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Die Erfindung betrifft ein System
zum Heizen und Kühlen
eines Innenraums eines Fahrzeugs, mit einem in einem Klimagerät angeordneten
Heizungswärmetauscher,
der mit zumindest einer Wärmequelle
verbindbar oder zumindest teilweise durch diese gebildet ist, einem
in dem Klimagerät
angeordneten Verdampfer, der mit einem Kältekreis verbindbar ist, und
einem Latentspeicher zum Speichern von Wärme beziehungsweise Kälte. Weiterhin
betrifft die Erfindung ein Klimagerät zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen System.
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Die genannten Klimageräte werden
auch als Klimaboxen, Frontboxen oder HVACs ("Heat Ventilation Air
Condition") bezeichnet.
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Die
DE 100 65 279 C1 betrifft eine Vorrichtung
zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums, mit einem einen Verdichter,
einen Verflüssiger
und wenigstens einen Verdampfer umfassenden Kältemittelkreislauf und mit
einem wenigstens eine Wärmequelle
(beispielsweise Motor oder Fahrzeugzusatzheizgerät) sowie wenigstens einen Wärmetauscher
aufweisenden Wärmeträgerkreislauf.
Zur Vereinfachung des Systems und der Beschleunigung des Ansprechverhaltens
beim Heizen oder Kühlen
ist gemäß der
DE 100 65 279 C1 vorgesehen,
dass ein Verdampfer des Kältemittelkreislaufs
und ein Wärmetauscher
des Wärmeträgerkreislaufs
gemeinsam in einem zur Speicherung von Wärme oder Kälte geeigneten Speicher angeordnet
sind.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Systeme
derart weiterzubilden, dass sich ein kompakterer Aufbau ergibt,
der zu geringeren Herstellungs- beziehungsweise Einbaukosten und
einem geringeren Platzbedarf führt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße System baut auf dem gattungsgemäßen Stand
der Technik dadurch auf, dass in dem Klimagerät weiterhin ein Wärmetauscher
angeordnet ist, der mit dem Latentspeicher über einen Wärmeträgerkreislauf verbindbar ist. Durch
die Anordnung des Wärmetauschers
in dem Klimagerät
kann die nach außen
sichtbare Anzahl der Systemkomponenten verringert werden und es ergibt
sich ein insgesamt kompakterer Aufbau. Die Anordnung des Wärmetauschers
in dem Klimagerät, das
ohnehin Bauteile wie Gehäuse,
Gebläse, Luftführungen
usw. enthält,
senkt weiterhin den für
eine Standklimatisierung erforderlichen Aufwand und damit die Kosten,
da ohnehin vorhandene Bauteile auch zur Standklimatisierung verwendet
werden können. Darüber hinaus
ermöglicht
die Anordnung des Wärmetauschers
in dem Klimagerät
eine Vielzahl von vorteilhaften Weiterbildungen, von denen zumindest einige
später
noch näher
erläutert
werden.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Systems
ist vorgesehen, dass der Latentspeicher bei der Beladung mit Kälte Bestandteil
des Kältekreises
ist. Der Käl-tekreis umfasst dabei
in an sich bekannter Weise vorzugsweise einen Verdichter, einen
Kondensator und zumindest einen Verdampfer, dem ein Expansionsorgan
zugeordnet ist. Es wird als vorteilhaft erachtet, wenn zum Beladen
des Latentspeichers mit Kälte
derselbe Verdichter und derselbe Kondensator verwendet werden, die auch
mit dem in dem Klimagerät
angeordneten Verdampfer zusammenwirken können.
