WO2020216586A1 - Method for operating a vehicle refrigeration system with combined refrigeration system and heat pump operation - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for operating a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for a refrigeration system and heat pump operation.
- An interconnection change between the different operating modes takes place by activating individual shut-off valves, switchover valves, multi-way valves and / or expansion valves, which are electrically controllable with a variably adjustable cross section.
- Such valves can be moved between a closed and an open state, but also remain in an intermediate position.
- DE10 2016 005 782 A1 describes a method for operating a vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit, in which a heat flow is regulated by adjusting a valve cross-section at a minimum compressor speed. By adjusting the cross section on an expansion element, it is achieved that the refrigerant compressor of the Käl teffennikankes does not work in 2-point control mode, but can be operated continuously.
- an air conditioning system for vehicles which can be operated in a heat pump mode.
- This known air conditioning system comprises several independently electrically adjustable re valves and a refrigerant compressor, the speed of which is limited to a maximum value.
- DE 10 2016 001 096 A1 describes a method for operating a vehicle refrigeration system in which a target air temperature is set by setting a compressor speed of a refrigerant compressor and a cross section of a variable expansion element.
- the object of the invention is a method for operating a refrigeration system for a vehicle with a refrigeration system and heat pump Specify operation operable refrigerant circuit with which the refrigeration system can be switched between different operating modes without the above-mentioned disadvantages occurring, at least only to a limited extent.
- a method for operating a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for a refrigeration system and heat pump operation with at least one branch section for conduction of the refrigerant either in a first line branch for performing a first operating mode or in a second line branch for implementation is provided proposed a second mode of operation in which
- a first valve element allowing a first refrigerant flow into the first line section and a second valve element enabling a second refrigerant flow into the second line section are provided, the first and second valve elements being variable controllable cross-section are formed, and
- the second valve element which could cause a blockage, is opened up to a predetermined target cross-section before the first valve element, with which the refrigerant flow is controlled for the first operating mode, is closed. Only when this target cross-section is reached, the first valve member is moved in the completely closed direction.
- these valve members are electrically adjustable, ie their flow cross-section for the refrigerant can be variably controlled, each intermediate position between 0% cross-sectional opening and 100% cross-sectional opening being adjustable and maintained.
- the valves are designed to be lockable in such a way that they do not fall shut or suddenly move.
- the second refrigerant flow can flow through the second line branch, and
- the first valve member is closed and the third valve member is opened with the first valve member cross-section synchronously.
- Such a third valve element prevents refrigerant from flowing into the second line branch during the first operating mode.
- the first and third valve members are functionally coupled in such a way that they move synchronously in opposite directions, so that, for example, between the first closing valve member and the third opening valve member, the cross-sectional area that can be freely flowed through is always equal to the maximum original cross-sectional area. This can be done at the same time or at different times.
- a fourth valve member prevents refrigerant from flowing through the first line branch.
- the first and fourth valve elements are transversely Closed cut synchronously to each other. This can be done simultaneously or offset in time.
- Such a fourth valve element prevents refrigerant from flowing into the first line branch during the second operating mode.
- first and fourth valve members are functionally coupled in such a way that they move synchronously in the same direction, that is to say close with synchronous cross-sections. This can be done at the same time or at different times.
- patent claim 4 relates to switching between a refrigeration system operation and a heat pump operation and switching between an air heat pump operation and a water heat pump operation (patent claims 5 to 7).
- the switchover between a first and second reheat operation relates to claim 8.
- Claim 9 describes the switchover between a refrigeration system operation and the first reheat operation.
- the refrigerant compressor of the refrigerant circuit it is particularly advantageous to set the refrigerant compressor of the refrigerant circuit to a predefined speed value while switching between two operating modes.
- the refrigerant compressor should not be subjected to an increase in speed during a switchover from the first to the second operating mode.
- the control signal for an electric refrigerant compressor is "clamped" to the predefined speed value. For safety reasons, a speed reduction is of course still permissible.
- the predefined speed value can either match the speed value that was valid before switching from the first to the second operating mode. numerical value or a speed value calculated from maps or using suitable formulas.
- FIG. 1 shows a circuit diagram of a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for a refrigeration system and heat pump operation.
- the refrigeration system 1 according to FIG. 1 can be operated both in a refrigeration system operation (called AC operation for short) and in a heat pump operation (called HP operation for short), the Fleiz acquisitues being carried out by means of a heat pump function and for this purpose in a Fleizzweig 2.2 designed as an air-refrigerant heat exchanger heat exchanger 4 is arranged as a Fleizregister.
- This heat exchanger 4 is installed together with an evaporator 3 in an air conditioner 1.1, whereby for the conditioning of a cabin supply air flow L routed into a vehicle interior, it is initially routed via the evaporator 3 and then via the heat exchanger 4 and, if necessary, via an electrical fleece element 7 .
- This Fleizelement 7 is, for example, leads out as a Flochvolt PTC Fleizelement.
- the refrigeration system 1 has a chiller 9, which is thermally connected to a coolant circuit 9.0 for cooling, for example a floch-volt battery.
- the refrigerant circuit 2 consists of:
- the Ver evaporator 3 is arranged in an evaporator branch 3.1 and the heat exchanger 4 in egg nem Fleizregisterzweig 4.1,
- a check valve R1 connected downstream of the evaporator branch 3.1, which is fluidly connected to the inlet side of the refrigerant compressor 5 via the accumulator 10 and the low-pressure side section of the inner heat exchanger 11,
- heating branch 2.2 with the heat exchanger 4, the heating branch 2.2 being fluidly connectable upstream via a shut-off device A3 to the high pressure outlet of the refrigerant compressor 5 and downstream via a shut-off device A1 with the branch point Ab1 and thus with the evaporator branch 3.1 and the chiller branch 9.1,
- reheat branch 2.3 with a reheat expansion element AE4 designed as an expansion valve, the reheat branch 2.3 being fluidly connectable downstream to the outer air-refrigerant heat exchanger 6 to form a branch point Ab2 and upstream to the heat exchanger 4,
- suction branch 2.5 with a shut-off valve A5, the suction branch 2.5 being fluidly connected downstream via a branch point Ab3 with the shut-off valve A2 and the check valve R2 of the heat pump return branch 2.4.
- a plurality of pressure-temperature sensors are provided as sensors in the refrigerant circuit 2 for controlling and regulating the system.
- the refrigerant compressor 5 is assigned a first pressure-temperature sensor pT1 at the high-pressure output, a second pressure-temperature sensor pT2 at the output of the accumulator 10, a third pressure-temperature sensor pT3 at the output of the external air-refrigerant heat exchanger 6, and a fourth pressure-temperature sensor pT4 at the output of the heat exchanger 4 and a fifth pressure-temperature sensor pT5 at the output of the chiller 8 on the low-pressure side. Since the respective functions of these pressure-temperature sensors are known to the person skilled in the art, they are not explained in more detail.
- shut-off organs A3 and A4 arranged in a first branch section VZ1, the refrigerant flow, starting from the high-pressure side of the refrigerant compressor 5, depending on the state of these two shut-off organs A3 and A4, either with the shut-off element A4 open and shut-off element A3 in the AC and heat pump branch 2.1 to carry out an AC operation or flows with the shut-off element A3 open and the shut-off element A4 closed to carry out a heating operation by means of a heat pump function in the heating branch 2.2.
- the high pressure condensed refrigerant flows from the refrigerant compressor 5 when the shut-off device A4 is open in the outer air-refrigerant heat exchanger 6, the high-pressure section of the inner heat exchanger 11, via the fully open heat pump expansion element AE3 by means of the evaporator expansion element AE2 in the evaporator 3 and / or by means of the chiller expansion element AE1 in the chiller 9.
- the refrigerant flows from the chiller branch 9.1 via the accumulator 10 and the low-pressure section of the internal heat exchanger 11 back to the refrigerant compressor 5, while the refrigerant flows from the evaporator branch 3.1 via the check valve R1 and then via the accumulator 10 and the Niederchristab section of the internal heat exchanger 11 can also flow back to the refrigerant compressor 5.
- the heating branch 2.2 is shut off by means of the shut-off device A3.
- the shut-off device A5 is opened and the refrigerant can flow in the direction of the accumulator 10 via the shut-off device A5 and the check valve R2, while the shut-off device A2 is closed at the same time.
- the heating operation of the refrigerant circuit 2 of the refrigeration system 1 will be described below.
- a heat pump operation is carried out by means of at least one heat source.
- the cabin supply air flow L supplied to the vehicle interior is heated by means of the heat exchanger 4 and possibly passed through the heating element 7 before the cabin supply air flow L can flow into the vehicle interior.
- the shut-off element A4 of the first branch section VZ1 is closed and that Shut-off device A3 of the first th branch section VZ1 is opened so that hot refrigerant, such as R744, can flow into the heating branch 2.2.
- the refrigerant compressed by the refrigerant compressor 5 flows via the heating branch 2.2 into the heat exchanger 4 to give off heat to the cabin supply air flow L and is then opened via the open shut-off device A1 by means of the chiller expansion device AE1 relaxes in the chiller 9 to absorb waste heat from the electrical and / or electronic components arranged in the coolant circuit 9.0. With this heating function, the expansion organs AE3 and AE4 and the shut-off device A5 are closed. In the water heat pump mode, refrigerant removed from the AC and heat pump branch 2.1 is sucked off via the open shut-off element A2 and fed to the refrigerant compressor 5 via the check valve R2.
- the heat exchanger 4 can, in addition to the direct condensation or gas cooling described here, also be designed as a refrigerant-heat sink fluid heat exchanger that indirectly heats the air flow, the heat sink fluid being a water-glycol mixture, for example.
- the refrigerant flows from the heat exchanger 4 via the open shut-off element A1 into the AC and heat pump branch 2.1 and is released into the outside air by means of the heat pump expansion element AE3 -Coolant heat exchanger 6 for absorbing heat from the ambient air relaxes and then flows back to the refrigerant compressor 5 via the heat pump return branch 2.4.
- the expansion elements AE1, AE2 and AE4 remain closed, as does the shut-off element A5.
- the heat pump expansion element AE3 is also actively integrated via a control device and both are controlled accordingly for setting and achieving the target values.
- the cabin supply air flow L fed into the vehicle interior is first cooled and thus dehumidified by means of the evaporator 3, in order to then use the heat extracted from the cabin supply air flow L and the heat supplied to the refrigerant via the refrigerant compressor 5 Heat exchanger 4 to heat the cabin supply air flow L at least partially again.
- Reheat operation of the refrigerant circuit 1 is carried out in different ways depending on the heat balance.
- first reheat operation in addition to the heat output to the cabin supply air flow L of the passenger compartment via the heat exchanger 4, heat is also transferred to the surroundings via the external air-refrigerant heat exchanger 6 Vehicle delivered before the refrigerant flows back to the refrigerant compressor 5 via the evaporator 3.
- the refrigerant flows from the heat exchanger 4 into the reheat branch 2.3 when the shut-off element A1 is closed.
- the refrigerant is expanded to a medium pressure in the outer air-refrigerant heat exchanger 6 of the AC and heat pump branch 2.1 by means of the reheat expansion element AE4.
- the refrigerant then flows from the AC and heat pump branch 2.1 into the evaporator branch 3.1, where it is
- Expansion organ AE2 is expanded in the evaporator 3 to low pressure.
- the reheat expansion element AE4 can be opened so far that ideally the same high pressure level is present in the heat exchanger 4 and in the outer air-refrigerant heat exchanger 6. If there is a lack of heat in the refrigerant circuit 2, ie if there is a heating deficit at the heat exchanger 4, the chiller 9 is used as a heat source in addition to the evaporator 3. This reheat operation is called the second reheat operation below.
- refrigerant flows through the heating branch 2.2 and thus also the heat exchanger 4 when the shut-off element A3 is open, which then enters both the evaporator 3 of the evaporator branch 3.1 and the chiller 9 of the chiller branch 9.1 when the shut-off element A1 is open is relaxed by means of the associated expansion organs AE1 and AE2.
- the heat pump expansion element AE3 and the reheat expansion element AE4 are closed during this second reheat operation.
- the refrigerant flows from the evaporator 3 via the check valve R1, via the accumulator 10 and the internal heat exchanger 11 back to the refrigerant compressor 5.
- the refrigerant from the chiller 9 flows via the accumulator 10 and the internal heat exchanger 11 as well as back to the refrigerant compressor 5.
- the heat absorbed in the evaporator 3 and in the chiller 9 is released together with the heat flow entered via the refrigerant compressor 5 via the heat transfer device 4 back to the cabin supply air flow L guided into the vehicle interior.
- the air-refrigerant heat exchanger 6 can either be used instead of the chiller 9 as a heat source or connected in parallel to the chiller 9 as an additional heat source. With sufficient heating power in the refrigerant circuit 2, only the Ver evaporator 3 flows through with refrigerant.
- This reheat operation is called the third re-heat operation.
- Switching between the operating modes described above takes place by activating the individual shut-off devices, which are designed either as shut-off valves or as expansion valves. Switching valves and / or multi-way valves are also used for this purpose. These shut-off devices are electrically controllable and can be set in any intermediate position between 0% cross-sectional opening and 100% cross-sectional opening and held in such an intermediate position.
- the switchover strategy shown below uses the same terms for changing from one operating mode, hereinafter referred to as the first operating mode, to another operating mode, hereinafter referred to as the second operating mode. With such a change from a first to a second operating mode, a refrigerant flow is deflected in a branch section of the refrigerant circuit 2.
- Such a branch section namely a first branch section VZ1, a second branch section VZ2 and a third branch section VZ3, has valve elements with which the refrigerant flow, hereinafter referred to as the first refrigerant flow, from a first line section to carry out the first operating mode in a second Line section is deflected as the second refrigerant flow to carry out the second operating mode.
- the valve member of the branching section which causes the first refrigerant flow is called the first valve member and the valve member of the branching section which causes the second refrigerant flow is called the second valve member.
- the first branch section VZ1 with the shut-off element A4 as the first valve element which enables a first refrigerant flow into the AC and heat pump branch 2.1
- the shut-off element A3 as the second valve element which enables a second refrigerant flow into the heating branch 2.2
- the shut-off element A1 is also involved in this switching process as a third valve element.
- valve element A5 of the secondary flow must be closed before the change in direction of flow.
- the first operating mode is the first valve element A4, while the second valve element A3 and the third valve element A1 are closed.
- the heat pump expansion element AE3 is of course completely open, so that the refrigerant can be expanded into the evaporator 3 by means of the evaporator expansion element AE2.
- the switching process begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the switching process at a predefined speed value or at the value of the last speed set.
- the second valve element A3 is moved up to a specified target cross section with a defined travel speed. open.
- the closing process of the first valve member A4 begins by continuously reducing its cross-section to zero.
- the second valve element A3 is completely opened starting from the specified target cross section. The time lag between reaching the specified target cross-section of the second valve member A3 and the start of the closing process of the first valve member A4 is ultimately dependent on the speed of the controlled valve, which can vary depending on the drive version.
- an opening cross-section-dependent procedure can be selected.
- the closing process of the second valve member can be started.
- Modern valve organs are able to provide exact position feedback, so that a control unit of the refrigeration system 1 is always informed of the current valve position and thus the opening cross-section that can be stored by the characteristic curve. So that the second refrigerant can flow through the heating branch 2.2, the third valve element A1 is opened so that refrigerant is used either to carry out a water heat pump operation in the chiller branch 9.1 and / or to carry out an air heat pump operation in the AC - and heat pump branch 2.1 can flow.
- the third valve member A1 With the closing of the first valve member A4, which is offset in time but timely downstream, with respect to the second valve member A3, the third valve member A1 is opened cross-section synchronously with the closing of the first valve member A4.
- the first valve element A4 and the third valve element A1 are moved synchronously in opposite directions so that, in a selectable variant, the sum of the cross-sections of the closing first valve element A4 and the opening third valve element A1 corresponds to the original maximum cross-sectional area of the closing first valve element A4.
- the Closing the first valve member A4 and the opening of the third valve member A1 begin at the same time.
- the heat pump expansion element AE3 is closed synchronously with the closing of the valve member A4 and the opening of the valve member A1 or is kept at a small opening cross-section in the event that an air heat pump operation follows.
- the valve element A2 must also be opened independently of air or water heat pump operation. Since there is a risk of a short circuit of the refrigerant flow from the outlet to the inlet of the refrigerant compressor 5 via the valve member A2 before the valve member A4 closes completely, the valve member A2 is preferably closed immediately after the valve member A4 has been closed, alternatively based on the cross-sectional area shortly before complete closure to open.
- a heat pump operation can thus be carried out by means of the chiller 9 and / or by means of the air-refrigerant heat exchanger 6 as a heat pump evaporator.
- the first branching section VZ1 with the shut-off element A3 as the first valve element, which enables a first refrigerant flow into the heating branch 2.2, and the shut-off element A4 as a reversed switching process, i.e. from a heat pump operation as the first operating mode to the AC operation as the second operating mode, are the first branch section VZ1 second valve element, which enables a second refrigerant flow in the AC and heat pump branch 2.1, involved, Furthermore, the valve organ A1 as a fourth valve element and the valve element A2 and the heat pump expansion element AE3 are also involved in this switching process.
- the first Ventilor gan A3 and the fourth valve organ A1 are open, while the second Ventilor gan A4 is closed.
- either refrigerant is expanded into the AC and heat pump branch 2.1 by means of the heat pump expansion element AE3 and / or into the chiller branch 9.1 by means of the chiller expansion element AE1.
- This switching process also begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant at a predefined speed value or at the value of the last set speed during the switching process.
- the second valve element A4 is opened up to a specified target cross section with a defined travel speed and the closing of the valve element A2 is coupled directly or in advance to this travel process.
- the specified target cross-section is reached, the closing process of the first valve organ A3 begins, in that its cross-section is continuously reduced to the value zero.
- the second valve member A4 is fully opened starting from the specified target cross-section. The time delay between reaching the predetermined target cross-section of the second valve member A4 and the beginning of the closing process of the first valve member A3 is ultimately dependent on the travel speed of the controlled valve member, which can vary depending on the drive design.
- the opening cross-sections coupled to the travel path can be evaluated again using valve characteristics and position detection, and the travel process can start depending on the values achieved.
- the shut-off element A1 In order to prevent refrigerant from flowing back from the AC heat pump branch 2.1 into the heating branch 2.2 during AC operation, the shut-off element A1 must of course be closed as the fourth valve element. The same applies to valve element A2 in order to avoid a short circuit with the low pressure side in AC operation.
- the fourth valve element A1 With the subsequent closing of the first valve element A3 with a time offset relative to the second valve element A4, the fourth valve element A1 is closed cross-section-synchronously with the first valve element A3.
