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Title:
METHOD FOR OPERATING A HEAT PUMP, HEAT PUMP, VENTILATION SYSTEM, AND VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/200607
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a heat pump (2), wherein, in a first operating mode of the heat pump (2), a refrigerant evaporates in an evaporator (4) of the heat pump (2), the refrigerant absorbing (30) thermal energy (28) from the surroundings. The refrigerant is then conducted via a compressor (12) of the heat pump (2) into a condenser (6) of the heat pump (2), in which condenser the refrigerant cools and condenses out, the refrigerant releasing (32) thermal energy (28). In the first operating mode of the heat pump (2), the refrigerant is also conducted via an expansion valve (14) of the heat pump (2) into the evaporator (4) again. According to the invention, to achieve an improved method for operating the heat pump (2), thermal energy (28) is supplied to the refrigerant in a second operating mode of the heat pump (2) by means of a heating element (18) of the heat pump (2). The refrigerant is then conducted via the compressor (12) into the condenser (6) of the heat pump (2), in which condenser the refrigerant cools and condenses out, the refrigerant releasing (32) thermal energy (28). In a second operating mode of the heat pump (2), the refrigerant is also conducted via the expansion valve (14) of the heat pump (2) into the heating element (18) again.

Inventors:
KASAP IRFAN (DE)
SCHMITZ MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/055493
Publication Date:
October 08, 2020
Filing Date:
March 03, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS MOBILITY GMBH (DE)
International Classes:
B60H1/00; F25B5/02; F25B30/02; F25B41/00; F25B41/04
Foreign References:
US20140007605A12014-01-09
US3243970A1966-04-05
US20020184908A12002-12-12
DE102015121188A12017-06-08
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe (2),

wobei in einem ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe (2)

- ein Kältemittel in einem Verdampfer (4) der Wärmepumpe (2) verdampft, wobei das Kältemittel thermische Energie (28) aus der Umgebung aufnimmt (30),

- das Kältemittel über einen Verdichter (12) der Wärmepum pe (2) in einen Verflüssiger (6) der Wärmepumpe (2) ge führt wird, in welchem das Kältemittel abkühlt und aus kondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie (28) abgibt (32),

- das Kältemittel über ein Expansionsventil (14) der Wär mepumpe (2) wieder in den Verdampfer (4) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

in einem zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe (2)

- mittels eines Heizelements (18) der Wärmepumpe (2) dem Kältemittel thermische Energie (28) zugeführt wird,

- das Kältemittel über den Verdichter (12) in den Verflüs siger (6) der Wärmepumpe (2) geführt wird, in welchem das Kältemittel abkühlt und auskondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie (28) abgibt (32),

- das Kältemittel über das Expansionsventil (14) der Wär mepumpe (2) wieder in das Heizelement (18) geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Heizelement (18) elektrische Energie in thermische Ener gie (28) umwandelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

mittels des Heizelements (18) das Kältemittel über seinen Kondensationspunkt erhitzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

unter der Verwendung von Wegeventilen (24, 26) zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Wärmepumpe (2) bei Umgebungstemperaturen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts im ersten Betriebsmodus betrieben wird und bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts im zweiten Betriebsmodus betrieben wird.

6. Wärmepumpe (2) mit einem Verdampfer (4) und einen Verflüs siger ( 6 ) ,

wobei eine verdampferseitige Kältemittelleitung (8) der Wär mepumpe (2) durch den Verdampfer (4) hindurchführt und eine verflüssigerseitige Kältemittelleitung (10) durch den Ver flüssiger (6) hindurchführt, wobei die verdampferseitige Käl temittelleitung (8) einerseits über einen Verdichter (12) und andererseits über ein Expansionsventil (14) mit der verflüs sigerseitigen Kältemittelleitung (10) zu einem Kältemittel kreislauf (16) verbunden ist,

gekennzeichnet durch

ein Heizelement (18) und eine weitere Kältemittelleitung (20), die durch das Heizelement (18) hindurch führt und die zu der verdampferseitigen Kältemittelleitung (8) parallel geschaltet ist.

7. Wärmepumpe (2) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die weitere Kältemittelleitung (20) einerseits über den Ver dichter (12) und andererseits über das Expansionsventil (14) mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung (10) zu einem weiteren Kältemittelkreislauf (22) verbunden ist.

