FEUERECKER GUENTHER (DE)
US6314750B1 | 2001-11-13 | |||
DE19644583A1 | 1998-04-30 | |||
US6212900B1 | 2001-04-10 | |||
US20010003311A1 | 2001-06-14 | |||
US4974418A | 1990-12-04 |
1. | Heiz/Kuhlkreislauf fur ein Kraftfahrzeug mit einem Verdampfer (14) zur Abkühlung von einem Innenraum zuzuführender Luft, einem Heizwarmetauscher (16) zur Aufheizung der dem Innenraum zuzufuh renden Luft, einem Außenwärmetauscher (22), mit einem Kompressor (24) zum Fordern von Kältemittel, einem ersten Expansionsorgan (28), das dem Verdampfer (14) zugeordnet ist, einem zweiten Expan sionsorgan (30), das dem Außenwärmetauscher (22) zugeordnet ist und Kaltemittelleitungen (L, bis L12), uber welche die vorgenannten Komponenten miteinander verbunden sind, wobei eine Abtau Schaltung des Kreislaufs den Kompressor (24), den Außenwärmetau scher (22) und das zweite Expansionsorgan (30) umfasst. |
2. | Heiz/Kuhlkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Expansionsorgan (30) dem Kompressor (24) nachge schaltet ist. |
3. | Heiz/Kuhlkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Expansionsorgan (30) dem Außenwärmetauscher (22) vorgeschaltet ist. |
4. | Heiz/Kuhlkreislauf nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, dass das zweite Expansionsorgan (30) regel bar ist. |
5. | Heiz/Kuhlkreislauf nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, dass die Leistung des Kompressors (24) re gelbar ist. |
6. | Heiz/Kuhlkreislauf nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, dass ein Sensor in der Luft vor dem Außen wärmetauscher (22) vorgesehen ist. |
7. | Heiz/Kuhikreislauf nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, dass ein Sensor beim Kältemittel nach dem Außenwärmetauscher (22) vorgesehen ist. |
8. | Heiz/Kuhlkreislauf nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sensoren Temperatursensoren sind. |
9. | Heiz/Kuhlkreislauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Drucksensor ist, der niederdruckseitig nach dem Au Renwarmetauscher (22) angeordnet ist. |
10. | Heiz/Kuhlkreislauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungsvorrichtung vorgesehen ist, die in Abhangigkeit von der mittels der Sensoren ermittelten Daten den Heiz/Kuhlkreislauf regelt. |
11. | Heiz/Kuhlkreislauf nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, dass als Kältemittel C02 eingesetzt ist. |
12. | Heiz/Kuhlkreislauf nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, dass eine absperrbare Heizbypassleitung (L12) zur kältemittelseitigen Umgehung des Heizwarmetauschers (16) vor gesehen ist. |
13. | Heiz/Kuhlkreislauf nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, dass eine absperrbare Heizbypassleitung (L2) zur käitemittelseitigen Umgehung des Heizwarmetauschers (16) und des zweiten Expansionsorgans (30) vorgesehen ist. |
14. | Heiz/Kuhlkreislauf nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, dass eine absperrbare Kuhlbypassleitung (Lio) zur kältemittelseitigen Umgehung des Verdampfers (14) und des er sten Expansionsorgans (28) vorgesehen ist. |
15. | Heiz/Kuhlkreislauf nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, dass eine drosselbare Leitung (Ln) zwischen einer Verbindungsleitung zum Heizwarmetauscher (16) und einer Leitung oder Komponente auf niedrigem Systemdruck vorgesehen ist. |
16. | Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges mit einem Heiz/Kuhlkreislauf (10) nach einem der vorhergehenden Anspruche. |
17. | Verfahren zur Regelung einer Klimaanlage mit einem Heiz /Kuhlkreislauf mit einem Außenwärmetauscher (22), einem Kompres sor (24) zum Fordern von Kältemittel, einem Expansionsorgan (30), das dem Außenwärmetauscher (22) zugeordnet ist und Kältemittel leitungen (Li bis L12), uber welche die vorgenannten Komponenten miteinander verbunden sind, wobei der Außenwärmetauscher (22) in einem AbtauBetrieb vom umlaufenden Kältemittel geheizt wird. |
18. | Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Ab tauBetrieb das Kältemittel im Kompressor (24) verdichtet, zum Ex pansionsorgan (30) geleitet und dort entspannt wird und seine Warme im Außenwärmetauscher (22) abgibt, wobei die Warme Eis, das sich am und/oder im Außenwärmetauscher (22) befindet, abtaut. |
19. | Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturdifferenz (TiT2) zwischen einer Temperatur (Ti) der Luft und einer Temperatur (T2) des Kältemittels am Austritt des Au Henwarmetauschers (22) ermittelt wird und mit einem Schwellwert fur die Temperaturdifferenz verglichen wird. |
20. | Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Überschreiten des Schwellwertes fur die Temperaturdifferenz (T1T2) die Klimaanlage in den AbtauBetrieb geschaltet wird. |
21. | Verfahren nach einem der Anspruche 17 bis 20, dadurch gekenn zeichnet, dass während des AbtauBetriebes eine Temperatur (T2) des Kältemittels am Austritt des Außenwärmetauschers (22) ermittelt wird und mit einem Schwellwert fur die Temperatur (T2) des Kältemit tels am Austritt des Außenwärmetauschers (22) verglichen wird und bei Überschreiten des Schwellwertes der AbtauBetrieb beendet wird. |
22. | Verfahren nach einem der Anspruche 17 bis 21, dadurch gekenn zeichnet, dass während des AbtauBetriebes keine oder nur minimal Luft uber den Außenwärmetauscher (22) geleitet wird. |
23. | Verfahren nach einem der Anspruche 17 bis 22, dadurch gekenn zeichnet, dass beim oder nach dem Beenden des AbtauBetriebes ein großer bis maximaler Luftstrom Ober den Wärmetauscher (22) geleitet wird. |
Aus der JP-A-4-278153 ist ein Heiz-/Kuhlkreislauf fur eine Klimaanlage mit einem Enteisungsbetrieb bekannt, wobei die Enteisung derart durchgefuhrt wird, dass der Offnungsgrad eines Expansionsventils erhöht wird und die Menge an Luft, die einem Innenraum-Wärmetauscher zugeführt wird, verrin- gert wird. In diesem Fall wirken, da der Offnungsgrad des Expansionsventils erhöht wird, sowohl der Innenraum-Wärmetauscher als auch der Außen- wärmetauscher als Kondensatoren. Ferner wird, da die Menge an Luft, die dem Innenraum-Wärmetauscher zugeführt wird, verringert wird, die abge- strahlt Wärmemenge beim Innenraum-Wärmetauscher reduziert und folg- lich wird entsprechend die abgestrahlte Warme beim Außenwärmetauscher erhöht, wodurch das Eis geschmolzen wird, wahrend der Fahrgast- Innenraum durch den Innenraum-Wärmetauscher weiter geheizt wird, wenn auch mit verringerter maximaler Leistung.
Aus der JP-A-5-77636 ist ein Heiz-/Kuhlkreislauf fur eine Klimaanlage mit einem Innenraum-Wärmetauscher, der als Kondensator dient, und einem Außenwärmetauscher, der als Verdampfer bei einem Heizbetrieb dient, um den Fahrgast-Innenraum zu heizen, bekannt. Bei einem Abtau-Betrieb fur den Außenwärmetauscher wird durch das Offnen eines Bypasses ein Teil des Kältemittels direkt von einem Kompressor an den Außenwärmetauscher abgegeben, um auf diese Weise den Innenraum-Wärmetauscher und ein Expansionsventil zu umgehen. Auf diese Weise wirkt der Aufenwarmetau- scher als Kondensator und das Eis wird durch die Kondenswärme im Au- Renwarmetauscher geschmolzen. Hierdurch wird die Wärmeleistung des Innenraum-Wärmetauschers verringert.
Bei beiden o. g. japanischen Druckschriften wird die Wärmeleistung des In- nenraum-Warmetauschers reduziert, wenn auch eine Reduzierung der Temperatur im Fahrgast-Innenraum minimiert wird. Im Falle eines Dauerbe- triebes der Klimaanlage hat der Abtau-Betrieb nur geringen Einfluss, jedoch wirkt sich ein Abtau-Betrieb von bspw. 30 Minuten bei einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges aus, welche bspw. nur eine Stunde betrieben wird, so dass eine gewisse Temperaturreduzierung im Fahrgastraum erfolgt.
Gemäß einem in der EP 0 788 910 A2 offenbarten Heiz-/Kuhlkreislauf fur eine Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug wird ein Verzögerungs-Betrieb be- schrieben, bei dem die Ablagerung von Eis am Außenwärmetauscher verzö- gert wird, wodurch die Heizdauer verlängert und ein Abtau-Betrieb hinaus- gezogert werden kann.
