DE102018221280A1 - Refrigeration system of a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for AC operation and for heating operation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage (1) eines Fahrzeugs mit einem für einen AC-Betrieb und für einen Heizbetrieb betreibaren Kältemittelkreislauf (2) und umfasst ein erstes Klimagerät (1.1) mit einem ersten Verdampfer (3.1) und einem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4.1), ein zweites Klimagerät (1.2) mit einem zweiten Verdampfer (3.2) und einem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4.2), einen Kältemittelverdichter (5), einen äußeren Wärmeübertrager (6) als Kältemittelkondensator oder Gaskühler oder als Wärmepumpenverdampfer, ein dem ersten Verdampfer (3.1) zugeordnetes erstes Expansionsorgan (AE1), und ein dem zweiten Verdampfer (3.2) zugeordnetes zweites Expansionsorgan (AE2), wobei der erste und zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4.1, 4.2) stromaufwärtsseitig mit der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters (5) fluidverbindbar ist. The invention relates to a refrigeration system (1) of a vehicle with a refrigerant circuit (2) that can be operated for AC operation and for heating operation and comprises a first air conditioner (1.1) with a first evaporator (3.1) and a first refrigerant-air heat exchanger ( 4.1), a second air conditioner (1.2) with a second evaporator (3.2) and a second refrigerant-air heat exchanger (4.2), a refrigerant compressor (5), an external heat exchanger (6) as a refrigerant condenser or gas cooler or as a heat pump evaporator, one of which first expansion element (AE1) assigned to the first evaporator (3.1), and a second expansion element (AE2) assigned to the second evaporator (3.2), the first and second refrigerant-air heat exchangers (4.1, 4.2) upstream on the high-pressure side of the refrigerant compressor (5 ) is fluidly connectable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem für einen AC-Betrieb (Kälteanlagenbetrieb) und für einen Heizbetrieb betreibaren Kältemittelkreislauf.The invention relates to a refrigeration system of a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for AC operation (refrigeration system operation) and for heating operation.
Der Einsatz von Kälteanlagen in Fahrzeugklimaanlagen ist bekannt, wobei manche Varianten für die Innenraumklimatisierung eine Mehrverdampferanlage vorsehen, die üblicherweise als 2-Verdampferanlage ausgeführt sind, nämlich mit einem Frontverdampfer und einem Heckverdampfer, die in der Regel parallel fluidverbunden sind. Darüber hinaus sind auch Reihenanordnungen bekannt.The use of refrigeration systems in vehicle air conditioning systems is known, with some variants providing a multi-evaporator system for indoor air conditioning, which are usually designed as a 2-evaporator system, namely with a front evaporator and a rear evaporator, which are generally fluid-connected in parallel. In addition, row arrangements are also known.
So ist aus der
Die
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Kälteanlage mit einem für einen AC-Betrieb und für einen Heizbetrieb betreibaren Kältemittelkreislauf mit einem ersten Klimagerät und einem zweiten Klimagerät anzugeben, die in den Kältemittelkreislauf hinsichtlich Heizleistung und erzielbarem Innenraumkomfort optimal eingebunden werden.It is an object of the invention to provide a refrigeration system with a refrigerant circuit operable for AC operation and for heating operation with a first air conditioning unit and a second air conditioning unit, which are optimally integrated into the refrigerant circuit with regard to heating output and achievable interior comfort.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kälteanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a refrigeration system with the features of patent claim 1.
Eine solche Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem für einen AC-Betrieb und für einen Heizbetrieb betreibaren Kältemittelkreislauf umfasst:
- - ein erstes Klimagerät mit einem ersten Verdampfer und einem ersten Kältemittel-Luft-Wärm eübertrager,
- - ein zweites Klimagerät mit einem zweiten Verdampfer und einem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager,
- - einen Kältemittelverdichter,
- - einen äußeren Wärmeübertrager als Kältemittelkondensator oder Gaskühler oder als Wärmepumpenverdampfer,
- - ein dem ersten Verdampfer zugeordnetes erstes Expansionsorgan, und
- - ein dem zweiten Verdampfer zugeordnetes zweites Expansionsorgan, wobei
- - der erste und zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager stromaufwärtsseitig mit der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters fluidverbindbar ist.
