified and refrigeration systems 100 can be made more compact.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kälteanlagensystems 100 mit einer Kälteanlage 22 und einem beispielhaft erweiterten Kältemittelkreislauf 25. 7 shows a further embodiment of a refrigeration system 100 with a refrigeration system 22 and an example extended refrigerant circuit 25 ,

Der Aufbau der Kälteanlage 22 entspricht dem der 2 bis 5, insbesondere dem der 6. In der Ausführungsform der 7 sind jedoch weitere Abzweigungen 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f an den umschaltbaren Kältemittelkreislauf 20 gekoppelt, die weitere Wärmetauscher 44a, 44b, 44c, 46a, 46b, 46c umfassen. Zur Kopplung der Wärmetauscher 44a, 44b, 44c, 46a, 46b, 46c ist ein verzweigtes Leistungssystem 50 mit Rückschlagventilen 50a und 50b vorgesehen, wie in Bezug auf 6 bereits beschrieben. Zusätzlich regeln Magnetventile 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f, die den Wärmetauschern 44a, 44b, 44c, 46a, 46b, 46c vor- oder nachgeschaltet sind, den Kältemittelfluss.The structure of the refrigeration system 22 corresponds to the 2 to 5 , in particular that of 6 , In the embodiment of the 7 but are more branches 25a . 25b . 25c . 25d . 25e . 25f to the switchable refrigerant circuit 20 coupled, the other heat exchangers 44a . 44b . 44c . 46a . 46b . 46c include. For coupling the heat exchangers 44a . 44b . 44c . 46a . 46b . 46c is a branched performance system 50 with check valves 50a and 50b provided as regards 6 already described. In addition, solenoid valves regulate 52a . 52b . 52c . 52d . 52e . 52f that the heat exchangers 44a . 44b . 44c . 46a . 46b . 46c upstream or downstream, the refrigerant flow.

In der Ausführungsform der 7 können die weiteren Wärmetauscher 44a, 44b, 44c, 46a, 46b, 46c unterschiedliche Funktionen übernehmen. Beispielsweise können die Wärmetauscher 44a und 46a, wie in Bezug auf 6 beschrieben, als Kalt- und Warmwasserwärmetauscher ausgestaltet sein. Die weiteren Wärmetauscher 44b und 46b können zum Beispiel als Heizer 44b und Kühler 46b von Luft für eine Fahrerkabine im Fahrzeug dienen. Dementsprechend kann das Kälteanlagensystem 100 nahezu beliebig um weitere Wärmetauscher 44c, 46c zum Kühlen oder Heizen erweitert werden. In the embodiment of the 7 can the other heat exchangers 44a . 44b . 44c . 46a . 46b . 46c assume different functions. For example, the heat exchangers 44a and 46a , as regards 6 described, designed as a cold and hot water heat exchanger. The other heat exchangers 44b and 46b can, for example, as a heater 44b and coolers 46b of air for a driver's cab in the vehicle. Accordingly, the refrigeration system 100 almost arbitrarily to other heat exchangers 44c . 46c be extended for cooling or heating.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kälteanlagensystems 100 mit einer Kälteanlage 22 und einem beispielhaft erweiterten Kältemittelkreislauf 25. 8th shows a further embodiment of a refrigeration system 100 with a refrigeration system 22 and an example extended refrigerant circuit 25 ,

Der Aufbau des Kälteanlagensystems 100 entspricht dem der 7. In der Ausführungsform der 8 sind jedoch statt des Leitungssystems 50 mit Rückschlagventilen 50a und 50b, steuerbare Magnetventile 58a, 58b in den Rohrleitungen 60a, 60b angeordnet. So ist das Magnetventil 58a in der Rohrleitung 60a, die dem ersten umschaltbaren Wärmetauscher 10a zugeordnet ist, zwischen das Ventil 28a und das Expansionsorgan 26a geschaltet. Die Kopplung mit dem erweiterten Kältemittelkreislauf 25 erfolgt über eine Verbindungsleitung 63, die zwischen den Magnetventilen 28a und 58a abzweigt. Das Magnetventil 58b in der Rohrleitung 60b, die dem zweiten umschaltbaren Wärmetauscher 10b zugeordnet ist, ist zwischen dem Ventil 28b und dem Expansionsorgan 26b verschaltet. Die Kopplung mit dem erweiterten Kältemittelkreislauf 25 erfolgt über eine Verbindungsleitung 62, die zwischen den Magnetventilen 28b und 58b abzweigt. Mit Hilfe der Magnetventile 58a, 58b kann die Kopplung zwischen der Kälteanlage 22 und dem erweiterten Kältemittelkreislauf 25 einfacher und flexibler ausgestaltet werden. So kann im Unterschied zu den Ausführungsvarianten des Kälteanlagensystems gemäß der 6 und 7, in der Ausführungsvariante gemäß 8 auch der umschaltbare zweite Wärmetauscher 10b nach einer aufgetretenen Vereisung im Kühlbetrieb des Wärmetauschers 10b sehr einfach und effektiv abgetaut werden, ohne den Heizbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers 10a zu unterbrechen. Dazu wird das Kältemittel ausgehend vom Verdichter 24 über die Heizrohre 12 des ersten und zweiten umschaltbaren Wärmetauschers 10a, 10b geleitet. Die Magnetventile 28a und 28b sind geöffnet. Durch die geschlossenen Magnetventile 58a und 58b sind die Kühlrohre 14 beider umschaltbarer Wärmetauscher 10a, 10b abgesperrt. Das Kältemittel kann über einen aktiven Verdampfer 46a, 46b oder 46c wieder zum Verdichter 24 zurückgeführt werden. Dazu eignet sich besonders der Kaltwasser-Wärmetauscher 46, der Abwärme aus anderen Prozessen, z. B. von der Batteriekühlung oder von der Motorkühlung, bereitstellt. Dies ist in der Ausführungsvariante nach 7 nicht möglich, da das Kältemittel von den Heizrohren 12 des Wärmetauschers 10b über die Kühlrohre 14 des Wärmetauschers 10b abfließt und auf diese Weise den Heizbetrieb des Wärmetauschers 10a stören würde.The structure of the refrigeration system 100 corresponds to the 7 , In the embodiment of the 8th but instead of the pipe system 50 with check valves 50a and 50b , controllable solenoid valves 58a . 58b in the pipelines 60a . 60b arranged. Such is the solenoid valve 58a in the pipeline 60a that is the first reversible heat exchanger 10a is assigned, between the valve 28a and the organ of expansion 26a connected. The coupling with the extended refrigerant circuit 25 via a connecting line 63 that exist between the solenoid valves 28a and 58a branches. The solenoid valve 58b in the pipeline 60b that the second switchable heat exchanger 10b is assigned, is between the valve 28b and the expansion organ 26b connected. The coupling with the extended refrigerant circuit 25 via a connecting line 62 that exist between the solenoid valves 28b and 58b branches. With the help of solenoid valves 58a . 58b can the coupling between the refrigeration system 22 and the extended refrigerant circuit 25 be made simpler and more flexible. Thus, in contrast to the embodiments of the refrigeration system according to the 6 and 7 , in the embodiment according to 8th also the switchable second heat exchanger 10b after an occurrence of icing in the cooling mode of the heat exchanger 10b be very easily and effectively defrosted, without the heating of the first switchable heat exchanger 10a to interrupt. For this, the refrigerant is starting from the compressor 24 over the heating pipes 12 the first and second switchable heat exchanger 10a . 10b directed. The solenoid valves 28a and 28b are opened. Through the closed solenoid valves 58a and 58b are the cooling pipes 14 both switchable heat exchanger 10a . 10b shut off. The refrigerant can be via an active evaporator 46a . 46b or 46c back to the compressor 24 to be led back. Particularly suitable for this purpose is the cold water heat exchanger 46 , of the Waste heat from other processes, eg. B. from the battery cooling or engine cooling, provides. This is in the embodiment according to 7 not possible because the refrigerant from the heating pipes 12 of the heat exchanger 10b over the cooling pipes 14 of the heat exchanger 10b drains and in this way the heating operation of the heat exchanger 10a would disturb.

