Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, ein Wärmetauschernetzwerk, ein Wärmetauschverfahren und einen externen Wärmeübertrager.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Heiz- bzw. Kühltechnologien, insbesondere auf dem Gebiet der Wärmepumpen und/oder der Kältemaschinen. Kompressionswärmepumpen sind weit verbreitete Heizsysteme, die im Zuge der Energiewende stetig an Bedeutung gewinnen. Die Energiewende und die weitgehende Dekarbonisierung der Wirtschaft wird von der Gesellschaft mehr denn je angesichts der spürbaren Klimaveränderung gefordert. Über die Hälfte des endgültigen Energiebedarfs in Deutschland, in einigen Sektoren sogar über 75%, wird für Raumheizung und/oder heißes Wasser und/oder Prozesswärme verwendet. Ein Erfolg einer Energiesystemtransformation hängt somit auch von einer „Wärme- Revolution“ ab. Um in diesem Sektor eine Steigerung der Effizienz zu bewirken, wurden vermehrt Wärmepumpen zur zusätzlichen Benutzung von Umweltwärme oder Wärmerückgewinnung genutzt.

Im globalen Kampf gegen den Klimawandel werden Kältemitel mit hohem Erderwärmungspotential (global warming potential - GWP) durch alternative niedrig- GWP Kältemitel ersetzt. Allerdings kann dies oft zu Effizienzverlusten aufgrund deren thermodynamischen Eigenschaften führen. Um dies zu kompensieren, werden Verbesserungen der Kompressionszyklen untersucht. Beispielsweise kann ein Ejector zur Reduktion des Druckunterschieds des Kompressors verwendet werden, womit der Stromverbrauch des Kompressors reduziert und somit die Effizienz erhöht werden kann. Eine weitere Möglichkeit der Effizienzsteigerung einer Kompressionswärmepumpe oder einer Kompressionskältemaschine ist die Verwendung eines energieeffizienten Kompressors. Ein weiterer Designansatz zur Kompressionseffizienzsteigerung ist die Verwendung einer mehrstufigen Kompression. Durch Zwischenkühlen kann sich einer isentropischen Kompression angenähert werden, wodurch die Kompressionseffizienz erhöht wird.

Eine Steigerung der verwendbaren Differenz der Verdampfungsenthalpie Δh _evap am Verdampfer kann eine weitere Möglichkeit zur Effizienzsteigerung einer Kompressionswärmepumpe oder einer Kompressionskältemaschine sein. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Verwendung eines internen Kältemittelwärmeübertragers (KMWÜ), wobei das Kältemittel bei hohem Druck durch Überhitzen des Kältemittels nach dem Verdampfer bei niedrigem Druck unterkühlt wird. Allerdings steigt durch Überhitzen des Kältemittels bei niedrigem Druck die Kompressoreinflusstemperatur bzw. Sauggastemperatur und somit die Kompressorausflusstemperatur bzw. Heißgastemperatur.

Anstelle eines KMWÜ zum Unterkühlen des Kältemittels nach dem Kondensator kann auch ein zusätzlicher Dampfkompressionskreislauf verwendet werden, was als mechanisches Unterkühlen benannt ist. Hiermit kann das Kältemitel bei hohem Druck ohne Überhitzen des Kältemiteldampfes unterkühlt werden. Hierdurch kann eine Kälteleistung und Leistungszahl einer Kältemaschine EER verbessert werden. Die externe Wärmeabgabe des Kondensators des sekundären Unterkühlungskreislaufs sowie die Wärmeabgabe des Kondensators des Hauptkreislaufs erfolgt in Parallelschaltung.

Zur Erläuterung eines herkömmlichen Kompressionskältemaschinen- bzw. - Wärmepumpenverfahrens wird auf Figur 1 verwiesen, welche ein solches konventionelles Verfahren bzw. einen solchen konventionellen Aufbau darstellt. Das Kältemittel tritt als Kältemitteldampf bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur aus dem Verdampfer K1 aus. Dieses wird typischer Weise in einem inneren Wärmeübertrager K2, dem Kältemitelwärmeübertrager (KMWÜ), überhitzt. Der überhitzte Dampf wird durch einen Kompressor K3 auf das hohe Druckniveau des Kreisprozesses verdichtet. Auf dem hohen Druckniveau findet die Kondensation des Kältemittels bei hoher Temperatur stat. In einem Wärmepumpenprozess wird diese abgeführte Wärme am Kondensator K4 zur Beheizung eines Gebäudes verwendet. Je höher die benötigte Temperatur des externen Heizkreises ist, desto höher muss auch der in der Wärmepumpe vorherrschende Hochdruck sein. Nach Austritt des Kältemittels aus dem Kondensator K4 liegt das Kältemitel im flüssigen Aggregatszustand bei hohem Druck vor. Zur inneren Wärmerückgewinnung wird typischerweise das flüssige Kältemitel im KMWÜ K2 unterkühlt. Für diese Unterkühlung wird der Dampf nach dem Verdampfer K1 verwendet. Das unterkühlte Kältemittel wird anschließend in einem Expansionsventil K5 auf das niedrige Druckniveau entspannt. Mit dem Druck sinkt auch die Siedetemperatur des Kältemitels ab. Das Kältemitel liegt in diesem Punkt entweder als Flüssigkeit oder als zweiphasige Strömung bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur vor. Durch eine äußere Wärmezufuhr am Verdampfer K1 wird das Kältemitel verdampft, wodurch der Kreisprozess geschlossen wird. Im Fall einer Kältemaschine ist die zugeführte Wärme am Verdampfer K1 der nutzbare Kälteleistung .

Der im Kondensator abgegebene Wärmestrom ist in der Regel größer, als die im Kompressor zugeführte elektrische Leistung. Das Verhältnis der abgegebenen Wärmeleistung zur zugeführten elektrischen Leistung wird als Leistungszahl (COP) bezeichnet. Je höher die Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturniveaus der Wärmezufuhr im Verdampfer und der Wärmeabgabe im Kondensator ist, desto geringer ist die Leistungszahl (COP). Die Temperatur, auf der das Kältemittel im Kondensator kondensiert wird, ist durch den maximal zulässigen Hochdruck der Wärmepumpe oder Kältemaschine begrenzt. Üblicherweise ist in Kompressionswärmepumpen ferner eine zusätzliche elektrische Nachheizung verbaut, welche Strom direkt zu Wärme wandelt. Diese Beheizung wird eingesetzt, wenn durch die Wärmepumpe das nötige Temperaturniveau oder Wärmeleistung nicht erreicht werden kann. In diesem Fall sinkt die Leistungszahl des Gesamtsystems erheblich. Es ist somit insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zur Erhöhung der erhöhter Effizienz und Leistungszahl bereitzustellen

Diese Aufgabe wird insbesondere durch einen Wärmetauscher, ein Wärmetauschernetzwerk, ein Wärmetauschverfahren und einen externen Wärmeübertrager gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein Aspekt betrifft einen Wärmetauscher. Der Wärmetauscher umfasst insbesondere einen ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt, durch welchen ein erstes Kältemitel fließt, wobei der erste Kältemitelnetzwerkabschnitt einen ersten Wärmetauschereinflussabschnitt und einen ersten Wärmetauscherausflussabschnit aufweist. Der Wärmetauscher umfasst insbesondere einen zweiten Kältemittelnetzwerkabschnit, durch welchen ein zweites Kältemittel fließt, wobei der zweite Kältemitelnetzwerkabschnit einen zweiten Wärmetauschereinflussabschnit und einen zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt aufweist. Der Wärmetauscher ist insbesondere ausgelegt, in einem Wärmetauschabschnitt Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemitelnetzwerkabschnit und dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt zu übertragen. Der Wärmetauscher kann insbesondere mindestens einen externen Wärmeübertrager umfassen, wobei jeder externe Wärmeübertrager zumindest teilweise thermisch mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt gekoppelt ist, wobei jeder externe Wärmeübertrager ferner zumindest teilweise thermisch mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnit oder dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt gekoppelt ist. Insbesondere ist jeder externe Wärmeübertrager ausgebildet, Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemitelnetzwerkabschnitt und dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt zu übertragen.

Der erste Kältemitelnetzwerkabschnitt kann insbesondere ein Teil eines geschlossenen Kältemittelnetzwerks sein. Mit anderen Worten kann der erste Wärmetauschereinflussabschnit, direkt oder indirekt, mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt verbunden sein, so dass das erste Kältemitei innerhalb des geschlossenen Kältemittelnetzwerks, bevorzugt ohne Kältemittelverlust, zirkulieren kann. Alternativ kann der erste Kältemittelnetzwerkabschnitt insbesondere ein Teil eines offenen Kältemitelnetzwerks sein. Mit anderen Worten muss der erste Wärmetauschereinflussabschnitt nicht direkt oder indirekt mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit verbunden sein. Ferner ist das erste Kältemittel nicht auf ein besonderes Kältemitel beschränkt, sondern kann ein beliebiges Kältemittel, beispielsweise ein flüssiges und/oder gasförmiges Kältemittel sein.

Der zweite Kältemitelnetzwerkabschnitt kann insbesondere ein Teil eines geschlossenen Kältemitelnetzwerks sein. Mit anderen Worten kann der zweite Wärmetayschereinflussabschnitt, direkt oder indirekt, mit dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnit verbunden sein, so dass das zweite Kältemitel innerhalb des geschlossenen Kältemitelnetzwerks, bevorzugt ohne Kältemittelverlust, zirkulieren kann. Alternativ kann der zweite Kältemitelnetzwerkabschnit insbesondere ein Teil eines offenen Kältemittelnetzwerks sein. Mit anderen Worten muss der zweite Wärmetauschereinflussabschnit nicht direkt oder indirekt mit dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt verbunden sein. Ferner ist das zweite Kältemittel nicht auf ein besonderes Kältemitel beschränkt, sondern kann ein beliebiges Kältemittel, beispielsweise ein flüssiges und/oder gasförmiges Kältemittel sein.

Der Wärmetauscher ist insbesondere ausgelegt, in einem Wärmetauschabschnitt Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnit und dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnit zu übertragen. Der Wärmetauschabschnitt kann insbesondere ein physischer Abschnitt des Wärmetauschers sein, in welchem der erste Kältemittelnetzwerkabschnitt thermisch mit dem zweiten Kältemitelnetzwerkabschnitt gekoppelt ist, so dass Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnit bzw. dem ersten Kältemittel und dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt bzw. dem zweiten Kältemittel übertragbar ist. Der Wärmetauscher kann insbesondere als Kondensator und/oder Verdampfer ausgebildet sein. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager kann insbesondere ein beliebiges zur Übertragung von Wärmeenergie geeignetes thermisches Element sein. Insbesondere kann der externe Wärmetauscher als ein externer Wärmetauscher gemäß einem nachfolgend beschriebenen Aspekt betreffend einen externen Wärmetauscher ausgebildet sein. Insbesondere kann der externe Wärmetauscher eine beliebige Kombination der in der Beschreibung diskutierten Merkmale und in den Figuren gezeigten Merkmalen aufweisen. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager kann hierbei insbesondere an dem ersten Wärmetauschereinflussabschnit oder dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt angeordnet sein. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager kann hierbei insbesondere in dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt angeordnet sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, so dass das erste Kältemitel den mindestens einen externen Wärmeübertrager zumindest teilweise durchfließt bzw. durchströmt. Mit anderen Worten kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise in dem ersten Kältemittelnetzwerk angeordnet sein und/oder kann zumindest teilweise ein Bestandteil des ersten Kältemittelnetzwerks sein.

Der mindestens eine externe Wärmeübertrager kann hierbei insbesondere an dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnit angeordnet sein. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager kann hierbei insbesondere in dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt angeordnet sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, so dass das zweite Kältemittel den mindestens einen externen Wärmeübertrager zumindest teilweise durchfließt bzw. durchströmt. Mit anderen Worten kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise in dem zweiten Kältemitelnetzwerk angeordnet sein und/oder kann zumindest teilweise ein Bestandteil des zweiten Kältemitelnetzwerks sein.

Der mindestens eine externe Wärmeübertrager kann insbesondere zumindest teilweise thermisch mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnit oder dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit und ferner zumindest teilweise thermisch mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt gekoppelt sein, so dass der mindestens eine externe Wärmeübertrager den ersten Wärmetauschereinflussabschnit oder den ersten Wärmetauscherausflussabschnitt mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnit zumindest teilweise thermisch direkt oder indirekt koppelt. Mit anderen Worten kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, eine Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt und dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnit zu ermöglichen.

Der mindestens eine externe Wärmeübertrager kann insbesondere als mindestens eine externe thermoelektrische Wärmepumpe ausgebildet sein.

Insbesondere ist es somit möglich, eine Effizienz des Wärmetauschernetzwerks signifikant zu erhöhen, wodurch beispielsweise eine Heiz- oder Kühlleistung bei gleichbleibender Wärme- bzw. Energiezufuhr verbessert und/oder beispielsweise ein Wärme- bzw. Energieverbrauch bei gleichbleibender Heiz- oder Kühlleistung reduziert werden kann. Ferner kann hiermit auch auf die Verwendung einer elektrischen Nachheizung verzichtet werden, wodurch sowohl der Energieverbrauch, sowie eine Komplexität des Wärmetauschernetzwerks reduziert werden kann. Zudem kann eine Leistung des Wärmetauschernetzwerks, beispielsweise als Wärmepumpe oder Kältemaschine, bei gleichbleibender Kältemitelfüllmenge erhöht werden. Ferner kann durch einen hierin beschriebenen Wärmetauscher eine Kältemittelfüllmenge bei gleichbleibender Heiz- oder Kälteleistung reduziert werden. Weiterhin kann in einem Wärmepumpenbetrieb eine Heizungsvorlauftemperatur erhöht werden.

Ferner kann bei Ausbildung des Wärmetauschers als ein Kondensator eine Leistungszahl COP im Wärmepumpenbetrieb durch Absenkung der externen Kondensatoraustritstemperatur bei gleichbleibender Temperatur der Beheizung erhöht werden. Ferner kann bei Ausbildung des Wärmetauschers als Verdampfer eine Leistungszahl COP im Kältemaschinenbetrieb durch Erhöhung einer externen Verdampfer-Temperatur bei gleichbleibender Temperatur der Kühlung erhöht werden.

Der mindestens eine externe Wärmeübertrager kann insbesondere mindestens ein thermoelektrisches Element, bevorzugt mindestens ein Peltier-Element, aufweisen oder sein.

Ein thermoelektrisches Element kann insbesondere ein elektrothermischer Wandler sein, welcher nach dem Seebeck-Effekt bei Stromfluss eine Temperaturdifferenz erzeugt. Das Wirkprinzip des mindestens einen thermoelektrischen Elements kann dabei dem einer Wärmepumpe bzw. Kältemaschine entsprechen. Insbesondere kann dem mindestens einen thermoelektrischen Element ein Wärmestrom auf einer Seite des mindestens einen thermoelektrischen Elements mit geringerer Temperatur (nachfolgend „kalte Seite“) zugeführt werden und auf einer anderen Seite des mindestens einen thermoelektrischen Elements mit höherer Temperatur (nachfolgend „warme Seite“) wieder abgeführt werden.

Bei geringem Stromfluss und kleinen Temperaturdifferenzen können insbesondere hohe Leistungszahlen COP einer derartigen Wärmepumpe bzw. Kältemaschine von bis zu COP = 8 oder mehr erreicht werden. Auch für diese Art von Wärmepumpen bzw. Kältemaschinen kann der aus dem Carnot-Prozess bekannte Zusammenhang gelten, wonach mit steigender Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmeaufnahme und einer Wärmeabgabe die Leistungszahl COP der Wärmepumpe bzw. Kältemaschine sinkt.

Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager, welcher ein thermoelektrisches Element bzw. ein Peltier-Element umfasst, im Gegensatz zu einer elektrischen Nachheizung, z.B. einem Heizstab, auch zur Kühlung verwendet werden. Hierdurch kann der Wärmetauscher insbesondere sehr anpassungsfähig bzw. flexibel gestaltet werden. Ferner kann eine Effizienz eines Wärmepumpenprozesses oder Kältemaschinenprozesses bei hohen Temperaturhüben durch eine derartige Nutzung mindestens eines thermoelektrischen Elements, insbesondere mindestens eines Peltier-Elements, mit höherer Effizienz erhöht werden.

Der Wärmetauscher kann insbesondere einen Kondensator umfassen oder als ein Kondensator ausgebildet sein. Der Wärmetauscher kann hierbei beispielsweise insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem ersten Kältemittel an das zweite Kältemittel oder andersherum zu übertragen. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, Wärmeenergie von dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnit an den zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt zu übertragen. Hierbei kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, das erste Kältemittel in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt zu unterkühlen und das zweite Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt zu überhitzen, indem Wärmeenergie von dem ersten Kältemittel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager an das zweite Kältemitel übertragen wird. Insbesondere kann eine erste Temperatur des ersten Kältemittels in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt vor dem mindestens einen externen Wärmeübertrager im Wesentlichen identisch zu einer zweiten Temperatur des zweiten Kältemittels in dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt vor dem mindestens einen externen Wärmeübertrager sein. In anderen Worten kann sich die erste Temperatur nur geringfügig von der zweiten Temperatur unterscheiden. Insbesondere kann die erste Temperatur nur geringfügig niedriger sein als die zweite Temperatur. Aufgrund einer solchen geringen Temperaturdifferenz kann ein thermoelektrisches Element bzw. Peltier-Element des mindestens einen externen Wärmeübertragers eine hohe Leistungszahl COP erreichen. Eine elektrische Leistungsaufnahme des mindestens einen externen Wärmeübertragers kann hierdurch bei gleicher Wärmeleistung um den Faktor der Leistungszahl, beispielsweise 2 ≤ COP ≤ 5, kleiner sein als beispielsweise die eines alternativen elektrischen Heizstabs. Der Wärmetauscher kann insbesondere einen Kondensator umfassen oder als ein Kondensator ausgebildet sein. Der Wärmetauscher kann hierbei beispielsweise insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem ersten Kältemitel an das zweite Kältemittel oder andersherum zu übertragen. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, Wärmeenergie von dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt an den zweiten Kältemitelnetzwerkabschnit zu übertragen. Hierbei kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, das erste Kältemitel in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt zu unterkühlen und das zweite Kältemitel in dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt zu überhitzen bzw. vorzuheizen, indem Wärmeenergie von dem ersten Kältemitel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager an das zweite Kältemitel übertragen wird. Insbesondere kann hierdurch eine Leistungszahl des Wärmetauschernetzwerks erhöht werden.

Der Wärmetauscher kann insbesondere einen Verdampfer umfassen oder als ein Verdampfer ausgebildet sein. Der Wärmetauscher kann hierbei beispielsweise insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem zweiten Kältemittel an das erste Kältemittel oder andersherum zu übertragen. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, Wärmeenergie von dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt an den ersten Kältemitelnetzwerkabschnit zu übertragen. Hierbei kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, das zweite Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnit zu unterkühlen und das erste Kältemite! in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit zu überhitzen, indem Wärmeenergie von dem zweiten Kältemitel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager an das erste Kältemittel übertragen wird. Insbesondere kann hierdurch eine Leistungszahl des Wärmetauschernetzwerks erhöht werden.

Der Wärmetauscher kann insbesondere einen Verdampfer umfassen oder als ein Verdampfer ausgebildet sein. Der Wärmetauscher kann hierbei beispielsweise insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem ersten Kältemittel an das zweite Kältemittel oder andersherum zu übertragen. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt thermisch gekoppelt sein, wobei zwischen dem mindestens einen externen Wärmeübertrager und dem Wärmetauschabschnitt, insbesondere entlang des ersten Kältemitelnetzwerkabschnitts, ein Drosselventil bzw. ein Expansionsventil angeordnet sein kann. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, Wärmeenergie von dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt an den zweiten Kältemittelnetzwerkabschnit zu übertragen. Hierbei kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, das erste Kältemittel in dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt zu unterkühlen und das zweite Kältemittel in dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnit zu überhitzen, indem Wärmeenergie von dem ersten Kältemittel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager an das zweite Kältemittel übertragen wird. Insbesondere kann hierdurch eine Leistungszahl des Wärmetauschernetzwerks erhöht werden.