Derartige Klimaanlagen lassen noch Wünsche, insbesondere in Hinblick auf die Dauer des Abtau-Betriebes, offen.
Es ist Aufgabe der Erfindung die vorgenannten Nachteile zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren und einen verbesserten Heiz-/Kuhikreislauf fur eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, sowie ein Verfahren zur Regelung der Klimaanlage.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Klimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und ein Verfahren nach Anspruch 17.
Erfindungsgemäß ist ein Heiz-/Kuhikreislauf fur ein Kraftfahrzeug mit einem Verdampfer zur Abkühlung von einem Innenraum zuzuführender Luft, einem Heizwärmetauscher zur Aufheizung def dem Innenraum zuzuführenden Luft, einem Außenwärmetauscher, *mit einem Kompressor zum Fordern von Käl- temittel, einem ersten Expansionsorgan, das dem Verdampfer zugeordnet ist, einem zweiten Expansionsorgan, das dem Außenwärmetauscher zuge- ordnet ist und Kaltemittelleitungen, uber welche die vorgenannten Kompo- nenten miteinander verbunden sind, wobei eine Abtau-Schaltung des Kreis- laufs den Kompressor, den Außenwärmetauscher und das zweite Expansi- onsorgan umfasst. Durch eine derartige Abtau-Schaltung durchläuft das Kältemittel zuerst eine Druckerhöhung im Kompressor und nachfolgend, ggf. auch vor einer Expansion, eine Wärmeabgabe im vereisten Auf3enwarme- tauscher. Hierbei wird der Außenwärmetauscher im durch die Abtau- Schaltung durchgeführten Abtau-Betrieb vom umlaufenden Kältemittel ge- heizt. Auf diese Weise kann der vereiste Außenwärmetauscher schnell auf- getaut werden, insbesondere wenn die Anforderungen der Motorkühlung durch eine wegen Vereisung reduzierte Luftmenge nicht erfüllt werden kon- nen.
Vorzugsweise ist das zweite Expansionsorgan dem Kompressor nachge- schaltet. Hierbei ist vorzugsweise das zweite Expansionsorgan dem Außen- wärmetauscher vorgeschaltet. Da der Saugdruck im wesentlichen durch die kälteste Stelle im Abtau-Kreislauf festgelegt wird, wird dieser in diesem Fall durch den vereisten Außenwärmetauscher bestimmt, so dass eine höhere Abtau-Leistung als im Falle einer Anordnung des Außenwärmetauschers vor dem Expansionsorgan möglich ist. Hierfür wird im Abtau-Betrieb das Käl- temittel im Kompressor verdichtet, zum Expansionsorgan geleitet und dort entspannt und gibt seine Warme im Außenwärmetauscher ab, wobei die Warme Eis, das sich im Außenwärmetauscher befindet, abtaut.
Vorzugsweise ist das zweite Expansionsorgan, insbesondere kontinuierlich, regelbar und kann elektrisch angesteuert werden.
Um die Leistungen der Wärmetauscher noch besser an der Bedarf anpas- sen zu können, ist bevorzugt auch die Kompressorleistung durch Verstellung des Hubvolumens oder der Kompressordrehzahl regelbar.
Vorzugsweise ist ein Sensor in der Luft vor dem Außenwärmetauscher vor- gesehen, wobei dieser Sensor vorzugsweise die Außentemperatur der Luft ermittelt. Dies kann vorzugsweise direkt vor dem Außenwärmetauscher er- folgen, jedoch auch an beliebigen anderen Stellen, an denen keine durch Einflüsse wesentlich veränderte Außentemperatur gemessen werden kann, wie bspw. am Ansaugtrakt der Klimaanlage. Bei dem Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Temperatursensor.
Vorzugsweise ist ein Sensor am Kältemittel nach dem Außenwärmetauscher, insbesondere im niederdruckseitigen Bereich, d. h. irgendwo zwischen dem Austritt des Außenwärmetauschers, dem Austritt des Verdampfers und dem Eintritt in den Kompressor, vorgesehen. Dieser Sensor kann bspw. die Tem- peratur des Kältemittels ermitteln. Gemäß einer Alternative kann der Sensor den Druck ermitteln, welcher in engem Zusammenhang mit der Temperatur steht.
