DE102005040114B4

DE102005040114B4 - Fahrzeugheizsystem

Info

Publication number: DE102005040114B4
Application number: DE102005040114A
Authority: DE
Inventors: Hermann Wahl; Peter Scholz
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: DE102005040114A1

Abstract

Fahrzeugheizsystem, umfassend:
– ein Heizgerät (12) zur Bereitstellung von Wärme und zur Übertragung dieser auf ein Wärmeträgermedium,
– eine Wärmeträgermediumpumpe (16) zum Fördern des in dem Heizgerät (12) zu erwärmenden Wärmeträgermediums,
– in einem ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf (42) eine erste Wärmetauscheranordnung (18) zur Übertragung von in dem Wärmeträgermedium transportierter Wärme auf in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft,
– in einem zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) eine zweite Wärmetauscheranordnung (36) zur Übertragung von in dem Wärmeträgermedium transportierter Wärme auf ein Fahrzeugantriebsaggregat (22), wobei der erste Wärmeträgermedium-Kreislauf (42) und der zweite Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) einen an die Wärmeträgermediumpumpe (16) anschließenden ersten Hauptleitungsanschluss (28) und einen an die Wärmeträgermediumpumpe (16) anschließenden zweiten Hauptleitungsabschnitt (30) gemeinsam aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Beeinflussung der Verteilung des durch die Wärmeträgermediumpumpe (16) geförderten Wärmeträgermediums auf den ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf (42) oder/und den zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) die Wärmeträgermediumpumpe (16) in ihrer Förderrichtung umschaltbar ist und in Abhängigkeit von...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugheizsystem, umfassend ein Heizgerät zur Bereitstellung von Wärme und zur Übertragung dieser auf ein Wärmeträgermedium sowie eine Wärmeträgermediumpumpe zum Fördern des in dem Heizgerät zu erwärmenden Wärmeträgermediums, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.
Aus der DE 103 59 293 A1 ist ein Fahrzeugheizsystem bekannt, bei welchem ein brennstoffbetriebenes Heizgerät dazu genutzt werden kann, die zur Erwärmung von Luft im Standheizbetrieb erforderliche Wärme bereitzustellen bzw. in einen Wärmeträgermediumkreislauf abzugeben. Auch wird es möglich, in einem anderen Betriebszustand Wärme, die in dem Fahrzeugheizgerät generiert wird, zumindest zum Teil auch in Richtung zu einem Fahrzeugantriebsaggregat zu leiten, um dieses vorzuwärmen. Um diese verschiedenen Betriebszustände erreichen zu können, ist eine vergleichsweise aufwendig konstruierte Ventilanordnung vorgesehen, die abhängig von den Druckverhältnissen verschiedene Strömungskreisläufe freigibt bzw. blockiert. Die Druckverhältnisse werden durch die Abstimmung des Betriebs der Wärmeträgermediumpumpe des Heizgeräts einerseits und einer weiteren Wärmeträgermediumpumpe des Fahrzeugantriebsaggregats eingestellt. Ferner ist durch ein thermisch wirksames Element in dem Ventil dafür gesorgt, dass dieses auch in Abhängigkeit von der Temperatur des zrikulierenden Wärmeträgermediums umschaltet.
Die DE 43 07 841 C1 offenbart ein Fahrzeugheizsystem, bei welchem eine Umwälzpumpe einen Einlassstutzen und zwei Auslassstutzen aufweist. Je nach gewünschtem Betriebszustand fördert die Pumpe das zu fördernde Medium vom Pumpeneinlass zu einem der beiden Pumpenauslässe.
Die DE 43 15 379 C1 offenbart ein Fahrzeugheizsystem, bei welchem durch Ansteuern eines Ventils zwischen verschiedenen Kreisläufen umschaltbar ist. Bei offenem Ventil ist ein Motor zur Durchströmung freigegeben. Bei geschlossenem Ventil ist der Motor gegen Durchströmung blockiert, so dass lediglich ein Wärmetauscher zur Wärmeabgabe durchströmt wird.
Die DE 101 10 556 C1 offenbart ein Fahrzeugheizsystem mit zwei voneinander getrennten Fluidkreisläufen. Jedem dieser Fluidkreisläufe ist eine mit definierter und nicht veränderbarer Strömungsrichtung arbeitende Pumpe zugeordnet. Die beiden Kreisläufe können durch eine Umschalteinrichtung miteinander kombiniert werden, wodurch jedoch die Strömungsrichtung grundsätzlich nicht beeinflussbar ist.