- a first air conditioner with a first evaporator and a first refrigerant-air heat exchanger,
- a second air conditioner with a second evaporator and a second refrigerant-air heat exchanger,
- - a refrigerant compressor,
- - an external heat exchanger as a refrigerant condenser or gas cooler or as a heat pump evaporator,
- a first expansion element assigned to the first evaporator, and
- - A second expansion element assigned to the second evaporator, wherein
- - The first and second refrigerant-air heat exchangers can be fluidly connected upstream to the high-pressure side of the refrigerant compressor.
Bei einer solchen Kälteanlage sind die beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, die auch als Heizregister bezeichnet werden, von dem an der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters bereitgestellten und auf Hochdruck verdichteten Kältemittel durchströmbar.In such a refrigeration system, the two refrigerant-air heat exchangers, which are also referred to as heating registers, can be flowed through by the refrigerant provided on the high-pressure side of the refrigerant compressor and compressed to high pressure.
Eine solche Kälteanlage ist vorteilhaft derart weitergebildet, dass
- - der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in einem ersten Heizregisterzweig des Kältemittelkreislaufs angeordnet ist,
- - der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in einem zweiten Heizregisterzweig des Kältemittelkreislaufs angeordnet ist, und
- - der erste und zweite Heizregisterzweig parallel fluidverbunden sind.
- the first refrigerant-air heat exchanger is arranged in a first heating register branch of the refrigerant circuit,
- - The second refrigerant-air heat exchanger is arranged in a second heating register branch of the refrigerant circuit, and
- - The first and second heating register branches are fluid-connected in parallel.
Eine solche Parallelschaltung der beiden Heizregisterzweige führt zu einer hohen Flexibilität bezüglich einer Aktivierung der einzelnen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager.Such a parallel connection of the two heating register branches leads to a high degree of flexibility with regard to activation of the individual refrigerant-air heat exchangers.
So ist es weiterbildungsgemäß möglich, dass
- - die parallel fluidverbundenen Heizregisterzweige über ein erstes Absperrorgan mit der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters fluidverbunden sind, und
- - zum Zu- und Abschalten des zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in dessen zweiten Heizregisterzweig stromaufwärtsseitig ein zweites Absperrorgan vorgeschaltet ist.
- - The parallel, fluid-connected heating register branches are fluid-connected to the high-pressure side of the refrigerant compressor via a first shut-off device, and
- - For switching the second refrigerant-air heat exchanger on and off, a second shut-off element is connected upstream of the second refrigerant-air heat exchanger in its second heating register branch.
Im Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs ist das erste Absperrorgan geöffnet, so dass der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager ständig mit auf Hochdruck verdichteten Kältemittel durchströmt wird. Mittels des zweiten Absperrorgans kann der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager optional zugeschaltet werden. Um eine Rückströmung von Kältemittel bei nicht zugeschaltetem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager zu verhindern, ist weiterbildungsgemäß dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in dessen zweiten Heizregisterzweig stromabwärtsseitig ein erstes Rückschlagventil nachgeschaltet.When the refrigerant circuit is in heating mode, the first shut-off device is open, so that the first refrigerant-air heat exchanger is constantly flowed through with refrigerant compressed to high pressure. By means of the second shut-off device, the second refrigerant-air heat exchanger can optionally be switched on. In order to prevent a backflow of refrigerant when the second refrigerant-air heat exchanger is not connected, a further check valve is connected downstream of the second refrigerant-air heat exchanger in its second heating register branch on the downstream side.
Um die beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager der beiden Klimageräte abwechselnd aktivierbar zu machen, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass zum Zu- und Abschalten des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in dessen ersten Heizregisterzweig stromaufwärtsseitig ein drittes Absperrorgan vorgeschaltet ist. Mit diesem dritten Absperrorgan kann der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager zu- oder abgeschaltet werden. Gegebenenfalls ist es weiterbildungsgemäß vorgesehen, auch dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in dessen ersten Heizregisterzweig ein zweites Rückschlagventil stromabwärtsseitig nachzuschalten, um bei nicht aktivierten ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager eine Rückströmung aus dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager zu verhindern.In order to make the two refrigerant-air heat exchangers of the two air conditioning units alternately activatable, a further embodiment of the invention provides that for switching the first refrigerant-air heat exchanger on and off, the first refrigerant-air heat exchanger in its first heating register branch upstream third shut-off device is connected upstream. With this third shut-off device, the first refrigerant-air heat exchanger can be switched on or off. If appropriate, it is provided according to the further development to also connect a second check valve downstream of the first refrigerant-air heat exchanger in its first heating register branch, in order to prevent backflow from the second refrigerant-air heat exchanger when the first refrigerant-air heat exchanger is not activated.
