DE102016213619A1 - METHOD FOR OPERATING A CLIMATE SYSTEM AND CLIMATE SYSTEM - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Klimasystems (2) angegeben, insbesondere in einem Fahrzeug, wobei das Klimasystem (2) einen Kältekreis (4) aufweist, mit einem Verdampfer (12), zur Aufnahme einer Umgebungswärmeleistung (WU) aus der Umgebung (U), mit einem Kondensator (8), zur Abgabe einer Heizwärmeleistung (WH), und mit einem Verdichter (6), welcher mit einer Antriebsleistung (PA) betrieben wird. Der Kältekreis (4) wird zwischen einem Wärmepumpenbetrieb und einem Kurzschlussbetrieb umgeschaltet, wobei im Wärmepumpenbetrieb mittels des Verdampfers (12) eine Umgebungswärmeleistung (WU) aufgenommen wird, zur Erzeugung der Heizwärmeleistung (WH), und wobei im Kurzschlussbetrieb der Kondensator (8) und der Verdampfer (12) thermisch kurzgeschlossen werden, sodass ein Teil der Heizwärmeleistung (WH) als rückgeführte Wärmeleistung (WR) dem Verdampfer (12) zugeführt wird. Im Kurzschlussbetrieb wird ein Zuheizmodus eingestellt, in welchem die übrige Heizwärmeleistung (WH) als Nutzwärmeleistung (WN) abgegeben wird. Hierdurch lässt sich das Klimasystem (2) auch bei besonders niedrigen Außentemperaturen noch zur Innenraumbeheizung verwenden. Weiterhin wird ein entsprechendes Klimasystem (2) angegeben.The invention relates to a method for operating an air conditioning system (2), in particular in a vehicle, wherein the air conditioning system (2) has a refrigeration circuit (4) with an evaporator (12) for receiving an ambient heat output (WU) from the environment (U ), with a condenser (8) for outputting a heating heat output (WH), and with a compressor (6), which is operated with a drive power (PA). The refrigerant circuit (4) is switched between a heat pump operation and a short-circuit operation, wherein in the heat pump mode by means of the evaporator (12) an ambient heat output (WU) is added to generate the heating heat output (WH), and wherein in short-circuit operation, the capacitor (8) and the Evaporator (12) are thermally short-circuited, so that a part of the heating heat output (WH) as recirculated heat output (WR) to the evaporator (12) is supplied. In short-circuit operation, a supplementary heating mode is set in which the remaining heating energy output (WH) is output as useful heat output (WN). As a result, the air conditioning system (2) can still be used for indoor heating even at particularly low outside temperatures. Furthermore, a corresponding air conditioning system (2) is specified.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Klimasystems sowie ein solches Klimasystem. The invention relates to a method for operating an air conditioning system and such an air conditioning system.

Klimasysteme sind häufig in Fahrzeugen verbaut und werden dort zur Klimatisierung des Innenraums, d.h. des Fahrgastraums des Fahrzeugs verwendet. Dazu weist das Klimasystem oftmals eine Wärmepumpe auf, welche über einen Verdampfer der Umgebung Wärme entnimmt und über einen Kondensator zur Beheizung abgibt. Angetrieben wird die Wärmepumpe über einen Verdichter mit einer bestimmten Antriebsleistung. Ein wesentliches Merkmal einer Wärmepumpe ist, dass diese über den Kondensator eine Heizwärmeleistung bereitstellen kann, welche aufgrund der Aufnahme von Umgebungswärme ein Mehrfaches der Antriebsleistung beträgt. Air conditioning systems are often installed in vehicles and are there for air conditioning of the interior, i. used in the passenger compartment of the vehicle. For this purpose, the air conditioning system often has a heat pump, which removes heat via an evaporator in the environment and emits heat through a condenser. The heat pump is driven by a compressor with a certain drive power. An essential feature of a heat pump is that it can provide over the capacitor a thermal heat output, which is a multiple of the drive power due to the absorption of ambient heat.

Die tatsächliche Effektivität der Wärmepumpe hängt allerdings von den Umgebungsbedingungen ab, vor Allem von der Umgebungstemperatur, d.h. der Außentemperatur, welche außerhalb des Fahrzeugs herrscht. Bei besonders niedrigen Außentemperaturen von unter 0°C, d.h. üblicherweise im Winter oder in kalten Regionen, besteht die Gefahr einer Vereisung des Verdampfers, sodass die Wärmepumpe dann nicht mehr zur Verfügung steht und zur Beheizung eine alternative Wärmequelle verwendet werden muss. Eine mögliche Alternative ist die Verwendung eines elektrisch betriebenen Zuheizers, welcher direkt Luft beheizt, welche in den Innenraum einströmt. Alternativ ist der Kondensator gemeinsam mit einem Heizwärmetauscher zur Beheizung des Innenraums an einen Heizkreis angeschlossen und als Zuheizer wird ein elektrischer Durchlauferhitzer verwendet, welcher dann das Kühlmittel im Kühlkreis erwärmt. Nachteilig an diesen Lösungen ist insbesondere, dass ein Zuheizer ein zusätzliches Bauteil darstellt, welches zusätzliche Kosten und zusätzliches Gewicht verursacht sowie zusätzlichen Bauraum beansprucht. Zudem wird der Zuheizer möglicherweise lediglich selten benötigt, sodass der entsprechende Mehraufwand dann in einem Missverhältnis zum tatsächlichen Nutzen und Komfortgewinn steht. The actual efficiency of the heat pump, however, depends on the environmental conditions, especially the ambient temperature, i. the outside temperature, which prevails outside the vehicle. At particularly low outdoor temperatures of below 0 ° C, i. Usually in winter or in cold regions, there is a risk of icing of the evaporator, so that the heat pump is then no longer available and for heating an alternative heat source must be used. A possible alternative is the use of an electrically operated auxiliary heater, which directly heats air, which flows into the interior. Alternatively, the condenser is connected in common with a heating heat exchanger for heating the interior to a heating circuit and as a heater, an electric water heater is used, which then heats the coolant in the cooling circuit. A disadvantage of these solutions is in particular that a heater is an additional component, which causes additional costs and additional weight and claimed additional space. In addition, the Zuheizer may only rarely needed, so that the corresponding additional effort is then in disproportion to the actual benefit and comfort gain.

In der DE 42 44 137 C2 ist beispielsweise ein Klimasystem beschrieben, bei welchem in einem Heizbetrieb ein Kühlmittel durch einen Kompressor, einen ersten inneren Wärmetauscher und einen zweiten inneren Wärmetauscher zirkuliert. Die vom Klimasystem angesaugte Luft wird durch den ersten inneren Wärmetauscher, der als Kondensator wirkt, erwärmt und durch den zweiten inneren Wärmetauscher, der als Verdampfer wirkt, gekühlt, wobei der zweite innere Wärmetauscher bezüglich der Luft stromauf des ersten inneren Wärmetauschers angeordnet ist. In einem Kühlbetrieb wird dagegen das Klimasystem umgeschaltet, sodass das Kühlmittel nach dem Kompressor durch einen äußeren Wärmetauscher und erst danach durch den ersten inneren Wärmetauscher und den zweiten innerer Wärmetauscher zirkuliert. Der äußere Wärmetauscher dient im Kühlbetrieb der Abgabe von Wärme an die Umgebung, wirkt also als Kondensator, und wird im Heizbetrieb nicht benutzt. Im Heizbetrieb beruht die Erwärmungsleistung auf der von der Einlassluft des zweiten inneren Wärmetauschers mitgeführten Wärmemenge. In the DE 42 44 137 C2 For example, an air conditioning system is described in which, in a heating mode, a coolant circulates through a compressor, a first inner heat exchanger, and a second inner heat exchanger. The air drawn in by the air conditioning system is heated by the first inner heat exchanger acting as a condenser and cooled by the second inner heat exchanger acting as an evaporator, the second inner heat exchanger being disposed upstream of the first inner heat exchanger with respect to the air. In a cooling operation, however, the air conditioning system is switched, so that the coolant circulates after the compressor through an outer heat exchanger and only then through the first inner heat exchanger and the second inner heat exchanger. The outer heat exchanger is used in the cooling operation of the release of heat to the environment, thus acting as a condenser, and is not used in heating mode. In heating operation, the heating power is based on the amount of heat carried by the intake air of the second inner heat exchanger.

Um auch bei niedrigen Außentemperaturen eine möglichst hohe Heizleistung zu erhalten, ist beispielsweise in der DE 10 2012 222 594 A1 ein Kältekreis beschrieben, bei welchem ein Teil des Kältemittels am Verdampfer vorbeigeführt werden kann, um die Dichte des in den Verdichter gesaugten Kältemittels einzustellen. In order to obtain the highest possible heating power even at low outdoor temperatures, for example, in the DE 10 2012 222 594 A1 a refrigerant circuit described in which a portion of the refrigerant can be passed to the evaporator to adjust the density of the refrigerant sucked into the compressor.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Klimasystems anzugeben sowie ein entsprechendes Klimasystem. Dieses soll bei niedrigen Außentemperaturen, insbesondere unterhalb von 0°C möglichst effizient betreibbar sein und auch betrieben werden. Against this background, it is an object of the invention to provide an improved method for operating an air conditioning system and a corresponding air conditioning system. This should be as efficient as possible to operate at low outdoor temperatures, in particular below 0 ° C and operated.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Klimasystems mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Klimasystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für das Klimasystem und umgekehrt. The object is achieved by a method for operating an air conditioning system with the features of claim 1 and by an air conditioning system with the features of claim 9. Advantageous embodiments, developments and variants are the subject of the dependent claims. The explanations in connection with the procedure also apply mutatis mutandis to the air conditioning system and vice versa.

Das Verfahren dient zum Betrieb eines Klimasystems, insbesondere in einem Fahrzeug, wobei das Klimasystem dann zur Klimatisierung eines Innenraums des Fahrzeugs dient. Das Klimasystem weist einen Kältekreis auf, mit einem Verdampfer, zur Aufnahme einer Umgebungswärmeleistung aus der Umgebung, mit einem Kondensator, zur Abgabe einer Heizwärmeleistung, und mit einem Verdichter, welcher mit einer Antriebsleistung betrieben wird. Der Kältekreis ist somit als Wärmepumpe ausgebildet und weist hierzu insbesondere zusätzlich noch ein Expansionsventil auf. The method is used to operate an air conditioning system, in particular in a vehicle, wherein the air conditioning system then serves for air conditioning of an interior of the vehicle. The air conditioning system includes a refrigeration circuit having an evaporator for receiving an ambient heat output from the environment, a condenser for outputting a heating heat output, and a compressor operating at a drive power. The refrigeration circuit is thus designed as a heat pump and for this purpose has in particular additionally an expansion valve.