Die US 6 638 031 B1 offenbart ein Fahrzeugheizsystem, bei welchem eine Pumpe einen Einlass und zwei Auslässe aufweist. Je nach Betriebszustand wird das am Einlass eintretende Fluid entweder zu einem der beiden Auslässe oder zu beiden Auslässen geleitet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugheizsystem bereitzustellen, das bei einfachem Aufbau leicht dazu genutzt werden kann, in verschiedenen Betriebszuständen das erwärmte Wärmeträgermedium in verschiedener Art und Weise zu nutzen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeugheizsystem, umfassend ein Heizgerät zur Bereitstellung von Wärme und zur Übertragung dieser auf ein Wärmeträgermedium, eine Wärmeträgermediumpumpe zum Fördern des in dem Heizgerät zu erwärmenden Wärmeträgermediums, in einem ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf eine erste Wärmetauscheranordnung zur Übertragung von in dem Wärmeträgermedium transportierter Wärme auf in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft, in einem zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf eine zweite Wärmetauscheranordnung zur Übertragung von in dem Wärmeträgermedium transportierter Wärme auf ein Fahrzeugantriebsaggregat.
Um in einfacher Art und Weise die Wärmeträgermedium-Kreisläufe aufbauen zu können und darin auch die gewünschten Strömungsverhältnisse erlangen zu können, ist vorgesehen, dass der erste Wärmeträgermedium-Kreislauf und der zweite Wärmeträgermedium-Kreislauf einen an die Wärmeträgermediumpume anschließenden ersten Hauptleitungsanschluss und einen an die Wärmeträgermediumpumpe anschließenden zweiten Hauptleitungsabschnitt gemeinsam aufweisen.
Zur Beeinflussung der Verteilung des durch die Wärmeträgermediumpumpe geförderten Wärmeträgermediums auf den ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf oder/und den zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf ist die Wärmeträgermediumpumpe in ihrer Förderrichtung umschaltbar, wobei in Abhängigkeit von der Förderrichtung der Wärmeträgermediumpumpe einer der Hauptleiteitungsabschnitte das Wärmeträgermedium zu der Wärmeträgermediumpumpe hinführt und einer der Hauptleitungsabschnitte das Wärmeträgermedium von der Wärmeträgermediumpumpe wegführt.
Durch das Verändern der Förderrichtung der Wärmeträgermediumpumpe wird es möglich, das Wärmeträgermedium definiert in verschiedener Richtung in die verschiedenen Wärmeträgermedium-Kreisläufe einzuspeisen und somit auch deren Versorgung mit dem Wärmeträgermedium zu beeinflussen. Es ist dazu keine komplex aufgebaute Ventilanordnung erforderlich, die ggf. auch noch temperaturabhängig schaltet.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei Betreiben der Wärmeträgermediumpumpe in einer ersten Förderrichtung in dem Heizgerät erwärmtes Wärmeträgermedium im Wesentlichen nur im ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf strömt, und dass bei Betreiben der Wärmeträgermediumpumpe in einer zweiten Förderrichtung in dem Heizgerät erwärmtes Wärmeträgermedium im ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf und im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf strömt.
Um dafür zu sorgen, dass in Abhängigkeit von der Förderrichtung der Wärmeträgermediumpumpe und somit auch in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums eine Veränderung in der Durchströmbarkeit der Wärmeträgermedium-Kreisläufe erfolgt, wird vorgeschlagen, dass im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf eine eine Wärmeträgermedium-Strömung in nur einer Strömungsrichtung im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf zulassende Ventilanordnung vorgesehen ist.
Eine weitere Beeinflussung der Strömungsrichtung kann dadurch erlangt werden, dass dem zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf eine weitere Wärmeträgermediumpumpe zugeordnet ist zum Unterstützen einer Wärmeträgermedium-Strömung im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf in der einen Strömungsrichtung.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Hauptleitungsabschnitt in einen ersten Zweigleitungsabschnitt zu der ersten Wärmetauscheranordnung und einen zweiten Zweigleitungsabschnitt zu der zweiten Wärmetauscheranordnung übergeht.
Das Blockieren von einem der Wärmeträgermedium-Kreisläufe gegen Durchströmung in einer Richtung kann dadurch erlangt werden, dass im zweiten Zweigleitungsabschnitt eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die eine Wärmeträgermedium-Strömung im zweiten Zweigleitungsabschnitt nur in Richtung von der zweiten Wärmetauscheranordnung weg zulässt.