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In diesem Zusammenhang wird weiterhin
bevorzugt, dass der Latentspeicher einen als Wärmetauscher betreibbaren weiteren
Verdampfer und einen von einem Wärmeträger durchströmbaren Latentspeicherwärmetauscher
aufweist. Der weitere Verdampfer kann dabei insbesondere parallel
zu dem im Klimagerät
vorgesehenen Verdampfer angeordnet sein, wobei dem weiteren Verdampfer
vorzugsweise ein weiteres Expansionsorgan zugeordnet ist. Der Latentspeicher
weist somit zwei Wärmetauscher
auf (den Verdampfer und den Latentspeicherwärmetauscher), von denen einer
mit dem Kältemittelkreislauf
in Verbindung steht, während
der anderen mit einem Wärmeträgerkreislauf
in Verbindung steht, wobei der Wärmeträger beispielsweise
durch eine Sole beziehungsweise ein Wasser-/Gykolgemisch gebildet
sein kann. Im Zusammenhang mit der Kältespeicherung ermöglicht es
der Einsatz von zwei Wärmetauschern
in dem Latentspeicher, dass mit dem einen Wärmetauscher die Beladung über Kältemittel
ermöglicht
wird, während
mit dem zweiten Wärmetauscher
die Entladung über
einen Solekreislauf erfolgen kann. Die Kälteeinbringung in den Innenraum
eines Kraftfahrzeugs über
Sole/Luft-Wärmetauscher
beziehungsweise soleführende
Wärmetauscher
ist vorteilhaft, weil soleführende
Wärmetauscher
in vielen Fällen
eine vergleichsweise geringe Baugröße erfordern, so dass der jeweilige
Einbauort flexibel gewählt
werden kann. Die Kälte-
beziehungsweise Wärmeeinbringung
mit Sole/Luft-Wärmetauschern
ist weiterhin vorteilhaft, weil Wärme/Kälte mit vergleichsweise geringem
Aufwand von der Quelle zum Wärmetauscher
transportiert werden kann. Beispielsweise im Vergleich zu Luft als
Wärmeträger wird
für die
Soleleitungen weniger Bauvolumen benötigt als für entsprechende Luftführungen.
Weiterhin ergeben sich bei der Verwendung von Soleleitungen auch
Vorteile hinsichtlich der Kosten.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Systems
ist weiterhin vorgesehen, dass der Latentspeicher zum Beladen mit
Wärme mit zumindest
einer Wärmequelle
verbindbar ist. Die Beladung des Latentspeichers mit Wärme erfolgt
dabei in vorteilhafter Weise über
den Latentspeicherwärmetauscher.
Zu diesem Zweck wird das Wärmeträgermedium
durch eine Wärmequelle
(beispielsweise den Fahrzeugmotor, eine Stand- und/oder Zusatzheizung)
erwärmt,
wobei die Wärme über den
Latentspeicherwärmetauscher
an das in dem Latentspeicher vorgesehene Speichermedium zumindest
teilweise abgegeben und somit gespeichert wird.
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Bei einer als besonders vorteilhaft
erachteten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems
ist vorgesehen, dass bei der Entladung des Latentspeichers abgegebene
Kälte dem
Innenraum des Fahrzeugs zumindest teilweise über den Wärmetauscher zugeführt wird
und dass bei der Entladung des Latentspeichers abgegebene Wärme dem
Innenraum des Fahrzeugs zumindest teilweise über den Heizungswärmetauscher
zugeführt
wird. Es wird als besonders vorteilhaft erachtet, zur Abgabe von
Wärme und
Kälte unterschiedliche
Wärmetauscher
zu verwenden, insbesondere weil dadurch ein schlagartiges Beschlagen
der Scheiben vermieden werden kann. Ein derartiges Beschlagen der
Scheiben tritt in vielen Fällen
auf, wenn ein zur Abgabe von Kälte
verwendeter Wärmetauscher
nachfolgend zur Abgabe von Wärme
verwendet wird. In diesem Fall verdunstet nämlich das bei der Abgabe von
Kälte erzeugte Kondenswasser
(zumindest teilweise), was zu dem unerwünschten Beschlagen der Scheiben
führt.
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Im vorstehend erläuterten Zusammenhang ist bei
dem erfindungsgemäßen System
vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass bei der Entladung des Latentspeichers
abgegebene Wärme
dem Innenraum des Fahrzeugs zumindest teilweise über den Heizungswärmetauscher
zugeführt
wird, indem die von dem Latentspeicher abgegebene Wärme zumindest
teilweise zur Erhöhung
der Vorlauftemperatur einer Wärmequelle
verwendet wird. Die Erhöhung
der Vorlauftemperatur ermöglicht
es, in dem Latentspeicher gespeicherte Wärme zu nutzen, ohne zur Abgabe
von Wärme
und Kälte
denselben Wärmetauscher verwenden
zu müssen.
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Bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems
kann vorgesehen sein, dass zumindest ein weiterer Wärmetauscher
vorgesehen ist, der außerhalb
des Klimagerätes
angeordnet und mit dem Latentspeicher verbindbar ist. Der weitere
Wärmetauscher
kann dabei beispielsweise im Bereich einer in einer Nutzfahrzeugkabine
vorgesehenen Liege angeordnet sein, so dass auch eine Standklimatisierung
speziell dieses Bereichs möglich ist.
