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Die Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem zur Konditionierung der Luft eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse zum Leiten des Luftmassenstroms sowie einem Kühlmittelkreislauf zum Temperieren von Komponenten, insbesondere von Komponenten eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs. Innerhalb des Gehäuses ist mindestens ein Gebläse zum Fördern des Luftmassenstroms ausgebildet. Der Kühlmittelkreislauf weist einen Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung vom Kühlmittel an einen Luftmassenstrom auf.
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Seit Längerem zum Stand der Technik gehörende Klimatisierungssysteme für Kraftfahrzeuge zur Konditionierung der einem Fahrgastraum zuzuführenden Luft umfassen einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer zum Kühlen und einen Kühlmittelkreislauf mit einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zum Erwärmen der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft. Der Kühlmittelkreislauf ist zudem mit einem Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme vom Kühlmittel an die Umgebungsluft ausgebildet, welcher mit einem Gebläse zum Fördern der Umgebungsluft gekoppelt angeordnet ist.
Gattungsgemäße Klimatisierungssysteme mit Wärmepumpenfunktionalität des Kältemittelkreislaufs werden auch als Kühlmittel-Luft-Wärmepumpen beziehungsweise Luft-Luft-Wärmepumpen betrieben. Die an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft zu übertragene Wärme wird zum einen beim Einsatz von Kühlmittel-Luft-Wärmepumpen dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs entzogen, welches die Wärme beispielsweise vom Motor oder anderen Antriebselementen abführt. Zum anderen wird die Wärme bei Luft-Luft-Wärmepumpen aus der Umgebungsluft an das im Kältemittelkreislauf zirkulierende Kältemittel übertragen.
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Aus dem Stand der Technik sind Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb zum Heizen, Kühlen und Entfeuchten der dem Fahrgastraum zuzuführenden und zu konditionierenden Luft bekannt. Die Klimaanlagen sind entweder kältemittelkreislaufseitig oder luftseitig gesteuert.
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In der
DE 10 2009 028 522 A1 wird eine kompakte Klimaanlage mit einer Verdampfereinheit, einer Kondensatoreinheit und einer Komponenteneinheit sowie einem Kältemittelkreislauf beschrieben. Die Verdampfereinheit und die Kondensatoreinheit weisen jeweils in einem Gehäuse angeordnete luftdurchströmte Wärmeübertrager sowie ein Gebläse auf. Der für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb sowie für einen Nachheizbetrieb ausgebildete Kältemittelkreislauf umfasst einen Verdampfer, einen Kondensator sowie einen Nacherhitzer. Die Betriebsmodi der Klimaanlage werden kältemittelkreislaufgesteuert. Die Klimaanlage ist als Luft-Luft-Wärmepumpe betreibbar, welche mittels eines aktiven Umschaltens innerhalb des Kältemittelkreislaufs realisiert wird.
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Aus der
DE 10 2011 052 752 A1 geht eine modulare Fahrzeugklimaanlage mit Wärmepumpenfunktionalität zum Heizen und Kühlen von Luft hervor. Die Fahrzeugklimaanlage weist ein Gehäuse mit einem Gebläse und Klappen zur Einstellung von Luftströmungspfaden sowie einen Kältemittelkreislauf mit einem Kondensator, einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Expansionsorgan und zugehörigen Verbindungsleitungen auf. Im Gehäuse sind ein Verdampfer-Luftströmungspfad mit integriertem Verdampfer und ein Kondensator-Luftströmungspfad mit integriertem Kondensator ausgebildet. Die beiden Luftströmungspfade sind über steuerbare Klappen derart miteinander verbunden, dass nur über die Einstellung des Strömungspfades der Luft eine Heizung oder Kühlung des Fahrgastraums erfolgt.
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Im Vergleich zu anderen aus dem Stand der Technik bekannten Klimaanlagen ist zur Förderung eines Luftmassenstroms über den Kondensator ein Gebläse vorgesehen, wobei für die Anströmung eines Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers eines Kühlmittelkreislaufs ein zusätzliches Gebläse erforderlich ist.
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Neben den als reinen Luft-Luft-Wärmepumpen betreibbaren Klimatisierungssystemen sind auch Anlagen mit Kältemittelkreisläufen bekannt, welche zur Nutzung mehrerer Wärmequellen, wie Luft und Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs, ausgebildet sind. Der Kühlmittelkreislauf dient beispielsweise dem Temperieren eines Verbrennungsmotors oder/und von Komponenten eines elektrischen Antriebsstrangs, wie einem Elektromotor, Leistungselektronik, Batteriezellen oder Spannungswandlern für das Batterielademanagement. Als Kühlmittel wird beispielsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch eingesetzt. Innerhalb des auch als Niedertemperaturkreislauf bezeichneten Kühlmittelkreislaufs ist ein Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager angeordnet, welcher mit Umgebungsluft überströmt wird. Das Kühlmittel wird dabei auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur der Umgebungsluft abgekühlt.
Für den Fall einer höheren Temperatur der Umgebungsluft, mit welcher keine ausreichende Möglichkeit zum Kühlen des Kühlmittels gegeben ist, ist der Kühlmittelkreislauf zusätzlich mit einem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet. In dem auch als Chiller bezeichneten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager wird Kältemittel bei niedrigem Druckniveau verdampft und Wärme vom Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf an das Kältemittel im Kältemittelkreislauf übertragen. Das Temperaturniveau des Kältemittels im Chiller liegt dabei deutlich unterhalb des Temperaturniveaus der Umgebungsluft. Damit ist es möglich, das Kühlmittel auf Werte unterhalb der Temperatur der Umgebungsluft abzukühlen.
Diese aus dem Stand der Technik bekannte Ausführung bietet zudem die Möglichkeit, das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs als Wärmequelle im Wärmepumpenmodus des Kältemittelkreislaufs einzubinden und die Abwärme der zu kühlenden Komponenten zum Heizen der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft zu nutzen.