Weiterhin kann das System so aufgebaut sein, dass der zweite Hauptleitungsabschnitt in einen dritten Zweigleitungsabschnitt zu der ersten Wärmetauscheranordnung und einen vierten Zweigleitungsabschnitt zu der zweiten Wärmetauscheranordnung übergeht. Dem zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf kann dabei eine das Wärmeträgermedium vom vierten Zweigleitungsabschnitt in Richtung zum zweiten Zweigleitungsabschnitt fördernde weitere Wärmeträgermediumpumpe zugeordnet sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Systems mit dem vorangehend beschriebenen konstruktiven Aufbau, bei dem in einem ersten Betriebszustand die Wärmeträgermediumpumpe das Wärmeträgermedium von dem zweiten Hauptleitungsabschnitt aufnimmt und in den ersten Hauptleitungsabschnitt einspeist. In einem zweiten Betriebszustand nimmt die Wärmeträgermediumpumpe das Wärmeträgermedium von dem ersten Hauptleitungsabschnitt an und speist es in den zweiten Hauptleitungsabschnitt ein, so dass also eine Durchströmung in der anderen Strömungsrichtung vorliegt.
In einem dritten Betriebszustand speist bei betriebener weiterer Wärmeträgermediumpumpe die Wärmeträgermediumpumpe das Wärmeträgermedium von dem ersten Hauptleitungsabschnitt in den zweiten Hauptleitungsabschnitt ein.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
1 eine Prinzip-Darstellung eines Heizsystems in einem ersten Betriebszustand;
2 das in 1 dargestellte Heizsystem in einem zweiten Betriebszustand;
3 das in 1 dargestellte Heizsystem in einem dritten Betriebszustand.
Ein Fahrzeugheizsystem 10 umfasst als elementaren Bestandteil ein beispielsweise mit flüssigem Brennstoff zu betreibendes Heizgerät 12. Das Heizgerät 12 ist prinzipiell untergliedert in einen die Wärme erzeugenden und auf ein Wärmeträgermedium übertragenden Heizbereich 14, der einen Brennerbereich und einen Wärmetauscherbereich umfassen kann, und in eine Wärmeträgermediumpumpe 16, die beispielsweise an dem Heizgerät 12 vorgesehen sein kann und das zu erwärmende bzw. erwärmte Wärmeträgermedium, also beispielsweise Wasser oder ein Motorkühlmittel, durch den Wärmetauscherbereich des Heizbereichs 14 fördert.
Das Heizsystem 10 umfasst ferner eine erste Wärmetauscheranordnung 18, welcher ein Luftfördergebläse 20 zugeordnet ist, um die in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft in der ersten Wärmetauscheranordnung 18 zu erwärmen und so erwärmt in den Fahrzeuginnenraum einspeisen zu können.
Ferner umfasst das Heizsystem zumindest Bereiche eines allgemein mit 22 bezeichneten Fahrzeugantriebsaggregats, also beispielsweise einer Brennkraftmaschine. Dieser Brennkraftmaschine 22 ist ein Kühler 24 mit einem Gebläse 26 zugeordnet, so dass ein Motorkühlmittel, das im Verbrennungsbetrieb Wärme aufnimmt, durch Durchströmung des Kühlers 24 Wärme nach außen abgeben kann.
An die Wärmeträgermediumpumpe 16 schließen ein erster Hauptleitungsabschnitt 28 und ein zweiter Hauptleitungsabschnitt 30 an. Der erste Hauptleitungsabschnitt 28 zweigt sich beispielsweise an einem T-Stück auf in einen ersten Zweigleitungsabschnitt 32, der zur ersten Wärmetauscheranordnung 18 führt, und einen zweiten Zweigleitungsabschnitt 34, der zum Fahrzeugantriebsaggregat 12 bzw. einer darin bereitgestellten und nachfolgend noch angesprochenen zweiten Wärmetauscheranordnung 36 führt.
Der zweite Hauptleitungsabschnitt 30 geht beispielsweise ebenfalls an einem T-Stück über in einen dritten Zweigleitungsabschnitt 38, der zur ersten Wärmetauscheranordnung 18 führt, und einen vierten Zweigleitungsabschnitt 40, der zum Fahrzeugantriebsaggregat 22 bzw. der zweiten Wärmetauscheranordnung 36 darin führt.