8. Wärmepumpe (2) nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Heizelement (18) ein elektrisches Heizelement ist.

9. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 8,

gekennzeichnet durch

ein erstes Wegeventil (24), welches zwischen dem Verdampfer (4) und dem Verdichter (12) angeordnet ist, und ein zweites Wegeventil (26), welches zwischen dem Expansions ventil (14) und dem Verdampfer (4) angeordnet ist,

wobei die weitere Kühlmittelleitung (20) einerseits an das erste Wegeventil (24) und andererseits an das zweite Wegeven til (26) angeschlossen ist.

10. Wärmepumpe (2) nach Anspruch 7 und Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Wegeventile (24, 26) dazu eingerichtet sind, zwischen dem erstgenannten Kältemittelkreislauf (16) und dem weiteren Käl temittelkreislauf (22) umzuschalten.

11. Wärmepumpe (2) nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Wegeventile (24, 26) mittels elektrischer Signale steuer bar sind.

12. Wärmepumpe (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass

die Wegeventile (24, 26) als Magnetventile ausgebildet sind.

13. Belüftungsanlage (36) mit einer Wärmepumpe (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 12 und einem Luftkanal (38), in welchem der Verflüssiger (6) der Wärmepumpe (2) angeordnet ist.

14. Fahrzeug (34) mit einer Belüftungsanlage (36) nach An spruch 13 und einem Innenraum (40), wobei der Luftkanal (38) der Belüftungsanlage (36) in den Innenraum (40) mündet.

15. Fahrzeug (34) nach Anspruch 14,

welches als Schienenfahrzeug ausgebildet ist.

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe, Wärmepumpe, Belüf tungsanlage und Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Wär mepumpe, bei dem in einem ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe ein Kältemittel in einem Verdampfer der Wärmepumpe verdampft, wobei das Kältemittel thermische Energie aus der Umgebung aufnimmt. Das Kältemittel wird über einen Verdichter der Wär mepumpe in einen Verflüssiger der Wärmepumpe geführt, in wel chem das Kältemittel abkühlt und auskondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie abgibt. In dem ersten Be triebsmodus der Wärmepumpe wird dann das Kältemittel über ein Expansionsventil der Wärmepumpe wieder in den Verdampfer ge führt .

In dem ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe stellt sich also ein Kältemittelkreislauf ein, bei dem das Kältemittel die Elemente der Wärmepumpe in der Abfolge Verdampfer - Verdich ter - Verflüssiger - Expansionsmodul durchläuft. Diese Abfol ge wird in der Regel mehrmals wiederholt.

Eine Wärmepumpe kann beispielsweise in einer Belüftungsanlage zur Erwärmung von Luft mittels der im Verflüssiger vom Kälte mittel angegebenen thermischen Energie eingesetzt werden. Da zu ist der Verflüssiger in einem Luftkanal der Belüftungsan lage angeordnet.

Ein Problem ist, dass der Verdichter nur bei Umgebungstempe raturen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts betreibbar ist. Das heißt, dass auch die Wärmepumpe nur bei Umgebungs temperaturen oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts betrieben werden kann.

Wird die Wärmepumpe in einer Belüftungsanlage - wie zuvor be schrieben - eingesetzt, so ist in der Regel zusätzlich zu der Wärmepumpe ein elektrisches Heizelement nötig, welches eben falls in dem Luftkanal der Belüftungsanlage angeordnet ist. Bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenz werts wird dann die Wärmepumpe deaktiviert und das Heizele ment aktiviert. Das Heizelement wird dann zur direkten Erwär mung von Luft eingesetzt. Dazu wandelt das Heizelement elekt rische Energie in thermische Energie um und gibt diese an die Luft ab.

Das im Luftkanal angeordnete Heizelement ist groß und schwer. Besonders im mobilen Bereich, d. h. besonders bei Fahrzeugen, ist es eine Bestrebung, Gewicht und Platz zu sparen. Große und schwere Heizelemente stehen dem entgegen.