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Die
DE 10 2010 042 127 A1 offenbart einen für einen kombinierten Kühlmodus und Heizmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildeten Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs. Der Kältemittelkreislauf umfasst einen Primärkreislauf mit einem Verdichter, einem Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebung, einem ersten Expansionsorgan, einem Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr von der zu konditionierenden Zuluft des Fahrgastraums an das Kältemittel sowie einem parallel dazu geschaltet angeordneten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung mit Komponenten des Antriebsstrangs des Fahrzeugs. Die Komponenten des Antriebsstrangs sind dabei über einen Kühlmittelkreislauf mit dem Kältemittelkreislauf verbunden. Zudem weist der Kältemittelkreislauf einen Sekundärstrang mit einem Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung vom Kältemittel an die zu konditionierende Zuluft des Fahrgastraums sowie einem sich daran anschließenden Regelventil auf. Beim Betrieb der Klimaanlage können je nach Modus wahlweise oder gleichzeitig die Umgebungsluft, die Zuluft und Komponenten des Antriebsstrangs als Wärmequellen und die Zuluft als Wärmesenke genutzt werden.
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In der
DE 197 54 174 A1 wird ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrgastzelle und mehreren Wärmeübertragern beschrieben, wobei mindestens einer der Wärmeübertrager außerhalb eines Motorraums in einem aus der Fahrgastzelle in die Umgebung austretenden Abluftstrom angeordnet ist. Die Wärme des Antriebsmotors wird an ein in einem Kühlwasserkreislauf zirkulierendes Kühlwasser übertragen, welches zu einem hinter einem Kühlergrill des Kraftfahrzeugs angeordneten Frontkühler und zu einem hinter der Fahrgastzelle angeordneten Zusatzkühler geleitet wird, wo es abgekühlt und über Rückführleitungen zum Motor zurückgeführt wird. Dem Zusatzkühler wird Abluft aus der Fahrgastzelle zugeführt, welche vor dem Austritt am Heck des Kraftfahrzeugs durch den Zusatzkühler strömt.
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In der
DE 10 2010 026 101 A1 wird eine Heizungs- und Klimatisierungseinrichtung für den Innenraum von Elektro- oder Hybrid-Kraftfahrzeugen mit einem Flüssigkeitskreislauf mit einem Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager und einem im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Gebläse offenbart. Die Einrichtung weist einen in die Atmosphäre mündenden ersten Zuluftkanal sowie einen zweiten Zuluftkanal für die an den Innenraum angeschlossene Heizungs- und Klimaanlage auf, welche mit einem weiteren Gebläse, einem Verdampfer und zumindest einer Heizeinrichtung ausgebildet ist. Der zweite Zuluftkanal für Frischluft mündet in einen stromab des mindestens einen Luft-Kühlmittel-Wärmeübertragers angeordneten Abluftkanal.
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Aus der
DE 10 2012 108 891 A1 geht ein Klimatisierungssystem zur Konditionierung der Luft eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse mit einem ersten und einem zweiten Strömungskanal zum Leiten von Luft sowie einem Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer und einem Kondensator hervor. Der Verdampfer ist dabei im ersten Strömungskanal und der Kondensator ist im zweiten Strömungskanal angeordnet. Das Klimatisierungssystem ist zum Kühlen und zum Heizen des Fahrgastraums sowie für einen Nachheizbetrieb ausgebildet, wobei die Einstellung des Betriebsmodus nur über die Steuerung von Luftleiteinrichtungen erfolgt.
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Den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen ist zu eigen, dass der Wärmeübertrager des Kühlmittelkreislaufs zum Übertragen von Wärme vom Kühlmittel an die Umgebungsluft mit einem zusätzlichen Gebläse zum Fördern der Umgebungsluft gekoppelt anzuordnen ist, um im Leerlauf und bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten die Kühlfunktionen des Kühlmittelkreislaufs zu realisieren und aufrechtzuerhalten.
Insbesondere die für einen zusätzlichen Nachheizbetrieb ausgebildeten Klimaanlagen weisen zudem einen komplizierten Kältemittelkreislauf mit einer Vielzahl an Komponenten, wie Wärmeübertrager, Umschaltventile und Expansionsventile sowie Leitungen, auf und sind mit einer sehr komplexen Regelung des Kältemittelkreislaufs behaftet.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Klimatisierungssystem mit Heizfunktionalität, insbesondere für die Anwendung in Kraftfahrzeugen, zur Verfügung zu stellen. Das Klimatisierungssystem sollte lediglich mit einer Mindestanzahl an Komponenten ausgebildet und damit kostengünstig sowie wartungsarm sein.
Dabei soll insbesondere die Kühlfunktion der Komponenten des Antriebsstrangs mit hoher Effizienz aufrechterhalten und gesichert werden. Die Kühlfunktion ist in die im Kraftfahrzeug vorhandene Klimaanlage zu integrieren. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vom im Kühlmittelkreislauf zirkulierenden Kühlmittel von den Komponenten des Antriebsstrangs aufgenommene Wärme zur Erwärmung der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft zu nutzen.
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Eine Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Klimatisierungssystem zur Konditionierung der Luft eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das Klimatisierungssystem weist einen Auslassbereich zum Ableiten mindestens eines Teils eines von im Klimatisierungssystem zirkulierenden Luftmassenstroms in die Umgebung des Kraftfahrzeugs sowie ein Gehäuse mit einem ersten Strömungskanal und einem zweiten Strömungskanal zum Leiten des Luftmassenstroms auf. Innerhalb des Gehäuses ist dabei mindestens ein Gebläse zum Fördern des Luftmassenstroms angeordnet. Das Klimatisierungssystem umfasst zudem einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer und einem Kondensator, wobei der Verdampfer im ersten Strömungskanal und der Kondensator im zweiten Strömungskanal angeordnet sind, sowie einen Kühlmittelkreislauf zum Temperieren von Komponenten des Kraftfahrzeugs, insbesondere von Komponenten eines Antriebsstrangs, mit einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung vom Kühlmittel an einen Luftmassenstrom.
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Nach der Konzeption der Erfindung ist der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager im Auslassbereich des Klimatisierungssystems angeordnet, sodass der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager von einem in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abzuleitenden Luftmassenstrom überströmt wird. Dabei wird die Wärme vom Kühlmittel an den in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abzuleitenden Luftmassenstrom übertragen. Der Auslassbereich ist als ein im Gehäuse ausgebildeter Abluftkanal ausgebildet, welcher zum Ableiten eines aus dem Verdampfer austretenden Kaltluftmassenstroms aus dem ersten Strömungskanal in die Umgebung vorgesehen sowie mittels einer Luftleiteinrichtung öffenbar und verschließbar ist. Der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager ist innerhalb des Abluftkanals angeordnet.