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Je nach Ausführungsform kann bei dem erfindungsgemäßen System
vorgesehen sein, dass der Latentspeicher über eine oder mehrere Ventileinrichtungen
mit dem Kältekreis
und/oder mit zumindest einer Wärmequelle
und/oder mit dem Wärmetauscher
und/oder mit dem weiteren Wärmetauscher in
Verbindung steht. Bei den Ventilen kann es sich beispielsweise um
4/2-Wegeventile
handeln, die magnetisch betrieben werden. Selbstverständlich schließt dies
den Einsatz anderer Ventile nicht aus.
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Weiterhin ist auch bei dem erfindungsgemäßen System
in an sich bekannter Weise vorgesehen, dass dem Klimagerät zumindest
ein Gebläse
zugeordnet ist. Dabei wird bevorzugt, dass das Gebläse innerhalb
des Klimagerätes
angeordnet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Systems
sieht vor, dass der Heizungswärmetauscher,
der Verdampfer und der Wärmetauscher
in dem Klimagerät
derart angeordnet sind, dass sie nacheinander oder gleichzeitig
von einem Luftstrom durchströmt
werden können.
Bei dem Luftstrom kann es sich insbesondere um einen von zumindest
einem in dem Klimagerät
angeordneten Gebläse
erzeugten Luftstrom handeln.
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Im vorstehend erläuterten Zusammenhang wird weiterhin
bevorzugt, dass der Heizungswärmetauscher,
der Verdampfer und der Wärmetauscher
in dem Klimagerät
bezogen auf den Luftstrom hintereinander angeordnet sind. Die Reihenfolgen,
in der der Heizungswärmetauscher,
der Verdampfer und der Wärmetauscher
in dem Klimagerät
angeordnet werden, ist dabei prinzipiell frei wählbar und kann den jeweiligen
Anforderungen hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Einbauraums,
der Strömungscharakteristik,
der jeweiligen Klimatisierungsaufgabe (beispielsweise Reheat-Betrieb)
usw. angepasst werden.
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Je nach Ausführungsform kann bei dem erfindungsgemäßen System
vorgesehen sein, dass die Wärmequelle
einen Antriebsmotor des Fahrzeugs und/oder eine Standheizung und/oder
ein Zusatzheizgerät
umfasst. Bei dem Zusatzheizgerät
kann es sich beispielsweise um ein elektrisches Zusatzheizgerät handeln.
Weiterhin kommen Ausführungsformen
in Betracht, bei denen die Wärmequelle
den in dem Klimagerät
angeordneten Wärmetauscher
bildet.
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Die Erfindung betrifft auch ein Klimagerät zur Verwendung
in dem erfindungsgemäßen System, wobei
hinsichtlich des Klimagerätes
vorgesehen ist, dass es einen Heizungswärmetauscher, der dazu vorgesehen
ist, mit einem Heizungssystem des Fahrzeugs verbunden zu werden
oder der dieses zumindest teilweise bildet, einen Verdampfer, der
dazu vorgesehen ist, mit einem Kältekreis
verbunden zu werden, und einen Wärmetauscher
aufweist, der dazu vorgesehen ist, mit einem Latentspeicher verbunden zu
werden.
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Auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Klimagerät ist vorzugsweise
vorgesehen, dass es zumindest ein Gebläse aufweist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Klimagerätes ist
vorgesehen, dass der Heizungswärmetauscher,
der Verdampfer und der Wärmetauscher
in dem Klimagerät
derart angeordnet sind, dass sie nacheinander oder gleichzeitig
von einem Luftstrom durchströmt
werden können.
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In diesem Zusammenhang kann weiterhin vorgesehen
sein, dass der Heizungswärmetauscher, der
Verdampfer und der Wärmetauscher
in dem Klimagerät
bezogen auf den Luftstrom hintereinander angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis
zugrunde, dass ein zwei Wärmetauscher
aufweisender Latentspeicher bei einem System zum Heizen und Kühlen eines
Innenraums eines Fahrzeugs in vorteilhafter Weise, insbesondere
zur Standklimatisierung, eingesetzt werden kann, wenn ein mit dem
Latentspeicher zusammenwirkender Wärmetauscher zusätzlich in einem
an sich bekannten Klimagerät
angeordnet wird. Als besonders vorteilhaft wird es erachtet, wenn zur
Abgabe von in dem Latentspeicher gespeicherte Kälte ein anderer Wärmetauscher
eingesetzt wird, als zur Abgabe von in dem Latentspeicher gespeicherter
Wärme.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf
die beigefügte
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems;
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2 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems;
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3a eine
schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems;
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3b das
System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der über ein
Heizgerät
zugeheizt wird;
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3c das
System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der Latentspeicher
mit Wärme
geladen wird;
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3d das
System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der die Vorlauftemperatur
des Heizgerätes durch
von dem Latentspeicher abgegebene Wärme erhöht wird;
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3e das
System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der mit
Wärme beladene
Latentspeicher zum Heizen des Innenraums des Fahrzeugs über den
Heizungswärmetauscher
entladen wird.
