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Die
Erfindung betrifft ein Heiz- und Klimatisierungssystem für ein mit
einem Verbrennungsmotor ausgestattetes Kraftfahrzeug, insbesondere
ein Nutzkraftfahrzeug, zum Heizen und Kühlen eines Kraftfahrzeuginnenraums
während
der Fahrt und im Stand des Kraftfahrzeugs, mit einem ersten ein
erstes Fluid führenden
Kältekreis,
der einen durch den Verbrennungsmotor antreibbaren ersten Kompressor aufweist
ist, und einem zweiten ein zweites Fluid führenden Kältekreis, der einen zweiten
Kompressor aufweist, wobei sich insbesondere das erste Fluid und
das zweite Fluid im Betrieb des Heiz- und Klimatisierungssystems
nicht vermischen.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Heizen und Klimatisieren
eines Kraftfahrzeugs.
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Weiterhin
bezieht sich die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug mit einem Heiz-
und Klimatisierungssystem.
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Bei
Nutzkraftfahrzeugen, insbesondere den Zugfahrzeugen von Lastkraftwagen,
sind besondere Anforderungen an die Beheizung und Kühlung, das heißt im Allgemeinen
die Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums gestellt. Der Fahrzeuginnenraum
ist im Allgemeinen in einen Frontbereich und einen Heckbereich unterteilt,
wobei der Frontbereich Fahrer- und Beifahrersitze enthält, die
während
der Fahrt des Fahrzeugs besetzt sind, und der Heckbereich eine Schlafkabine
aufweist, die im Allgemeinen im Stand des Fahrzeugs benutzt wird.
Um dem Fahrer während
der Ruhepausen, in welchen er sich in der Schlafkabine befindet,
ein angenehmes Klima zur Verfügung
zu stellen, ist es nützlich,
zumindest den Heckbereich im Stand des Fahrzeugs heizen beziehungsweise
kühlen
zu können.
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Zu
diesem Zweck sehen Konzepte des Standes der Technik vor, die Frontanlage
mit der Heckanlage zu kombinieren und insbesondere zur Kühlung des
Heckbereichs im Stand des Fahrzeugs den gemeinsamen Kompressor der
Klimaanlage auch im Stand zu betreiben. Nachteilig an diesem Konzept sind
der hohe Kraftstoffverbrauch, der Verschleiß des Motors im Stand des Fahrzeugs
sowie die zusätzlichen
Emissionen, zum Beispiel Schadstoffe und Lärm aufgrund des Betriebs des
Verbrennungsmotors.
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Diesen
Nachteilen wurde bereits teilweise begegnet, indem die Frontanlage
und die Heckanlage ausschließlich
während
der Fahrt des Fahrzeugs betreibbar sind und indem eine zu sätzliche
autarke Standklimaanlage vorgesehen wurde. Die Standanlange arbeitet
zum Beispiel mit einem zusätzlichen elektrisch
oder mechanisch betreibbaren Kompressor, der über einen Zusatzmotor oder
eine Zusatzbatterie mit Energie versorgt wird. Dieses Konzept erniedrigt
zwar den Kraftstoffverbrauch, es bewirkt einen geringeren Verschleiß, und es
hat geringere Emissionen zur Folge, es besteht allerdings der Nachteil,
dass aufgrund der autarken Standklimaanlage ein erheblicher Aufwand
erforderlich ist.