Ein weiterer Nachteil ist, dass der Wärmeübergang von der Oberfläche des im Luftkanal angeordneten Heizelements auf Luft relativ schlecht ist. Um eine ausreichende Erwärmung der Luft zu gewährleisten, sind hohe Temperaturen der Oberfläche des Heizelements nötig. Aufgrund der hohen Temperaturen müs sen wiederum Sicherheitselemente wie Thermostate und/oder Esti-Schalter vorgesehen werden.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe anzugeben, welches in einem größeren Temperaturbereich als bisher benutzt werden kann. Vorzugsweise kann aufgrund des verbesserten Verfahrens auf ein parallel zu der Wärmepumpe verwendbares Heizelement im Luftkanal einer Belüftungsanlage verzichtet werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs ge nannten Art, bei dem erfindungsgemäß in einem zweiten Be triebsmodus der Wärmepumpe mittels eines Heizelements der Wärmepumpe dem Kältemittel thermische Energie zugeführt wird. Weiter wird das Kältemittel über den Verdichter in den Ver flüssiger der Wärmepumpe geführt, in welchem das Kältemittel abkühlt und auskondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie abgibt. In dem zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe wird dann das Kältemittel über das Expansionsventil der Wär mepumpe wieder in das Heizelement geführt. Auf diese Weise kann die Wärmepumpe in einem größeren Tempe raturbereich als bisher betrieben werden. Insbesondere kann die Wärmepumpe bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorge gebenen Grenzwerts in dem erfindungsgemäßen zweiten Betriebs modus betrieben werden.

Auf diese Weise kann bei Belüftungsanlagen darauf verzichtet werden, im Luftkanal zusätzlich zu der Wärmepumpe ein separa tes Heizelement vorzusehen.

Ferner ist der für das Heizelement der Wärmepumpe geltende Wärmeübergang auf das Kältemittel besser/effektiver als ein Wärmeübergang auf Luft. Deshalb kann das Heizelement der Wär mepumpe deutlich kleiner und leichter sein als ein zu der Wärmepumpe separates Heizelement. Auf diese Weise kann Ge wicht und Platz gespart werden.

Vorzugsweise stellt sich im ersten Betriebsmodus der Wärme pumpe ein Kältemittelkreislauf ein, bei dem das Kältemittel die Elemente der Wärmepumpe in der Abfolge Verdampfer - Ver dichter - Verflüssiger - Expansionsmodul durchläuft. Diese Abfolge kann mehrmals wiederholt werden.

Vorzugsweise stellt sich im zweiten Betriebsmodus der Wärme pumpe ein Kältemittelkreislauf ein, bei dem das Kältemittel die Elemente der Wärmepumpe in der Abfolge Heizelement - Ver dichter - Verflüssiger - Expansionsmodul durchläuft. Diese Abfolge kann mehrmals wiederholt werden.

Es ist bevorzugt, wenn das Heizelement elektrische Energie in thermische Energie umwandelt. Das heißt, dass das Heizelement vorzugsweise ein elektrisches Heizelement ist.

Prinzipiell kann das Heizelement auch ein anderes Heizelement sein. Beispielsweise könnte das Heizelement auch mit einem heißen Fluid betrieben werden.

Zweckmäßigerweise wird mittels des Heizelements das Kältemit tel über seinen Kondensationspunkt erhitzt. Insbesondere kann das Kältemittel mittels des Heizelements überhitzt werden.

Auf diese Weise kann eine Kondensation in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verflüssiger vermieden werden.

Im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe kann dem Kältemittel zumindest teilweise mittels des Heizelements thermische Ener gie zugeführt werden. Beispielsweise kann dem Kältemittel im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe ausschließlich mittels des Heizelements thermische Energie zugeführt werden.

Vorzugsweise wird unter der Verwendung von Wegeventilen zwi schen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet.

Die Wärmepumpe wird zweckmäßigerweise bei Umgebungstemperatu ren oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts im ersten Be triebsmodus betrieben.

Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Wärmepumpe bei Umgebungs temperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts im zweiten Betriebsmodus betrieben wird.

Ferner ist die Erfindung gerichtet auf eine Wärmepumpe mit einem Verdampfer und einen Verflüssiger. Eine verdampfersei tige Kältemittelleitung der Wärmepumpe führt durch den Ver dampfer hindurch. Außerdem führt eine verflüssigerseitige Kältemittelleitung durch den Verflüssiger hindurch. Die ver dampferseitige Kältemittelleitung ist einerseits über einen Verdichter und andererseits über ein Expansionsventil mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung zu einem Kältemittel kreislauf verbunden.