Der Heiz-/Kuhlkreislauf umfasst vorzugsweise eine Regelungsvorrichtung, die in Abhangigkeit von der mittels der Temperatursensoren ermittelten Temperaturen den Heiz-/Kuhlkreislauf regelt, d. h. bei Bedarf in den Abtau- Betrieb und/oder wieder zuruck in den Normalbetrieb schaltet.
Bevorzugt wird als Kältemittel für den erfindungsgemäßen Heiz-oder Kühl- kreislauf COz eingesetzt, da COs optimal fur einen Warmepumpenbetrieb, wie er mit dem erfindungsgemäßen Kreislauf durchführbar, geeignet ist. Bei Einsatz von C02 als Kältemittel ist bevorzugt ein innerer Wärmetauscher zum Austausch von Warme zwischen einem hochdruckseitigen und einem niederdruckseitigen Abschnitt des Heiz-/Kuhlkreislaufs vorgesehen. Der Einsatz des Kaltemittels C02 hat zur Folge, dass ein Teil der Betriebspunkte bei überkritischen Zuständen liegen, so dass die Wärmeabgabe oft ohne Kondensation erfoigt.
Vorzugsweise ist im Heiz-/Kuhlkreislauf eine absperrbare Heizbypassleitung zur kaltemittelseitigen Umgehung des Heizwarmetauschers vorgesehen.
Diese Leitung wird durch ein Ventil geöffnet, welches ausschließlich im Ab- tau-Betrieb offen ist. Die Leitung führt das vom Kompressor kommende Kil- temittel dem Expansionsorgan zu.
Um die Kaltemitteldruckverluste innerhalb der Leitungen und Wärmestau- scher so gering wie möglich zu halten und im Kühl-bzw. Heizbetrieb den entsprechend den Bedingungen optimale Betriebspunkt einstellen zu kon- nen, ist eine absperrbare Heizbypassleitung zur kaltemittelseitigen Umge- hung des Heizwarmetauschers und des dem Außenwärmetauscher zuge- ordneten Expansionsorgans sowie eine absperrbare Kuh) bypass ! eitung zur Umgehung des Verdampfers und des zugeordneten Expansionsorgans vor- gesehen. Weiterhin lassen sich so die Komponenten Verdampfer oder Heizwärmetauscher, falls ihre Funktion nicht benötigt wird oder sogar nach- teilig ware, komplett ausschalten.
Damit sich im Kühlbetrieb, wenn ausschließlich der Verdampfer arbeitet und die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft abkühlt, kein Kältemittel in dem Heizwärmetauscher, der durch die vom Verdampfer abgekühlte Luft zwingendermaflen auch abgekühlt wird, da die Luft diesen durchströmt, an- sammelt, ist eine drosselbare Leitung zwischen einer mit dem Heizwärme- tauscher verbundenen Leitung und einer Leitung auf dem niedrigem Druck- niveau des Verdampfers vorgesehen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Heiz-/Kühikreislauf im Be- triebsmodus Kühlen ; Fig. 2 den erfindungsgema (3en Heiz-/Kuhlkreislauf im Betriebs- modus Heizen; Fig. 3 den erfindungsgemäßen Heiz-/Kuhlkreislauf im Betriebs- modus Reheat; Fig. 4 den erfindungsgemäßen Heiz-/Cuhlkreislauf im Betriebs- modus Abtauen.
Ein erfindungsgemäßer Heiz-/Kuhikreislauf 10 fur eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges weist einen in einem Klimagerät 12, das in der Regel in ei- ner Armaturentafel des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, angeordneten Ver- dampfer 14 und einen luftseitig dem Verdampfer 14 nachgeordneten Heizwarmetauscher 16 auf. Ober ein Gebläse (nicht dargestellt) kann Umluft oder Frischluft durch das Klimagerät 12 gefordert werden, wie durch einen Pfeil dargestellt ist, wobei die Luft im Verdampfer 14 abgekühlt und im Heizwarmetauscher 16 erwärmt werden kann. Optional ist luftseitig vor oder nach dem Heizwärmetauscher 16 ein weiterer Heizwarmetauscher 20 ange- ordnet, der uber Kuhlmittelleitungen K mit einem nicht dargestellten Antrieb- saggregat des Kraftfahrzeuges verbunden ist, so dass heißes Kühlmittel den Heizwarmetauscher durchströmen kann. Die Funktion dieses Heizwärme- tauschers 16 kann beispielsweise durch ein Heiz-Regelventil 40 oder auch mit Hilfe von Klappen (nicht dargestellt), mit denen die Luft in gewunschtem Verhältnis zum Heizwarmetauscher 16 geführt oder daran vorbeigeführt wird, bedarfsgerecht gesteuert werden. Die im Klimagerät 12 temperierte Luft kann uber geeignete Ausströmer dem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden.