- the first valve element A3 and the fourth valve element A1 are thus moved synchronously in the same direction into their closed state.
- the closing of the first valve organ A3 and the closing of the fourth valve organ A1 ideally begin simultaneously. Alternatively, a time offset can also be implemented.
- the closing process of the first valve member A3 begins here before the fourth valve member A1 follows.
- the heating branch 2.2 is connected to the high pressure outlet of the refrigerant compressor 5 on the upstream side when the shut-off element A3 is open and downstream to the AC and heat pump branch 2.1 via the open shut-off element A1 by means of the heat pump expansion element AE3, and at the same time the shut-off element A2 of the heat pump return branch 2.4 is open.
- the heating branch 2.2 is connected to the chiller branch 9.1. In these heat pump operations, the evaporator expansion element AE2 and the reheat expansion element AE4 are closed.
- the first valve element AE3 is opened with a corresponding cross section to fulfill its expansion function, while the second valve element AE1 is closed.
- the refrigerant in the chiller branch 9.1 is expanded by means of the chiller expansion element as the second valve element AE 1.
- the switching process to water heat pump operation as the second operating mode also begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the switching process at a predefined speed value or at the value of the last set speed.
- the second valve element AE1 is opened up to a predetermined target cross section with a defined travel speed.
- the closing process of the first valve member AE3 begins, in that its cross-section is continuously reduced to the value zero.
- the second valve element AE1 is opened on the basis of the specified target cross-section to a target cross-section in order to fill its expansion function. The time lag between reaching the specified target cross-section of the second valve member AE1 and the start of the closing process of the first valve member AE3 is ultimately dependent on the travel speed of the valve being controlled, which can vary depending on the drive version.
- shut-off element A2 of the heat pump return branch 2.4 remains open due to a suction of refrigerant from the AC and heat pump branch 2.1, while all other valve elements last before the switchover Maintain position in the process. The switching process is now complete.
- the switching process to the air / heat pump process as the second operating mode also begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the switching process at a predefined speed value or at the value of the last set speed.
- the second valve element AE3 is opened up to a predetermined target cross section with a defined speed of movement.
- the closing process of the first valve member AE1 begins, in that its cross section is continuously reduced to the value zero.
- the second valve element AE3 is opened starting from the specified target cross-section to the cross-section (target cross-section) required to carry out the expansion function.
- the time lag between reaching the predetermined target cross-section of the second valve member AE3 and the start of the closing process of the first valve member AE1 is ultimately dependent on the travel speed of the controlled valve, which can vary depending on the drive version.
- the first valve element A4 In AC operation as the first operating mode, the first valve element A4 is open, while the second valve element A3 and the third valve element AE4 are closed.
- the heat pump expansion element AE3 In order to enable AC operation, the heat pump expansion element AE3 is of course completely open, so that the refrigerant can be expanded into the evaporator 3 by means of the evaporator expansion element AE2.
- the switching process begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant at a predefined speed value or at the value of the last speed set during the switching process. Simultaneously or subsequently with the “clamping” of the refrigerant compressor 5 to a target speed value, the second valve element A3 is opened up to a predetermined target cross section with a defined travel speed.
- the closing process of the first valve member A4 begins, in that its cross-section is continuously reduced to the value zero.
- the second valve member A3 is opened from the predetermined target cross section to a maximum cross section or completely.
- the time lag between reaching the predetermined target cross-section of the second valve member A3 and the beginning of the closing process of the first valve member A4 is ultimately depends on the travel speed of the controlled valve, which can vary depending on the drive version.
- the third valve element AE4 is opened to carry out a corresponding expansion function, so that refrigerant can flow into the reheat branch 2.3 to carry out the first reheat operation.
- the third valve element AE4 is opened cross-section-synchronously with the first valve element A4.
- the first valve element A4 and the third valve element AE4 are synchronously moved in opposite directions so that the sum of the cross-sections of the closing first valve element A4 and the opening third valve element AE4 corresponds to the original maximum cross-sectional area of the closing first valve element A4.
- the closing of the first valve member A4 and the opening of the third valve member AE4 begin at the same time.
- the switching process is preceded by the closing of the valve member A5, which in AC operation causes the suction of refrigerant from the segmented heating branch 2.2 in order to prevent a short circuit between the heating branch 2.2 and the suction side of the refrigerant compressor 5.
- the switching process from AC operation as the first operating mode to the first reheat operation as the second operating mode is ended when the first valve element A4 is completely closed and the third valve element AE4 is open to a target cross-section that can be up to 100%.
- the first reheat operation can thus be carried out by means of the heat exchanger 4, the outer air-refrigerant heat exchanger 6 and the evaporator 3.
- the first branch section VZ1 with the shut-off organ A3 as the first valve organ which enables a first refrigerant flow into the heating branch 2.2
- the shut-off organ A4 as a second valve organ, which enables a second refrigerant flow in the AC and heat pump branch 2.1
- the reheat expansion element AE4 is also involved as a fourth valve element in this switching process.
- the first valve element A3 and the fourth valve element AE4 are open, while the second valve element A4 is closed.
- the second valve element A4 is open, so that refrigerant can flow into the AC and heat pump penzweig 2.1 and when the heat pump expansion element AE3 is open into the evaporator branch 3.1.
- This switching process from the first reheat mode as the first operating mode to the AC mode as the second operating mode also begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the switching process at a predefined speed value or at the value of the last set speed.
- the second valve element A4 is opened up to a predetermined target cross section with a defined travel speed.
- the closing process of the first valve member A3 begins by continuously reducing its cross-section to zero.
- the second valve element A4 is completely opened starting from the specified target cross section. The time lag between reaching the predetermined target cross section of the second valve member A4 and the beginning of the closing process of the first valve member A3 is ultimately dependent on the speed of the valve being controlled, which can vary depending on the drive version.
- the reheat expansion element AE4 In order for refrigerant to flow from the reheat branch 2.3 into the heating branch 2.2 in AC operation, the reheat expansion element AE4 must of course be closed as the fourth valve element. With the subsequent closing of the first valve member A3 with a time delay compared to the opening of the second valve member A4, the fourth valve member AE4 is closed with the first valve member A3 in a cross-section synchronous manner. The first valve element A3 and the fourth valve element AE4 are thus moved synchronously in the same direction into their closed state. The closing of the first valve member A3 and the closing of the fourth valve member AE4 begin simultaneously.
- the closing of the re-expansion element AE4 as the fourth valve element can also be coupled or preceded by the opening process of the second valve element A4 in order to avoid an undefined refrigerant flow. Due to the state of the aggregate and the density of the refrigerant at the fourth valve element AE4, even the upstream control and thus the start of the closing process is an alternative procedure.
- the re-heat expansion device AE4 is completely closed, while the shut-off device A1 is fully open and the chiller expansion device AE1 as well as the evaporator expansion device AE2 cross-section to a predetermined target to carry out the Expansion functions are open.
- the changeover process begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the changeover process at a predefined speed value or at the value of the last speed set.
- the second valve element A1 is opened up to a predetermined target cross section with a defined travel speed.
- the closing process of the first valve member AE4 begins, in that its cross-section is continuously reduced to the value zero.
- the second valve element A1 is opened, starting from the specified target cross section, to a maximum of a nominal cross section or completely. The time lag between reaching the specified target cross-section of the second valve member A1 and the beginning of the closing process of the first valve member AE4 is ultimately dependent on the travel speed of the valve being controlled, which can vary depending on the drive version.
- the fourth valve element AE3 is open so that the first refrigerant flow can flow through the reheat branch 2.3 and then the AC and heat pump branch 2.1.
- the third valve element AE3 is also closed with the first valve element AE4 in a cross-section synchronous manner.
- the closing of the first valve element AE4 and the closing of the fourth valve element AE3 begin at the same point in time.
- the valve member A2 is opened to enable the refrigerant to be extracted from the inactive AC and heat pump branch 2.1.
- the switchover process from the first reheat mode as the first operating mode to the second reheat mode as the second operating mode is ended when the first valve element AE4 and the fourth valve element AE3 are completely closed.
- the second reheat operation can thus be carried out by means of the evaporator 3 and the chiller 9.
- the reverse switchover process i.e.
- the first operating mode In the second reheat mode, the first operating mode, the first Ventilor gan A1 are open, while the second valve element AE4 and the heat pump expansion element AE3 are closed. Furthermore, in this second reheat mode, the chiller expansion element AE1 and the evaporator expansion element AE2 are set to a setpoint cross-section for carrying out the expansion functions.
- the first valve element AE4 and the heat pump expansion element AE3 are opened as the third valve element, while the second valve element A1 is closed.
- the second valve element AE4 is opened up to a predetermined target cross-section at a defined travel speed.
- the predetermined target cross-section is reached, the closing process of the first valve member A1 begins, in that its cross-section is continuously reduced to zero.
- the second valve element AE4 is opened, starting from the specified target cross-section, to a target cross-section to carry out the expansion function.
- the time lag between reaching the predetermined target cross-section of the second valve member AE4 and the start of the closing process of the first valve member A1 is ultimately dependent on the speed of the controlled valve, which can vary depending on the drive version.
- the heat pump expansion element AE3 In order for refrigerant to flow into the AC and heat pump branch 2.1 in the first reheat operation, the heat pump expansion element AE3 must of course be opened as the third valve element. With the subsequent closing of the first valve element A1 with a time delay compared to the second valve element AE4, the third valve element AE3 is opened cross-section-synchronously with the second valve element AE4. So who the first valve member A1 and the third valve member AE3 move synchronously ge in opposite directions. The closing of the first valve element A1 and the opening of the fourth valve element AE3 begin simultaneously.
- the switching process from the second reheat mode as the first operating mode to the first reheat mode as the second operating mode is ended when the first valve element A1 is completely closed and the third at the same time Valve element AE3 are fully open.
- the first reheat operation can thus be carried out by means of the evaporator 3 and the external air-refrigerant heat exchanger 6.
- the refrigerant compressor 5 is kept constant at a defined speed value until the end of the switching process.
- This defined speed value can correspond to the speed value set before the switchover or to a predefined speed value which is calculated from characteristic curves or tables stored in a control unit or using suitable formulas.
- a line branch responsible for this is released by means of a valve element, this valve element being opened with a time delay before the valve element which enables the first operating mode is closed.
- valve element If a further valve element is required for flow through the line branch that enables the second operating mode, this valve element is opened with the closing of the valve element that enables the first operating mode with cross-section synchronism.
- valve member If another valve member is required to prevent the flow of refrigerant through the branch enabling the first operating mode, this further valve member is closed with the valve member that enables the first operating mode to be closed in a cross-section synchronous manner.
- Clamping the speed of the compressor 5 to the set speed is always overlaid by the safety function of monitoring the permissible high pressure and the hot gas temperature.
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Abstract
The invention relates to a method for operating a refrigeration system (1) for a vehicle comprising a refrigerant circuit (2) which can be operated for refrigeration system and heat pump operation and has at least one branch portion (VZ1, VZ2, VZ3) for conducting the refrigerant either into a first conduit branch to carry out a first operating mode or into a second conduit branch to carry out a second operating mode, wherein - to switch the refrigerant circuit (2) between the first and second operating modes, a first valve member enabling a first refrigerant flow into the first conduit portion and a second valve member enabling a second refrigerant flow into the second conduit portion are provided, the first and second valve members being designed with variably controllable cross-section, and - to switch from the first into the second operating mode, firstly the second valve member is opened up to a predefined target cross-section, and, once the predefined target cross-section of the second valve member has been reached, the first valve member is closed by a reduction of the cross-section.
Description
Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeug-Kälteanlage mit einem kombinier ten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb Method for operating a vehicle refrigeration system with a combined refrigeration system and heat pump operation
BESCHREIBUNG: DESCRIPTION:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen- und Wärmepumpen-Betrieb be treibbaren Kältemittelkreislauf. The invention relates to a method for operating a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for a refrigeration system and heat pump operation.
Es sind Fahrzeugklimaanlagen mit Wärmepumpen-Funktionen bekannt, die aufgrund zahlreicher Verschaltungsoptionen mittlerweile eine hohe Komple xität aufweisen. So weisen unterschiedliche Betriebsmodi, wie ein Kälteanla genbetrieb mit einem oder mehreren Verdampfern, verschiedene Reheat- Betriebe, ein Luft-Wärmepumpenbetriebe, ein Wasser-Wärmepumpenbetrieb und ein Dreiecksbetrieb als weiterer Wärmepumpen-Betrieb (hierbei ist der Kältemittelverdichter die einzige Wärmequelle), bestimmte Grundveranstal tungen auf. Zusätzlich gibt es auch Misch- und Kombinationsbetriebe, bspw. aus Luft- und Wasser-Wärmepumpenbetrieb sowie mindestens eine Entei- sungsfunktion. There are vehicle air conditioning systems with heat pump functions are known that now have a high complexity due to numerous interconnection options. Different operating modes, such as a refrigeration system operation with one or more evaporators, various reheat operations, an air heat pump operation, a water heat pump operation and a triangular operation as an additional heat pump operation (the refrigerant compressor is the only heat source), have certain basic events on. In addition, there are also mixed and combination operations, for example air and water heat pump operation and at least one de-icing function.
Ein Verschaltungswechsel zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi erfolgt durch eine Ansteuerung von einzelnen Absperrventilen, Umschaltven tilen, Mehrwegeventilen und/oder Expansionsventilen, die elektrisch steuer- bar mit variabel einstellbarem Querschnitt sind. Solche Ventile können zwi schen einem geschlossenen und einem offenen Zustand Verfahren werden, aber auch in einer Zwischenposition verweilen.
Bei solchen Verschaltungswechseln besteht das Risiko, dass die Heiz- und/oder Kälteleistung kurzfristig einbricht bzw. der Anlagenbetrieb unterbro chen werden muss und dadurch bedingt ein neuer Anlauf des Systems in der neuen Konfiguration erforderlich ist. Damit sind Komforteinbußen für Fahr zeuginsassen nicht ausgeschlossen. An interconnection change between the different operating modes takes place by activating individual shut-off valves, switchover valves, multi-way valves and / or expansion valves, which are electrically controllable with a variably adjustable cross section. Such valves can be moved between a closed and an open state, but also remain in an intermediate position. With such interconnection changes, there is a risk that the heating and / or cooling capacity will collapse for a short time or that the system operation will have to be interrupted, which means that the system must be restarted in the new configuration. Loss of comfort for vehicle occupants is therefore not excluded.
Bei solchen Verschaltungswechseln ist beim Unterbrechen des Anlagenbe triebs das Abschalten des Kältemittelverdichters des Kältemittelkreislaufs erforderlich, um ein mögliches Verfahren des Systems„gegen Block“ zu ver hindern. Auch dies kann zu einem kurzfristigen Einbruch von Heiz- und/oder Kälteleistung führen mit der Folge von Komforteinbußen für die Fahrzeugin sassen. In the event of such interconnection changes, when the system operation is interrupted, the refrigerant compressor of the refrigerant circuit must be switched off in order to prevent the system from moving "against block". This, too, can lead to a short-term drop in heating and / or cooling capacity, with the consequence of a loss of comfort for the vehicle occupants.
Die DE10 2016 005 782 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, bei welcher ein Wär mestrom durch Anpassung eines Ventilquerschnitts bei einer minimalen Kompressordrehzahl geregelt wird. Durch Verstellen des Querschnitts an einem Expansionsorgan wird erreicht, dass der Kältemittelverdichter des Käl temittelkreislaufes nicht im 2-Punkt-Regelbetrieb arbeitet, sondern dauerhaft betrieben werden kann. DE10 2016 005 782 A1 describes a method for operating a vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit, in which a heat flow is regulated by adjusting a valve cross-section at a minimum compressor speed. By adjusting the cross section on an expansion element, it is achieved that the refrigerant compressor of the Käl temittelkreislaufes does not work in 2-point control mode, but can be operated continuously.
Aus der DE 11 2014 006 077 T5 ist eine Klimaanlage für Fahrzeuge bekannt, welche in einem Wärmepumpenbetrieb betreibbar ist. Diese bekannte Klimaanlage umfasst mehrere unabhängig voneinander elektrisch verstellba re Ventile sowie einen Kältemittelverdichter, dessen Drehzahl auf einen Ma ximalwert begrenzt wird. From DE 11 2014 006 077 T5 an air conditioning system for vehicles is known, which can be operated in a heat pump mode. This known air conditioning system comprises several independently electrically adjustable re valves and a refrigerant compressor, the speed of which is limited to a maximum value.
Schließlich beschreibt die DE 10 2016 001 096 A1 ein Verfahren zum Betrei ben einer Fahrzeug-Kälteanlage, bei welchem eine Ziellufttemperatur mittels der Einstellung einer Verdichterdrehzahl eines Kältemittelverdichters sowie eines Querschnittes eines variablen Expansionsorgans eingestellt wird. Finally, DE 10 2016 001 096 A1 describes a method for operating a vehicle refrigeration system in which a target air temperature is set by setting a compressor speed of a refrigerant compressor and a cross section of a variable expansion element.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen- und Wärmepumpen-
Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf anzugeben, mit welchem die Kälte anlage zwischen verschiedenen Betriebsmodi umschaltbar ist, ohne dass die oben genannten Nachteile auftreten, zumindest nur in eingeschränktem Maß in Erscheinung treten. The object of the invention is a method for operating a refrigeration system for a vehicle with a refrigeration system and heat pump Specify operation operable refrigerant circuit with which the refrigeration system can be switched between different operating modes without the above-mentioned disadvantages occurring, at least only to a limited extent.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Pa tentanspruches 1. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen- und Wärmepumpen-Betrieb be treibbaren Kältemittelkreislauf mit wenigstens einem Verzweigungsabschnitt zur Leitung des Kältemittels entweder in einen ersten Leitungszweig zur Durchführung eines ersten Betriebsmodus oder in einen zweiten Leitungs zweig zur Durchführung eines zweiten Betriebsmodus vorgeschlagen, bei dem According to the invention, a method for operating a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for a refrigeration system and heat pump operation with at least one branch section for conduction of the refrigerant either in a first line branch for performing a first operating mode or in a second line branch for implementation is provided proposed a second mode of operation in which
- zur Umschaltung des Kältemittelkreislaufs zwischen dem ersten und zwei ten Betriebsmodus ein einen ersten Kältemittelstrom in den ersten Leitungs abschnitt ermöglichendes erstes Ventilorgan und ein einen zweiten Kältemit telstrom in den zweiten Leitungsabschnitt ermöglichendes zweites Ventilor- gan vorgesehen ist, wobei das erste und zweite Ventilorgan mit variabel steuerbarem Querschnitt ausgebildet sind, und - To switch the refrigerant circuit between the first and second operating mode, a first valve element allowing a first refrigerant flow into the first line section and a second valve element enabling a second refrigerant flow into the second line section are provided, the first and second valve elements being variable controllable cross-section are formed, and
- zur Umschaltung von dem ersten in den zweiten Betriebsmodus zunächst das zweite Ventilorgan bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt geöffnet und mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes des zweiten Ventilorgans das erste Ventilorgan durch eine Reduzierung des Querschnit tes geschlossen wird. - To switch from the first to the second operating mode, first open the second valve member up to a predetermined target cross-section and when the predetermined target cross-section of the second valve member is reached, the first valve member is closed by reducing the cross section.