Durch die Anordnung des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers innerhalb des Auslassbereiches des Klimatisierungssystems wird für die Anströmung des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers mit Luft kein zusätzliches Gebläse benötigt.
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Das Klimatisierungssystem ist vorteilhaft für einen Kälteanlagenbetrieb und einen Wärmepumpenbetrieb zum Kühlen und zum Heizen sowie für einen Nachheizbetrieb der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft ausgebildet. Dabei sind der Verdampfer und der Kondensator des Kältemittelkreislaufs vorzugsweise unabhängig vom Betriebsmodus stets in der Funktion als Verdampfer und Kondensator ausgebildet und betreibbar. Ein gegenseitiger Wechsel der Funktionen der Wärmeübertrager je nach Betriebsmodus ist nicht erforderl ich.
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Die weitere Aufgabe der Erfindung wird zudem durch ein erfindungsgemäßes Klimatisierungssystem zur Konditionierung der Luft eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs gelöst, welches für einen Kälteanlagenbetrieb und einen Wärmepumpenbetrieb zum Kühlen und zum Heizen sowie für einen Nachheizbetrieb der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft ausgebildet ist. Das Klimatisierungssystem weist ein Gehäuse mit einem ersten Strömungskanal und einem zweiten Strömungskanal zum Leiten eines Luftmassenstroms, einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer und einem Kondensator, wobei der Verdampfer im ersten Strömungskanal und der Kondensator im zweiten Strömungskanal angeordnet sind, sowie einen Kühlmittelkreislauf zum Temperieren von Komponenten des Kraftfahrzeugs, insbesondere von Komponenten eines Antriebsstrangs, auf. Dabei sind der Verdampfer und der Kondensator des Kältemittelkreislaufs unabhängig vom Betriebsmodus stets in der Funktion als Verdampfer und Kondensator ausgebildet und betreibbar. Ein gegenseitiger Wechsel der Funktionen der Wärmeübertrager je nach Betriebsmodus ist nicht erforderlich.
Innerhalb des Gehäuses, welches mindestens einen Ansaugkanal aufweist, ist mindestens ein Gebläse zum Fördern des Luftmassenstroms angeordnet. Der Kühlmittelkreislauf ist mit einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung vom Kühlmittel an den Luftmassenstrom ausgebildet.
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Der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager ist konzeptionsgemäß innerhalb eines Ansaugkanals des Gehäuses in Strömungsrichtung der Luft vor dem Verdampfer angeordnet, sodass der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager von einem innerhalb des Gehäuses geförderten Luftmassenstrom überströmt wird und die Wärme vom Kühlmittel an den Luftmassenstrom übertragen wird. Die Wärme des Kühlmittels an Luft kann dabei ausschließlich an den innerhalb des Gehäuses geförderten Luftmassenstrom abgegeben werden.
Die vom Kühlmittel abgegebene Wärme kann somit direkt zur Erwärmung der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft oder das Kühlmittel als Wärmequelle für in Strömungsrichtung der Luft nachfolgend angeordnete Komponenten genutzt werden. Durch die Anordnung des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers innerhalb des Gehäuses, in welchem durch ein Gebläse ein Luftmassenstrom gefördert wird, wird für die Anströmung des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers mit Luft kein zusätzliches Gebläse benötigt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse Strömungspfade auf, welche als Frischluft-Ansaugkanal oder Umluft-Ansaugkanal ausgebildet sind. Dabei wird durch den Frischluft-Ansaugkanal Frischluft aus der Umgebung und durch den Umluft-Ansaugkanal Umluft aus dem Fahrgastraum angesaugt. Der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager ist entweder im Umluft-Ansaugkanal oder im Frischluft-Ansaugkanal angeordnet. Nach einer weiteren Alternative ist der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager in Strömungsrichtung des angesaugten Luftmassenstroms nach einer Mischzone angeordnet, in welche der Frischluft-Ansaugkanal und der Umluft-Ansaugkanal münden.
Der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager kann somit je nach Betriebsmodus entweder mit Frischluft aus der Umgebung, mit Umluft aus dem Fahrgastraum oder mit einer Mischung aus beiden beaufschlagt werden.
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Die beim Strömen durch die Strömungskanäle des Gehäuses konditionierten Luftmassenströme sind vorteilhaft durch Strömungspfade in den Fahrgastraum und/oder in die Umgebung des Kraftfahrzeugs ableitbar. Dabei sind am ersten Strömungskanal in Strömungsrichtung der Luft nach dem Verdampfer bevorzugt eine Luftleiteinrichtung und ein Strömungspfad derart ausgebildet, dass ein durch den ersten Strömungskanal hindurchgeleiteter und konditionierter Luftmassenstrom in Teilluftmassenströme aufteilbar ist, wobei ein erster Teilluftmassenstrom durch einen ersten Strömungspfad in den Fahrgastraum und ein zweiter Teilluftmassenstrom durch einen zweiten Strömungspfad in die Umgebung ableitbar sind.
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Bei der Anordnung des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers innerhalb des Gehäuses und dem Überströmen vom innerhalb des Gehäuses geförderten Luftmassenstrom kann die vom Kühlmittel abgegebene Wärme neben der direkten Erwärmung der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft auch als Wärmequelle für den Kältemittelkreislauf genutzt werden.
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Jeder Strömungskanal ist vorteilhaft mit Frischluft aus der Umgebung, Umluft aus dem Fahrgastraum oder einer Mischung aus Frischluft und Umluft beaufschlagbar. Die Strömungskanäle sind bevorzugt derart angeordnet, dass die Hauptströmungsrichtungen der Luft innerhalb der Strömungskanäle parallel zueinander ausgerichtet sind und in eine gemeinsame Richtung weisen. Zumindest die Strömungsrichtungen der Luftmassenströme in Richtung des Fahrgastraums sind im Wesentlichen identisch.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind innerhalb des Gehäuses zwei unabhängig voneinander betreibbare Gebläse ausgebildet, wobei ein erstes Gebläse einen Luftmassenstrom in den ersten Strömungskanal und ein zweites Gebläse einen Luftmassenstrom in den zweiten Strömungskanal fördert.
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Der Kühlmittelkreislauf weist vorteilhaft Mittel zum Temperieren eines Antriebsmotors, insbesondere eines Verbrennungsmotors oder eines Elektromotors, einer Batterie, von Leistungselektronik oder Spannungswandlern oder von mehreren dieser Komponenten auf.