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3f das
System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der ein sogenannter
Kühl- und
Reheatbetrieb erfolgt;
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3g das
System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der Latentspeicher
mit Kälte
geladen wird;
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3h das
System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der mit
Kälte beladene
Latentspeicher über
den in dem Klimagerät
angeordneten Wärmetauscher
entladen wird;
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3i das
System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der mit
Kälte beladene
Latentspeicher über
einen optionalen weiteren Verbraucher entladen wird; und
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3j das
System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der mit
Wärme beladene
Latentspeicher über
einen optionalen weiteren Verbraucher entladen wird.
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In den Zeichnungen sind geöffnete Ventilkomponenten
durchgehend hell dargestellt, während geschlossene
Ventilkomponenten durchgehend dunkel dargestellt sind.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems
zum Heizen und Kühlen
des Innenraums eines Fahrzeugs. Das dargestellte System umfasst
ein Klimagerät 10,
eine Wärmequelle 14,
eine Standklimaanlage 24, ein Ventil 36, einen
Verdichter 56 und einen Kondensator 58. Die Wärmequelle 14 kann
beispielsweise durch den Fahrzeugmotor und/oder ein (Zusatz-) Heizgerät und/oder
eine Standheizung usw. gebildet sein. Das Klimagerät 10 weist
einen Heizungswärmetauscher 12 auf,
der mit der Wärmequelle 14 in
Verbindung steht. Bei dieser wie auch bei allen anderen nachfolgend
erläuterten
Ausführungsformen
der Erfindung ist es möglich,
dass der Heizungswärmetauscher 12 zumindest
teilweise selbst die Wärmequelle 14 bildet,
beispielsweise in Form eines elektrischen Zusatzheizgerätes. In
dem Klimagerät 10 ist
weiterhin ein Verdampfer 16 angeordnet, dem ein Expansionsorgan 60 zugeordnet
ist. Der Verdampfer 16 bildet gemeinsam mit dem Verdichter 56,
dem Kondensator 58 und dem Expansionsorgan 60 einen
an sich bekannten Kompressionskältekreislauf.
Zusätzlich
zu dem Heizungswärmetauscher 12 und
dem Verdampfer 16 ist ein Wärmetauscher 20 in
dem Klimagerät 10 angeordnet,
wobei der Wärmetauscher 20 über einen
Wärmeträgerkreislauf
mit der Standklimaanlage 24 verbindbar ist, was nachfolgend
noch näher
erläutert
wird. Ein Gebläse 54 ist
derart in dem Klimagerät 10 angeordnet,
dass der von dem Gebläse 54 erzeugte
Luftstrom nacheinander durch den Wärmetauscher 20, den
Verdampfer 16 und den Heizungswärmetauscher 12 strömt, bevor
er dem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt wird. Es wird darauf hingewiesen,
dass bei dieser wie auch bei allen anderen später noch näher erläuterten Ausführungsformen der
Erfindung die Anordnungsreihenfolge des Heizungswärmetauschers 12,
des Verdampfers 16 und des Wärmetauschers 20 entsprechend
den jeweiligen Anforderungen modifiziert werden kann. Die Standklimaanlage 24 umfasst
eine Pumpe 26, die zum Umwälzen eines Wärmeträgers vorgesehen
ist, der beispielsweise durch ein Wasser/Glykol-Gemisch gebildet
sein kann. Weiterhin ist der Standklimaanlage 24 ein Latentspeicher 18 zugeordnet,
der einen nicht dargestellten weiteren Verdampfer umfasst, dem ein
weiteres Expansionsorgan 32 zugeordnet ist. Der nicht dargestellte
in dem Latentspeicher 18 vorgesehene weitere Verdampfer
ist parallel zu dem in dem Klimagerät 10 vorgesehenen
Verdampfer 16 angeordnet und dient dazu, den Latentspeicher 18 mit
Kälte zu
beladen. Der Standklimaanlage 24 ist weiterhin ein Ausgleichsbehälter 28 zugeordnet,
in dem gegebenenfalls überschüssiges Wärmeträgermedium
aufbewahrt werden kann. Der Latentspeicher 18 enthält irgendein
geeignetes Speichermedium, beispielsweise Wasser.