Bei dieser Umschaltstrategie zwischen einem ersten und zweiten Betriebs modus wird vor dem Schließen des ersten Ventilorgans, mit welchem der Kältemittelstrom für den ersten Betriebsmodus gesteuert wird, bereits das zweite Ventilorgan, welches eine Blockade verursachen könnte, bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt geöffnet. Erst mit dem Erreichen dieses Ziel querschnittes wird das erste Ventilorgan in Richtung vollständig geschlossen verfahren.
Hierzu sind diese Ventilorgane elektrisch stufenlos verstellbar, d. h. deren Durchflussquerschnitt für das Kältemittel ist variabel steuerbar, wobei jede Zwischenstellung zwischen 0%-iger Querschnittsöffnung und 100 %-iger Querschnittsöffnung einstellbar und beibehalten werden kann. Folglich sind die Ventile so arretierbar ausgeführt, dass ein Zufallen oder schlagartiges Verstellen verhindert wird. In this switching strategy between a first and second operating mode, the second valve element, which could cause a blockage, is opened up to a predetermined target cross-section before the first valve element, with which the refrigerant flow is controlled for the first operating mode, is closed. Only when this target cross-section is reached, the first valve member is moved in the completely closed direction. For this purpose, these valve members are electrically adjustable, ie their flow cross-section for the refrigerant can be variably controlled, each intermediate position between 0% cross-sectional opening and 100% cross-sectional opening being adjustable and maintained. As a result, the valves are designed to be lockable in such a way that they do not fall shut or suddenly move.
Mit einer solchen Umschaltstrategie wird das Risiko vermieden, zumindest aber reduziert, dass die Kälteanlage„gegen Block“ fährt. Im Wesentlichen findet auch kein Einbruch von Heiz- und/oder Kälteleistung statt, so dass Komforteinbußen für die Fahrzeuginsassen ausgeschlossen werden, zumin dest aber nur gering sind. With such a switchover strategy, the risk is avoided, or at least reduced, that the refrigeration system runs "against the block". In essence, there is also no drop in heating and / or cooling power, so that losses in comfort for the vehicle occupants are excluded, but at least only minimal.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dassAccording to an advantageous development of the invention, it is provided that
- mittels eines dritten Ventilorgans eine Durchströmung des zweiten Lei tungszweiges durch den zweiten Kältemittelstrom bewirkbar wird, und - By means of a third valve member, the second refrigerant flow can flow through the second line branch, and
- das erste Ventilorgan geschlossen und das dritte Ventilorgan mit dem ers ten Ventilorgan querschnittssynchron geöffnet wird. - The first valve member is closed and the third valve member is opened with the first valve member cross-section synchronously.
Ein solches drittes Ventilorgan verhindert, dass während des ersten Be triebsmodus Kältemittel in den zweiten Leitungszweig strömen kann. Such a third valve element prevents refrigerant from flowing into the second line branch during the first operating mode.
Hierbei sind das erste und das dritte Ventilorgan funktionell derart gekoppelt, dass diese synchron gegenläufig verfahren, so dass bspw. zwischen dem ersten schließenden Ventilorgan und dem dritten öffnenden Ventilorgan stets die frei durchströmbare Querschnittsfläche gleich der maximalen ursprüngli chen Querschnittsfläche ist. Dies kann gleichzeitig oder zeitlich versetzt zu einander erfolgen. The first and third valve members are functionally coupled in such a way that they move synchronously in opposite directions, so that, for example, between the first closing valve member and the third opening valve member, the cross-sectional area that can be freely flowed through is always equal to the maximum original cross-sectional area. This can be done at the same time or at different times.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird mittels eines vierten Ventilorgans ein Durchfließen von Kältemittel durch den ersten Leitungszweig verhindert. Während der Umschaltung von dem ersten auf den zweiten Betriebsmodus werden das erste und vierte Ventilorgan quer-
schnittssynchron zueinander geschlossen. Dies kann gleichzeitig oder zeit lich versetzt zueinander erfolgen. According to a further preferred embodiment of the invention, a fourth valve member prevents refrigerant from flowing through the first line branch. During the switchover from the first to the second operating mode, the first and fourth valve elements are transversely Closed cut synchronously to each other. This can be done simultaneously or offset in time.
Mit einem solchen vierten Ventilorgan wird verhindert, dass während des zweiten Betriebsmodus Kältemittel in den ersten Leitungszweig strömen kann. Such a fourth valve element prevents refrigerant from flowing into the first line branch during the second operating mode.
Hierbei sind das erste und das vierte Ventilorgan funktionell derart gekoppelt, dass diese synchron gleichsinnig verfahren, also querschnittssynchron schließen. Dies kann gleichzeitig oder zeitlich versetzt zueinander erfolgen. Here, the first and fourth valve members are functionally coupled in such a way that they move synchronously in the same direction, that is to say close with synchronous cross-sections. This can be done at the same time or at different times.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind mit den Patentansprüchen 4 bis 9 gegeben. So betrifft Patentanspruch 4 die Umschaltung zwischen einem Kälteanlagenbetrieb und einem Wärme pumpenbetrieb sowie die Umschaltung zwischen einem Luft- Wärmepumpenbetrieb und einem Wasser-Wärmepumpenbetrieb (Patentan sprüche 5 bis 7). Die Umschaltung zwischen einem ersten und zweiten Re- heat-Betrieb betrifft Patentanspruch 8. Mit Patentanspruch 9 wird die Um schaltung zwischen einem Kälteanlagenbetrieb und dem ersten Reheat- Betrieb beschrieben. Further advantageous embodiments of the method according to the invention are given in claims 4 to 9. Thus, patent claim 4 relates to switching between a refrigeration system operation and a heat pump operation and switching between an air heat pump operation and a water heat pump operation (patent claims 5 to 7). The switchover between a first and second reheat operation relates to claim 8. Claim 9 describes the switchover between a refrigeration system operation and the first reheat operation.
Besonders vorteilhaft ist es nach einer letzten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, den Kältemittelverdichter des Kältemittelkreislaufs während der Umschaltung zwischen zwei Betriebsmodi auf einen vordefinierten Dreh zahlwert einzustellen. Damit soll der Kältemittelverdichter während einer eine Umschaltung vom ersten auf den zweiten Betriebsmodus bewirkende Venti- lumschaltung nicht mit einer Drehzahlsteigerung beaufschlagt werden. Hier zu wird das Ansteuersignal für einen elektrischen Kältemittelverdichter auf den vordefinierten Drehzahlwert„geklemmt“. Aus Sicherheitsgründen ist na türlich eine Drehzahlabsenkung weiterhin zulässig. According to a last preferred development of the invention, it is particularly advantageous to set the refrigerant compressor of the refrigerant circuit to a predefined speed value while switching between two operating modes. In this way, the refrigerant compressor should not be subjected to an increase in speed during a switchover from the first to the second operating mode. For this purpose, the control signal for an electric refrigerant compressor is "clamped" to the predefined speed value. For safety reasons, a speed reduction is of course still permissible.
Hierbei kann der vordefinierte Drehzahlwert entweder demjenigen vor der Umschaltung vom ersten auf den zweiten Betriebsmodus geltenden Dreh-
zahlwert oder einem aus Kennfelder oder anhand geeigneter Formeln be rechneten Drehzahlwert entsprechen. Here, the predefined speed value can either match the speed value that was valid before switching from the first to the second operating mode. numerical value or a speed value calculated from maps or using suitable formulas.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der einzigen Figur 1 , die ein Schaltbild einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen- und Wärmepumpen-Betrieb betreibbaren Käl temittelkreislauf zeigt. Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred embodiments and with reference to the single FIG. 1, which shows a circuit diagram of a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for a refrigeration system and heat pump operation.
Die Kälteanlage 1 gemäß Figur 1 kann sowohl in einem Kälteanlagenbetrieb (kurz AC-Betrieb genannt) als auch in einem Wärmepumpen-Betrieb (kurz WP-Betrieb genannt) betrieben werden, wobei der Fleizbetrieb mittels einer Wärmepumpenfunktion durchgeführt wird und hierzu in einem Fleizzweig 2.2 ein als Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager ausgebildeter Wärmeübertrager 4 als Fleizregister angeordnet ist. Dieser Wärmeübertrager 4 ist zusammen mit einem Verdampfer 3 in einem Klimagerät 1.1 verbaut, wobei zur Konditionie rung eines in einen Fahrzeuginnenraum geführten Kabinen-Zuluftstroms L dieser zunächst über den Verdampfer 3 und anschließend über den Wärme übertrager 4 und gegebenenfalls über ein elektrisches Fleizelement 7 geführt ist. Dieses Fleizelement 7 ist bspw. als Flochvolt-PTC-Fleizelement ausge führt. Die Kälteanlage 1 weist neben dem Klimagerät 1.1 einen Chiller 9 auf, welcher mit einem Kühlmittelkreislauf 9.0 zur Kühlung, bspw. einer Flochvolt- batterie thermisch verbunden ist. The refrigeration system 1 according to FIG. 1 can be operated both in a refrigeration system operation (called AC operation for short) and in a heat pump operation (called HP operation for short), the Fleizbetrieb being carried out by means of a heat pump function and for this purpose in a Fleizzweig 2.2 designed as an air-refrigerant heat exchanger heat exchanger 4 is arranged as a Fleizregister. This heat exchanger 4 is installed together with an evaporator 3 in an air conditioner 1.1, whereby for the conditioning of a cabin supply air flow L routed into a vehicle interior, it is initially routed via the evaporator 3 and then via the heat exchanger 4 and, if necessary, via an electrical fleece element 7 . This Fleizelement 7 is, for example, leads out as a Flochvolt PTC Fleizelement. In addition to the air conditioner 1.1, the refrigeration system 1 has a chiller 9, which is thermally connected to a coolant circuit 9.0 for cooling, for example a floch-volt battery.
Der Kältemittelkreislauf 2 besteht aus: The refrigerant circuit 2 consists of:
- dem Klimagerät 1.1 mit einem Verdampfer 3, bspw. ein Front-Verdampfer und dem Wärmeübertrager 4 (auch Fleizregister genannt), wobei der Ver dampfer 3 in einem Verdampferzweig 3.1 und der Wärmeübertrager 4 in ei nem Fleizregisterzweig 4.1 angeordnet ist, - the air conditioner 1.1 with an evaporator 3, e.g. a front evaporator and the heat exchanger 4 (also called Fleizregister), the Ver evaporator 3 is arranged in an evaporator branch 3.1 and the heat exchanger 4 in egg nem Fleizregisterzweig 4.1,
- einem Kältemittelverdichter 5, - a refrigerant compressor 5,
- einem als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten äußeren Luft- Kältemittel-Wärmeübertrager 6 mit einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenverdampfer für den Fleizbetrieb zugeordneten Wärmepum- pen-Expansionsorgan AE3,
- einem inneren Wärmeübertrager 11 , - an external air-refrigerant heat exchanger 6 designed as a condenser or gas cooler with a heat pump expansion element AE3 assigned to the same in its function as a heat pump evaporator for meat operation, - an internal heat exchanger 11,
- einem niederdruckseitigen Akkumulator 10, - an accumulator 10 on the low pressure side,
- einem in dem Verdampferzweig 3.1 angeordneten und dem Verdampfer 3 stromaufwärtsseitig vorgeschalteten Verdampfer-Expansionsorgan AE2, - an evaporator expansion element AE2 arranged in the evaporator branch 3.1 and upstream of the evaporator 3,
- einem dem Verdampferzweig 3.1 nachgeschalteten Rückschlagventil R1 , welches über den Akkumulator 10 und den niederdruckseitigen Abschnitt des inneren Wärmeübertragers 11 mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters 5 fluidverbunden ist, - A check valve R1 connected downstream of the evaporator branch 3.1, which is fluidly connected to the inlet side of the refrigerant compressor 5 via the accumulator 10 and the low-pressure side section of the inner heat exchanger 11,
- einem Chiller-Zweig 9.1 mit dem Chiller 9 und einem diesem vorgeschalte ten Chiller-Expansionsorgan AE1 , wobei der Chiller 9 neben der Kühlung bspw. einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs auch zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpenfunktion unter Nutzung der Abwärme mindes tens einer elektrischen Komponente eingesetzt wird, - A chiller branch 9.1 with the chiller 9 and a chiller expansion device AE1 upstream of this, the chiller 9 not only cooling, for example, an electrical component of the vehicle but also for realizing a water heat pump function using the waste heat at least one electrical component is used,
- einem AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 mit dem äußeren Luft-Kältemittel- Wärmeübertrager 6 und einem Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3, wobei im Luft-Wärmepumpenbetrieb der AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 strom aufwärts über das Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 mit dem Ver dampferzweig 3.1 unter Bildung eines Abzweigpunktes Ab1 fluidverbindbar ist und stromabwärts über ein Absperrorgan A2 mit dem Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters 5 fluidverbindbar ist, während im AC-Betrieb der AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 stromaufwärts über ein Absperrorgan A4 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 5 fluidverbindbar ist, - An AC and heat pump branch 2.1 with the outer air-refrigerant heat exchanger 6 and a heat pump expansion element AE3, whereby in air-heat pump operation the AC and heat pump branch 2.1 stream upwards via the heat pump expansion element AE3 with the evaporator branch 3.1 to form a Junction point Ab1 can be fluidly connected and downstream via a shut-off device A2 with the low-pressure inlet of the refrigerant compressor 5 can be fluidly connected, while in AC operation the AC and heat pump branch 2.1 is fluid-connectable upstream via a shut-off device A4 to the high-pressure outlet of the refrigerant compressor 5,
- einem Heizzweig 2.2 mit dem Wärmeübertrager 4, wobei der Heizzweig 2.2 stromaufwärts über ein Absperrorgan A3 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 5 fluidverbindbar ist und stromabwärts über ein Absperrorgan A1 mit dem Abzweigpunkt Ab1 und damit mit dem Verdampf erzweig 3.1 und dem Chillerzweig 9.1 fluidverbindbar ist, - a heating branch 2.2 with the heat exchanger 4, the heating branch 2.2 being fluidly connectable upstream via a shut-off device A3 to the high pressure outlet of the refrigerant compressor 5 and downstream via a shut-off device A1 with the branch point Ab1 and thus with the evaporator branch 3.1 and the chiller branch 9.1,
- einem Reheat-Zweig 2.3 mit einem als Expansionsventil ausgebildeten Reheat-Expansionsorgan AE4, wobei der Reheat-Zweig 2.3 stromabwärts mit dem äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 unter Bildung eines Abzweigpunktes Ab2 und stromaufwärts mit dem Wärmeübertrager 4 fluid verbindbar ist, - a reheat branch 2.3 with a reheat expansion element AE4 designed as an expansion valve, the reheat branch 2.3 being fluidly connectable downstream to the outer air-refrigerant heat exchanger 6 to form a branch point Ab2 and upstream to the heat exchanger 4,
- einem Wärmepumpenrückführzweig 2.4 mit dem Absperrorgan A2 und ei nem Rückschlagventil R2, wobei der Wärmepumpenrückführzweig 2.4
stromaufwärts über den Abzweigpunkt Ab2 mit dem äußeren Luft-Kältemittel- Wärmeübertrager 6 und stromabwärts mit dem Akkumulator 10 fluidverbind bar ist, und - A heat pump return branch 2.4 with the shut-off element A2 and a check valve R2, the heat pump return branch 2.4 upstream via the branch point Ab2 with the external air-refrigerant heat exchanger 6 and downstream with the accumulator 10 is fluid-connecting bar, and
- einem Absaugzweig 2.5 mit einem Absperrventil A5, wobei der Absaug zweig 2.5 stromabwärts über einen Abzweigpunkt Ab3 mit dem Absperrventil A2 und dem Rückschlagventil R2 des Wärmepumpenrückführzweiges 2.4 fluidverbunden ist. - A suction branch 2.5 with a shut-off valve A5, the suction branch 2.5 being fluidly connected downstream via a branch point Ab3 with the shut-off valve A2 and the check valve R2 of the heat pump return branch 2.4.
Als Sensoren sind in dem Kältemittelkreislauf 2 zur Steuerung und Regelung des Systems mehrere Druck-Temperatursensoren vorgesehen. A plurality of pressure-temperature sensors are provided as sensors in the refrigerant circuit 2 for controlling and regulating the system.
So ist dem Kältemittelverdichter 5 ein erster Druck-Temperatursensor pT1 am Hochdruckausgang zugeordnet, ferner ein zweiter Druck- Temperatursensor pT2 am Ausgang des Akkumulators 10, ein dritter Druck- Temperatursensor pT3 am Ausgang des äußeren Luft-Kältemittel- Wärmeübertragers 6, ein vierter Druck-Temperatursensor pT4 am Ausgang des Wärmeübertragers 4 und ein fünfter Druck-Temperatursensor pT5 am niederdruckseitigen Ausgang des Chillers 8 angeordnet. Da die jeweiligen Funktionen dieser Druck-Temperatursensoren dem Fachmann bekannt sind, werden diese nicht näher erläutert. The refrigerant compressor 5 is assigned a first pressure-temperature sensor pT1 at the high-pressure output, a second pressure-temperature sensor pT2 at the output of the accumulator 10, a third pressure-temperature sensor pT3 at the output of the external air-refrigerant heat exchanger 6, and a fourth pressure-temperature sensor pT4 at the output of the heat exchanger 4 and a fifth pressure-temperature sensor pT5 at the output of the chiller 8 on the low-pressure side. Since the respective functions of these pressure-temperature sensors are known to the person skilled in the art, they are not explained in more detail.
Im Folgenden wird der AC-Betrieb und der Heizbetrieb der Kälteanlage 1 erläutert. The following explains the AC operation and the heating operation of the refrigeration system 1.
Mit den in einem ersten Verzweigungsabschnitt VZ1 angeordneten Absperr organen A3 und A4 wird der Kältemittelstrom ausgehend von der Hoch druckseite des Kältemittelverdichters 5 in Abhängigkeit des Zustandes dieser beiden Absperrorgane A3 und A4 entweder bei offenem Absperrorgan A4 und gesperrtem Absperrorgan A3 in den AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 zur Durchführung eines AC-Betriebs geleitet oder strömt bei offenem Absper rorgan A3 und geschlossenem Absperrorgan A4 zur Durchführung eines Heizbetriebs mittels einer Wärmepumpenfunktion in den Heizzweig 2.2.