Ferner ist weiterbildungsgemäß das zweite und dritte Absperrorgan jeweils als absperrbares Expansionsorgan ausgebildet, so kann der Massenstrom des Kältemittels durch die beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager definiert eingestellt werden.Furthermore, according to the development, the second and third shut-off elements are each designed as lockable expansion elements, so the mass flow of the refrigerant can be set in a defined manner through the two refrigerant-air heat exchangers.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung hinsichtlich der parallelen Verschaltung der beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager besteht darin, dass
- - der erste Heizregisterzweig stromaufwärtsseitig über ein erstes Absperrorgan mit der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters fluidverbunden ist, und
- - der zweite Heizregisterzweig stromaufwärtsseitig über ein zweites Absperrorgan mit der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters fluidverbunden ist.
- - The first heating register branch on the upstream side is fluidly connected to the high-pressure side of the refrigerant compressor via a first shut-off device, and
- - The second heating register branch is fluidly connected upstream via a second shut-off element to the high-pressure side of the refrigerant compressor.
Damit wird jeder der beiden Heizregisterzweige über ein eigenes Absperrorgan mit der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters fluidverbunden. In einfacher Weise kann damit jeder der beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager einzeln oder zusammen aktiviert werden. Hierbei können die beiden Absperrorgane auch durch jeweils ein Expansionsorgan ersetzt werden, um die Massenströme durch die beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager einstellbar zu machen.This means that each of the two heating register branches is fluidly connected to the high-pressure side of the refrigerant compressor via its own shut-off device. Each of the two refrigerant-air heat exchangers can be activated individually or together in a simple manner. In this case, the two shut-off elements can also be replaced by one expansion element each, in order to make the mass flows through the two refrigerant-air heat exchangers adjustable.
Um Rückströmungen von Kältemittel in den jeweils einen inaktiven Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager zu verhindern ist weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass
- - dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in dessen ersten Heizregisterzweig ein erstes Rückschlagventil stromabwärtsseitig nachgeschaltet ist, und
- - dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in dessen ersten Heizregisterzweig ein zweites Rückschlagventil stromabwärtsseitig nachgeschaltet ist.
- - The second refrigerant-air heat exchanger in its first heating register branch, a first check valve is connected downstream, and
- - The first refrigerant-air heat exchanger is connected in its first heating register branch downstream of a second check valve.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung hinsichtlich der Verschaltungsart der beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters sieht vor, dass
- - der erste und zweite Heizregisterzweig in Reihe fluidverbunden sind, und
- - die Reihenschaltung aus dem ersten und zweiten Heizregisterzweig über ein erstes Absperrorgan mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters fluidverbindbar ist.
- - The first and second heating register branches are fluid-connected in series, and
- - The series connection from the first and second heating register branch can be fluidly connected to the high-pressure outlet of the refrigerant compressor via a first shut-off device.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung werden beide Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager dauerhaft von auf Hochdruck verdichtetem Kältemittel durchströmt. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass zuerst der erste Heizregisterzweig mit dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager von Kältemittel durchströmt wird und erst anschließend der zweite Heizregisterzweig mit dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, wobei der erste Heizregisterzweig über das erste Absperrorgan mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters fluidverbunden ist.In this embodiment of the invention, both refrigerant-air heat exchangers are permanently flowed through by refrigerant compressed to high pressure. In this embodiment of the invention, it is possible for the first refrigerant register branch with the first refrigerant-air heat exchanger to be flowed through by refrigerant and only then for the second heating register branch with the second refrigerant-air heat exchanger, the first heating register branch also having the first shut-off device the high-pressure outlet of the refrigerant compressor is fluid-connected.