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Nachfolgend werden beispielhaft einige mögliche Betriebsweisen
des in 1 dargestellten Systems
erläutert.
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Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist der Latentspeicher 18 ausschließlich zum
Speichern von Kälte
vorgesehen. Um den Latentspeicher 18 mit Kälte zu laden
wird beim Betrieb des Verdichters 56 zumindest das 2/2-Ventil 34 geöffnet. Auf
diese Weise wird dem weiteren Expansionsorgan 32 Kältemittel
zugeführt,
das in dem in dem Latentspeicher 18 vorgesehenen (nicht
dargestellten) weiteren Verdampfer verdampft wird. Die dadurch freiwerdende Kälte wird
in dem ebenfalls in dem Latentspeicher 18 enthaltenen Speichermedium
gespeichert. Gegebenenfalls kann parallel zum Laden des Latentspeichers 18 auch
das 2/2-Ventil 36 geöffnet
werden, so dass in dem Verdampfer 16 erzeugte Kälte mittels des
Gebläses 54 in
den Innenraum des Fahrzeugs eingebracht werden kann. Unabhängig davon,
ob das 2/2-Ventil 34 zum Laden des Latentspeichers 18 geöffnet ist
oder nicht, kann der aus dem Verdampfer 16 austretende
abgekühlte
und entfeuchtete Luftstrom durch den Heizungswärmetauscher 12 wieder erwärmt werden,
so dass sich eine Betriebsart ergibt, die primär dazu vorgesehen ist, dem
Fahrzeuginnenraum entfeuchtete Luft zuzuführen.
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Die Entladung des Latentspeichers 18 erfolgt,
indem die Pumpe 26 in Betrieb gesetzt wird. Dadurch zirkuliert
das Wärmeträgermedium
(beispielsweise ein Wasser/Glykol-Gemisch) durch den in dem Latentspeicher 18 vorgesehenen
jedoch nicht dargestellten Latentspeicherwärmetauscher und den Wärmetauscher 20,
wobei diese Betriebsart insbesondere zur Standklimatisierung bei
abgeschaltetem Antriebsmotor und somit nicht aktivem Verdichter 56 vorgesehen
ist. Es ist jedoch ebenfalls möglich,
den Latentspeicher 18 bei aktivem Verdichter 56 zu
entladen, beispielsweise bei geschlossenem 2/2-Ventil 34 und
geöffnetem
2/2-Ventil 36, wobei diese Betriebsart beispielsweise in
Fällen
eingesetzt werden kann, in denen ein besonders hoher Kältebedarf
vorliegt. Unabhängig
davon, ob der Verdichter 56 aktiv ist oder nicht, kann
der durch das Gebläse 54 erzeugte Luftstrom
während
der Entladung des Latentspeichers 18 über den Wärmetauscher 20 abgekühlt werden,
bevor er dem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt wird.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Systems
zum Heizen und Kühlen
des Innenraums eines Fahrzeugs. Die in 2 dargestellte Ausführungsform entspricht bis auf
die nachfolgend näher
erläuterte
Weiterbildung der Ausführungsform
gemäß 1, weshalb auf eine erneute
detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird. Die
zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass zusätzlich ein
Heizgerät 22 vorgesehen
ist, das beispielsweise der Standklimaanlage 24 zugeordnet
sein kann, wobei das Heizgerät 22 beispielsweise
durch eine elektrische Zusatzheizung oder eine Standheizung gebildet
sein kann. Bei der in 2 dargestellten
zweiten Ausfüh rungsform
des erfindungsgemäßen Systems
kann der Latentspeicher 18 Kälte speichern und abgeben (wie
dies anhand von 1 erläutert wurde)
und darüber
hinaus auch Wärme
speichern und abgeben. Die in dem Latentspeicher 18 zu speichernde
Wärme wird
dabei durch das Heizgerät 22 erzeugt,
das gegebenenfalls mit einer eigenen Pumpe ausgestattet sein kann
(nicht dargestellt). Wenn das Heizgerät 22 mit einer eigenen
Pumpe ausgestattet ist, kann das Ventil 64 derart betätigt werden,
dass das Wärmeträgermedium
ausschließlich
zwischen dem Heizgerät 22 und
dem in dem Latentspeicher 18 vorgesehenen (nicht dargestellten) Latentspeicherwärmetauscher
zirkuliert. Sofern das Heizgerät 22 keine
eigene Pumpe aufweist, kann der Latentspeicher 18 mit Wärme geladen
werden, indem der in dem Latentspeicher 18 vorgesehene
Latentspeicherwärmetauscher
parallel zu dem Wärmetauscher 20 betrieben
wird. In dem Latentspeicher 18 gespeicherte Wärme kann
beispielsweise dazu verwendet werden, den Innenraum des Fahrzeugs
auch dann zu heizen, wenn die Wärmequelle 14 nicht
aktiv ist, beispielsweise im Standbetrieb. Selbstverständlich ist
es ebenfalls möglich,
in dem Latentspeicher 18 gespeicherte Wärme auch bei aktiver Wärmequelle 14 freizugeben,
beispielsweise in Fällen,
in denen ein besonders hoher Wärmebedarf
besteht.