Im AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 1 strömt das auf Hochdruck verdich tete Kältemittel ausgehend von dem Kältemittelverdichter 5 bei offenem Ab sperrorgan A4 in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6, den Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 11 , über das vollständig geöffnete Wärmepum pen-Expansionsorgan AE3 mittels des Verdampfers- Expansionsorgans AE2 in den Verdampfer 3 und/oder mittels des Chiller- Expansionsorgans AE1 in den Chiller 9. Aus dem Chiller-Zweig 9.1 strömt das Kältemittel über den Akkumulator 10 und den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 11 zurück zum Kältemittelverdichter 5, während das Kältemittel aus dem Verdampferzweig 3.1 über das Rückschlagventil R1 strömt und anschließend über den Akkumulator 10 und den Niederdruckab schnitt des inneren Wärmeübertragers 11 ebenso zurück zum Kältemittel verdichter 5 fließen kann. With the shut-off organs A3 and A4 arranged in a first branch section VZ1, the refrigerant flow, starting from the high-pressure side of the refrigerant compressor 5, depending on the state of these two shut-off organs A3 and A4, either with the shut-off element A4 open and shut-off element A3 in the AC and heat pump branch 2.1 to carry out an AC operation or flows with the shut-off element A3 open and the shut-off element A4 closed to carry out a heating operation by means of a heat pump function in the heating branch 2.2. In AC operation of the refrigerant circuit 1, the high pressure condensed refrigerant flows from the refrigerant compressor 5 when the shut-off device A4 is open in the outer air-refrigerant heat exchanger 6, the high-pressure section of the inner heat exchanger 11, via the fully open heat pump expansion element AE3 by means of the evaporator expansion element AE2 in the evaporator 3 and / or by means of the chiller expansion element AE1 in the chiller 9. The refrigerant flows from the chiller branch 9.1 via the accumulator 10 and the low-pressure section of the internal heat exchanger 11 back to the refrigerant compressor 5, while the refrigerant flows from the evaporator branch 3.1 via the check valve R1 and then via the accumulator 10 and the Niederdruckab section of the internal heat exchanger 11 can also flow back to the refrigerant compressor 5.
In diesem AC-Betrieb ist der Heizzweig 2.2 mittels des Absperrorgans A3 abgesperrt. Zur Rückholung von Kältemittel aus dem inaktiven Heizzweig 2.2 wird das Absperrorgan A5 geöffnet und das Kältemittel kann über das Ab sperrorgan A5 und das Rückschlagventil R2, bei gleichzeitig geschlossenem Absperrorgan A2 in Richtung des Akkumulators 10 strömen. In this AC operation, the heating branch 2.2 is shut off by means of the shut-off device A3. To retrieve refrigerant from the inactive heating branch 2.2, the shut-off device A5 is opened and the refrigerant can flow in the direction of the accumulator 10 via the shut-off device A5 and the check valve R2, while the shut-off device A2 is closed at the same time.
Im Folgenden soll der Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 2 der Kälteanlage 1 beschrieben werden. Hierzu wird mittels wenigstens einer Wärmequelle ein Wärmpumpenbetrieb durchgeführt. Im Wärmepumpenbetrieb des Kältemit telkreislaufes 2 wird der dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Kabinen- Zuluftstrom L mittels des Wärmeübertragers 4 erwärmt und ggf. über das Heizelement 7 geführt, bevor der Kabinen-Zuluftstrom L in den Fahrzeugin nenraum strömen kann. The heating operation of the refrigerant circuit 2 of the refrigeration system 1 will be described below. For this purpose, a heat pump operation is carried out by means of at least one heat source. In the heat pump operation of the refrigerant telkreislaufes 2, the cabin supply air flow L supplied to the vehicle interior is heated by means of the heat exchanger 4 and possibly passed through the heating element 7 before the cabin supply air flow L can flow into the vehicle interior.
Im Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 2, unter Einsatz des Chillers 9 zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpe oder unter Einsatz des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 als Wärmepumpenverdampfer zur Rea lisierung einer Luft-Wärmepumpe, ist das Absperrorgan A4 des ersten Ver zweigungsabschnittes VZ1 geschlossen und das Absperrorgan A3 des ers-
ten Verzeigungsabschnittes VZ1 geöffnet, so dass heißes Kältemittel, wie bspw. R744 in den Heizzweig 2.2 strömen kann. In the heating mode of the refrigerant circuit 2, using the chiller 9 to implement a water heat pump or using the external air-refrigerant heat exchanger 6 as a heat pump evaporator for realizing an air-heat pump, the shut-off element A4 of the first branch section VZ1 is closed and that Shut-off device A3 of the first th branch section VZ1 is opened so that hot refrigerant, such as R744, can flow into the heating branch 2.2.
Zur Durchführung des Wasser-Wärmepumpenbetriebs mittels des Chillers 9 strömt das mittels des Kältemittelverdichters 5 verdichtete Kältemittel über den Heizzweig 2.2 in den Wärmeübertrager 4 zur Abgabe von Wärme an den Kabinen-Zuluftstrom L und wird anschließend über das geöffnete Ab sperrorgan A1 mittels des Chiller-Expansionsorgans AE1 in den Chiller 9 zur Aufnahme von Abwärme der in dem Kühlmittelkreislauf 9.0 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten entspannt. Bei dieser Heizfunktion sind die Expansionsorgane AE3 und AE4 sowie das Absperror gan A5 geschlossen. Über das geöffnete Absperrorgan A2 wird im Wasser- Wärmepumpenbetrieb ausgelagertes Kältemittel aus dem AC- und Wärme pumpenzweig 2.1 abgesaugt und über das Rückschlagventil R2 dem Käl- temittelverdichter 5 zugeführt. To carry out the water heat pump operation by means of the chiller 9, the refrigerant compressed by the refrigerant compressor 5 flows via the heating branch 2.2 into the heat exchanger 4 to give off heat to the cabin supply air flow L and is then opened via the open shut-off device A1 by means of the chiller expansion device AE1 relaxes in the chiller 9 to absorb waste heat from the electrical and / or electronic components arranged in the coolant circuit 9.0. With this heating function, the expansion organs AE3 and AE4 and the shut-off device A5 are closed. In the water heat pump mode, refrigerant removed from the AC and heat pump branch 2.1 is sucked off via the open shut-off element A2 and fed to the refrigerant compressor 5 via the check valve R2.
Der Wärmeübertrager 4 kann, neben der hier beschrieben direkten Konden sation oder Gaskühlung, auch als indirekt den Luftstrom erwärmender Käl- temittel-Wärmesenkenfluid-Wärmeübertrager, wobei das Wärmesenkenfluid bspw. eine Wasser-Glykol-Gemisch sein kann, ausgeführt werden. The heat exchanger 4 can, in addition to the direct condensation or gas cooling described here, also be designed as a refrigerant-heat sink fluid heat exchanger that indirectly heats the air flow, the heat sink fluid being a water-glycol mixture, for example.
Zur Durchführung des Luft-Wärmepumpenbetriebs mittels des äußeren Luft- Kältemittel-Wärmeübertragers 6 als Wärmepumpenverdampfer strömt das Kältemittel aus dem Wärmeübertrager 4 über das geöffnete Absperrorgan A1 in den AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 und wird mittels des Wärmepum- pen-Expansionsorgans AE3 in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeüber- trager 6 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft entspannt und strömt anschließend über den Wärmepumpenrückführzweig 2.4 zurück zum Kältemittelverdichter 5. Die Expansionsorgane AE1 , AE2 und AE4 bleiben dabei geschlossen, ebenso das Absperrorgan A5. To carry out the air-heat pump operation by means of the external air-refrigerant heat exchanger 6 as a heat pump evaporator, the refrigerant flows from the heat exchanger 4 via the open shut-off element A1 into the AC and heat pump branch 2.1 and is released into the outside air by means of the heat pump expansion element AE3 -Coolant heat exchanger 6 for absorbing heat from the ambient air relaxes and then flows back to the refrigerant compressor 5 via the heat pump return branch 2.4. The expansion elements AE1, AE2 and AE4 remain closed, as does the shut-off element A5.
Wird ein Kombinationsbetrieb aus Wasser- und Luft-Wärmepumpe realisiert, so ist neben dem Chiller-Expansionsorgan AE1 auch das Wärmepumpen- Expansionsorgan AE3 über ein Steuergerät aktiv mit eingebunden und beide
werden zur Einstellung und zum Erreichen der Zielgrößen entsprechend an gesteuert. If a combined operation of water and air heat pumps is implemented, then in addition to the chiller expansion element AE1, the heat pump expansion element AE3 is also actively integrated via a control device and both are controlled accordingly for setting and achieving the target values.
Bei einem Reheat-Betrieb wird der in den Fahrzeuginnenraum zugeführte Kabinen-Zuluftstrom L mittels des Verdampfers 3 zunächst gekühlt und damit entfeuchtet, um anschließend mit der dem Kabinen-Zuluftstrom L entzoge nen Wärme sowie der dem Kältemittel über den Kältemittelverdichter 5 zuge führten Wärme mittels des Wärmeübertragers 4 den Kabinen-Zuluftstrom L zumindest teilweise wieder zu erwärmen. In a reheat mode, the cabin supply air flow L fed into the vehicle interior is first cooled and thus dehumidified by means of the evaporator 3, in order to then use the heat extracted from the cabin supply air flow L and the heat supplied to the refrigerant via the refrigerant compressor 5 Heat exchanger 4 to heat the cabin supply air flow L at least partially again.
Ein Reheat-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 1 wird in Abhängigkeit der Wärmebilanz auf unterschiedliche Weise durchgeführt. Reheat operation of the refrigerant circuit 1 is carried out in different ways depending on the heat balance.
Bei einem Wärmeüberschuss im Reheat-Betrieb, im folgenden erster Rehe- at-Betrieb genannt, wird neben der Wärmeabgabe an den Kabinen- Zuluftstrom L des Fahrgastraums über den Wärmeübertrager 4 zusätzlich über den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 Wärme an die Umge bung des Fahrzeugs abgegeben, bevor das Kältemittel über den Verdampfer 3 wieder zurück zum Kältemittelverdichter 5 strömt. Flierzu strömt das Kälte- mittel aus dem Wärmeübertrager 4 bei geschlossenem Absperrorgan A1 in den Reheat-Zweig 2.3. Dort wird mittels des Reheat-Expansionsorgans AE4 das Kältemittel auf einen Mitteldruck in den äußeren Luft-Kältemittel- Wärmeübertragers 6 des AC- und Wärmepumpenzweiges 2.1 entspannt. Anschließend strömt das Kältemittel aus dem AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 in den Verdampfer-Zweig 3.1 , wo es mittels des Verdampfer-In the event of excess heat in reheat operation, hereinafter referred to as first reheat operation, in addition to the heat output to the cabin supply air flow L of the passenger compartment via the heat exchanger 4, heat is also transferred to the surroundings via the external air-refrigerant heat exchanger 6 Vehicle delivered before the refrigerant flows back to the refrigerant compressor 5 via the evaporator 3. In addition, the refrigerant flows from the heat exchanger 4 into the reheat branch 2.3 when the shut-off element A1 is closed. There, the refrigerant is expanded to a medium pressure in the outer air-refrigerant heat exchanger 6 of the AC and heat pump branch 2.1 by means of the reheat expansion element AE4. The refrigerant then flows from the AC and heat pump branch 2.1 into the evaporator branch 3.1, where it is
Expansionsorgans AE2 in den Verdampfer 3 auf Niederdruck expandiert wird. Expansion organ AE2 is expanded in the evaporator 3 to low pressure.
Alternativ kann bei ausreichend verfügbarer Heizleistung am Wärmeübertra- ger 4 das Reheat-Expansionsorgan AE4 so weit geöffnet werden, dass ide alerweise im Wärmeübertrager 4 und im äußeren Luft-Kältemittel-Wärme- übertrager 6 dasselbe Hochdruckniveau anliegen.
Bei einem Wärmemangel im Kältemittelkreislauf 2, d. h. bei einem Heizleis tungsdefizit am Wärmeübertrager 4, wird neben dem Verdampfer 3 auch der Chiller 9 als Wärmequelle eingesetzt. Dieser Reheat-Betrieb wird im folgen den zweiter Reheat-Betrieb genannt. Alternatively, when there is sufficient heating power available at the heat exchanger 4, the reheat expansion element AE4 can be opened so far that ideally the same high pressure level is present in the heat exchanger 4 and in the outer air-refrigerant heat exchanger 6. If there is a lack of heat in the refrigerant circuit 2, ie if there is a heating deficit at the heat exchanger 4, the chiller 9 is used as a heat source in addition to the evaporator 3. This reheat operation is called the second reheat operation below.
Bei diesem zweiten Reheat-Betrieb wird zunächst bei offenem Absperrorgan A3 der Heizzweig 2.2 und damit auch der Wärmeübertrager 4 mit Kältemittel durchströmt, welches anschließend bei geöffnetem Absperrorgan A1 sowohl in den Verdampfer 3 des Verdampferzweiges 3.1 als auch in den Chiller 9 des Chiller-Zweiges 9.1 mittels der zugehörigen Expansionsorgane AE1 und AE2 entspannt wird. Das Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 und das Reheat-Expansionsorgan AE4 sind bei diesem zweiten Reheat-Betrieb ge schlossen. Aus dem Verdampfer 3 strömt das Kältemittel über das Rückschlagventil R1 , über den Akkumulator 10 und den inneren Wärmeübertrager 11 wieder zu rück zum Kältemittelverdichter 5. Das Kältemittel aus dem Chiller 9 strömt über den Akkumulator 10 und den inneren Wärmeübertrager 11 ebenso wie der zurück zum Kältemittelverdichter 5. Die in dem Verdampfer 3 sowie in dem Chiller 9 aufgenommene Wärme wird gemeinsam mit dem über den Kältemittelverdichter 5 eingetragenen Wärmestrom über den Wärmeübertra ger 4 wieder an den in das Fahrzeuginnere geführten Kabinen-Zuluftstrom L abgegeben. Alternativ kann bei einem Wärmemangel im Kältemittelkreislauf 2 der Luft- Kältemittel-Wärmeübertrager 6 entweder anstelle des Chillers 9 als Wärme quelle eingesetzt werden oder als zusätzlich Wärmequelle parallel zum Chil ler 9 geschaltet werden. Bei ausreichender Heizleistung im Kältemittelkreislauf 2 wird nur der Ver dampfer 3 mit Kältemittel durchströmt. Dieser Reheat-Betrieb wird dritter Re heat-Betrieb genannt.
Eine Umschaltung zwischen den oben beschriebenen Betriebsmodi erfolgt über eine Ansteuerung der einzelnen Absperrorgane, die entweder als Ab sperrventil oder als Expansionsventil ausgebildet sind. Auch Umschaltventile und oder Mehrwegeventile werden hierfür eingesetzt. Diese Absperrorgane sind elektrisch steuerbar und können in jeder Zwischenstellung zwischen 0%-iger Querschnittsöffnung und 100 %-iger Querschnittsöffnung eingestellt und in einer solchen Zwischenstellung gehalten werden. In this second reheat mode, refrigerant flows through the heating branch 2.2 and thus also the heat exchanger 4 when the shut-off element A3 is open, which then enters both the evaporator 3 of the evaporator branch 3.1 and the chiller 9 of the chiller branch 9.1 when the shut-off element A1 is open is relaxed by means of the associated expansion organs AE1 and AE2. The heat pump expansion element AE3 and the reheat expansion element AE4 are closed during this second reheat operation. The refrigerant flows from the evaporator 3 via the check valve R1, via the accumulator 10 and the internal heat exchanger 11 back to the refrigerant compressor 5. The refrigerant from the chiller 9 flows via the accumulator 10 and the internal heat exchanger 11 as well as back to the refrigerant compressor 5. The heat absorbed in the evaporator 3 and in the chiller 9 is released together with the heat flow entered via the refrigerant compressor 5 via the heat transfer device 4 back to the cabin supply air flow L guided into the vehicle interior. Alternatively, if there is a lack of heat in the refrigerant circuit 2, the air-refrigerant heat exchanger 6 can either be used instead of the chiller 9 as a heat source or connected in parallel to the chiller 9 as an additional heat source. With sufficient heating power in the refrigerant circuit 2, only the Ver evaporator 3 flows through with refrigerant. This reheat operation is called the third re-heat operation. Switching between the operating modes described above takes place by activating the individual shut-off devices, which are designed either as shut-off valves or as expansion valves. Switching valves and / or multi-way valves are also used for this purpose. These shut-off devices are electrically controllable and can be set in any intermediate position between 0% cross-sectional opening and 100% cross-sectional opening and held in such an intermediate position.
Im Folgenden werden beispielhaft verschiedene Umschaltprozesse zwischen den oben genannten Betriebsmodi erläutert, um während eines solchen Um schaltprozesses einen Einbruch von Heiz- und/oder Kälteleistung zu verhin dern, zumindest aber zu minimieren und um einen Neuanlauf der Kälteanla ge 1 zu vermeiden. Die im folgenden dargestellte Umschaltstrategie verwendet für den Wechsel von einem Betriebsmodus, im folgenden erster Betriebsmodus genannt, auf einen anderen Betriebsmodus, im folgenden zweiter Betriebsmodus genannt, jeweils die gleichen Begriffe. Bei einem solchen Wechsel von einem ersten auf einen zweiten Betriebsmodus wird in einem Verzweigungsabschnitt des Kältemittelkreislaufs 2 ein Kältemittelstrom umgelenkt. Ein solcher Verzwei gungsabschnitt, nämlich ein erster Verzweigungsabschnitt VZ1 , ein zweiter Verzweigungsabschnitt VZ2 und ein dritter Verzweigungsabschnitt VZ3 weist Ventilorgane auf, mit welchen der Kältemittelstrom, im folgenden erster Käl temittelstrom bezeichnet, aus einem ersten Leitungsabschnitt zur Durchfüh- rung des ersten Betriebsmodus in einen zweiten Leitungsabschnitt als zwei ten Kältemittelstrom zur Durchführung des zweiten Betriebsmodus umge lenkt wird. Das den ersten Kältemittelstrom bewirkende Ventilorgan des Ver zweigungsabschnittes wird erstes Ventilorgan und das den zweiten Kältemit telstrom bewirkende Ventilorgan des Verzweigungsabschnittes wird zweites Ventilorgan genannt. In the following, various switching processes between the above-mentioned operating modes are explained by way of example in order to prevent or at least minimize a drop in heating and / or cooling capacity during such a switching process and to avoid restarting the refrigeration system 1. The switchover strategy shown below uses the same terms for changing from one operating mode, hereinafter referred to as the first operating mode, to another operating mode, hereinafter referred to as the second operating mode. With such a change from a first to a second operating mode, a refrigerant flow is deflected in a branch section of the refrigerant circuit 2. Such a branch section, namely a first branch section VZ1, a second branch section VZ2 and a third branch section VZ3, has valve elements with which the refrigerant flow, hereinafter referred to as the first refrigerant flow, from a first line section to carry out the first operating mode in a second Line section is deflected as the second refrigerant flow to carry out the second operating mode. The valve member of the branching section which causes the first refrigerant flow is called the first valve member and the valve member of the branching section which causes the second refrigerant flow is called the second valve member.