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Im
Rahmen der vorliegenden Offenbarung werden Betriebszustände des
Kraftfahrzeugs durch die Begriffe "Fahrt" und "Stand" gekennzeichnet. In diesem Zusammenhang
ist zu beachten, dass mit "Fahrt" gekennzeichnete
Betriebszustände
nicht unbedingt eine Bewegung des Fahrzeugs erfordern. Vielmehr
ist ausreichend, dass das energieliefernde Aggregat, das heißt im Allgemeinen
der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, in Betrieb ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heiz- und Klimatisierungssystem
zur Verfügung zu
stellen, das einen möglichst
rationellen Aufbau aufweist.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Heiz- und Klimatisierungssystem
dadurch auf, dass ein Verdampfer vorgesehen ist, der sowohl dem ersten
als auch dem zweiten Kälte kreis
zugeordnet ist und dass der zweite Kompressor unabhängig von dem
Verbrennungsmotor antreibbar ist, wobei insbesondere zum Zwecke
der Kühlung
des Kraftfahrzeugs bei ruhendem Verbrennungsmotor kein Kältespeicher
vorgesehen ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine Standklimatisierung
ohne die vielfach verwendeten Kältespeicher
zu realisieren, wobei es aber dennoch nicht erforderlich ist, den
für den
Fahrbetrieb vorgesehenen Kompressor und damit den Verbrennungsmotor
des Kraftfahrzeugs zu betreiben. Vielmehr ist ein eigens für den Standbetrieb
vorgesehener Kompressor vorgesehen, der für deutlich geringere Kompressorleistung
ausgelegt sein kann. Ferner ist es möglich, diesen Kompressor im
Hinblick auf die erwünschte
Laufruhe zu optimieren. Gleichwohl ist der Verdampfer beiden Kältekreisen
zugeordnet, so dass diesbezüglich
eine Rationalisierung des Systems aufgrund der gemeinsamen Nutzung von
Komponenten durch beide Kältekreise
vorliegt.
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Die
Erfindung ist in bevorzugter Weise dadurch weitergebildet, dass
der Kraftfahrzeuginnenraum in einen Frontbereich und einen Heckbereich unterteilt
ist, die separat heizbar und kühlbar
sind, mit einer Frontanlage zum Heizen und Kühlen des Frontbereiches während der
Fahrt des Kraftfahrzeugs, einer Heckanlage zum Heizen und Kühlen des
Heckbereichs während
der Fahrt des Kraftfahrzeugs und einer Standanlage, um mit dieser
zumindest den Heckbereich im Stand des Kraftfahrzeugs zu heizen und
zu kühlen,
wobei die Standanlage in die Heckanlage integriert ist. Hierdurch
ist der Gesamtaufbau des Systems rationalisiert, da die Standanlage
und die Heckanlage gemeinsame Komponenten aufweisen können.
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In
diesem Zusammenhang kann nützlicherweise
vorgesehen sein, dass die Frontanlage einen Verdampfer aufweist,
der insbesondere der Kühlung des
Frontbereichs dient, und dass die Standanlage/Heckanlage einen weiteren
Verdampfer aufweist. Die Anlage kann somit zwei Verdampfer aufweisen, wobei
der eine im Hinblick auf die Kühlung
des Frontbereichs angeordnet und optimiert ist, während der andere
durch die kombinierte Standanlage/Heckanlage genutzt wird und in
entsprechender Weise angeordnet und ausgelegt ist.
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Es
kann aber auch vorgesehen sein, dass nur ein einziger Verdampfer
zum Kühlen
des Fahrzeuginnenraums vorgesehen ist. Auf diese Weise liegt ein
besonders hoher Rationalisierungsgrad vor, da die Anlage mit einer
geringen Zahl von Klimatisierungskomponenten rauskommt.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Heizen und Klimatisieren
eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Heiz- und Klimatisierungssystem
sowie ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Heiz- und Klimatisierungssystem. Auf
diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Heiz-
und Klimatisierungssystems auch im Rahmen eines Verfahrens und eines
Kraftfahrzeugs umgesetzt.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnung anhand
besonders bevorzugter Ausführungsformen
beispielhaft erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems;
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2 zwei
Darstellungen zur Verdeutlichung möglicher geometrischer Anordnungen
von Komponenten eines Heiz- und Klimatisierungssystems;
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3 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems;
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4 eine
schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems;
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5 eine
schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems;
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6 eine
schematische Darstellung einer fünften
Ausführungsform
eines Heiz- und Klimatisierungssystems;
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7 eine
schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems;
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8 eine
schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems;
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9 eine
schematische Darstellung einer achten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems;
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10 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heiz-
und Klimatisierungssystems;
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11 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heiz-
und Klimatisierungssystems;
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12 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems;
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13 eine
schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heiz-
und Klimatisierungssystems; und
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14 eine
schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heiz-
und Klimatisierungssystems.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen (modulo 100)
gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems. 2 zeigt zwei Darstellungen zur
Verdeutlichung möglicher
geometrischer Anordnungen von Komponenten eines Heiz- und Klimatisierungssystems.