Insbesondere kann das Drosselventil bzw. das Expansionsventil ausgelegt sein, einen Druck des ersten Kältemitels vor dem Wärmetauschabschnit und/oder eine Temperatur des ersten Kältemitels vor dem Wärmetauschabschnit zu senken. Insbesondere kann bei einem solchen Wärmetauscher eine hohe Effizienz des Wärmetauschers und/oder des mindestens einen externen Wärmeübertragers ermöglicht werden. Insbesondere kann der Wärmetauscher einen Kondensator umfassen oder als ein Kondensator ausgebildet sein. Der Wärmetauscher kann hierbei beispielsweise insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem ersten Kältemitel an das zweite Kältemittel oder andersherum zu übertragen. Insbesondere kann der erste Kältemittelnetzwerkabschnitt einen Kältemitelwärmeübertrager aufweisen, welcher zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit und zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt thermisch gekoppelt ist. Insbesondere kann der Kältemittelwärmeübertrager ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit an den ersten

Wärmetauschereinflussabschnitt zu übertragen. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten

Wärmetauscherausflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der Kältemittelwärmeübertrager zumindest teilweise zwischen dem Wärmetauschabschnit und dem mindestens einen externen Wärmeübertrager, insbesondere entlang dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt, angeordnet sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitthermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, Wärmeenergie von dem ersten Kältemitelnetzwerkabschnitt an den zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt zu übertragen. Hierbei kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, das erste Kältemitel in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit zu unterkühlen und das zweite Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt zu überhitzen, indem Wärmeenergie von dem ersten Kältemitel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager an das zweite Kältemitel übertragen wird. Insbesondere kann hierdurch eine Leistungszahl des Wärmetauschernetzwerks erhöht werden. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager, insbesondere entlang des ersten Wärmetauscherausflussabschnitts, zwischen einem Drosselventil bzw. einem Expansionsventil und dem Kältemittelwärmeübertrager angeordnet sein.

Insbesondere kann an bzw. in dem ersten Wärmetauschereinflussabschnit ein Kompressor angeordnet sein. Insbesondere kann der Kompressor ausgelegt sein, einen Druck des ersten Kältemitels vor dem Wärmetauschabschnitt zu erhöhen.

Der Wärmetauscher kann insbesondere einen Verdampfer umfassen oder als ein Verdampfer ausgebildet sein. Der Wärmetauscher kann hierbei beispielsweise insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem zweiten Kältemittel an das erste Kältemitel oder andersherum zu übertragen. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt thermisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, Wärmeenergie von dem zweiten Kältemitelnetzwerkabschnitt an den ersten Kältemittelnetzwerkabschnit zu übertragen. Hierbei kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgebildet sein, das zweite Kältemitel in dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnit zu unterkühlen und das erste Kältemittel in dem ersten Wärmetauschereinflussabschnit zu überhitzen, indem Wärmeenergie von dem zweiten Kältemittel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager an das erste Kältemittel übertragen wird. Insbesondere kann hierdurch eine Leistungszahl des Wärmetauschers erhöht werden.

Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager mindestens einen ersten Strömungsabschnitt, durch welchen das erste Kältemitel fließt, umfassen. Insbesondere kann der mindestens eine erste Strömungsabschnitt zumindest teilweise an den ersten Kältemitelnetzwerkabschnit bzw. an den ersten Wärmetauschereinflussabschnitt und/oder den ersten

Wärmetauscherausflussabschnitt angeschlossen sein. Ferner kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager mindestens einen zweiten Strömungsabschnitt, durch welchen das zweite Kältemittel fließt, umfassen. Insbesondere kann der mindestens eine zweite Strömungsabschnit zumindest teilweise an den zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt bzw. an den zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt und/oder den zweiten Wärmetauscherausflussabschnit angeschlossen sein. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager kann ferner mindestens eine Tauscheinheit umfassen, welche ausgelegt ist, Wärmeenergie von einem oder mehr ersten Strömungsabschnitten an einen oder mehr zweite Strömungsabschnitte oder umgekehrt zu übertragen, wobei die mindestens eine Tauscheinheit mindestens ein thermoelektrisches Element umfasst. Hierdurch kann insbesondere eine effiziente Operation des mindestens einen externen Wärmeübertragers ermöglicht werden.

Insbesondere kann jede Tauscheinheit mindestens zwei in Reihe geschaltete thermoelektrische Elemente, vorzugsweise mindestens zwei in Reihe geschaltete Peltier-Elemente, aufweisen. Durch das Anlegen einer Spannung an ein oder mehr thermoelektrische Element kann eine Temperaturdifferenz durch das jeweilige thermoelektrische Element bzw. Peltier-Element erzeugt werden. Typischerweise werden Peltier-Elemente so gebaut, dass der Wärmedurchgang durch das Peltier- Element gering ist. Eine Wärmeübertragung durch das Peltier-Element wird dadurch minimiert. Durch den Stromfluss kann jedoch ein Wärmestrom auf der kalten Seite des Peltier-Elementes aufgenommen werden und auf ein hohes Temperaturniveau der warmen Seite durch Zufuhr von elektrischer Leistung transferiert werden.

Insbesondere kann jede Tauscheinheit mindestens drei, bevorzugt mindestens fünf, weiter bevorzugt mindestens acht Peltier-Elemente aufweisen. Insbesondere kann jede Tauscheinheit maximal 20, bevorzugt maximal 15, weiter bevorzugt maximal 12 Peltier-Elemente aufweisen. Insbesondere kann hierdurch ein oder mehr besonders effiziente externe Wärmeübertrager ermöglicht werden. Insbesondere kann eine Temperaturdifferenz zwischen den jeweiligen warmen Seiten und kalten Seiten einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Peltier-Elementen entlang der Reihe zunehmen, wodurch die Effizienz bzw. die Leistungszahl eines jeweiligen Peltier-Elements geringer ist als die Effizienz bzw. Leistungszahl von in Strömungsrichtung zuvor angeordneten Peltier-Elementen. Insbesondere kann daher durch eine solche Ausführungsform ein oder mehr besonders effiziente externe Wärmetauscher ermöglicht werden.

Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest zwei

Tauscheinheiten aufweisen. Insbesondere können die zumindest zwei Tauscheinheiten parallelgeschaltet sein. Hierdurch kann eine besonders raumeffiziente und/oder thermisch effiziente Anordnung der mindestens zwei Tauscheinheiten ermöglicht werden.

Insbesondere können der mindestens eine erste Strömungsabschnitt und/oder der mindestens eine zweite Strömungsabschnit und/oder die mindestens eine Tauscheinheit im Wesentlichen plattenartig ausgebildet sind. Insbesondere kann hierdurch eine besonders große gesamte Wärmeübertragungsfläche zwischen dem mindestens einen ersten Strömungsabschnitt und/oder dem mindestens einen zweiten Strömungsabschnitt und/oder der mindestens einen Tauscheinheit ermöglicht werden.

Insbesondere können der mindestens eine erste Strömungsabschnitt und der mindestens eine zweite Strömungsabschnitt abwechselnd gestapelt angeordnet sein. Insbesondere kann somit kein erster Strömungsabschnitt direkt benachbart zu einem weiteren ersten Strömungsabschnit angeordnet sein und/oder kein zweiter Strömungsabschnitt direkt benachbart zu einem weiteren zweiten Strömungsabschnitt angeordnet sein. Zwischen jeweils einem ersten bzw. zweiten Strömungsabschnit und einem benachbarten zweiten bzw. ersten Strömungsabschnit kann eine Tauscheinheit angeordnet sein. Hierdurch kann eine besonders kompakte Konfiguration eines externen Wärmeübertragers erreicht werden, wobei eine plattenartige Ausgestaltung des mindestens einen ersten Strömungsabschnits und/oder des mindestens einen zweiten Strömungsabschnits und/oder der mindestens einen Tauscheinheit eine hohe Wärmeübertragungsoberfläche gewährleisten kann.

Der mindestens eine externe Wärmeübertrager ist jedoch nicht auf eine solche räumliche Anordnung des mindestens einen ersten Strömungsabschnitts, des mindestens einen zweiten Strömungsabschnits und/oder der mindestens einen Tauscheinheit beschränkt. Vielmehr kann eine Vielzahl von verschiedenen räumlichen Anordnungen und/oder Reihenfolgen des mindestens einen ersten Strömungsabschnitts, des mindestens einen zweiten Strömungsabschnitts und/oder der mindestens einen Tauscheinheit vorgesehen werden. Insbesondere kann eine solche Anordnung und/oder Reihenfolge mindestens einem Betriebsumstand des mindestens einen externen Wärmeübertragers angepasst werden. Beispielsweise können mindestens zwei erste Strömungsabschnitte und/oder mindestens zwei zweite Strömungsabschnite, beispielsweise direkt oder über mindestens eine Tauscheinheit, benachbart angeordnet werden. Ferner können auch zusätzliche Elemente in dem mindestens einen externen Wärmeübertrager vorgesehen sein. Beispielsweise können Wärmestrom-beeinflussende Elemente, beispielsweise Wärmeableiter- Elemente und/oder wärmeisolierende Elemente, in bzw. an dem externen Wärmeübertrager und/oder dem mindestens einen ersten Strömungsabschnitt und/oder dem mindestens einen zweiten Strömungsabschnitt und/oder der mindestens einen Tauscheinheit vorgesehen werden.

Die mindestens eine Tauscheinheit kann mindestens einen ersten Temperatursensor aufweisen. Insbesondere kann jede Tauscheinheit mindestens einen ersten Temperatursensor aulweisen. Der mindestens eine erste Temperatursensor kann ausgelegt sein, mindestens eine erste Temperatur des ersten Kältemitels in dem jeweiligen einem oder mehreren ersten Strömungsabschnit zu messen. Mit anderen Worten kann jeder erste Temperatursensor ausgelegt sein, eine erste Temperatur des ersten Kältemitels in einem ersten Strömungsabschnitt der jeweiligen Tauscheinheit zu messen. Eine Temperatur des ersten Kältemittels kann hierbei insbesondere entlang des mindestens einen ersten Strömungsabschnits variieren. Insbesondere kann die mindestens eine Tauscheinheit ausgelegt sein, mindestens ein thermoelektrisches Element, bevorzugt mindestens ein thermoelektrisches Element, welches stromabwärts entlang des jeweiligen ersten Strömungsabschnits von dem mindestens einen ersten Temperatursensor angeordnet ist, der jeweiligen Tauscheinheit basierend auf der mindestens einen ersten Temperatur zu regeln. Insbesondere kann hierdurch eine effiziente Operation des externen Wärmeübertragers bzw. der mindestens einen Tauscheinheit ermöglicht werden.

Insbesondere kann jede Tauscheinheit eine Vielzahl von ersten Temperatursensoren aufweisen. Insbesondere kann jede Tauscheinheit für jedes thermoelektrische Element der jeweiligen Tauscheinheit einen oder zwei erste Temperatursensoren umfassen. Insbesondere ist die mindestens eine Tauscheinheit jedoch nicht auf eine solche Ausbildung beschränkt. Vielmehr kann jede Tauscheinheit beispielsweise für eine oder mehrere Teilmengen von thermoelektrischen Elementen der jeweiligen Tauscheinheit jeweils einen, zwei oder mehrere erste Temperatursensoren aufweisen. Insbesondere kann zumindest ein erster Temperatursensor stromaufwärts entlang des jeweiligen ersten Strömungsabschnits von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen angeordnet sein und/oder zumindest ein erster Temperatursensor stromabwärts entlang des jeweiligen ersten Strömungsabschnitts von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen angeordnet sein.

Der mindestens eine erste Temperatursensor und das mindestens eine thermoelektrische Element einer jeweiligen Tauscheinheit können ferner ausgelegt sein, einen Volumenstrom des ersten Kältemittels in dem jeweiligen einen oder mehreren ersten Strömungsabschniten zu bestimmen. Insbesondere können der mindestens eine erste Temperatursensor und das mindestens eine thermoelektrische Element einer jeweiligen Tauscheinheit hierdurch insbesondere einen virtuellen Sensor zur Bestimmung bzw. Messung des entsprechenden Volumenstroms bilden.

Die mindestens eine Tauscheinheit kann mindestens einen zweiten Temperatursensor aufweisen. Insbesondere kann jede Tauscheinheit mindestens einen zweiten Temperatursensor aufweisen. Der mindestens eine zweite Temperatursensor kann ausgelegt sein, mindestens eine zweite Temperatur des zweiten Kältemittels in dem jeweiligen einem oder mehreren zweiten Strömungsabschnitt zu messen. Mit anderen Worten kann jeder zweite Temperatursensor ausgelegt sein, eine zweite Temperatur des zweiten Kältemitels in einem zweiten Strömungsabschnitt der jeweiligen Tauscheinheit zu messen. Eine Temperatur des zweiten Kältemitels kann hierbei insbesondere entlang des mindestens einen zweiten Strömungsabschnitts variieren. Insbesondere kann die mindestens eine Tauscheinheit ausgelegt sein, mindestens ein thermoelektrisches Element, bevorzugt mindestens ein thermoelektrisches Element, welches stromabwärts entlang des jeweiligen zweiten Strömungsabschnitts von dem mindestens einen zweiten Temperatursensor angeordnet ist, der jeweiligen Tauscheinheit basierend auf der mindestens einen zweiten Temperatur zu regeln. Insbesondere kann hierdurch eine effiziente Operation des externen

Wärmeübertragers bzw. der mindestens einen Tauscheinheit ermöglicht werden.

Insbesondere kann jede Tauscheinheit eine Vielzahl von zweiten Temperatursensoren aufweisen. Insbesondere kann jede Tauscheinheit für jedes thermoelektrische Element der jeweiligen Tauscheinheit einen oder zwei zweite Temperatursensoren umfassen. Insbesondere ist die mindestens eine Tauscheinheit jedoch nicht auf eine solche Ausbildung beschränkt. Vielmehr kann jede Tauscheinheit beispielsweise für eine oder mehrere Teilmengen von thermoelektrischen Elementen der jeweiligen Tauscheinheit jeweils einen, zwei oder mehrere zweite Temperatursensoren aufweisen. Insbesondere kann zumindest ein zweiter Temperatursensor stromaufwärts entlang des jeweiligen zweiten Strömungsabschnitts von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen angeordnet sein und/oder zumindest ein zweiter Temperatursensor stromabwärts entlang des jeweiligen zweiten Strömungsabschnits von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen angeordnet sein.

Der mindestens eine zweite Temperatursensor und das mindestens eine thermoelektrische Element einer jeweiligen Tauscheinheit können ferner ausgelegt sein, einen Volumenstrom des zweiten Kältemittels in dem jeweiligen einen oder mehreren zweiten Strömungsabschniten zu bestimmen. Insbesondere können der mindestens eine zweite Temperatursensor und das mindestens eine thermoelektrische Element einer jeweiligen Tauscheinheit hierdurch insbesondere einen virtuellen Sensor zur Bestimmung bzw. Messung des entsprechenden Volumenstroms bilden.

Insbesondere kann der Wärmetauscher mindestens ein Nachheizungselement aufweisen, welches ausgelegt ist, Wärmeenergie an den ersten Wärmetauscherausflussabschnitt und/oder den zweiten

Wärmetauscherausflussabschnit zu übertragen. Insbesondere kann das mindestens eine Nachheizungselement mindestens ein elektrisches Nachheizungselement, beispielsweise mindestens ein elektrischer Nachheizstab, sein. Insbesondere kann der Wärmetauscher mindestens ein Nachkühlungselement aufweisen, welches ausgelegt ist, Wärmeenergie dem ersten

Wärmetauscherausflussabschnit und/oder dem zweiten

Wärmetauscherausflussabschnitt zu entziehen bzw. den ersten

Wärmetauscherausflussabschnitt und/oder den zweiten

Wärmetauscherausflussabschnitt zu kühlen. Insbesondere kann das mindestens eine Nachkühlungselement mindestens ein elektrisches Nachkühlungselement sein.

Ein Aspekt betrifft ein Wärmetauschernetzwerk. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst insbesondere ein erstes Kältemitelnetzwerk, durch welches ein erstes Kältemittel fließt. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner insbesondere mindestens zwei Wärmetauscher. Insbesondere kann einer oder mehr der mindestens zwei Wärmetauscher als ein Wärmetauscher gemäß einem der hierin beschriebenen Wärmetauscher mit einer beliebigen Kombination von hierin beschriebenen Merkmalen ausgebildet sein. Insbesondere kann das erste Kältemittelnetzwerk jeden ersten Kältemitelnetzwerkabschnitt der mindestens zwei Wärmetauscher umfassen.

Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk zumindest einen Verdampfer und mindestens einen Kondensator umfassen. Insbesondere kann ein Kondensatorausfluss des mindestens einen Kondensators, direkt oder indirekt bzw. überein oder mehr Zwischenelemente, mit einem Verdampfereinfluss des mindestens einen Verdampfers verbunden sein. Insbesondere kann ein Kondensatoreinfluss des mindestens einen Kondensators, direkt oder indirekt bzw. über ein oder mehr Zwischenelemente, mit einem Verdampferausfluss des mindestens einen Verdampfers verbunden sein.

Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk zumindest einen Kältemittelwärmeübertrager umfassen, wobei der zumindest eine Kältemittelwärmeübertrager zumindest teilweise mit einem ersten Abschnitt des ersten Kältemittelnetzwerks zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss thermisch gekoppelt sein kann, wobei der zumindest eine Kältemitelwärmeübertrager zumindest teilweise mit einem zweiten Abschnit des ersten Kältemittelnetzwerks zwischen dem Kondensatoreinfluss und dem Verdampferausfluss thermisch gekoppelt sein kann. Insbesondere kann der Kältemitelwärmeübertrager ausgelegt sein, Wärmeenergie zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt zu übertragen.

Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk ferner zumindest ein Drosselventil bzw. ein Expansionsventil umfassen. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil kann hierbei insbesondere in dem ersten Kältemittelnetzwerk zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss angeordnet sein. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil kann insbesondere ausgelegt sein, einen Druck des ersten Kältemittels zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss zu reduzieren. Insbesondere kann das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil zwischen dem Kältemitelwärmeübertrager und dem Verdampfereinfluss angeordnet sein.

Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk ferner zumindest einen Kompressor aufweisen. Der zumindest eine Kompressor kann hierbei insbesondere in dem ersten Kältemittelnetzwerk zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss angeordnet sein. Der zumindest eine Kompressor kann insbesondere ausgelegt sein, einen Druck des ersten Kältemittels zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss zu erhöhen. Insbesondere kann der zumindest eine Kompressor zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager und dem Kondensatoreinfluss angeordnet sein.

Insbesondere kann es durch ein solches Wärmetauschernetzwerk eine zusätzliche Regelgröße im Kompressionswärmepumpenprozess geben. Wird beispielsweise der mindestens eine externe Wärmeübertrager mit dem ersten Kältemitelnetzwerk zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Kältemittelwärmeübertrager thermisch gekoppelt und ferner mit dem ersten Kältemittelnetzwerk zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager und dem Kompressor thermisch gekoppelt, kann durch Variation der Leistung des mindestens einen externen Wärmeübertragers die Temperatur des ersten Kältemitels an diesen Stellen, und dadurch indirekt die Sauggastemperatur vor dem Kompressor, geregelt werden. Dies kann positive Auswirkungen auf die Dimensionierung des Kältemittelwärmeübertragers haben. Eine maximale Sauggastemperatur muss bei der Auslegung der Wärmepumpe/Kältemaschine nach oben hin begrenzt werden damit der Kompressor ausreichend gekühlt wird. Hierzu wird herkömmlich dazu der ungünstigste Betriebspunkt betrachtet: eine maximale Kondensator- und eine relativ hohe Verdampfer-Temperatur. Eine Wärmeübertragungsfähigkeit des Kältemitelwärmeübertragers muss so gering gewählt werden, dass die maximale Sauggastemperatur in diesem Betriebspunkt nicht überschritten wird. Allerdings werden so beispielsweise Potenziale in den meisten anderen Betriebspunkten nicht genutzt, in denen der Kältemitelwärmeübertrager eine größere Wärmeübertragungsfähigkeit haben könnte. Insbesondere kann durch das hierin beschriebene Wärmetauschernetzwerk ermöglicht werden, dass auch bei einem größeren bzw. stärkeren Kältemitelwärmeübertrager die Sauggastemperatur nie die zulässige Grenze überschreitet. So kann durch eine verbesserte innere Wärmerückgewinnung die Effizienz des Kompressionswärmepumpenprozesses zusätzlich erhöht werden.

Da der Wärmekapazitätsstrom des flüssigen Kältemittels des ersten Kältemitelnetzwerk zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Kältemittelwärmeübertrager deutlich höher sein kann als der des Kältemitteldampfes nach dem Verdampfer, kann die Funktionsfähigkeit des Kältemitelwärmeübertragers durch die Prozesserweiterung nahezu unverändert sein.

Auch in Kompressionskältemaschinen hat das hierin beschriebene Wärmetauschernetzwerk erhebliche Vorteile. Durch eine Unterkühlung des flüssigen Kältemittels im Hochdruck kann bei der Drosselung weniger Dampf entstehen, sodass mehr Kältemitel im Verdampfer nutzbar sein kann. Insbesondere bei Kältemitteln, bei denen aufgrund einer Begrenzung der Kompressor-Austrittstemperatur kein Kältemittelwärmeübertrager verwendet werden kann (z.B. Ammoniak) kann eine Leistungssteigerung und Effizienzsteigerung ermöglicht werden. Auch bei großen Temperaturhüben entstehen aufgrund des steigenden Dampfgehalts bei der Drosselung große Vorteile.

Das Wärmetauschernetzwerk kann ferner eine beliebige Kombination der hierin beschriebenen und in den Figuren gezeigten Merkmale aufweisen.