Das Klimasystem, speziell insbesondere der Kältekreis, wird zwischen einem Wärmepumpenbetrieb und einem Kurzschlussbetrieb umgeschaltet, zweckmäßigerweise in Abhängigkeit einer Umgebungsbedingung, vorzugsweise der Außentemperatur. Der Wärmepumpenbetrieb und der Kurzschlussbetrieb stellen jeweils eine Betriebsart des Klimasystems dar und schließen sich insbesondere gegenseitig aus, d.h. können nicht gleichzeitig eingestellt werden. Beide Betriebsarten stellen jedoch auf vorteilhafte Weise Heizbetriebe des Klimasystems dar, d.h. am Kondensator wird Wärmeleistung aus dem Kältekreis abgegeben. The air conditioning system, especially in particular the refrigeration circuit, is switched between a heat pump operation and a short-circuit operation, expediently as a function of an ambient condition, preferably the outside temperature. The heat pump operation and the short-circuit operation each represent an operating mode of the air conditioning system and in particular mutually exclusive, ie can not be set simultaneously. However, both modes are advantageously heating operations of the air conditioning system, ie on Capacitor is discharged heat output from the refrigerant circuit.

Im Wärmepumpenbetrieb wird mittels des Verdampfers eine Umgebungswärmeleistung aufgenommen, zur Erzeugung der Heizwärmeleistung. Die gesamte Heizwärmeleistung ist als Nutzwärmeleistung zur Beheizung, z.B. eines Innenraums, verwendbar und wird vorzugsweise auch hierzu verwendet. Im Wärmepumpenbetrieb wird demnach die Wärmepumpe zur Beheizung des Innenraums verwendet, indem Wärme aus der Umgebung aufgenommen wird. In heat pump mode an ambient heat output is taken up by means of the evaporator, for generating the heating heat output. The total thermal heat output is useful heat output for heating, e.g. an interior, usable and is preferably also used for this purpose. In heat pump operation, therefore, the heat pump is used to heat the interior by absorbing heat from the environment.

Im Kurzschlussbetrieb werden der Kondensator und der Verdampfer thermisch kurzgeschlossen, sodass ein Teil der Heizwärmeleistung als rückgeführte Wärmeleistung dem Verdampfer zugeführt wird. Der Kurzschlussbetrieb weist wenigstens einen Betriebsmodus, vorzugsweise mehrere Betriebsmodi auf, sozusagen als Unterbetriebsarten oder weitere Betriebsarten des Klimasystems, nämlich zumindest einen Zuheizmodus, welcher eingestellt wird und in welchem die übrige Heizwärmeleistung, d.h. der nicht rückgeführte Teil der Heizwärmeleistung, als Nutzwärmeleistung abgegeben wird. Dabei wird unter „abgegeben“ verstanden, dass die Nutzwärmeleistung aus dem Kältekreis abgegeben und für eine konkrete Heizanforderung verwendet wird, insbesondere zur Beheizung des Innenraums eines Fahrzeugs. Dazu wird mittels der Nutzwärmeleistung z.B. Luft erwärmt, welche dem Innenraum zugeführt wird oder an den Kondensator ist ein Heizkreis angeschlossen, über welchen die Nutzwärmeleistung mittelbar einem Heizwärmetauscher zugeführt wird. In short-circuit operation, the condenser and the evaporator are thermally short-circuited, so that part of the heating heat output is supplied to the evaporator as recirculated heat output. The short-circuit operation has at least one operating mode, preferably several operating modes, so to speak as sub-modes or other operating modes of the air-conditioning system, namely at least one Zuheizmodus which is set and in which the remaining thermal heat output, i. the non-recirculated part of the heating energy output is delivered as useful heat output. In this case, "delivered" means that the useful heat output is released from the refrigeration circuit and used for a specific heating requirement, in particular for heating the interior of a vehicle. For this purpose, by means of the useful heat output, e.g. Heated air, which is supplied to the interior or to the condenser, a heating circuit is connected, via which the Nutzwärmeleistung is indirectly fed to a heating heat exchanger.

Der Zuheizmodus stellt eine Ausprägung des Kurzschlussbetriebs dar. Mit anderen Worten: ist der Zuheizmodus eingestellt, so ist prinzipbedingt auch der Kurzschlussbetrieb eingestellt. The additional heating mode represents a characteristic of the short-circuit operation. In other words, if the auxiliary heating mode is set, the short-circuit operation is also inherently set.

Im Zuheizmodus wird nicht die gesamte Heizwärmeleistung als Nutzwärmeleistung verwendet, sondern lediglich der nicht als rückgeführte Wärmeleistung verwendete Teil der Heizwärmeleistung. Der Verdampfer nimmt hierbei insbesondere lediglich die rückgeführte Wärmeleistung auf und gerade keine Umgebungswärmeleistung. In Zuheizmodus not the entire heating power is used as useful heat output, but only the part of the heating energy not used as a recirculated heat output. In particular, the evaporator only absorbs the recirculated heat output and, in particular, no ambient heat output.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass das Klimasystem auch bei besonders tiefen Außentemperaturen weiter zur Beheizung verwendbar ist, indem durch einen thermischen Kurzschluss des Verdampfers und des Kondensators weiterhin der Verdichter betrieben werden kann und auch betrieben wird und zumindest dessen Antriebsleistung in Nutzwärmeleistung umgesetzt wird. Ein Vereisen des Verdampfers und ein Ausfall des Klimasystems werden vorteilhaft vermieden. Auch bei schwierigen Bedingungen wird vorteilhaft weiterhin die geforderte Nutzwärmeleistung vom Klimasystem bereitgestellt. Bei moderaten Außentemperaturen wird der Kältekreis dagegen als effiziente Wärmepumpe betrieben. A significant advantage of the invention is, in particular, that the air conditioning system can continue to be used for heating even at particularly low outside temperatures by the compressor can be operated by a thermal short circuit of the evaporator and the condenser and also operated and at least implemented its drive power in useful heat output becomes. An icing of the evaporator and a failure of the air conditioning system are advantageously avoided. Even under difficult conditions, the required useful heat output will continue to be provided by the climate system. At moderate outdoor temperatures, however, the refrigeration circuit is operated as an efficient heat pump.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Klimasystems in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, welches in Ermangelung hinreichender Abwärme eines Verbrennungsmotors besonders auf zusätzliche Wärmequellen angewiesen ist, um einen maximalen Klimakomfort im Innenraum gewährleisten zu können. Particularly advantageous is the use of the air conditioning system in an electric or hybrid vehicle, which in the absence of sufficient waste heat of an internal combustion engine is particularly dependent on additional heat sources to ensure maximum climate comfort in the interior can.

Die vom Kondensator insgesamt erzeugbare Heizwärmeleistung setzt sich prinzipbedingt zusammen aus der Antriebsleistung des Verdichters und der Wärmeleistung, welche vom Verdampfer aus der Umgebung aufgenommen wird. Dieser Zusammenhang ist ein wesentliches Merkmal einer Wärmepumpe, welche in einem regulären Wärmepumpenbetrieb als Heizwärmeleistung entsprechend ein Mehrfaches der aufgewendeten Antriebsleistung bereitstellen kann. Bei günstigen Randbedingungen lässt sich beispielsweise eine Heizwärmeleistung erzeugen, welche um einen Faktor drei größer ist als die aufgewendete Antriebsleistung. Diese Heizwärmleistung kann dann vollständig als eine Nutzwärmeleistung zur Beheizung verwendet werden.  The heating power generated by the condenser is basically composed of the drive power of the compressor and the heat output, which is absorbed by the evaporator from the environment. This relationship is an essential feature of a heat pump, which can provide in a regular heat pump operation as a thermal heat output corresponding to a multiple of the spent drive power. With favorable boundary conditions, for example, it is possible to generate a heating heat output which is greater by a factor of three than the drive power used. This heating heat output can then be used completely as a useful heat output for heating.

Der Erfindung liegt nun insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem thermischen Kurzschluss des Kondensators und des Verdampfers zumindest ebenjene Antriebsleistung als Nutzwärmeleistung verwendar ist. Die gesamte vom Kondensator prinzipiell bereitgestellte Heizwärmeleistung wird in diesem Fall aufgeteilt in eine rückgeführte Wärmeleistung, mittels welcher der Verdampfer beheizt wird und eine Nutzwärmeleistung, welche zur Beheizung verwendet werden kann und vorteilhaft auch dazu verwendet wird. Anstelle von Umgebungswärme nimmt der Verdampfer demnach rückgeführte Wärmeleistung auf und trägt insofern nicht zur Nutzwärmeleistung bei. Ein Vorteil ist hierbei allerdings insbesondere, dass die Wärmepumpe nicht abgeschaltet werden muss, wie im Fall eines vereisten Verdampfers, sondern auch bei niedrigen Außentemperaturen weiter betrieben wird, und zwar in einem Kurzschlussbetrieb anstelle des regulären Wärmepumpenbetriebs. Dies wird ermöglicht durch die Beheizung des Verdampfers. The invention is now based, in particular, on the knowledge that, in the case of a thermal short circuit of the capacitor and of the evaporator, at least the same drive power is used as the useful heat output. The total thermal heat output provided by the condenser in this case is divided into a recirculated heat output, by means of which the evaporator is heated and a useful heat output, which can be used for heating and advantageously also used for this purpose. Instead of ambient heat, the evaporator therefore absorbs recirculated heat output and thus does not contribute to the useful heat output. However, an advantage here is, in particular, that the heat pump does not have to be switched off, as in the case of an iced evaporator, but also continues to operate at low outdoor temperatures, in a short-circuit operation instead of the regular heat pump operation. This is made possible by the heating of the evaporator.

Die folgende energetische Betrachtung verdeutlicht den Unterschied zwischen Kurzschlussbetrieb und Wärmepumpenbetrieb: der Kondensator gibt grundsätzlich insgesamt eine Heizwärmeleistung ab, welche die Summe aus einer Verdampferwärmeleistung, welche vom Verdampfer aufgenommen wird, und der Antriebsleistung des Verdichters ist. Im Wärmepumpenbetrieb entspricht die Verdampferwärmeleistung der Umgebungswärmeleistung, d.h. der aus der Umgebung aufgenommenen Wärmeleistung und die gesamte Heizwärmeleistung wird üblicherweise als Nutzwärmeleistung zur Beheizung des Innenraums verwendet. Im Kurzschlussbetrieb wird jedoch ein Teil der Heizwärmeleistung als rückgeführte Wärmeleistung verwendet. Die Verdampferwärmeleistung entspricht dann dieser rückgeführten Wärmeleistung und es wird keine Wärme aus der Umgebung aufgenommen. Dieser Zustand des thermischen Kurzschlusses wird üblicherweise möglichst vermieden, vorliegend jedoch gezielt ausgenutzt, um den Anwendungsbereich des Klimasystems zu erweitern. The following energetic consideration illustrates the difference between short-circuit operation and heat pump operation: the condenser generally gives a total of a heating heat output, which is the sum of a Verdampferwärmeleistung, which is absorbed by the evaporator, and the drive power of the compressor. In heat pump mode, the evaporator heat output corresponds to the ambient heat output, ie the thermal power absorbed from the environment and the total thermal heat output is usually used as useful heat output for heating the interior. In short-circuit operation, however, part of the heating energy is used as the return heat output. The evaporator heat output then corresponds to this recirculated heat output and no heat is absorbed from the environment. This state of the thermal short circuit is usually avoided as possible, but in the present case specifically exploited to expand the scope of the air conditioning system.