Neben dem Verdampfer 14 und dem Heizwarmetauscher 16 weist der Heiz- /Kuhlkreislauf 10 einen Außenwärmetauscher 22 und einen Kompressor 24 auf. Diese Komponenten des Heiz-/Kuhlkreislaufes sind Ober Kaltemittellei- tungen L, bis L12 in unten beschriebener Weise miteinander verbunden. Ein- gangsseitig des Kompressors 24 ist in der Leitung Ly ein Kaitemittetsammier 26 vorgesehen.
Dem Verdampfer 14 ist eingangsseitig ein erstes Expansionsorgan 28 zuge- ordnet und dem Außenwärmetauscher 22 ist eingangsseitig ein weiteres Ex- pansionsorgan 30 zugeordnet. Beide Expansionsorgane 28 und 30 sind be- vorzugt elektrisch ansteuerbar und kontinuierlich regelbar. Des weiteren sind Ventile 32,34, 36,38, 40 und 44 vorgesehen, deren Funktionen weiter un- ten beschrieben werden. Hierbei handelt es sich bei den Ventilen 32,34, 36, 44 um Schaltventile, die vorzugsweise elektrisch ansteuerbar sind. Beim Ventil 38 handelt es sich vorzugsweise um eine Drossel. Die Ventile 32,34, 44 können auch eine bauliche Einheit bilden (ein sogenanntes 4/3-Wege- Ventil), wobei Bauraum-und Kostenvorteile entstehen können.
Im Kühlbetrieb (Fig. 1), wenn also die dem Fahrzeuginnenraum zuzufuhren- de Luft ausschließlich gekühlt werden soll, ist der Heiz-/Kuhlreislauf 10 wie folgt verschaltet : Ausgehend vom Kompressor 24 wird das Kältemittel uber die Leitungen Li, L2 und L3 dem Außenwärmetauscher 22 zugefuhrt. Dazu ist das Ventil 32 geöffnet und die Ventile 34 und 44 geschlossen. Im Außenwärmetauscher 22 wird das als Heißgas vorliegende Kältemittel abgekühlt. Vom Auf3enwar- metauscher 22 strömt das Kältemittel uber die Leitungen L4 und L5 zum er- sten Expansionsorgan 28. Bei Durchströmen des Expansionsorgan 28 ent- spannt das Kältemittel und wird Ober die Leitung L6 dem Verdampfer 14, in dem das Kältemittel verdampft und somit der zu kühlenden Luft Warme ent- zieht, zugefuhrt. Ober eine Leitung L7 wird das Kältemittel über den Kil- temittelsammler 26 zuruck zum Kompressor 24 geführt. In einem inneren Wärmetauscher 42 erfolgt, zur Erhöhung der Leistung, ein Wärmeaustausch zwischen einem hochdruckseitigen Abschnitt (Leitung L5) und einem nieder- druckseitigen Abschnitt (Leitung L7) statt, wobei im vorliegenden Fall Warme vom hochdruckseitigen Abschnitt an den niederdruckseitigen Abschnitt ab- gegeben wird.
Im Kühlbetrieb ist der Heizwarmetauscher 16 nicht im Betrieb, und das Kal- temittel wird uber die Leitung L2 an diesem und dem zweiten Expansionsor- gan 30 vorbeigeführt wird, so dass die Leitung L2 als Heizbypassleitung ein- gesetzt ist.
Im Heizbetrieb (Fig. 2), wenn die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft ausschließlich aufgeheizt werden soll, ist der Verdampfer 14 auRer Be- trieb und der Heizwarmetauscher 16 in Betrieb. Der Heiz-/Kuhikreislauf 10 arbeitet dann als Wärmepumpe. Das Kältemittel wird vom Kompressor 24 Ober die Leitungen Li und L8 als Heißgas dem Heizwarmetauscher 16 zu- gefuhrt, in dem das Kältemittel Warme abgibt und dabei die Zuluft aufheizt.