Erfindungsgemäß umfasst die Wärmepumpe ein Heizelement. Au ßerdem umfasst die Wärmepumpe eine weitere Kältemittellei tung, die durch das Heizelement hindurch führt. Die weitere Kältemittelleitung ist zu der verdampferseitigen Kältemittel leitung parallel geschaltet.

Auf diese Weise kann die Wärmepumpe in einem größeren Tempe raturbereich als bisher betreibbar sein. Als Kältemittelkreislauf kann ein Kreislauf für ein Kältemit tel aufgefasst werden.

Es ist zweckmäßig, wenn die weitere Kältemittelleitung einer seits über den Verdichter und andererseits über das Expansi onsventil mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung verbunden ist. Insbesondere kann die weitere Kältemittellei tung mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung zu einem weiteren Kältemittelkreislauf verbunden sein.

Es ist bevorzugt, wenn das Heizelement ein elektrisches Heiz element ist.

Zweckmäßigerweise führen die Kältemittelleitungen der Wärme pumpe im Betrieb der Wärmepumpe ein Kältemittel.

Vorzugsweise ist das Heizelement dazu eingerichtet, einem in der weiteren Kältemittelleitung geführten Kältemittel thermi sche Energie zuzuführen. Insbesondere kann das Heizelement dazu eingerichtet sein, einem durch das Heizelement hindurch geführten Kältemittel thermische Energie zuzuführen.

Die Wärmepumpe umfasst vorteilhafterweise ein erstes Wegeven til, welches vorzugsweise zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter angeordnet ist. Insbesondere kann das erste Wege ventil in der Kühlmittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter angeordnet sein.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Wärmepumpe ein zweites Wegeventil umfasst, welches vorzugsweise zwischen dem Expan sionsventil und dem Verdampfer angeordnet ist. Insbesondere kann das zweite Wegeventil in der Kühlmittelleitung zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfer angeordnet sein.

Zweckmäßigerweise ist die weitere Kühlmittelleitung einer seits an das erste Wegeventil und andererseits an das zweite Wegeventil angeschlossen. Insbesondere kann die weitere Kühlmittelleitung über die Wegeventile zu der ersten Kühlmittelleitung parallel geschal tet sein. Weiter kann die weitere Kühlmittelleitung über die Wegeventile mit der zweiten Kühlmittelleitung - insbesondere zu dem zweiten Kühlmittelkreislauf - verbunden sein.

Zweckmäßigerweise sind die Wegeventile dazu eingerichtet, zwischen dem erstgenannten Kältemittelkreislauf und dem wei teren Kältemittelkreislauf umzuschalten.

Es ist vorteilhaft, wenn die Wegeventile dazu eingerichtet sind, den erstgenannten Kältemittelkreislauf zu aktivieren und - insbesondere gleichzeitig - den weiteren Kältemittel kreislauf zu deaktivieren. Auf diese Weise kann dem Kältemit tel in dem Verdampfer thermische Energie zugeführt werden.

Weiter ist vorteilhaft, wenn die Wegeventile dazu eingerich tet sind, den erstgenannten Kältemittelkreislauf zu deakti vieren und - insbesondere gleichzeitig - den weiteren Kälte mittelkreislauf zu aktivieren. Auf diese Weise kann dem Käl temittel thermische Energie mittels des Heizelements zuge führt werden.

Die Wegeventile können dazu eingerichtet sein, beide Käl temittelkreisläufe - insbesondere gleichzeitig - zu aktivie ren. Auf diese Weise kann zumindest einem Teil des Kältemit tels thermische Energie mittels des Heizelements zugeführt werden. Weiter kann auf diese Weise einem Teil des Kältemit tels in dem Verdampfer thermische Energie zugeführt werden.

Weiter können die Wegeventile dazu eingerichtet sein, beide Kältemittelkreisläufe - insbesondere gleichzeitig - zu deak tivieren. Auf diese Weise kann die Wärmepumpe deaktiviert werden .

Es ist vorteilhaft, wenn die Wegeventile mittels elektrischer Signale steuerbar sind. Die Wegeventile können zum Beispiel als Magnetventile ausge bildet sein. Prinzipiell sind jedoch auch andere Wegeventile denkbar .