9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kälteanlagensystems 100 mit einer Kälteanlage 22 und einem beispielhaft erweiterten Kältemittelkreislauf 25. 9 shows a further embodiment of a refrigeration system 100 with a refrigeration system 22 and an example extended refrigerant circuit 25 ,

Der Aufbau des Kälteanlagensystems 100 entspricht dem der 8. In der Ausführungsform der 9 sind jedoch weitere Vereinfachungen vorgesehen. So sind die Ventile 28a, 28b, 58a, 58b und 52a bis 52f als elektronisch ansteuerbare Regelventile ausgestaltet, wodurch der Kältemittelfluss in den einzelnen Zweigen des Kälteanlagensystems 100 geregelt werden kann. Die Expansionsorgane 26a, 26b und 56a bis 56c können entfallen. Dadurch kann eine zentrale Regelung realisiert werden, die die Überhitzung vor dem Verdichter 24 und damit der Gesamtvolumenstrom sowie die Einzelströme in den einzelnen Zweigen von Verdampfer-Wärmetauschern je nach benötigter Leistungsstufe regelt. Ebenso kann die Unterkühlung oder der optimale Hochdruck im Kälteanlagensystem 100 und damit der Gesamtvolumenstrom sowie die Einzelströme in den einzelnen Zweigen von Gaskühler-Wärmetauschern je nach benötigter Leistungsstufe geregelt werden.The structure of the refrigeration system 100 corresponds to the 8th , In the embodiment of the 9 However, further simplifications are provided. So are the valves 28a . 28b . 58a . 58b and 52a to 52f configured as electronically controllable control valves, whereby the refrigerant flow in the individual branches of the refrigeration system 100 can be regulated. The expansion organs 26a . 26b and 56a to 56c can be omitted. As a result, a central control can be realized that the overheating in front of the compressor 24 and thus controls the total volume flow and the individual streams in the individual branches of evaporator heat exchangers depending on the required power level. Likewise, the subcooling or the optimal high pressure in the refrigeration system 100 and thus the total volume flow and the individual streams in the individual branches of gas cooler heat exchangers are regulated depending on the required power level.

Zusätzlich sieht die Kälteanlage 22 der 9 nur noch einen einzigen internen Wärmetauscher 70 vor, der dem Verdichter 24 unmittelbar vorgeschaltet ist. Der interne Wärmetauscher 70 ist also in der gemeinsamen Leitung vorgesehen und führt den Gesamtvolumenstrom des Kältemittels in Gegenstrom. So können bei knapper Überhitzung am Verdichtereintritt einzelne Verdampfer-Wärmetauscher ohne Überhitzung mit flüssigem Kältemittel, also ohne Überhitzung betrieben werden. Die Unterkühlung und damit der optimale Hochdruck kann weiterhin nach Druck und Temperatur am Hochdruckeingang des internen Wärmetauschers 70 geregelt werden. Die Überhitzung kann nach Druck und Temperatur am Niederdruckausgang des internen Wärmetauschers 70 geregelt werden.In addition, the refrigeration system looks 22 of the 9 only a single internal heat exchanger 70 before, the compressor 24 immediately upstream. The internal heat exchanger 70 is therefore provided in the common line and leads the total volume flow of the refrigerant in countercurrent. Thus, in the event of a brief overheating at the compressor inlet, individual evaporator heat exchangers can be operated without overheating with liquid refrigerant, ie without overheating. The subcooling and thus the optimum high pressure can continue to pressure and temperature at the high pressure input of the internal heat exchanger 70 be managed. The overheating may be due to pressure and temperature at the low pressure outlet of the internal heat exchanger 70 be managed.

Die 10 bis 13 zeigen einen Flachrohr-Wärmetauscher mit Heizrohren und Kühlrohren. The 10 to 13 show a flat tube heat exchanger with heating pipes and cooling pipes.

Der Darstellung gemäß 11 ist zu entnehmen, dass ein dort dargestellter Flachrohr-Wärmetauscher 80 eine alternierende Abfolge von Heizungsrohren 12 und Kühlrohren 14 aufweist. Aufgrund des höheren Druckniveaus sind die Heizrohre 12 in einer dickeren Wandstärke ausgeführt, was auch aus der Darstellung gemäß 11 hervorgeht. Der Eintritt der Heizrohre 12 ist auf der linken Seite in 10 durch das Sammelrohr 90. 12 zeigt einen Schnitt durch das Heizsammelrohr 90. Das eintretende Kältemittel wird in diesem Ausführungsbeispiel auf drei parallele Heizrohre 12 verteilt. Auf einer Seite sind die Heizrohre 12 jeweils durch kleine Verbindungsrohre 88 so verbunden, dass eine Umlenkung stattfinden kann. Das Kältemittel, welches durch drei Heizrohre 12 wieder zur linken Seite strömt, wird dort wieder auf ein Heizrohr 12 gebündelt, strömt wieder nach rechts über ein Verbindungsrohr 88 und wieder durch ein Heizrohr 12 nach links zum Heizsammelrohr 90 zurück, erneut durch ein Heizrohr 12 nach rechts über ein Verbindungsrohr 88 und wieder durch ein Heizrohr 12 nach links zum Heizsammelrohr 90, wo es schließlich austritt. The representation according to 11 It can be seen that a flat-tube heat exchanger shown there 80 an alternating sequence of heating pipes 12 and cooling pipes 14 having. Due to the higher pressure levels are the heating pipes 12 executed in a thicker wall thickness, which also according to the illustration 11 evident. The entrance of the heating pipes 12 is on the left in 10 through the manifold 90 , 12 shows a section through the heating manifold 90 , The incoming refrigerant is in this embodiment on three parallel heating pipes 12 distributed. On one side are the heating pipes 12 each through small connecting pipes 88 connected so that a diversion can take place. The refrigerant, which passes through three heating pipes 12 again flows to the left side, there is again on a heating pipe 12 bundled, flows back to the right over a connecting pipe 88 and again through a heating tube 12 to the left to the heating manifold 90 back, again through a heating tube 12 to the right over a connecting pipe 88 and again through a heating tube 12 to the left to the heating manifold 90 where it finally comes out.