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Die erfindungsgemäße Lösung weist zusammenfassend diverse Vorteile auf:
- - Integration der Kühlfunktionalität des Kühlmittelkreislaufs im Klimatisierungssystem zur Konditionierung der Luft des Fahrgastraums, dabei
- - Eliminierung des Gebläses für den Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager und
- - Nutzen der Abwärme des Kühlmittelkreislaufs zur Erwärmung der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft beziehungsweise als Wärmequelle für einen Kältemittelkreislauf,
- - Reduzierung der erforderlichen Leistung zum Aufheizen des Fahrgastraums durch Umluftbetrieb und/oder durch gezielte Luftführung innerhalb der Strömungskanäle sowie
- - Ableiten von nicht im Fahrgastraum benötigter Luft in die Umgebung.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 : ein Kraftfahrzeug mit der Anordnung eines Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers im Massenstrom der Abluft aus dem Fahrgastraum im Bereich der Extraktoren,
- 2, 3: ein Klimatisierungssystem mit zwei Strömungskanälen und einem als Abluftkanal ausgebildeten Kaltluft-Strömungspfad eines ersten Strömungskanals sowie einem im Kaltluft-Strömungspfad angeordneten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager,
- 4, 5: ein Klimatisierungssystem mit zwei Strömungskanälen und einem im Umluft-Ansaugkanal angeordneten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager und
- 6, 7: ein Klimatisierungssystem mit zwei Strömungskanälen und einem im Ansaugkanal angeordneten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit der Anordnung eines Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers 26 eines nicht dargestellten Kühlmittelkreislaufs im Massenstrom der Abluft aus dem Fahrgastraum 9 im Bereich der Extraktoren. Unter den Extraktoren sind dabei Entlüftungsklappen für die aus dem Fahrgastraum 9 in die Umgebung austretende Luft zu verstehen.
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Der zum Temperieren von Komponenten des Antriebsstrangs, wie des Verbrennungsmotors und/oder Elektromotors, von Leistungselektronik, Batteriezellen oder Spannungswandlern für das Batterielademanagement ausgebildete Kühlmittelkreislauf weist einen Wärmeübertrager zum Übertragen der insbesondere beim Kühlen der Komponenten aufgenommenen Wärme vom Kühlmittel an die Umgebungsluft, den sogenannten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26, auf.
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Die mittels mindestens eines nicht dargestellten Gebläses in den Fahrgastraum 9 geförderte Luft wird über die im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs, speziell in Strömungsrichtung der Luft vor der Stoßstange des Hecks, angeordneten Extraktoren aus dem Fahrgastraum 9 in die Umgebung abgeleitet. Der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 kann dabei in Strömungsrichtung der Luft vor oder hinter den Extraktoren platziert sein.
Infolge der durch das Gebläse zum Fördern der Luft in den Fahrgastraum 9 erzwungenen Luftströmung kann auf ein zusätzliches Gebläse zum Anströmen des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers 26 verzichtet werden.
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2 zeigt ein Klimatisierungssystem 1 mit einem Gehäuse 2, aufweisend einen ersten Strömungskanal 3 sowie einen zweiten Strömungskanal 4, wobei jedem Strömungskanal 3, 4 ein Gebläse 5, 6 zugeordnet ist und mit Frischluft aus der Umgebung, Umluft aus dem Fahrgastraum 9 oder einer Mischung aus beiden beaufschlagbar ist.
Im ersten Strömungskanal 3 ist ein Verdampfer 7 und im zweiten Strömungskanal 4 ist ein Kondensator 8 angeordnet, wobei beide als Komponenten eines nicht dargestellten Kältemittelkreislaufs des Klimatisierungssystems 1 und als luftbeaufschlagte Wärmeübertrager ausgebildet sind. Der Verdampfer 7 nimmt dabei den gesamten Strömungsquerschnitt des ersten Strömungskanals 3 ein. Der Kondensator 8 ist strömungskanalübergreifend angeordnet und weist zwei Bereiche auf. Der erste Bereich ist innerhalb des zweiten Strömungskanals 4, den gesamten Strömungsquerschnitt überdeckend, angeordnet und weist im Vergleich zum zweiten Bereich eine größere Wärmeübertragungsfläche auf. Der zweite Bereich des Kondensators 8 ist je nach Bedarf und Betriebsmodus des Klimatisierungssystems 1 innerhalb des ersten Strömungskanals 3 oder des zweiten Strömungskanals 4 anordenbar. Der zweite Bereich des Kondensators 8 kann dann innerhalb des Strömungspfades 13 des ersten Strömungskanals 3 angeordnet sein und nimmt dabei den gesamten, in seiner Ausdehnung variablen Strömungsquerschnitt des Strömungspfades 13 ein.
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Der erste und der zweite Strömungskanal 3, 4 werden durch eine Trennwand 10 sowie durch zwei zusätzliche als bewegliche Klappen ausgebildete Luftleiteinrichtungen 21, 22 und durch als Luftleitbleche ausgebildete statische Luftleiteinrichtungen 23, 24 voneinander getrennt.
Die aufeinander abgestimmte Formen aufweisenden Luftleiteinrichtungen 21, 22 sowie die parallel zur Trennwand 10 ausgerichtet angeordneten Luftleitbleche 23, 24 bilden eine Luftleitvorrichtung für den Kondensator 8 und dienen der Verhinderung einer Vermischung des beim Durchströmen des Verdampfers 7 abgekühlten und konditionierten Luftmassenstroms innerhalb des ersten Strömungskanals 3 mit dem nicht-konditionierten Luftmassenstrom des zweiten Strömungskanals 4.