Die rückgeführte Wärmeleistung stellt somit eine quasi virtuelle Umgebungswärmeleistung dar. Als Nutzwärmeleistung steht lediglich die Differenz aus Heizwärmeleistung und rückgeführter Wärmeleistung zur Verfügung. Diese Differenz wird im Zuheizmodus des Kurzschlussbetriebs als Nutzwärmeleistung zur Beheizung verwendet, also zur alternativen Wärmezufuhr anstelle des Wärmepumpenbetriebs. Dabei entspricht die Nutzwärmeleistung im Zuheizmodus und insbesondere generell im Kurzschlussbetrieb der Antriebsleistung. Die Antriebsleistung wiederum entspricht der elektrischen Leistung, welche zum Betrieb des Verdichters aufgewendet wird. Die Antriebsleistung liegt beispielsweise im Bereich von 100W bis 5kW. The recirculated heat output thus represents a quasi-virtual ambient heat output. The useful heat output is only the difference between the heating heat output and the recirculated heat output. This difference is used in Zuheizmodus the short-circuit operation as Nutzwärmeleistung for heating, ie for alternative heat supply instead of the heat pump operation. In this case, the useful heat output in Zuheizmodus and in particular generally in short-circuit operation of the drive power. The drive power in turn corresponds to the electrical power which is expended for operation of the compressor. The drive power is for example in the range of 100W to 5kW.

Ein wesentlicher Unterschied zur eingangs genannten DE 42 44 137 C2 besteht insbesondere darin, dass das vorliegende Klimasystem zur Beheizung grundsätzlich eine besonders effiziente Wärmepumpe verwendet, welche Wärme aus der Umgebung aufnimmt. Der Kurzschlussbetrieb stellt dann eine Alternative zum Wärmepumpenbetrieb dar, um bei besonders ungünstigen Umgebungsbedingungen weiterhin auf einfache Weise eine möglichst komfortable Beheizung des Innenraums zu gewährleisten. An essential difference to the aforementioned DE 42 44 137 C2 consists in particular in the fact that the present climate system for heating basically uses a particularly efficient heat pump, which absorbs heat from the environment. The short-circuit operation is then an alternative to heat pump operation to continue to ensure the most comfortable heating of the interior in particularly unfavorable environmental conditions in a simple manner.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Kurzschlussbetrieb und dem Wärmepumpenbetrieb ist demnach, dass im Kurzschlussbetrieb keine Aufnahme von Umgebungswärme erfolgt, sondern dass als Wärmequelle zur Beheizung des Innenraums vielmehr der Verdichter dient, insbesondere ausschließlich der Verdichter. Genauer gesagt wird dessen Antriebsleistung in Nutzwärmeleistung umgesetzt und zur Beheizung verwendet. Das Verhältnis von Nutzwärmeleistung zu Antriebsleistung ist dadurch im Kurzschlussbetrieb geringer als im Wärmepumpenbetrieb und liegt insbesondere bei etwa 1. Mit anderen Worten: die erzeugte Nutzwärmeleistung entspricht der Antriebsleistung, d.h. der elektrisch aufgewendeten Energie. Insbesondere liegt der Erfindung nunmehr die Beobachtung zugrunde, dass die aufgewendete elektrische Energie damit vollständig in Wärme umgesetzt wird und der sich daraus ergebende Wirkungsgrad von etwa 1 damit dem Wirkungsgrad üblicher elektrischer Zuheizer entspricht, bei welchen ebenfalls nahezu sämtliche elektrische Energie in Wärme umgesetzt wird. Die thermisch kurzgeschlossene Wärmepumpe ist demnach hinsichtlich der Umwandlung von elektrischer Energie zu Wärme, d.h. zu thermischer Energie wenigstens genauso effizient wie ein Zuheizer. An essential difference between the short-circuit operation and the heat pump operation is therefore that in short-circuit operation does not absorb ambient heat, but that serves as a heat source for heating the interior rather the compressor, in particular excluding the compressor. More specifically, its drive power is converted into useful heat output and used for heating. The ratio of useful heat output to drive power is thereby lower in short-circuit operation than in heat pump operation and is in particular approximately 1. In other words, the generated useful heat output corresponds to the drive power, i. the electric energy. In particular, the invention is now based on the observation that the electrical energy used is thus completely converted into heat and the resulting efficiency of about 1 thus corresponds to the efficiency of conventional electric heater, in which also almost all electrical energy is converted into heat. The thermally short-circuited heat pump is thus in terms of the conversion of electrical energy to heat, i. to thermal energy at least as efficient as a heater.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Klimasystems wird daher auf einen Zuheizer verzichtet, d.h. das Klimasystem ist frei von einem Zuheizer. Unter „Zuheizer“ wird insbesondere ein zusätzliches Heizelement verstanden, welches lediglich der Wärmeerzeugung dient und hierzu insbesondere elektrische in thermische Energie umwandelt. Beispiele für einen Zuheizer sind ein Heizdraht oder ein elektrischer Durchlauferhitzer. Durch eine solche Einsparung des Zuheizers werden die Kosten, das Gewicht und der Bauraum des Klimasystems vorteilhaft reduziert, was besonders im automotiven Bereich von Vorteil ist, d.h. bei Verwendung in einem Fahrzeug. In a particularly advantageous embodiment of the air conditioning system is therefore dispensed with a heater, i. the climate system is free from a heater. By "auxiliary heater" is meant, in particular, an additional heating element which merely serves to generate heat and, for this purpose, in particular converts electrical energy into thermal energy. Examples of a heater are a heating wire or an electric water heater. By such a saving of the auxiliary heater, the cost, weight and space of the air conditioning system are advantageously reduced, which is particularly advantageous in the automotive sector, i. when used in a vehicle.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist insbesondere, dass keine Anpassung des Kältekreises notwendig ist. Insofern können bestehende Wärmepumpen grundsätzlich weiterverwendet werden. Eine Auf- oder Umrüstung des Klimasystems ist nur insofern erforderlich, als dass die Möglichkeit eines thermischen Kurzschlusses von Verdampfer und Kondensator vorhanden sein muss. Dies betrifft jedoch insbesondere nicht die Leitungen des Kältekreises, da beim thermischen Kurzschluss keine Umlenkung von Kältemittel erfolgt, sondern lediglich eine Wärmeübertragung. Der Kältekreis an sich wird daher vorzugsweise nicht modifiziert. Another advantage of the invention is in particular that no adaptation of the refrigeration circuit is necessary. In this respect, existing heat pumps can basically be reused. An upgrade or conversion of the air conditioning system is only required insofar as the possibility of a thermal short circuit of evaporator and condenser must be present. However, this does not apply, in particular, to the lines of the refrigeration circuit, since in the case of a thermal short circuit, there is no diversion of refrigerant, but only heat transfer. The refrigeration circuit per se is therefore preferably not modified.

Der Verdampfer wird insbesondere lediglich zum Wärmetausch mit der Umgebung außerhalb des Fahrzeugs verwendet und nicht direkt zur Klimatisierung, insbesondere Kühlung des Innenraums. Hierzu ist vielmehr zweckmäßigerweise ein zusätzlicher Verdampfer angeordnet, welcher an den Kältekreis angeschlossen ist und ein Teil eines Klimageräts zur Kühlung des Innenraums ist, d.h. als Klima- Verdampfer ausgebildet ist. Ein solcher Klima-Verdampfer wird in einer geeigneten Ausgestaltung in Kombination mit einem weiteren Kondensator, nämlich einem Klima-Kondensator auch bedarfsweise zur Entfeuchtung von Luft eingesetzt, welche in den Innenraum eingeleitet wird. Der Klima-Kondensator ist dann ebenfalls ein Teil des Klimageräts und an den Kältekreis angeschlossen. Insofern weist das Klimasystem in dieser Ausgestaltung mehrere Verdampfer und/oder mehrere Kondensatoren auf, welche jedoch insbesondere unterschiedliche Aufgaben wahrnehmen. Der Verdampfer zur Aufnahme der Umgebungswärmeleistung aus der Umgebung und insbesondere auch der Kondensator zur Abgabe der Heizwärmeleistung werden vorliegend somit insbesondere nicht direkt zur Innenraumklimatisierung verwendet, sondern dienen als Wärmepumpe insbesondere lediglich zur Beheizung des Innenraums. The evaporator is used in particular only for heat exchange with the environment outside the vehicle and not directly for air conditioning, in particular cooling of the interior. For this purpose, rather, an additional evaporator is expediently arranged, which is connected to the refrigerant circuit and is part of an air conditioner for cooling the interior, that is designed as a climatic evaporator. Such a climate evaporator is used in a suitable embodiment in combination with another condenser, namely an air conditioning condenser, if necessary, for dehumidifying air, which is introduced into the interior. The climate condenser is then also a part of the air conditioner and connected to the refrigeration circuit. In this respect, the air conditioning system in this embodiment, a plurality of evaporators and / or a plurality of capacitors, but in particular perceive different tasks. The evaporator for receiving the ambient heat output from the environment and in particular the capacitor for delivering the thermal heat output are thus present in particular not used directly for indoor air conditioning, but serve as a heat pump in particular only for heating the interior.

Um insbesondere im Zuheizmodus eine im Vergleich zum Wärmepumpenmodus möglichst gleichwertige Nutzwärmeleistung zu erzielen, wird der Verdichter im Zuheizmodus zweckmäßigerweise mit einer höheren Antriebsleistung betrieben als im Wärmepumpenbetrieb. Da im Kurzschlussbetrieb aufgrund der fehlenden Umgebungswärmeleistung die Nutzwärmeleistung deutlich geringer ist als im Wärmepumpenbetrieb, wird im Zuheizmodus der Verdichter vorteilhaft entsprechend mit einer höheren Antriebsleistung angesteuert, um auf diese Weise die Nutzwärmeleistung zu erhöhen und eine ähnliche Beheizung wie im Wärmepumpenbetrieb zu realisieren. In order to achieve a useful heat output which is as equal as possible to the heat pump mode, in particular in the auxiliary heating mode, the compressor is expediently operated with a higher drive power in the auxiliary heating mode than in the heat pump mode. Since in short-circuit operation due to the lack of ambient heat the Nutzwärmeleistung is significantly lower than in heat pump mode, in the Zuheizmodus the compressor is advantageously driven accordingly with a higher drive power to increase in this way the Nutzwärmeleistung and to realize a similar heating as in heat pump operation.

Zusätzlich zum Zuheizmodus ist der Kurzschlussbetrieb vorteilhaft auch für andere Betriebsmodi geeignet, sodass dann weitere Betriebsarten des Klimasystems ausgebildet sind. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird im Kurzschlussbetrieb ein Abtaumodus eingestellt, in welchem der Verdampfer lediglich einen Teil der rückgeführten Wärmeleistung aufnimmt und mittels des übrigen Teils der rückgeführten Wärmeleistung abgetaut wird. Mit anderen Worten: im Abtaumodus wird mehr Wärmeleistung rückgeführt, als vom Verdampfer aufgenommen wird, sodass der nicht aufgenommene Anteil zum Abtauen verwendet wird. Während im Zuheizmodus der Verdampfer üblicherweise sämtliche rückgeführte Wärmeleistung aufnimmt, wird im Abtaumodus demnach ein Teil der rückgeführten Wärmeleistung als Abtauwärmeleistung zum Abtauen des Verdampfers verwendet. Das Klimasystem wechselt nach erfolgtem Abtauen vorteilhafterweise automatisch in den Wärmepumpenmodus, da bei abgetautem Verdampfer keine Wärmeleistung mehr zum Abtauen benötigt wird. In addition to the Zuheizmodus the short-circuit operation is advantageously suitable for other modes of operation, so then other modes of the air conditioning system are formed. In an advantageous development, a defrost mode is set in the short-circuit operation, in which the evaporator receives only a portion of the recirculated heat output and is defrosted by means of the remaining part of the recirculated heat output. In other words, in the defrost mode, more heat output is returned than is taken up by the evaporator, so that the unaccumulated portion is used for defrosting. While in the Zuheizmodus the evaporator usually receives all recycled heat output, a part of the recirculated heat output is therefore used in the defrost mode as defrost heat to defrost the evaporator. The air conditioning system changes automatically after defrosting advantageously automatically in the heat pump mode, since with thawed evaporator heat output is no longer needed for defrosting.