Das Heiz- und Klimatisierungssystem 10 umfasst eine Frontanlage 12,
eine Heckanlage 14 und eine Standanlage 16, wobei
die genannten Anlagen miteinander kombiniert sind. Dies äußert sich
insbesondere darin, dass ein gemeinsamer Kompressor 36,
ein gemeinsamer Kondensator 34 und ein gemeinsamer Sammler 42 sowohl
mit dem Verdampfer 32 der Frontanlage 12, dem
Verdampfer 24 der Heckanlage 14 und dem Kältespeicher 20 der Standanlage 16 kommunizieren
und dass, wie in 2 dargestellt, der Heizwärmetauscher 22 der Heckanlage 14,
der Kühlwärmetauscher 18 der
Standanlage 16 und der als Kühlwärmetauscher der Heckanlage 14 wirkende
Verdampfer 24 der Heckanlage 14 von demselben
Gebläse 26 mit
einem Luftstrom beaufschlagt werden. Das Heiz- und Klimatisierungssystem 10 umfasst
neben den bereits erwähnten
Komponenten einen Heizwärmetauscher 44 für die Frontanlage 12,
dem Kühlwasser 47 zuführbar ist,
ein dem Verdampfer 32 der Frontanlage 12 zugeordnetes
Expansionsorgan 46, ein dem Verdampfer 24 der
Heckanlage 14 zugeordnetes Expansionsorgan 48 und
ein dem Kältespeicher 20 zugeordnetes Expansionsorgan 50.
Neben dem bereits erwähnten Gebläse 26 ist
ein weiteres Gebläse 52 vorgesehen, das
den Verdampfer 32 der Frontanlage 12 und den Heizwärmetauscher 44 der
Frontanlage 12 mit einem Luftstrom beaufschlagen kann.
Weiterhin ist ein Gebläse 54 vorgesehen,
um dem Kondensator 34 einen Luftstrom zuzuführen. Es
sind ferner elektrisch betätigbare
Magnetventile 56, 58, 60 vorgesehen.
Im geöffneten
Zustand des Magnetventils 56 wird dem Ver dampfer 32 der
Frontanlage 12 Kältemittel
zugeführt, während dies
im geschlossenen Zustand des Magnetventils 56 unterbunden
wird. Im geöffneten
Zustand des Magnetventils 58 wird dem Verdampfer 24 der
Heckanlage 14 Kältemittel
zugeführt,
während dies
im geschlossenen Zustand des Magnetventils 58 unterbunden
wird. Im geöffneten
Zustand des Magnetventils 60 wird dem Kältespeicher 20 Kältemittel zugeführt, während dies
im geschlossenen Zustand des Magnetventils 60 unterbunden
wird. Es ist weiterhin ein Rückschlagventil 62 vorgesehen,
welches ein Rückströmen von
Kältemittel
in Richtung des Kältespeichers 20 verhindert.
Der Kältespeicher 20 und der
Kühlwärmetauscher 18 sind über einen
Wärmeträgerkreislauf 28 miteinander
verbunden, wobei eine Pumpe 30 zur Förderung des Wärmeträgermediums durch
die Komponenten vorgesehen ist. Es ist weiterhin eine Wasserheizung 64 vorgesehen,
die geeignet ist, einem Heizwärmetauscher 22 der
Heckanlage 14 zuströmendes
Kühlwasser 66 zu
erwärmen,
um so einen Standheizbetrieb zu ermöglichen.