Ein Aspekt betrifft ein Wärmetauschernetzwerk. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst insbesondere ein Kältemittel, welches durch das Wärmetauschernetzwerk zirkulierbar ist. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner einen Verdampfer, welcher ausgelegt ist, Wärmeenergie an das Kältemittel zu übertragen, und einen Kondensator, welcher ausgelegt ist, Wärmeenergie dem Kältemittel zu entziehen. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner einen ersten Netzwerkarm, der einen Verdampferausfluss mit einem Kondensatoreinfluss verbindet, und einen zweiten Netzwerkarm, der einen Kondensatorausfluss mit einem Verdampfereinfluss verbindet. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner ein Drosselventil, welches in dem zweiten Netzwerkarm ausgebildet ist, wobei das Drosselventil ausgelegt ist, um einen Druck des Kältemittels zu reduzieren, und einen Kompressor, welcher in dem ersten Netzwerkarm ausgebildet ist, wobei der Kompressor ausgelegt ist, den Druck des Kältemittels zu erhöhen. Ferner umfasst das Wärmetauschernetzwerk mindestens einen externen Wärmeübertrager, wobei der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise thermisch mit dem Kältemitel an dem zweiten Netzwerkarm zwischen dem Kondensator und dem Drosselventil gekoppelt ist, wobei der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgelegt ist, dem Kältemittel Wärmeenergie zu entziehen. Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk zumindest einen Kältemitelwärmeübertrager umfassen, wobei der zumindest eine Kältemitelwärmeübertrager zumindest teilweise mit dem zweiten Netzwerkarm zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Drosselventil thermisch gekoppelt sein kann, wobei der zumindest eine Kältemittelwärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten Netzwerkarm zwischen dem Kompressor und dem Verdampferausfluss thermisch gekoppelt sein kann. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem Kältemittel an dem zweiten Netzwerkarm zwischen dem Kondensator und dem Kältemittelwärmeübertrager thermisch gekoppelt sein.

Insbesondere kann der Kältemittelwärmeübertrager ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem zweiten Netzwerkarm zu dem ersten Netzwerkarm zu übertragen.

Insbesondere kann durch eine solche Ausführungsform eine zusätzliche Regelung der Sauggastemperatur vor dem Kompressor und somit eine effiziente Ausbildung des Kompressors und/oder des Kältemittelwärmeübertragers ermöglicht werden.

Das Wärmetauschernetzwerk kann ferner eine beliebige Kombination der hierin beschriebenen und in den Figuren gezeigten Merkmale aufweisen.

Ein Aspekt betrifft ein Wärmetauschverfahren umfassend ein Bereitstellen eines ersten Kältemittelnetzwerkabschnits, durch welchen ein erstes Kältemittel fließt, wobei der erste Kältemitelnetzwerkabschnitt einen ersten Wärmetauschereinflussabschnit und einen ersten Wärmetauscherausflussabschnitt aufweist. Das Wärmetauschverfahren kann ferner ein Bereitstellen eines zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitts, durch welchen ein zweites Kältemitel fließt, wobei der zweite Kältemitelnetzwerkabschnitt einen zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt und einen zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt aufweist, umfassen. Ein Wärmetauscher kann insbesondere konfiguriert sein, in einem Wärmetauschabschnit Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt und dem zweiten Kältemitelnetzwerkabschnitt zu übertragen. Das Wärmetauschverfahren kann ferner ein zumindest teilweises thermisches Koppeln mindestens eines externen Wärmeübertragers mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt umfassen. Das Wärmetauschverfahren kann ferner ein zumindest teilweises thermisches Koppeln des mindestens einen externen Wärmeübertragers mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt oder dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt umfassen. Das Wärmetauschverfahren kann ferner ein Übertragen von Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt und dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt in dem Wärmetauschabschnit umfassen. Das Wärmetauschverfahren kann ferner ein weiteres Übertragen von Wärmeenergie durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager zwischen dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt und dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt umfassen.

Insbesondere kann hierdurch ein Wärmetauschverfahren mit hoher Leistungszahl ermöglicht werden.

Der erste Kältemittelnetzwerkabschnit kann ferner ein Drosselventil in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit umfassen, wobei der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt zwischen dem Drosselventil und dem Wärmetauschabschnitt thermisch gekoppelt wird, wobei das Drosselventil ausgelegt ist, um einen Druck des ersten Kältemittels zu reduzieren. Der erste Kältemitelnetzwerkabschnitt kann ferner einen Kompressor in dem ersten Wärmetauschereinflussabschnit umfassen, wobei der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt thermisch gekoppelt wird, so dass der Kompressor entlang dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt zwischen dem mindestens einen externen Wärmeübertrager und dem Wärmetauschbereich angeordnet ist, wobei der Kompressor ausgelegt ist, den Druck des Kältemittels zu erhöhen.

Das Wärmetauschverfahren kann ferner ein Regeln einer Sauggastemperatur des Kompressors umfassen, wobei das Regeln der Sauggastemperatur ein Regeln einer Kühlleistung des mindestens einen externen Wärmeübertragers in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt umfasst.

Das Wärmetauschverfahren kann ferner eine beliebige Kombination der hierin beschriebenen und in den Figuren gezeigten Merkmale aufweisen.

Ein Aspekt betrifft ein Wärmetauschverfahren umfassend ein Bereitstellen eines Wärmetauschernetzwerks. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst insbesondere ein Kältemittel, welches durch das Wärmetauschernetzwerk zirkulierbar ist. Das Wärmetauschemetzwerk umfasst ferner einen Verdampfer, welcher ausgelegt ist, Wärmeenergie an das Kältemittel zu übertragen, und einen Kondensator, welcher ausgelegt ist, Wärmeenergie dem Kältemittel zu entziehen. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner einen ersten Netzwerkarm, der einen Verdampferausfluss mit einem Kondensatoreinfluss verbindet, und einen zweiten Netzwerkarm, der einen Kondensatorausfluss mit einem Verdampfereinfluss verbindet. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner ein Drosselventil, welches in dem zweiten Netzwerkarm ausgebildet ist, wobei das Drosselventil ausgelegt ist, um einen Druck des Kältemittels zu reduzieren, und einen Kompressor, welcher in dem ersten Netzwerkarm ausgebildet ist, wobei der Kompressor ausgelegt ist, den Druck des Kältemittels zu erhöhen. Ferner umfasst das Wärmetauschernetzwerk mindestens einen externer Wärmeübertrager, wobei der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise thermisch mit dem Kältemitel an dem zweiten Netzwerkarm zwischen dem Kondensator und dem Drosselventil gekoppelt ist, wobei der mindestens eine externe Wärmeübertrager ausgelegt ist, dem Kältemitel Wärmeenergie zu entziehen.

Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk zumindest einen Kältemittelwärmeübertrager umfassen, wobei der zumindest eine Kältemitelwärmeübertrager zumindest teilweise mit dem zweiten Netzwerkarm zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Drosselventil thermisch gekoppelt sein kann, wobei der zumindest eine Kältemittelwärmeübertrager zumindest teilweise mit dem ersten Netzwerkarm zwischen dem Kompressor und dem Verdampferausfluss thermisch gekoppelt sein kann. Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager zumindest teilweise mit dem Kältemittel an dem zweiten Netzwerkarm zwischen dem Kondensator und dem Kältemittelwärmeübertrager thermisch gekoppelt sein.

Das Wärmetauschverfahren kann ferner ein Regeln einer Sauggastemperatur des Kompressors umfassen, wobei das Regeln der Sauggastemperatur ein Regeln einer Kühlleistung des mindestens einen externen Wärmeübertragers in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit umfasst. Das Wärmetauschverfahren kann ferner eine beliebige Kombination der hierin beschriebenen und in den Figuren gezeigten Merkmale aufweisen.

Ein Aspekt betrifft einen externen Wärmeübertrager, umfassend mindestens eine Tauscheinheit Die mindestens eine Tauscheinheit umfasst hierbei mindestens ein thermoelektrisches Element, wobei jedes thermoelektrische Element eine kalte Seite und eine warme Seite aufweist. Die mindestens eine Tauscheinheit umfasst fernerein erstes Isolationselement, wobei jedes thermoelektrische Element mit der jeweiligen kalten Seite an dem ersten Isolationselement angeordnet ist, und ein zweites Isolationselement, wobei jedes thermoelektrische Element mit der jeweiligen warmen Seite an dem zweiten Isolationselement angeordnet ist. Das erste Isolationselement ist ausgelegt, in Kontakt mit einem ersten Kältemittel zu gelangen, um die kalte Seite des mindestens einen thermoelektrischen Elements mit dem ersten Kältemitel thermisch zu koppeln. Das zweite Isolationselement ist ausgelegt, in Kontakt mit einem zweiten Kältemittel zu gelangen, um die warme Seite des mindestens einen thermoelektrischen Elements mit dem zweiten Kältemittel thermisch zu koppeln. Der externe Wärmeübertrager ist ausgelegt, Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemittel und dem zweiten Kältemittel zu übertragen.

Ein derartiger externer Wärmeübertrager kann insbesondere vorteilhaft aufgrund der Verwendung von thermoelektrischen Elementen auf ein Vorsehen eines weiteren Kältemittels zur Übertragung der Wärmeenergie verzichten. Ferner können die warmen und kalten Seiten der thermoelektrische Elemente durch Umpolung der angelegten Spannung bzw. durch Umpolung des zugeleiteten Betriebsstroms der thermoelektrischen Elemente vertauscht werden, wodurch eine Flexibilität in der Einsetzbarkeit des externen Wärmeübertragers erhöht werden kann. Zudem können bei kleinen Temperaturhüben hohe Wärmestromdichten und hohe Leistungszahlen erreicht werden. Ferner kann der externe Wärmeübertrager kompakt hergestelit werden und/oder einen hohen Wirkungsgrad erreichen. Ferner kann der externe Wärmeübertrager einen hohen Wärmeübergang bzw. einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten ermöglichen und/oder eine hohe Wärmeleitung in Strömungsrichtung des jeweiligen ersten und/oder zweiten Kältemitels reduzieren und/oder einen Wärmeleitwiderstand senkrecht zur Strömungsrichtung reduzieren.

Das mindestens eine thermoelektrische Element kann hierbei beispielsweise mindestens ein Peltier-Element aufweisen und/oder als mindestens ein Peltier- Element ausgebildet sein. Hierdurch kann insbesondere ein Aufbau und eine Herstellung des externen Wärmeübertragers vereinfacht werden.

Die mindestens eine Tauscheinheit umfasst ferner ein erstes Isolationselement, wobei jedes thermoelektrische Element mit der jeweiligen kalten Seite an dem ersten Isolationselement angeordnet ist. Das erste Isolationselement kann insbesondere als ein erstes elektrisches Isolationselement ausgelegt sein. Das erste Isolationselement kann insbesondere ausgelegt sein, jedes an dem ersten Isolationselement angeordnete thermoelektrische Element elektrisch nach außen und/oder gegenüber dem ersten Kältemitel elektrisch zu isolieren. Das erste Isolationselement kann insbesondere plattenartig bzw. als eine erste Isolationsplatte ausgebildet sein. Das erste Isolationselement kann insbesondere im Wesentlichen planar ausgebildet sein, ist jedoch nicht auf eine solche Ausbildung beschränkt. Vielmehr kann das erste Isolationselement gemäß einer Vielzahl von geometrischen Formen, beispielsweise verwendungsbedingt und/oder platzbedingt, ausgebildet sein. Das erste Isolationselement kann insbesondere einstückig ausgebildet sein. Ferner kann jedes thermoelektrische Element insbesondere mit der jeweiligen kalten Seite derart an dem ersten Isolationselement angeordnet sein, dass ein relatives Verrutschen oder Bewegen des jeweiligen thermoelektrischen Elements und des ersten Isolationselements verhindert bzw. reduziert wird. Beispielsweise ist jedes thermoelektrische Element insbesondere mit der jeweiligen kalten Seite an das erste Isolationselement angepresst und/oder an dem ersten Isolationselement befestigt.

Jedes thermoelektrische Element kann insbesondere an einer jeweiligen kalten Seite eine erste Metallbrücke, beispielsweise eine erste Kupferbrücke, aufweisen. Die erste Metallbrücke ist jedoch nicht auf Kupfer beschränkt. Vielmehr kann die erste Metallbrücke aus einem wärme- und stromleitenden Material ausgebildet sein, wobei insbesondere Materialien mit hohen Wärmeleitkoeffizienten, beispielsweise mit Wärmeleitkoeffizienten von mindestens 5 W/(m*K), vorzugsweise mindestens 10 W/(m*K), ferner vorzugsweise mindestens etwa 30 W/(m*K), bevorzugt sein können. Insbesondere kann jedes thermoelektrische Element hierbei mit der jeweiligen ersten Metallbrücke an dem ersten Isolationselement angeordnet sein. Hierdurch kann ferner eine Wärmeübertragung von dem mindestens einen thermoelektrischen Element an das erste Isolationselement verbessert werden.

Insbesondere kann die mindestens eine Tauscheinheit eine zusätzliche erste Elementwärmeleitschicht aufweisen, wobei die zusätzliche erste Elementwärmeleitschicht beispielsweise zwischen mindestens einem thermoelektrischen Element und dem ersten Isolationselement, insbesondere zwischen der ersten Metallbrücke des mindestens einen thermoelektrischen Elements und dem ersten Isolationselement, angeordnet sein kann. Die zusätzliche erste Elementwärmeleitschicht kann insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie zwischen dem mindestens einen thermoelektrischen Element und dem ersten Isolationselement zu übertragen. Hierdurch kann ferner eine Wärmeübertragung von dem mindestens einen thermoelektrischen Element an das erste Isolationselement ferner verbessert werden.

Die mindestens eine Tauscheinheit umfasst ferner ein zweites Isolationselement, wobei jedes thermoelektrische Element mit der jeweiligen warmen Seite an dem zweiten Isolationselement angeordnet ist. Das zweite Isolationselement kann insbesondere als ein zweites elektrisches Isolationselement ausgelegt sein. Das zweite Isolationselement kann insbesondere ausgelegt sein, jedes an dem zweiten Isolationselement angeordnete thermoelektrische Element elektrisch nach außen und/oder gegenüber dem zweiten Kältemittel elektrisch zu isolieren. Das zweite Isolationselement kann insbesondere plattenartig bzw. als eine zweite Isolationsplatte ausgebildet sein. Das zweite Isolationselement kann insbesondere im Wesentlichen planar ausgebildet sein, ist jedoch nicht auf eine solche Ausbildung beschränkt. Vielmehr kann das zweite Isolationselement gemäß einer Vielzahl von geometrischen Formen, beispielsweise verwendungsbedingt und/oder platzbedingt, ausgebildet sein. Das erste Isolationselement und das zweite Isolationselement können insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet und/oder angeordnet sein. Das zweite Isolationselement kann insbesondere einstückig ausgebildet sein. Ferner kann jedes thermoelektrische Element insbesondere mit der jeweiligen warmen Seite derart an dem zweiten Isolationselement angeordnet sein, dass ein relatives Verrutschen oder Bewegen des jeweiligen thermoelektrischen Elements und des zweiten Isolationselements verhindert bzw. reduziert wird. Beispielsweise ist jedes thermoelektrische Element insbesondere mit der jeweiligen warmen Seite an das zweite Isolationselement angepresst und/oder an dem zweiten Isolationselement befestigt.

Jedes thermoelektrische Element kann insbesondere an einer jeweiligen warmen Seite eine zweite Metallbrücke, beispielsweise eine zweite Kupferbrücke, aufweisen. Die zweite Metallbrücke ist jedoch nicht auf Kupfer beschränkt. Vielmehr kann die zweite Metallbrücke aus einem wärme- und stromleitenden Material ausgebildet sein, wobei insbesondere Materialien mit hohen Wärmeleitkoeffizienten, beispielsweise mit Wärmeleitkoeffizienten von mindestens 5 W/(m*K), vorzugsweise mindestens 10 W/(m*K), ferner vorzugsweise mindestens etwa 30 W/(m*K), bevorzugt sein können. Vorzugsweise sind die erste Metallbrücke und die zweite Metallbrücke eines jeweiligen thermoelektrischen Elements aus einem im Wesentlichen gleichen Material ausgebildet. Insbesondere kann jedes thermoelektrische Element hierbei mit der jeweiligen zweiten Metallbrücke an dem zweiten Isolationselement angeordnet sein. Hierdurch kann ferner eine Wärmeübertragung von dem mindestens einen thermoelektrischen Element an das zweite Isolationselement verbessert werden.

Insbesondere kann die mindestens eine Tauscheinheit eine zusätzliche zweite Elementwärmeleitschicht aufweisen, wobei die zusätzliche zweite Elementwärmeleitschicht beispielsweise zwischen mindestens einem thermoelektrischen Element und dem zweiten Isolationselement, insbesondere zwischen der zweiten Metallbrücke des mindestens einen thermoelektrischen Elements und dem zweiten Isolationselement, angeordnet sein kann. Die zusätzliche zweite Elementwärmeleitschicht kann insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie zwischen dem mindestens einen thermoelektrischen Element und dem zweiten Isolationselement zu übertragen. Hierdurch kann ferner eine Wärmeübertragung von dem mindestens einen thermoelektrischen Element an das zweite Isolationselement ferner verbessert werden.

Das erste Isolationselement ist hierbei ferner ausgelegt, in Kontakt mit einem ersten Kältemittel zu gelangen, um die kalte Seite des mindestens einen thermoelektrischen Elements mit dem ersten Kältemittel thermisch zu koppeln. Insbesondere kann das erste Isolationselement bzw. die mindestens eine Tauscheinheit ausgelegt sein, dass das erste Isolationselement in unmittelbaren und/oder direkten Kontakt mit dem ersten Kältemittel gelangt. Mit anderen Worten, das erste Isolationselement bzw. die mindestens eine Tauscheinheit kann insbesondere von dem ersten Kältemitel unmitelbar und/oder direkt überströmbar bzw. überfließbar ausgebildet sein. Hierdurch kann beispielsweise auf zwischengelagerte Leitungselemente für das erste Kältemitel, wie beispielsweise Rohre oder Platenelemente mit fluidführenden Bohrungen, verzichtet werden, wodurch Kosten und/oder Komplexität des externen Wärmeübertragers reduziert und/oder eine Effizienz des externen Wärmeübertragers erhöht werden können. Das erste Kältemittel kann hierbei insbesondere als ein Fluid, z.B. eine Flüssigkeit und/oder ein Gas ausgebildet sein, wobei das erste Kältemittel jedoch nicht auf ein bestimmtes Kältemittel beschränkt ist.

Das zweite Isolationselement ist hierbei ferner ausgelegt, in Kontakt mit einem zweiten Kältemittel zu gelangen, um die warme Seite des mindestens einen thermoelektrischen Elements mit dem zweiten Kältemittel thermisch zu koppeln. Insbesondere kann das zweite Isolationselement bzw. die mindestens eine Tauscheinheit ausgelegt sein, dass das zweite Isolationselement in unmittelbaren und/oder direkten Kontakt mit dem zweiten Kältemittel gelangt. Mit anderen Worten, das zweite Isolationselement bzw. die mindestens eine Tauscheinheit kann insbesondere von dem zweiten Kältemitel unmitelbar und/oder direkt überströmbar bzw. überfließbar ausgebildet sein. Hierdurch kann beispielsweise auf zwischengelagerte Leitungselemente für das zweite Kältemittel, wie beispielsweise Rohre oder Platenelemente mit fluidführenden Bohrungen, verzichtet werden, wodurch Kosten und/oder Komplexität des externen Wärmeübertragers reduziert und/oder eine Effizienz des externen Wärmeübertragers erhöht werden können. Das zweite Kältemittel kann hierbei insbesondere als ein Fluid, z.B. eine Flüssigkeit und/oder ein Gas ausgebildet sein, wobei das zweite Kältemitel jedoch nicht auf ein bestimmtes Kältemittel beschränkt ist.

Der externe Wärmeübertrager ist insbesondere ausgelegt, Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemitel und dem zweiten Kältemitel zu übertragen. Vorzugsweise ist die mindestens eine Tauscheinheit ausgelegt, Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemitel und dem zweiten Kältemittel, insbesondere Wärmeenergie von dem ersten Kältemittel an das zweite Kältemitel, zu übertragen.

Der externe Wärmeübertrager kann ferner insbesondere eine obere Deckplatte und/oder eine untere Deckplatte umfassen. Die obere Deckplatte und/oder die untere Deckplatte können hierbei insbesondere als im Wesentlichen plattenartig und/oder im Wesentlichen planar ausgebildet sein, sind jedoch nicht auf eine solche Ausbildung beschränkt. Insbesondere können die obere Deckplatte und/oder die untere Deckplate im Wesentlichen gekrümmt bzw. gebogen ausgebildet sein. Ferner können die obere Deckplatte und/oder die untere Deckplatte als Deckelemente ausgebildet sein, welche eine Geometrie aufweisen, die beispielsweise gemäß verwendungsbedingter und/oder herstellungsbedingter Umstände gewählt werden kann. Hierdurch kann insbesondere ein Herstellungsverfahren des externen Wärmeübertragers vereinfacht werden und/oder der externe Wärmeübertrager über die obere und die untere Deckplatten vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt werden.