Es sind somit zwei Wärmeträgermedium-Kreisläufe 42, 44 durch die verschiedenen Leitungsabschnitte definiert. Der erste Wärmeträgermedium-Kreislauf 42 umfasst den ersten Hauptleitungsabschnitt 28, den ersten Zweigleitungsabschnitt 32, den dritten Zweigleitungsabschnitt 38 und den zweiten Hauptleitungsabschnitt 30. Der zweite Wärmeträgermedium-Kreislauf 44 umfasst den ersten Hauptleitungsabschnitt 28, den zweiten Zweigleitungsabschnitt 34, den vierten Zweigleitungsabschnitt 40 und den zweiten Hauptleitungsabschnitt 30. Es sei hier darauf hingewiesen, dass durch die vorangehend angegebene Abfolge der die verschiedenen Wärmeträgermedium-Kreisläufe 42, 44 definierenden Leitungsabschnitte zunächst noch nicht definiert ist, in welche Richtung diese durchströmt werden bzw. welche der Leitungabschnitte der verschiedenen Wärmeträgermedium-Kreisläufe 42, 44 in verschiedenen Zuständen tatsächlich durchströmt werden.
Die vorangehend bereits angesprochene zweite Wärmetauscheranordnung 36 des Fahrzeugantriebsaggregats 22 kann den Wassermantel des Fahrzeugantriebsaggregats 22 umfassen, also denjenigen Bereich, der auch von dem Kühlmittel durchströmt wird. Von Bedeutung ist, dass in dieser zweiten Wärmetauscheranordnung 36 das im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf 44 strömende Wärmeträgermedium in thermische Wechselwirkung mit dem Fahrzeugantriebsaggregat 22 treten kann, also dort ggf. Wärme auf das Fahrzeugantriebsaggregat 22 übertragen kann oder Wärme von dem Fahrzeugantriebsaggregat 22 aufnehmen muss. Es ist selbstverständlich, dass der zweite Wärmeträgermedium-Kreislauf 44 mit der zum Kühler 24 führenden Zirkulation zusammengefasst sein kann, so dass tatsächlich nur ein Wärmeträgermedium eingesetzt werden kann. Die Durchströmung des Kühlers 24 kann dann beispielsweise durch Aktivieren nicht weiter dargestellter Ventile freigegeben oder blockiert werden.
Dem zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf 44 ist eine weitere Wärmeträgermediumpumpe 46 zugeordnet. Diese kann beispielsweise am oder im Fahrzeugantriebsaggregat 22 vorgesehen sein und fördert das Wärmeträgermedium vom vierten Zweigleitungsabschnitt 40 in Richtung zum zweiten Zweigleitungsabschnitt 34. In diesem zweiten Zweigleitungsabschnitt 34 ist eine in Form eines Rückschlagventils ausgebildete Ventilanordnung 48 vorgesehen. Diese stellt sicher, dass der zweite Wärmeträgermedium-Kreislauf 44 nur in einer Richtung durchströmt werden kann, nämlich so, dass das Wärmeträgermedium vom vierten Zweigleitungsabschnitt 40 in den zweiten Zweigleitungsabschnitt 34 einströmen kann, und nicht umgekehrt. Die Sperr- bzw. Freigaberichtung dieser Ventilanordnung 48 ist somit abgestimmt auf die Förderrichtung der weiteren Wärmeträgermediumpumpe 46 des zweiten Wärmeträgermedium-Kreislaufs 44.
Die Förderrichtung der zwischen den beiden Hauptleitungsabschnitten 28, 30 positionierten Wärmeträgermediumpumpe 16 des Heizgeräts 12 ist veränderbar. Diese Wärmeträgermediumpumpe 16 kann, wie im Folgenden dargelegt, das Wärmeträgermedium sowohl vom zweiten Hauptleitungsabschnitt 30 aufnehmen und in den ersten Hauptleitungsabschnitt 28 ausstoßen, als auch das Wärmeträgermedium vom ersten Hauptleitungsabschnitt 28 aufnehmen und in den zweiten Hauptleitungsabschnitt 30 ausstoßen. Diese Umschaltbarkeit der Förderrichtung und die daraus sich hinsichtlich des Förderbetriebs ergebenden Konsequenzen werden nachfolgend mit Bezug auf die verschiedenen, bei dem Fahrzeugheizsystem 10 erlangbaren Betriebszustände erläutert.