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Der Betrieb des Latentspeichers 18 als
Kältespeicher
entspricht dem anhand von 1 erläuterten
Betrieb.
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Die 3a bis 3j zeigen eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems
zum Heizen und Kühlen
des Innenraums eines Fahrzeugs. Das dargestellte System umfasst
wieder ein Klimagerät 10,
eine Wärmequelle 14,
eine Standklimaanlage 24, ein Ventil 36, einen
Verdichter 56 und einen Kondensator 58. Die Anordnung
des Heizungswärmetauschers 12,
des Verdampfers 16 mit zugeordnetem Expansionsorgan 60,
des Wärmetauschers 20 und
des Gebläses 54 ent spricht
der von 1. Gleiches
gilt für
die Anordnung des Verdichters 56, des Kondensators 58 und
des Ventils 36, weshalb hinsichtlich des Ladens des Latentspeichers 18 mit
Kälte auf
die entsprechenden Ausführungen im
Zusammenhang mit 1 verwiesen
wird. Die Wärmequelle
umfasst bei dieser Ausführungsform ein
Heizgerät 22,
dem eine weitere Pumpe 52 und ein weiteres Rückschlagventil 50 zugeordnet
sind. Zusätzlich
oder alternativ kann die Wärmequelle
in nicht dargestellter Weise beispielsweise auch den Antriebsmotor
des Fahrzeugs umfassen. Bei der in den 3a bis 3j dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
ist ein weiterer Wärmetauscher 62 vorgesehen,
dem gegebenenfalls ein nicht dargestelltes weiteres Gebläse zugeordnet
sein kann. Der weitere Wärmetauscher 62 kann
beispielsweise im Liegenbereich einer Nutzfahrzeugkabine angeordnet
werden und insbesonder zur Standklimatisierung dienen. Bei dieser
Ausführungsform
sind Ventile 38 bis 48 vorgesehen, die den Heizungswärmetauscher 12,
die Wärmequelle 14,
den Wärmetauscher 20,
den weiteren Wärmetauscher 62 und
die Standklimaanlage 24 beziehungsweise den Latentspeicher 18 je
nach Betriebsart in geeigneter Weise miteinander verbinden.
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Nachfolgend werden einige mögliche Betriebsweisen
des Systems gemäß den 3a bis 3j näher erläutert. Dem
Fachmann ist jedoch klar, dass in Abhängigkeit von der jeweiligen
Beschaffenheit der Ventile 38 bis 48, insbesondere
in Abhängigkeit von
der jeweils vorgesehenen Anzahl von Arbeitsstellungen, auch andere
als die nachfolgend erläuterten
Betriebsarten verwirklicht werden können.
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3b zeigt
das System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der über ein
Heizgerät
zugeheizt wird. Dabei wird kann in dem Latentspeicher 18 Wärme gespeichert
sein. Bei dieser Betriebsart wird dem Heizungswärmetauscher 12 über die
Ventile 46 und 48 von der Wärmequelle 14 erwärmtes Wärmeträgermedium
zugeführt.