Das Kältemittel wird über eine Leitung Le dem zweiten Expansionsorgan 30 zugeführt und dort entspannt. Ober eine Leitung L3 wird das Kältemittel dem Außenwärmetauscher 22 zugeführt, der jetzt als Verdampfer betreibbar ist, in dem das Kältemittel verdampft und der Au (3enluft Warme entzieht. Ober Leitungen L4, Lie (sowie gegebenenfalls in kleinem Umfang L7) wird das Kältemittel wieder dem Kompressor 24 zugeführt. Die Leitung L10, die Ober ein Ventil 36 absperrbar ist, dient in dem Heizbetrieb als Kuhlbypassleitung zur lealtemittelseitigen Umgehung des Verdampfers 14. Der innere Warme- tauscher 42 ist im Heizbetrieb ohne Funktion.
Zusätzlich kann im Heizbetrieb der weitere Heizwarmetauscher 20 betrieben werden, indem ein Heiz-Regelventil 40 entsprechend geöffnet wird, so dass heißes Kühlmittel von dem Antriebsaggregat zum Heizwarmetauscher 20 strömen kann.
Im Reheat-Betrieb (Fig. 3), der zum Entfeuchten und Erwärmen der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft dient, sind sowohl der Verdampfer 14 als auch der Heizwarmetauscher 16 in Betrieb, so dass die Luft zunächst im Verdampfer 14 abkühlen kann und die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit auskondensieren kann. Bevor die Luft dem Fahrzeuginnenraum zugefuhrt wird, kann sie im Heizwarmetauscher 16 und optional auch in dem weiteren Heizwarmetauscher 20 wieder erwärmt werden.
Das Kältemittel wird im Reheat-Betrieb ausgehend vom Kompressor 24 uber die Leitungen Li und L8 dem Heizwarmetauscher 16 zugefuhrt, so dass im Heizwarmetauscher 16 das Kältemittel Warme an die Luft abgeben kann.
Ober die Leitung La wird das Kältemittel zum Expansionsorgan 30 gefuhrt.
Dieses kann es je nach dessen Einstellung ohne wesentlichen Druckverlust passieren, oder aber auf einen vorteilhaften Druck gedrosselt werden. Über die Leitung L3 wird das Kältemittel zum Außenwärmetauscher 22 geführt. Je nach Einstellung des Zwischendruckes entzieht das Kältemittel im Außen- wärmetauscher 22 der Außenluft Warme oder gibt Warme an die Außenluft ab. Vom Außenwärmetauscher 22 wird das Kältemittel über die Leitungen L4, L5 dem Expansionsorgan 28 und Ober die Leitung L6 dem Verdampfer 14 zugefuhrt. Vom Verdampfer 14 wird das Kältemittel uber die Leitungen L7 wieder zum Kompressor 24 zurückgeführt.
Je nach Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur der Luft wird zur gewünschten Entfeuchtung eine bestimmte Kuhlleistung am Verdampfer 14 benötigt.
Weiterhin wird abhängig davon, ob der Innenraum eines Fahrzeugs zu Fahrtbeginn noch kalt ist oder sich bereits während der Fahrt aufgeheizt hat eine sehr unterschiedliche Heizleistung zur anschließenden Erwärmung der Luft auf ein komfortables Niveau benötigt. Durch Variation der Expansion- sorgane 28, 30 lässt sich der Druck im Außenwärmetauscher 22 idealerwei- se zwischen dem Druck am Verdampfer 14 und dem Hochdruck am Heizwarmetauscher 16 einstellen, wobei zu beachten ist, dass auch der Hochdruck am Heizwarmetauscher 16 neben dem Fördervolumen des Kom- pressors 24 insbesondere von der Stellung der Expansionsorgane 28 und 30 abhängig ist und auf einen fur die entsprechenden Rahmenbedingungen vorteilhaften Wert eingestellt werden muss. Die Expansionsorgane 28 und 30 können deshalb nicht unabhangig voneinander eingesteilt werden. Ist der Druck im Außenwärmetauscher hoch, d. h. ist das Expansionsorgan 30 weit geöffnet und das Expansionsorgan 28 weit geschlossen, so gibt der Außen- wärmetauscher Wärme ab und das Verhältnis zwischen Heizleistung des Wärmetauschers 16 und Kuhtieistung des Verdampfers 14 ist klein. Eine solche Einstellung ist also vorteilhaft bei kleinem Heizbedarf.