In 1 ist das Fahrzeugheizsystem 10 in einem ersten Betriebszustand dargestellt, der einem reinen Standheizbetrieb entspricht. Das heißt, die im Heizgerät 12 bereitgestellte Wärme wird im Heizbereich 14 vom Wärmeträgermedium aufgenommen und ausschließlich dazu genutzt, in der ersten Wärmetauscheranordnung 18 die in den Fahrzeuginnenraum einzuspeisende Luft zu erwärmen und somit ein Fahrzeug vor der Nutzungsauf nahme vorzukonditionieren. Die Wärmeträgermediumpumpe 16 fördert dabei in einer durch den darin dargestellten Pfeil indizierten Förderrichtung und nimmt das Wärmeträgermedium vom zweiten Hauptleitungsabschnitt 30 auf und gibt in den ersten Hauptleitungsabschnitt 28 ab. Das den ersten Hauptleitungsabschnitt 28 verlassende Wärmeträgermedium kann aufgrund der Sperrwirkung der Ventilanordnung 48 den zweiten Zweigleitungsabschnitt 34 nicht durchströmen und gelangt somit vollständig in den ersten Zweigleitungsabschnitt 32 und zur ersten Wärmetauscheranordnung 18. Nachdem es dort zumindest einen Teil der transportierten Wärme auf die zu erwärmende Luft übertragen hat, strömt das Wärmeträgermedium weiter durch den dritten Zweigleitungsabschnitt 38 und von diesem in den ersten Hauptleitungsabschnitt 30 zurück in Richtung zur Wärmeträgermediumpumpe 16. Grundsätzlich kann bzw. könnte das Wärmeträgermedium aus dem dritten Zweigleitungsabschnitt 38 auch in den vierten Zweigleitungsabschnitt 40 eintreten. Da jedoch die Ventilanordnung 48 auf ihrer an den ersten Hauptleitungsabschnitt 28 anschließenden Seite durch das Wärmeträgermedium mit einem vergleichsweise hohen Druck belastet ist, reicht der Druck des Wärmeträgermediums im vierten Zweigleitungsabschnitt 40 nicht aus, um die Ventilanordnung 48 zu öffnen. Es stellt sich somit eine Wärmeträgermedium-Strömung lediglich im ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf 42 in der durch die Pfeile in 1 indizierten Richtung ein. Der zweite Wärmeträgermedium-Kreislauf 44 wird dabei nicht durchströmt, obgleich die beiden Hauptleitungsabschnitte 28, 30, die grundsätzlich auch dem zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf 44 zugeordnet werden können, tatsächlich genutzt werden.
In einem in 2 veranschaulichten zweiten Betriebszustand wird die im Heizgerät 12 bereitgestellte Wärme nicht nur dazu genutzt, in ein Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft zu erwärmen, sondern wird auch dazu genutzt, das Fahrzeugantriebsaggregat 22 vorzuwärmen. Dies entspricht also einen Betriebszustand mit Standheizungsbetrieb und Vorkonditionierung des Fahrzeugantriebsaggregats. Selbstverständlich kann ein derartiger Betriebszustand auch in der Anfangsphase des Betriebs eines Fahrzeugantriebsaggregats eingestellt werden, um dieses möglichst schnell auf Betriebstemperatur zu bringen, gleichwohl jedoch dafür sorgen zu können, dass die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft auch eine ausreichende Temperatur aufweist.
In diesem zweiten Betriebszustand ist die Förderrichtung der Wärmeträgermediumpumpe 16 im Vergleich zu der des ersten Betriebszustands umgekehrt, was wiederum durch den Pfeil in der Wärmeträgermediumpumpe 16 in 2 indiziert ist. Die Wärmeträgermediumpumpe 16 nimmt also nunmehr das Wärmeträgermedium vom ersten Hauptleitungsabschnitt 28 auf und gibt es in den zweiten Hauptleitungsabschnitt 30 ab. Der den zweiten Hauptleitungsabschnitt 30 verlassende Wärmeträgermediumstrom teilt sich nunmehr auf. Ein Teil wird in den dritten Zweigleitungsabschnitt 38 einströmen, während der verbleibende Teil in den vierten Zweigleitungsabschnitt 40 einströmen wird. Das in den dritten Zweigleitungsabschnitt 38 eintretende Wärmeträgermedium durchströmt die erste Wärmetauscheranordnung 18 und gelangt in den ersten Zweigleitungsabschnitt 32. Das in den vierten Zweigleitungsabschnitt 40 eintretende Wärmeträgermedium durchströmt die zweite Wärmetauscheranordnung 36 des Fahrzeugantriebsaggregats 22 und gelangt in den zweiten Zweigleitungsabschnitt 34. Die Druckverhältnisse sind in diesem Betriebszustand so, dass die Belastung der Ventilanordnung 48 durch das die zweite Wärmetauscheranordnung 36 verlassende und in den zweiten Zweigleitungsabschnitt 34 eintretende Wärmeträgermedium größer ist, als diejenige, welche das aus dem ersten Zweigleitungsabschnitt 32 heranströmende Wärmeträgermedium verursacht. Dies hat zur Folge, dass die Ventilanordnung 48 den zweiten Zweigleitungsabschnitt 34 zur Durchströmung in Richtung von der zweiten Wärmetauscheranordnung 36 weg freigibt und die beiden aus den Zweigleitungsabschnitten 32, 34 heranströmenden Wärmeträgermediumströme sich vereinigen und in den ersten Hauptleitungsabschnitt 28 eintreten.