Vorzugsweise ist zumindest eines der Wegeventile als 3-Wege- ventil ausgebildet. Insbesondere kann jedes der Wegeventile jeweils als 3-Wegeventil ausgebildet sein.

Ferner ist die Erfindung auf eine Belüftungsanlage mit der zuvor genannten Wärmepumpe und/oder eine seiner Weiterbildun gen gerichtet. Die Belüftungsanlage weist außerdem einen Luftkanal auf, in welchem der Verflüssiger der Wärmepumpe an geordnet ist.

Zweckmäßigerweise ist die Wärmepumpe, insbesondere dessen Verflüssiger, zum Erwärmen von Luft im Luftkanal eingerich tet .

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Wärmepumpe kann in dem Luftkanal auf ein zur Wärmepumpe separates elekt risches Heizelement zum direkten Erwärmen von Luft verzichtet werden .

Auf diese Weise kann Platz und Gewicht gespart werden.

Die Belüftungsanlage kann eine Belüftungsanlage mit einer Heizfunktion sein. Weiter kann die Belüftungsanlage eine Klimaanlage sein. Insbesondere kann die Wärmepumpe - insbe sondere in einem weiteren Betriebsmodus - auch als Kühlgerät verwendet werden.

Weiter ist die Erfindung auf ein Fahrzeug mit der zuvor ge nannten Belüftungsanlage und/oder eine seiner Weiterbildungen gerichtet. Das Fahrzeug umfasst außerdem einen Innenraum, wo bei der Luftkanal der Belüftungsanlage in den Innenraum mün det .

Zweckmäßigerweise wird in den Innenraum zu leitende Luft durch den Luftkanal hindurch geführt. Die im Verflüssiger vom Kältemittel abgegebene thermische Energie kann die Luft im Luftkanal erwärmen. Dann kann die erwärmte Luft dem Innenraum zugeführt werden.

Das Fahrzeug kann beispielsweise als Schienenfahrzeug ausge bildet sein. Weiter kann das Fahrzeug als Bus, Lastwagen oder anderes Fahrzeug ausgebildet sein.

Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltun gen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammenge fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweck mäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weite ren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der er findungsgemäßen Wärmepumpe, der Belüftungsanlage und dem Fahrzeug kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegen ständlich formuliert zu sehen und umgekehrt.

Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfin dung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das je weilige Zahlwort eingeschränkt sein.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu tert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die da rin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit iso liert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung einge- bracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert wer den .

Es zeigen:

FIG 1 eine Wärmepumpe und

FIG 2 ein Fahrzeug mit einer Belüftungsanlage, welche die

Wärmepumpe aus FIG 1 aufweist.

FIG 1 zeigt schematisch eine Wärmepumpe 2. Die Wärmepumpe 2 weist einen Verdampfer 4 und einen Verflüssiger 6 auf.

Die Wärmepumpe 2 weist außerdem eine verdampferseitige Käl temittelleitung 8 auf, die durch den Verdampfer 4 hindurch führt. Weiter weist die Wärmepumpe 2 eine verflüssigerseitige Kältemittelleitung 10 auf, die durch den Verflüssiger 6 hin durchführt .

Die verdampferseitige Kältemittelleitung 8 kann innerhalb des Verdampfers 4 beispielsweise mäanderförmig verlaufen. Auch die verflüssigerseitige Kältemittelleitung 10 kann innerhalb des Verflüssigers 6 beispielsweise mäanderförmig verlaufen (nicht gezeigt) .

Die verdampferseitige Kältemittelleitung 8 ist einerseits über einen Verdichter 12 und andererseits über ein Expansi onsventil 14 mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung 10 verbunden. Insbesondere ist die verdampferseitige Käl temittelleitung 8 mit der verflüssigerseitigen Kältemittel leitung 10 zu einem Kältemittelkreislauf 16 verbunden. Der Kältemittelkreislauf 16 ist in FIG 1 durch Pfeile angedeutet.

Die Wärmepumpe 2 weist außerdem ein Heizelement 18 auf. Das Heizelement 18 ist als elektrisches Heizelement ausgebildet.