In Abhängigkeit davon, welche Umschaltprozesse zwischen zwei Betriebs modi beschrieben werden, werden für die an dieser Umschaltung beteiligten Ventilorgane des jeweiligen Verzweigungsabschnittes die Bezeichnungen
„erstes Ventilorgan“,„zweites Ventilorgan“,„drittes Ventilorgan“,„viertes Ven tilorgan“ und„n-tes Ventilorgan“ verwendet, wobei„n“ die Anzahl der maxi mal vorhandenen und schaltbaren Ventilorgane beschreibt. Zunächst wird eine Umschaltung der Kälteanlage 1 von einem AC-Betrieb als ersten Betriebsmodus in einen Wärmepumpenbetrieb als zweiten Be triebsmodus beschrieben. Depending on which switching processes between two operating modes are described, the designations for the valve members involved in this switching of the respective branching section are used "First valve element", "second valve element", "third valve element", "fourth valve element" and "nth valve element" are used, where "n" describes the maximum number of switchable valve elements that are present. First, a switchover of the refrigeration system 1 from AC operation as the first operating mode to heat pump operation as the second operating mode is described.
An diesem Umschaltprozess sind der erste Verzweigungsabschnitt VZ1 mit dem Absperrorgan A4 als erstes Ventilorgan, welches einen ersten Kältemit telstrom in den AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 ermöglicht, und dem Ab sperrorgan A3 als zweites Ventilorgan, welches einen zweiten Kältemit telstrom in den Heizzweig 2.2 ermöglicht, beteiligt. Ferner ist an diesem Um schaltprozess auch das Absperrorgan A1 als drittes Ventilorgan beteiligt. In this switching process, the first branch section VZ1 with the shut-off element A4 as the first valve element, which enables a first refrigerant flow into the AC and heat pump branch 2.1, and the shut-off element A3 as the second valve element, which enables a second refrigerant flow into the heating branch 2.2, involved. Furthermore, the shut-off element A1 is also involved in this switching process as a third valve element.
Neben der oben beschriebenen Haupstromverschaltung ist das Ventilorgan A5 des Nebenstroms vor Beginn des Strömungsrichtungswechsel zu schlie ßen Im AC-Betrieb als ersten Betriebsmodus ist das erste Ventilorgan A4 geöff net, während das zweite Ventilorgan A3 und das dritte Ventilorgan A1 ge schlossen sind. Um einen AC-Betrieb zu ermöglichen, ist natürlich das Wär- mepumpen-Expansionsorgan AE3 vollständig geöffnet, so dass das Kälte mittel mittels des Verdampfers-Expansionsorgans AE2 in den Verdampfer 3 entspannt werden kann. In addition to the main flow circuit described above, the valve element A5 of the secondary flow must be closed before the change in direction of flow. In AC mode, the first operating mode is the first valve element A4, while the second valve element A3 and the third valve element A1 are closed. In order to enable AC operation, the heat pump expansion element AE3 is of course completely open, so that the refrigerant can be expanded into the evaporator 3 by means of the evaporator expansion element AE2.
Der Umschaltprozess beginnt damit, dass die Drehzahl des Kältemittelver dichters 5 während des Umschaltprozesses auf einem vordefinierten Dreh zahlwert oder auf dem Wert der zuletzt eingestellten Drehzahl konstant ge- halten wird. The switching process begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the switching process at a predefined speed value or at the value of the last speed set.
Gleichzeitig oder anschließend mit dem„Festklemmen“ des Kältemittelver dichters 5 auf den konstanten Drehzahlwert wird das zweite Ventilorgan A3 bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt mit definierter Verfahrgeschwin-
digkeit geöffnet. Mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes be ginnt der Schließvorgang des ersten Ventilorgans A4, indem dessen Quer schnitt kontinuierlich auf den Wert Null reduziert wird. Das zweite Ventilorgan A3 wird ausgehend von dem vorgegebenen Zielquerschnitt vollständig geöff- net. Der zeitliche Versatz zwischen dem Erreichen des vorgegebenen Ziel querschnittes des zweiten Ventilorgans A3 und dem Beginn des Schließvor ganges des ersten Ventilorgans A4 ist letztlich von der Verfahrgeschwindig keit des angesteuerten Ventils abhängig, die je nach Antriebsausführung va riieren kann. Simultaneously or subsequently with the "clamping" of the refrigerant compressor 5 to the constant speed value, the second valve element A3 is moved up to a specified target cross section with a defined travel speed. open. When the predetermined target cross-section is reached, the closing process of the first valve member A4 begins by continuously reducing its cross-section to zero. The second valve element A3 is completely opened starting from the specified target cross section. The time lag between reaching the specified target cross-section of the second valve member A3 and the start of the closing process of the first valve member A4 is ultimately dependent on the speed of the controlled valve, which can vary depending on the drive version.
Neben der zeitlichen Abhängigkeit ist eine öffnungsquerschnittsabhängige Verfahrweise wählbar. Hat das Ventilorgan eine bestimmte Verfahrposition erreicht und damit einen entsprechenden Öffnungsquerschnitt, so kann der Schließprozess der zweiten Ventilorgans begonnen werden. Moderne Ventil- organe sind in der Lage eine exakte Positionsrückmeldung zu tätigen, so dass ein Steuergerät der Kälteanlage 1 stets über die aktuelle Ventilposition und damit den per Kennlinie hinterlegbaren Öffnungsquerschnitt informiert ist. Damit ein Durchströmen des Heizzweiges 2.2 mit dem zweiten Kältemit telstrom erfolgen kann, wird das dritte Ventilorgan A1 geöffnet, so dass Käl temittel entweder zur Durchführung eines Wasser-Wärmepumpenbetriebs in den Chillerzweig 9.1 und/oder zur Durchführung eines Luft-Wärmepumpen- betriebs in den AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 strömen kann. In addition to the time dependency, an opening cross-section-dependent procedure can be selected. When the valve member has reached a certain travel position and thus a corresponding opening cross section, the closing process of the second valve member can be started. Modern valve organs are able to provide exact position feedback, so that a control unit of the refrigeration system 1 is always informed of the current valve position and thus the opening cross-section that can be stored by the characteristic curve. So that the second refrigerant can flow through the heating branch 2.2, the third valve element A1 is opened so that refrigerant is used either to carry out a water heat pump operation in the chiller branch 9.1 and / or to carry out an air heat pump operation in the AC - and heat pump branch 2.1 can flow.
Mit dem gegenüber dem zweiten Ventilorgan A3 zeitversetzt, aber zeitnahe nachgelagerten Schließen des ersten Ventilorgans A4 wird das dritte Ventil organ A1 querschnittssynchron mit dem Schließen des ersten Ventilorgans A4 geöffnet. Damit wird das erste Ventilorgan A4 und das dritte Ventilorgan A1 synchron gegenläufig so verfahren, dass in einer wählbaren Variante die Summe der Querschnitte des schließenden ersten Ventilorgans A4 und des öffnenden dritten Ventilorgans A1 der ursprünglichen maximalen Quer schnittsfläche des schließenden ersten Ventilorgans A4 entspricht. Das
Schließen des ersten Ventilorgans A4 und das Öffnen des dritten Ventilor gans A1 beginnen zum identischen Zeitpunkt. With the closing of the first valve member A4, which is offset in time but timely downstream, with respect to the second valve member A3, the third valve member A1 is opened cross-section synchronously with the closing of the first valve member A4. Thus, the first valve element A4 and the third valve element A1 are moved synchronously in opposite directions so that, in a selectable variant, the sum of the cross-sections of the closing first valve element A4 and the opening third valve element A1 corresponds to the original maximum cross-sectional area of the closing first valve element A4. The Closing the first valve member A4 and the opening of the third valve member A1 begin at the same time.
Vorteilhaft ist es, wenn synchron zum Schließen des Ventilorgans A4 und Öffnen des Ventilorgans A1 das Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 ge schlossen wird oder auf einem geringen Öffnungsquerschnitt für den Fall gehalten wird, dass ein Luftwärmepumpenbetrieb anschließt. Unabhängig von einem Luft- oder Wasserwärmepumpenbetrieb ist auch das Ventilorgan A2 zu öffnen. Da vor dem kompletten Schließen des Ventilorgans A4 die Ge- fahr eines Kurzschlüsse des Kältemittelstroms vom Austritt zum Eintritt des Kältemittelverdichters 5 über das Ventilorgan A2 besteht, ist das Ventilorgan A2 bevorzugt unmittelbar nach Verschluss des Ventilorgans A4, alternativ bezogen auf die Querschnittsfläche kurz vor Komplettverschluss zu öffnen. Der Umschaltprozess vom AC-Betrieb als ersten Betriebsmodus auf einen Wärmepumpenbetrieb als zweiten Betriebsmodus ist beendet, wenn das ers te Ventilorgan A4 vollständig geschlossen und das dritte Ventilorgan A1 so wie das Ventilorgan A2 vollständig geöffnet sind. Damit kann ein Wärme pumpenbetrieb mittels des Chillers 9 und/oder mittels des Luft-Kältemittel- Wärmeübertragers 6 als Wärmepumpenverdampfer durchgeführt werden. It is advantageous if the heat pump expansion element AE3 is closed synchronously with the closing of the valve member A4 and the opening of the valve member A1 or is kept at a small opening cross-section in the event that an air heat pump operation follows. The valve element A2 must also be opened independently of air or water heat pump operation. Since there is a risk of a short circuit of the refrigerant flow from the outlet to the inlet of the refrigerant compressor 5 via the valve member A2 before the valve member A4 closes completely, the valve member A2 is preferably closed immediately after the valve member A4 has been closed, alternatively based on the cross-sectional area shortly before complete closure to open. The switching process from AC operation as the first operating mode to heat pump operation as the second operating mode is ended when the first valve element A4 is completely closed and the third valve element A1 and valve element A2 are completely open. A heat pump operation can thus be carried out by means of the chiller 9 and / or by means of the air-refrigerant heat exchanger 6 as a heat pump evaporator.
An einem umgekehrten Umschaltprozess, also von einem Wärmepumpenbe trieb als ersten Betriebsmodus auf den AC-Betrieb als zweiten Betriebsmo dus sind der erste Verzweigungsabschnitt VZ1 mit dem Absperrorgan A3 als erstem Ventilorgan, welches einen ersten Kältemittelstrom in den Heizzweig 2.2 ermöglicht, und dem Absperrorgan A4 als zweitem Ventilorgan, welches einen zweiten Kältemittelstrom in den AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 er möglicht, beteiligt, Ferner sind an diesem Umschaltprozess auch das Ventil organ A1 als viertes Ventilorgan und das Ventilorgan A2 sowie das Wärme- pumpen-Expansionsorgans AE3 beteiligt. The first branching section VZ1 with the shut-off element A3 as the first valve element, which enables a first refrigerant flow into the heating branch 2.2, and the shut-off element A4 as a reversed switching process, i.e. from a heat pump operation as the first operating mode to the AC operation as the second operating mode, are the first branch section VZ1 second valve element, which enables a second refrigerant flow in the AC and heat pump branch 2.1, involved, Furthermore, the valve organ A1 as a fourth valve element and the valve element A2 and the heat pump expansion element AE3 are also involved in this switching process.
Im Wärmepumpenbetrieb als ersten Betriebsmodus sind das erste Ventilor gan A3 und das vierte Ventilorgan A1 geöffnet, während das zweite Ventilor gan A4 geschlossen ist. Um einen Wärmepumpenbetrieb zu ermöglichen,
wird entweder Kältemittel in den AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 mittels des Wärmepumpen-Expansionsorgans AE3 und/oder in den Chillerzweig 9.1 mittels des Chiller-Expansionsorgans AE1 entspannt. Dieser Umschaltprozess beginnt ebenfalls damit, dass die Drehzahl des Käl temittelverdichters 5 während des Umschaltprozesses auf einem vordefinier ten Drehzahlwert oder auf dem Wert der zuletzt eingestellten Drehzahl kon stant gehalten wird. Gleichzeitig oder anschließend mit dem„Festklemmen“ des Kältemittelver dichters 5 auf einen konstanten Drehzahlwert wird das zweite Ventilorgan A4 bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt mit definierter Verfahrgeschwin digkeit geöffnet und an diesen Verfahrvorgang das Schließen des Ventilor gans A2 direkt oder zeitlich vorauseilend gekoppelt. Mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes beginnt der Schließvorgang des ersten Ven tilorgans A3, indem dessen Querschnitt kontinuierlich auf den Wert Null re duziert wird. Das zweite Ventilorgan A4 wird ausgehend von dem vorgege benen Zielquerschnitt vollständig geöffnet. Der zeitliche Versatz zwischen dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes des zweiten Ventilor- gans A4 und dem Beginn des Schließvorganges des ersten Ventilorgans A3 ist letztlich von der Verfahrgeschwindigkeit des angesteuerten Ventilorgans abhängig, die je nach Antriebsausführung variieren kann. In the heat pump mode as the first operating mode, the first Ventilor gan A3 and the fourth valve organ A1 are open, while the second Ventilor gan A4 is closed. To enable heat pump operation, either refrigerant is expanded into the AC and heat pump branch 2.1 by means of the heat pump expansion element AE3 and / or into the chiller branch 9.1 by means of the chiller expansion element AE1. This switching process also begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant at a predefined speed value or at the value of the last set speed during the switching process. Simultaneously or subsequently with the "clamping" of the refrigerant compressor 5 to a constant speed value, the second valve element A4 is opened up to a specified target cross section with a defined travel speed and the closing of the valve element A2 is coupled directly or in advance to this travel process. When the specified target cross-section is reached, the closing process of the first valve organ A3 begins, in that its cross-section is continuously reduced to the value zero. The second valve member A4 is fully opened starting from the specified target cross-section. The time delay between reaching the predetermined target cross-section of the second valve member A4 and the beginning of the closing process of the first valve member A3 is ultimately dependent on the travel speed of the controlled valve member, which can vary depending on the drive design.
Letztlich kann wieder eine Auswertung der an den Verfahrweg gekoppelten Öffnungsquerschnitte per Ventilkennlinie und Positionserkennung erfolgen und in Abhängigkeit der erzielten Werte der Verfahrprozess anlaufen. Ultimately, the opening cross-sections coupled to the travel path can be evaluated again using valve characteristics and position detection, and the travel process can start depending on the values achieved.
Damit im AC-Betrieb ein Zurückströmen von Kältemittel aus dem AC- Wär mepumpenzweig 2.1 in den Heizzweig 2.2 verhindert wird, muss natürlich das Absperrorgan A1 als viertes Ventilorgan geschlossen werden. Gleiches gilt für das Ventilorgan A2, um im AC-Betrieb einen Kurzschluss mit der Nie derdruckseite zu vermeiden.
Mit dem gegenüber dem zweiten Ventilorgan A4 zeitversetzt nachgelagerten Schließen des ersten Ventilorgans A3 wird das vierte Ventilorgan A1 quer schnittssynchron mit dem ersten Ventilorgan A3 geschlossen. Damit werden das erste Ventilorgan A3 und das vierte Ventilorgan A1 synchron gleichsinnig in deren geschlossenen Zustand verfahren. Das Schließen des ersten Venti lorgans A3 und das Schließen des vierten Ventilorgans A1 beginnen ideal erweise gleichzeitig. Alternativ ist auch ein Zeitversatz realisierbar. Hier be ginnt der Schließvorgang des ersten Ventilorgans A3 bevor das vierte Ventil organ A1 folgt. In order to prevent refrigerant from flowing back from the AC heat pump branch 2.1 into the heating branch 2.2 during AC operation, the shut-off element A1 must of course be closed as the fourth valve element. The same applies to valve element A2 in order to avoid a short circuit with the low pressure side in AC operation. With the subsequent closing of the first valve element A3 with a time offset relative to the second valve element A4, the fourth valve element A1 is closed cross-section-synchronously with the first valve element A3. The first valve element A3 and the fourth valve element A1 are thus moved synchronously in the same direction into their closed state. The closing of the first valve organ A3 and the closing of the fourth valve organ A1 ideally begin simultaneously. Alternatively, a time offset can also be implemented. The closing process of the first valve member A3 begins here before the fourth valve member A1 follows.
Der Umschaltprozess vom Wärmepumpenbetrieb als ersten Betriebsmodus auf den AC-Betrieb als zweiten Betriebsmodus ist beendet, wenn das erste Ventilorgan A3 und das vierte Ventilorgan A1 , sowie ggf. das Ventilorgan A2 vollständig geschlossen sind. Damit kann der AC-Betrieb mittels des Ver- dampfers 3 durchgeführt werden. The switchover process from heat pump operation as the first operating mode to AC operation as the second operating mode is ended when the first valve element A3 and the fourth valve element A1, and possibly the valve element A2, are completely closed. AC operation can thus be carried out by means of the evaporator 3.
Nun soll der Umschaltprozess von einem Luft-Wärmepumpenbetrieb als ers ten Betriebsmodus auf einen Wasser-Wärmepumpenbetrieb als zweiten Be triebsmodus beschrieben werden. The process of switching from an air heat pump operation as the first operating mode to a water heat pump operation as the second operating mode will now be described.
Bei einem Luft-Wärmepumpenbetrieb ist der Heizzweig 2.2 bei geöffnetem Absperrorgan A3 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 5 stromaufwärtsseitig und über das geöffnete Absperrorgan A1 stromabwärts seitig mit dem AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 mittels des Wärmepumpen- Expansionsorgans AE3 verbunden, wobei gleichzeitig auch das Absperror gan A2 des Wärmepumpen-Rückführzweiges 2.4 geöffnet ist. Bei einem Wasser-Wärmepumpenbetrieb erfolgt eine Verbindung des Heizzweiges 2.2 mit dem Chillerzweig 9.1. Bei diesen Wärmepumpenbetrieben sind das Ver dampfer-Expansionsorgan AE2 sowie das Reheat-Expansionsorgan AE4 geschlossen. In an air heat pump operation, the heating branch 2.2 is connected to the high pressure outlet of the refrigerant compressor 5 on the upstream side when the shut-off element A3 is open and downstream to the AC and heat pump branch 2.1 via the open shut-off element A1 by means of the heat pump expansion element AE3, and at the same time the shut-off element A2 of the heat pump return branch 2.4 is open. When the water heat pump is operated, the heating branch 2.2 is connected to the chiller branch 9.1. In these heat pump operations, the evaporator expansion element AE2 and the reheat expansion element AE4 are closed.