In diesem zweiten Betriebszustand ist, ebenso wie in dem vorangehend mit Bezug auf 1 beschriebenen ersten Betriebszustand die weitere Wärme trägermediumpumpe 46 des zweiten Wärmeträgermedium-Kreislaufs 44 nicht aktiv, so dass die Förderwirkung allein durch den Betrieb der ersten Wärmeträgermediumpumpe 16 erlangt wird.
Der Übergang bzw. das Umschalten zwischen den beiden in 1 und 2 dargestellten Betriebszuständen kann beispielsweise in Abhängigkeit davon erfolgen, ob bzw. wann in dem zu erwärmenden Innenraum die gewünschte Temperatur erreicht worden ist. Hierzu kann ein Temperaturfühler vorgesehen sein, der die Temperatur im Innenraum erfasst, oder es kann beispielsweise auch die Rücklauftemperatur des Wärmeträgermediums erfasst werden. Zeigt die jeweils erfasste Größe an, dass der Innenraum auf die gewünschte Solltemperatur aufgewärmt ist, kann dann vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand übergegangen werden, so dass nur noch ein geringerer Anteil der im Heizgerät 12 bereitgestellten Wärme zur Erwärmung bzw. Konstanthaltung der Temperatur im Fahrzeuginnenraum genutzt wird, während ein weiterer Anteil in den zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf 44 eingespeist wird und dazu genutzt werden kann, das Fahrzeugantriebsaggregat 22 vorzuwärmen.
Die vorangehend angesprochenen Druckverhältnisse im Bereich der Ventilanordnung 48 können ggf. durch Eingliedern entsprechender Drosselstellen in den ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf 42 erhalten werden. Dies kann beispielsweise auch durch Vorgeben der Strömungsquerschnitte der verschiedenen Leitungsabschnitte erlangt werden.
Der in 3 veranschaulichte dritte Betriebszustand ist ein Zuheizbetriebzustand. Das heißt, das Fahrzeugantriebsaggregat 22 ist bereits in Betrieb gesetzt und erzeugt selbst bereits Wärme, ist aber ggf. noch nicht bei der gewünschten Betriebstemperatur. Auch reicht die im Fahrzeugantriebsaggregat 22 bereitgestellte Wärme in einer derartigen Betriebsphase noch nicht aus, um die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft in der ersten Wärmetauscheranordnung 18 ausreichend zu erwärmen.
In diesem dritten Betriebszustand fördert die Wärmeträgermediumpumpe 16 das Wärmeträgermedium wieder in der gleichen Förderrichtung, wie im zweiten Betriebszustand. Das heißt, die Wärmeträgermediumpumpe 16 nimmt das Wärmeträgermedium vom ersten Hauptleitungsabschnitt 28 auf und gibt es in den zweiten Hauptleitungsabschnitt 30 ab. Gleichzeitig wird in diesem dritten Betriebszustand auch die weitere Wärmeträgermediumpumpe 46 aktiviert, so dass diese nun eine das Wärmeträgermedium vom vierten Zweigleitungsabschnitt 40 aufnehmende und in den zweiten Zweigleitungsabschnitt 34 ausstoßende Wirkung erzeugt. Durch die Abstimmung der Förderleistungen der beiden Wärmeträgermediumpumpen 16, 46 aufeinander wird somit erlangt, dass das den zweiten Hauptleitungsabschnitt 30 verlassende Wärmeträgermedium lediglich in den vierten Zweigleitungsabschnitt 40 eintreten kann, nicht jedoch in den dritten Zweigleitungsabschnitt 38. Gleichzeitig wird das durch die weitere Wärmeträgermediumpumpe 46 verstärkt vorangeförderte Wärmeträgermedium im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf 44 nach Austritt aus der zweiten Wärmetauscheranordnung 36 durch den zweiten Zweigleitungsabschnitt 34 und über die Ventilanordnung 48 hinweg strömen und sowohl in den ersten Hauptleitungsabschnitt 28 als auch den ersten Zweigleitungsabschnitt 32 einströmen. Vom ersten Zweigleitungsabschnitt 32 gelangt es in die erste Wärmetauscheranordnung 18, überträgt dort Wärme auf die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft und tritt dann über den dritten Zweigleitungsabschnitt 38 nicht in den zweiten Hauptleitungsabschnitt 30, sondern in den vierten Zweigleitungsabschnitt 40 ein.