Insbesondere kann zwischen der oberen Deckplate und der mindestens einen Tauscheinheit ein oberer Strömungsabschnitt gebildet sein, der von dem ersten Kältemitel oder dem zweiten Kältemittel durchfließbar bzw. durchströmbar ist. Insbesondere kann zwischen der unteren Deckplatte und der mindestens einen Tauscheinheit ein unterer Strömungsabschnitt gebildet sein, der von dem ersten Kältemittel oder dem zweiten Kältemittel durchfließbar bzw. durchströmbar ist. Somit kann eine Effizienz des externen Wärmeübertragers durch Nutzung der oberen und/oder unteren Deckplatten zur Ausbildung von weiteren Strömungsabschnitten verbessert werden.

Insbesondere kann die mindestens eine Tauscheinheit im Wesentlichen zwischen der oberen Deckplatte und der unteren Deckplatte angeordnet sein. Mit anderen Worten können die obere Deckplatte und die untere Deckplatte an gegenüberliegenden Seiten der mindestens einen Tauscheinheit angeordnet sein. Insbesondere können die obere Deckplatte, die untere Deckplatte, und die mindestens eine Tauscheinheit im Wesentlichen planar und in Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet sein.

Insbesondere kann der externe Wärmeübertrager mindestens aus der oberen Deckplatte, der unteren Deckplatte, der mindestens einen Tauscheinheit, einem ersten Kältemitteleinfluss, einem ersten Kältemittelausfluss, einem zweiten Kältemitteleinfluss und einem zweiten Kältemittelausfluss bestehen. Insbesondere kann ein von dem ersten Kältemittel durchfließbarer erster Kältemittelnetzwerkabschnitt zumindest teilweise durch den ersten Kältemitteleinfluss, die mindestens eine Tauscheinheit und den ersten Kältemittelausfluss definiert sein. Ferner kann ein von dem zweiten Kältemittel durchfließbarer zweiter Kältemittelnetzwerkabschnitt zumindest teilweise durch den zweiten Kältemitteleinfluss, die mindestens eine Tauscheinheit und den zweiten Kältemitelausfluss definiert sein. Jede Tauscheinheit kann insbesondere eine erste Kältemiteleinflussbohrung aulweisen, welche fluidisch mit dem ersten

Kältemiteleinfluss verbunden ist. Jede Tauscheinheit kann insbesondere eine erste Kältemittelausflussbohrung aufweisen, welche fluidisch mit dem ersten

Kältemittelausfluss verbunden ist. Jede Tauscheinheit kann insbesondere eine zweite Kältemitteleinflussbohrung aufweisen, welche fluidisch mit dem zweiten Kältemiteleinfluss verbunden ist. Jede Tauscheinheit kann insbesondere eine zweite Kältemitelausflussbohrung aufweisen, welche fluidisch mit dem zweite Kältemittelausfluss verbunden ist.

Insbesondere kann zwischen dem ersten Isolationselement und dem ersten Kältemittel ein erstes Wärmeleitelement, beispielsweise eine erste dünne Metallplate, z.B. aus Edelstahl, angeordnet sein. Mit anderen Worten kann an einer Seite des ersten Isolationselements, welche dem ersten Kältemittel bzw. einem ersten Strömungsabschnitt zugewandt ist, das erste Wärmeleitelement angeordnet sein. Das erste Wärmeleitelement kann hierbei insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie zwischen dem ersten Isolationselement und dem ersten Kältemittel zu übertragen. Insbesondere kann das erste Wärmeleitelement ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem ersten Kältemittel zu dem ersten Isolationselement zu übertragen. Hierdurch kann beispielsweise eine Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem ersten Isolationselement und dem ersten Kältemittel verbessert werden. Das erste Wärmeleitelement kann hierbei insbesondere auf dem ersten Isolationselement angeordnet und/oder befestigt sein. Insbesondere kann das erste Wärmeleitelement als Beschichtung, vorzugsweise gleichmäßige Beschichtung und/oder Beschichtung mit im Wesentlichen konstanter Dicke, auf dem ersten Isolationselement ausgebildet sein. Insbesondere kann das erste Wärmeleitelement ausgebildet sein, so dass eine Kontaktoberfläche zwischen dem ersten Wärmeleitelement und dem ersten Kältemitel gleich groß oder größer ist als eine Kontaktoberfläche zwischen dem ersten Wärmeleitelement und dem ersten Isolationselement.

Insbesondere kann zwischen dem zweiten Isolationselement und dem zweiten Kältemittel ein zweites Wärmeleitelement, beispielsweise eine zweite dünne Metallplatte, z.B. aus Edelstahl, angeordnet sein. Mit anderen Worten kann an einer Seite des zweiten Isolationselements, welche dem zweiten Kältemittel bzw. einem zweiten Strömungsabschnitt zugewandt ist, das zweite Wärmeleitelement angeordnet sein. Das zweite Wärmeleitelement kann hierbei insbesondere ausgelegt sein, Wärmeenergie zwischen dem zweiten Isolationselement und dem zweiten Kältemittel zu übertragen. Insbesondere kann das zweiten Wärmeleitelement ausgelegt sein, Wärmeenergie von dem zweiten Isolationselement zu dem zweiten Kältemitel zu übertragen. Hierdurch kann beispielsweise eine Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem zweiten Isolationselement und dem zweiten Kältemitel verbessert werden. Das zweite Wärmeleitelement kann hierbei insbesondere auf dem zweiten Isolationselement angeordnet und/oder befestigt sein. Insbesondere kann das zweite Wärmeleitelement als Beschichtung, vorzugsweise gleichmäßige Beschichtung und/oder Beschichtung mit im Wesentlichen konstanter Dicke, auf dem zweiten Isolationselement ausgebildet sein. Insbesondere kann das zweite Wärmeleitelement ausgebildet sein, so dass eine Kontaktoberfläche zwischen dem zweiten Wärmeleitelement und dem zweiten Kältemitel gleich groß oder größer ist als eine Kontaktoberfläche zwischen dem zweiten Wärmeleitelement und dem zweiten Isolationselement.

Insbesondere kann jedes erste Wärmeleitelement und/oder jedes zweite Wärmeleitelement kontaktfrei zu jedem anderen ersten Wärmeleitelement und zweiten Wärmeleitelement ausgebildet sein. Hierdurch kann jede Tauscheinheit insbesondere als eigenständige Tauscheinheit ausgebildet sein, um eine Flexibilität in der Verwendung der jeweiligen Tauscheinheit zu verbessern.

Insbesondere kann das erste Isolationselement und/oder das zweite Isolationselement als Keramikplate, beispielsweise als AI ₂ O ₃ Keramikplate, ausgebildet sein. Das erste Isolationselement und/oder das zweite Isolationselement sind hierbei jedoch nicht auf solche Materialien beschränkt. Vielmehr kann das erste Isolationselement und/oder das zweite Isolationselement aus einem elektrisch-isolierenden Material ausgebildet sein. Insbesondere kann das mindestens eine thermoelektrische Element, vorzugsweise die erste Metallbrücke des mindestens einen thermoelektrischen Elements, an dem ersten Isolationselement mittels Keramik-Direktmetallisierung angeordnet sein. Insbesondere kann das mindestens eine thermoelektrische Element, vorzugsweise die zweite Metallbrücke des mindestens einen thermoelektrischen Elements, an dem zweiten Isolationselement mitels Keramik-Direktmetallisierung angeordnet sein.

Das mindestens eine thermoelektrische Element kann insbesondere als ein mehrstufiges thermoelektrisches Element ausgebildet sein. Hierbei kann ein mehrstufiges thermoelektrisches Element eine Vielzahl von thermoelektrischen Sub- Elementen umfassen. Insbesondere kann ein mehrstufiges thermoelektrisches Element mindestens ein oberes thermoelektrisches Sub-Element und mindestens ein unteres thermoelektrisches Sub-Element aufweisen. Insbesondere kann das mindestens eine untere thermoelektrische Sub-Element mit einer kalten Seite an dem ersten Isolationselement angeordnet sein und mit dem ersten Isolationselement thermisch gekoppelt sein. Ferner kann insbesondere das mindestens eine obere thermoelektrische Sub-Element mit einer warmen Seite an dem zweiten Isolationselement angeordnet sein und mit dem zweiten Isolationselement thermisch gekoppelt sein. Insbesondere können ferner ein oder mehrere zwischengelagerte thermoelektrische Sub-Elemente zwischen dem unteren thermoelektrischen Sub- Element und dem oberen thermoelektrischen Sub-Element angeordnet sein. Die Vielzahl von thermoelektrischen Sub-Elementen kann hierbei insbesondere ausgelegt sein, um Wärmeenergie von dem ersten Isolationselement bzw. von dem ersten Kältemittel über die Vielzahl von thermoelektrischen Sub-Elementen an das zweite Isolationselement bzw. an das zweite Kältemitel zu übertragen, vorzugsweise stufenweise zu übertragen. Insbesondere kann hierbei jeweils ein erstes thermoelektrisches Sub-Element mit einer warmen Seite davon an einer kalten Seite eines zweiten thermoelektrischen Sub-Elements angeordnet sein bzw. mit der kalten Seite des zweiten thermoelektrischen Sub-Elements thermisch gekoppelt sein. Zwischen zwei thermoelektrischen Sub-Elementen, die über jeweils eine kalte Seite und eine warme Seite thermisch miteinander gekoppelt sind, kann ferner ein Sub- Trennelement angeordnet sein, um die beiden thermoelektrischen Sub-Elemente elektrisch voneinander zu isolieren. Hierdurch kann beispielsweise ein größerer Temperaturhub der Tauscheinheit ermöglicht werden und/oder eine Ansteuerung der mindestens einen Tauscheinheit vereinfacht und/oder verbessert werden.

Insbesondere kann die mindestens eine Tauscheinheit mindestens zwei thermoelektrische Elemente und/oder mindestens zwei Gruppen von thermoelektrischen Elementen aufweisen, welche unabhängig voneinander betreibbar sind. Betreibbar kann in diesem Sinne als ansteuerbar und/oder mit Elektrizität versorgbar verstanden werden. Insbesondere kann die mindestens eine Tauscheinheit eine Steuereinheit aufweisen, welche mindestens zwei thermoelektrische Elemente und/oder mindestens zwei Gruppen von thermoelektrischen Elementen der mindestens einen Tauscheinheit unabhängig voneinander mit Strom versorgt und/oder unabhängig voneinander mit Steuersignalen ansteuert. Hierdurch kann insbesondere eine Gesamtleistung der mindestens einen Tauscheinheit dynamisch und positionsabhängig angepasst werden. Die mindestens zwei Gruppen von thermoelektrischen Elementen können ferner elektrisch voneinander isoliert sein. Beispielsweise kann die mindestens eine Tauscheinheit mindestens ein Trennelement aufweisen, welches mindestens zwei Gruppen von thermoelektrischen Elementen voneinander elektrisch isoliert.

Insbesondere kann das mindestens eine thermoelektrische Element als mindestens eine Gruppe von thermoelektrischen Elementen ausgebildet sein. Einige Ausführungsformen und Aspekte sind hierin in Bezug auf mindestens ein thermoelektrisches Element beschrieben, können jedoch insbesondere auch in Bezug auf mindestens eine Gruppe von thermoelektrischen Elementen verwirklicht werden.

Insbesondere kann der externe Wärmeübertrager mindestens zwei Tauscheinheiten aufweisen, wobei die mindestens zwei Tauscheinheiten benachbart angeordnet sind, so dass ein Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Tauscheinheiten jeweils von dem ersten Kältemittel oder dem zweiten Kältemittel durchfließbar ist. Insbesondere kann der externe Wärmeübertrager N Tauscheinheiten aufweisen, wobei N eine natürliche Zahl ist. Insbesondere kann der externe Wärmeübertrager eine Vielzahl von gestapelten Tauscheinheiten aufweisen, welche insbesondere entlang einer Stapelrichtung aufeinander gestapelt sind. Die Stapelrichtung kann im Wesentlichen senkrecht zu einer imaginären Ebene jeder Tauscheinheit angeordnet sein, entlang welcher sich die jeweilige Tauscheinheit erstreckt. Insbesondere kann eine Tauscheinheit entlang des jeweiligen ersten Isolationselements mit der unteren Deckplatte, der oberen Deckplatte, oder einer weiteren Tauscheinheit, vorzugsweise einem ersten Isolationselement der weiteren Tauscheinheit benachbart sein, um vorzugsweise einen ersten Strömungsabschnitt zu bilden, durch welchen das erste Kältemitel fließen kann. Insbesondere kann eine Tauscheinheit entlang des jeweiligen zweiten Isolationselements mit der unteren Deckplate, der oberen Deckplatte, oder einer weiteren Tauscheinheit, vorzugsweise einem zweiten Isolationselement der weiteren Tauscheinheit benachbart sein, um vorzugsweise einen zweiten Strömungsabschnit zu bilden, durch welchen das zweite Kältemitel fließen kann. Insbesondere können die mindestens zwei Tauscheinheiten derart benachbart angeordnet sein, dass die jeweiligen ersten Kältemitteleinflussbohrungen im Wesentlichen entlang einer ersten gemeinsamen Achse angeordnet sind, und/oder dass die jeweiligen ersten Kältemitelausflussbohrungen im Wesentlichen entlang einer zweiten gemeinsamen Achse angeordnet sind, und/oder dass die jeweiligen zweiten Kältemitteleinflussbohrungen im Wesentlichen entlang einer dritten gemeinsamen Achse angeordnet sind, und/oder dass die jeweiligen zweiten Kältemittelausflussbohrungen im Wesentlichen entlang einer vierten gemeinsamen Achse angeordnet sind. Insbesondere können die mindestens zwei Tauscheinheiten im Wesentlichen identisch ausgebildet sein, wodurch sich ferner eine Herstellung davon vereinfachen kann und/oder Herstellungskosten gesenkt werden können.

Alternativ kann in einem externen Wärmeübertrager mit einer Vielzahl von gestapelten Tauscheinheiten mindestens eine Tauscheinheit durch eine Zwischenplatte insbesondere ohne thermoelektrische Elemente ersetzt sein. Die mindestens eine Zwischenplatte kann hierbei beispielsweise als ein Strukturelement, wie weiter unten beschrieben, ausgebildet sein.

Eine Anzahl von thermoelektrischen Elementen einer Tauscheinheit kann insbesondere derart gestaltet sein, dass eine Temperaturdifferenz der thermoelektrischen Elemente einem Temperaturverlauf des ersten Kältemittels und/oder des zweiten Kältemitels im Auslegungspunkt entspricht. Insbesondere kann bei einer vorgegebenen Temperaturdifferenz ein thermoelektrisches Element, beispielsweise ein Peltier-Element, bei einer bestimmten Stromstärke ein Wirkungsgradmaximum erreichen. An diesem Betriebspunkt liegt insbesondere eine bestimmte Wärmestromdichte vor. Die Anzahl von thermoelektrischen Elementen, beispielsweise von Peltier-Elementen, kann insbesondere bei einer vorgegebenen, gewünschten Wärmeleistung des externen Wärmeübertragers, z.B. etwa 1 kW, bei einer vorgegebenen Temperaturdifferenz aus der Wärmestromdichte im Wirkungsgradmaximum bzw. -optimum und einer Fläche eines entsprechenden thermoelektrischen Elements, z.B. eines Peltier-Elements, errechnet werden. Insbesondere kann eine erste Kontaktoberfläche des ersten Isolationselements zu dem ersten Kältemittel eine erste Oberflächenprofilierung aufweisen. Die erste Oberflächenprofilierung kann hierbei insbesondere ausgelegt sein, Turbulenzen in dem ersten Kältemitel, welches die erste Kontaktoberfläche überströmt, zu erzeugen bzw. zu erhöhen. Insbesondere kann die erste Oberflächenprofilierung hierzu beispielsweise eine Vielzahl von ersten Oberflächenelementen aulweisen. Die Vielzahl von ersten Oberflächenelementen kann beispielsweise mindestens ein erstes Rippenelement aufweisen, welche von der ersten Kontaktoberfläche vorsteht. Alternativ oder zusätzlich kann die Vielzahl von ersten Oberflächenelementen insbesondere mindestens eine erste Vertiefung aufweisen, welche in der ersten Kontaktoberfläche ausgebildet ist. Die Vielzahl von ersten Oberflächenelementen kann insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander und/oder im Wesentlichen gleich beabstandet zueinander ausgebildet sein. Ein erstes Oberflächenelement der Vielzahl von ersten Oberflächenelemente kann insbesondere im Wesentlichen entlang einer Gerade ausgebildet sein und/oder eine Vielzahl von geraden Abschnitten aufweisen, welche in einem Zigzag-Muster angeordnet sind. Die ersten Oberflächenelemente sind jedoch nicht hierauf beschränkt und können eine Vielzahl von geometrischen Formen annehmen und/oder beispielsweise eine Vielzahl von Krümmungen aufweisen.

Insbesondere kann eine zweite Kontaktoberfläche des zweites Isolationselements zu dem zweiten Kältemittel eine zweite Oberflächenprofilierung aufweisen. Die zweite Oberflächenprofilierung kann hierbei insbesondere ausgelegt sein, Turbulenzen in dem zweiten Kältemittel, welches die zweite Kontaktoberfläche überströmt, zu erzeugen bzw. zu erhöhen. Insbesondere kann die zweite Oberflächenprofilierung hierzu beispielsweise eine Vielzahl von zweiten Oberflächenelementen aufweisen. Die Vielzahl von zweiten Oberflächenelementen kann beispielsweise mindestens ein zweites Rippenelement aufweisen, welche von der zweiten Kontaktoberfläche vorsteht. Alternativ oder zusätzlich kann die Vielzahl von zweiten Oberflächenelementen insbesondere mindestens eine zweite Vertiefung aufweisen, welche in der zweiten Kontaktoberfläche ausgebildet ist. Die Vielzahl von zweiten Oberflächenelementen kann insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander und/oder im Wesentlichen gleich beabstandet zueinander ausgebildet sein. Ein zweites Oberflächenelement der Vielzahl von zweiten Oberflächenelemente kann insbesondere im Wesentlichen entlang einer Gerade ausgebildet sein und/oder eine Vielzahl von geraden Abschnitten aufweisen, welche in einem Zigzag-Muster angeordnet sind. Die zweiten Oberflächenelemente sind jedoch nicht hierauf beschränkt und können eine Vielzahl von geometrischen Formen annehmen und/oder beispielsweise eine Vielzahl von Krümmungen aufweisen.

Durch Vorsehen einer derartigen ersten Oberflächenprofilierung und/oder zweiten Oberflächenprofilierung kann insbesondere eine vereinfachte und/oder effizientere Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem ersten bzw. zweiten Isolationselement und dem ersten bzw. zweiten Kältemittel ermöglicht werden. Ferner kann durch die erste Oberflächenprofilierung bzw. die zweite Oberflächenprofilierung insbesondere eine Gesamtoberfläche der ersten Kontaktoberfläche bzw. der zweiten Kontaktoberfläche vergrößert werden.

Insbesondere kann die kalte Seite jedes thermoelektrischen Elements einer Tauscheinheit zumindest teilweise in das jeweilige erste Isolationselement eingebetet sein. Insbesondere kann das erste Isolationselement mindestens eine Vertiefung aufweisen, in welcher das mindestens eine thermoelektrische Element zumindest teilweise aufgenommen ist. Insbesondere kann das mindestens eine thermoelektrische Element zumindest teilweise durch das erste Isolationselement umgeben sein. Insbesondere kann die warme Seite jedes thermoelektrischen Elements einer Tauscheinheit zumindest teilweise in das jeweilige zweite Isolationselement eingebetet sein. Insbesondere kann das zweite Isolationselement mindestens eine Vertiefung aufweisen, in welcher das mindestens eine thermoelektrische Element zumindest teilweise aufgenommen ist. Insbesondere kann das mindestens eine thermoelektrische Element zumindest teilweise durch das zweite Isolationselement umgeben sein.

Die mindestens eine Tauscheinheit kann ferner mindestens zwei thermoelektrische

Elemente aufweisen, welche derart angeordnet sind, dass das erste Kältemitel und/oder das zweite Kältemitel sequentiell die mindestens zwei thermoelektrischen Elemente überströmen. Mit anderen Worten können die mindestens zwei thermoelektrischen Elemente der mindestens einen Tauscheinheit derart angeordnet sein, dass beispielsweise das erste Kältemitel, welches von dem ersten Kältemitteleinfluss in Richtung des ersten Kältemitelausflusses strömt, die mindestens zwei thermoelektrischen Elemente zumindest teilweise im Wesentlichen der Reihe nach überströmt. Ferner können die mindestens zwei thermoelektrischen Elemente derart angeordnet sein, dass beispielsweise das zweite Kältemittel, welches von dem zweiten Kältemitteleinfluss in Richtung des zweiten Kältemittelausflusses strömt, die mindestens zwei thermoelektrischen Elemente zumindest teilweise im Wesentlichen der Reihe nach überströmt. Hierdurch kann eine effiziente Kühl- bzw. Wärmeleistung des externen Wärmeübertragers ermöglicht werden.