Gleichzeitig kann dem weiteren Wärmetauscher 62 beim
Betrieb der Pumpe 26 gegebenenfalls durch den Latentspeicher 18 erwärmtes Wärmeträgermedium
zugeführt
werden. Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen beziehungsweise
Betriebsarten, bei denen durch den Latentspeicher 18 zirkulierendes
Wärmeträgermedium
zusätzlich
oder alternativ dem Wärmetauscher 20 zugeführt wird.
Jedoch wird es aus den eingangs erwähnten Gründen für vorteilhaft erachtet, wenn
der Wärmetauscher 20 ausschließlich zum
Kühlen
vorgesehen wird, insbesondere damit ein Beschlagen der Scheiben
vermieden werden kann. Aus diesem Grund sind die in 3b dunkel
dargestellten Komponenten der Ventile 42 und 44 geschlossen,
so dass der Wärmetauscher 20 nicht
von dem aus dem Latentspeicher 18 austretenden Wärmeträgermedium durchströmt wird.
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3c zeigt
das System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der Latentspeicher
mit Wärme
geladen wird. Bei dieser Betriebsart zirkuliert das Wärmeträgermedium
ausschließlich
zwischen der Wärmequelle 14 und
dem Latentspeicher 18, was anhand der in 3c dargestellten
jeweiligen Arbeitsstellungen der Ventile 38 bis 48 nachvollzogen
werden kann.
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3d zeigt
das System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der die Vorlauftemperatur
des Heizgerätes
durch von dem Latentspeicher abgegebene Wärme erhöht wird. Zu diesem Zweck werden die
Ventile 38 bis 48 jeweils in eine Arbeitsstellung gebracht,
die es ermöglicht,
dass durch den Latentspeicher 18 erwärmtes Wärmeträgermedium dem Heizgerät 22 über die
Ventile 40, 44 und 48 zugeführt wird,
so dass die Vorlauftemperatur für
das Heizgerät 22 erhöht wird.
Aus dem Heizgerät 22 austretendes Wärmeträgermedium
durchströmt
den Heizungswärmetauscher 12 und
wird über
die Ventile 46,
42 und 38 sowie die Pumpe 26 wieder
dem Latentspeicher 18 zugeführt. Durch die Erhöhung der
Vorlauftemperatur des Heizgerätes 22 kann
eine Steigerung des Wirkungsgrades beziehungsweise eine höhere Temperatur
am Heizungswärmetauscher 12 erzielt
werden.
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3e zeigt
das System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der mit
Wärme geladene
Latentspeicher über
den Heizungswärmetauscher
zum Heizen des Innenraums des Fahrzeugs entladen wird. Zu diesem
Zweck können
die Ventile 38 bis 48 in die jeweils dargestellte
Arbeitsstellung gebracht werden. Bei dieser Betriebsart ist das
Heizgerät 22 nicht
aktiv und aus dem Wärmespeicher
austretendes Wärmeträgermedium
gelangt über
die Ventile 40, 44, 48 zu dem Heizungswärmetauscher 12 und anschließend über die
Ventile 46, 42 und 38 sowie die Pumpe 26 zurück zum Latentspeicher 18.
Die in 3e dargestellte Betriebsart
eignet sich insbesondere für
den Standbetrieb.
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3f zeigt
das System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der ein an
sich bekannter, sogenannter Kühl-
und Reheatbetrieb erfolgt. Bei dieser Betriebsart ist der Verdichter 56 aktiv,
so dass in dem Verdampfer 16 Kälte erzeugt wird. Gleichzeitig
ist auch die Wärmequelle 14 aktiv,
so dass dem Heizungswärmetauscher 12 erwärmtes Wärmeträgermedium
zugeführt
wird. Wie bereits eingangs erläutert,
kann diese Betriebsart insbesondere dazu verwendet werden, Luft,
die dazu vorgesehen ist, in den Innenraum des Fahrzeugs eingebracht
zu werden, zu entfeuchten. Weiterhin ist es beispielsweise im Zusammenhang
mit einer sogenannten Klimaautomatik möglich, in dem Fahrzeuginnenraum
eine relativ konstante Temperatur aufrechtzuerhalten, die beispielsweise
vom Fahrer vorgegeben werden kann. Gegebenenfalls kann der Latentspeicher 18 gleichzeitig über den
weiteren Wärmetauscher 62 und/oder den
Wärmetauscher 20 entladen
werden (ge gebenenfalls durch Veränderung
der in 3f dargestellten Arbeitsstellungen
der Ventile 38 und 40), so dass über den
weiteren Wärmetauscher 62 insbesondere Kälte abgegeben
werden kann.