Sowohl für den Zuheizmodus als auch für den Abtaumodus ist prinzipbedingt der Kurzschlussbetrieb eingestellt. Der Abtaumodus bildet somit neben dem Zuheizmodus eine weitere Ausprägung des Kurzschlussbetriebs und ist neben dem Wärmepumpenbetrieb und dem Zuheizmodus eine dritte Betriebsart des Klimasystems. For both the heating mode and the defrost mode, the short-circuit mode is basically set. The defrost mode thus forms, in addition to the Zuheizmodus another form of short-circuit operation and is next to the heat pump mode and the Zuheizmodus a third mode of the air conditioning system.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im Kurzschlussbetrieb ein Aufheizmodus eingestellt, in welchem der Verdampfer auf eine vorgegebene Verdampfertemperatur erwärmt wird, indem sämtliche Heizwärmeleistung als rückgeführte Wärmeleistung dem Verdampfer zugeführt wird. Dem liegt die Beobachtung zugrunde, dass der Verdichter oberhalb der vorgegebenen Verdampfertemperatur eine besonders hohe Antriebsleistung aufnehmen kann und dann besonders zur Beheizung geeignet ist, da oberhalb dieser Verdampfertemperatur besonders günstige Werte für den Saugdruck, d.h. den Druck des Kältemittels stromauf des Verdichters erzielt werden. Entsprechend wird dann im Aufheizmodus zunächst auf die Abführung von Nutzwärmeleistung verzichtet und stattdessen die Antriebsleistung des Verdichters zum Vorwärmen des Verdampfers genutzt. Der Verdampfer wird somit zunächst auf eine optimale Betriebstemperatur, nämlich die vorgegebene Verdampfertemperatur erwärmt. Anschließend wird das Klimasystem zweckmäßigerweise in den Zuheizmodus umgeschaltet. Der Aufheizmodus stellt eine weitere Ausprägung des Kurzschlussbetriebs dar und somit eine vierte Betriebsart des Klimasystems. Beim Umschalten vom Aufheizmodus in den Zuheizmodus bleibt der Kurzschlussbetrieb grundsätzlich eingestellt und es erfolgt vielmehr ein Umschalten zwischen verschiedenen Modi des Kurzschlussbetriebs. In an advantageous embodiment, a heating mode is set in the short-circuit operation, in which the evaporator is heated to a predetermined evaporator temperature by all thermal heat output is supplied as returned thermal power to the evaporator. This is based on the observation that the compressor above the predetermined evaporator temperature can absorb a particularly high drive power and is then particularly suitable for heating, since above this evaporator temperature particularly favorable values for the suction pressure, i. the pressure of the refrigerant upstream of the compressor can be achieved. Accordingly, the output of useful heat output is then initially dispensed with in the heating mode and instead the drive power of the compressor is used for preheating the evaporator. The evaporator is thus initially heated to an optimum operating temperature, namely the predetermined evaporator temperature. Subsequently, the air conditioning system is conveniently switched to the Zuheizmodus. The heating mode represents a further characteristic of the short circuit operation and thus a fourth operating mode of the air conditioning system. When switching from the heating mode to the heating mode, the short-circuiting mode is always set and switching between different modes of the short-circuiting mode takes place.

Ein geeigneter Saugdruck liegt insbesondere bei einer Verdampfertemperatur von wenigstens 0°C vor, sodass der Verdampfer in einer zweckmäßigen Ausgestaltung im Aufheizmodus auf eine Verdampfertemperatur von wenigstens 0°C erwärmt.  A suitable suction pressure is in particular at an evaporator temperature of at least 0 ° C, so that the evaporator heated in an expedient embodiment in the heating mode to an evaporator temperature of at least 0 ° C.

Der Aufheizmodus stellt einen weiteren Betriebsmodus des Klimasystems im Kurschlussbetrieb dar. Zweckmäßigerweise wird der Aufheizmodus beim Start des Klimasystems, insbesondere beim Start des Fahrzeugs nach längerer Standzeit von beispielsweise 1h oder mehr aktiviert, da hier üblicherweise das Klimasystem im thermischen Gleichgewicht mit der Umgebung steht und entsprechend auf Außentemperatur gebracht ist. Der Aufheizmodus wird demnach vorzugsweise lediglich initial eingeschaltet und insbesondere lediglich für eine kurze Zeit von weniger als 1min und insbesondere von mindestens 10s.  The heating mode represents a further operating mode of the air conditioning system in short-circuit operation. Expediently, the heating mode is activated at the start of the air conditioning system, in particular when starting the vehicle after a longer service life of for example 1h or more, since usually the air conditioning system is in thermal equilibrium with the environment and accordingly brought to outside temperature. The heating mode is therefore preferably switched on only initially and in particular only for a short time of less than 1 minute and in particular of at least 10 s.

Besonders effektiv ist der Aufheizmodus bei sehr niedrigen Außentemperaturen von weniger als –10°C. Daher wird der Aufheizmodus geeigneterweise eingestellt, falls die Außentemperatur weniger als –10°C beträgt. The heating mode is particularly effective at very low outdoor temperatures of less than -10 ° C. Therefore, the heating mode is suitably set if the outside temperature is less than -10 ° C.

Der Wärmepumpenbetrieb ist insbesondere ein Normalbetrieb, insofern als dass der Wärmepumpenbetrieb bei kalter Witterung standardmäßig aktiviert ist, falls eine Beheizung mittels des Klimasystems gewünscht ist. Da sich der Kurzschlussbetrieb zwar im Gegensatz zum Wärmepumpenbetrieb für besonders extreme Witterungen eignet, jedoch eine schlechtere Effizienz aufweist, wird der Kurzschlussbetrieb zweckmäßigerweise lediglich dann verwendet, wenn der Wärmepumpenbetrieb nicht oder lediglich eingeschränkt möglich ist. In einer geeigneten Ausgestaltung wird das Klimasystem dann in den Wärmepumpenbetrieb umgeschaltet, falls die Außentemperatur wenigstens –10°C beträgt, und in den Kurzschlussbetrieb sowie insbesondere in den Zuheizmodus, falls die Außentemperatur geringer ist als –10°C. Voraussetzung ist in beiden Fällen jedoch insbesondere das Vorliegen einer Heizanforderung, d.h. ein Bedarf an Wärmeleistung im Innenraum. In einer Variante wird der Kurzschlussbetrieb auch im Bereich zwischen –10 und 0°C eingestellt, insbesondere zum Abtauen des Verdampfers im Abtaumodus. The heat pump operation is in particular a normal operation, insofar as that the heat pump operation is activated by default in cold weather, if heating by means of the air conditioning system is desired. Since the short-circuit operation is in contrast to the heat pump operation for particularly extreme weather conditions, but has a lower efficiency, the short-circuit operation is expediently only used when the heat pump operation is not or only limited possible. In a suitable embodiment, the air conditioning system is then switched to the heat pump mode, if the outside temperature is at least -10 ° C, and in the short-circuit operation and especially in the Zuheizmodus, if the outside temperature is lower as -10 ° C. However, the prerequisite in both cases is in particular the presence of a heating requirement, ie a need for heat output in the interior. In one variant, the short-circuit operation is also set in the range between -10 and 0 ° C, in particular for defrosting the evaporator in defrost mode.

Um das Klimasystem zwischen den verschiedenen Betriebsarten umzuschalten weist das Klimasystem eine Steuereinheit auf, auch als Controller bezeichnet. Diese Steuereinheit ist beispielsweise eine separate Steuereinheit des Klimasystems oder Teil einer übergeordneten Steuereinheit, beispielsweise einer Steuereinheit eines Fahrzeugs, in welchem das Klimasystem verbaut ist. Allgemein ist die Steuereinheit zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Die Steuereinheit steuert vorzugsweise auch den Verdichter. To switch the air conditioning system between the different operating modes, the air conditioning system has a control unit, also referred to as a controller. This control unit is for example a separate control unit of the air conditioning system or part of a higher-level control unit, for example a control unit of a vehicle in which the air conditioning system is installed. In general, the control unit is set up to carry out the method described above. The control unit preferably also controls the compressor.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird je nach Bedarf und Umgebungssituation eine der oben genannten Betriebsarten eingestellt, nämlich der Wärmepumpenbetrieb, der Zuheizmodus, der Aufheizmodus oder der Abtaumodus, und geeignet zwischen den beiden Betriebsarten, nämlich dem Wärmepumpenbetrieb und dem Kurzschlussbetrieb umgeschaltet. Die Steuereinheit ist dann derart eingerichtet, dass beim Starten des Klimasystems, insbesondere aus einem Zustand des thermischen Gleichgewichts mit der Umgebung, zunächst der Aufheizmodus eingestellt wird, falls die Außentemperatur unterhalb von –10°C liegt. Der Aufheizmodus wird beibehalten, bis der Verdampfer eine Verdampfertemperatur von 0°C oder höher aufweist. Falls der Verdampfer vereist ist, wird zuvor oder zwischendurch in den Abtaumodus umgeschaltet. Anschließend, d.h. insbesondere bei Erreichen einer Verdampfertemperatur oberhalb von 0°C, wird in den Zuheizmodus umgeschaltet, um eine Beheizung z.B. eines Innenraums zu ermöglichen und bei Bedarf auch durchzuführen. Beträgt die Außentemperatur jedoch mehr als –10°C, wird vom Kurzschlussbetrieb in den Wärmepumpenbetrieb umgeschaltet und zur Beheizung Umgebungswärmeleistung aufgenommen und verwendet. Die genannten Werte für die verschiedenen Temperaturen sind als Beispielwerte zu verstehen. Je nach konkreter Ausgestaltung können die tatsächlich gewählten Temperaturen um wenige Grad abweichen. In a particularly preferred embodiment, one of the above-mentioned modes is set depending on the needs and environmental situation, namely the heat pump mode, the Zuheizmodus, the heating mode or the defrost mode, and suitably switched between the two modes, namely the heat pump operation and the short-circuit operation. The control unit is then set up such that when the air conditioning system is started, in particular from a state of thermal equilibrium with the environment, the heating mode is initially set if the outside temperature is below -10 ° C. The heat-up mode is maintained until the evaporator has an evaporator temperature of 0 ° C or higher. If the evaporator is frozen, it will switch to the defrost mode before or in between. Subsequently, i. especially when an evaporator temperature above 0 ° C is reached, is switched to the Zuheizmodus to prevent heating, for example. to allow an interior and if necessary also perform. However, if the outside temperature is more than -10 ° C, the short-circuit operation switches to the heat pump mode and the ambient heat output is heated and used. The stated values for the different temperatures are to be understood as example values. Depending on the specific configuration, the actual temperatures selected may differ by a few degrees.