Die mindestens eine Tauscheinheit, insbesondere jede Tauscheinheit, kann mindestens einen ersten Temperatursensor, vorzugsweise mindestens zwei erste Temperatursensoren aufweisen. Der mindestens eine erste Temperatursensor kann hierbei ausgelegt sein, mindestens eine erste Temperatur des ersten Kältemitels, insbesondere des ersten Kältemitels zumindest teilweise an bzw. nahe dem ersten Isolationselement, zu messen. Der mindestens eine erste Temperatursensor kann hierbei insbesondere in und/oder an und/oder auf dem ersten Isolationselement angebracht und/oder ausgebildet sein. Der mindestens eine erste Temperatursensor kann hierbei insbesondere zumindest teilweise an das erste Isolationselement angeklebt sein und/oder in das erste Isolationselement zumindest teilweise eingebetet sein. Hierbei kann der mindestens eine erste Temperatursensor jedoch auf eine beliebige Art an und/oder in und/oder auf dem jeweiligen ersten Isolationselement angeordnet und/oder befestigt und/oder angebracht sein. Die mindestens eine Tauscheinheit kann ausgelegt sein, mindestens ein, insbesondere stromabwärts entlang einer Strömungsrichtung des ersten Kältemittels entlang dem ersten Isolationselement angeordnetes, thermoelektrisches Element der jeweiligen Tauscheinheit basierend auf der mindestens einen ersten, insbesondere gemessenen, Temperatur zu regeln. Hierdurch kann eine effiziente Verwendung des externen Wärmeübertragers ermöglicht werden. Insbesondere kann jede Tauscheinheit eine Vielzahl von ersten Temperatursensoren aufweisen. Insbesondere kann jede Tauscheinheit für jedes thermoelektrische Element der jeweiligen Tauscheinheit einen oder zwei erste Temperatursensoren umfassen. Insbesondere ist die mindestens eine Tauscheinheit jedoch nicht auf eine solche Ausbildung beschränkt. Vielmehr kann jede Tauscheinheit beispielsweise für eine oder mehrere Teilmengen von thermoelektrischen Elementen der jeweiligen Tauscheinheit jeweils einen, zwei oder mehrere erste Temperatursensoren aufweisen. Insbesondere kann zumindest ein erster Temperatursensor stromaufwärts entlang des jeweiligen ersten Strömungsabschnitts von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen angeordnet sein und/oder zumindest ein erster Temperatursensor stromabwärts entlang des jeweiligen ersten Strömungsabschnits von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen angeordnet sein.

Der mindestens eine erste Temperatursensor und das mindestens eine thermoelektrische Element einer jeweiligen Tauscheinheit können ferner ausgelegt sein, einen Volumenstrom des ersten Kältemittels über das jeweilige erste Isolationselement zu bestimmen. Insbesondere können der mindestens eine erste Temperatursensor und das mindestens eine thermoelektrische Element einer jeweiligen Tauscheinheit hierdurch insbesondere einen virtuellen Sensor zur Bestimmung bzw. Messung des entsprechenden Volumenstroms bilden.

Die mindestens eine Tauscheinheit, insbesondere jede Tauscheinheit, kann mindestens einen zweiten Temperatursensor, vorzugsweise mindestens zwei zweite Temperatursensoren aufweisen. Der mindestens eine zweite Temperatursensor kann hierbei ausgelegt sein, mindestens eine zweite Temperatur des zweiten Kältemittels, insbesondere des zweiten Kältemittels zumindest teilweise an bzw. nahe dem zweiten Isolationselement, zu messen. Der mindestens eine zweite Temperatursensor kann hierbei insbesondere in und/oder an und/oder auf dem zweiten Isolationselement angebracht und/oder ausgebildet sein. Der mindestens eine zweite Temperatursensor kann hierbei insbesondere zumindest teilweise an das zweite Isolationselement angeklebt sein und/oder in das zweite Isolationselement zumindest teilweise eingebetet sein. Hierbei kann der mindestens eine zweite Temperatursensor jedoch auf eine beliebige Art an und/oder in und/oder auf dem jeweiligen zweiten Isolationselement angeordnet und/oder befestigt und/oder angebracht sein. Die mindestens eine Tauscheinheit kann ausgelegt sein, mindestens ein, insbesondere stromabwärts entlang einer Strömungsrichtung des zweiten Kältemittels entlang dem zweiten Isolationselement angeordnetes, thermoelektrisches Element der jeweiligen Tauscheinheit basierend auf der mindestens einen zweiten, insbesondere gemessenen, Temperatur zu regeln. Hierdurch kann eine effiziente Verwendung des externen Wärmeübertragers ermöglicht werden.

Insbesondere kann jede Tauscheinheit eine Vielzahl von zweiten Temperatursensoren aufweisen. Insbesondere kann jede Tauscheinheit für jedes thermoelektrische Element der jeweiligen Tauscheinheit einen oder zwei zweite Temperatursensoren umfassen. Insbesondere ist die mindestens eine Tauscheinheit jedoch nicht auf eine solche Ausbildung beschränkt. Vielmehr kann jede Tauscheinheit beispielsweise für eine oder mehrere Teilmengen von thermoelektrischen Elementen der jeweiligen Tauscheinheit jeweils einen, zwei oder mehrere zweite Temperatursensoren aufweisen. Insbesondere kann zumindest ein zweiter Temperatursensor stromaufwärts entlang des jeweiligen zweiten Strömungsabschnitts von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen angeordnet sein und/oder zumindest ein zweiter Temperatursensor stromabwärts entlang des jeweiligen zweiten Strömungsabschnits von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen angeordnet sein.

Der mindestens eine zweite Temperatursensor und das mindestens eine thermoelektrische Element einer jeweiligen Tauscheinheit können ferner ausgelegt sein, einen Volumenstrom des zweiten Kältemittels über das jeweilige zweite Isolationselement zu bestimmen. Insbesondere können der mindestens eine zweite Temperatursensor und das mindestens eine thermoelektrische Element einer jeweiligen Tauscheinheit hierdurch insbesondere einen virtuellen Sensor zur Bestimmung bzw. Messung des entsprechenden Volumenstroms bilden. Der externe Wärmeübertrager kann ferner weitere Elemente aufweisen. Beispielsweise kann der externe Wärmeübertrager mindestens einen Temperatursensor aufweisen, welcher beispielsweise dazu ausgelegt sein kann, eine Temperatur des ersten Kältemittels und/oder des zweiten Kältemitels zu messen. Insbesondere kann die Steuereinheit ausgelegt sein, das mindestens eine thermoelektrische Element basierend auf der gemessenen Temperatur des ersten Kältemitels und/oder des zweiten Kältemitels anzusteuern.

Der externe Wärmeübertrager kann ferner mindestens ein Strukturelement, beispielsweise eine Strukturplate aufweisen, wobei das mindestens eine Strukturelement ausgelegt ist, eine plastische Verformung des externen Wärmeübertragers zu verhindern und/oder reduzieren. Der externe Wärmeübertrager kann ferner mindestens ein Dichtungselement aufweisen, wobei das mindestens eine Dichtungselement insbesondere beispielsweise zwischen der mindestens einen Tauscheinheit und/oder der oberen Deckplate und/oder der unteren Deckplate angeordnet ist, um den ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt und/oder den zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt nach außen abzudichten. Der externe Wärmeübertrager kann ferner mindestens ein thermisches Isolierelement aufweisen, wobei das mindestens eine thermische Isolierelement ausgelegt ist, den externen Wärmeübertrager nach außen thermisch zu isolieren.

Der externe Wärmeübertrager kann ferner ausgelegt sein, so dass eine Dicke D1 einer Tauscheinheit und/oder einer Thermoelektrik der Tauscheinheit zu einer Dicke D2 eines entsprechenden Strömungsabschnitts ein Verhältnis D2.D1 von insbesondere höchstens 1 :1 , bevorzugt höchstens 1 :2, ferner bevorzugt höchstens 1 :3, am meisten bevorzugt höchstens 1 :5 aufweist. Die Dicke eines Strömungsabschnitts kann hierbei insbesondere als eine Distanz zwischen einer ersten Tauscheinheit und einerzweiten, benachbarten Tauscheinheit definiert sein, wobei ein Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Tauscheinheit insbesondere den entsprechenden Strömungsabschnitt definieren.

Der externe Wärmeübertrager kann insbesondere als Wärmepumpe oder Kältemaschine oder thermoelektrischer Generator ausgebildet sein. Ferner kann der externe Wärmeübertrager in vielen technischen Gebieten, in denen Wärmepumpen und/oder Kältemaschinen eingesetzt werden, verwendet werden. Beispielsweise kann der externe Wärmeübertrager auf dem Gebiet der Rekuperatoren im Bereich der Gebäudetechnik, z.B. zur Wärmerückgewinnung, und/oder auf dem Gebiet des Fahrzeugbaus als Wärmepumpe oder Kältemaschine für Innenraumklimatisierung und/oder auf dem Gebiet der Batteriebeheizung/-kühlung im Bereich der Elektromobilität eingesetzt werden.

Insbesondere könnte der externe Wärmeübertragung in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Hierdurch könnte eine Reduktion des Gewichts und eine Verringerung des benötigten Bauvolumens ermöglicht werden, wobei ferner auch die Verwendung eines weiteren Kältemittels nicht mehr notwendig ist, was sowohl sicherheitstechnische, z.B. hinsichtlich der Brennbarkeit von Kältemitteln, als auch ökologische Vorteile (kein potentielles umweltschädliches und/oder hohes GWP (Global Warming Potential) und/oder hohes ODP (Ozone Depeletion Potential) Kältemitel, welches austreten könnte oder entsorgt werden müsste) bietet.

Insbesondere kann der externe Wärmeübertrager eine Geräuschentwicklung während des Betriebes minimieren bzw. verhindern, da beispielsweise kein weiteres Kältemittel zu Einsatz kommt. Ferner kann der externe Wärmeübertrager vorteilhaft in einer stationären Wärmepumpe als Bauteil verwendet werden, um beispielsweise einen Heizstab, Economicer und/oder Spezial-Kompressor zu ersetzen, und/oder um eine Jahresarbeitszahl zu erhöhen, beispielsweise um 10% zu erhöhen.

Insbesondere kann der externe Wärmeübertrager ausgelegt sein, um Druckverluste des ersten Kältemittels und/oder des zweiten Kältemittels in den jeweiligen ersten bzw. zweiten Strömungsabschnitten zu reduzieren bzw. zu verhindern. Insbesondere kann der externe Wärmeübertrager ausgelegt sein, um lokale Maxima in einer Fluidgeschwindigkeit des ersten Kältemitels und/oder des zweiten Kältemittels zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Bevorzugt kann hierzu insbesondere ein Strömungsquerschnitt entlang des ersten Strömungsabschnits und/oder des zweiten Strömungsabschnitts angepasst sein, um derartige lokale Maxima zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Bevorzugt kann insbesondere ein Strömungsquerschnit eines ersten Kältemitteleinflusses, eines ersten Kältemittelausflusses, eines zweiten Kältemitteleinflusses, eines zweiten Kältemittelausflusses, einer ersten Kältemitteleinflussbohrung, einer ersten Kältemittelausflussbohrung, einer zweiten Kältemiteleinflussbohrung und/oder einer zweiten Kältemittelausflussbohrung einen ausreichend breiten Durchmesser aufweisen, um derartige lokale Maxima zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Der ausreichend breite Durchmesser kann hierbei insbesondere basierend auf dem ersten Kältemittel und/oder dem zweiten Kältemittel, beispielsweise einer entsprechenden Viskosität des ersten Kältemitels und/oder des zweiten Kältemittels, bestimmt werden.

Ferner kann der externe Wärmeübertrager ausgelegt sein, um Druckverluste des ersten Kältemittels und/oder des zweiten Kältemitels in den jeweiligen ersten bzw. zweiten Strömungsabschnitten zu reduzieren bzw. zu verhindern, wobei ein Umschlagspunkt zwischen laminarer und turbulenter Strömung berücksichtigt wird, wobei der Umschlagspunkt von einer lokalen Strömungsgeschwindigkeit und/oder einer Strömungsabschnitshöhe bzw. -dicke abhängig sein kann.

Der externe Wärmeübertrager kann ferner eine beliebige Kombination der hierin beschriebenen und in den Figuren gezeigten Merkmale aufweisen. Insbesondere kann der externe Wärmeübertrager eine beliebige Kombination der im Rahmen der anderen Aspekte für einen externen Wärmeübertrager beschriebenen Merkmale aufweisen. Insbesondere könnte der externe Wärmeübertrager als externer Wärmeübertrager in einem der anderen Aspekte verwendet werden.

Die Erfindung wird ferner anhand von beispielhaften Ausführungsformen, welche in den beigefügten Figuren illustrativ gezeigt sind, erläutert. Es zeigen:

Figur 1: Eine herkömmlichen

Kompressionskältemaschinenprozess bzw. - wärmepumpennprozess; Figur 2: Eine schematische Ansicht eines exemplarischen Wärmetauschers;

Figuren 3A bis 6B: Exemplarische Ausführungsformen eines Wärmetauschernetzwerks;

Figuren 7 A bis 7C: Ansichten eines exemplarischen externen Wärmeübertragers;

Figuren 8 bis 15: Simulationsergebnisse einer beispielhaften Simulation eines beispielhaften

Wärmetauschernetzwerks;

Figur 16: Eine bespielhafte Tauscheinheit eines externen Wärmeübertragers;

Figur 17: Eine schematische Querschnitsdarstellung eines Ausschnitts eines externen Wärmeübertragers;

Figur 18: Eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnits eines externen Wärmeübertragers;

Figur 19: Eine schematische Querschnitsdarstellung eines Ausschnits eines externen Wärmeübertragers;

Figuren 20A und 20B: Eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen externen Wärmeübertragers und eines exemplarischen ersten Isolationselements;

Figuren 21 A und 21 B: Perspektivische Ansichten eines exemplarischen ersten Isolationselements mit einer

Oberflächenprofilierung;

Figur 22: Eine Querschnitsansicht eines exemplarischen externen Wärmeübertragers;

Figuren 23A und 23B: Perspektivische Ansichten eines exemplarischen ersten Isolationselements mit einer

Oberflächenprofilierung.

In den nachfolgenden Figuren werden Strömungsrichtungen des Kältemitels mitels Pfeilen angezeigt. Figur 1 zeigt einen herkömmlichen Kompressionskältemaschinen- bzw.

Wärmepumpenprozess, wie in der Einleitung oben diskutiert.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines exemplarischen Wärmetauschers 1. Der Wärmetauscher 1 umfasst insbesondere einen ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt, durch welchen ein erstes Kältemittel fließt, wobei der erste Kältemitelnetzwerkabschnitt einen ersten Wärmetauschereinflussabschnitt E1 und einen ersten Wärmetauscherausflussabschnitt A1 aufweist. Der Wärmetauscher 1 umfasst insbesondere einen zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt, durch welchen ein zweites Kältemittel fließt, wobei der zweite Kältemittelnetzwerkabschnitt einen zweiten Wärmetauschereinflussabschnit E2 und einen zweiten Wärmetauscherausflussabschnit A2 aufweist. Der Wärmetauscher 1 ist insbesondere ausgelegt, in einem Wärmetauschabschnitt 10 Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt und dem zweiten Kältemitelnetzwerkabschnit zu übertragen. Der Wärmetauscher 1 kann insbesondere mindestens einen externen Wärmeübertrager 5 aufweisen, wobei jeder externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise thermisch mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt E1 oder dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt A1 gekoppelt ist, wobei jeder externe Wärmeübertrager 5 ferner zumindest teilweise thermisch mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt E2 oder dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnit A2 gekoppelt ist. Insbesondere ist jeder externe Wärmeübertrager ausgebildet, Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt und dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt zu übertragen.

Der Wärmetauschabschnitt 10 kann in dem gezeigten Beispiel insbesondere ein physischer Abschnitt des Wärmetauschers 1 sein, in welchem der erste Kältemittelnetzwerkabschnitt thermisch mit dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt gekoppelt ist, so dass Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemittelnetzwerkabschnitt bzw. dem ersten Kältemittel und dem zweiten Kältemittelnetzwerkabschnitt bzw. dem zweiten Kältemitel übertragbar ist. Der Wärmetauscher 1 kann insbesondere als Kondensator und/oder Verdampfer ausgebildet sein.

Der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ist hierbei schematisch in mehreren möglichen Anordnungen bzw. thermischen Kopplungen an bzw. in bzw. mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt E1 , dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt A1 , dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt E2 und/oder dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt A2 exemplarisch dargestellt.

Figur 3A zeigt ein exemplarisches Wärmetauschernetzwerk 20 für einen Wärmepumpenprozess. Das Wärmetauschernetzwerk 20 umfasst insbesondere ein erstes Kältemittelnetzwerk, durch welches ein erstes Kältemitel fließt. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner zwei Wärmetauscher, welche insbesondere als ein Kondensator 21 und ein Verdampfer 24 ausgebildet sind. Insbesondere ist der Kondensator 21 gemäß einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ausgebildet.

Insbesondere ist ein Kondensatorausfluss des mindestens einen Kondensators 21 indirekt mit einem Verdampfereinfluss des mindestens einen Verdampfers 24 verbunden. Insbesondere ist ein Kondensatoreinfluss des mindestens einen Kondensators 21 indirekt mit einem Verdampferausfluss des mindestens einen Verdampfers 24 verbunden.

Insbesondere umfasst das exemplarische Wärmetauschernetzwerk 20 einen Kältemittelwärmeübertrager 22, wobei der eine Kältemittelwärmeübertrager 22 zumindest teilweise mit einem ersten Abschnitt des ersten Kältemitelnetzwerks zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss thermisch gekoppelt ist, wobei der zumindest eine Kältemittelwärmeübertrager 22 zumindest teilweise mit einem zweiten Abschnitt des ersten Kältemitelnetzwerks zwischen dem Kondensatoreinfluss und dem Verdampferausfluss thermisch gekoppelt ist. Insbesondere ist der Kältemittelwärmeübertrager 22 ausgelegt, Wärmeenergie von dem ersten Abschnit zu dem zweiten Abschnitt zu übertragen. Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk 20 ferner zumindest ein Drosselventil bzw. ein Expansionsventil 23 umfassen. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 ist hierbei insbesondere in dem ersten Kältemittelnetzwerk zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss angeordnet. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 ist insbesondere ausgelegt, einen Druck des ersten Kältemitels zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss zu reduzieren. Insbesondere ist das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Verdampfer 24 angeordnet.

Insbesondere weist das Wärmetauschernetzwerk 20 ferner zumindest einen Kompressor 25 auf. Der zumindest eine Kompressor 25 kann hierbei insbesondere in dem ersten Kältemitelnetzwerk zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss angeordnet sein. Der zumindest eine Kompressor 25 kann insbesondere ausgelegt sein, einen Druck des ersten Kältemittels zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss zu erhöhen. Insbesondere ist der zumindest eine Kompressor 25 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Kondensator 21 angeordnet.

Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit einem ersten Wärmetauscherausflussabschnit des Kondensators 21 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ferner zumindest teilweise mit einem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt des Kondensators 21 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ausgebildet, das erste Kältemittel in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit zu unterkühlen und ein zweites Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt des Kondensators 21 zu überhitzen, indem Wärmeenergie von dem ersten Kältemittel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager 5 an das zweite Kältemittel übertragen wird. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ist hierbei exemplarisch als umfassend mindestens eines Peltier-Elements dargestellt. In Figur 3A sind hierbei beispielhaft die kalten Seiten und warmen Seiten des mindestens einen Peltier-Elements dargestellt. Figur 3B zeigt ein exemplarisches Wärmetauschemetzwerk 20 für einen Kältemaschinenprozess. Das Wärmetauschernetzwerk 20 kann hierbei insbesondere im Wesentlichen bauteilgleich zu dem exemplarischen Wärmetauschernetzwerk 20 gemäß Figur 3A ausgebildet sein.

Figur 4A zeigt ein exemplarisches Wärmetauschernetzwerk 20 für einen Wärmepumpenprozess. Das Wärmetauschernetzwerk 20 umfasst insbesondere ein erstes Kältemittelnetzwerk, durch welches ein erstes Kältemittel fließt. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner zwei Wärmetauscher, welche insbesondere als ein Kondensator 21 und ein Verdampfer 24 ausgebildet sind. Insbesondere ist der Kondensator 21 gemäß einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ausgebildet

Insbesondere ist ein Kondensatorausfluss des mindestens einen Kondensators 21 indirekt mit einem Verdampfereinfluss des mindestens einen Verdampfers 24 verbunden. Insbesondere ist ein Kondensatoreinfluss des mindestens einen Kondensators 21 indirekt mit einem Verdampferausfluss des mindestens einen Verdampfers 24 verbunden.