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3g zeigt
das System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der Latentspeicher
mit Kälte geladen
wird. Bei dieser Betriebsart sind die Pumpen 26 und 52 vorzugsweise
nicht in Betrieb, so dass es auf die Arbeitsstellungen der Ventile 38 bis 48 im Prinzip
nicht ankommt. Wesentlich für
diese Betriebsart ist, dass der Verdichter 56 in Betrieb
und das Ventil 34 geöffnet
ist, so dass der Latentspeicher 18 über den nicht dargestellten
weiteren Verdampfer, der in dem Latentspeicher 18 vorgesehen
ist und mit dem weiteren Expansionsorgan 32 zusammenwirkt,
mit Kälte
geladen wird.
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3h zeigt
das System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der mit
Kälte beladene
Latentspeicher über
den in dem Klimagerät
angeordneten Wärmetauscher
entladen wird. Diese Betriebsart, die insbesondere zur Kühlung im
Standbetrieb geeignet ist, wird erzielt, indem die Ventile 38 bis 48 jeweils in
die in 3h dargestellte Arbeitsstellung
gebracht werden, wobei die Pumpe 52 bei dieser Betriebsart vorzugsweise
außer
Betrieb ist. Durch den Latentspeicher 18 abgekühltes Wärmeträgermedium
wird bei dieser Betriebsart durch die Pumpe 26 und den aufgrund
der Arbeitsstellung der Ventile 38 bis 44 durch
den Wärmetauscher 20 gepumpt.
Vorzugsweise ist dem weiteren Wärmetauscher 62 dabei
ein nicht dargestelltes weiteres Gebläse zugeordnet.
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3i zeigt
das System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der mit
Kälte beladene
Latentspeicher über
einen optionalen weiteren Verbraucher entladen wird. Diese Betriebsart
entspricht der anhand von 3h erläuterten
Betriebsart, mit der Ausnahme, dass aufgrund der Arbeits
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stellung der Ventile 38 und 40 das
durch den Latentspeicher 18 abgekühlte Wärmeträgermedium ausschließlich durch
den weiteren Wärmetauscher 62 gepumpt
wird, dem auch in diesem Fall vorzugsweise ein weiteres Gebläse zugeordnet
ist. Diese Betriebsart kann beispielsweise dazu vorgesehen werden,
ausschließlich
den Liegenbereich einer Nutzfahrzeugkabine zu kühlen, sofern der weitere Wärmetauscher 62 dort
angeordnet ist.
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3j zeigt
das System gemäß 3a in einer Betriebsart, in der der mit
Wärme beladene
Latentspeicher über
einen optionalen weiteren Verbraucher entladen wird. Diese Betriebsart
entspricht hinsichtlich der jeweiligen Arbeitsstellung der Ventile 34 und 36 sowie 38 bis 48 der
anhand von 3i erläuterten Betriebsart. Der Unterschied
besteht lediglich darin, dass in diesem Fall Wärme in dem Latentspeicher 18 gespeichert
ist, die ausschließlich über den weiteren
Wärmetauscher 62 abgegeben
wird, insbesondere im Standbetrieb.
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Obwohl dies in den Figuren nicht
dargestellt ist, kann in dem Latentspeicher 18 gespeicherte
Wärme gegebenenfalls
auch zur Vorwärmung
des Fahrzeugmotor verwendet werden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung,
in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der
Erfindung können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Klimagerät
- 12
- Heizungswärmetauscher
- 14
- Wärmequelle
- 16
- Verdampfer
- 18
- Latentspeicher
- 20
- Wärmetauscher
- 22
- Heizgerät
- 24
- Standklimaanlage
- 26
- Pumpe
- 28
- Ausgleichsbehälter
- 30
- Rückschlagventil
- 32
- weiteres
Expansionsorgan
- 34
- 2/2-Ventil
- 36
- 2/2-Ventil
- 38
- 3/2-Ventil
- 40
- 3/2-Ventil
- 42
- 3/2-Ventil
- 44
- 3/2-Ventil
- 46
- 4/2-Ventil
- 48
- 4/2-Ventil
- 50
- weiteres
Rückschlagventil
- 52
- weitere
Pumpe
- 54
- Gebläse
- 56
- Verdichter
- 58
- Kondensator
- 60
- Expansionsorgan
- 62
- weiterer
Wärmetauscher
- 64
- 3/2-Ventil