In diesem dritten Betriebszustand wird also das in dem Heizgerät 12 erwärmte Wärmeträgermedium verstärkt in Richtung zum Fahrzeugantriebsaggregat 22 geleitet, um dieses möglichst rasch auf Betriebstemperatur zu bringen. Ein Teil des das Fahrzeugantriebsaggregat 22 bzw. die zweite Wärmetauscheranordnung 36 darin durchströmenden Wärmeträgermediums wird mit der darin noch enthaltenen Wärme dann in der ersten Wärmetauscheranordnung 18 genutzt, um den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen bzw. bei der gewünschten Temperatur zu halten.
Man erkennt aus der vorangehenden Darstellung, dass diese drei verschiedenen Betriebszustände allein dadurch erlangt werden können, dass die beiden Wärmeträgermediumpumpen 16, 46 in definierter Art und Weise aufeinander abgestimmt werden bzw. dass die Förderrichtung der in ihre Förderrichtung umkehrbaren Wärmeträgermediumpumpe 16 entsprechend eingestellt wird. Es ist nicht erforderlich, irgendwelche komplex aufgebaute bzw. temperaturabhängig schaltende Ventilanordnungen bereitzustellen bzw. auch noch elektrisch erregbare bzw. zu schaltende Ventilanordnungen zu nutzen.
Selbstverständlich sind mit dem Fahrzeugheizsystem 10 noch weitere Betriebszustände erlangbar. So kann beispielsweise dann, wenn das Fahrzeugantriebsaggregat 22 auf Betriebstemperatur ist und ausreichend Wärme erzeugt bzw. ggf. auch zu viel Wärme erzeugt, auch der zum Kühler 24 führende Kreislauf aktiviert werden, so dass das Wärmeträgermedium, das ggf. auch die beiden Wärmeträgermedium-Kreisläufe 42, 44 durchströmt, auch zum Kühler 24 strömen kann. Ferner kann in diesem Zustand dann die Wärmeträgermediumpumpe 16 deaktiviert werden, ebenso wie das gesamte Heizgerät 12, so dass die beiden Hauptleitungsabschnitte 28, 30 ggf. überhaupt nicht mehr durchströmt werden und unter der Förderwirkung der weiteren Wärmeträgermediumpumpe 46 ein wesentliche Bereiche der beiden Wärmeträgermedium-Kreisläufe 42, 44, d. h. die vier Zweigleitungsabschnitte 32, 34, 38, 40, umfassender Kreislauf generiert wird. Dabei wird dann die im Fahrzeugantriebsaggregat 22 bereitgestellte Wärme vom Wärmeträgermedium aufgenommen und über den zweiten Zweigleitungsabschnitt 34 und den ersten Zweigleitungsabschnitt 32 zur ersten Wärmetauscheranordnung 18 gefördert, um dort die im Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft zu erwärmen.
Aufgrund des vorangehend beschriebenen konstruktiv einfachen Aufbaus, ist das Fahrzeugheizsystem 10 besonders geeignet als so genanntes Nachrüstsystem. Bei grundsätzlich nicht mit zusätzlichen Heiz geräten ausgestatteten Fahrzeugen besteht im Allgemeinen nur der vorangehend beschriebene und die vier Zweigleitungsabschnitte 32, 34, 38, 40 sowie die erste Wärmetauscheranordnung 18 bzw. die zweite Wärmetauscheranordnung 36 umfassende Kreislauf. Soll die Funktionalität hinzugefügt werden, braucht lediglich ein Fahrzeugheizgerät 12 mit den zugeordneten Hauptleitungsabschnitten 28, 30 in diesen Kreislauf integriert werden, so dass es, bezogen auf diesen Gesamtkreislauf, faktisch parallel zur ersten Wärmetauscheranordnung 18 geschaltet ist, im vorangehend beschriebenen ersten Betriebszustand dann aber seriell zu diesem wirkt. Bei diesem Integrieren, das einfach durch Einfügen von T-Stücken in bestehende Schlauchleitungen erfolgen kann, kann gleichzeitig auch die Ventilanordnung 48 integriert werden, die ggf. aber auch in ein die Anbindung des ersten Hauptleitungsabschnitts 28 bereitstellendes Anschlussstück integriert sein kann. Diese Ventilanordnung 48 kann als konstruktiv einfach ausgeführtes Rückschlagventil ausgeführt sein, das ggf. geringfügig in Richtung seiner Schließstellung vorgespannt ist.