Wird dagegen das Expansionsorgan 30 zunehmend geschlossen und das Expansionsorgan 28 zunehmend geöffnet, so wird der Druck im Außenwär- metauscher 22 immer kleiner und die abgegebene Wärmeleistung des Au- Renwarmetauschers 22 sinkt. Dies hat eine sinkende spezifische Kaltelei- stung im Verdampfer 14 zur Folge. Damit steigt das Verhältnis von Heizlei- stung im Heizwarmetauscher 16 und Kalteleistung im Verdampfer 14.
Wenn der Druck im Außenwärmetauscher 22 so klein wird, dass die ihm zu- geordnete Siedetemperatur des Kältemittels die Temperatur der außen an- liegenden Luft unterschreitet, so wirkt der Außenwärmetauscher jetzt als Verdampfer und nimmt Warme aus der Umgebung auf. Dies führt zu einer weiteren Verkleinerung der spezifischen Kälteleistung im Verdampfer 14.
Das Verhältnis von Heizleistung im Heizwarmetauscher 16 und Kälteleistung im Verdampfer 14 steigt also mit sinkendem Druck im Außenwärmetauscher 22.
Um das Kühl-und Heizleistungsangebot an den aktuellen Bedarf anzupas- sen, müssen die Expansionsorgane 28 und 30 so eingestellt werden, dass sich zum einen ein fur die Gesamtleistung vorteilhafter Hochdruck am Heizwarmetauscher 16 einstellt und gleichzeitig ein fur das Verhältnis von Kühl-und Heizleistung passendes Druckniveau im Außenwärmetauscher 22 herrscht. Die Gesamtleistung kann Ober das Fördervolumen des Kompres- sors 24 oder auch in gewissen Grenzen Ober die Wahl des Druckniveaus im Heizwarmetauscher 16 eingestellt werden.
Bevorzugt ist das zweite Expansionsorgan 30 absperrbar, so dass im Kühl- betrieb kein Kältemittel von der Leitung L3 in die Leitung Lg und damit den Heizwarmetauscher 16 gelangen kann. Alternativ kann diese Absperrung durch ein vor oder nach das Expansionsorgan 30 angeordnetes Ruck- schlagventil oder eine Rückschlagklappe erfolgen.
Bevorzugt ist auch das erste Expansionsorgan 28 absperrbar, so dass im Heizbetrieb kein Kattemitte) unter hohem Druck von der Leitung L5 in die Leitung Le und damit den Verdampfer 14 gelangen kann.
Wenn im Kühlbetrieb ausschließlich der Verdampfer 14 in Betrieb ist, wird die im Verdampfer 14 abgekühlte Luft den luftseitig nachgeordneten Heizwarmetauscher 16 abkühlen, wodurch es vorkommen kann, dass sich im Laufe der Zeit im Heizwarmetauscher 16 und den Kältemittelleitungen L8 und Lg Kaltemittel ansammelt, das dann im restlichen Kreislauf fehlt. Außer- dem konnte es im Stillstand der Anlage bei hohen Temperaturen durch ein- geschlossenes Kältemittel zu unzulässig hohen Drucken im Heizwarmetau- scher 16 kommen. Um diese Ansammlung zu vermeiden, ist eine uber eine Drossel 38 drosselbare Leitung L vorgesehen, die eine Verbindung her- stellt zwischen einer mit dem Heizwarmetauscher 16 verbundenen Leitung, vorzugsweise der Zulaufleitung L8 und einer Leitung oder Komponente, die sich auf niedrigem Systemdruck, d. h. zwischen Expansionsorgan 28 und Eintritt des Kompressors 24-befindet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies die Rücklaufleitung L7 des Verdampfers 14. Diese Drossel 38 kann durch ein Ventil, wie im Ausführungsbeispiel, eine Engstelle in der Leitung L1 oder Kapillare, einen porösen Körper oder ähnliches dargestellt werden.
Um eine Kaltemittelansammlung zu vermeiden, kann die Drossel 38 sehr klein dimensioniert werden, so dass kein wesentlicher Einfluss auf die weite- re Funktion des Kreislaufs 10 erfolgt.