Die in den zweiten Strömungskanal 4 hineinragend und damit von der Trennwand 10 weiter entfernt angeordneten Luftleitbleche 23, 24 weisen eine zunehmende Länge auf. Je weiter die Luftleitbleche 23, 24 von der Trennwand 10 entfernt angeordnet sind, umso größer ist die Länge der Luftleitbleche 23, 24, wobei die Längen der nebeneinander angeordneten Luftleitbleche 23, 24 derart zunehmen, dass die Enden der gesamten Anordnung der Luftleitbleche 23, 24 zwei konkav geformte Flächen bilden. Die Flächen sind jeweils um eine Achse, welche parallel zu den Flächen ausgerichtet sind, gleichmäßig, einen Kreisbogen beschreibend, gebogen. Die Mittelpunkte der Kreisbögen stellen jeweils die Achse dar, um welche die rechteckige Fläche gebogen ist. Die Achsen entsprechen dabei den Drehachsen der beweglichen Luftleiteinrichtungen 21, 22. Die Radien der kreisbogenförmig gebogenen Flächen entsprechen der Längsausdehnung der Luftleiteinrichtungen 21, 22, das heißt der Ausdehnung der beweglichen Luftleiteinrichtungen 21, 22 in Strömungsrichtung der Luftmassenströme durch die Strömungskanäle 3, 4.
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Die schwenkbaren Luftleiteinrichtungen 21, 22 sind mit der von der Drehachse abgewandten Seitenkante zu der konkav gekrümmten, von den Enden der Luftleitbleche 23, 24 aufgespannten Fläche ausgerichtet. Zur freien Beweglichkeit der Luftleiteinrichtungen 21, 22 verbleibt zwischen der Fläche und der Seitenkante der Luftleiteinrichtungen 21, 22 ein Spalt minimaler Breite, welcher die Strömung des Luftmassenstroms nicht oder nur in vernachlässigbarer Weise beeinflusst.
Durch gleichzeitiges Drehen der Luftleiteinrichtungen 21, 22 um die jeweilige Drehachse in entgegengesetzter Drehrichtung ist der Anteil der Bereiche des Kondensators 8 im ersten Strömungskanal 3 sowie im zweiten Strömungskanal 4 einstellbar. Die Aufteilung der Bereiche des Kondensators 8 kann dabei im Wesentlichen stufenlos erfolgen. Die Luftleiteinrichtungen 21, 22 werden nach der Verdrehung derart ausgerichtet, dass die parallel zur Drehachse und von der Drehachse abgewandt angeordneten Seitenkanten einem Ende eines Luftleitbleches 23, 24 gegenübersteht, damit der Luftmassenstrom an einer durchgehenden Strömungsfläche entlangströmen kann. Die bei Zwischenstellungen der Luftleiteinrichtungen 21, 22 in Bezug auf die Luftleitbleche 23, 24 auftretenden Leckageströme sind vernachlässigbar. Unter einer Zwischenstellung ist eine Stellung der Luftleiteinrichtungen 21, 22 zu verstehen, bei der die Seitenkanten der Luftleiteinrichtungen 21, 22 nicht exakt einer Kante eines Luftleitbleches 23, 24 gegenübersteht, sondern zwischen zwei Luftleitblechen 23, 24 angeordnet ist.
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Die getrennt regelbaren Gebläse 5, 6 bewirken eine vorteilhafte Dynamik des Klimatisierungssystems 1, da der erste Strömungskanal 3 mit dem Verdampfer 7 und der zweite Strömungskanal 4 mit dem Kondensator 8 mit Luftmassenströmen unterschiedlicher Geschwindigkeiten beaufschlagbar sind und damit ein schnelles Reagieren auf veränderte Betriebszustände ermöglichen.
Das Gebläse 5 des ersten Strömungskanals 3 führt die angesaugte Luft als Luftmassenstrom zum Verdampfer 7. Beim Überströmen des Verdampfers 7 wird der Luftmassenstrom abgekühlt und/oder entfeuchtet.
Der aus dem Verdampfer 7 austretende Kaltluftmassenstrom wird als Teilluftmassenstrom über den Kaltluft-Strömungspfad 11, welcher auch als Abluftkanal 11 bezeichnet wird, in die Umgebung und in einen Teilluftmassenstrom über den Kaltluft-Strömungspfad 12 in den Fahrgastraum 9 in einem erforderlichen Verhältnis aufgeteilt oder vollständig einem der Kaltluft-Strömungspfade 11, 12 zugewiesen. Der Kaltluftmassenstrom wird mittels der als Klappen ausgebildeten Luftleiteinrichtungen 17, 18 aufgeteilt.
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Innerhalb des Abluftkanals 11, welcher zum Ableiten von Kaltluft aus dem ersten Strömungskanal 3 ausgebildet ist, ist zudem ein Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 des nicht dargestellten Kühlmittelkreislaufs angeordnet. Mit dem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 wird die im Kühlmittelkreislauf aufgenommene Wärme an die Abluft übertragen und damit in die Umgebung abgeführt.
Der über den Verdampfer 7 geförderte und dabei abgekühlte Luftmassenstrom wird unter bestimmten Betriebsbedingungen beziehungsweise je nach Betriebsmodus nicht oder nur teilweise in den Fahrgastraum 9 geleitet und damit zumindest zum Teil oder vollständig durch den Kaltluft-Strömungspfad 11 in die Umgebung abgeleitet. Der durch den Kaltluft-Strömungspfad 11 in die Umgebung abgeleitete Anteil der Kaltluft wird über den im Abluftkanal 11 angeordneten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 geleitet und somit Wärme aus dem Kühlmittelkreislauf abgeführt. Infolge des durch das Gebläse 5 geförderten Luftmassenstroms kann auf ein zusätzliches Gebläse zum Anströmen des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers 26 verzichtet werden.
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Analog zum Gebläse 5 saugt das Gebläse 6 Luft an und führt die angesaugte Luft als Luftmassenstrom zum Kondensator 8. Beim Überströmen des Kondensators 8 wird der Luftmassenstrom erwärmt.
Der aus dem Kondensator 8 austretende Warmluftmassenstrom wird als Teilluftmassenstrom über den Warmluft-Strömungspfad 15 in die Umgebung und in einen Teilluftmassenstrom über den Warmluft-Strömungspfad 16 in den Fahrgastraum 9 in einem erforderlichen Verhältnis aufgeteilt oder vollständig einem der Warmluft-Strömungspfade 15, 16 zugewiesen. Der Warmluftmassenstrom wird mittels der als Klappen ausgebildeten Luftleiteinrichtungen 19, 20 aufgeteilt.