Insbesondere umfasst das exemplarische Wärmetauschernetzwerk 20 einen Kältemittelwärmeübertrager 22, wobei der eine Kältemitelwärmeübertrager 22 zumindest teilweise mit einem ersten Abschnitt des ersten Kältemittelnetzwerks zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss thermisch gekoppelt ist, wobei der zumindest eine Kältemittelwärmeübertrager 22 zumindest teilweise mit einem zweiten Abschnitt des ersten Kaltem Ittel netzwerks zwischen dem Kondensatoreinfluss und dem Verdampferausfluss thermisch gekoppelt ist. Insbesondere ist der Kältemittelwärmeübertrager 22 ausgelegt, Wärmeenergie von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt zu übertragen.

Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk 20 ferner zumindest ein Drosselventil bzw. ein Expansionsventil 23 umfassen. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 ist hierbei insbesondere in dem ersten Kältemittelnetzwerk zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss angeordnet. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 ist insbesondere ausgelegt, einen Druck des ersten Kältemittels zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss zu reduzieren. Insbesondere ist das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Verdampfer 24 angeordnet.

Insbesondere weist das Wärmetauschernetzwerk 20 ferner zumindest einen Kompressor 25 auf. Der zumindest eine Kompressor 25 kann hierbei insbesondere in dem ersten Kältemittelnetzwerk zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss angeordnet sein. Der zumindest eine Kompressor 25 kann insbesondere ausgelegt sein, einen Druck des ersten Kältemitels zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss zu erhöhen. Insbesondere ist der zumindest eine Kompressor 25 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Kondensator 21 angeordnet.

Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt des Kondensators 21 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt des Kondensators 21 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ausgebildet, das erste Kältemittel in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit zu unterkühlen und ein zweites Kältemitel in dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt des Kondensators 21 zu überhitzen bzw. vorzuheizen, indem Wärmeenergie von dem ersten Kältemittel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager 5 an das zweite Kältemittel übertragen wird. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ist hierbei exemplarisch als umfassend mindestens eines Peltier-Elements dargestellt. In Figur 4A sind hierbei beispielhaft die kalten Seiten und warmen Seiten des mindestens einen Peltier-Elements dargestellt.

Figur 4B zeigt ein exemplarisches Wärmetauschernetzwerk 20 für einen Kältemaschinenprozess. Das Wärmetauschernetzwerk 20 kann hierbei insbesondere im Wesentlichen bauteilgleich zu dem exemplarischen Wärmetauschernetzwerk 20 gemäß Figur 4A ausgebildet sein.

Figur 5A zeigt ein exemplarisches Wärmetauschernetzwerk 20 für einen Wärmepumpenprozess. Das Wärmetauschernetzwerk 20 umfasst insbesondere ein erstes Kältemittelnetzwerk, durch welches ein erstes Kältemittel fließt. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner zwei Wärmetauscher, welche insbesondere als ein Kondensator 21 und ein Verdampfer 24 ausgebildet sind. Insbesondere ist der Verdampfer 25 gemäß einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ausgebildet

Insbesondere ist ein Kondensatorausfluss des mindestens einen Kondensators 21 indirekt mit einem Verdampfereinfluss des mindestens einen Verdampfers 24 verbunden. Insbesondere ist ein Kondensatoreinfluss des mindestens einen Kondensators 21 indirekt mit einem Verdampferausfluss des mindestens einen Verdampfers 24 verbunden.

Insbesondere umfasst das exemplarische Wärmetauschernetzwerk 20 einen Kältemittelwärmeübertrager 22, wobei der eine Kältemittelwärmeübertrager 22 zumindest teilweise mit einem ersten Abschnitt des ersten Kältemittelnetzwerks zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss thermisch gekoppelt ist, wobei der zumindest eine Kältemitelwärmeübertrager 22 zumindest teilweise mit einem zweiten Abschnitt des ersten Kältemittelnetzwerks zwischen dem Kondensatoreinfluss und dem Verdampferausfluss thermisch gekoppelt ist. Insbesondere ist der Kältemittelwärmeübertrager 22 ausgelegt, Wärmeenergie von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt zu übertragen.

Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk 20 ferner zumindest ein Drosselventil bzw. ein Expansionsventil 23 umfassen. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 ist hierbei insbesondere in dem ersten Kältemittelnetzwerk zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss angeordnet. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 ist insbesondere ausgelegt, einen Druck des ersten Kältemittels zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss zu reduzieren. Insbesondere ist das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Verdampfer 24 angeordnet.

Insbesondere weist das Wärmetauschernetzwerk 20 ferner zumindest einen Kompressor 25 auf. Der zumindest eine Kompressor 25 kann hierbei insbesondere in dem ersten Kältemitelnetzwerk zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss angeordnet sein. Der zumindest eine Kompressor 25 kann insbesondere ausgelegt sein, einen Druck des ersten Kältemittels zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss zu erhöhen. Insbesondere ist der zumindest eine Kompressor 25 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Kondensator 21 angeordnet.

Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnit des Verdampfers 24 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist hierbei der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt des Verdampfers 24 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Drosselventil 23 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnit des Verdampfers 24 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ausgebildet, das erste Kältemitel in dem ersten Wärmetauschereinflussabschnitt des Verdampfers 24 zu unterkühlen und ein zweites Kältemittel in dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt des Verdampfers 24 zu überhitzen bzw. vorzuheizen, indem Wärmeenergie von dem ersten Kältemittel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager 5 an das zweite Kältemittel übertragen wird. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ist hierbei exemplarisch als umfassend mindestens eines Peltier-Elements dargestellt. In Figur 5A sind hierbei beispielhaft die kalten Seiten und warmen Seiten des mindestens einen Peltier-Elements dargestellt.

Figur 5B zeigt ein exemplarisches Wärmetauschernetzwerk 20 für einen Kältemaschinenprozess. Das Wärmetauschernetzwerk 20 umfasst insbesondere ein erstes Kältemittelnetzwerk, durch welches ein erstes Kältemittel fließt. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner zwei Wärmetauscher, welche insbesondere als ein Kondensator 21 und ein Verdampfer 24 ausgebildet sind. Insbesondere ist der Verdampfer 25 gemäß einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ausgebildet.

Hierbei unterscheidet sich das exemplarische Wärmetauschernetzwerk 20 im Wesentlichen von dem exemplarischen Wärmetauschernetzwerk 20 gemäß Figur 5A in der Anordnung bzw. thermischen Kopplung des mindestens einen externen Wärmeübertragers 5.

Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt des Verdampfers 24 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist hierbei der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt des Verdampfers 24 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Verdampfer 24 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt des Verdampfers 24 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ausgebildet, das zweite Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt des Verdampfers 24 zu unterkühlen und ein erstes Kältemitel in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt des Verdampfers 24 zu überhitzen, indem Wärmeenergie von dem zweiten Kältemitel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager 5 an das erste Kältemittel übertragen wird. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ist hierbei exemplarisch als mindestens ein Peltier- Element umfassend dargestellt. In Figur 5B sind hierbei beispielhaft die kalten Seiten und warmen Seiten des mindestens einen Peltier-Elements dargestellt.

Figur 6A zeigt ein exemplarisches Wärmetauschemetzwerk 20 für einen Wärmepumpenprozess. Das Wärmetauschernetzwerk 20 umfasst insbesondere ein erstes Kältemittelnetzwerk, durch welches ein erstes Kältemitel fließt. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner zwei Wärmetauscher, welche insbesondere als ein Kondensator 21 und ein Verdampfer 24 ausgebildet sind. Insbesondere ist der Kondensator 21 gemäß einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ausgebildet

Insbesondere ist ein Kondensatorausfluss des mindestens einen Kondensators 21 indirekt mit einem Verdampfereinfluss des mindestens einen Verdampfers 24 verbunden. Insbesondere ist ein Kondensatoreinfluss des mindestens einen Kondensators 21 indirekt mit einem Verdampferausfluss des mindestens einen Verdampfers 24 verbunden.

Insbesondere umfasst das exemplarische Wärmetauschernetzwerk 20 einen Kältemittelwärmeübertrager 22, wobei der eine Kältemitelwärmeübertrager 22 zumindest teilweise mit einem ersten Abschnit des ersten Kältemittelnetzwerks zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss thermisch gekoppelt ist, wobei der zumindest eine Kältemitelwärmeübertrager 22 zumindest teilweise mit einem zweiten Abschnitt des ersten Kältemittelnetzwerks zwischen dem Kondensatoreinfluss und dem Verdampferausfluss thermisch gekoppelt ist. Insbesondere ist der Kältemitelwärmeübertrager 22 ausgelegt, Wärmeenergie von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt zu übertragen.

Insbesondere kann das Wärmetauschernetzwerk 20 ferner zumindest ein Drosselventil bzw. ein Expansionsventil 23 umfassen. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 ist hierbei insbesondere in dem ersten Kältemittelnetzwerk zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss angeordnet. Das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 ist insbesondere ausgelegt, einen Druck des ersten Kältemittels zwischen dem Kondensatorausfluss und dem Verdampfereinfluss zu reduzieren. Insbesondere ist das zumindest eine Drosselventil bzw. Expansionsventil 23 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Verdampfer 24 angeordnet.

Insbesondere weist das Wärmetauschernetzwerk 20 ferner zumindest einen Kompressor 25 auf. Der zumindest eine Kompressor 25 kann hierbei insbesondere in dem ersten Kältemitelnetzwerk zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss angeordnet sein. Der zumindest eine Kompressor 25 kann insbesondere ausgelegt sein, einen Druck des ersten Kältemittels zwischen dem Verdampferausfluss und dem Kondensatoreinfluss zu erhöhen. Insbesondere ist der zumindest eine Kompressor 25 zwischen dem Kältemitelwärmeübertrager 22 und dem Kondensator 21 angeordnet.

Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt des Kondensators 21 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist hierbei der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit des Kondensators 21 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Drosselventil 23 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnit des Kondensators 21 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ausgebildet, das erste Kältemittel in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt des Kondensators 21 zu unterkühlen und ein zweites Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt des Kondensators 21 zu überhitzen, indem Wärmeenergie von dem ersten Kältemitel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager 5 an das zweite Kältemittel übertragen wird. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ist hierbei exemplarisch als umfassend mindestens eines Peltier-Elements dargestellt. In Figur 6A sind hierbei beispielhaft die kalten Seiten und warmen Seiten des mindestens einen Peltier-Elements dargestellt.

Figur 6B zeigt ein exemplarisches Wärmetauschernetzwerk 20 für einen Kältemaschinenprozess. Das Wärmetauschernetzwerk 20 umfasst insbesondere ein erstes Kältemitelnetzwerk, durch welches ein erstes Kältemitel fließt. Das Wärmetauschernetzwerk umfasst ferner zwei Wärmetauscher, welche insbesondere als ein Kondensator 21 und ein Verdampfer 24 ausgebildet sind. Insbesondere ist der Verdampfer 24 gemäß einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ausgebildet. Hierbei unterscheidet sich das exemplarische Wärmetauschemetzwerk 20 im Wesentlichen von dem exemplarischen Wärmetauschernetzwerk 20 gemäß Figur 6A in der Anordnung bzw. thermischen Kopplung des mindestens einen externen Wärmeübertragers 5.

Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt des Verdampfers 24 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist hierbei der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest teilweise mit dem ersten Wärmetauscherausflussabschnitt des Verdampfers 24 zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager 22 und dem Verdampfer 24 thermisch gekoppelt. Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ferner zumindest teilweise mit dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt des Verdampfers 24 thermisch gekoppelt Insbesondere ist der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ausgebildet, das zweite Kältemitel in dem zweiten Wärmetauschereinflussabschnitt des Verdampfers 24 zu unterkühlen und ein erstes Kältemitel in dem ersten Wärmetauscherausflussabschnit des Verdampfers 24 zu überhitzen, indem Wärmeenergie von dem zweiten Kältemitel durch den mindestens einen externen Wärmeübertrager 5 an das erste Kältemittel übertragen wird. Der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 ist hierbei exemplarisch als umfassend mindestens eines Peltier-Elements dargestellt. In Figur 6B sind hierbei beispielhaft die kalten Seiten und warmen Seiten des mindestens einen Peltier-Elements dargestellt.

Figur 7A zeigt eine Querschnitsansicht eines exemplarischen externen Wärmeübertragers 5.

Insbesondere umfasst der externe Wärmeübertrager 5 mindestens einen ersten Strömungsabschnit 5e, durch welchen das erste Kältemittel fließt. In dem gezeigten Beispiel umfasst der externe Wärmeübertrager 5 fünf erste Strömungsabschnitte 5e. Insbesondere kann der mindestens eine erste Strömungsabschnitt 5e zumindest teilweise, beispielsweise über einen entsprechenden Einfluss 5c und/oder einen entsprechenden Ausfluss 5d, an ein erstes Kältemitelnetzwerk bzw. an einen ersten Wärmetauschereinflussabschnit und/oder einen ersten

Wärmetauscherausflussabschnitt angeschlossen sein. Ferner kann der externe Wärmeübertrager 5 mindestens einen zweiten Strömungsabschnitt 5f umfassen, durch welchen das zweite Kältemitel fließt. In dem gezeigten Beispiel umfasst der externe Wärmeübertrager 5 insbesondere vier zweite Strömungsabschnitte 5f. Insbesondere kann der mindestens eine zweite Strömungsabschnitt 5f zumindest teilweise, beispielsweise über einen entsprechenden Einfluss und/oder einen entsprechenden Ausfluss, an ein zweites Kältemittelnetzwerk bzw. an einen zweiten Wärmetauschereinflussabschnit und/oder einen zweiten Wärmetauscherausflussabschnitt angeschlossen sein. Der externe Wärmeübertrager 5 kann insbesondere eine Gleiche Anzahl von ersten Strömungsabschnitten 5e und zweiten Strömungsabschnitten 5f aufweisen, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Durch derartige gleiche Anzahl von ersten Strömungsabschnitten 5e und zweiten Strömungsabschnitten 5f kann beispielsweise ein Aufbau des externen Wärmeübertragers 5 vereinfacht und/oder kostengünstiger gestaltet werden. Durch eine ungleiche Anzahl von ersten Strömungsabschniten 5e und zweiten Strömungsabschnitten 5f können beispielsweise thermische Eigenschaften des externen Wärmeübertragers 5 angepasst werden.

Der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 kann ferner mindestens eine Tauscheinheit 5b umfassen, welche beispielsweise ausgelegt ist, Wärmeenergie von einem oder mehr ersten Strömungsabschniten 5e an einen oder mehr zweite Strömungsabschnitte 5f oder umgekehrt zu übertragen, wobei die mindestens eine Tauscheinheit 5b mindestens ein thermoelektrisches Element 5a umfasst. In dem gezeigten Beispiel umfasst jeder der Tauscheinheiten 5b des externen Wärmeübertragers 5 insbesondere zehn thermoelektrische Elemente 5a. Hierdurch kann insbesondere eine effiziente Operation des mindestens einen externen Wärmeübertragers ermöglicht werden.

In dem gezeigten Beispiel umfasst insbesondere jede Tauscheinheit 5b mindestens zwei in Reihe geschaltete thermoelektrische Elemente 5a, vorzugsweise mindestens zwei in Reihe geschaltete Peltier-Elemente. Durch das Anlegen einer Spannung an ein oder mehr thermoelektrische Elemente 5a kann eine Temperaturdifferenz durch das jeweilige thermoelektrische Element 5a bzw. Peltier-Element erzeugt werden. Durch den Stromfluss kann jedoch ein Wärmestrom auf der kalten Seite des Peltier- Elementes aufgenommen werden und auf das hohe Temperaturniveau der warmen Seite durch Zufuhr von elektrischer Leistung transferiert werden.

Insbesondere kann der mindestens eine externe Wärmeübertrager 5 zumindest zwei Tauscheinheiten 5b, in dem gezeigten Beispiel acht Tauscheinheiten 5b, aufweisen. Insbesondere sind die exemplarischen acht Tauscheinheiten 5b parallelgeschaltet Hierdurch kann eine besonders raum-effiziente und/oder thermisch effiziente Anordnung der mindestens zwei Tauscheinheiten 5b ermöglicht werden.

Insbesondere können der mindestens eine erste Strömungsabschnitt 5e und der mindestens eine zweite Strömungsabschnitt 5f abwechselnd gestapelt angeordnet sein. Insbesondere kann somit kein erster Strömungsabschnit 5e direkt benachbart zu einem weiteren ersten Strömungsabschnitt 5e angeordnet sein und/oder kein zweiter Strömungsabschnitt 5f direkt benachbart zu einem weiteren zweiten Strömungsabschnit 5f angeordnet sein. Zwischen jeweils einem ersten bzw. zweiten Strömungsabschnitt 5e, 5f und einem benachbarten zweiten bzw. ersten Strömungsabschnit 5e, 5f kann eine Tauscheinheit 5b angeordnet sein. Hierdurch kann eine besonders kompakte Konfiguration eines externen Wärmeübertragers 5 erreicht werden, wobei eine platenartige Ausgestaltung des mindestens einen ersten Strömungsabschnits 5e und/oder des mindestens einen zweiten Strömungsabschnitts 5f und/oder der mindestens einen Tauscheinheit 5b eine hohe Wärmeübertragungsoberfläche gewährleisten kann.

Figuren 7B und 7C zeigen Querschnittsansichten jeweils entlang der Schnittebenen A-A und B-B des externen Wärmeübertragers 5 gemäß Figur 7A.

Hierbei wird insbesondere die plattenartige Ausgestaltung des mindestens einen ersten Strömungsabschnitts 5e und/oder des mindestens einen zweiten Strömungsabschnitts 5f und/oder der mindestens einen Tauscheinheit 5b dargestellt. Insbesondere können eine oder mehr der mindestens eine erste Strömungsabschnitt 5e und/oder der mindestens eine zweite Strömungsabschnit 5f und/oder die mindestens eine Tauscheinheit 5b im Wesentlichen plattenartig ausgebildet sein. Insbesondere kann hierdurch eine besonders große gesamte Wärmeübertragungsfläche zwischen dem mindestens einen ersten Strömungsabschnit 5e und/oder dem mindestens einen zweiten Strömungsabschnitt 5f und/oder der mindestens einen Tauscheinheit 5b ermöglicht werden.

Figuren 8 bis 15 betreffen eine Simulation eines exemplarischen Kompressionszyklus“ gemäß Figur 3A, welche insbesondere mit der Software Engineering Equation Solver (EES) durchgeführt wurde.

Hierbei kann insbesondere die folgende Nomenklatur verwendet werden: a — Verhältnis von Enthalpieunterschieden

COP — Leistungszahl c _p — spezifische isobarische Wärmekapazität [kJ * kg ^-1 * K ^-1 ]

Δ ϑ -Temperaturunterschied [K]

EER — Energie — Effizienz — Verhältnis h — spezifische Enthalpie [kJ * kg ^-1 ] i — Zählindex η) — Effizienz faktor kA — Gesamte Wärmeübertragungskapazität [W * K ^-1 ]

Ṁ — Massenstrom [kg * s ^-1 ] n — Gesamtzahl von in Serie verbundenen thermoelek. Elementen p - Druck [har]

P - Leistung [W]

Q - Wärmefluß [kW] s — spezifische Entropie [kJ * kg" ¹ * K ^-1 ]

T - absolute T emperatur [K] d — Temperatur [°C]

X - Dampf qualität [kg * kg ^-1 ] Z — Gütezahl

Einzahlige Indizes beispielsweise der Enthalpie h _t oder der Temperatur ϑ _i können insbesondere auf eine bestimmte Position innerhalb des Kompressionszyklus verweisen. Der Index 1 verweist auf den Zustand, insbesondere Kältemittelzustand, vor dem Kompressor, der Index 2 verweist auf den Zustand zwischen dem Kompressor und dem Kondensator, der Index 3 verweist auf den Zustand zwischen dem Kondensator und dem externen Wärmeübertrager, der Index 4 verweist auf den Zustand vor dem Kältemittelwärmeübertrager, der Index 5 verweist auf den Zustand zwischen dem Kältemittelwärmeübertrager und dem Drosselventil, der Index 6 verweist auf den Zustand zwischen dem Drosselventil und dem Verdampfer und der Index 7 verweist auf den Zustand nach dem Verdampfer.

Ein externer Wärmeübertrager kann insbesondere in Kombination mit jeder Wärmepumpe und/oder jedem Kühler, welche ein Kältmittel verwenden, verwendet werden. Allerdings kann der Effizienz-steigemde Effekt sowie die maximale Steigerung der Wärmeflusses am Verdampfer stark abhängig von dem Kältemittel sein, welches in dem Kompressionskühler oder in der Kompressionswärmepumpe verwendet wird.

Eine Bedingung für eine effiziente Operation eines Kompressionssystems in Kombination mit einem externen Wärmeübertrager kann insbesondere eine hohe spezifische isobarische Wärmekapazität c _p eines flüssigen Kältemittels sein.