Zum Umschalten zwischen dem Wärmepumpenbetrieb und dem Kurzschlussbetrieb weist das Klimasystem geeigneterweise einen Wärmepfad auf, zur Zuführung der rückgeführten Wärme im Kurzschlussbetrieb. Über den Wärmepfad kann demnach je nach eingestellter Betriebsart Wärmeleistung vom Kondensator zum Verdampfer transportiert werden. Die Wärmeleistung wird dabei mittels eines Wärmemediums transportiert, welches am Kondensator Wärme aus dem Kältekreis entnimmt und am Verdampfer Wärme in den Kältekreis abgibt. Das Wärmemedium ist beispielsweise Wasser, ein Wasser/Glykol-Gemisch oder Luft. Wesentlich bei dem Wärmepfad ist, dass die Menge an Wärmeleistung, welche über den Wärmepfad rückgeführt wird, einstellbar ist. Hierzu ist der Wärmepfad insbesondere absperrbar. Vorzugsweise ist der Wärmepfad vollständig absperrbar, sodass ein thermischer Kurzschluss im Wärmepumpenbetrieb gerade vermieden wird. Lediglich im Kurzschlussbetrieb ist ein thermischer Kurzschluss erwünscht. For switching between the heat pump operation and the short circuit operation, the air conditioning system suitably has a heat path for supplying the recirculated heat in the short-circuit operation. Depending on the set operating mode, heat output can thus be transported from the condenser to the evaporator via the heat path. The heat output is transported by means of a heat medium, which removes heat from the refrigerant circuit at the condenser and gives off heat in the refrigerant circuit at the evaporator. The heat medium is for example water, a water / glycol mixture or air. Essential in the heat path is that the amount of heat output, which is recycled via the heat path, is adjustable. For this purpose, the heat path is particularly lockable. Preferably, the heat path is completely shut off, so that a thermal short circuit in heat pump operation is just avoided. Only in short-circuit operation, a thermal short circuit is desired.

In einer geeigneten Ausgestaltung ist zum Absperren des Wärmepfads sowie zum Umschalten zwischen dem Wärmepumpenbetrieb und dem Kurzschlussbetrieb ein Absperrorgan angeordnet. Insbesondere ist das Absperrorgan hierzu im Wärmepfad angeordnet. Das Absperrorgan verhindert in einem geschlossenen Zustand ein Strömen des Wärmemediums vom Kondensator zum Verdampfer und somit eine Rückführung von Wärmeleistung. Zum Umschalten in den Kurzschlussbetrieb wird das Absperrorgan dann geöffnet und hierzu insbesondere von der Steuereinheit angesteuert. Diese Ansteuerung erfolgt wie oben bereits angedeutet zweckmäßigerweise in Abhängigkeit der Außentemperatur. Geeigneterweise weist das Klimasystem daher einen Temperatursensor auf, mittels welchem die Steuereinheit die Außentemperatur ermittelt. In a suitable embodiment, a shut-off device is arranged for shutting off the heat path and for switching between the heat pump operation and the short-circuit operation. In particular, the obturator is arranged for this purpose in the heat path. The obturator prevents in a closed state, a flow of the heat medium from the condenser to the evaporator and thus a return of heat output. To switch to the short-circuit operation, the obturator is then opened and, in particular, controlled by the control unit. This activation is carried out as already indicated above expediently as a function of the outside temperature. Suitably, the air conditioning system therefore has a temperature sensor, by means of which the control unit determines the outside temperature.

Für den Wärmepfad existiert grundsätzlich eine Vielzahl an geeigneten Ausgestaltungen. Wie oben beschrieben, ist bei der Ausgestaltung des Wärmepfads wesentlich, dass entlang desselben Wärme vom Kondensator zum Verdampfer transportiert werden kann. Der Wärmepfad ist allerdings nicht Bestandteil des Kältekreises, es erfolgt also keine Umleitung von Kältemittel. Vielmehr wird mittels des Wärmepfads ein separates Wärmemedium transportiert, welches am Kondensator Wärme aufnimmt und dann stromab des Kondensators diese Wärme an den Verdampfer abgibt. Der Wärmepfad ist somit vom Kältekreis hydraulisch getrennt. Auch eine Richtungsumkehr des Wärmemediums erfolgt insbesondere nicht, d.h. ein Strömen vom Verdampfer zum Kondensator ist unterbunden. Der Wärmepfad dient vorliegend vielmehr vorzugsweise lediglich der umgekehrten Führung des Wärmemediums vom Kondensator zum Verdampfer, um einen thermischen Kurzschluss herzustellen. Zur eventuellen Entfeuchtung ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung ein separater Luftkanal angeordnet. For the heat path exists basically a variety of suitable configurations. As described above, in the design of the heat path, it is essential that heat can be transported along the same from the condenser to the evaporator. However, the heat path is not part of the refrigerant circuit, so there is no diversion of refrigerant. Rather, a separate heat medium is transported by means of the heat path, which absorbs heat at the condenser and then delivers this heat to the evaporator downstream of the condenser. The heat path is thus hydraulically separated from the refrigerant circuit. In particular, a reversal of direction of the heating medium is not carried out, i. a flow from the evaporator to the condenser is prevented. Rather, the heat path in the present case is preferably merely the reverse guidance of the heat medium from the condenser to the evaporator in order to produce a thermal short circuit. For possible dehumidification, a separate air duct is arranged in an expedient embodiment.

In einer ersten geeigneten Ausgestaltung ist der Kältekreis wassergekoppelt ausgebildet, mit einem Kondensatorkreis, auch als Heizkreis bezeichnet, an welchen der Kondensator angeschlossen ist sowie ein Heizwärmetauscher, und mit einem Verdampferkreis, an welchen der Verdampfer angeschlossen ist, wobei der Wärmepfad als Bypassleitung ausgebildet ist, welche den Kondensatorkreis stromab des Kondensators mit dem Verdampferkreis stromauf des Verdampfers verbindet. Dadurch ist auf konstruktiv einfache Weise ein Wärmepfad für ein Klimasystem mit zusätzlichem Wasserkreislauf realisiert. Im Normalbetrieb, d.h. im Wärmepumpenbetrieb ist der Kondensatorkreis insbesondere aufgrund des geschlossenen Absperrorgans vom Verdampferkreis getrennt. Der Kondensatorkreis dient der Übertragung der Nutzwärmeleistung vom Kältekreis zum Heizwärmetauscher, welcher seinerseits beispielsweise Luft erwärmt, welche dem Innenraum zugeführt wird. Der Verdampferkreis dient im Wärmepumpenbetrieb insbesondere der Aufnahme von Umgebungswärme. Hierzu ist an den Verdampferkreis insbesondere ein Umgebungswärmetauscher angeschlossen, welcher Umgebungswärmeleistung aufnimmt und an den Verdampfer übergibt. Mittels des Wärmepfads werden dann im Kurzschlussbetrieb der Kondensatorkreis und der Verdampferkreis verbunden, sodass zwischen diesen das Wärmemedium, d.h. hier Kühlmittel ausgetauscht wird. Konkret wird zumindest ein Teil des Kühlmittels, welches vom Kondensator erwärmt wurde, über die Bypassleitung dem Verdampfer zugeführt und gerade nicht dem Heizwärmetauscher. Als Absperrorgan ist beispielsweise ein einfaches Absperrventil in der Bypassleitung geeignet. Alternativ wird die Bypassleitung mittels einem oder zwei Drei-Wege-Ventilen abgesperrt. Um das Kühlmittel vom Verdampferkreis wieder dem Kondensatorkreis zuzuführen und auf diese Weise im Kurzschlussbetrieb einen Kreislauf zu realisieren, ist ein weiterer Leitungsabschnitt ausgebildet, welcher stromab des Verdampfers vom Verdampferkreis abzweigt und stromauf des Kondensators in den Kondensatorkreis mündet. In a first suitable embodiment of the refrigerant circuit is formed water-coupled, with a condenser circuit, also referred to as a heating circuit to which the capacitor is connected and a heating heat exchanger, and with an evaporator circuit to which the evaporator is connected, wherein the heat path as Bypass line is formed, which connects the condenser circuit downstream of the condenser with the evaporator circuit upstream of the evaporator. As a result, a heat path for a climate system with additional water cycle is realized in a structurally simple way. In normal operation, ie in heat pump mode, the condenser circuit is separated from the evaporator circuit, in particular due to the closed obturator. The condenser circuit is used to transfer the useful heat output from the refrigerant circuit to the heating heat exchanger, which in turn heats, for example, air, which is supplied to the interior. The evaporator circuit is used in heat pump operation in particular the absorption of ambient heat. For this purpose, in particular an ambient heat exchanger is connected to the evaporator circuit, which receives ambient heat output and transfers to the evaporator. By means of the heat path, the capacitor circuit and the evaporator circuit are then connected in short-circuit operation, so that between these the heat medium, ie here coolant is exchanged. Specifically, at least a portion of the coolant, which has been heated by the condenser, fed via the bypass line to the evaporator and not just the heating heat exchanger. As a shut-off example, a simple shut-off valve in the bypass line is suitable. Alternatively, the bypass line is shut off by means of one or two three-way valves. In order to supply the coolant from the evaporator circuit again to the condenser circuit and in this way to realize a circuit in short-circuit operation, a further line section is formed, which branches off from the evaporator circuit downstream of the evaporator and opens upstream of the condenser into the condenser circuit.

In einer zweiten geeigneten Ausgestaltung ist der Kältekreis luftgekoppelt ausgebildet, mit einem Heißluftkanal, entlang welchem der Kondensator angeordnet ist, zur Erzeugung von erwärmter Luft, wobei der Wärmepfad als Luftrückführungskanal ausgebildet ist, mit einem Einlass im Heißluftkanal und stromab des Kondensators und einem Auslass, zum Anströmen des Verdampfers mit der erwärmten Luft. Auf zusätzliche Kühlkreise, d.h. insbesondere auf einen Kondensatorkreis und einen Verdampferkreis, wird hierbei zweckmäßigerweise verzichtet. Die dem Innenraum zugeführte Luft wird dann erwärmt, indem diese direkt über oder durch den Kondensator strömt und dort Wärme aufnimmt. Zur Herstellung eines thermischen Kurzschlusses wird dann im Kurzschlussbetrieb zumindest ein Teil dieser erwärmten Luft über den Luftrückführungskanal dem Verdampfer zugeführt. Das Absperrorgan ist dann beispielsweise eine Luftklappe, welche am Einlass des Luftrückführungskanals angeordnet ist und geöffnet wird, um das Klimasystem in den Kurzschlussbetrieb umzuschalten. In a second suitable embodiment, the refrigeration circuit is air-coupled, with a hot air duct, along which the condenser is arranged, for generating heated air, wherein the heat path is formed as an air return duct, with an inlet in the hot air duct and downstream of the condenser and an outlet, to Influx of the evaporator with the heated air. For additional cooling circuits, i. in particular to a capacitor circuit and an evaporator circuit, this is expediently omitted. The air supplied to the interior is then heated by flowing directly over or through the condenser and receiving heat there. In order to produce a thermal short circuit, at least part of this heated air is then supplied to the evaporator via the air return duct in short-circuit operation. The obturator is then, for example, a louver, which is arranged at the inlet of the air return channel and is opened to switch the air conditioning system in the short circuit operation.