Umgekehrt sieht eine andere Ausgestaltung Erfindung vor, dass zuerst der zweite Heizregisterzweig mit dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager von Kältemittel durchströmt wird und anschließend der erste Heizregisterzweig mit dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, wobei in diesem Fall der zweite Heizregisterzweig über das erste Absperrorgan mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters fluidverbunden ist.Conversely, another embodiment of the invention provides that first the second heating register branch with the second refrigerant-air heat exchanger is flowed through by refrigerant and then the first heating register branch with the first refrigerant-air heat exchanger, in this case the second heating register branch via the first shut-off device is fluidly connected to the high pressure outlet of the refrigerant compressor.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung hinsichtlich der Verschaltungsart der beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters sieht vor, dass
- - der erste Heizregisterzweig stromaufwärtsseitig des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers über ein erstes Absperrorgan mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters fluidverbunden ist,
- - der zweite Heizregisterzweig stromaufwärtsseitig des zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers über ein zweites Absperrorgan mit dem ersten Absperrorgan fluidverbunden ist, und
- - der zweite Heizregisterzweig stromabwärtsseitig des zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers über ein erstes Rückschlagventil mit einem Kältemitteleintritt des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers fluidverbunden ist.
- the first heating register branch is fluidly connected upstream of the first refrigerant-air heat exchanger via a first shut-off device to the high-pressure outlet of the refrigerant compressor,
- - the second heating register branch is fluidly connected to the first shut-off element upstream of the second refrigerant-air heat exchanger via a second shut-off device, and
- - The second heating register branch downstream of the second refrigerant-air heat exchanger is fluidly connected via a first check valve to a refrigerant inlet of the first refrigerant-air heat exchanger.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager ständig mit dem auf Hochdruck verdichteten Kältemittel des Kältemittelverdichters durchströmt, während der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager mittels des zweiten Absperrorgans zuschaltbar ist.In this embodiment of the invention, the first refrigerant-air heat exchanger is continuously flowed through by the high-pressure compressed refrigerant of the refrigerant compressor, while the second refrigerant-air heat exchanger can be activated by means of the second shut-off element.
Vorteilhaft ist es weiterbildungsgemäß hierbei, wenn der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager über ein Drosselorgan mit dem ersten Absperrorgan fluidverbunden ist. So kann ein definierter Massenstrom von Kältemittel durch den ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager eingestellt werden, aber auch sichergestellt wird, dass bei passender Abstimmung und Dimensionierung des Drosselorgans beide Wärmeübertrager ausreichend mit Kältemittel versorgt werden. Anstelle eines solchen Drosselorgans kann weiterbildungsgemäß entweder ein drittes Absperrorgan oder ein Expansionsorgan eingesetzt werden. Mittels eines solchen Absperrorgans ist es möglich, die beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in einer Reihenschaltung mit Kältemittel durchströmen zu lassen. Mit einem Expansionsorgan anstelle des Absperrorgans lässt sich der direkt dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager zugeführte Massenstrom des Kältemittels einstellen.It is advantageous according to a further development if the first refrigerant-air heat exchanger is fluidly connected to the first shut-off element via a throttle element. In this way, a defined mass flow of refrigerant can be set through the first refrigerant-air heat exchanger, but it is also ensured that both heat exchangers are adequately supplied with refrigerant if the throttle element is appropriately matched and dimensioned. Instead of such a throttle element, either a third shut-off element or an expansion element can be used according to the further development. By means of such a shut-off device, it is possible to let the two refrigerant-air heat exchangers flow through with refrigerant in a series connection. With an expansion device instead of the shut-off device, the mass flow of the refrigerant supplied directly to the first refrigerant-air heat exchanger can be set.