Figur 8 zeigt einen exemplarischen Vergleich des Enthalpieverhältnisses a für verschiedene Kältemittel und einer Variation der internen

Kondensatorausflusstemperatur. Je höher das Enthalpieverhältnis a ist, desto niedriger kann eine Temperaturreduktion des Kältemittels innerhalb des externen Wärmeübertragers sein. Aufgrund eines geringeren Temperaturhubs des externen Wärmeübertragers können die Effizienzen EER _TeHP und COP _TeHP höher sein. Daher kann eine Kombination eines externen Wärmeübertragers mit einer Kompressionswärmepumpe oder einem Kompressionskühler umso besser sein, je höher das Enthalpieverhältnis a ist.

Wie in Figur 8 gezeigt, kann für die meisten gezeigten Kältemittel das Verhältnis der Enthalpieunterschiede zumindest a > 0,10 sein. Dieser zusätzliche Enthalpieunterschied des unterkühlten Fluids kann verwendet werden, um die externe Heizleistung des externen Wärmeübertragers bei verbesserter Effizienz zu erhöhen.

Der Effekt des eexxtteerrnneenn Wärmeübertragers auf den Kompressionswärmepumpenprozess ist beispielhaft in Figur 9 in einem log(p), h- Diagramm mit Propan als Kältemittel visualisiert. Insbesondere aufgrund der niedrigeren externen Kondensatorausflusstemperatur ϑ _{ext,cond ,out} kann die Leistungszahl eines Systems mit einem externen Wärmeübertrager gegenüber einem System ohne externen Wärmeübertrager verbessert bzw. erhöht werden.

Durch Unterkühlen des Kältemittels bei hoher Temperatur und hohem Druck kann ein zusätzlicher Wärmestrom von dem Kältemittel extrahiert werden. Bei niedrigem Druck der Kompressionswärmepumpe verursacht die Enthalpiedifferenz bzw. der Enthalpieunterschied Δh _ref,TeHP eine Reduktion der Dampfqualität X ₆ . Dadurch erhöht sich die nutzbare Enthalpiedifferenz Δh _ref,evap = h ₇ - h ₆ an dem Verdampfer. Daher kann der Wärmestrom am Verdampfer bei gleichbleibenden Massestrom erhöht werden. Zusätzlich zu dem externen Wärmeübertrager kann auch der Kältemittelwärmeübertrager KMWÜ zur internen Wärmerückgewinnung verwendet werden. Die durch den externen Wärmeübertrager extrahierte Enthalpiedifferenz Δh _ref,TeHP reduziert die nutzbare Enthalpiedifferenz, d.h. Δh _KMWÜ = h ₄ - h ₅ = h ₁ - h ₇ für eine interne Wärmerückgewinnung durch den KMWÜ. Dieser Effekt kann zur Regelung bzw. Steuerung der Kompressoreinflusstemperatur bzw. Sauggastemperatur des Kompressors und somit zur Begrenzung der maximalen Kompressorausflusstemperatur verwendet werden.

Figur 10 zeigt ein Temperaturprofil und einer Leistungszahl eines exemplarischen externen Wärmeübertragers. Die Fluidtemperatur sowie die Temperatur der thermoelektrischen Elemente ist hierbei insbesondere gegen die Anzahl von in Reihe geschalteten thermoelektrischen Elementen i dargestellt.

Figur 11 zeigt eine Optimierungsberechnung für einen beispielhaften externen Wärmeübertrager. Insbesondere kann, aufgrund eines niedrigen Temperaturhubs, eine Effizienz des externen Wärmeübertragers über der des eigentlichen Kompressionsprozesses liegen. Mit einem ansteigenden externen Wärmestrom des externen Wärmeübertragers steigt jedoch auch der Temperaturhub. Somit kann insbesondere ein optimaler Wert des externen Wärmestroms des externen Wärmeübertragers berechnet werden, bei dem die Gesamteffizienz des Prozesses maximal wird.

Figur 12 zeigt eine beispielhafte Berechnung eines optimalen Leistungskoeffizienten COP in Beziehung zu einer variablen externen Ausflusstemperatur des Verdampfers.

Figur 13 zeigt eine beispielhafte Berechnung eines optimalen Leistungskoeffizienten COP in Beziehung zu einer variablen maximal erlaubten Kompressorausflusstemperatur. Insbesondere kann hierbei gesehen werden, dass durch eine Verwendung eines externen Wärmeübertragers ein KMWÜ mit höherer Effizienz in der Designphase eines Wärmetauschernetzwerks implementiert werden kann.

Figur 14 zeigt eine Leistungszahl COP des gesamten Prozesses durch eine Variation der KMWÜ-Effizienz für eine begrenzte Kompressorausflusstemperatur vs. die externe Einflusstemperatur des Kondensators und der externen Ausflusstemperatur des externen Wärmeübertragers.

Figur 15 zeigt eine beispielhafte Berechnung eines Leistungskoeffizienten für eine Kompressionswärmepumpe in einem bivalenten Betriebsmodus, wobei eine Kompressionswärmepumpe mit einem externen Wärmeübertrager und eine Kompressionswärmepumpe mit einer elektrischen Nachheizung verglichen werden kann. Insbesondere kann eine Implementierung eines externen Wärmeübertragers ein Vorsehen einer elektrischen Nachheizung, insbesondere für einen bivalenten Betriebsmodus einer Kompressionswärmepumpe, unnötig machen.

Das mindestens eine thermoelektrische Element kann insbesondere zumindest teilweise aus kommerziell erhältlichen Materialpaaren, z.B. Bismut-tellurid, ausgebildet sein.

Die Offenbarung ist ferner nicht auf ein bestimmtes Kältemittel beschränkt. Allerdings kann das Kältemittel vorzugsweise eine hohe spezifische Wärmekapazität des flüssigen Kältemittels im Vergleich zu einer Verdampfungswärme bei hohem Druck aufweisen.

Figur 16 zeigt eine bespielhafte Tauscheinheit 5b eines externen Wärmeübertragers 5. Die beispielhafte Tauscheinheit 5b umfasst hierbei eine Vielzahl von thermoelektrischen Elementen 5a, wobei jedes thermoelektrische Element 5a eine kalte Seite und eine warme Seite aufweist. Die beispielhafte Tauscheinheit 5b umfasst ferner ein erstes Isolationselement 51 , wobei jedes thermoelektrische Element 5a mit der jeweiligen kalten Seite an dem ersten Isolationselement 51 angeordnet ist, und ein zweites Isolationselement 54, wobei jedes thermoelektrische Element 5a mit der jeweiligen warmen Seite an dem zweiten Isolationselement 54 angeordnet ist. Das erste Isolationselement 51 ist ausgelegt, in Kontakt mit einem ersten Kältemitel zu gelangen, um die kalten Seiten der Vielzahl von thermoelektrischen Elementen 5a mit dem ersten Kältemittel thermisch zu koppeln. Das zweite Isolationselement 54 ist ausgelegt, in Kontakt mit einem zweiten Kältemitel zu gelangen, um die warmen Seiten der Vielzahl von thermoelektrischen Elementen 5a mit dem zweiten Kältemitel thermisch zu koppeln. Insbesondere ist der externe Wärmeübertrager 5 ausgelegt, Wärmeenergie zwischen dem ersten Kältemittel und dem zweiten Kältemitel zu übertragen.

Die Vielzahl von thermoelektrischen Elementen 5a ist hierbei beispielsweise als eine Vielzahl von Peltier-Elementen ausgebildet. Das erste Isolationselement 51 ist insbesondere ausgelegt, jedes an dem ersten Isolationselement 51 angeordnete thermoelektrische Element 5a elektrisch nach außen und/oder gegenüber dem ersten Kältemittel elektrisch zu isolieren. Das erste Isolationselement 51 ist insbesondere planar und plattenartig bzw. als eine erste planare Isolationsplatte aus Keramik ausgebildet. Das erste Isolationselement 51 ist hierbei ferner insbesondere einstückig ausgebildet.

Jedes thermoelektrische Element 5a weist insbesondere an einer jeweiligen kalten Seite eine erste Metallbrücke 52, in Figur 16 beispielsweise als eine erste Kupferbrücke gezeigt, auf. Insbesondere ist jedes thermoelektrische Element 5a hierbei mit der jeweiligen ersten Metallbrücke 52 an dem ersten Isolationselement 51 angeordnet.

Das zweite Isolationselement 54 ist insbesondere ausgelegt, jedes an dem zweiten Isolationselement 54 angeordnete thermoelektrische Element 5a elektrisch nach außen und/oder gegenüber dem zweiten Kältemittel elektrisch zu isolieren. Das zweite Isolationselement 54 ist insbesondere planar und plattenartig bzw. als eine zweite planare Isolationsplate aus Keramik ausgebildet. Das zweite Isolationselement 54 ist hierbei ferner insbesondere einstückig ausgebildet.

Jedes thermoelektrische Element 5a weist insbesondere an einer jeweiligen warmen Seite eine zweite Metallbrücke 53, in Figur 16 beispielsweise als eine zweite Kupferbrücke gezeigt, auf. Insbesondere ist jedes thermoelektrische Element 5a hierbei mit der jeweiligen zweiten Metallbrücke 53 an dem zweiten Isolationselement 54 angeordnet.

In der gezeigten exemplarischen Tauscheinheit 5b in Figur 16 sind die ersten Metallbrücken 52 und die zweiten Metallbrücken 53 eines jeweiligen thermoelektrischen Elements 5a aus einem im Wesentlichen gleichen Material ausgebildet.

Insbesondere ist das erste Isolationselement 51 bzw. die exemplarische Tauscheinheit 5b ausgelegt, dass das erste Isolationselement 51 in unmittelbaren und/oder direkten Kontakt mit dem ersten Kältemitel gelangt. Insbesondere ist das zweite Isolationselement 54 bzw. die exemplarische Tauscheinheit 5b ausgelegt, dass das zweite Isolationselement 54 in unmittelbaren und/oder direkten Kontakt mit dem zweiten Kältemittel gelangt.

Die exemplarische Tauscheinheit 5b weist hierbei ferner elektrische Zuleitungen 55 auf, um die Vielzahl von thermoelektrischen Elementen 5a mit Strom bzw. Elektrizität zu versorgen. Zwar sind nur zwei Zuleitungen 55 in Figur 16 gezeigt, jedoch kann eine Tauscheinheit 5b mehrere Zuleitungen 55 aufweisen. Ferner ist die exemplarische Tauscheinheit 5b über die beiden elektrischen Zuleitungen 55 mit einer Stromquelle 55A verbunden, wobei die Stromquelle 55A ausgelegt ist, die Vielzahl von thermoelektrischen Elementen 5a und/oder die exemplarische Tauscheinheit 5b über die elektrischen Zuleitungen 55 mit Strom zu versorgen. Der externe Wärmeübertrager 5 bzw. die exemplarische Tauscheinheit 5b ist jedoch insbesondere nicht auf eine solche Ausbildung beschränkt. Vielmehr kann eine Tauscheinheit 5b eine Vielzahl von elektrischen Zuleitungen 55 aufweisen und/oder über mindestens zwei elektrische Zuleitungen 55 mit einer oder mehrerer, beispielsweise voneinander unabhängiger, Stromquellen 55A verbunden sein. Die eine oder mehrere Stromquellen 55A und/oder die mindestens zwei elektrischen Zuleitungen 55 können ferner ausgelegt sein, weitere Elemente der exemplarischen Tauscheinheit 5b, beispielsweise mindestens einen ersten Temperatursensor 71 und/oder mindestens einen zweiten Temperatursensor 72, mit Strom zu versorgen.

Die exemplarische Tauscheinheit 5b weist mindestens einen ersten Temperatursensor 71 , insbesondere zwei erste Temperatursensoren 71 auf. Die zwei ersten Temperatursensoren 71 sind hierbei ausgelegt, mindestens eine erste Temperatur des ersten Kältemitels, insbesondere des ersten Kältemittels zumindest teilweise an bzw. nahe dem ersten Isolationselement 51, zu messen. Die zwei ersten Temperatursensoren 71 sind hierbei insbesondere exemplarisch zumindest teilweise in das erste Isolationselement 51 eingebettet. Die exemplarische Tauscheinheit 5b ist hierbei ferner ausgelegt, mindestens ein stromabwärts entlang einer Strömungsrichtung des ersten Kältemittels entlang dem ersten Isolationselement 51 angeordnetes thermoelektrisches Element 5a der exemplarischen Tauscheinheit 5b basierend auf der mindestens einen ersten gemessenen Temperatur zu regeln. Insbesondere kann der mindestens eine erste Temperatursensor 71 derart angeordnet sein, dass zumindest ein erster Temperatursensor 71 entlang der Strömungsrichtung des ersten Kältemitels entlang dem ersten Isolationselement 51 zwischen zwei benachbarten thermoelektrischen Elementen 5a angeordnet ist.

Ferner kann zumindest ein erster Temperatursensor 71 stromaufwärts entlang der Strömungsrichtung des ersten Kältemittels entlang dem ersten Isolationselement 51 von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen 5a angeordnet sein und/oder zumindest ein erster Temperatursensor 71 stromabwärts entlang der Strömungsrichtung des ersten Kältemitels entlang dem ersten Isolationselement 51 von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen 5a angeordnet sein.

Der mindestens eine erste Temperatursensor 71 und das mindestens eine thermoelektrische Element 5a der exemplarischen Tauscheinheit 5b können ferner ausgelegt sein, einen Volumenstrom des ersten Kältemitels über das erste Isolationselement 51 zu bestimmen.

Die exemplarische Tauscheinheit 5b weist mindestens einen zweiten Temperatursensor 72, insbesondere zwei zweite Temperatursensoren 72 auf. Die zwei zweiten Temperatursensoren 72 sind hierbei ausgelegt, mindestens eine zweite Temperatur des zweiten Kältemittels, insbesondere des zweiten Kältemittels zumindest teilweise an bzw. nahe dem zweiten Isolationselement 54, zu messen. Die zwei zweiten Temperatursensoren 72 sind hierbei insbesondere exemplarisch zumindest teilweise an dem zweiten Isolationselement 54 angeordnet bzw. befestigt, beispielsweise angeklebt. Die exemplarische Tauscheinheit 5b ist hierbei ferner ausgelegt, mindestens ein stromabwärts entlang einer Strömungsrichtung des zweiten Kältemittels entlang dem zweiten Isolationselement 54 angeordnetes thermoelektrisches Element 5a der exemplarischen Tauscheinheit 5b basierend auf der mindestens einen zweiten gemessenen Temperatur zu regeln. Insbesondere kann der mindestens eine zweite Temperatursensor 72 derart angeordnet sein, dass zumindest ein zweiter Temperatursensor 72 entlang der Strömungsrichtung des zweiten Kältemittels entlang dem zweiten Isolationselement 54 zwischen zwei benachbarten thermoelektrischen Elementen 5a angeordnet ist.

Ferner kann zumindest ein zweiter Temperatursensor 72 stromaufwärts entlang der Strömungsrichtung des zweiten Kältemitels entlang dem zweiten Isolationselement 54 von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen 5a angeordnet sein und/oder zumindest ein zweiter Temperatursensor 72 stromabwärts entlang der Strömungsrichtung des zweiten Kältemittels entlang dem zweiten Isolationselement 54 von einem oder mehreren thermoelektrischen Elementen 5a angeordnet sein.

Der mindestens eine zweite Temperatursensor 72 und das mindestens eine thermoelektrische Element 5a der exemplarischen Tauscheinheit 5b können ferner ausgelegt sein, einen Volumenstrom des zweiten Kältemittels über das zweite Isolationselement 54 zu bestimmen.

Figur 17 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnits eines externen Wärmeübertragers 5. Der externe Wärmeübertrager 5 umfasst hierbei insbesondere ein erstes Isolationselement 51, ein beispielhaftes thermoelektrisches Element 5a und ein zweites Isolationselement 54. Das thermoelektrische Element 5a ist hierbei beispielhaft als Peltier-Element ausgebildet. Das thermoelektrische Element 5a weist eine kalte Seite auf, wobei das thermoelektrische Element 5a mit der kalten Seite über eine erste Metallbrücke 52 an dem ersten Isolationselement 51 angeordnet ist. Das thermoelektrische Element 5a weist ferner eine warme Seite auf, wobei das thermoelektrische Element 5a mit der warmen Seite über eine zweite Metallbrücke 53 an dem zweiten Isolationselement 54 angeordnet ist. Hierbei ist das in Figur 17 gezeigte exemplarische erste Isolationselement 51 ausgelegt, mit einem weiteren ersten Leitungselement, beispielsweise eine Metallplatte mit Leitungsbohrungen, thermisch gekoppelt zu werden, wobei das erste Kältemittel durch das weitere erste Leitungselement fließt. Ferner ist das in Figur 17 gezeigte exemplarische zweite Isolationselement 54 ausgelegt, mit einem weiteren zweiten Leitungselement, beispielsweise eine Metallplatte mit Leitungsbohrungen, thermisch gekoppelt zu werden, wobei das zweite Kältemittel durch das weitere zweite Leitungselement fließt.

Das erste Kältemittel kann hierbei insbesondere eine Temperatur T2 und das zweite Kältemittel eine Temperatur T ₁ aufweisen, wobei eine Differenz T ₁ - T ₂ einen Temperaturhub zwischen dem ersten und zweiten Kältemitel darstellt. Die kalte Seite des thermoelektrischen Elements 5a kann hierbei ferner eine Temperatur T _c und die warme Seite des thermoelektrischen Elements 5a eine Temperatur T _H aufweisen, wobei eine Differenz T _H - T _c einen Temperaturhub des thermoelektrischen Elements 5a darstellt. Ein Wärmeübergang entspricht des Wärmeübergangs zwischen der warmen Seite und dem zweiten Kältemittel T _H - T ₁ , während ein Wärmeübergang α ₂ dem Wärmeübergang zwischen der kalten Seite und dem ersten Kältemitel T _C - T ₂ entspricht.

Eine Leistungszahl COP _Peltier des externen Wärmeübertragers 5 kann durch die folgende Formel berechnet werden:

In einer beispielhaften Verwendung des exemplarischen Wärmeübertragers 5 aus Figur 17 kann T ₁ = 295K , T ₂ = 280K , T _H = 310K und T _c = 265K entsprechen. Hierdurch ergibt sich COP _Peltier ≈ 1,70. Dies ist exemplarisch in dem Graphen der Figur 17 dargestellt. Hierbei repräsentiert T die Temperatur, d die Distanz, Ṁ ₁ und die jeweiligen Massenströme des zweiten und ersten Kältemittels.

Figur 18 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines externen Wärmeübertragers 5. Der externe Wärmeübertrager 5 umfasst hierbei insbesondere ein erstes Isolationselement 51 , ein beispielhaftes thermoelektrisches Element 5a und ein zweites Isolationselement 54. Das thermoelektrische Element 5a ist hierbei beispielhaft als Peltier-Element ausgebildet. Das thermoelektrische Element 5a weist eine kalte Seite auf, wobei das thermoelektrische Element 5a mit der kalten Seite über eine erste Metallbrücke 52 an dem ersten Isolationselement 51 angeordnet ist. Das thermoelektrische Element 5a weist ferner eine warme Seite auf, wobei das thermoelektrische Element 5a mit der warmen Seite über eine zweite Metallbrücke 53 an dem zweiten Isolationselement 54 angeordnet ist. Hierbei ist das in Figur 18 gezeigte exemplarische erste Isolationselement 51 ausgelegt, mit dem ersten Kältemitel insbesondere direkt in Kontakt zu gelangen. Ferner ist das in Figur 18 gezeigte exemplarische zweite Isolationselement 54 ausgelegt, mit dem zweiten Kältemittel insbesondere direkt in Kontakt zu gelangen. Eine entsprechende Oberflächenprofilierung des ersten Isolationselements 51 und des zweiten Isolationselements 54 ist hierbei schematisch exemplarisch dargestellt.

Bei einer beispielhaften Verwendung des exemplarischen Wärmeübertragers 5 aus Figur 18 kann insbesondere das thermoelektrische Element 5a optimiert werden, wobei es insbesondere möglich ist, eine Wärmeübertragung über beispielsweise zwischengelagerte Leitungselemente nicht mehr zu berücksichtigen . Hierbei können somit bei einer exemplarischen Verwendung T ₁ = 295K und T ₂ = 280K gegenüber dem Beispiel aus Figur 17 unverändert bleiben, und T _H = 297K und T _c = 278K gegenüber dem Beispiel aus Figur 17 optimiert werden. Hierdurch ergibt sich nach Formel (1) insbesondere eine Leistungszahl COP _Peltier ≈ 2,76. Somit kann hierbei eine signifikante Erhöhung der Leistungszahl des externen Wärmeübertragers erreicht werden. Dies ist exemplarisch in dem Graphen der Figur 18 dargestellt. Hierbei repräsentiert T die Temperatur, d die Distanz, und M ₂ die jeweiligen Massenströme des zweiten und ersten Kältemitels.