An diesem Umschaltprozess ist ein zweiter Verzweigungsabschnitt VZ2 mit dem Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 als erstes Ventilorgan, welches einen ersten Kältemittelstrom in den AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 er-
möglicht, und dem Chiller-Expansionsorgan AE1 als zweites Ventilorgan, welches einen zweiten Kältemittelstrom in den Chillerzweig 9.1 ermöglicht, beteiligt. Im Luft-Wärmepumpenbetrieb als ersten Betriebsmodus sind das erste Ven tilorgan AE3 mit einem entsprechendem Querschnitt zur Erfüllung dessen Expansionsfunktion geöffnet, während das zweite Ventilorgan AE1 geschlos sen ist. Um einen Wasser-Wärmepumpenbetrieb zu ermöglichen, wird das Kältemittel in den Chillerzweig 9.1 mittels des Chiller-Expansionsorgans als zweites Ventilorgan AE 1 entspannt. A second branch section VZ2 with the heat pump expansion element AE3 as the first valve element, which generates a first refrigerant flow into the AC and heat pump branch 2.1, is part of this switching process. possible, and the chiller expansion element AE1 as a second valve element, which enables a second refrigerant flow into the chiller branch 9.1, involved. In the air / heat pump mode as the first operating mode, the first valve element AE3 is opened with a corresponding cross section to fulfill its expansion function, while the second valve element AE1 is closed. In order to enable water heat pump operation, the refrigerant in the chiller branch 9.1 is expanded by means of the chiller expansion element as the second valve element AE 1.
Der Umschaltprozess auf den Wasser-Wärmepumpenbetrieb als zweiten Betriebsmodus beginnt ebenfalls damit, dass die Drehzahl des Kältemittel verdichters 5 während des Umschaltprozesses auf einem vordefinierten Drehzahlwert oder auf dem Wert der zuletzt eingestellten Drehzahl konstant gehalten wird. The switching process to water heat pump operation as the second operating mode also begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the switching process at a predefined speed value or at the value of the last set speed.
Gleichzeitig oder anschließend mit dem„Festklemmen“ des Kältemittelver dichters 5 auf einen konstanten Drehzahlwert wird das zweite Ventilorgan AE1 bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt mit definierter Verfahrge schwindigkeit geöffnet. Mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnit tes beginnt der Schließvorgang des ersten Ventilorgans AE3, indem dessen Querschnitt kontinuierlich auf den Wert Null reduziert wird. Das zweite Venti lorgan AE1 wird ausgehend von dem vorgegebenen Zielquerschnitt auf ei- nen Sollquerschnitt zur Auffüllung von dessen Entspannungsfunktion geöff net. Der zeitliche Versatz zwischen dem Erreichen des vorgegebenen Ziel querschnittes des zweiten Ventilorgans AE1 und dem Beginn des Schließ vorganges des ersten Ventilorgans AE3 ist letztlich von der Verfahrge schwindigkeit des angesteuerten Ventils abhängig, die je nach Antriebsaus- führung variieren kann. Simultaneously or subsequently with the “clamping” of the refrigerant compressor 5 to a constant speed value, the second valve element AE1 is opened up to a predetermined target cross section with a defined travel speed. When the predetermined target cross-section is reached, the closing process of the first valve member AE3 begins, in that its cross-section is continuously reduced to the value zero. The second valve element AE1 is opened on the basis of the specified target cross-section to a target cross-section in order to fill its expansion function. The time lag between reaching the specified target cross-section of the second valve member AE1 and the start of the closing process of the first valve member AE3 is ultimately dependent on the travel speed of the valve being controlled, which can vary depending on the drive version.
Das Absperrorgan A2 des Wärmepumpenrückführzweiges 2.4 bleibt wegen einer Absaugung von Kältemittel aus dem AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 geöffnet, während alle weiteren Ventilorgane die zuletzt vor dem Umschalt-
prozess eingenommene Stellung beibehalten. Der Umschaltprozess ist damit vollzogen. The shut-off element A2 of the heat pump return branch 2.4 remains open due to a suction of refrigerant from the AC and heat pump branch 2.1, while all other valve elements last before the switchover Maintain position in the process. The switching process is now complete.
Nun wird der umgekehrte Umschaltprozess, also die Umschaltung vom Wasser-Wärmepumpenprozess als ersten Betriebsmodus auf den Luft- Wärmepumpenprozess als zweiten Betriebsmodus beschrieben. The reverse switchover process, that is to say the switchover from the water heat pump process as the first operating mode to the air heat pump process as the second operating mode, will now be described.
An diesem Umschaltprozess sind der zweiter Verzweigungsabschnitt VZ2 mit dem Chiller-Expansionsorgan AE1 als erstes Ventilorgan, welches einen ersten Kältemittelstrom in den Chillerzweig 9.1 ermöglicht, und dem Wärme- pumpen-Expansionsorgan AE3 als zweites Ventilorgan, welches einen zwei ten Kältemittelstrom in den AC- und Wärmepumpenzweit 2.1 ermöglicht, be teiligt. Der Umschaltprozess auf den Luft-Wärmepumpenprozess als zweiten Be triebsmodus beginnt ebenfalls damit, dass die Drehzahl des Kältemittelver dichters 5 während des Umschaltprozesses auf einem vordefinierten Dreh zahlwert oder auf dem Wert der zuletzt eingestellten Drehzahl konstant ge halten wird. The second branching section VZ2 with the chiller expansion element AE1 as the first valve element, which enables a first refrigerant flow into the chiller branch 9.1, and the heat pump expansion element AE3 as the second valve element, which feeds a second refrigerant flow into the AC and Heat pump second 2.1 enabled, involved. The switching process to the air / heat pump process as the second operating mode also begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the switching process at a predefined speed value or at the value of the last set speed.
Gleichzeitig oder anschließend mit dem„Festklemmen“ des Kältemittelver dichters 5 auf einen Soll-Drehzahlwert wird das zweite Ventilorgan AE3 bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt mit definierter Verfahrgeschwindig keit geöffnet. Mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes beginnt der Schließvorgang des ersten Ventilorgans AE1 , indem dessen Querschnitt kontinuierlich auf den Wert Null reduziert wird. Das zweite Ventilorgan AE3 wird ausgehend von dem vorgegebenen Zielquerschnitt auf den zur Durch führung der Expansionsfunktion erforderlichen Querschnitt (Sollquerschnitt) geöffnet. Der zeitliche Versatz zwischen dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes des zweiten Ventilorgans AE3 und dem Beginn des Schließvorganges des ersten Ventilorgans AE1 ist letztlich von der Verfahr geschwindigkeit des angesteuerten Ventils abhängig, die je nach Antriebs ausführung variieren kann.
Als nächstes wird eine Umschaltung der Kälteanlage 1 vom AC-Betrieb als ersten Betriebsmodus in den ersten Reheat-Betrieb als zweiten Betriebsmo dus beschrieben. An diesem Umschaltprozess sind der erste Verzweigungsabschnitt VZ1 mit dem Absperrorgan A4 als erstes Ventilorgan, welches einen ersten Kältemit telstrom in den AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 ermöglicht, und dem Ab sperrorgan A3 als zweites Ventilorgan, welches einen zweiten Kältemit telstrom in den Heizzweig 2.2 ermöglicht, beteiligt, Ferner ist an diesem Um- schaltprozess auch das Reheat-Expansionsorgan AE4 als drittes Ventilorgan beteiligt. Simultaneously or subsequently with the “clamping” of the refrigerant compressor 5 to a target speed value, the second valve element AE3 is opened up to a predetermined target cross section with a defined speed of movement. When the predetermined target cross section is reached, the closing process of the first valve member AE1 begins, in that its cross section is continuously reduced to the value zero. The second valve element AE3 is opened starting from the specified target cross-section to the cross-section (target cross-section) required to carry out the expansion function. The time lag between reaching the predetermined target cross-section of the second valve member AE3 and the start of the closing process of the first valve member AE1 is ultimately dependent on the travel speed of the controlled valve, which can vary depending on the drive version. Next, a switchover of the refrigeration system 1 from AC operation as the first operating mode to the first reheat operation as the second operating mode will be described. In this switching process, the first branch section VZ1 with the shut-off element A4 as the first valve element, which enables a first refrigerant flow into the AC and heat pump branch 2.1, and the shut-off element A3 as the second valve element, which enables a second refrigerant flow into the heating branch 2.2, involved, In addition, the reheat expansion element AE4 is also involved as a third valve element in this switching process.
Im AC-Betrieb als ersten Betriebsmodus ist das erste Ventilorgan A4 geöff net, während das zweite Ventilorgan A3 und das dritte Ventilorgan AE4 ge- schlossen ist. Um einen AC-Betrieb zu ermöglichen, ist natürlich das Wär- mepumpen-Expansionsorgan AE3 vollständig geöffnet, so dass das Kälte mittel mittels des Verdampfers-Expansionsorgans AE2 in den Verdampfer 3 entspannt werden kann. Der Umschaltprozess beginnt damit, dass die Drehzahl des Kältemittelver dichters 5 während des Umschaltprozesses auf einem vordefinierten Dreh zahlwert oder auf dem Wert der zuletzt eingestellten Drehzahl konstant ge halten wird. Gleichzeitig oder anschließend mit dem„Festklemmen“ des Kältemittelver dichters 5 auf einen Soll-Drehzahlwert wird das zweite Ventilorgan A3 bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt mit definierter Verfahrgeschwindigkeit geöffnet. Mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes beginnt der Schließvorgang des ersten Ventilorgans A4, indem dessen Querschnitt kon- tinuierlich auf den Wert Null reduziert wird. Das zweite Ventilorgan A3 wird ausgehend von dem vorgegebenen Zielquerschnitt maximal auf einen Soll querschnitt oder vollständig geöffnet. Der zeitliche Versatz zwischen dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes des zweiten Ventilorgans A3 und dem Beginn des Schließvorganges des ersten Ventilorgan A4 ist letztlich
von der Verfahrgeschwindigkeit des angesteuerten Ventils abhängig, die je nach Antriebsausführung variieren kann. In AC operation as the first operating mode, the first valve element A4 is open, while the second valve element A3 and the third valve element AE4 are closed. In order to enable AC operation, the heat pump expansion element AE3 is of course completely open, so that the refrigerant can be expanded into the evaporator 3 by means of the evaporator expansion element AE2. The switching process begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant at a predefined speed value or at the value of the last speed set during the switching process. Simultaneously or subsequently with the “clamping” of the refrigerant compressor 5 to a target speed value, the second valve element A3 is opened up to a predetermined target cross section with a defined travel speed. When the predetermined target cross-section is reached, the closing process of the first valve member A4 begins, in that its cross-section is continuously reduced to the value zero. The second valve member A3 is opened from the predetermined target cross section to a maximum cross section or completely. The time lag between reaching the predetermined target cross-section of the second valve member A3 and the beginning of the closing process of the first valve member A4 is ultimately depends on the travel speed of the controlled valve, which can vary depending on the drive version.
Damit ein Durchströmen des Heizzweiges 2.2 mit dem zweiten Kältemit- telstrom erfolgen kann, wird das dritte Ventilorgan AE4 zur Durchführung einer entsprechenden Expansionsfunktion geöffnet, so dass Kältemittel zur Durchführung des ersten Reheat-Betriebs in den Reheat-Zweig 2.3 strömen kann. Mit dem gegenüber dem zweiten Ventilorgan A3 zeitversetzt nachgelagerten Schließen des ersten Ventilorgans A4 wird das dritte Ventilorgan AE4 quer schnittssynchron mit dem ersten Ventilorgan A4 geöffnet. Damit werden das erste Ventilorgan A4 und das dritte Ventilorgan AE4 synchron gegenläufig so verfahren, dass die Summe der Querschnitte des schließenden ersten Venti- lorgans A4 und des öffnenden dritten Ventilorgans AE4 der ursprünglichen maximalen Querschnittsfläche des schließenden ersten Ventilorgans A4 ent spricht. Das Schließen des ersten Ventilorgans A4 und das Öffnen des drit ten Ventilorgans AE4 beginnen zum identischen Zeitpunkt. Dem Umschaltvorgang vorangestellt ist das Schließen des Ventilorgans A5, das im AC-Betrieb die Absaugung von Kältemittel aus dem segmentierten Heizzweig 2.2 bewirkt, um einen Kurzschluss zwischen dem Heizzweig 2.2 und der Saugseite des Kältemittelverdichters 5 zu unterbinden. Der Umschaltprozess vom AC-Betrieb als ersten Betriebsmodus auf den ers ten Reheat-Betrieb als zweiten Betriebsmodus ist beendet, wenn das erste Ventilorgan A4 vollständig geschlossen und das dritte Ventilorgan AE4 auf einen Zielquerschnitt, der bis zu 100% betragen kann, geöffnet ist. Damit kann der erste Reheat-Betrieb mittels des Wärmeübertragers 4, dem äuße- ren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 und dem Verdampfer 3durchgeführt werden. So that the second refrigerant flow can flow through the heating branch 2.2, the third valve element AE4 is opened to carry out a corresponding expansion function, so that refrigerant can flow into the reheat branch 2.3 to carry out the first reheat operation. When the first valve element A4 closes with a time delay compared to the second valve element A3, the third valve element AE4 is opened cross-section-synchronously with the first valve element A4. The first valve element A4 and the third valve element AE4 are synchronously moved in opposite directions so that the sum of the cross-sections of the closing first valve element A4 and the opening third valve element AE4 corresponds to the original maximum cross-sectional area of the closing first valve element A4. The closing of the first valve member A4 and the opening of the third valve member AE4 begin at the same time. The switching process is preceded by the closing of the valve member A5, which in AC operation causes the suction of refrigerant from the segmented heating branch 2.2 in order to prevent a short circuit between the heating branch 2.2 and the suction side of the refrigerant compressor 5. The switching process from AC operation as the first operating mode to the first reheat operation as the second operating mode is ended when the first valve element A4 is completely closed and the third valve element AE4 is open to a target cross-section that can be up to 100%. The first reheat operation can thus be carried out by means of the heat exchanger 4, the outer air-refrigerant heat exchanger 6 and the evaporator 3.
An dem umgekehrten Umschaltprozess, also der Umschaltung vom ersten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmodus auf den AC-Betrieb als zweiten
Betriebsmodus sind der erste Verzweigungsabschnitt VZ1 mit dem Absperr organ A3 als erstes Ventilorgan, welches einen ersten Kältemittelstrom in den Heizzweig 2.2 ermöglicht, und dem Absperrorgan A4 als zweites Ventil organ, welches einen zweiten Kältemittelstrom in den AC- und Wärmepum- penzweig 2.1 ermöglicht, beteiligt, Ferner ist an diesem Umschaltprozess auch das Reheat-Expansionsorgan AE4 als viertes Ventilorgan beteiligt. In the reverse switching process, i.e. switching from the first reheat mode as the first operating mode to the AC mode as the second Operating mode, the first branch section VZ1 with the shut-off organ A3 as the first valve organ, which enables a first refrigerant flow into the heating branch 2.2, and the shut-off organ A4 as a second valve organ, which enables a second refrigerant flow in the AC and heat pump branch 2.1, involved Furthermore, the reheat expansion element AE4 is also involved as a fourth valve element in this switching process.
Im ersten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmodus sind das erste Ventilor gan A3 und das vierte Ventilorgan AE4 geöffnet, während das zweite Ventil- organ A4 geschlossen ist. Um einen AC-Betrieb zu ermöglichen ist das zwei te Ventilorgan A4 geöffnet, so dass Kältemittel in den AC- und Wärmepum penzweig 2.1 und bei geöffnetem Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 in den Verdampferzweig 3.1 strömen kann. Dieser Umschaltprozess vom ersten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmo dus auf den AC-Betrieb als zweiten Betriebsmodus beginnt ebenfalls damit, dass die Drehzahl des Kältemittelverdichters 5 während des Umschaltpro zesses auf einem vordefinierten Drehzahlwert oder auf dem Wert der zuletzt eingestellten Drehzahl konstant gehalten wird. In the first reheat mode as the first operating mode, the first valve element A3 and the fourth valve element AE4 are open, while the second valve element A4 is closed. To enable AC operation, the second valve element A4 is open, so that refrigerant can flow into the AC and heat pump penzweig 2.1 and when the heat pump expansion element AE3 is open into the evaporator branch 3.1. This switching process from the first reheat mode as the first operating mode to the AC mode as the second operating mode also begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the switching process at a predefined speed value or at the value of the last set speed.
Gleichzeitig oder anschließend mit dem„Festklemmen“ des Kältemittelver dichters 5 auf einen Soll-Drehzahlwert wird das zweite Ventilorgan A4 bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt mit definierter Verfahrgeschwindigkeit geöffnet. Mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes beginnt der Schließvorgang des ersten Ventilorgans A3, indem dessen Querschnitt kon tinuierlich auf den Wert Null reduziert wird. Das zweite Ventilorgan A4 wird ausgehend von dem vorgegebenen Zielquerschnitt vollständig geöffnet. Der zeitliche Versatz zwischen dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnit tes des zweiten Ventilorgans A4 und dem Beginn des Schließvorganges des ersten Ventilorgans A3 ist letztlich von der Verfahrgeschwindigkeit des ange steuerten Ventils abhängig, die je nach Antriebsausführung variieren kann.