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Im
Fahrbetrieb wird der Kompressor 36 durch den Verbrennungsmotor
des Kraftfahrzeugs angetrieben, so dass dem Kondensator 34 verdichtetes
Kältemittel
zugeführt
wird. Dieses wird dann über den
Sammler 42 in Abhängigkeit
der Zustände
der Magnetventile 56, 58, 60 den Verdampfern 32, 29 von
Frontanlage 12 und Heckanlage 14 sowie dem Kältespeicher 20 zugeführt. Insbesondere
kann auf diese Weise bei geöffnetem
Magnetventil 60 der Kältespeicher 20 geladen
werden. Im Stand des Fahrzeugs, das heißt bei ruhendem Verbrennungsmotor, kann
dem Kältespeicher 20 die
Kälteenergie
dann durch Betreiben der Pumpe 30 entzogen werden. Über den
Kühlwärmetauscher 18 kann
unter Beaufschlagung desselben durch einen Luftstrom 26 (siehe 2)
diese Kälteenergie
in Form ei nes gekühlten
Luftstroms dem Heckbereich des Fahrzeugs zugeführt werden.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems. Bei dieser Ausführungsform des Heiz- und Klimatisierungssystems 10 sind
die Frontanlage 12 und die Heckanlage 14 insbesondere im
Hinblick auf den Fahrbetrieb in vergleichbarer Weise ausgestaltet,
wie das Heiz- und Klimatisierungssystem 10 gemäß 1.
Es sind lediglich keine Ventile vorgesehen, um einen selektiven
Betrieb von Frontanlage 12 und Heckanlage 14 während der Fahrt
zu ermöglichen.
Selbstverständlich
ist dies aber möglich,
indem den Expansionsorganen 346 und 348 jeweils
ein Magnetventil vorgeschaltet wird.
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Die
Standanlage 16 ist in anderer Weise in das Heiz- und Klimatisierungssystem 10 eingebunden,
als dies in Verbindung mit 1 beschrieben wurde.
Die Standanlage umfasst einen zusätzlichen Kompressor 340,
wobei dieser vorzugsweise elektrisch antreibbar ist, beispielsweise
durch die elektrische Energie direkt von einem Generator oder aus
einer Batterie, vorzugsweise einer Zusatzbatterie, oder durch die
elektrische Energie einer Brennstoffzelle. Verdichtetes Kühlmedium
wird einem zusätzlichen Kondensator 338 zugeführt, der
durch ein zusätzliches
Gebläse 370 gekühlt wird.
Das verdichtete Kühlmedium
wird dann über
einen zusätzlichen Sammler 348 und
ein Expansionsorgan 350 dem Kältespeicher 320 zugeführt. Der
so stattfindende Ladevorgang des Kältespeichers 320 findet
vorzugsweise während
der Fahrt des Fahrzeugs statt, da dann ausreichende Energie für den Betrieb
des Kompressors 340 zur Verfügung steht. Es ist aber auch
möglich,
einen Ladevorgang im Stand des Fahrzeugs durchzuführen, falls
eine ausreichende Menge an elektrischer Energie zur Verfügung steht.
Das Entladen des Kältespeichers 320 erfolgt
dann wie in dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1.
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Auch
bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
gemäß 3 zeichnet
sich die Integration der Standanlage 16 in die Heckanlage 14 insbesondere dadurch
aus, dass die Komponenten Heizwärmetauscher 322 der
Heckanlage 14, Kühlwärmetauscher 318 der
Standanlage 16 und Verdampfer 324 der Heckanlage 14 von
einem gemeinsamen Gebläse 326 mit
einem Luftstrom beaufschlagt werden, wie dies im Zusammenhang mit 2 dargestellt
ist.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
des Heiz- und Klimatisierungssystems 10 sind ein Kompressor 436 und
ein Kondensator 434 für
den Betrieb der Frontanlage 12 und ein Kompressor 440 sowie
ein Kondensator 438 für
den Betrieb der Heckanlage 14 und den Betrieb der Standanlage 16 vorgesehen.
Die Frontanlage 12 und die Kombination aus Heckanlage 14 und
Standanlage 16 sind somit vollständig entkoppelt. Der insbesondere elektrisch
betriebene Kompressor 440 arbeitet vorzugsweise im Fahrbetrieb,
um dann über
den Verdampfer 424 eine Fahrklimatisierung des Heckbereichs
zur Verfügung
zu stellen und um den Kältespeicher 420 zu
laden. Eine Entladung erfolgt dann wieder über den Wärmeträgerkreislauf 428 durch
Betreiben der Pumpe 430. Wiederum ist zu bemerken, wie
auch bereits im Zusammenhang mit 3 erwähnt, dass
ein Betrieb des Kompressors 440 durchaus auch im Standbetrieb
in Frage kommt. Dann ist eine direkte Kühlung des Heckbereichs über den
Verdampfer 424 bei geöffnetem
Magnetventil 458 möglich
und/oder eine Aufladung des Kältespeichers 420 bei
geöffnetem
Magnetventil 460, um diese Kälteenergie dann später dem
Kältespeicher 420 entnehmen zu
können.