In einem Betrieb, bei dem die Umgebungsluft als Wärmequelle dient, d. h. wenn im Außenwãrmetauscher 22 Warme von der Umgebungsluft aufge- nommen wird (Heizbetrieb, z. T. auch Reheat-Betrieb), besteht die Gefahr eines Vereisens des Außenwärmetauschers 22, da sich durch den War- meentzug Luftfeuchtigkeit, d. h. Wasser am Außenwärmetauscher 22 ab- scheidet, das bei Temperaturen unter 0°C gefriert und den Außenwärmetau- scher 22 vereist. Hierdurch wird der Luftstrom, der in den Figuren 1 bis 4 durch einen Pfeil angedeutet ist, beim Durchströmen behindert. Da dieser Luftstrom auch uber den Kuhlmittelkuhfer (nicht dargestellt), der die Moto- rabwarme abfuhrt, stromt, kann eine mangelnde Luftbeaufschlagung des KOhImittelkCjhlers, verbunden mit einem ungünstigen Fahrzustand (hohe Last), den Motor durch Überhitzung gefährden, weshalb eine Überwachung des Zustandes des Außenwärmetauschers 22 erforderlich ist. Hierfür wird die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur T, der Luft am Eintritt und der Temperatur T2 des Kältemittels am Austritt des Außenwärmetauschers 22 ermittelt. Eine Vereisung liegt vor, d. h. ein Abtauen des AuRenwarmetau- schers 22 ist erforderlich, wenn die Temperaturdifferenz zu groß wird. Oubli- che Anhaltswerte fur die Temperaturdifferenz T1-T2 sind 5 bis 10K fur einen eisfreien Außenwärmetauscher 22 und 10 bis 20K fur einen vereisten Au- ßenwärmetauscher 22, wobei jedoch eine Abhangigkeit von der Aurentem- peratur besteht.
Fur den Abtau-Betrieb (Fig. 4) kann der Heiz-/Kuhlkreislauf 10 so betrieben werden, dass eine Wärmeabgabe im Außenwärmetauscher 22 erfolgt, damit das Eis wieder entfernt wird, welches sich gebildet hat.
Das Kältemittel wird im Abtau-Betrieb ausgehend vom Kompressor 24 Ober die Leitungen L, und L12 zum Expansionsorgan 30 geführt, wo es auf einen niedrigen Druck entspannt wird. Danach wird es Ober die Leitung L3 dem Außenwärmetauscher 22 zugeführt, in dem es seine Warme abgeben kann, mit welcher das Eis geschmolzen und somit entfernt werden kann. Ober die Leitungen L4 und L, o wird das Kältemittel über den Kaltemittelsammler 26 zum-in dieser Betriebsart funktionslosen-inneren Wãrmetauscher 42 und Kompressor 24 gefuhrt.
Im Abtau-Betrieb sind die Ventile 36 und 42 offen, während die Ventile 32 und 34 geschlossen sind. Ferner ist das erste Expansionsorgan 28 vor- zugsweise geschlossen, und das zweite Expansionsorgan 30 regelt.
Das Ende des Abtau-Vorganges kann folgendermaßen ermittelt werden: Es wird die Temperatur T2 des Kältemittels am Austritt des Außenwärmetau- schers 22 ermittelt und mit einem Grenzwert verglichen. Der Grenzwert liegt üblicherweise bei 5 bis 10°C. Wird der Grenzwert überschritten, so ist der Abtauvorgang abgeschlossen und der Abtau-Betrieb beendet, so dass wie- der zum Heizbetrieb oder Reheat-Betrieb übergegangen werden kann.
Das Abtauverhalten wird gemäß dem Ausführungsbeispiel dadurch unter- stutzt, dass wahrend des Abtau-Betriebes der durch den AuRenwarmetau- scher 22 strömende Luftstrom minimiert oder vollstandig unterbunden wird.
Um den Außenwärmetauscher möglichst schnell vom geschmolzenen Eis, d. h. vom Schmelzwasser, zu befreien, wird am Ende des Abtau-Betriebes kurzzeitig ein großer bis vorzugsweise der maximale Luftstrom uber den Au- ßenwärmetauscher 22 geleitet, damit das Schmeizwasser aus dem Außen- wärmetauscher 22 herausgeblasen wird und ein vorzeitiges erneutes Verei- sen verhindert werden kann.
Bevorzugt wird als Käitemittel CO2 eingesetzt, da C02 gute thermodynami- sche Eigenschaften aufweist, die es fur einen Warmepumpenbetrieb geeig- net machen. Bei Einsatz von C02 ist zur Leistungserhöhung ein innerer Wärmetauscher 42 vorgesehen, der einen Wärmetausch zwischen einem hochdruckseitigen Abschnitt (Leitung L5) und einem niederdruckseitigen Ab- schnitt (Leitung L7) bewirkt.