Figur 19 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnits eines externen Wärmeübertragers 5. Der exemplarische externe Wärmeübertrager 5 besteht hierbei insbesondere aus einer oberen Deckplatte 56, zwei Tauscheinheiten 5b und einer unteren Deckplate 57. Der exemplarische externe Wärmeübertrager 5 kann ferner aus einem ersten Kältemitteleinfluss, einem ersten Kältemittelausfluss, einem zweiten Kältemiteleinfluss und einem zweiten Kältemitelausfluss bestehen, wobei diese darstellungsbedingt nicht in Figur 19 gezeigt sind.

Die beiden Tauscheinheiten 5b sind hierbei im Wesentlichen identisch ausgebildet. Jede Tauscheinheit 5b weist hierbei insbesondere ein erstes Isolationselement 51, mindestens ein thermoelektrisches Element 5a und ein zweites Isolationselement 54 auf. Das mindestens eine thermoelektrische Element 5a ist hierbei beispielhaft als Peltier-Element ausgebildet. Das thermoelektrische Element 5a weist eine kalte Seite auf, wobei das thermoelektrische Element 5a mit der kalten Seite über eine erste Metallbrücke 52 an dem ersten Isolationselement 51 angeordnet ist. Das thermoelektrische Element 5a weist ferner eine warme Seite auf, wobei das thermoelektrische Element 5a mit der warmen Seite über eine zweite Metallbrücke 53 an dem zweiten Isolationselement 54 angeordnet ist. Hierbei ist das in Figur 19 gezeigte exemplarische erste Isolationselement 51 ausgelegt, mit dem ersten Kältemittel insbesondere direkt in Kontakt zu gelangen. Ferner ist das in Figur 19 gezeigte exemplarische zweite Isolationselement 54 ausgelegt, mit dem zweiten Kältemittel insbesondere direkt in Kontakt zu gelangen. Eine entsprechende Oberflächenprofilierung des ersten Isolationselements 51 und des zweiten Isolationselements 54 ist hierbei schematisch exemplarisch dargestellt.

Ferner können auch die obere Deckplatte 56 und/oder die untere Deckplate 57 eine Oberflächenprofilierung aufweisen, um einen Fluss des ersten bzw. zweiten Kältemittels darüber zu beeinflussen und/oder Turbulenzen in dem Fluss des ersten bzw. zweiten Kältemitels zu erzeugen.

Zwischen der oberen Deckplatte 56 und dem ersten Isolationselement 51 einer benachbart angeordneten Tauscheinheit 5b ist beispielsweise ein erster Strömungsabschnitt 5e für das erste Kältemittel gebildet. Ebenfalls ist beispielsweise zwischen der unteren Deckplatte 57 und dem ersten Isolationselement 51 einer benachbart angeordneten Tauscheinheit 5b ein weiterer erster Strömungsabschnit 5e für das erste Kältemittel gebildet. Zwischen den beiden gezeigten Tauscheinheiten 5b bzw. zwischen den zweiten Isolationselementen 54 der beiden gezeigten Tauscheinheiten 5b ist beispielsweise ein zweiter Strömungsabschnitt 5f für das zweite Kältemitel gebildet.

Eine Dicke D1 der oberen Deckplate 56 und/oder der unteren Deckplate 57 kann hierbei bespielhaft etwa 3mm betragen. Eine Dicke der thermoelektrischen Elemente 5a, senkrecht zu einer imaginären Ebene entlang welcher die thermoelektrischen Elemente 5a angeordnet sind, kann beispielsweise etwa 4mm betragen, so dass eine Dicke D2 von einem Mittelpunkt eines ersten Strömungsabschnits 5e zu einem Mittelpunkt eines benachbarten zweiten Strömungsabschnitts 5f beispielsweise etwa 8mm betragen kann. Eine maximale Dicke D3 eines ersten Strömungsabschnitts 5e kann insbesondere im Wesentlichen identisch zu einer Dicke eines zweiten Strömungsabschnitts 5f ausgebildet sein. Insbesondere ergibt sich somit beispielsweise für den in Figur 19 gezeigten externen Wärmeübertrager 5 ein Gesamtdurchmesser von etwa 22mm. In einem ähnlich ausgebildeten Vergieichsbeispiel mit zwischengelagerten Leitungselementen mit zwei ersten Strömungsabschniten und einem zweiten Strömungsabschnit kann die Gesamtdicke etwa 74mm betragen. Somit ist durch den in Figur 19 gezeigten exemplarischen externen Wärmeübertrager 5 insbesondere zusätzlich eine Reduzierung des Gesamtdurchmessers gegenüber dem Vergleichsbeispiel um einen Faktor von etwa 3 möglich bzw. bei gleichem Gesamtdurchmesser und/oder Bauvolumen eine Erhöhung der Leistung gegenüber dem Vergleichsbeispiel um einen Faktor von etwa 3 möglich.

Figur 20A zeigt eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen externen Wärmeübertragers 5, wobei der externe Wärmeübertrager 5 eine Vielzahl von Tauscheinheiten 5b aufweist. Figur 20B zeigt ferner eine perspektivische Ansicht eines ersten Isolationselements 51,

Die Tauscheinheiten 5b sind hierbei im Wesentlichen identisch ausgebildet. Jede Tauscheinheit 5b weist hierbei insbesondere ein erstes Isolationselement 51, mindestens ein thermoelektrisches Element 5a und ein zweites Isolationselement 54 auf. Das mindestens eine thermoelektrische Element 5a ist hierbei beispielhaft als Peltier-Element ausgebildet. Jedes thermoelektrische Element 5a weist eine kalte Seite auf, wobei das jeweilige thermoelektrische Element 5a mit der kalten Seite an einem ersten Isolationselement 51 angeordnet ist. Jedes thermoelektrische Element 5a weist ferner eine warme Seite auf, wobei das jeweilige thermoelektrische Element 5a mit der warmen Seite an einem zweiten Isolationselement 54 angeordnet ist. Insbesondere weisen das exemplarische erste Isolationselement 51 und das exemplarische zweite Isolationselement 54 hierbei Vertiefungen 58 auf, in welchen die thermoelektrischen Elemente 5a zumindest teilweise eingebettet und/oder angeordnet und/oder befestigt sind.

Die ersten Isolationselemente 51 und die zweiten Isolationselemente 54 weisen hierbei insbesondere eine Vielzahl von Bohrungen 59 auf, wobei die Bohrungen 59 zur Durchströmung bzw. Durchfließung von dem ersten Kältemitel oder dem zweiten Kältemittel ausgelegt sind. Insbesondere sind die Bohrungen 59 jeweils ausgelegt, um fluidisch mit einem ersten Kältemiteleinfluss, einem ersten Kältemittelausfluss, einem zweiten Kältemitteleinfluss oder einem zweiten Kältemittelausfluss verbunden zu sein.

Die Vielzahl von thermoelektrischen Elementen 5a weist hierbei eine Vielzahl von Zuleitungen 55 auf, welche ausgelegt sind, die jeweiligen thermoelektrischen Elemente 5a mit Strom bzw. Elektrizität zu versorgen.

Figur 21 A zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Isolationselements 54 mit einer zweiten Oberflächenprofilierung.

Insbesondere weist eine zweite Kontaktoberfläche des zweiten Isolationselements 54 zu dem zweiten Kältemitel die zweite Oberflächenprofilierung auf. Die zweite Oberflächenprofilierung ist hierbei insbesondere ausgelegt, Turbulenzen in dem zweiten Kältemittel, welches die zweite Kontaktoberfläche überströmt, zu erzeugen bzw. zu erhöhen. Insbesondere weist die zweite Oberflächenprofilierung hierzu beispielsweise eine Vielzahl von zweiten Rippenelementen 62 auf, welche von der zweiten Kontaktoberfläche vorstehen. Die Vielzahl von zweiten Rippenelementen 62 sind insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen gleich beabstandet zueinander ausgebildet. Jedes zweite exemplarische Rippenelement 62 weist beispielsweise zwei gerade Abschnite auf, welche in einem Zigzag-Muster angeordnet sind. Die zweiten Rippenelement 62 bzw. die geraden Abschnitte der zweiten Rippenelemente 62 können hierbei insbesondere gemäß einer Strömungsrichtung des zweiten Kältemitels ausgerichtet sein. Insbesondere können die zwei geraden Abschnite eine Pfeilstruktur im Wesentlichen in Richtung der Strömungsrichtung des zweiten Kältemitels bilden.

Figur 21 B zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Isolationselements 51 mit einer ersten Oberflächenprofilierung.

Insbesondere weist eine erste Kontaktoberfläche des ersten Isolationselements 51 zu dem ersten Kältemittel die erste Oberflächenprofilierung auf. Die erste Oberflächenprofilierung ist hierbei insbesondere ausgelegt, Turbulenzen in dem ersten Kältemittel, welches die erste Kontaktoberfläche überströmt, zu erzeugen bzw. zu erhöhen. Insbesondere weist die erste Oberflächenprofilierung hierzu beispielsweise eine Vielzahl von ersten Rippenelementen 61 auf, welche von der ersten Kontaktoberfläche vorstehen. Die Vielzahl von ersten Rippenelementen 61 sind insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen gleich beabstandet zueinander ausgebildet. Jedes erste exemplarische Rippenelement 61 weist beispielsweise zwei gerade Abschnitte auf, welche in einem Zigzag-Muster angeordnet sind. Die ersten Rippenelement 61 bzw. die geraden Abschnitte der ersten Rippenelemente 61 können hierbei insbesondere gemäß einer Strömungsrichtung des ersten Kältemittels ausgerichtet sein. Insbesondere können die zwei geraden Abschnite eine Pfeilstruktur im Wesentlichen in Richtung der Strömungsrichtung des ersten Kältemitels bilden.

Figur 22 zeigt eine Querschnitsansicht eines exemplarischen externen Wärmeübertragers 5, wobei der externe Wärmeübertrager eine Vielzahl von Tauscheinheiten 5b, insbesondere 18 Tauscheinheiten 5b, sowie eine obere Deckplatte 63 und eine untere Deckplatte 64 aufweist.

Insbesondere umfasst der externe Wärmeübertrager 5 eine Vielzahl von ersten Strömungsabschnit 5e, durch welche das erste Kältemittel fließt. In dem gezeigten Beispiel umfasst der externe Wärmeübertrager 5 10 erste Strömungsabschnitte 5e. Die Vielzahl von ersten Strömungsabschnitten 5e sind mit einem ersten Kältemiteleinfluss (nicht gezeigt) und einem ersten Kältemittelausfluss (nicht gezeigt) verbunden.

Insbesondere umfasst der externe Wärmeübertrager 5 ferner eine Vielzahl von zweiten Strömungsabschnit 5f, durch welche das zweite Kältemittel fließt. In dem gezeigten Beispiel umfasst der externe Wärmeübertrager 5 9 zweite Strömungsabschnitte 5f. Die Vielzahl von zweiten Strömungsabschnitten 5f sind mit einem zweiten Kältemiteleinfluss 65 und einem zweiten Kältemittelausfluss 66 verbunden.

Insbesondere sind in dem gezeigten exemplarischen externen Wärmeübertrager 5 der mindestens eine erste Strömungsabschnit 5e und der mindestens eine zweite Strömungsabschnit 5f abwechselnd gestapelt angeordnet bzw. die Vielzahl von Tauscheinheiten 5b gestapelt angeordnet. Insbesondere ist somit kein erster Strömungsabschnitt 5e direkt benachbart zu einem weiteren ersten Strömungsabschnitt 5e angeordnet und/oder kein zweiter Strömungsabschnit 5f direkt benachbart zu einem weiteren zweiten Strömungsabschnitt 5f angeordnet.

Die obere Deckplatte 63 und/oder die untere Deckplatte 64 sind hierbei insbesondere als im Wesentlichen plattenartig und/oder im Wesentlichen planar ausgebildet. Die obere Deckplatte 63 und die untere Deckplate 64 sind hierbei insbesondere ausgelegt, den externen Wärmeübertrager 5 vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt werden.

Insbesondere ist zwischen der oberen Deckplatte 63 und einer benachbarten Tauscheinheit 5b ein oberer Strömungsabschnitt gebildet, der insbesondere als ein erster Strömungsabschnitt 5e ausgebildet ist und ausgelegt ist, von dem ersten Kältemittel durchfließbar bzw. durchströmbar zu sein. Insbesondere ist zwischen der unteren Deckplate 64 und einer benachbarten Tauscheinheit 5b ein unterer Strömungsabschnitt gebildet, der insbesondere als ein erster Strömungsabschnitt 5e ausgebildet ist und ausgelegt ist, von dem ersten Kältemitel durchfließbar bzw. durchströmbar zu sein.

Insbesondere sind die Vielzahl von Tauscheinheiten 5b im Wesentlichen zwischen der oberen Deckplate 63 und der unteren Deckplatte 64 angeordnet. Insbesondere sind ferner die obere Deckplatte 63, die untere Deckplate 64, und die Vielzahl von Tauscheinheiten 5b im Wesentlichen planar und in Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet.

Insbesondere besteht der exemplarische externe Wärmeübertrager 5 aus der oberen Deckplatte 63, der unteren Deckplatte 64, der Vielzahl von Tauscheinheiten 5b, einem ersten Kältemiteleinfluss (nicht gezeigt), einem ersten Kältemittelausfluss (nicht gezeigt), einem zweiten Kältemiteleinfluss 65 und einem zweiten Kältemittelausfluss 66. Jede Tauscheinheit 5b kann insbesondere eine erste Kältemitteleinflussbohrung aufweisen, welche fluidisch mit dem ersten Kältemitteleinfluss verbunden ist, eine erste Kältemittelausflussbohrung aufweisen, welche fluidisch mit dem ersten Kältemittelausfluss verbunden ist, eine zweite Kältemitteleinflussbohrung aufweisen, welche fluidisch mit dem zweiten Kältemitteieinfluss 65 verbunden ist, und eine zweite Kältemittelausflussbohrung aufweisen, welche fluidisch mit dem zweiten Kältemittelausfluss 66 verbunden ist.

Figur 23A zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Isolationselements 51 mit einem Beispiel einer ersten Oberflächenprofilierung.

Die erste Oberflächenprofilierung ist hierbei insbesondere ausgelegt, Turbulenzen in dem ersten Kältemittel, welches die erste Kontaktoberfläche überströmt, zu erzeugen bzw. zu erhöhen. Insbesondere weist die erste Oberflächenprofilierung hierzu beispielsweise eine Vielzahl von ersten Rippenelementen 61 auf, welche von der ersten Kontaktoberfläche vorstehen. Die Vielzahl von ersten Rippenelementen 61 sind insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen gleich beabstandet zueinander ausgebildet. Jedes erste exemplarische Rippenelement 61 weist beispielsweise eine Vielzahl von geraden Abschnitten auf, welche in einem Zigzag-Muster angeordnet sind. Die geraden Abschnitte sind hierbei beispielsweise derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass ein Winkel cp zwischen einem jeweiligen Abschnitt und einer imaginären Gerade, welche im Wesentlichen von der ersten Kältemitteleinflussbohrung zu der ersten Kältemittelausflussbohrung verläuft und/oder im Wesentlichen parallel zu einer langen Seite des ersten Isolationselements 51 ist, einen Wert von 70° aufweist. Mit anderen Worten können geraden Abschnite hierbei beispielsweise derart ausgebildet bzw. angeordnet sein, dass ein Winkel cps zwischen den jeweiligen benachbarten Abschniten einen Wert von z.B. 140° aufweist. Hierbei sind die ersten Rippenelemente 61 insbesondere derart ausgebildet, dass sich diese im Wesentlichen senkrecht zu einer Strömungsrichtung und/oder im Wesentlichen senkrecht zu einer Geraden erstrecken, welche zwischen der ersten Kältemitteleinflussbohrung und der ersten Kältemitelausflussbohrung verläuft.

Insbesondere können bei ersten Rippenelementen, welche sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Strömungsrichtung und/oder im Wesentlichen senkrecht zu einer Geraden erstrecken, welche zwischen der ersten Kältemitteleinflussbohrung und der ersten Kältemittelausflussbohrung verläuft, bei Werten des Winkels cp von etwa 45° bis etwa 90° bzw. bei Werten des Winkels φ2 von etwa 90° bis etwa 180° starke Turbulenzen in dem ersten Kältemittel erzeugt werden.

Figur 23B zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Isolationselements 51 mit einem weiteren Beispiel einer ersten Oberflächenprofilierung.

Die erste Oberflächenprofilierung ist hierbei insbesondere ausgelegt, Turbulenzen in dem ersten Kältemittel, welches die erste Kontaktoberfläche überströmt, zu erzeugen bzw. zu erhöhen. Insbesondere weist die erste Oberflächenprofilierung hierzu beispielsweise eine Vielzahl von ersten Rippenelementen 61 auf, welche von der ersten Kontaktoberfläche vorstehen. Die Vielzahl von ersten Rippenelementen 61 sind insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen gleich beabstandet zueinander ausgebildet. Jedes erste exemplarische Rippenelement 61 weist beispielsweise eine Vielzahl von geraden Abschniten auf, welche in einem Zigzag-Muster angeordnet sind. Die geraden Abschnitte sind hierbei beispielsweise derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass ein Winkel φ zwischen einem jeweiligen Abschnit und einer imaginären Gerade, welche im Wesentlichen von der ersten Kältemitteleinflussbohrung zu der ersten Kältemittelausflussbohrung verläuft und/oder im Wesentlichen parallel zu einer langen Seite des ersten Isolationselements 51 ist, einen Wert von 30° aufweist. Mit anderen Worten können geraden Abschnite hierbei beispielsweise derart ausgebildet bzw. angeordnet sein, dass ein Winkel φ2 zwischen den jeweiligen benachbarten Abschnitten einen Wert von z.B. 120° aufweist. Hierbei sind die ersten Rippenelemente 61 insbesondere derart ausgebildet, dass sich diese im Wesentlichen parallel zu einer Strömungsrichtung und/oder im Wesentlichen parallel zu einer Geraden erstrecken, welche zwischen der ersten Kältemitteleinflussbohrung und der ersten Kältemittelausflussbohrung verläuft.

Insbesondere können bei ersten Rippenelementen, welche sich im Wesentlichen parallel zu einer Strömungsrichtung und/oder im Wesentlichen parallel zu einer Geraden erstrecken, welche zwischen der ersten Kältemiteleinflussbohrung und der ersten Kältemittelausflussbohrung verläuft, bei Werten des Winkels φ von etwa 0° bis etwa 45° bzw. bei Werten eines Winkels φ2 von etwa 0° bis etwa 90° weichere bzw. schwächere Turbulenzen in dem ersten Kältemittel erzeugt werden.

In Figuren 23A und 23B wurden aus illustrativen Gründen jeweils exemplarische erste Isolationselemente 51 dargestellt. Die gezeigten exemplarischen Oberflächenprofilierungen können jedoch auch beispielsweise auf dem zweiten Isolationselement 54 ausgebildet werden.

Die in den Figuren dargestellten und oben beschrieben Werte und Wertebereiche, insbesondere Temperaturen, Leistungen, Energien, etc. sind beispielhaft für ein oder mehrere exemplarische Ausführungsformen. Die Erfindung ist nicht auf diese Werte und/oder Wertebereiche beschränkt, sondern je nach Anwendung bei/für andere Werte und/oder Wertebereiche einsetzbar.

Die Erfindung ist insbesondere nicht auf die explizit in dieser Offenbarung beschriebenen und/oder gezeigten exemplarischen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr kann ein Wärmetauscher, ein Wärmetauschernetzwerk und ein Wärmetauschverfahren eine beliebige Kombination der hierin beschriebenen und/oder gezeigten Merkmale aufweisen. Bezugszeichenliste

K1 Verdampfer

K2 Kältemitelwärmeübertrager K3 Kompressor K4 Kondensator K5 Drossel- bzw. Expansionsventil 1 Wärmetauscher

E1 Erster Wärmetauschereinflussabschnitt E2 Zweiter Wärmetauschereinflussabschnit A1 Erster Wärmetauscherausflussabschnitt A2 Zweiter Wärmetauscherausflussabschnitt 5 Externer Wärmeübertrager 10 Wärmetauschabschnitt 20 Wärmetauschernetzwerk 21 Kondensator 22 Kältemittelwärmeübertrager 23 Drossel- bzw. Expansionsventil 24 Verdampfer 25 Kompressor 5a Thermoelektrisches Element 5b Tauscheinheit 5c Einlass 5d Auslass 5e Erster Strömungsabschnit 5f Zweiter Strömungsabschnit 51 Erstes Isolationselement 52 Erste Metallbrücke 53 Zweite Metallbrücke 54 Zweites Isolationselement 55 Zuleitung

55A Stromquelle

56, 63 Obere Deckplate

57, 64 Untere Deckplatte

58 Vertiefung

59 Bohrung

61 Erstes Rippenelement

62 Zweites Rippenelement

65 Zweiter Kältemitteteinfluss

66 Zweiter Kältemitelausfluss

71 Erster Temperatursensor

72 Zweiter Temperatursensor

D1, D2, D3 Dicke