Insgesamt sind der Wärmepfad und das Absperrorgan je nach konkreter Ausgestaltung des Verdampfers und der im Klimasystem verwendeten Wärmetauscher geeignet ausgewählt. Geeignet sind beispielsweise Wasserleitungen, Ventile, Luftklappen, Luftkanäle und/oder schaltbare Wärmetauscher im Kältekreis. Overall, the heat path and the obturator are suitably selected depending on the specific design of the evaporator and the heat exchanger used in the air conditioning system. Suitable, for example, water pipes, valves, louvers, air ducts and / or switchable heat exchanger in the refrigerant circuit.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In each case schematically show:

1 bis 4 ein Klimasystem in jeweils einem von vier unterschiedlichen Betriebsarten, 1 to 4 an air conditioning system in one of four different operating modes,

5 ein wassergekoppeltes Klimasystem, und 5 a water-coupled climate system, and

6 ein luftgekoppeltes Klimasystem. 6 an air-coupled climate system.

In den 1 bis 4 ist stark schematisiert ein Klimasystem 2 dargestellt. Dieses dient insbesondere zur Klimatisierung eines Innenraums I eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs. Das Klimasystem 2 weist einen Kältekreis 4 auf, mit einem Verdichter 6 einem Kondensator 8, einem Expansionsventil 10 und einem Verdampfer 12. Diese Komponenten bilden zusammen eine Wärmepumpe des Klimasystems 2. In the 1 to 4 is highly schematized an air conditioning system 2 shown. This is used in particular for the air conditioning of an interior I of a vehicle, not shown. The climate system 2 has a refrigeration circuit 4 on, with a compressor 6 a capacitor 8th , an expansion valve 10 and an evaporator 12 , These components together form a heat pump of the air conditioning system 2 ,

In 1 ist ein Wärmepumpenbetrieb des Klimasystems 2 dargestellt. In diesem wird der Verdichter 6 mit einer Antriebsleistung PA betrieben und der Verdampfer 12 nimmt aus der Umgebung Umgebungswärmeleistung WU auf. Die Summe aus Umgebungswärmeleistung WU und Antriebsleistung PA entspricht dann einer Heizwärmeleistung WH des Kondensator 8, welche vollständig als Nutzwärmeleistung WN zur Innenraumbeheizung verwendet werden kann. In 1 is a heat pump operation of the air conditioning system 2 shown. This is the compressor 6 operated with a drive power PA and the evaporator 12 absorbs from the environment ambient heat output WU. The sum of ambient heat output WU and drive power PA then corresponds to a heating heat output WH of the condenser 8th which can be used completely as useful heat output WN for indoor heating.

Das gezeigte Klimasystem 2 ist zusätzlich zum Wärmepumpenbetrieb auch in einem Kurzschlussbetrieb betreibbar, um auch bei besonders geringen Außentemperaturen noch eine Beheizung zu ermöglichen. Hierzu weist das Klimasystem 2 einen Wärmepfad 14 auf, auf welchem ein Absperrorgan 16 angeordnet ist. Durch Öffnen dieses Absperrorgan 16 werden der Kondensator 8 und der Verdampfer 12 thermisch kurzgeschlossen, wodurch Wärmeleistung vom Kondensator 8 zum Verdampfer 12 übertragen wird. Dieser Zustand wird üblicherweise möglichst vermieden, birgt jedoch unter gewissen Umständen besondere Vorteile. So ist es möglich, im Kurzschlussbetrieb das Klimasystem 2 weiter zu betreiben und auch bei besonders geringen Außentemperaturen von beispielsweise unter 0°C noch eine Nutzwärmeleistung WN zu generieren. Dem liegt insbesondere der Gedanke zugrunde, dass selbst bei einem thermischen Kurzschluss noch zumindest die Antriebsleistung PA des Verdichters 6 als Nutzwärmeleistung WN verwendbar ist. Dem Verdampfer 12 wird hierbei anstelle von Umgebungswärmeleistung WU ein Teil der oder die gesamte Heizwärmeleistung WH des Kondensators 8 als rückgeführte Wärmeleistung WR zugeführt. Umschalten zwischen den beiden Betriebsarten Wärmepumpenbetrieb und Kurzschlussbetrieb weist das Klimasystem 2 eine Steuereinheit 18 auf, welche insbesondere das Absperrorgan 16 ansteuert. The climate system shown 2 In addition to the heat pump operation, it can also be operated in a short-circuit operation, in order to still allow heating even with particularly low outside temperatures. This is indicated by the climate system 2 a heat path 14 on, on which a shut-off 16 is arranged. By opening this obturator 16 become the capacitor 8th and the evaporator 12 thermally short-circuited, reducing heat output from the capacitor 8th to the evaporator 12 is transmitted. This condition is usually avoided as much as possible, but in some circumstances has particular advantages. So it is possible in short-circuit operation, the air conditioning system 2 continue to operate and even at very low outdoor temperatures of, for example, below 0 ° C to generate a useful heat output WN. This is based in particular on the idea that even at a thermal short circuit at least the Drive power PA of the compressor 6 usable as useful heat output WN. The evaporator 12 In this case, instead of the ambient heat output WU, part or all of the heating energy WH of the condenser is used 8th supplied as recycled heat output WR. The climate system switches between the two operating modes heat pump operation and short-circuit operation 2 a control unit 18 on, which in particular the obturator 16 controls.

Der Kurzschlussbetrieb selbst weist im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere Betriebsmodi auf, welche jeweils auch sozusagen Betriebsarten des Klimasystems 2 darstellen. In den 2 bis 4 ist jeweils ein solcher Betriebsmodus dargestellt. Gemeinsam ist diesen Betriebsmodi, dass der Kondensator 8 und der Verdampfer 12 thermisch kurzgeschlossen sind. Dabei verdeutlichen die Pfeile insbesondere auch quantitativ die Verteilung der Antriebs- und Wärmeleistung mittels des Klimasystems 2. The short-circuit operation itself has several operating modes in the exemplary embodiment shown, which in each case also, as it were, operating modes of the air conditioning system 2 represent. In the 2 to 4 in each case such an operating mode is shown. Common to these modes of operation is that of the capacitor 8th and the evaporator 12 are thermally shorted. In particular, the arrows illustrate quantitatively the distribution of the drive and heat output by means of the climate system 2 ,

In 2 ist das Klimasystem 2 in einem Zuheizmodus gezeigt, in welchem ein Teil der Heizwärmeleistung WH als rückgeführte Wärmeleistung WR dem Verdampfer 12 zugeführt wird. Der übrige Teil der Heizwärmeleistung WH wird als Nutzwärmeleistung WN verwendet. Um eine ähnlich große Nutzwärmeleistung WN wie im regulären Wärmepumpenbetrieb der 1 zu erzielen, wird der Verdichter 6 stärker angesteuert, d.h. mit einer größeren Antriebsleistung PA angetrieben. Der Verdampfer 12 trägt selbst nicht zur Nutzwärmeleistung WN bei, diese ergibt sich vielmehr vollständig aus der Antriebswärmeleistung PA. In 2 is the climate system 2 in a Zuheizmodus shown in which a part of the heating heat output WH as the recirculated heat output WR the evaporator 12 is supplied. The remaining part of the heating heat output WH is used as useful heat output WN. To a similar large useful heat output WN as in the regular heat pump operation of 1 to achieve the compressor 6 driven more strongly, ie driven with a larger drive power PA. The evaporator 12 does not itself contribute to the useful heat output WN, but rather results entirely from the drive thermal power PA.

In 3 ist das Klimasystem 2 in einem Abtaumodus dargestellt. Dieser Modus dient zum Abtauen des Verdampfers 12, falls dieser vereist ist. Auch in diesem Modus sind der Kondensator 8 und der Verdampfer 12 thermisch kurzgeschlossen, sodass letzterer keine Umgebungswärmeleistung WU aufnimmt. Allerdings wird dem Verdampfer 12 hier mehr Wärmeleistung zugeführt, als dieser tatsächlich aufnimmt, sodass zusätzlich Wärme als Abtauwärmeleistung WA abgegeben und zum Abtauen verwendet wird. Dabei wird die Abtauwärmeleistung WA nicht direkt an die Umgebung U abgegeben, sondern an Eis, welches sich am Verdampfer angelagert hat. Die Nutzwärmeleistung WN ist entsprechend reduziert. Alternativ wird die Antriebsleistung PA erhöht, um eine gleichbleibende Nutzwärmeleistung wie im Zuheizmodus zu realisieren. In 3 is the climate system 2 shown in a defrost mode. This mode is used to defrost the evaporator 12 if it is iced. Also in this mode are the capacitor 8th and the evaporator 12 thermally short-circuited, so that the latter does not absorb ambient heat output WU. However, the evaporator will 12 here more heat output supplied, as this actually absorbs, so that additional heat as defrost heat output WA and used for defrosting. The defrost heat output WA is not delivered directly to the environment U, but to ice, which has been deposited on the evaporator. The useful heat output WN is reduced accordingly. Alternatively, the driving power PA is increased to realize a constant useful heat output as in the Zuheizmodus.

In 4 ist das Klimasystem 2 in einem Aufheizmodus gezeigt, welcher zum Aufheizen des Verdampfers 12 dient, bevor Nutzwärmeleistung WN über den Kondensator 8 abgegeben wird. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass der Verdichter 6 bei höheren Temperaturen effizienter arbeitet, da dann auf der Saugseite des Verdichters 6 das Kältemittel einen günstigeren Druck aufweist. Um dies zu erreichen wird im Aufheizmodus zunächst sämtliche Heizwärmeleistung WH als rückgeführte Wärmeleistung WR dem Verdampfer 12 zugeführt, eine Beheizung erfolgt nicht. Dadurch wird die Verdampfertemperatur erhöht, vorzugsweise auf einen Wert oberhalb von 0°C, da hier der Verdichter besonders viel Antriebsleistung PA aufnehmen kann und durch Umschalten in den Zuheizmodus dann eine besonders hohe Nutzwärmeleistung WN erzielt wird. In 4 is the climate system 2 shown in a heating mode, which is used to heat the evaporator 12 serves, before useful heat output WN over the condenser 8th is delivered. This is based on the idea that the compressor 6 works more efficiently at higher temperatures, because then on the suction side of the compressor 6 the refrigerant has a lower pressure. In order to achieve this, in the heating-up mode, first all the heating heat output WH is returned as the heat output WR to the evaporator 12 fed, heating does not take place. As a result, the evaporator temperature is increased, preferably to a value above 0 ° C, since here the compressor can take a lot of drive power PA and then by switching to the Zuheizmodus then a particularly high useful heat output WN is achieved.