Ferner weist die Wärmepumpe 2 eine weitere Kältemittelleitung 20 auf, die durch das Heizelement 18 hindurch führt. Die weitere Kältemittelleitung 20 ist zu der verdampferseiti gen Kältemittelleitung 8 parallel geschaltet.

Die weitere Kältemittelleitung 20 ist einerseits über den Verdichter 12 und andererseits über das Expansionsventil 14 mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung 10 verbunden. Insbesondere ist die weitere Kältemittelleitung 20 mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung 10 zu einem weiteren Kältemittelkreislauf 22 verbunden. Der weitere Kältemittel kreislauf 22 ist in FIG 1 durch Pfeile angedeutet.

Die Wärmepumpe 2 weist ein erstes Wegeventil 24 auf, welches zwischen dem Verdampfer 4 und dem Verdichter 12 angeordnet ist .

Außerdem weist die Wärmepumpe 2 ein zweites Wegeventil 26 auf, welches zwischen dem Expansionsventil 14 und dem Ver dampfer 4 angeordnet ist.

Die weitere Kühlmittelleitung 20 ist einerseits an das erste Wegeventil 24 und andererseits an das zweite Wegeventil 26 angeschlossen. Auf diese Weise ist die weitere Kühlmittellei tung 20 zu der verdampferseitigen Kältemittelleitung 8 paral lel geschaltet. Auf diese Weise ist die weitere Kühlmittel leitung 20 außerdem mit der verflüssigerseitigen Kältemittel leitung 10 zu dem weiteren Kältemittelkreislauf 22 verbunden.

Die Wegeventile 24, 26 sind mittels elektrischer Signale steuerbar. In diesem Beispiel sind die Wegeventile 24, 26 je weils als Magnetventil ausgebildet.

Die Wegeventile 24, 26 sind dazu eingerichtet, zwischen dem erstgenannten Kältemittelkreislauf 16 und dem zweiten Kälte mittelkreislauf 22 umzuschalten.

Die Kältemittelleitungen 8, 10, 20 der Wärmepumpe 2 führen im Betrieb der Wärmepumpe ein Kältemittel.

Die Wärmepumpe 2 weist (zumindest) zwei Betriebsmodi auf. Im ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 wird das Kältemittel durch den erstgenannten Kältemittelkreislauf 16 geführt. Das heißt, dass im ersten Betriebsmodus der erstgenannte Kälte mittelkreislauf 16 aktiviert ist und der weitere Kältemittel kreislauf 22 deaktiviert ist.

Im ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 verdampft das Kälte mittel in dem Verdampfer 4, wobei das Kältemittel thermische Energie 28 aus der Umgebung aufnimmt (Aufnahme 30) . Dann wird das Kältemittel über den Verdichter 12 in den Verflüssiger 6 geführt. In dem Verflüssiger 6 kühlt das Kältemittel ab und kondensiert aus, wobei das Kältemittel thermische Energie 28 abgibt (Abgabe 32) . Das Kältemittel wird dann über das Expan sionsventil 14 wieder in den Verdampfer 4 geführt.

Im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 wird das Kältemit tel durch den zweiten Kältemittelkreislauf 22 geführt. Das heißt, dass das Kältemittel im zweiten Betriebsmodus der Wär mepumpe 2 - anstatt durch den Verdampfer 4 - durch das Heiz element 18 geführt wird. Das heißt weiter, dass im zweiten Betriebsmodus der erstgenannte Kältemittelkreislauf 16 deak tiviert ist und der weitere Kältemittelkreislauf 22 aktiviert ist .

Im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 wird mittels des Heizelements 18 der Wärmepumpe 2 dem Kältemittel thermische Energie 28 zugeführt (nicht dargestellt) . Dazu wandelt das Heizelement 18 elektrische Energie in thermische Energie um. Mittels des Heizelements 18 wird das Kältemittel über seinen Kondensationspunkt erhitzt.

Dann wird das Kältemittel über den Verdichter 12 in den Ver flüssiger 6 geführt. In dem Verflüssiger 6 kühlt das Kälte mittel ab und kondensiert aus, wobei das Kältemittel thermi sche Energie 28 abgibt (Abgabe 32) . Das Kältemittel wird dann über das Expansionsventil 14 wieder in das Heizelement 18 ge führt .