Der Eintritt der Kühlrohre 14 ist auf der rechten Seite in 10 durch das Sammelrohr 92. Das eintretende Kältemittel wird in diesem Ausführungsbeispiel auf zwei parallele Kühlrohre 14 verteilt. Auf der linken Seite sind die Kühlrohre 14 jeweils durch kleine Verbindungsrohre 88 so miteinander verbunden, dass eine Umlenkung stattfinden kann. Das Kältemittel, das durch zwei Kühlrohre 14 wieder zur rechten Seite strömt, wird dort wieder auf vier Kühlrohre 14 verteilt, strömt wieder nach links, über Verbindungsrohre 88 und wieder durch vier Kühlrohre 14 nach rechts zum Kühlsammelrohr 92 zurück, wo es schließlich austritt. In einer Zwischenaufteilung des Verdampfersammelrohrs. Es ist eine Blende 86 vorgesehen, die durch Turbulenzerzeugung eine homogene Verteilung von Dampf und Flüssigkeit des zweiphasigen Kältemittels begünstigt.The entry of the cooling pipes 14 is on the right in 10 through the manifold 92 , The incoming refrigerant is in this embodiment on two parallel cooling tubes 14 distributed. On the left side are the cooling pipes 14 each through small connecting pipes 88 connected so that a diversion can take place. The refrigerant flowing through two cooling pipes 14 flows back to the right side, is there again on four cooling tubes 14 distributed, flows again to the left, over connecting pipes 88 and again through four cooling tubes 14 to the right to the cooling manifold 92 back where it finally comes out. In an intermediate layout of the evaporator manifold. It is a blind 86 is provided, which favors by turbulence generation, a homogeneous distribution of vapor and liquid of the two-phase refrigerant.

Bei der Darstellung gemäß 10 ist ein Flachrohr-Wärmetauscher zu entnehmen. 11 zeigt die Anordnung der Heizflachrohre und Kühlflachrohre im Schnitt des Flachrohr-Wärmetauschers gemäß 13. 12 zeigt eine Schnittdarstellung des Flachrohr-Wärmetauschers gemäß 13 mit den Heizsammelrohren 90 mit Strömungsrichtung. An das erste Sammelrohr 90a ist oben der Eintritt 82 angeschlossen und unten der Austritt 84. Über die Heizrohre 12 und die Verbindungsrohre 88 strömt das Kältemittel zum zweiten Heizsammelrohr 90b wieder zurück zum ersten Heizsammelrohr 90a, zum zweiten Heizsammelrohr 90b und schließlich erneut zum ersten Heizsammelrohr 90a und zum Austritt 84. 13 zeigt eine Schnittdarstellung des Flachrohr-Wärmetauschers gemäß 10, wobei die Kühlsammelrohre 92 mit dem Eintritt 82 verbunden sind. Über die Kühlrohre 14 und die Verbindungsrohre 88 strömt das Kältemittel zum zweiten Kühlsammelrohr 92b durch die Blende 86 und wieder zurück zum ersten Sammelrohr 92a und schließlich zum Austritt 84. In the presentation according to 10 is a flat-tube heat exchanger to remove. 11 shows the arrangement of Heizflachrohre and Kühlflachrohre in section of the flat tube heat exchanger according to 13 , 12 shows a sectional view of the flat tube heat exchanger according to 13 with the heating pipes 90 with flow direction. To the first manifold 90a is the entrance above 82 connected and down the exit 84 , About the heating pipes 12 and the connecting pipes 88 the refrigerant flows to the second heating manifold 90b back to the first heating manifold 90a , to the second heating manifold 90b and finally back to the first heating manifold 90a and to the exit 84 , 13 shows a sectional view of the flat tube heat exchanger according to 10 , wherein the cooling tubes 92 with the entrance 82 are connected. About the cooling pipes 14 and the connecting pipes 88 the refrigerant flows to the second cooling manifold 92b through the aperture 86 and back to the first manifold 92a and finally to the exit 84 ,

Die Regelung der Kälteanlage 22 gemäß 2 ist in den 3 bis 5 schon teilweise dargestellt. 3 stellt ein maximales Heizen dar. Die Heizrohre 12 des Zuluftwärmetauschers 10a und die Kühlrohre 14 des Außenluftwärmetauschers 10b werden durchströmt, da das Ventil 28b voll geöffnet und das Ventil 28a ganz geschlossen ist. 4 hingegen stellt das maximale Kühlen dar. Die Kühlrohre 14 des Zuluftwärmetauschers 10a und die Heizrohre 12 des Außenluftwärmetauschers 10b werden durchströmt, da das Ventil 28a voll geöffnet und das Ventil 28b ganz geschlossen ist. 5 stellt eine Zwischenstufe dar, bei der sowohl die Heizrohre 12 als auch die Kühlrohre 14 des Zuluftwärmetauschers 10a und des Außenluftwärmetauschers 10b durchströmt werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass nie beide Ventile 28a und 28b ganz geschlossen sind, während der Kompressor 24 läuft. Eine Stufenregelung lässt sich der nachfolgenden Auflistung entnehmen: Modus 28a 28b Heizen 4 0% 100% Heizen 3 25% 100% Heizen 2 50% 100% Heizen 1 75% 100% Neutral 100% 100% Kühlen 1 100% 75% Kühlen 2 100% 50% Kühlen 3 100% 25% Kühlen 4 100% 0% The regulation of the refrigeration system 22 according to 2 is in the 3 to 5 already partially shown. 3 represents a maximum heating. The heating pipes 12 the Zuluftwärmetauschers 10a and the cooling pipes 14 of the outside air heat exchanger 10b are flowed through, as the valve 28b fully open and the valve 28a is completely closed. 4 on the other hand, this represents the maximum cooling. The cooling tubes 14 the Zuluftwärmetauschers 10a and the heating pipes 12 of the outside air heat exchanger 10b are flowed through, as the valve 28a fully open and the valve 28b is completely closed. 5 represents an intermediate stage in which both the heating pipes 12 as well as the cooling pipes 14 the Zuluftwärmetauschers 10a and the outdoor air heat exchanger 10b be flowed through. It is important to ensure that never both valves 28a and 28b are completely closed while the compressor 24 running. A step control can be taken from the following list: mode 28a 28b Heating 4 0% 100% Heating 3 25% 100% Heating 2 50% 100% Heating 1 75% 100% Neutral 100% 100% Cooling 1 100% 75% Cooling 2 100% 50% Cooling 3 100% 25% Cooling 4 100% 0%

Der neutrale Modus kann alternativ dazu auch mit abgeschaltetem Kompressor 24 und ggf. geschlossenen Ventilen 28a und 28b erfolgen. Das Abtauen des Außenluftwärmetauschers 10b erfolgt im Modus Kühlen 4 (4), aber mit ausgeschalteten Lüftern an den Wärmetauschern 10a und 10b. Das Abschalten der Lüfter des Außenluft-Wärmetauschers 10b ist dabei zwingend erforderlich. The neutral mode may alternatively be with the compressor off 24 and possibly closed valves 28a and 28b respectively. Defrosting the outdoor air heat exchanger 10b takes place in cooling mode 4 ( 4 ), but with fans off at the heat exchangers 10a and 10b , Switching off the fans of the outdoor air heat exchanger 10b is mandatory.