Damit im AC-Betrieb ein Einströmen von Kältemittel aus dem Reheat-Zweig 2.3 in den Heizzweig 2.2 verhindert wird, muss natürlich das Reheat- Expansionsorgan AE4 als viertes Ventilorgan geschlossen werden. Mit dem gegenüber dem Öffnen des zweiten Ventilorgans A4 zeitversetzt nachgelagerten Schließen des ersten Ventilorgans A3 wird das vierte Ventil organ AE4 querschnittssynchron mit dem ersten Ventilorgan A3 geschlos sen. Damit werden das erste Ventilorgan A3 und das vierte Ventilorgan AE4 synchron gleichsinnig in deren geschlossenen Zustand verfahren. Das Schließen des ersten Ventilorgans A3 und das Schließen des vierten Ventil organs AE4 beginnen gleichzeitig. Alternativ kann das Schließen des Rehe- at-Expansionsorgans AE4 als viertes Ventilorgan auch an den Öffnungsvor gang des zweiten Ventilorgans A4 gekoppelt oder vorangestellt werden, um somit eine Undefinierte Kältemittelströmung zu vermeiden. Aufgrund des Ag- gregatzustands und der Dichte des Kältemittels am vierten Ventilorgan AE4 ist sogar die vorgelagerte Ansteuerung und damit der Beginn des Schließ prozesses eine alternative Vorgehensweise. Simultaneously or subsequently with the “clamping” of the refrigerant compressor 5 to a target speed value, the second valve element A4 is opened up to a predetermined target cross section with a defined travel speed. When the specified target cross-section is reached, the closing process of the first valve member A3 begins by continuously reducing its cross-section to zero. The second valve element A4 is completely opened starting from the specified target cross section. The time lag between reaching the predetermined target cross section of the second valve member A4 and the beginning of the closing process of the first valve member A3 is ultimately dependent on the speed of the valve being controlled, which can vary depending on the drive version. In order for refrigerant to flow from the reheat branch 2.3 into the heating branch 2.2 in AC operation, the reheat expansion element AE4 must of course be closed as the fourth valve element. With the subsequent closing of the first valve member A3 with a time delay compared to the opening of the second valve member A4, the fourth valve member AE4 is closed with the first valve member A3 in a cross-section synchronous manner. The first valve element A3 and the fourth valve element AE4 are thus moved synchronously in the same direction into their closed state. The closing of the first valve member A3 and the closing of the fourth valve member AE4 begin simultaneously. Alternatively, the closing of the re-expansion element AE4 as the fourth valve element can also be coupled or preceded by the opening process of the second valve element A4 in order to avoid an undefined refrigerant flow. Due to the state of the aggregate and the density of the refrigerant at the fourth valve element AE4, even the upstream control and thus the start of the closing process is an alternative procedure.
Der Umschaltprozess vom ersten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmodus auf den AC-Betrieb als zweiten Betriebsmodus ist beendet, wenn das erste Ventilorgan A3 und das vierte Ventilorgan AE4 vollständig geschlossen sind. Damit kann der AC-Betrieb mittels des Verdampfers 3 durchgeführt werden. Diesem Abschluss nachgelagert ist das Öffnen des Ventilorgans A5 und da mit der Beginn der Kältemittelrückholung aus dem segmentierten Wärme- pumpenzweig 2.2. The switchover process from the first reheat mode as the first operating mode to the AC mode as the second operating mode is ended when the first valve element A3 and the fourth valve element AE4 are completely closed. AC operation can thus be carried out by means of the evaporator 3. This conclusion is followed by the opening of the valve member A5 and since the beginning of the refrigerant return from the segmented heat pump branch 2.2.
Als letztes Beispiel eines Umschaltprozesses wird eine Umschaltung der Käl teanlage 1 vom ersten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmodus auf den zweiten Reheat-Betrieb als zweiten Betriebsmodus beschrieben. As the last example of a switchover process, a switchover of the refrigeration plant 1 from the first reheat mode as the first operating mode to the second reheat mode as the second operating mode is described.
An diesem Umschaltprozess ist ein dritter Verzweigungsabschnitt VZ3 mit dem Reheat-Expansionsorgan AE4 als erstes Ventilorgan, welches einen ersten Kältemittelstrom in den Reheat-Zweig 2.3 ermöglicht, und dem Ab sperrorgan A1 als zweites Ventilorgan, welches einen zweiten Kältemit-
telstrom in den Verdampferzweig 3.1 und den Chiller-Zweig 9.1 ermöglicht, beteiligt. Ferner ist an diesem Umschaltprozess auch das Wärmepumpen- Expansionsorgan AE3 als viertes Ventilorgan beteiligt. Im ersten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmodus ist das erste Ventilorgan AE4 zumindest teilweise geöffnet, während das zweite Ventilorgan A1 ge schlossen ist. Um einen zweiten Reheat-Betrieb zu ermöglichen, ist das Re- heat-Expansionsorgan AE4 vollständig geschlossen, während das Absperr organ A1 vollständig geöffnet ist und das Chiller-Expansionsorgan AE1 so- wie das Verdampfer-Expansionsorgan AE2 auf einen vorgegebenen Ziel querschnitt zur Durchführung der Expansionsfunktionen geöffnet sind. A third branch section VZ3 with the reheat expansion element AE4 as the first valve element, which enables a first refrigerant flow into the reheat branch 2.3, and the shut-off element A1 as the second valve element, which has a second refrigerant telstrom in the evaporator branch 3.1 and the chiller branch 9.1 enables involved. Furthermore, the heat pump expansion element AE3 is also involved as a fourth valve element in this switching process. In the first reheat mode as the first operating mode, the first valve element AE4 is at least partially open, while the second valve element A1 is closed. In order to enable a second reheat operation, the re-heat expansion device AE4 is completely closed, while the shut-off device A1 is fully open and the chiller expansion device AE1 as well as the evaporator expansion device AE2 cross-section to a predetermined target to carry out the Expansion functions are open.
Der Umschaltprozess beginnt damit, dass die Drehzahl des Kältemittelver dichters 5 während des Umschaltprozesses auf einem vordefinierten Dreh- zahlwert oder auf dem Wert der zuletzt eingestellten Drehzahl konstant ge halten wird. The changeover process begins with the speed of the refrigerant compressor 5 being kept constant during the changeover process at a predefined speed value or at the value of the last speed set.
Gleichzeitig oder anschließend mit dem„Festklemmen“ des Kältemittelver dichters 5 auf einen Soll-Drehzahlwert wird das zweite Ventilorgan A1 bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt mit definierter Verfahrgeschwindigkeit geöffnet. Mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes beginnt der Schließvorgang des ersten Ventilorgans AE4, indem dessen Querschnitt kontinuierlich auf den Wert Null reduziert wird. Das zweite Ventilorgan A1 wird ausgehend von dem vorgegebenen Zielquerschnitt maximal auf einen Sollquerschnitt oder vollständig geöffnet. Der zeitliche Versatz zwischen dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes des zweiten Ventilorgans A1 und dem Beginn des Schließvorganges des ersten Ventilorgans AE4 ist letzt lich von der Verfahrgeschwindigkeit des angesteuerten Ventils abhängig, die je nach Antriebsausführung variieren kann. Simultaneously or subsequently with the “clamping” of the refrigerant compressor 5 to a target speed value, the second valve element A1 is opened up to a predetermined target cross section with a defined travel speed. When the specified target cross-section is reached, the closing process of the first valve member AE4 begins, in that its cross-section is continuously reduced to the value zero. The second valve element A1 is opened, starting from the specified target cross section, to a maximum of a nominal cross section or completely. The time lag between reaching the specified target cross-section of the second valve member A1 and the beginning of the closing process of the first valve member AE4 is ultimately dependent on the travel speed of the valve being controlled, which can vary depending on the drive version.
Damit ein Durchströmen des Reheat-Zweiges 2.3 und anschließend des AC- und Wärmepumpenzweiges 2.1 mit dem ersten Kältemittelstrom erfolgen kann, ist das vierte Ventilorgan AE3 geöffnet.
Mit dem gegenüber dem zweiten Ventilorgan A1 zeitversetzt nachgelagerten Schließen des ersten Ventilorgans AE4 wird auch das dritte Ventilorgan AE3 querschnittssynchron mit dem ersten Ventilorgans AE4 geschlossen. Das Schließen des ersten Ventilorgan AE4 und das Schließen des vierten Ventil- organ AE3 beginnen zum identischen Zeitpunkt. Abschließend erfolgt zur Ermöglichung der Kältemittelabsaugung aus dem inaktiven AC- und Wärme pumpenzweig 2.1 die Öffnung des Ventilorgans A2. The fourth valve element AE3 is open so that the first refrigerant flow can flow through the reheat branch 2.3 and then the AC and heat pump branch 2.1. With the subsequent closing of the first valve element AE4 with a time delay compared to the second valve element A1, the third valve element AE3 is also closed with the first valve element AE4 in a cross-section synchronous manner. The closing of the first valve element AE4 and the closing of the fourth valve element AE3 begin at the same point in time. Finally, the valve member A2 is opened to enable the refrigerant to be extracted from the inactive AC and heat pump branch 2.1.
Der Umschaltprozess vom ersten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmodus auf den zweiten Reheat-Betrieb als zweiten Betriebsmodus ist beendet, wenn das erste Ventilorgan AE4 und das vierte Ventilorgan AE3 vollständig geschlossen sind. Damit kann der zweite Reheat-Betrieb mittels des Ver dampfers 3 und dem Chiller 9 durchgeführt werden. An dem umgekehrten Umschaltprozess, also der Umschaltung vom zweiten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmodus auf den ersten Reheat-Betrieb als zweiten Betriebsmodus ist der dritte Verzweigungsabschnitt VZ3 mit dem Absperrorgan A1 als erstes Ventilorgan, welches einen ersten Kältemit telstrom in den Verdampferzweig 3.1 und den Chillerzweig 9.1 ermöglicht, und dem Reheat-Expansionsorgan AE4 als zweites Ventilorgan, welches einen zweiten Kältemittelstrom in den Reheat-Zweig 2.3 ermöglicht, beteiligt. The switchover process from the first reheat mode as the first operating mode to the second reheat mode as the second operating mode is ended when the first valve element AE4 and the fourth valve element AE3 are completely closed. The second reheat operation can thus be carried out by means of the evaporator 3 and the chiller 9. In the reverse switchover process, i.e. the switchover from the second reheat mode as the first operating mode to the first reheat mode as the second operating mode, the third branch section VZ3 with the shut-off element A1 as the first valve element, which telstrom a first refrigerant into the evaporator branch 3.1 and the chiller branch 9.1 enables, and the reheat expansion element AE4 as a second valve element, which enables a second refrigerant flow into the reheat branch 2.3 involved.
Im zweiten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmodus sind das erste Ventilor gan A1 geöffnet, während das zweite Ventilorgan AE4 und das Wärmepum- pen-Expansionsorgan AE3 geschlossen sind. Ferner sind in diesem zweiten Reheat-Betrieb das Chiller-Expansionsorgan AE1 sowie das Verdampfer- Expansionsorgan AE2 auf einen Sollwertquerschnitt zur Durchführung der Expansionsfunktionen eingestellt. Im ersten Reheat-Betrieb als zweiten Be triebsmodus ist das erste Ventilorgan AE4 sowie das Wärmepumpen- Expansionsorgan AE3 als drittes Ventilorgan geöffnet, während das zweite Ventilorgan A1 geschlossen ist. In the second reheat mode, the first operating mode, the first Ventilor gan A1 are open, while the second valve element AE4 and the heat pump expansion element AE3 are closed. Furthermore, in this second reheat mode, the chiller expansion element AE1 and the evaporator expansion element AE2 are set to a setpoint cross-section for carrying out the expansion functions. In the first reheat mode as the second operating mode, the first valve element AE4 and the heat pump expansion element AE3 are opened as the third valve element, while the second valve element A1 is closed.
Diesem Umschaltprozess vom zweiten Reheat-Betrieb als ersten Betriebs modus auf den ersten Reheat-Betrieb als zweiten Betriebsmodus ist das
Schießen des Ventilorgans A2 vorgelagert, um bei aktivem Durchströmen des AC- und Wärmepumpenzweiges 2.1 einen direkten Kältemittelfluss zum Eintritt des Kältemittelverdichters zu unterbinden bevor begonnen wird, die Drehzahl des Kältemittelverdichters 5 während des Umschaltprozesses auf einen v Soll-Drehzahlwert oder auf den Wert der zuletzt eingestellten Dreh zahl einzustellen. This is the switching process from the second reheat mode as the first operating mode to the first reheat mode as the second operating mode Closing of the valve element A2 upstream in order to prevent a direct flow of refrigerant to the inlet of the refrigerant compressor when the AC and heat pump branch 2.1 is actively flowing before the speed of the refrigerant compressor 5 is started, the speed of the refrigerant compressor 5 during the switching process to a target speed value or to the value of the last set Set the speed.
Gleichzeitig oder anschließend mit dem„Festklemmen“ des Kältemittelver dichters 5 auf den Soll-Drehzahlwert wird das zweite Ventilorgan AE4 bis zu einem vorgegebenen Zielquerschnitt mit definierter Verfahrgeschwindigkeit geöffnet. Mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes beginnt der Schließvorgang des ersten Ventilorgans A1 , indem dessen Querschnitt kon tinuierlich auf den Wert Null reduziert wird. Das zweite Ventilorgan AE4 wird ausgehend von dem vorgegebenen Zielquerschnitt auf einen Sollquerschnitt zur Durchführung der Expansionsfunktion geöffnet. Der zeitliche Versatz zwischen dem Erreichen des vorgegebenen Zielquerschnittes des zweiten Ventilorgans AE4 und dem Beginn des Schließvorganges des ersten Ventil organs A1 ist letztlich von der Verfahrgeschwindigkeit des angesteuerten Ventils abhängig, die je nach Antriebsausführung variieren kann. Simultaneously or subsequently with the “clamping” of the refrigerant compressor 5 to the target speed value, the second valve element AE4 is opened up to a predetermined target cross-section at a defined travel speed. When the predetermined target cross-section is reached, the closing process of the first valve member A1 begins, in that its cross-section is continuously reduced to zero. The second valve element AE4 is opened, starting from the specified target cross-section, to a target cross-section to carry out the expansion function. The time lag between reaching the predetermined target cross-section of the second valve member AE4 and the start of the closing process of the first valve member A1 is ultimately dependent on the speed of the controlled valve, which can vary depending on the drive version.
Damit im ersten Reheat-Betrieb ein Einströmen von Kältemittel in den AC- und Wärmepumpenzweig 2.1 ermöglicht wird, muss natürlich das Wärme- pumpen-Expansionsorgan AE3 als drittes Ventilorgan geöffnet werden. Mit dem gegenüber dem zweiten Ventilorgan AE4 zeitversetzt nachgelager ten Schließen des ersten Ventilorgans A1 wird das dritte Ventilorgan AE3 querschnittssynchron mit dem zweiten Ventilorgan AE4 geöffnet. Damit wer den das erste Ventilorgan A1 und das dritte Ventilorgan AE3 synchron ge gensinnig verfahren. Das Schließen des ersten Ventilorgan A1 und das Öff- nen des vierten Ventilorgans AE3 beginnen gleichzeitig. In order for refrigerant to flow into the AC and heat pump branch 2.1 in the first reheat operation, the heat pump expansion element AE3 must of course be opened as the third valve element. With the subsequent closing of the first valve element A1 with a time delay compared to the second valve element AE4, the third valve element AE3 is opened cross-section-synchronously with the second valve element AE4. So who the first valve member A1 and the third valve member AE3 move synchronously ge in opposite directions. The closing of the first valve element A1 and the opening of the fourth valve element AE3 begin simultaneously.
Der Umschaltprozess vom zweiten Reheat-Betrieb als ersten Betriebsmodus auf den ersten Reheat-Betrieb als zweiten Betriebsmodus ist beendet, wenn das erste Ventilorgan A1 vollständig geschlossen und gleichzeitig das dritte
Ventilorgan AE3 vollständig geöffnet sind. Damit kann der erste Reheat- Betrieb mittels des Verdampfers 3 und des äußeren Luft-Kältemittel- Wärmeübertragers 6 durchgeführt werden. Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird mit Beginn eines Umschaltprozesses der Kältemittelverdichter 5 auf einem definierten Dreh zahlwert bis zum Ende des Umschaltprozesses konstant gehalten. Dieser definierte Drehzahlwert kann dem vor der Umschaltung eingestellten Dreh zahlwert oder einem vordefinierten Drehzahlwert entsprechen, welcher aus einem Steuergerät abgelegten Kennlinien oder Tabellen oder anhand geeig neter Formeln berechnet wird. The switching process from the second reheat mode as the first operating mode to the first reheat mode as the second operating mode is ended when the first valve element A1 is completely closed and the third at the same time Valve element AE3 are fully open. The first reheat operation can thus be carried out by means of the evaporator 3 and the external air-refrigerant heat exchanger 6. In the above-described embodiments, with the start of a switching process, the refrigerant compressor 5 is kept constant at a defined speed value until the end of the switching process. This defined speed value can correspond to the speed value set before the switchover or to a predefined speed value which is calculated from characteristic curves or tables stored in a control unit or using suitable formulas.
Es sind natürlich weitere Umschaltprozesse der Kälteanlage 1 zwischen zwei Betriebsmodi möglich, wobei die grundlegende Vorgehensweise den oben beschriebenen Umschaltprozessen entspricht. Of course, further switching processes of the refrigeration system 1 between two operating modes are possible, the basic procedure corresponding to the switching processes described above.
Hierbei wird zur Umschaltung von einem ersten Betriebsmodus auf einen zweiten Betriebsmodus ein hierfür zuständiger Leitungszweig mittels eines Ventilorgans freigegeben, wobei dieses Ventilorgan zeitversetzt vor dem Schließen des den ersten Betriebsmodus ermöglichenden Ventilorgans ge öffnet wird. In this case, to switch from a first operating mode to a second operating mode, a line branch responsible for this is released by means of a valve element, this valve element being opened with a time delay before the valve element which enables the first operating mode is closed.
Falls ein weiteres Ventilorgan zur Durchströmung des den zweiten Betriebs modus ermöglichenden Leitungszweiges erforderlich ist, erfolgt das Öffnen dieses Ventilorgans mit dem Schließen des den ersten Betriebsmodus er möglichenden Ventilorgans querschnittssynchron. If a further valve element is required for flow through the line branch that enables the second operating mode, this valve element is opened with the closing of the valve element that enables the first operating mode with cross-section synchronism.
Falls ein weiteres Ventilorgan zum Verhindern des Durchfließens von Kälte mittel durch den den ersten Betriebsmodus ermöglichenden Leitungszweig erforderlich ist, wird dieses weitere Ventilorgan mit dem den ersten Be triebsmodus ermöglichenden Ventilorgan querschnittssynchron geschlossen. If another valve member is required to prevent the flow of refrigerant through the branch enabling the first operating mode, this further valve member is closed with the valve member that enables the first operating mode to be closed in a cross-section synchronous manner.
In der Regel weisen Expansionsorgane im Gegensatz zu Absperrorgane ei ne unterschiedliche Kennlinie auf, d.h. bei identischen Steuersignalen resul-
tieren unterschiedliche Querschnittsöffnungen. Im Idealfall haben jedoch alle genannten Ventilorgane einen annähernd identischen maximalen Öffnungs querschnitt, der sich letztlich bei Absperrorganen in geringen Strömungsver lusten niederschlägt und bei Expansionsorganen eine Servicebarkeit (Mon- tage und Demontage) des Gesamtsystems deutlich vereinfacht. As a rule, in contrast to shut-off devices, expansion organs have a different characteristic curve, ie with identical control signals the result is animals with different cross-sectional openings. In the ideal case, however, all of the valve elements mentioned have an approximately identical maximum opening cross-section, which ultimately results in low flow losses in shut-off elements and significantly simplifies serviceability (assembly and disassembly) of the overall system for expansion elements.