Insgesamt lässt sich mittels der vier Betriebsarten der 1 bis 4 je nach Bedarf und Umgebungssituation das Klimasystem 2 besonders vorteilhaft einstellen. Die Steuereinheit 18 ist dann in einer Ausgestaltung derart eingerichtet, dass beim Starten des Klimasystems 2, insbesondere aus einem Zustand des thermischen Gleichgewichts mit der Umgebung U, zunächst der Aufheizmodus aus 4 eingestellt wird, falls die Außentemperatur unterhalb von –10°C liegt. Der Aufheizmodus wird beibehalten, bis der Verdampfer 12 eine Verdampfertemperatur von 0°C oder höher aufweist. Falls der Verdampfer 12 vereist ist, wird zuvor oder zwischendurch in den Abtaumodus aus 3 umgeschaltet. Anschließend, d.h. insbesondere bei Erreichen einer Verdampfertemperatur oberhalb von 0°C, wird in den Zuheizmodus aus 2 umgeschaltet, um eine Beheizung des Innenraums I zu ermöglichen und bei Bedarf auch durchzuführen. Beträgt die Außentemperatur jedoch mehr als –10°C, wird vom Kurzschlussbetrieb der 2 bis 4 in den Wärmepumpenbetrieb der 1 umgeschaltet und zur Beheizung des Innenraum I Umgebungswärmeleistung WU aufgenommen und verwendet. Altogether it is possible to use the four modes of operation 1 to 4 according to need and environmental situation the climate system 2 set particularly advantageous. The control unit 18 is then configured in one embodiment such that when you start the air conditioning system 2 , in particular from a state of thermal equilibrium with the environment U, initially the heating mode 4 is set if the outside temperature is below -10 ° C. The heating mode is maintained until the evaporator 12 has an evaporator temperature of 0 ° C or higher. If the evaporator 12 iced up, before or in between in defrost mode off 3 switched. Subsequently, ie in particular when reaching an evaporator temperature above 0 ° C, is in the Zuheizmodus off 2 switched to allow heating of the interior I and also perform if necessary. However, if the outside temperature is more than -10 ° C, the short-circuit operation of the 2 to 4 in the heat pump operation of 1 switched and used to heat the interior I ambient heat output WU and used.

Für den Wärmepfad 14 mit dem Absperrorgan 16 existiert grundsätzlich eine Vielzahl an geeigneten Ausgestaltungen, von denen jeweils eine in den 5 und 6 dargestellt ist. Dabei ist wesentlich, dass entlang des Wärmepfads 14 Wärme vom Kondensator 8 zum Verdampfer 12 transportiert werden kann. Der Wärmepfad 14 ist dabei nicht Bestandteil des Kältekreises 4, es erfolgt also keine Umleitung von Kältemittel. Vielmehr wird mittels des Wärmepfads 14 ein separates Wärmemedium transportiert, welches am Kondensator 8 Wärme aufnimmt und dann stromab des Kondensators 8 diese Wärme an den Verdampfer 12 abgibt. In 5 ist das Wärmemedium Wasser, sodass das Klimasystem 2 wassergekoppelt ausgebildet ist. In 6 ist das Wärmemedium Luft, sodass das dort gezeigte Klimasystem 2 luftgekoppelt ausgebildet ist. For the heat path 14 with the obturator 16 There is basically a large number of suitable embodiments, one of which in the 5 and 6 is shown. It is essential that along the heat path 14 Heat from the condenser 8th to the evaporator 12 can be transported. The heat path 14 is not part of the cooling circuit 4 , so there is no diversion of refrigerant. Rather, by means of the heat path 14 transported a separate heat medium, which at the condenser 8th Absorbs heat and then downstream of the condenser 8th this heat to the evaporator 12 emits. In 5 is the heat medium water, so the climate system 2 is formed water-coupled. In 6 is the heat medium air, so the climate system shown there 2 is formed air-coupled.

In der wassergekoppelten Variante der 5 weist der Kältekreis 2 einen Kondensatorkreis 20 auf, auch als Heizkreis bezeichnet, an welchen der Kondensator 8 angeschlossen ist sowie ein Heizwärmetauscher 22, welcher zur Abgabe der Nutzwärmeleistung WN an den Innenraum I dient. Weiterhin weist das Klimasystem 2 einen Verdampferkreis 24 auf, an welchen der Verdampfer 12 angeschlossen ist sowie ein Umgebungswärmetauscher 26, welcher Umgebungswärmeleistung WU aufnimmt und an den Verdampfer 12 übergibt. Grundsätzlich ist es möglich, stromab des Kondensators 8 und stromauf des In the water-coupled variant of 5 indicates the refrigerant circuit 2 a capacitor circuit 20 on, also referred to as a heating circuit, to which the capacitor 8th is connected as well heating heat exchanger 22 , which serves to deliver the useful heat output WN to the interior I. Furthermore, the climate system 2 an evaporator circuit 24 on, to which the evaporator 12 is connected and an ambient heat exchanger 26 , which absorbs ambient heat output WU and to the evaporator 12 passes. Basically, it is possible downstream of the condenser 8th and upstream of the

Heizwärmetauschers 22 im Kondensatorkreis 20 einen Zuheizer anzuordnen, welcher bei Bedarf zusätzliche Wärmeleistung bereitstellt. Auf einen solchen Zuheizer wird vorliegend jedoch explizit verzichtet, insbesondere im gesamten Klimasystem 2, da ein solcher Zuheizer als zusätzliche Wärmequelle aufgrund der vorteilhaften Nutzung des Verdichters 6 im Kurzschlussbetrieb nicht benötigt wird. heating heat exchanger 22 in the capacitor circuit 20 to arrange a heater, which provides additional heat output as needed. In the present case, however, such a heater is explicitly dispensed with, especially in the entire air conditioning system 2 because such a heater as an additional heat source due to the advantageous use of the compressor 6 is not required in short-circuit operation.

Der Wärmepfad 14 ist in 5 als Bypassleitung 28 ausgebildet ist, welche den Kondensatorkreis 20 stromab des Kondensators 8 mit dem Verdampferkreis 24 stromauf des Verdampfers 12 verbindet. Dadurch ist auf konstruktiv einfache Weise ein Wärmepfad 14 für ein Klimasystem 2 mit zusätzlichem Wasserkreislauf realisiert. Als Absperrorgan 16 sind hier mehrere Drei-Wege-Ventile angeordnet, mittels welcher der Wärmepfad 14 absperrbar ist. Die Absperrorgane 16 werden hierzu von der Steuereinheit 18 angesteuert. Um das Kühlmittel vom Verdampferkreis 24 wieder in den Kondensatorkreis 20 zu führen, ist ein weiterer Leitungsabschnitt 30 ausgebildet, welcher stromab des Verdampfers 12 vom Verdampferkreis 24 abzweigt und stromauf des Kondensators 8 in den Kondensatorkreis 02 mündet. The heat path 14 is in 5 as a bypass line 28 is formed, which the capacitor circuit 20 downstream of the condenser 8th with the evaporator circuit 24 upstream of the evaporator 12 combines. This is a structurally simple way a heat path 14 for a climate system 2 realized with additional water cycle. As a shut-off device 16 Here are several three-way valves arranged by means of which the heat path 14 can be locked. The shut-off devices 16 be this by the control unit 18 driven. To the coolant from the evaporator circuit 24 back into the capacitor circuit 20 to lead is another line section 30 formed, which downstream of the evaporator 12 from the evaporator circuit 24 branches off and upstream of the capacitor 8th in the capacitor circuit 02 empties.

Im Wärmepumpenbetrieb ist der Kondensatorkreis 20 vom Verdampferkreis 24 getrennt und dient der Übertragung der Nutzwärmeleistung WN vom Kältekreis 4 zum Heizwärmetauscher 22, welcher seinerseits Luft L erwärmt, welche dem Innenraum I zugeführt wird. Der Verdampferkreis 24 dient im Wärmepumpenbetrieb der Aufnahme von Umgebungswärmeleistung WU über den Umgebungswärmetauscher 26. Im Kurzschlussbetrieb werden die Absperrorgane 16 geöffnet und der Kondensatorkreis 20 wird mit dem Verdampferkreis 24 verbunden, sodass zwischen diesen beiden das Wärmemedium, d.h. hier Kühlmittel und somit auch Wärmeleistung, genauer rückgeführte Wärmeleistung WR ausgetauscht wird. Dagegen wird dem Heizwärmetauscher 22 keine oder zumindest weniger Wärmeleistung zugeführt. In heat pump mode, the condenser circuit is 20 from the evaporator circuit 24 separated and serves to transfer the useful heat output WN from the refrigerant circuit 4 to the heating heat exchanger 22 , which in turn heats air L, which is supplied to the interior I. The evaporator circuit 24 is used in heat pump mode recording the ambient heat output WU on the ambient heat exchanger 26 , In short-circuit operation, the shut-off devices 16 opened and the capacitor circuit 20 is with the evaporator circuit 24 connected, so that between these two the heat medium, ie here coolant and thus also heat output, exactly recycled thermal power WR is replaced. In contrast, the heating heat exchanger 22 No or at least supplied less heat output.

In der luftgekoppelten Variante der 6 weist der Kältekreis 2 einen Heißluftkanal 32 auf, entlang welchem der Kondensator 8 angeordnet ist, zur Erzeugung von erwärmter Luft L, welche in den Innenraum I eingeströmt wird. Der Wärmepfad 14 ist in 6 als Luftrückführungskanal 34 ausgebildet, mit einem Einlass 36 im Heißluftkanal 32 und stromab des Kondensators 8 und mit einem Auslass 38, zum Anströmen des Verdampfers 12 mit der erwärmten Luft L. Auf zusätzliche Kühlkreise wie z.B. in 5 wird hierbei verzichtet. Die dem Innenraum I zugeführte Luft L wird erwärmt, indem diese direkt über oder durch den Kondensator 8 strömt und dort Wärme aufnimmt. Im Kurzschlussbetrieb wird zumindest ein Teil dieser erwärmten Luft L über den Luftrückführungskanal 34 dem Verdampfer 12 zugeführt. Das Absperrorgan 16 ist beispielsweise als Luftklappe ausgebildet, welche am Einlass 36 des Luftrückführungskanals 34 angeordnet ist und mittels der Steuereinheit angesteuert wird, um das Klimasystem 2 zwischen dem Wärmepumpenbetrieb und dem Kurzschlussbetrieb umzuschalten. In the air-coupled variant of 6 indicates the refrigerant circuit 2 a hot air duct 32 on, along which the capacitor 8th is arranged, for generating heated air L, which is flowed into the interior space I. The heat path 14 is in 6 as an air return channel 34 formed, with an inlet 36 in the hot air duct 32 and downstream of the condenser 8th and with an outlet 38 , to the influx of the evaporator 12 with the heated air L. On additional cooling circuits such as in 5 is omitted here. The air L supplied to the interior I is heated by passing it directly over or through the condenser 8th flows and absorbs heat there. In short circuit operation, at least a portion of this heated air L is via the air return passage 34 the evaporator 12 fed. The obturator 16 is designed for example as a damper, which at the inlet 36 of the air return channel 34 is arranged and controlled by the control unit to the air conditioning system 2 to switch between the heat pump mode and the short circuit mode.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