Man kann die Ventile 28a und 28b auch alternierend ansteuern, so dass immer eines geöffnet ist, während das jeweils andere geschlossen ist. Dann könnte die Regelung gemäß der folgenden Auflistung erfolgen: Modus 28a 28b Heizen 4 0% 100% Heizen 3 20% 80% Heizen 2 33% 67% Heizen 1 40% 60% Neutral 50% 50% Kühlen 1 60% 40% Kühlen 2 67% 33% Kühlen 3 80% 20% Kühlen 4 100% 0% You can see the valves 28a and 28b also drive alternately, so that one is always open, while the other is closed. Then the regulation could be made according to the following list: mode 28a 28b Heating 4 0% 100% Heating 3 20% 80% Heating 2 33% 67% Heating 1 40% 60% Neutral 50% 50% Cooling 1 60% 40% Cooling 2 67% 33% Cooling 3 80% 20% Cooling 4 100% 0%

Bei Erweiterung des Systems gemäß der 6 und 7 kann die Regelung der umschaltbaren Wärmetauscher 10a und 10b wie in den zuvor gezeigten Tabellen erfolgen. Die zusätzlichen Heizwärmetauscher 44 (a, b, c, ...) können über ihre jeweils zugeordneten Ventile 52a (c, e, ...) auch stufig oder stufenlos geregelt werden, indem diese mit x% (0% bis 100%) geöffnet werden. Analog können zusätzliche Kühlwärmetauscher 46 (a, b, c, ...) über diesen jeweils zugeordneten Ventile 52b (d, f, ...) auch stufig oder stufenlos geregelt werden, indem diese mit x% (0% bis 100%) geöffnet werden. Wichtig ist beim Abtauen des Außenluft-Wärmetauschers 10b, dass das Ventil 28a geöffnet ist, während sämtliche anderen Ventile 28b, 52a, 52c, 52e, ... der Heizwärmetauscher 44 (a, b, c, ...) geschlossen sind. Die Kühlventile 52b, 52d, 52f, ... sind davon nicht betroffen.When expanding the system according to the 6 and 7 can control the switchable heat exchanger 10a and 10b as in the previously shown tables. The additional heating heat exchangers 44 (a, b, c, ...) can via their respective associated valves 52a (c, e, ...) can also be regulated in stages or steplessly by opening them with x% (0% to 100%). Analogously, additional cooling heat exchangers 46 (a, b, c, ...) via these respective associated valves 52b (d, f, ...) are also regulated in stages or steplessly by opening them with x% (0% to 100%). It is important to defrost the outdoor air heat exchanger 10b that the valve 28a is open while all the other valves 28b . 52a . 52c . 52e , ... the heating heat exchanger 44 (a, b, c, ...) are closed. The cooling valves 52b . 52d . 52f , ... are not affected.

Ist zumindest eines der zusätzlichen Heizventile 52a, 52c, 52e, ... geöffnet, so kann die Öffnung der Ventile 28a und 28b reduziert werden, was sich nachfolgender Auflistung entnehmen lässt: Modus 28a 28b 52 (a, c, e, ...) Heizen 4 0% 100% 100% Heizen 3 0% 75% 100% Heizen 2 0% 50% 100% Heizen 1 0% 25% 100% Neutral 0% 0% 100% Kühlen 1 25% 0% 100% Kühlen 2 50% 0% 100% Kühlen 3 75% 0% 100% Kühlen 4 100% 0% 100% Is at least one of the additional heating valves 52a . 52c . 52e , ..., so can the opening of the valves 28a and 28b can be reduced, which can be seen in the following list: mode 28a 28b 52 (a, c, e, ...) Heating 4 0% 100% 100% Heating 3 0% 75% 100% Heating 2 0% 50% 100% Heating 1 0% 25% 100% Neutral 0% 0% 100% Cooling 1 25% 0% 100% Cooling 2 50% 0% 100% Cooling 3 75% 0% 100% Cooling 4 100% 0% 100%