Bei Umgebungstemperaturen oberhalb eines vorgegebenen Grenz- werts wird die Wärmepumpe 2 im ersten Betriebsmodus betrie ben .

Bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenz werts wird die Wärmepumpe 2 im zweiten Betriebsmodus betrie ben .

Zwischen den Betriebsmodi kann unter der Verwendung von den Wegeventilen 24, 26 umgeschaltet werden.

Das heißt, dass unter der Verwendung von den Wegeventilen 24, 26 zwischen dem erstgenannten Kältemittelkreislauf 16 und dem weiteren Kältemittelkreislauf 22 umgeschaltet werden kann.

Ferner ist es möglich, dass die Wärmepumpe 2 - zusätzlich oder anstatt des zweiten Betriebsmodus - einen dritten Be triebsmodus aufweist.

Im dritten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 kann das Kältemit tel durch den erstgenannten Kältemittelkreislauf 16 und durch den weiteren Kältemittelkreislauf 22 geführt werden. Das heißt, im dritten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 kann das Kältemittel zum Teil durch den erstgenannten Kältemittel kreislauf 16 und zum Teil durch den weiteren Kältemittel kreislauf 22 geführt werden. Auf diese Weise kann im dritten Betriebsmodus ein Teil des Kältemittels den Verdampfer 4 durchströmen und ein Teil des Kältemittels das Heizelement 18 durchströmen .

FIG 2 zeigt ein Fahrzeug 34 mit einer Belüftungsanlage 36, welche die Wärmepumpe 2 aus FIG 1 aufweist.

Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus FIG 1, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen ver wiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Elemente werden grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in das folgende Ausführungsbei spiel übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind. Das Fahrzeug 34 ist in diesem Beispiel als Schienenfahrzeug ausgeführt. Insbesondere in Schienenfahrzeugen ist eine

Platz- und Gewichtsersparnis von besonderer Bedeutung.

Die Belüftungsanlage 36 weist einen Luftkanal 38 auf. Der Verflüssiger 6 der Wärmepumpe 2 ist in dem Luftkanal 38 ange ordnet .

Das Fahrzeug 34 weist einen Innenraum 40 auf, in welchen der Luftkanal 38 der Belüftungsanlage 36 mündet.

Durch den Luftkanal 38 wird Luft 42 geführt. Beispielsweise kann die durch den Luftkanal 38 geführte Luft 42 Luft 42 aus der Umgebung sein. Die Strömung der Luft 42 durch den Luftka- nal 38 hindurch ist in FIG 2 durch Pfeile dargestellt.

Im Betrieb der Wärmepumpe 2 gibt das Kältemittel, wenn es sich im Verflüssiger 6 befindet, thermische Energie 28 ab (Abgabe 32, vgl. FIG 1) . Die Abgabe 32 der thermischen Ener gie 28 erfolgt sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebs modus der Wärmepumpe (bzw. auch im dritten Betriebsmodus, falls vorhanden) . Auf diese Weise kann die durch den Luftka nal 38 geführte Luft 42 erwärmt werden. Die erwärmte Luft wird dann in den Innenraum 40 geleitet.

In beiden Betriebsmodi, d. h. bei Umgebungstemperaturen ober halb sowie unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts, kann die durch den Luftkanal 38 geführte Luft 42 somit mittels der Wärmepumpe 2, insbesondere mittels ihres Verflüssigers 6, er wärmt werden.

Im Luftkanal 38 kann damit auf eine separate Heizeinheit zur direkten Erwärmung der Luft 42 zusätzlich zur Wärmepumpe 2 verzichtet werden.

Auf diese Weise kann Platz und Gewicht gespart werden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Bezugs zeichenliste

2 Wärmepumpe

4 Verdampfer

6 Verflüssiger

8 verdampferseitige Kältemittelleitung

10 verflüssigerseitige Kältemittelleitung

12 Verdichter

14 Expansionsventil

16 Kältemittelkreislauf

18 Heizelement

20 weitere Kältemittelleitung

22 weiterer Kältemittelkreislauf

24 Ventil

26 Ventil

28 thermische Energie

30 Aufnahme

32 Abgabe

34 Fahrzeug

36 Belüftungsanlage

38 Luftkanal

40 Innenraum

42 Luft