2  2
Klimasystemclimate system
4 4
Kältekreis cooling circuit
6 6
Verdichter compressor
8 8th
Kondensator capacitor
10 10
Expansionsventil expansion valve
12 12
Verdampfer Evaporator
14 14
Wärmepfad thermal path
16 16
Absperrorgan shutoff
18 18
Steuereinheit control unit
20 20
Kondensatorkreis capacitor circuit
22 22
Heizwärmetauscher heating heat exchanger
24 24
Verdampferkreis evaporator circuit
26 26
Umgebungswärmetauscher Ambient heat exchanger
28 28
Bypassleitung bypass line
30 30
Leitungsabschnitt line section
32 32
Heißluftkanal Hot air duct
34 34
Luftrückführungskanal Air return duct
36 36
Einlass inlet
38 38
Auslass outlet
I I
Innenraum inner space
L L
Luft air
PA PA
Antriebsleistung drive power
U U
Umgebung Surroundings
WA WA
Abtauwärmeleistung Abtauwärmeleistung
WH WH
Heizwärmeleistung heating performance
WN WN
Nutzwärmeleistung useful heat output
WR WR
geführt Wärmeleistung led heat output
WU WU
Umgebungswärmeleistung Ambient heat output

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4244137 C2 [0004, 0020] DE 4244137 C2 [0004, 0020]
  • DE 102012222594 A1 [0005] DE 102012222594 A1 [0005]

Claims (13)

Verfahren zum Betrieb eines Klimasystems (2), insbesondere in einem Fahrzeug, wobei das Klimasystem (2) einen Kältekreis (4) aufweist, mit einem Verdampfer (12), zur Aufnahme einer Umgebungswärmeleistung (WU) aus der Umgebung (U), mit einem Kondensator (8), zur Abgabe einer Heizwärmeleistung (WH), und mit einem Verdichter (6), welcher mit einer Antriebsleistung (PA) betrieben wird, – wobei das Klimasystem (4) zwischen einem Wärmepumpenbetrieb und einem Kurzschlussbetrieb umgeschaltet wird, – wobei im Wärmepumpenbetrieb mittels des Verdampfers (12) eine Umgebungswärmeleistung (WU) aufgenommen wird, zur Erzeugung der Heizwärmeleistung (WH), und – wobei im Kurzschlussbetrieb der Kondensator (8) und der Verdampfer (12) thermisch kurzgeschlossen werden, sodass ein Teil der Heizwärmeleistung (WH) als rückgeführte Wärmeleistung (WR) dem Verdampfer (12) zugeführt wird, und – wobei im Kurzschlussbetrieb ein Zuheizmodus eingestellt wird, in welchem die übrige Heizwärmeleistung (WH) als Nutzwärmeleistung (WN) abgegeben wird. Method for operating an air conditioning system ( 2 ), in particular in a vehicle, the climate system ( 2 ) a cooling circuit ( 4 ), with an evaporator ( 12 ), for receiving an environmental heat output (WU) from the environment (U), with a capacitor ( 8th ), for the output of a heating power (WH), and with a compressor ( 6 ), which is operated with a drive power (PA), - wherein the climate system ( 4 ) is switched between a heat pump operation and a short circuit operation, - wherein in heat pump operation by means of the evaporator ( 12 ) an ambient heat power (WU) is recorded, for generating the heating heat output (WH), and - wherein in short-circuit operation of the capacitor ( 8th ) and the evaporator ( 12 ) are thermally short-circuited, so that a part of the heating heat output (WH) as the recirculated heat output (WR) the evaporator ( 12 ), and - wherein in the short-circuit operation, a Zuheizmodus is set, in which the remaining thermal heat output (WH) as useful heat output (WN) is delivered. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (6) im Zuheizmodus mit einer höheren Antriebsleistung (PA) betrieben wird als im Wärmepumpenbetrieb. Method according to the preceding claim, characterized in that the compressor ( 6 ) is operated in the auxiliary heating mode with a higher drive power (PA) than in the heat pump mode. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kurzschlussbetrieb ein Abtaumodus eingestellt wird, in welchem der Verdampfer (12) lediglich einen Teil der rückgeführten Wärmeleistung (WR) aufnimmt und mittels des übrigen Teils der rückgeführten Wärmeleistung (WR) abgetaut wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the short-circuit operation, a defrost mode is set, in which the evaporator ( 12 ) receives only a portion of the recirculated heat output (WR) and is defrosted by means of the remainder of the recirculated heat output (WR). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kurzschlussbetrieb ein Aufheizmodus eingestellt wird, in welchem der Verdampfer (12) auf eine vorgegebene Verdampfertemperatur erwärmt wird, indem sämtliche Heizwärmeleistung (WH) als rückgeführte Wärmeleistung (WR) dem Verdampfer (12) zugeführt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the short-circuit operation, a heating mode is set, in which the evaporator ( 12 ) is heated to a predetermined evaporator temperature by all the heating power (WH) as the recirculated heat output (WR) the evaporator ( 12 ) is supplied. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (12) im Aufheizmodus auf eine Verdampfertemperatur von wenigstens 0°C erwärmt wird. Method according to the preceding claim, characterized in that the evaporator ( 12 ) is heated in the heating mode to an evaporator temperature of at least 0 ° C. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufheizmodus eingestellt wird, falls die Außentemperatur weniger als –10°C beträgt. Method according to one of the two preceding claims, characterized in that the heating mode is set if the outside temperature is less than -10 ° C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimasystem (2) in den Wärmepumpenbetrieb umgeschaltet wird, falls die Außentemperatur wenigstens –10°C beträgt, und in den Kurzschlussbetrieb, falls die Außentemperatur geringer ist als –10°C. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the air conditioning system ( 2 ) is switched to the heat pump mode if the outside temperature is at least -10 ° C, and into the short circuit mode if the outside temperature is lower than -10 ° C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimasystem (2) einen Wärmepfad (14) aufweist, zur Zuführung der rückgeführten Wärme (WR) im Kurzschlussbetrieb, wobei entlang des Wärmepfads (14) ein Absperrorgan (16) angeordnet ist und wobei das Klimasystem (2) von dem Wärmepumpenbetrieb in den Kurzschlussbetrieb umgeschaltet wird, indem das Absperrorgan (16) geöffnet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the air conditioning system ( 2 ) a heat path ( 14 ) for supplying the recirculated heat (WR) in the short circuit operation, wherein along the heat path ( 14 ) a shut-off device ( 16 ) and wherein the climate system ( 2 ) is switched from the heat pump operation in the short circuit operation by the obturator ( 16 ) is opened. Klimasystem (2), insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Kältekreis (4), welcher einen Verdampfer (12) aufweist, zur Aufnahme einer Umgebungswärmeleistung (WU) aus der Umgebung (U), einen Kondensator (8), zur Abgabe einer Heizwärmeleistung (WH), einen Verdichter (6), welcher mit einer Antriebsleistung (PA) betreibbar ist, und eine Steuereinheit (18), welche derart eingerichtet ist, dass – zwischen einem Wärmepumpenbetrieb und einem Kurzschlussbetrieb umgeschaltet wird, – wobei im Wärmepumpenbetrieb mittels des Verdampfers (12) eine Umgebungswärmeleistung (WU) aufgenommen wird, zur Erzeugung der Heizwärmeleistung (WH), und – wobei im Kurzschlussbetrieb der Kondensator (8) und der Verdampfer (12) thermisch kurzgeschlossen werden, sodass ein Teil der Heizwärmeleistung (WH) als rückgeführte Wärmeleistung (WR) dem Verdampfer (12) zugeführt wird, und – wobei im Kurzschlussbetrieb ein Zuheizmodus eingestellt wird, in welchem die übrige Heizwärmeleistung (WH) als Nutzwärmeleistung (WN) abgegeben wird. Climate system ( 2 ), in particular for a vehicle, with a refrigeration circuit ( 4 ), which is an evaporator ( 12 ), for receiving an ambient heat output (WU) from the environment (U), a capacitor ( 8th ), a heat output (WH), a compressor ( 6 ), which is operable with a drive power (PA), and a control unit ( 18 ), which is set up in such a way that - is switched over between a heat pump operation and a short-circuit operation, - wherein in heat pump operation by means of the evaporator ( 12 ) an ambient heat power (WU) is recorded, for generating the heating heat output (WH), and - wherein in short-circuit operation of the capacitor ( 8th ) and the evaporator ( 12 ) are thermally short-circuited, so that a part of the heating heat output (WH) as the recirculated heat output (WR) the evaporator ( 12 ), and - wherein in the short-circuit operation, a Zuheizmodus is set, in which the remaining thermal heat output (WH) as useful heat output (WN) is delivered. Klimasystem (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dieses frei von einem elektrischen Zuheizer ist. Climate system ( 2 ) according to the preceding claim, characterized in that it is free of an electric heater. Klimasystem (2) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Wärmepfad (14) aufweist, zur Zuführung der rückgeführten Wärme (WR) im Kurzschlussbetrieb, und dass ein Absperrorgan (16) angeordnet ist, zum Absperren des Wärmepfads (14) und zum Umschalten zwischen dem Wärmepumpenbetrieb und dem Kurzschlussbetrieb. Climate system ( 2 ) according to one of the two preceding claims, characterized in that it has a heat path ( 14 ), for supplying the recirculated heat (WR) in short-circuit operation, and in that a shut-off device ( 16 ) is arranged to shut off the heat path ( 14 ) and to switch between the heat pump operation and the short-circuit operation. Klimasystem (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältekreis (4) wassergekoppelt ausgebildet ist, mit einem Kondensatorkreis (20), an welchen der Kondensator (8) angeschlossen ist sowie ein Heizwärmetauscher (22), und mit einem Verdampferkreis (24), an welchen der Verdampfer (12) angeschlossen ist, und dass der Wärmepfad (14) als Bypassleitung (28) ausgebildet ist, welche den Kondensatorkreis (20) stromab des Kondensators (8) mit dem Verdampferkreis (24) stromauf des Verdampfers (12) verbindet. Climate system ( 2 ) according to one of claims 9 to 11, characterized that the cooling circuit ( 4 ) is water-coupled, with a capacitor circuit ( 20 ) to which the capacitor ( 8th ) and a heating heat exchanger ( 22 ), and with an evaporator circuit ( 24 ) to which the evaporator ( 12 ) and that the heat path ( 14 ) as a bypass line ( 28 ) is formed, which the capacitor circuit ( 20 ) downstream of the capacitor ( 8th ) with the evaporator circuit ( 24 ) upstream of the evaporator ( 12 ) connects. Klimasystem (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältekreis (4) luftgekoppelt ausgebildet ist, mit einem Heißluftkanal (32), entlang welchem der Kondensator (8) angeordnet ist, zur Erzeugung von erwärmter Luft (L), und dass der Wärmepfad (14) als Luftrückführungskanal (34) ausgebildet ist, mit einem Einlass (36) im Heißluftkanal (32) und stromab des Kondensators (8) und einem Auslass (38), zum Anströmen des Verdampfers (12) mit der erwärmten Luft (L). Climate system ( 2 ) according to one of claims 9 to 12, characterized in that the cooling circuit ( 4 ) is formed air-coupled, with a hot air duct ( 32 ), along which the capacitor ( 8th ), for generating heated air (L), and that the heat path ( 14 ) as an air return channel ( 34 ), with an inlet ( 36 ) in the hot air duct ( 32 ) and downstream of the capacitor ( 8th ) and an outlet ( 38 ), to inflate the evaporator ( 12 ) with the heated air (L).
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