Ferner ist es weiterbildungsgemäß möglich, anstelle des das Zu- und Abschalten des zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers ermöglichende zweite Absperrorgan als Expansionsorgan auszubilden, so dass auch der Massenstrom des Kältemittels durch den zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager einstellbar ist.Furthermore, it is possible according to the further development, instead of the second shut-off element which enables the connection and disconnection of the second refrigerant-air heat exchanger, to be designed as an expansion element, so that the mass flow of the refrigerant through the second refrigerant-air heat exchanger can also be set.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 ein Kältemittelkreislauf einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem ersten und zweiten Klimagerät als erstes Ausführungsbeispiel, -
2 ein Kältemittelkreislauf einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem ersten und zweiten Klimagerät als zweites Ausführungsbeispiel, -
3 ein Kältemittelkreislauf einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem ersten und zweiten Klimagerät als drittes Ausführungsbeispiel, -
4 ein Kältemittelkreislauf einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem ersten und zweiten Klimagerät als viertes Ausführungsbeispiel, -
5 ein Kältemittelkreislauf einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem ersten und zweiten Klimagerät als fünftes Ausführungsbeispiel, und -
6 ein Kältemittelkreislauf einer Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem ersten und zweiten Klimagerät als sechstes Ausführungsbeispiel.
-
1 a refrigerant circuit of a refrigeration system of a vehicle with a first and second air conditioner as a first embodiment, -
2nd a refrigerant circuit of a refrigeration system of a vehicle with a first and second air conditioning unit as a second embodiment, -
3rd a refrigerant circuit of a refrigeration system of a vehicle with a first and second air conditioning unit as a third embodiment, -
4th a refrigerant circuit of a refrigeration system of a vehicle with a first and second air conditioning unit as a fourth embodiment, -
5 a refrigerant circuit of a refrigeration system of a vehicle with a first and second air conditioner as a fifth embodiment, and -
6 a refrigerant circuit of a refrigeration system of a vehicle with a first and second air conditioner as a sixth embodiment.
Die Kältemittelkreisläufe
Daher wird zunächst die gemeinsame Grundstruktur der Kältemittelkreisläufe
Jeder Kältemittelkreislauf
Der Kältemittelkreislauf
- - dem ersten Klimagerät
1.1 als Front-Klimagerät mit einem ersten Verdampfer3.1 als Front-Verdampfer und einem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager4.1 als Front-Heizregister, wobei der erste Verdampfer3.1 in einem Verdampferzweig3.10 und der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager4.1 in einem Heizregisterzweig4.10 angeordnet ist, - - dem zweiten Klimagerät
1.2 als Heck-Klimagerät mit einem zweiten Verdampfer3.2 als Heck-Verdampfer und einem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager4.2 als Heck-Heizregister, wobei der zweite Verdampfer3.2 in einem zweiten Verdampferzweig3.20 und der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager4.2 in einem zweiten Heizregisterzweig4.20 angeordnet ist, - - einem Kältemittelverdichter
5 , - - einem als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten äußeren Wärmeübertrager
6 mit einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenverdampfer für den Heizbetrieb zugeordneten ExpansionsorganAE7 , - - einem inneren Wärmeübertrager
9 , - - einem niederdruckseitigen Kältemittelspeicher bzw.
Akkumulator 10 , - - einem in dem ersten Verdampferzweig
3.10 angeordneten und dem ersten Verdampfer3.1 stromaufwärtsseitig vorgeschalteten ersten ExpansionsorganAE1 , - - einem in dem zweiten Verdampferzweig
3.20 angeordneten und dem zweiten Verdampfer3.2 stromaufwärtsseitig vorgeschalteten zweiten ExpansionsorganAE2 , - - einem der Parallelschaltung der beiden Verdampferzweige
3.10 und3.20 nachgeschalteten RückschlagventilR3 , welches überden Akkumulator 10 und den niederdruckseitigen Abschnitt des inneren Wärmeübertragers9 mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters5 fluidverbunden ist, - - einem Chiller-Zweig
8.1 mit dem Chiller 8 , einem diesem vorgeschalteten ExpansionsorganAE5 , wobei derChiller 8 , neben der Kühlung bspw. einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs, auch zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpenfunktion unter Nutzung der Abwärme mindestens einer elektrischen Komponente eingesetzt wird, - - einem AC- und Wärmepumpenzweig
2.1 mitdem äußeren Wärmeübertrager 6 und dem ExpansionsorganAE7 , wobei im Heizbetrieb der AC- und Wärmepumpenzweig2.1 stromaufwärts über das ExpansionsorganAE7 mit dem ersten Verdampferzweig3.10 und dem zweiten Verdampferzweig3.20 unter Bildung eines ersten AbzweigpunktesAb1 fluidverbindbar ist und stromabwärts über ein AbsperrorganA6 mit dem Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters5 fluidverbindbar ist, während im AC-Betrieb der AC-und Wärmepumpenzweig2.1 stromaufwärts über ein AbsperrorganA4 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters5 fluidverbindbar ist, - - einem Reheat-Zweig