In 8 ist eine Erweiterung der Kälteanlage 22 um die Ventile 58a und 58b zu entnehmen. Dabei kann auf Rückschlagventile verzichtet werden. Durch das Absperren der Kühlrohre 14 in den Wärmetauschern 10a und 10b durch die Ventile 58a und 58b ist eine Vorrangkühlung eines weiteren Kühlwärmetauschers 46 möglich. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn z.B. der Kaltwasserwärmetauscher zur Batteriekühlung oberste Priorität haben soll. In diesem Fall kann auch der Außenluftwärmetauscher 10b abgetaut werden, ohne den Heizbetrieb zu unterbrechen: Modus 28a 28b 58a 58b 52 (a, c, e) 52 (b, d, f) Heizen 4 0% 100% 0% 100% Heizen 3 0% 100% 25% 100% Heizen 2 0% 100% 50% 100% Heizen 1 0% 100% 75% 100% Neutral 100% 100% 100% 0% Kühlen 1 100% 75% 100% 0% Kühlen 2 100% 50% 100% 0% Kühlen 3 100% 25% 100% 0% Kühlen 4 100% 0% 100% 0% Abtauen 100% 100% 100% 0% Modus 28a 28b 58a 58b 52 (a, c, e) 52 (b, d, f) Heizen 4 0% 100% 0% 100% 100% Heizen 3 0% 100% 25% 100% 100% Heizen 2 0% 100% 50% 100% 100% Heizen 1 0% 100% 75% 100% 100% Neutral 100% 100% 100% 0% 100% Kühlen 1 100% 75% 100% 0% 100% Kühlen 2 100% 50% 100% 0% 100% Kühlen 3 100% 25% 100% 0% 100% Kühlen 4 100% 0% 100% 0% 100% Abtauen 100% 100% 100% 0% 100% Modus 28a 28b 58a 58b 52 (a, c, e) 52 (b, d, f) Heizen 4 0% 100% 0% 0% 100% Heizen 3 0% 100% 25% 0% 100% Heizen 2 0% 100% 50% 0% 100% Heizen 1 0% 100% 75% 0% 100% Neutral 100% 0% 0% 0% 100% Kühlen 1 100% 0% 25% 0% 100% Kühlen 2 100% 0% 50% 0% 100% Kühlen 3 100% 0% 75% 0% 100% Kühlen 4 100% 0% 100% 0% 100% Abtauen 100% 100% 0% 0% 100% In 8th is an extension of the refrigeration system 22 around the valves 58a and 58b refer to. It can be dispensed with check valves. By shutting off the cooling tubes 14 in the heat exchangers 10a and 10b through the valves 58a and 58b is a priority cooling of another cooling heat exchanger 46 possible. This is particularly advantageous if, for example, the cold water heat exchanger for battery cooling should have top priority. In this case, the outdoor air heat exchanger can also 10b be defrosted without interrupting the heating operation: mode 28a 28b 58a 58b 52 (a, c, e) 52 (b, d, f) Heating 4 0% 100% 0% 100% Heating 3 0% 100% 25% 100% Heating 2 0% 100% 50% 100% Heating 1 0% 100% 75% 100% Neutral 100% 100% 100% 0% Cooling 1 100% 75% 100% 0% Cooling 2 100% 50% 100% 0% Cooling 3 100% 25% 100% 0% Cooling 4 100% 0% 100% 0% defrosting 100% 100% 100% 0% mode 28a 28b 58a 58b 52 (a, c, e) 52 (b, d, f) Heating 4 0% 100% 0% 100% 100% Heating 3 0% 100% 25% 100% 100% Heating 2 0% 100% 50% 100% 100% Heating 1 0% 100% 75% 100% 100% Neutral 100% 100% 100% 0% 100% Cooling 1 100% 75% 100% 0% 100% Cooling 2 100% 50% 100% 0% 100% Cooling 3 100% 25% 100% 0% 100% Cooling 4 100% 0% 100% 0% 100% defrosting 100% 100% 100% 0% 100% mode 28a 28b 58a 58b 52 (a, c, e) 52 (b, d, f) Heating 4 0% 100% 0% 0% 100% Heating 3 0% 100% 25% 0% 100% Heating 2 0% 100% 50% 0% 100% Heating 1 0% 100% 75% 0% 100% Neutral 100% 0% 0% 0% 100% Cooling 1 100% 0% 25% 0% 100% Cooling 2 100% 0% 50% 0% 100% Cooling 3 100% 0% 75% 0% 100% Cooling 4 100% 0% 100% 0% 100% defrosting 100% 100% 0% 0% 100%

Die Regelung eines Kälteanlagen-Systems 100 nach 9 erfolgt analog zur Regelung im Zusammenhang mit 8. Allerdings kann die Öffnung der elektronischen Expansionsventile stetig dem Bedarf angepasst werden. Die Summe der Öffnungsgrade der Ventile 28a, 28b und 52a, 52c sowie 52e bestimmen den Hochdruck innerhalb des Kälteanlagen-Systems 100, der passend zur Temperatur am Hochdruckeingang des Wärmetauschers 70 geregelt werden kann. Ist der Druck höher als der vorherbestimmte Druck, werden die Öffnungsgrade anteilig vergrößert. Bei einem zu niedrigen Druck werden die Öffnungsgrade der Ventile 28a, 28b, 52a, 52c, 52e anteilig verringert. So kann ein optimaler Hochdruck ausgeregelt werden, z.B. 5 K Unterkühlung. Die Summe der Öffnungsgrade der Ventile 58a, 58b und 52b, 52d und 52f bestimmen den Niederdruck des Kälteanlagen-Systems 100, der passend zur Temperatur am Niederdruckausgang des Wärmetauschers 70 geregelt werden kann. Ist der Druck höher als der vorherbestimmte Druck, werden die Öffnungsgrade anteilig verringert. Bei einem zu niedrigen Druck werden die Öffnungsgrade anteilig vergrößert. So kann eine optimale Überhitzung vor dem Kompressor 24 ausgeregelt werden, z.B. 5 K Überhitzung. Die Überhitzungsregelung hat Vorrang gegenüber der Hochdruckregelung.The regulation of a refrigeration system 100 to 9 takes place analogously to the regulation in connection with 8th , However, the opening of the electronic expansion valves can be constantly adapted to the needs. The sum of the opening degrees of the valves 28a . 28b and 52a . 52c such as 52e determine the high pressure within the refrigeration system 100 , which corresponds to the temperature at the high pressure inlet of the heat exchanger 70 can be regulated. If the pressure is higher than the predetermined pressure, the opening degrees are proportionally increased. If the pressure is too low, the valve opens 28a . 28b . 52a . 52c . 52e proportionately reduced. So an optimal high pressure can be regulated, eg 5 K supercooling. The sum of the opening degrees of the valves 58a . 58b and 52b . 52d and 52f determine the low pressure of the refrigeration system 100 , which corresponds to the temperature at the low-pressure outlet of the heat exchanger 70 can be regulated. If the pressure is higher than the predetermined pressure, the opening degrees are proportionally reduced. If the pressure is too low, the opening degrees will be proportionally increased. This allows optimal overheating in front of the compressor 24 be corrected, eg 5 K overheating. The superheat control has priority over the high pressure control.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
umschaltbarer Wärmetauscher switchable heat exchanger
10a10a
1. umschaltbarer Wärmetauscher 1. switchable heat exchanger
10b10b
2. umschaltbarer Wärmetauscher 2. switchable heat exchanger
1212
Heizrohre heating pipes
1414
Kühlrohre cooling pipes
1616
Gehäuse casing
1818
Lamellen slats
2020
Kältemittelkreislauf Refrigerant circulation
2222
Kälteanlage refrigeration plant
2424
Verdichter compressor
25a25a
1. Abzweig 1. branch
25b25b
2. Abzweig 2nd branch
25c25c
3. Abzweig 3rd branch
25d25d
4. Abzweig 4. branch
25e25e
5. Abzweig 5th branch
25f25f
6. Abzweig 6. branch
26a26a
1. Expansionsorgan 1. expansion organ
26b26b
2. Expansionsorgan 2. expansion organ
28a28a
(1.) Magnetventil (1.) solenoid valve
28b28b
(2.) Magnetventil (2.) solenoid valve
30a30a
(1.) interner Wärmetauscher (1.) internal heat exchanger
30b30b
(2.) interner Wärmetauscher (2.) internal heat exchanger
3232
Rohrleitung pipeline
3434
Rohrleitung pipeline
3636
Rohrleitung pipeline
3838
Rohrleitung pipeline
4040
Rohrleitung pipeline
4242
Rohrleitung pipeline
4444
Warmwasser-Wärmetauscher Hot water heat exchanger
44a44a
1. Warmwasser-Wärmetauscher 1. hot water heat exchanger
44b44b
2. Warmwasser-Wärmetauscher 2. Hot water heat exchanger
44c44c
3. Warmwasser-Wärmetauscher 3. Hot water heat exchanger
46 46
Kaltwasser-Wärmetauscher Cold water heat exchanger
46a46a
1. Kaltwasser-Wärmetauscher 1. cold water heat exchanger
46b46b
2. Kaltwasser-Wärmetauscher 2. Cold water heat exchanger
46c46c
3. Kaltwasser-Wärmetauscher 3. Cold water heat exchanger
4848
5050
Leitungssystem line system
50a50a
Rückschlagventil check valve
50b50b
Rückschlagventil check valve
52a52a
1. Ventil 1st valve
52b52b
2. Ventil 2nd valve
52c52c
3. Ventil 3rd valve
52d52d
4. Ventil 4th valve
52e52e
5. Ventil 5th valve
52f52f
6. Ventil 6th valve
5454
5656
weiteres Expansionsorgan further expansion organ
58a58a
(1.) Magnetventil (1.) solenoid valve
58b58b
(2.) Magnetventil (2.) solenoid valve
60a, b60a, b
Rohrleitung pipeline
6262
Abzweig, Verbindungsleitung Branch, connection line
6363
Abzweig junction
7070
interner Wärmetauscher internal heat exchanger
8080
Flachrohrwärmetauscher Flat tube heat exchanger
8282
Eintrittsseite entry page
8484
Austrittsseite exit side
8585
Durchströmungsweg Durchströmungsweg
8686
Blende cover
8888
Verbindungsrohr connecting pipe
9090
Heizsammelrohr Heizsammelrohr
9292
Kühlsammelrohr Cooling manifold
9494
Lamellenanordnung fin arrangement
9696
9898
100100
Kälteanlagensystem Refrigeration plant system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008047753 A1 [0003] DE 102008047753 A1 [0003]
  • DE 102011107081 A1 [0004] DE 102011107081 A1 [0004]
  • DE 10254109 A1 [0005] DE 10254109 A1 [0005]