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Beim Kälteanlagenbetrieb, das heißt beim Abkühlen der dem Fahrgastraum 9 zuzuführenden Luft, ist die Luftleiteinrichtung 18 geöffnet. Die Luftleiteinrichtungen 21, 22 sind derart fluchtend mit der Trennwand 10 ausgerichtet, dass der Strömungspfad 13 verschlossen ist, sodass der Luftmassenstrom vollständig am Kondensator 8 vorbeiströmt und durch den Kaltluft-Strömungspfad 12 zum Fahrgastraum 9 geleitet wird, während der Kaltluft-Strömungspfad 11 verschlossen ist. Der durch den ersten Strömungskanal 3 geführte Luftmassenstrom wird als Bypassstrom durch den Bypasskanal 14 um den Kondensator 8 herumgeleitet.
Die Luftleiteinrichtungen 19, 20 sind derart ausgerichtet, dass der Luftmassenstrom durch den Warmluft-Strömungspfad 15 zur Umgebung geleitet wird, während der Warmluft-Strömungspfad 16 zum Fahrgastraum 9 verschlossen ist.
Das Gebläse 5 fördert die Luft durch den ersten Strömungskanal 3 zum Verdampfer 7. Die Luft wird abgekühlt sowie entfeuchtet und strömt durch den Kaltluft-Strömungspfad 12 in den Fahrgastraum 9. Das Gebläse 6 fördert die Luft im zweiten Strömungskanal 4 zum Kondensator 8. Die Luft wird erwärmt und durch den Warmluft-Strömungspfad 15 in die Umgebung verbracht.
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Beim Wärmepumpenbetrieb, das heißt beim Erwärmen der dem Fahrgastraum 9 zuzuführenden Luft, sind die Luftleiteinrichtungen 17, 20 geöffnet, sodass der durch den ersten Strömungskanal 3 geförderte Luftmassenstrom durch den Kaltluft-Strömungspfad 11 in die Umgebung geleitet wird, während der Bypasskanal 14 durch die Luftleiteinrichtung 18 verschlossen ist. Die Luftleiteinrichtungen 21, 22 sind fluchtend mit der Trennwand 10 ausgerichtet, sodass auch der Strömungspfad 13 verschlossen ist.
Der durch den zweiten Strömungskanal 4 geförderte Luftmassenstrom wird durch den Warmluft-Strömungspfad 16 zum Fahrgastraum 9 geleitet, während der Warmluft-Strömungspfad 15 durch die Luftleiteinrichtung 19 verschlossen ist.
Das Gebläse 5 fördert die Luft durch den ersten Strömungskanal 3 zum Verdampfer 7. Die Luft wird abgekühlt und strömt durch den Kaltluft-Strömungspfad 11 in die Umgebung. Das Gebläse 6 fördert die Luft durch den zweiten Strömungskanal 4 zum Kondensator 8. Die Luft wird erwärmt und gelangt durch den Warmluft-Strömungspfad 16 in den Fahrgastraum 9.
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Beim Nachheizbetrieb sind die Luftleiteinrichtungen 17, 18, 19, 20, 21, 22 je nach Bedarf in verschiedenen Positionen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen angeordnet. Durch die Stellungen der Luftleiteinrichtungen 17, 18, 21, 22 sowie der Drehzahl des Gebläses 5 wird der aufzuwärmende Luftmassenstrom variiert. Der im Strömungspfad 13 angeordnete Bereich des Kondensators 8 ist lediglich für den Nachheizbetrieb nutzbar.
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Die jeweils zwei Klappen 17, 18 und 19, 20 können durch je eine kinematische Vorrichtung gekoppelt und mittels eines einzigen Antriebs verstellbar sein. Alternativ können die als Klappen ausgebildeten Luftleiteinrichtungen 17, 18 und 19, 20 jeweils als eine Klappe ausgebildet sein. Die getrennte Ausbildung der Klappen 17, 18, 19, 20 sowie die Ausbildung als jeweils eine gemeinsame Klappe betrifft auch die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen des Klimatisierungssystems 1.
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Die Ausführungsform nach 3 weist, im Vergleich zum Klimatisierungssystem 1 nach 2, lediglich ein Gebläse 27 auf, welches sowohl den Luftmassenstrom durch den ersten Strömungskanal 3 als auch durch den zweiten Strömungskanal 4 fördert. Dieses Klimatisierungssystem 1 umfasst im Wesentlichen drei als Luftleiteinrichtungen 17, 18, 25 ausgebildete Luftleitelemente. Die Luftleiteinrichtung 25 dient dabei dem Öffnen und Verschließen des zweiten Strömungskanals 4 beziehungsweise des Warmluft-Strömungspfades 16. Der Verdampfer 7 nimmt dabei den gesamten Strömungsquerschnitt der Strömungskanäle 3, 4 ein, sodass die vom Gebläse 27 geförderte Luft vollständig über den Verdampfer 7 geleitet wird und anschließend, je nach Betriebsmodus, auf die Strömungskanäle 3, 4 aufteilbar ist. Verdampfer 7 und Kondensator 8 werden aufgrund der Anordnung innerhalb der Strömungskanäle 3, 4 und damit innerhalb des Gehäuses 2 auch als innere Wärmeübertrager bezeichnet.
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Der vom Gebläse 27 angesaugte und zum Verdampfer 7 geführte Luftmassenstrom wird beim Überströmen des Verdampfers 7 abgekühlt und/oder entfeuchtet.
Der aus dem Verdampfer 7 austretende Kaltluftmassenstrom wird als Teilluftmassenstrom durch den ersten Strömungskanal 3 über den Kaltluft-Strömungspfad 12 in Richtung des Fahrgastraums 9, über den Kaltluft-Strömungspfad 11 in die Umgebung des Klimatisierungssystems 1 und/oder durch den zweiten Strömungskanal 4 in Richtung des Fahrgastraums 9 geleitet. Der Kaltluftmassenstrom wird dabei in einem erforderlichen Verhältnis aufgeteilt oder vollständig einem der Kaltluft-Strömungspfade 11, 12 beziehungsweise dem zweiten Strömungskanal 4 zugewiesen. Beim Überströmen des Kondensators 8 wird der Teilluftmassenstrom erwärmt.
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Wie bei der Ausführungsform nach 2 ist der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 des nicht dargestellten Kühlmittelkreislaufs innerhalb des Abluftkanals 11 angeordnet.