2.3 mit einem als Expansionsventil ausgebildeten Nachheiz-ExpansionsorganAE6 , wobei der Reheat-Zweig2.3 stromabwärts mitdem äußeren Wärmeübertrager 6 unter Bildung eines zweiten AbzweigpunktesAb2 und stromaufwärts mit dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager4.1 bzw.bei dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 4 mit dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager4.2 fluidverbunden ist, - - einem Wärmepumpenrückführzweig
2.4 mit dem AbsperrorganA6 und einem RückschlagventilR4 , wobei der Wärmepumpenrückführzweig2.4 stromaufwärts über den zweiten AbzweigpunktAb2 mitdem äußeren Wärmeübertrager 6 und stromabwärtsmit dem Akkumulator 10 fluidverbindbar ist, - - einem Absaugzweig
2.5 mit einem AbsperrventilA5 , wobei der Absaugzweig2.5 stromabwärts über einen dritten AbzweigpunktAb3 mit dem AbsperrventilA6 und dem RückschlagventilR4 des Wärmepumpenrückführzweiges2.4 fluidverbunden ist, und - - einem bspw. als Hochvolt-PTC-Heizelement ausgeführten elektrischen Heizelement als ersten Zuheizer
7.1 des ersten Klimagerätes1.1 und einem ebenso bspw. als Hochvolt-PTC-Heizelement ausgeführten elektrischen Heizelement als zweiten Zuheizer7.2 des zweiten Klimagerätes1.2 .
- - the first air conditioner
1.1 as a front air conditioner with a first evaporator3.1 as a front evaporator and a first refrigerant-air heat exchanger4.1 as a front heating register, the first evaporator3.1 in an evaporator branch3.10 and the first refrigerant-air heat exchanger4.1 in a heating register branch4.10 is arranged - - the second air conditioner
1.2 as a rear air conditioner with a second evaporator3.2 as a rear evaporator and a second refrigerant-air heat exchanger4.2 as a rear heating register, the second evaporator3.2 in a second evaporator branch3.20 and the second refrigerant-air heat exchanger4.2 in a second heating register branch4.20 is arranged - - a refrigerant compressor
5 , - - An external heat exchanger designed as a condenser or
gas cooler 6 with a same in its function as a heat pump evaporator for the heating expansion unit assignedAE7 , - - an
internal heat exchanger 9 , - - A low-pressure refrigerant storage or accumulator
10th , - - one in the first evaporator branch
3.10 arranged and the first evaporator3.1 upstream upstream first expansion deviceAE1 , - - one in the second evaporator branch
3.20 arranged and the second evaporator3.2 upstream upstream second expansion elementAE2 , - - One of the parallel connection of the two evaporator branches
3.10 and3.20 downstream check valveR3 which over the accumulator10th and the low-pressure side section of theinner heat exchanger 9 with the inlet side of the refrigerant compressor5 is fluid connected, - - a chiller branch
8.1 with the chiller8th , an expansion organ upstream of thisAE5 , the chiller8th , in addition to cooling, for example, an electrical component of the vehicle, is also used to implement a water heat pump function using the waste heat of at least one electrical component, - - an AC and heat pump branch
2.1 with theexternal heat exchanger 6 and the expansion organAE7 , with the AC and heat pump branch in heating mode2.1 upstream via the expansion organAE7 with the first evaporator branch3.10 and the second evaporator branch3.20 forming a first branch pointFrom1 is fluid connectable and downstream via a shut-off deviceA6 with the low pressure inlet of the refrigerant compressor5 is fluid connectable, while in AC operation the AC and heat pump branch2.1 upstream via a shut-off deviceA4 with the high pressure outlet of the refrigerant compressor5 is fluid connectable, - - a reheat branch
2.3 with a post-heating expansion element designed as an expansion valveAE6 , the reheat branch2.3 downstream with theexternal heat exchanger 6 forming a second branch pointStarting at 2 and upstream with the first refrigerant-air heat exchanger4.1 or in the refrigerant circuit2nd according to4th with the second refrigerant-air heat exchanger4.2 is fluid connected, - - a heat pump return branch
2.4 with the shut-off deviceA6 and a check valveR4 , with the heat pump return branch2.4 upstream via the second branch pointStarting at 2 with theexternal heat exchanger 6 and downstream with the accumulator10th is fluid connectable, - - a suction branch
2.5 with a shut-off valveA5 , the suction branch2.5 downstream via a third branch pointFrom 3 with the shut-off valveA6 and the check valveR4 of the heat pump return branch2.4 is fluid-connected, and - - An electrical heating element designed as a high-voltage PTC heating element, for example, as the first auxiliary heater
7.1 of the first air conditioner1.1 and an electrical heating element, which is also designed, for example, as a high-voltage PTC heating element, as a second auxiliary heater7.2 of the second air conditioner1.2 .