Dem Klemmen der Drehzahl des Verdichters 5 auf die Soll-Drehzahl ist stets die Sicherheitsfunktion der Überwachung des zulässigen Hochdrucks sowie der Heißgastemperatur überlagert.
Clamping the speed of the compressor 5 to the set speed is always overlaid by the safety function of monitoring the permissible high pressure and the hot gas temperature.
BEZUGSZEICHEN REFERENCE MARK
1 Kälteanlage 1 refrigeration system
1.1 Klimagerät 1.1 Air conditioner
2 Kältemittelkreislauf der Kälteanlage 1 2 Refrigerant circuit of the refrigeration system 1
2.1 AC-und Wärmepumpenzweig des Kältemittelkreislauf 2 2.1 AC and heat pump branch of the refrigerant circuit 2
2.2 Heizzweig 2.2 heating branch
2.3 Reheat-Zweig 2.3 Reheat branch
2.4 Wärmepumpenrückführzweig 2.4 Heat pump return branch
2.5 Absaugzweig 2.5 extraction branch
3 Verdampfer 3 evaporators
3.1 Verdampferzweig 3.1 Evaporator branch
4 Wärmeübertrager, Heizregister 4 heat exchangers, heating registers
4.1 Heizregisterzweig 4.1 Heating register branch
5 Kältemittelverdichter 5 refrigerant compressors
6 äußerer Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 external air-refrigerant heat exchanger
7 elektrisches Heizelement 7 electric heating element
9 Chiller 9 chillers
9.0 Kühlmittelkreislauf des Chillers 8 9.0 Coolant circuit of the chiller 8
9.1 Chillerzweig 9.1 Chiller branch
10 Akkumulator 10 accumulator
11 innerer Wärmeübertrager 11 internal heat exchanger
A1 Absperrorgan A1 shut-off device
A2 Absperrorgan A2 shut-off device
A3 Absperrorgan
A4 Absperrorgan A3 shut-off device A4 shut-off device
A5 Absperrorgan A5 shut-off device
Ab1 Abzweigpunkt Ab1 branch point
Ab2 Abzweigpunkt Ab2 branch point
Ab3 Abzweigpunkt Ab3 branch point
AE1 Chiller-Expansionsorgan AE1 chiller expansion device
AE2 Verdampfer-Expansionsorgan AE3 Wärmepumpen-Expansionsorgan AE2 evaporator expansion element AE3 heat pump expansion element
AE4 Reheat-Expansionsorgan AE4 reheat expansion device
L Kabinen-Zuluftstrom pT1 erster Druck-Temperatursensor pT2 zweiter Druck-Temperatursensor pT3 dritter Druck-Temperatursensor pT4 vierter Druck-Temperatursensor pT5 fünfter Druck-Temperatursensor L Cabin supply air flow pT1 first pressure-temperature sensor pT2 second pressure-temperature sensor pT3 third pressure-temperature sensor pT4 fourth pressure-temperature sensor pT5 fifth pressure-temperature sensor
R1 Rückschlagventil R1 check valve
R2 Rückschlagventil R2 check valve
VZ1 erster Verzweigungsabschnitt VZ2 zweiter VerzweigungsabschnittVZ1 first branch section VZ2 second branch section
VZ3 dritter Verzweigungsabschnitt
VZ3 third branch section
Claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage (1 ) für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen- und Wärmepumpen-Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf (2) mit wenigstens einem Verzweigungsabschnitt1. A method for operating a refrigeration system (1) for a vehicle with a refrigerant circuit (2) that can be operated for refrigeration system and heat pump operation and has at least one branching section
(VZ1 , VZ2, VZ3) zur Leitung des Kältemittels entweder in einen ersten Leitungszweig zur Durchführung eines ersten Betriebsmodus oder in einen zweiten Leitungszweig zur Durchführung eines zweiten Betriebs modus, wobei (VZ1, VZ2, VZ3) for the conduction of the refrigerant either in a first line branch for implementing a first operating mode or in a second line branch for implementing a second operating mode, wherein
- zur Umschaltung des Kältemittelkreislaufs (2) zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus ein einen ersten Kältemittelstrom in den ersten Leitungsabschnitt ermöglichendes erstes Ventilorgan und ein ei nen zweiten Kältemittelstrom in den zweiten Leitungsabschnitt ermög lichendes zweites Ventilorgan vorgesehen ist, wobei das erste und zweite Ventilorgan mit variabel steuerbarem Querschnitt ausgebildet sind, und - To switch the refrigerant circuit (2) between the first and second operating mode, a first valve member enabling a first refrigerant flow in the first line section and a second refrigerant flow enabling egg NEN second refrigerant flow in the second line section is provided, the first and second valve members being variable controllable cross-section are formed, and
- zur Umschaltung von dem ersten in den zweiten Betriebsmodus zu nächst das zweite Ventilorgan bis zu einem vorgegebenen Zielquer schnitt geöffnet und mit dem Erreichen des vorgegebenen Zielquer- Schnittes des zweiten Ventilorgans das erste Ventilorgan durch eine - To switch from the first to the second operating mode to the next, the second valve member is opened up to a predetermined target cross-section and, when the predetermined target cross-section of the second valve member is reached, the first valve member through a
Reduzierung des Querschnittes geschlossen wird. Reduction of the cross section is closed.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem 2. The method of claim 1, wherein
- mittels eines dritten Ventilorgans eine Durchströmung des zweiten Leitungszweiges durch den zweiten Kältemittelstrom bewirkbar wird, und - By means of a third valve element, the second refrigerant flow can flow through the second line branch, and
- das erste Ventilorgan geschlossen und das dritte Ventilorgan mit dem ersten Ventilorgan querschnittssynchron geöffnet wird. - The first valve member is closed and the third valve member is opened with the first valve member in cross-section synchronism.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem mittels eines vierten3. The method according to claim 1 or 2, wherein by means of a fourth
Ventilorgans ein Durchfließen von Kältemittel durch den ersten Lei tungszweig verhindert wird, und Valve element prevents refrigerant from flowing through the first branch line, and
- das erste und vierte Ventilorgan querschnittssynchron geschlossen werden.
- The first and fourth valve members are closed cross-section synchronously.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem4. The method according to any one of the preceding claims, wherein
- mittels eines AC- und Wärmepumpenzweiges (2.1 ) als erster oder zweiter Leitungszweig eines ersten Verzweigungsabschnittes ein Kälte- anlagenbetrieb als erster oder zweiter Betriebsmodus durchgeführt wird, indem die Wärme wenigstens eines in einem Verdampferzweig (3.1 ) angeordneten Verdampfers (3) auf einen äußeren Luft-Kältemittel- Wärmeübertrager (6) des AC- und Wärmepumpenzweiges (2.1 ) über tragen wird, - By means of an AC and heat pump branch (2.1) as the first or second branch of a first branch section, a refrigeration system operation is carried out as the first or second operating mode by applying the heat of at least one evaporator (3) arranged in an evaporator branch (3.1) to an external air -Coolant heat exchanger (6) of the AC and heat pump branch (2.1) is transferred,
- mittels eines Heizzweiges (2.2) als zweiter oder erster Leitungszweig ein Wärmepumpenbetrieb als zweiter oder erster Betriebsmodus durchgeführt wird, indem die Wärme wenigstens einer Wärmequelle (5, 6, 9) mittels eines Wärmeübertragers (4) des Heizzweiges (2.2) auf ei nen Kabinen-Zuluftstrom (L) übertragen wird, - By means of a heating branch (2.2) as the second or first line branch, a heat pump operation is carried out as a second or first operating mode by the heat from at least one heat source (5, 6, 9) by means of a heat exchanger (4) of the heating branch (2.2) on egg NEN cabins -Supply air flow (L) is transmitted,
- mittels des ersten Verzweigungsabschnittes der erste und zweite Lei tungszweig jeweils stromaufwärts mit einem Kältemittelverdichter (5) verbindbar ist, wobei der AC- und Wärmepumpenzweig (2.1 ) über ein erstes oder zweites Ventilorgan (A4) des ersten Verzweigungsabschnit tes und der Heizzweig (2.2) über ein zweites oder erstes Ventilorgan (A3) des ersten Verzweigungsabschnittes mit dem Kältemittelverdichter - By means of the first branch section, the first and second line branches can be connected upstream to a refrigerant compressor (5), the AC and heat pump branch (2.1) via a first or second valve element (A4) of the first branch section and the heating branch (2.2) Via a second or first valve element (A3) of the first branch section with the refrigerant compressor
(5) verbunden wird, (5) is connected,
- zur Durchführung des Kälteanlagenbetriebs der AC-Wärmepumpen- zweig (2.1 ) mit einem Verdampferzweig (3.1 ) verbunden wird, und - the AC heat pump branch (2.1) is connected to an evaporator branch (3.1) to operate the refrigeration system, and
- mittels eines dritten oder vierten Ventilorgans (A1 ) ein Durchfließen oder ein Nichtdurchfließen von Kältemittel durch den Heizzweig (2.2) bewirkt wird. - A third or fourth valve element (A1) causes refrigerant to flow through or not to flow through the heating branch (2.2).
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem zur Durchführung eines Luft- Wärmepumpenbetriebes das Kältemittel mittels eines Wärmepumpen- Expansionsorgans (AE3) des AC- und Wärmepumpenzweiges (2.1 ) in den als Wärmepumpenverdampfer eingesetzten äußeren Luft- Kältemittel-Wärmeübertrager (6) entspannt wird.
5. The method according to claim 4, in which to carry out an air heat pump operation, the refrigerant by means of a heat pump expansion element (AE3) of the AC and heat pump branch (2.1) is expanded into the external air-refrigerant heat exchanger (6) used as a heat pump evaporator.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem zur Durchführung ei nes Wasser-Wärmepumpenbetriebes das Kältemittel mittels eines Chil- ler-Expansionsorgans (AE1 ) eines einen Chiller (9) aufweisenden Chil- lerzweiges (9.1 ) in den Chiller (9) entspannt wird. 6. The method according to claim 4 or 5, in which, in order to carry out a water heat pump operation, the refrigerant is expanded into the chiller (9) by means of a chiller expansion element (AE1) of a chiller (9) having a chiller (9) becomes.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welchem 7. The method according to any one of claims 4 to 6, wherein
- zur Durchführung eines Luft- oder Wasser-Wärmepumpenbetriebs ein zweiter Verzweigungsabschnitt (VZ2) mit dem Heizzweig (2.2) ver bunden wird, - a second branch section (VZ2) is connected to the heating branch (2.2) to operate an air or water heat pump,
- zur Durchführung eines Luft-Wärmepumpenbetriebes als erster oder zweiter Betriebsmodus Kältemittel aus dem Heizzweig (2.2) mittels ei nes als Wärmepumpen-Expansionsorgan (AE3) ausgebildeten ersten oder zweiten Ventilorgans in den AC- und Wärmepumpenzweig (2.1 ) als ersten oder zweiten Leitungszweig geleitet wird, und - To carry out an air-heat pump operation as the first or second operating mode, refrigerant is passed from the heating branch (2.2) into the AC and heat pump branch (2.1) as the first or second branch by means of a first or second valve member designed as a heat pump expansion member (AE3) , and
- zur Durchführung eines Wasser-Wärmepumpenbetriebs als zweiter oder erster Betriebsmodus Kältemittel aus dem Heizzweig (2.2) mittels eines als Chiller-Expansionsorgans (AE1 ) ausgebildeten zweiten oder ersten Ventilorgans in den Chillerzweig (3.1 ) als zweiten oder ersten Leitungszweig geleitet wird. - To carry out a water heat pump operation as the second or first operating mode, refrigerant is passed from the heating branch (2.2) into the chiller branch (3.1) as a second or first line branch by means of a second or first valve member designed as a chiller expansion member (AE1).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem 8. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
- mittels eines mit dem Hochdruckausgang eines Kältemittelverdichters (5) verbindbaren AC- und Wärmepumpenzweiges (2.1 ) ein Kälteanla genbetrieb durchgeführt wird, indem die Wärme wenigstens eines in einem Verdampferzweig (3.1 ) angeordneten Verdampfers (3) auf einen äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager (6) des AC- und Wärme pumpenzweiges (2.1 ) übertragen wird, - By means of an AC and heat pump branch (2.1) that can be connected to the high-pressure outlet of a refrigerant compressor (5), a refrigeration system is carried out by transferring the heat to at least one evaporator (3) arranged in an evaporator branch (3.1) to an external air-refrigerant heat exchanger ( 6) of the AC and heat pump branch (2.1) is transferred,
- mittels eines mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters (5) verbindbaren Heizzweiges (2.2) wird entweder ein erster Reheat- Betrieb durchgeführt, wenn der Heizzweig (2.2) mit einem Reheat- - By means of a heating branch (2.2) that can be connected to the high pressure outlet of the refrigerant compressor (5), either a first reheat operation is carried out if the heating branch (2.2) is connected to a reheat
Zweig (2.3) verbunden ist und ein zweiter Reheat-Betrieb durchgeführt wird, wenn der Heizzweig (2.2) mit dem Verdampferzweig (3.1 ) ver bunden ist,
- mittels eines dritten Verzweigungsabschnittes (VZ3) der HeizzweigBranch (2.3) is connected and a second reheat operation is carried out if the heating branch (2.2) is connected to the evaporator branch (3.1), - By means of a third branch section (VZ3) the heating branch
(2.2) entweder mit einem Reheat-Zweig (2.3) als erster oder zweiter Leitungszweig zur Durchführung des ersten Reheat-Betriebs als erster oder zweiter Betriebsmodus verbunden wird oder mit dem Verdampfer- zweig (3.1 ) und/oder einem einen Chiller (9) aufweisenden Chillerzweig(2.2) is either connected to a reheat branch (2.3) as the first or second line branch for performing the first reheat operation as a first or second operating mode or to the evaporator branch (3.1) and / or a chiller (9) Chiller branch
(9.1 ) als jeweils zweiten oder ersten Leitungszweig zur Durchführung des zweiten Reheat-Betriebs als zweiter oder erster Betriebsmodus verbunden wird, wobei im ersten Reheat-Betrieb der AC- und Wärme pumpenzweig (2.1 ) mit Kältemittel aus dem Reheat-Zweig (2.3) durch- strömt wird, (9.1) is connected as a second or first line branch for performing the second reheat operation as a second or first operating mode, with the AC and heat pump branch (2.1) carrying refrigerant from the reheat branch (2.3) in the first reheat operation - is flowing,
- mittels eines ersten oder zweiten Ventilorgans (AE4, A1 ) des dritten Verzweigungsabschnittes der Heizzweig (2.2) mit dem Reheat-Zweig - The heating branch (2.2) with the reheat branch by means of a first or second valve member (AE4, A1) of the third branching section
(2.3) verbunden wird, (2.3) is connected,
- mittels eines zweiten oder ersten Ventilorgans (A1 , AE4) des dritten Verzweigungsabschnittes (VZ3) der Heizzweig (2.2) mit dem Ver dampferzweig (3.1 ) und/oder dem Chillerzweig (9.1 ) verbunden wird, und - By means of a second or first valve member (A1, AE4) of the third branch section (VZ3), the heating branch (2.2) is connected to the evaporator branch (3.1) and / or the chiller branch (9.1), and
- mittels eines vierten oder dritten Ventilorgans (AE3) des dritten Ver zweigungsabschnittes (VZ3) ein Nichtdurchfließen oder ein Durchflie- ßen von Kältemittel durch den AC- und Wärmepumpenzweig (2.1 ) be wirkt wird. - By means of a fourth or third valve member (AE3) of the third branching section (VZ3), a non-flow or a flow of refrigerant through the AC and heat pump branch (2.1) is effected.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem 9. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein
- mittels eines AC- und Wärmepumpenzweiges (2.1 ) als erster oder zweiter Leitungszweig ein Kälteanlagenbetrieb als erster oder zweiter - By means of an AC and heat pump branch (2.1) as the first or second line branch, a refrigeration system operation as the first or second
Betriebsmodus durchgeführt wird, indem die Wärme wenigstens eines in einem Verdampferzweig (3.1 ) angeordneten Verdampfers (3) auf ei nen äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager (6) des AC- und Wär mepumpenzweiges (2.1 ) übertragen wird, Operating mode is carried out in that the heat of at least one evaporator (3) arranged in an evaporator branch (3.1) is transferred to an external air-refrigerant heat exchanger (6) of the AC and heat pump branch (2.1),
- mittels eines Heizzweiges (2.2) und eines mit demselben verbunde nen Reheat-Zweiges (2.3) ein erster Reheat-Betrieb als zweiter oder erster Betriebsmodus durchgeführt wird, - A first reheat operation is carried out as a second or first operating mode by means of a heating branch (2.2) and a reheat branch (2.3) connected to the same,
- mittels eines ersten Verzweigungsabschnittes der erste und zweite Leitungszweig stromaufwärts mit einem Kältemittelverdichter (5) ver-
bunden wird, indem der AC- und Wärmepumpenzweig (2.1 ) über ein erstes oder zweites Ventilorgan (A4) des ersten Verzweigungsabschnit tes und der Heizzweig (2.2) über ein zweites oder erstes Ventilorgan (A3) des ersten Verzweigungsabschnittes mit dem Kältemittelverdichter (5) verbunden wird, und - By means of a first branch section, the first and second line branches are connected upstream to a refrigerant compressor (5) is linked by connecting the AC and heat pump branch (2.1) to the refrigerant compressor (5) via a first or second valve element (A4) of the first branch section and the heating branch (2.2) via a second or first valve element (A3) of the first branch section will, and
- mittels eines dritten oder vierten Ventilorgans (AE4) ein Durchfließen oder ein Nichtdurchfließen von Kältemittel aus dem Heizzweig (2.2) in den Reheat-Zweig (2.3) bewirkt wird. - A third or fourth valve element (AE4) causes refrigerant to flow through or not flow through from the heating branch (2.2) into the reheat branch (2.3).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Umschaltung des Kältemittelkreislaufs (2) zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus ein Kältemittelverdichter (5) des Kältemittel kreislaufs (2) auf einen vordefinierten Drehzahlwert eingestellt wird.
10. The method according to any one of the preceding claims, in which, to switch the refrigerant circuit (2) between the first and second operating mode, a refrigerant compressor (5) of the refrigerant circuit (2) is set to a predefined speed value.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
CN202080030233.XA CN113767021B (en) | 2019-04-25 | 2020-03-31 | Method for operating a vehicle refrigeration system combining refrigeration system operation and heat pump operation |
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