Der über den Verdampfer 7 geförderte und je nach Betriebsmodus zumindest zum Teil oder vollständig durch den Kaltluft-Strömungspfad 11 in die Umgebung abgeleitete Luftmassenstrom wird über den im Abluftkanal 11 angeordneten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 geleitet und somit Wärme aus dem Kühlmittelkreislauf abgeführt. Infolge des durch das Gebläse 27 geförderten Luftmassenstroms kann auf ein zusätzliches Gebläse zum Anströmen des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers 26 verzichtet werden.
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Beim Kälteanlagenbetrieb sind die Luftleiteinrichtungen 17, 25 geschlossen. Die Luftleiteinrichtung 18 ist derart ausgerichtet, dass der Luftmassenstrom durch den Kaltluft-Strömungspfad 12 zum Fahrgastraum 9 geleitet wird. Der Kaltluft-Strömungspfad 12 ist geöffnet.
Das Gebläse 27 fördert die Luft zum Verdampfer 7. Die Luft wird abgekühlt beziehungsweise entfeuchtet und strömt durch den ersten Strömungskanal 3 durch den Kaltluft-Strömungspfad 12 in den Fahrgastraum 9.
Die im Verdampfer 7 vom Kältemittel aufgenommene Wärme wird in einem nicht dargestellten, im Kältemittelkreislauf integrierten Wärmeübertrager abgegeben. Der im Kälteanlagenbetrieb als Kondensator betriebene Wärmeübertrager ist außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet und nutzt die Umgebungsluft als Wärmesenke. Die Anordnung an der Fahrzeugfront ermöglicht die Anströmung der Wärmeübertragungsfläche mit Fahrtwind, was den Vorgang der Wärmeübertragung ohne den Einsatz zusätzlicher Komponenten, wie Lüfter, verbessert. Aufgrund der Anordnung außerhalb des Gehäuses 2 wird der Wärmeübertrager auch als äußerer Wärmeübertrager bezeichnet.
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Beim Wärmepumpenbetrieb sind die Luftleiteinrichtungen 17, 18 geschlossen. Die Luftleiteinrichtung 25 ist geöffnet, sodass der Luftmassenstrom durch den Warmluft-Strömungspfad 16 zum Fahrgastraum 9 geleitet wird. Im Verdampfer 7 wird keine Wärme übertragen.
Die im Kondensator 8 vom Kältemittel an die Luft abgegebene Wärme wird im nicht dargestellten äußeren Wärmeübertrager aufgenommen, welcher im Wärmepumpenbetrieb als Verdampfer geschaltet ist.
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Beim Nachheizbetrieb sind die Luftleiteinrichtungen 17, 18, 25 je nach Bedarf in verschiedenen Positionen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen angeordnet. Durch die Stellungen der Luftleiteinrichtungen 17, 18, 25 sowie der Drehzahl des Gebläses 27 wird der aufzuwärmende Luftmassenstrom variiert.
Bei geöffneten Luftleiteinrichtungen 18, 25 wird der beim Überströmen des Kondensators 8 wiedererwärmte Teilluftmassenstrom mit dem durch den Kaltluft-Strömungspfad 12 strömenden Teilluftmassenstrom des Kaltluftmassenstroms vermischt. Der Teilluftmassenstrom durch den ersten Strömungskanal 3 kann über die Verstellung der Luftleiteinrichtung 17 reguliert werden. Bei geöffneter Luftleiteinrichtung 17 wird der Teilluftmassenstrom durch den ersten Strömungskanal 3 je nach Stellung der Luftleiteinrichtung 17 verringert.
Bei geschlossener Luftleiteinrichtung 18 wird der beim Überströmen des Kondensators 8 wiedererwärmte Luftmassenstrom unvermischt in den Fahrgastraum geleitet. Ein Teil des beim Überströmen des Verdampfers 7 konditionierten Kaltluftmassenstroms wird durch die geöffnete Luftleiteinrichtung 17 durch den Kaltluft-Strömungspfad 11 in die Umgebung des Klimatisierungssystems 1 abgeleitet.
Neben der Übertragung der Wärme im Verdampfer 7 und im Kondensator 8 kann zusätzlich Wärme im ebenfalls als Verdampfer oder Kondensator betreibbaren, nicht dargestellten äußeren Wärmeübertrager übertragen werden.
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In den 4 bis 7 ist das Klimatisierungssystem 1 nach der 2 beziehungsweise der 3 mit den in Strömungsrichtung der Luft vor den Gebläsen 5, 6, 27 angeordneten Strömungspfaden 30, 31, 32 zur Beaufschlagung der Gebläse 5, 6, 27 mit Frischluft FL und/oder Umluft UL dargestellt.
Die Strömungspfade 30, 31 werden mit Frischluft FL aus der Umgebung beaufschlagt, während der Strömungspfad 32 mit Umluft UL aus dem Fahrgastraum 9 durchströmt wird. Die Strömungspfade 30, 31 werden jeweils auch als Frischluft-Ansaugkanal 30, 31 und der Strömungspfad 32 wird auch als Umluft-Ansaugkanal 32 bezeichnet.
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Die Strömungspfade 30, 32 werden mittels einer als Klappe ausgebildeten Luftleiteinrichtung 33 geöffnet, teilgeöffnet oder geschlossen. Die Klappe 33 ist innerhalb einer Mischzone angeordnet, in welcher die Strömungspfade 30, 32 münden und in den Strömungspfad 28 zum Gebläse 5, 27 übergehen.
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Der nach den 4 und 6 zwischen den äußeren Strömungspfaden 30, 31 angeordnete Strömungspfad 32 verzweigt sich vor dem Erreichen der Mischzone in zwei Unterpfade, wobei der erste Unterpfad zur Klappe 33 und der zweite Unterpfad zur als Klappe ausgebildeten Luftleiteinrichtung 34 führt. Die Klappe 34 ist ebenfalls in einer Mischzone angeordnet, in welcher die Strömungspfade 31, 32 münden und in den Strömungspfad 29 zum Gebläse 6 übergehen. Die Klappe 34 dient dem Öffnen, Teilöffnen oder Verschließen der Strömungspfade 31, 32.
Die Strömungspfade 28, 29 werden aufgrund ihrer Funktion auch als Ansaugkanäle 28, 29 bezeichnet.
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Die Klappen 33, 34 sind jeweils derart angeordnet, dass Umluft UL umgewälzt wird. Die Strömungspfade 30, 31 für die Frischluft FL aus der Umgebung sind verschlossen.