Wiederum werden, wie in 2 dargestellt, der Heizwärmetauscher 422,
der Kühlwärmetauscher 418 und
der Verdampfer 424 von demselben Gebläse 426 mit einem Luftstrom
beaufschlagt.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems. Auch hier liegt eine vollständige Entkopplung
von Frontanlage 12 einerseits und der Kombination aus Heckanlage 14 und
Standanlage 16 andererseits vor. Die Frontanlage 12 entspricht derjenigen
aus 5. Die Kombination aus Heckanlage 14 und
Standanlage 16 umfasst im Gegensatz zu der Lösung gemäß 4 keinen
Kältespeicher. Daher
muss auch bei der Standklimatisierung der Kompressor 540 betrieben
werden, um so im Verdampfer 524 Kälte erzeugen zu können. Daher
empfiehlt es sich, als Kompressor 540 einen elektrisch oder
mechanisch durch einen Zusatzmotor antreibbaren Kompressor zu verwenden,
da dieser im Stand des Fahrzeugs durch eine Batterie, insbesondere eine
Zusatzbatterie oder durch die elektrische Energie aus einer Brennstoffzelle
betrieben werden kann. Dem Heizwärmetauscher 522 wird,
wie beispielsweise gemäß 4,
Kühlwasser 566 zugeführt, wobei dies
auch hier zum Zwecke des Heizens im Standbetrieb über eine
Wasserheizung erfolgen kann.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems. Das vorliegende Beispiel des Heiz- und Klimatisierungssystems 10 entspricht
in weiten Teilen demjenigen, das in Verbindung mit 5 beschrieben
wurde. Lediglich im Bezug auf die Heizeinrichtungen der Frontanlage 12 und
der Kombination aus Heckanlage 14 und Standanlage 16 sind Unterschiede
zu vermerken. Die Frontanlage 12 umfasst eine Luftheizung 672,
der Luft von dem Gebläse 652 vorzugsweise
unter Umgehung des Verdampfers 632 zugeführt wird.
Eine solche Luftheizung kann beispielsweise als herkömmliche
brennstoffbetriebene Luftzusatzheizung ausgebildet sein. Die Kombination
aus Heckanlage 14 und Standanlage 16 umfasst eine
elektrische Heizung 674. Dieser wird elektrische Energie
aus einer Fahrzeugbatterie, insbesondere einer Zusatzbatterie, einer
Brennstoffzelle oder einem Generator zugeführt. Auch die elektrische Heizung 674 wird
vorzugsweise unter Umgehung des Verdampfers 624 durch das
Gebläse 626 mit
einem Luftstrom beaufschlagt.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform
eines Heiz- und Klimatisierungssystems. Es ist wiederum ein Beispiel dargestellt,
bei dem die Frontanlage 12 einerseits und die Kombination
aus Heckanlage 14 und Standanlage 16 andererseits
vollständig
voneinander entkoppelt sind. Die Frontanlage 12 ist in
herkömmlicher Weise
aufgebaut. Der Kombination aus Heckanlage 14 und Standanlage 16 fehlt
im Gegensatz zu der Ausführungsform
gemäß 4 ein
separater Verdampfer. Vielmehr ist nur der Kältespeicher 720 als Verdampfer
des Kältekreises
vorgesehen. Mithin wird auch im Fahrbetrieb, wenn eine Kühlung des Heckbereichs
des Fahrzeugs erwünscht
ist, die für die
Kühlung
erforderliche Kälte über den
Kühlwärmetauscher 718 aus
dem Kältespeicher 720 mittels
der Pumpe 730 über
den Wärmeträgerkreislauf 728 entnommen.
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8 zeigt
eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems. Diese entspricht in weiten Teilen der Ausführungsform
gemäß 7.
Unterschiede bestehen im Hinblick auf die Heizung in der Kombination
aus Heckanlage und Standanlage. Im vorliegenden Beispiel ist eine
Luftheizung 876 vorgesehen, der von dem Gebläse 826 Luft
vorzugsweise unter Umgehung des Kühlwärmetauschers 818 zugeführt wird.