Als Sensoren sind in dem Kältemittelkreislauf
So ist dem Kältemittelverdichter
Im Folgenden werden die Kältemittelkreisläufe
Der Kältemittelkreislauf
Gemäß
Bei diesem Kältemittelkreislauf
Gemäß
Es ist auch möglich den Absaugzweig
Die Anbindung der beiden Heizregisterzweige
Mit einem solchen Kältemittelkreislauf
Der Absaugzweig
Alternativ ist es auch möglich, dass für jeden Heizregisterzweig
Das zweite und dritte Absperrorgan
Bei dem Kältemittelkreislauf
Bei dieser Anbindung der beiden Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager
Bei dem Kältemittelkreislauf
So ist nach
Ist es Ziel den Hochdruck und damit die Heizleistung im ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager
Nach
Ebenfalls kann der Hochdruck und damit die Heizleistung im zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager
Falls bei diesen Kältemittelkreisläufen
Bei dem Kältemittelkreislauf
Bei diesem Kältemittelkreislauf
Das in dem ersten Heizregisterzweig
Ein Absaugzweig
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den
Im Folgenden wird der AC-Betrieb und der Heizbetrieb der Kälteanlage
Mit den beiden Absperrorganen
Die beiden Absperrventile
Die beiden Umschaltventile können in einem finalen Schritt als einziges kompaktes elektrisches Mehrwegeventil zusammengefasst und ausgeführt werden.In a final step, the two changeover valves can be combined and implemented as the only compact electrical multi-way valve.
Generell besteht die Möglichkeit durch geschickte Kombination einzelner Ventile, diese zusammenzuführen und als Mehrwegeventile umzusetzen, um damit das System ggf. kompakter und preiswerter zu realisieren.In general, by skillfully combining individual valves, it is possible to combine them and implement them as multi-way valves in order to make the system more compact and inexpensive.
Im AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs
In diesem AC-Betrieb ist der Heizzweig
Der erste Druck-Temperatursensor
Der zweite Druck-Temperatursensor
Der an der Austrittsseite des äußeren Wärmeübertragers
Der stromabwärts des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers
Der zusätzlich in den Klimaanlagen
Der fünfte Druck-Temperatursensor
Im Folgenden soll der Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs
Im Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs
Bei dem Kältemittelkreislauf
In Abhängigkeit der fluidmäßigen Anbindung des ersten und zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers
Falls in diesem Kältemittelkreislauf
Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des Chillers
Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des äußeren Wärmeübertragers
Eine indirekte Dreiecksschaltung wird dadurch realisiert, dass bei geöffnetem Absperrorgan
Bei einem Reheat-Betrieb wird der in den Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom mittels des ersten Verdampfers
Zur Vereinfachung der Systeme kann, bezogen auf die
Weiterhin ist bei AC-Betrieb und getrennt voneinander aktiven Verdampfern
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- KälteanlageRefrigeration system
- 1.11.1
-
erstes Klimagerät der Kälteanlage
1 first air conditioning unit of the refrigeration system1 - 1.21.2
-
zweites Klimagerät der Kälteanlage
1 second air conditioning unit of the refrigeration system1 - 22nd
-
Kältemittelkreislauf der Kälteanlage
1 Refrigerant circuit of the refrigeration system1 - 2.12.1
-
AC- und Wärmepumpenzweig des Kältemittelkreislaufs
2 AC and heat pump branch of the refrigerant circuit2nd - 2.22.2
- HeizweigHeizweig
- 2.32.3
- Reheat-ZweigReheat branch
- 2.42.4
- WärmepumpenrückführzweigHeat pump return branch