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Nach den in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen des Klimatisierungssystems 1 ist, im Vergleich zu den Klimatisierungssystemen 1 nach der 2 beziehungsweise der 3, der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 des nicht dargestellten Kühlmittelkreislaufs jeweils nicht im Abluftkanal 11, sondern innerhalb des Strömungspfades 32 angeordnet.
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Im Umluft-Betrieb des Klimatisierungssystems 1 wird vom Gebläse 5, 6, 27 aus dem Fahrgastraum 9 Luft durch den Umluft-Ansaugkanal 32 angesaugt. Der vom Gebläse 5, 27 angesaugte Luftmassenstrom wird über den Verdampfer 7 geleitet, abgekühlt und/oder entfeuchtet und beim Kälteanlagenbetrieb des Kältemittelkreislaufes anschließend dem Fahrgastraum 9 wieder zugeführt oder beim Wärmepumpenbetrieb durch den Abluftkanal 11 in die Umgebung abgeführt. Ein vom Gebläse 6 nach 4 angesaugter Luftmassenstrom wird über den Kondensator 8 geleitet, erwärmt und beim Kälteanlagenbetrieb des Kältemittelkreislaufes anschließend durch den Warmluft-Strömungspfad 15 in die Umgebung abgeführt oder beim Wärmepumpenbetrieb dem Fahrgastraum 9 wieder zugeführt.
Der von den Gebläsen 5, 6, 27 umgewälzte Luftmassenstrom ist zur Wärmeabfuhr aus dem Kühlmittelkreislauf nutzbar, da über den im Umluft-Ansaugkanal 32 angeordneten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 Wärme vom Kühlmittel an den Luftmassenstrom übertragen werden kann. Da der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 in Strömungsrichtung der Luft vor dem Verdampfer 7 angeordnet ist, kann im Wärmepumpenbetrieb die Abwärme des Kühlmittelkreislaufs über den Massenstrom der Umluft UL als Wärmequelle für den Kältemittelkreislauf genutzt werden. Die Abwärme des Kühlmittelkreislaufs ist zudem direkt zur Vorheizung der Zuluft für den Fahrgastraum 9 verwendbar.
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Nach einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 auch im Frischluft-Ansaugkanal 31 angeordnet sein, was insbesondere für den Kälteanlagenbetrieb von Vorteil ist.
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Nach den in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen des Klimatisierungssystems 1 ist, im Vergleich zu den Klimatisierungssystemen 1 nach der 2 beziehungsweise der 3, der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 des nicht dargestellten Kühlmittelkreislaufs jeweils nicht im Abluftkanal 11, sondern innerhalb des Strömungspfades 28, das heißt in Strömungsrichtung der angesaugten Luft nach der Mischzone, angeordnet, in welcher die Strömungspfade 30, 32 für die Frischluft FL und die Umluft UL münden.
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Sowohl im reinen Umluft-Betrieb als auch im Umluft-Frischluft-Betrieb des Klimatisierungssystems 1 wird vom Gebläse 5, 27 aus dem Fahrgastraum 9 Luft durch den Umluft-Ansaugkanal 32 angesaugt. Der vom Gebläse 5, 27 angesaugte Luftmassenstrom aus Frischluft FL, Umluft UL oder einem Gemisch aus Frischluft FL und Umluft UL wird über den Verdampfer 7 geleitet, abgekühlt und/oder entfeuchtet und beim Kälteanlagenbetrieb des Kältemittelkreislaufes anschließend dem Fahrgastraum 9 wieder zugeführt oder beim Wärmepumpenbetrieb durch den Abluftkanal 11 in die Umgebung abgeführt. Ein vom Gebläse 6 nach 6 angesaugter Luftmassenstrom wird über den Kondensator 8 geleitet, erwärmt und beim Kälteanlagenbetrieb des Kältemittelkreislaufes anschließend durch den Warmluft-Strömungspfad 15 in die Umgebung abgeführt oder beim Wärmepumpenbetrieb dem Fahrgastraum 9 wieder zugeführt.
Der von den Gebläsen 5, 27 angesaugte Luftmassenstrom ist zur Wärmeabfuhr aus dem Kühlmittelkreislauf nutzbar, da über den im Umluft-Ansaugkanal 32 angeordneten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 Wärme vom Kühlmittel an den Luftmassenstrom übertragen werden kann. Da der Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 26 in Strömungsrichtung der Luft vor dem Verdampfer 7 angeordnet ist, kann im Wärmepumpenbetrieb die Abwärme des Kühlmittelkreislaufs über den Massenstrom der Umluft UL als Wärmequelle für den Kältemittelkreislauf genutzt werden. Die Abwärme des Kühlmittelkreislaufs ist zudem direkt zur Vorheizung der Zuluft für den Fahrgastraum 9 nutzbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klimatisierungssystem
- 2
- Gehäuse
- 3
- erster Strömungskanal
- 4
- zweiter Strömungskanal
- 5, 6
- Gebläse
- 7
- Verdampfer
- 8
- Kondensator
- 9
- Fahrgastraum
- 10
- Trennwand
- 11
- Kaltluft-Strömungspfad, Abluftkanal
- 12
- Kaltluft-Strömungspfad
- 13
- Strömungspfad im ersten Strömungskanal 3
- 14
- Bypasskanal im ersten Strömungskanal 3
- 15, 16
- Warmluft-Strömungspfad
- 17
- Luftleiteinrichtung/Klappe der Kaltluft für Kaltluft-Strömungspfad 11
- 18
- Luftleiteinrichtung/Klappe für Bypasskanal 14
- 19, 20
- Luftleiteinrichtung/Klappe des Warmluft-Strömungspfades 15, 16
- 21,22
- Luftleiteinrichtung/Klappe zwischen den Strömungskanälen 3, 4 zum Anströmen/Abströmen Kondensator 8 - Einlass/Auslass Strömungspfad 13
- 23, 24
- statische Luftleiteinrichtungen, Luftleitbleche
- 25
- Luftleiteinrichtung/Klappe am Einlass in Warmluft-Strömungspfad 16
- 26
- Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager
- 27
- Gebläse
- 28, 29
- Strömungspfad, Ansaugkanal
- 30, 31
- Strömungspfad, Frischluft-Ansaugkanal
- 32
- Strömungspfad, Umluft-Ansaugkanal
- 33, 34
- Luftleiteinrichtung/Klappe
- FL
- Frischluft
- UL
- Umluft