Eine solche Luftheizung kann beispielsweise als herkömmliche
brennstoffbetriebene Luftzusatzheizung ausgebildet sein.
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9 zeigt
eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform eines Heiz- und
Klimatisierungssystems. Die hier dargestellte Ausführungsform
des Heiz- und Klimatisierungssystems 10 entspricht in weiten
Teilen der Ausführungsform
gemäß 8.
In der Kombination aus Heckanlage 14 und Standanlage 16 wird
allerdings auf einen separaten Kühlwärmetauscher
verzichtet. Vielmehr ist der Kältespeicher
als Speicher-Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 920 ausgelegt,
die direkt mit Luft von dem Gebläse 926 zur Übertragung
von Kälte
in dem Fahrzeuginnenraum beaufschlagt werden kann. Eine (nicht dargestellte)
Heizeinrichtung kann ebenfalls vorgesehen sein, beispielsweise durch
einen von Kühlwasser
durchströmten
Heizwärmetauscher,
wie beispielsweise im Zusammenhang mit 7 beschrieben,
eine Luftzusatzheizung, wie beispielsweise im Zusammenhang mit 8 beschrieben
oder auch eine elektrische Heizung, wie beispielsweise im Zusammenhang
mit 6 beschrieben.
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10 zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heiz-
und Klimatisierungssystems. Bei mehreren der vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
sind Kältespeicher
zur Realisierung der Standklimatisierung vorgesehen. Dies ist ein
nützliches Konzept.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist jedoch vorgesehen, einen
solchen Kältespeicher
entbehrlich zu machen, gleichzeitig aber dafür zu sorgen, dass ein störender und
umweltbelastender Betrieb des Verbrennungsmotors im Stand überflüssig wird.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispielsind
zwei getrennte Kältekreise 1084 und 1086 vorgesehen.
Beide Kältekreise 1084 und 1086 stehen
mit demselben Verdampfer 1076 in Verbindung, wobei keine
Vermischung der den Verdampfer 1076 getrennt durchströmenden Medien
in dem Verdampfer 1076 erfolgt. Der Kältekreis 1086 umfasst
einen Kompressor 1040, der durch einen Zusatzmotor 1080 oder
eine Zusatzbatterie 1080 antreibbar ist. Der Antrieb durch
den Zusatzmotor kann, wie auch bei in anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, direkt mechanisch erfolgen oder dadurch, dass
der Zusatzmotor den Kompressor 1040 direkt über einen
Generator beziehungsweise unter weiterer Zwischenschaltung einer
von dem Generator geladenen Batterie antreibt. Der zweite Kältekreis 1086 ist
ansonsten in dem Sinne vollständig,
dass er einen eigenen Kondensator 1038, einen eigenen Sammler 1082 und
ein eigenes Expansionsorgan 1078 aufweist. Während der
Fahrt des Fahrzeugs ist im allgemeinen der Kompressor 1036 in
Betrieb, während der
Kompressor 1040 nicht in Betrieb ist. Im Stand des Kraftfahrzeugs
erfolgt eine Standklimatisierung dadurch, dass der Kompressor 1040 betrieben
wird. Sieht man zwischen dem Zusatzmotor 1080 und dem Kompressor 1040 eine
Kupplung vor, so ist es möglich,
den Motor ohne Betrieb des Kältekreises 1086 zu
betreiben. Die Abwärme
des Motors kann dann zu Zwecken der Zuheizung verwendet werden.
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11 zeigt
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heiz-
und Klimatisierungssystems. Diese entspricht in weiten Teilen der
Ausführungsform
gemäß 10.