- 2.52.5
- AbsaugzweigSuction branch
- 2.502.50
- Absaugzweig Suction branch
- 3.13.1
-
erster Verdampfer des ersten Klimagerätes
1.1 first evaporator of the first air conditioner1.1 - 3.103.10
- erster Verdampferzweigfirst evaporator branch
- 3.23.2
-
zweiter Verdampfer des zweiten Klimagerätes
1.2 second evaporator of the second air conditioner1.2 - 3.203.20
- zweiter Verdampferzweig second evaporator branch
- 4.14.1
-
erster Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager des ersten Klimagerätes
1.1 first refrigerant-air heat exchanger of the first air conditioner1.1 - 4.104.10
- erster Heizregisterzweigfirst heating register branch
- 4.24.2
-
zweiter Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager des zweiten Klimagerätes
1.2 second refrigerant-air heat exchanger of the second air conditioner1.2 - 4.204.20
- zweiter Heizregisterzweig second heating register branch
- 55
- Kältemittelverdichter Refrigerant compressors
- 66
- äußerer Wärmeübertrager external heat exchanger
- 7.17.1
-
erste Zusatzheizung des ersten Klimagerätes
1.1 first additional heater of the first air conditioner1.1 - 7.27.2
-
zweite Zusatzheizung des zweiten Klimagerätes
1.2 second auxiliary heater of the second air conditioner1.2 - 88th
- ChillerChiller
- 8.08.0
-
Kühlmittelkreislauf des Chillers
8 Coolant circuit of the chiller8th - 8.18.1
- ChillerzweigChiller branch
- 99
- innerer Wärmeübertrager internal heat exchanger
- 1010th
- Akkumulator accumulator
- A1A1
- erstes Absperrorganfirst shut-off device
- A2A2
- zweites Absperrorgansecond shut-off device
- A3A3
- drittes Absperrorganthird shut-off device
- A4A4
- AbsperrorganShut-off device
- A5A5
- AbsperrorganShut-off device
- A50A50
- AbsperrorganShut-off device
- A6A6
- AbsperrorganShut-off device
- A7 A7
- Absperrorgan Shut-off device
- AE1AE1
- absperrbares erstes Expansionsorganlockable first expansion organ
- AE2AE2
- absperrbares zweites Expansionsorganlockable second expansion organ
- AE3AE3
- absperrbares Expansionsorganlockable expansion device
- AE4AE4
- absperrbares Expansionsorganlockable expansion device
- AE5AE5
- absperrbares Expansionsorganlockable expansion device
- AE6AE6
- absperrbares Expansionsorganlockable expansion device
- AE7AE7
- absperrbares Expansionsorgan lockable expansion device
- DD
- Drosselorgan Throttling device
- L1L1
- erster Zuluftstromfirst supply air flow
- L2L2
- zweiter Zuluftstrom second supply air flow
- O1O1
-
Austritt des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers
4.1 Outlet of the first refrigerant-air heat exchanger4.1 - O2O2
-
Austritt des zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers
4.2 Outlet of the second refrigerant-air heat exchanger4.2 - R1R1
- erstes Rückschlagventilfirst check valve
- R2R2
- zweites Rückschlagventilsecond check valve
- R3R3
- Rückschlagventilcheck valve
- R4R4
- Rückschlagventilcheck valve
- PT1PT1
- erster Druck-Temperatursensorfirst pressure-temperature sensor
- PT2PT2
- zweiter Druck-Temperatursensorsecond pressure-temperature sensor
- PT3PT3
- dritter Druck-Temperatursensorthird pressure-temperature sensor
- PT4PT4
- vierter Druck-Temperatursensorfourth pressure-temperature sensor
- PT5PT5
- fünfter Druck-Temperatursensorfifth pressure-temperature sensor
- PT6PT6
- sechster Druck-Temperatursensorsixth pressure-temperature sensor
- PT7PT7
- siebter Druck-Temperatursensorseventh pressure-temperature sensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102004042678 A1 [0004]DE 102004042678 A1 [0004]
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Publications (1)
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