Claims (25)

Umschaltbarer Wärmetauscher (10, 10a, 10b) für eine Kälteanlage (22), dadurch gekennzeichnet, dass getrennte Heizrohre (12) und Kühlrohre (14) derart in einem einzigen Gehäuse (16) integriert sind, dass Wärme zwischen den Heizrohren (12) und den Kühlrohren (14) übertragen wird.Reversible heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) for a refrigeration system ( 22 ), characterized in that separate heating pipes ( 12 ) and cooling tubes ( 14 ) in a single housing ( 16 ) are integrated, that heat between the heating pipes ( 12 ) and the cooling tubes ( 14 ) is transmitted. Umschaltbarer Wärmetauscher (10) gemäß Anspruch 1, wobei der umschaltbare Wärmetauscher (10) zumindest zwei Kältemitteleingänge und zumindest zwei Kältemittelausgänge umfasst. Reversible heat exchanger ( 10 ) according to claim 1, wherein the switchable heat exchanger ( 10 ) comprises at least two refrigerant inputs and at least two refrigerant outlets. Umschaltbarer Wärmetauscher (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der umschaltbare Wärmetauscher (10) als Lamellenwärmetauscher ausgeführt ist und Lamellen (18) Wärme zwischen den Heizrohren (12) und den Kühlrohren (14) durch Wärmeleitung übertragen. Reversible heat exchanger ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the switchable heat exchanger ( 10 ) is designed as a plate heat exchanger and lamellae ( 18 ) Heat between the heating pipes ( 12 ) and the cooling tubes ( 14 ) transmitted by heat conduction. Umschaltbarer Wärmetauscher (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Heizrohre (12) und die Kühlrohre (14) zumindest teilweise in alternierender Reihenfolge in Lamellen des umschaltbaren Wärmetauschers (10) angeordnet sind.Reversible heat exchanger ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the heating pipes ( 12 ) and the cooling tubes ( 14 ) at least partially in alternating sequence in lamellae of the switchable heat exchanger ( 10 ) are arranged. Umschaltbarer Wärmetauscher (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Heizrohre (12) und die Kühlrohre (12) vollständig in alternierender Reihenfolge angeordnet sind.Reversible heat exchanger ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the heating pipes ( 12 ) and the cooling tubes ( 12 ) are arranged completely in alternating order. Umschaltbarer Wärmetauscher (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umschaltbare Wärmetauscher (10) erste Bereiche vorsieht, in denen die Heizrohre (12) und die Kühlrohre (14) vollständig in alternierender Reihenfolge angeordnet sind, sowie zweite Bereiche vorgesehen sind, in denen nur Heizrohre (12) oder nur Kühlrohre (14) angeordnet sind. Reversible heat exchanger ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the switchable heat exchanger ( 10 ) provides first areas in which the heating pipes ( 12 ) and the cooling tubes ( 14 ) are arranged completely in alternating sequence, and second areas are provided, in which only heating pipes ( 12 ) or only cooling tubes ( 14 ) are arranged. Umschaltbarer Wärmetauscher (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dass dieser als Flachrohr-Wärmetauscher (80) ausgebildet ist und die Heizrohre (12) eine dickere Wandstärke aufweisen, verglichen mit den Kühlrohren (14) oder Kühlrohrkanälen. Reversible heat exchanger ( 10 ) according to one of the preceding claims, that this as a flat-tube heat exchanger ( 80 ) is formed and the heating tubes ( 12 ) have a thicker wall thickness compared to the cooling tubes ( 14 ) or cooling ducts. Kälteanlage (22) zum Temperieren von Luft mit mindestens einem Kältemittelkreislauf umfassend: – wenigstens einen Verdichter (24) zum Komprimieren eines Kältemittels, – wenigstens ein Expansionsorgan (26a, 26b) zum Entspannen des Kältemittels, – wenigstens einen umschaltbaren Wärmetauscher (10, 10a, 10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, und – wenigstens ein Ventil (28a, 28b) zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb des umschaltbaren Wärmetauschers (10, 10a, 10b).Refrigeration system ( 22 ) for controlling the temperature of air with at least one refrigerant circuit comprising: - at least one compressor ( 24 ) for compressing a refrigerant, - at least one expansion element ( 26a . 26b ) for relaxing the refrigerant, - at least one switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) according to one of claims 1 to 7, and - at least one valve ( 28a . 28b ) for switching between a heating operation and a cooling operation of the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ). Kälteanlage (22) gemäß Anspruch 8, wobei das wenigstens eine Ventil (28a, 28b) zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb derart ausgebildet ist, dass in einer ersten Schaltstellung für den Heizbetrieb das Kältemittel im Wesentlichen durch die Heizrohre (12) fließt, in einer zweiten Schaltstellung für den Kühlbetrieb das Kältemittel im Wesentlichen durch die Kühlrohre (14) fließt und in einer Schaltstellung zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung für einen Reheatbetrieb das Kältemittel durch die Heizrohre (12) und die Kühlrohre (14) fließt.Refrigeration system ( 22 ) according to claim 8, wherein the at least one valve ( 28a . 28b ) is designed for switching between a heating operation and a cooling operation such that in a first switching position for the heating operation, the refrigerant is substantially through the heating pipes ( 12 ) flows, in a second switching position for the cooling operation, the refrigerant substantially through the cooling tubes ( 14 ) flows and in a switching position between the first and the second switching position for a Reheatbetrieb the refrigerant through the heating tubes ( 12 ) and the cooling tubes ( 14 ) flows. Kälteanlage (22) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei wenigstens ein erstes Ventil (28a) zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb derart ausgebildet ist, dass es einen Kältemittelfluss durch die Heizrohre (12) regelt, und wenigstens ein zweites Ventil (28b) zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb derart ausgebildet ist, dass es einen Kältemittelfluss durch die Kühlrohre (12) regelt.Refrigeration system ( 22 ) according to claim 8 or 9, wherein at least a first valve ( 28a ) is configured for switching between a heating operation and a cooling operation in such a way that a flow of refrigerant through the heating pipes ( 12 ), and at least one second valve ( 28b ) is configured to switch between a heating operation and a cooling operation so as to allow a flow of refrigerant through the cooling pipes ( 12 ) regulates. Kälteanlage (22) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei den Heizrohren (12) des umschaltbaren Wärmetauschers (10, 10a, 10b) ein Verdichter (22) vorgeschaltet ist, so dass verdichtetes Kältemittel in die Heizrohre (12) des umschaltbaren Wärmetauschers (10, 10a, 10b) strömt, und den Kühlrohren (12) des umschaltbaren Wärmetauschers (10, 10a, 10b) ein Expansionsorgan (26a, 26b) vorgeschaltet ist, so dass entspanntes Kältemittel in die Kühlrohre (14) des umschaltbaren Wärmetauschers (10, 10a, 10b) strömt.Refrigeration system ( 22 ) according to one of claims 8 to 10, wherein the heating pipes ( 12 ) of the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) a compressor ( 22 ) upstream, so that compressed refrigerant in the heating tubes ( 12 ) of the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) flows, and the cooling tubes ( 12 ) of the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) an expansion organ ( 26a . 26b ), so that relaxed refrigerant in the cooling tubes ( 14 ) of the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) flows. Kälteanlage (22) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Kälteanlage (22) zumindest einen ersten und einen zweiten umschaltbaren Wärmetauscher (10, 10a, 10b) mit integrierten Heizrohren (12) und Kühlrohren (14) umfasst, die derart miteinander verschaltet sind, dass im Kühlbetrieb des ersten umschaltbaren Wärmetauschers (10a) der zweite umschaltbare Wärmetauscher (10b) im Heizbetrieb ist und umgekehrt.Refrigeration system ( 22 ) according to one of claims 8 to 11, wherein the refrigeration system ( 22 ) at least a first and a second switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) with integrated heating pipes ( 12 ) and cooling tubes ( 14 ), which are interconnected in such a way that in the cooling operation of the first switchable heat exchanger ( 10a ) the second switchable heat exchanger ( 10b ) in heating mode and vice versa. Kälteanlagensystem (100) mit einer Kälteanlage (22) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, an die ein erweiterter Kältemittelkreislauf (25) mit wenigstens einem weiteren Wärmetauscher (44, 44a, 44b, 44c, 46, 46a, 46b, 46c) gekoppelt ist. Refrigeration system ( 100 ) with a refrigeration system ( 22 ) according to one of claims 8 to 12, to which an extended refrigerant circuit ( 25 ) with at least one further heat exchanger ( 44 . 44a . 44b . 44c . 46 . 46a . 46b . 46c ) is coupled. Kälteanlagensystem (100) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der erweiterte Kältemittelkreislauf (25) wenigstens einen weiteren Wärmetauscher (44, 44a, 44b, 44c,) zum Heizen, dem der Verdichter (24) vorgeschaltet und die Kühlrohre (14) der umschaltbaren Wärmetauscher (10, 10a, 10b) über die Leitungen (62, 63) und die Expansionsorgane (26a, 26b) nachgeschaltet sind und/oder wenigstens einen weiteren Wärmetauscher (46, 46a, 46b, 46c) zum Kühlen, dem der Verdichter (24) nachgeschaltet und die Heizrohre (12) der umschaltbaren Wärmetauscher (10, 10a, 10b) vorgeschaltet sind, umfasst und wobei dem wenigstens einen weiteren Wärmetauscher (44, 44a, 44b, 44c, 46, 46a, 46b, 46c) zum Heizen oder Kühlen wenigstens ein Ventil (52a ... 52f) zum Regeln des Kältemittelflusses zugeordnet ist.Refrigeration system ( 100 ) according to claim 11 or 12, wherein the extended refrigerant circuit ( 25 ) at least one further heat exchanger ( 44 . 44a . 44b . 44c ,) for heating, the compressor ( 24 ) and the cooling tubes ( 14 ) the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) over the lines ( 62 . 63 ) and the expansion organs ( 26a . 26b ) and / or at least one further heat exchanger ( 46 . 46a . 46b . 46c ) for cooling, the compressor ( 24 ) and the heating pipes ( 12 ) the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) are connected upstream, and wherein the at least one further heat exchanger ( 44 . 44a . 44b . 44c . 46 . 46a . 46b . 46c ) for heating or cooling at least one valve ( 52a ... 52f ) is assigned to control the flow of refrigerant. Kälteanlagensystem (100) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei dem ersten und/oder zweiten Abzweig (62, 63) ein Leitungssystem (50) mit Rückschlagventilen (50a, 50b) nachgeschaltet ist, und die Rückschlagventile (50a, 50b) je nach Betrieb der Kälteanlage (22) so geschaltet sind, dass der wenigstens eine weitere Wärmetauscher (44, 44a, 44b, 44c, 46, 46a, 46b, 46c) an einen Kältemittelkreislauf mit den Heizrohren (12) und/oder mit den Kühlrohren (14) des umschaltbaren Wärmetauschers (10, 10a, 10b) der Kälteanlage (22) gekoppelt ist, oder wobei dem ersten und/oder zweiten Abzweig ein Magnetventil (58a, 58b) vorgeschaltet ist, und das Magnetventil (58a, 58b) je nach Betrieb der Kälteanlage (22) so geschaltet ist, dass der Kältemittelfluss des wenigstens einen weiteren Wärmetauschers (44, 44a, 44b, 44c, 46, 46a, 46b, 46c) an den Kältemittelkreislauf mit den Heizrohren (12) und/oder mit den Kühlrohren (14) des umschaltbaren Wärmetauschers (10, 10a, 10b) der Kälteanlage (22) gekoppelt ist.Refrigeration system ( 100 ) according to one of claims 13 to 14, wherein the first and / or second branch ( 62 . 63 ) a pipe system ( 50 ) with check valves ( 50a . 50b ), and the check valves ( 50a . 50b ) depending on the operation of the refrigeration system ( 22 ) are connected so that the at least one further heat exchanger ( 44 . 44a . 44b . 44c . 46 . 46a . 46b . 46c ) to a refrigerant circuit with the heating tubes ( 12 ) and / or with the cooling tubes ( 14 ) of the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) of the refrigeration system ( 22 ) or wherein the first and / or second branch a solenoid valve ( 58a . 58b ) is connected upstream, and the solenoid valve ( 58a . 