Im Unterschied zu 10 sind keine vollständig getrennten
Kältekreise
vorgesehen. Der ordnungsgemäße Betrieb
des Systems, sowohl bei laufendem Kompressor 1136 als auch
bei laufendem Kompressor 1140 wird durch die Anordnung
von Rückschlagventilen 1188, 1190, 1192 sichergestellt. Beim
Betrieb des Kompressors 1136 und Stillstand des Kompressors 1140 sorgt
das Rückschlagventil 1192 dafür, dass
keine Strömung
von Kältemittel über die
das Expansionsorgan 1148 umgehende Leitung erfolgt, sondern
dass die gesamte Strömung
durch das Expansionsorgan 1148 erfolgt. Der Kompressor 1140 verhindert
ein Überströmen von
Kältemittel
in Richtung auf den Kondensator 1138. Bei Stillstand des
Kompressors 1136 und Betrieb des Kompressors 1140 sorgt
das Rückschlagventil 1190 dafür, dass
das Expansionsorgan 1178 in Richtung auf den Verdampfer 1176 durchströmt wird.
Das Rückschlagventil 1188 sorgt
dafür,
dass keine Strömung
durch den Verdampfer 1132 erfolgt. Der Kompressor 1136 ist
dafür verantwortlich,
dass kein unerwünschtes Überströmen von
Kältemittel
in Richtung auf den Kondensator 1134 stattfindet.
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12 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines Heiz- und Klimatisierungssystems. Diese entspricht wiederum
in weiten Teilen der Ausführungsform
gemäß 10. Im
Unterschied zu 10 sind aber für den Fahrbetrieb
und den Standbetrieb separate Verdamp fer vorgesehen, nämlich der
Verdampfer 1224 für
den Fahrbetrieb und der Verdampfer 1226 für den Standbetrieb.
Eine Integration der Standanlage 16 in die Heckanlage 14 äußert sich
insbesondere wieder darin, dass der Heizwärmetauscher 1222 der
Heckanlage 14, der Verdampfer 1224 der Heckanlage 14 und der
Verdampfer 1270 der Standanlage 16 durch dasselbe
Gebläse 1226 mit
einem Luftstrom beaufschlagt werden, also beispielsweise eine Anordnung aufweisen,
wie es im Zusammenhang mit 2 gezeigt
und schon mehrfach erläutert
wurde. Der Kühlwärmetauscher 18 gemäß 2 ist
dann lediglich durch den Verdampfer 1276 gemäß 12 zu
ersetzen.
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13 zeigt
eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heiz-
und Klimatisierungssystems. Das hier dargestellte Heiz- und Klimatisierungssystem 10 weicht
von dem Konzept getrennter Front- und
Heckanlage ab. Ansonsten kann im Hinblick auf die Erläuterung
der 13 auf die Erläuterung
der 10 zurückgegriffen
werden.
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14 zeigt
eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heiz-
und Klimatisierungssystems. Auch hier wird von dem Konzept getrennter
Front- und Heckanlage durch die gemeinsame Benutzung desselben Verdampfers 1476 abgewichen.
Ansonsten kann wiederum auf die Erläuterungen zur 12 verwiesen
werden.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Klimatisierungssystem
- 12
- Frontanlage
- 14
- Heckanlage
- 16
- Standanlage
- 18
- Kühlwärmetauscher
- 20
- Kältespeicher
- 20
- Speicher-Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit
- 22
- Heizwärmetauscher
- 24
- Verdampfer
- 26
- Gebläse
- 28
- Wärmeträgerkreislauf
- 30
- Pumpe
- 32
- Verdampfer
- 34
- Kondensator
- 36
- Kompressor
- 38
- Kondensator
- 40
- Kompressor
- 42
- Sammler
- 44
- Heizwärmetauscher
- 46
- Expansionsorgan
- 47
- Kühlwasser
- 48
- Expansionsorgan
- 50
- Expansionsorgan
- 52
- Gebläse
- 54
- Gebläse
- 56
- Magnetventil
- 58
- Magnetventil
- 60
- Magnetventil
- 62
- Rückschlagventil
- 64
- Wasserheizung
- 66
- Kühlwasser
- 70
- Gebläse
- 72
- Luftheizung
- 74
- Heizung
- 76
- Verdampfer
- 78
- Expansionsorgan
- 80
- Zusatzmotor/Zusatzbatterie
- 82
- Sammler
- 84
- Kältekreis
- 86
- Kältekreis
- 88
- Rückschlagventil
- 90
- Rückschlagventil
- 92
- Rückschlagventil
-
Um
ganzzahlige Vielfache von Hundert vermehrte Bezugszeichen bezeichnen
gleiche oder vergleichbare Komponenten.