58b ) depending on the operation of the refrigeration system ( 22 ) is switched so that the refrigerant flow of the at least one further heat exchanger ( 44 . 44a . 44b . 44c . 46 . 46a . 46b . 46c ) to the refrigerant circuit with the heating tubes ( 12 ) and / or with the cooling tubes ( 14 ) of the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) of the refrigeration system ( 22 ) is coupled. Kälteanlagensystem (100) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Ventile (28a, 28b) zum Umschalten zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb des umschaltbaren Wärmetauschers (10, 10a, 10b) der Kälteanlage (22) und die Ventile (52a...52f) zum Regeln des Kältemittelflusses im erweiterten Kältemittelkreislauf (25) als elektrische Ventile ausgestaltet sind.Refrigeration system ( 100 ) according to one of claims 13 to 15, wherein the valves ( 28a . 28b ) for switching between a heating operation and a cooling operation of the switchable heat exchanger ( 10 . 10a . 10b ) of the refrigeration system ( 22 ) and the valves ( 52a ... 52f ) for regulating the refrigerant flow in the extended refrigerant circuit ( 25 ) are designed as electrical valves. Fahrzeug ausgerüstet mit einer Kälteanlage (22) nach einem der Ansprüche 8 bis 12 oder ausgerüstet mit einem Kälteanlagensystem (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 16.Vehicle equipped with a refrigeration system ( 22 ) according to one of claims 8 to 12 or equipped with a refrigeration system ( 100 ) according to any one of claims 13 to 16. Verfahren zum Betrieb einer Kälteanlage (22) nach einem der Ansprüche 8 bis 12 oder einem Kälteanlagesystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wonach die Heizleistung bzw. die Kühlleistung des Zuluftwärmetauscher (10a) geregelt wird, indem das Heizventil (28b) und/oder das Kühlventil (28a, 58a) stetig oder gestuft zwischen 0 % und 100 % Öffnung betrieben wird.Method for operating a refrigeration system ( 22 ) according to any one of claims 8 to 12 or a refrigeration system according to any one of claims 13 to 16, according to which the heating power or the cooling capacity of the Zuluftwärmetauscher ( 10a ) is controlled by the heating valve ( 28b ) and / or the cooling valve ( 28a . 58a ) is operated continuously or stepped between 0% and 100% opening. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Heizventil (28b) und das Kühlventil (28a, 58a) invers zueinander betrieben werden, das Heizventil (28b) geschlossen ist, wenn das Kühlventil (28a, 58b) offen ist und umgekehrt.Method according to claim 18, wherein the heating valve ( 28b ) and the cooling valve ( 28a . 58a ) are operated inversely to each other, the heating valve ( 28b ) is closed when the cooling valve ( 28a . 58b ) is open and vice versa. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Priorität der Heizlistung der Wärmetauscher in der Reihenfolge zusätzlicher Wärmetauscher (44, 44a, 44b, 44c) umschaltbarer Zuluftwärmetauscher (10a) und Außenluftwärmetauscher (10b) ist.A method according to claim 18, characterized in that the priority of the heating listing of the heat exchangers in the order of additional heat exchangers ( 44 . 44a . 44b . 44c ) switchable fresh air heat exchanger ( 10a ) and outdoor air heat exchanger ( 10b ). Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Priorität der Kühlleistung der Wärmetauscher in der Reihenfolge zusätzlicher Kühlwärmetauscher (46, 46a, 46b, 46c), umschaltbarer Zuluftwärmetauscher (10a) und Außenluftwärmetauscher (10b) ist. A method according to claim 18, characterized in that the priority of the cooling capacity of the heat exchangers in the order of additional cooling heat exchanger ( 46 . 46a . 46b . 46c ), switchable fresh air heat exchanger ( 10a ) and outdoor air heat exchanger ( 10b ). Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei der Außenluftwärmetauscher (10b) nicht von Luft durchströmt wird, wenn dort keine Wärmeübertragung stattfindet oder nur die Heizrohre (12) zum Zwecke der Enteisung durchströmt werden.Method according to claim 18, wherein the external air heat exchanger ( 10b ) is not traversed by air when there is no heat transfer or only the heating pipes ( 12 ) are flowed through for the purpose of deicing. Verfahren gemäß Anspruch 18, wonach die Kälteanlage (22) mehrere parallele Außenluftwärmetauscher (10b) enthält, die wechselseitig enteist werden, ohne den Heizbetrieb des Zuluftwärmetauschers (10a) zu unterbrechen.Method according to claim 18, according to which the refrigeration plant ( 22 ) several parallel outside air heat exchangers ( 10b ), which are mutually de-icing, without the heating operation of the Zuluftwärmetauschers ( 10a ) to interrupt. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Kälteanlage (22) mehrere parallele Kühlraumwärmetauscher (10a) enthält, die wechselseitig enteist werden, ohne den Kühlbetrieb des jeweils anderen Kühlraumwärmetauschers (10a) zu unterbrechen.A method according to claim 18, wherein the refrigeration system ( 22 ) several parallel cold room heat exchangers ( 10a ), which are mutually de-icing, without the cooling operation of the other refrigerator heat exchanger ( 10a ) to interrupt. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei ein gemeinsamer Regler über die Ansteuerung der Ventile (28a, 28b, 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f, 58a, 58b) eine vorbestimmte Überhitzung des Kältemittels am niederdruckseitigen Ausgang des Wärmetauschers (70) und/oder am Eingang des Kompressors (24) oder einem vorbestimmten optimalen Hochdruck bzw. eine vorbestimmte Unterkühlung des Kältemittels am hochdruckseitigen Eingang des Wärmetauschers (70) regelt. A method according to claim 18, wherein a common regulator via the control of the valves ( 28a . 28b . 52a . 52b . 52c . 52d . 52e . 52f . 58a . 58b ) a predetermined overheating of the refrigerant at the low-pressure side output of the heat exchanger ( 70 ) and / or at the input of the compressor ( 24 ) or a predetermined optimum high pressure or a predetermined supercooling of the refrigerant at the high pressure side entrance of the heat exchanger ( 70 ) regulates.
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