Weiter sei darauf hingewiesen, dass es selbstverständlich möglich ist, die Wärmeträgermediumpumpe 16 nicht nur in ihrer Förderrichtung umschaltbar auszugestalten, sondern auch in ihrer Förderleistung variabel auszugestalten, so dass je nach geforderter Heizleistung auch eine entsprechende Einstellung des Wärmeträgermediumstroms erlangt werden kann. Auch die weitere Wärmeträgermediumpumpe 46 des Fahrzeugantriebsaggregats 22 kann selbstverständlich in ihrer Förderleistung variabel ausgestaltet sein.

Claims

Fahrzeugheizsystem, umfassend: – ein Heizgerät (12) zur Bereitstellung von Wärme und zur Übertragung dieser auf ein Wärmeträgermedium, – eine Wärmeträgermediumpumpe (16) zum Fördern des in dem Heizgerät (12) zu erwärmenden Wärmeträgermediums, – in einem ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf (42) eine erste Wärmetauscheranordnung (18) zur Übertragung von in dem Wärmeträgermedium transportierter Wärme auf in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft, – in einem zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) eine zweite Wärmetauscheranordnung (36) zur Übertragung von in dem Wärmeträgermedium transportierter Wärme auf ein Fahrzeugantriebsaggregat (22), wobei der erste Wärmeträgermedium-Kreislauf (42) und der zweite Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) einen an die Wärmeträgermediumpumpe (16) anschließenden ersten Hauptleitungsanschluss (28) und einen an die Wärmeträgermediumpumpe (16) anschließenden zweiten Hauptleitungsabschnitt (30) gemeinsam aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung der Verteilung des durch die Wärmeträgermediumpumpe (16) geförderten Wärmeträgermediums auf den ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf (42) oder/und den zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) die Wärmeträgermediumpumpe (16) in ihrer Förderrichtung umschaltbar ist und in Abhängigkeit von der Förderrichtung der Wärmeträgermediumpumpe (16) einer der Hauptleiteitungsabschnitte (28, 30) das Wärmeträgermedium zu der Wärmeträgermediumpumpe (16) hinführt und der andere der Hauptleitungsabschnitte (28, 30) das Wärmeträgermedium von der Wärmeträgermediumpumpe (16) wegführt.
Fahrzeugheizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betreiben der Wärmeträgermediumpumpe (16) in einer ersten Förderrichtung in dem Heizgerät (12) erwärmtes Wärmeträgermedium im Wesentlichen nur im ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf (42) strömt.
Fahrzeugheizsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betreiben der Wärmeträgermediumpumpe (16) in einer zweiten Förderrichtung in dem Heizgerät (12) erwärmtes Wärmeträgermedium im ersten Wärmeträgermedium-Kreislauf (42) und im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) strömt.
Fahrzeugheizsystem nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) eine eine Wärmeträgermedium-Strömung in nur einer Strömungsrichtung im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) zulassende Ventilanordnung (48) vorgesehen ist.
Fahrzeugheizsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) eine weitere Wärmeträgermediumpumpe (46) zugeordnet ist zum Unterstützen einer Wärmeträgermedium-Strömung im zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) in der einen Strömungsrichtung.
Fahrzeugheizsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hauptleitungsabschnitt (30) in einen ersten Zweigleitungsabschnitt (32) zu der ersten Wärmetauscheranordnung (18) und einen zweiten Zweigleitungsabschnitt (34) zu der zweiten Wärmetauscheranordnung (36) übergeht.
Fahrzeugheizsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Zweigleitungsabschnitt (34) eine Ventilanordnung (48) vorgesehen ist, die eine Wärmeträgermedi um-Strömung im zweiten Zweigleitungsabschnitt (34) nur in Richtung von der zweiten Wärmetauscheranordnung (36) weg zulässt.
Fahrzeugheizsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hauptleitungsabschnitt (30) in einen dritten Zweigleitungsabschnitt (38) zu der ersten Wärmetauscheranordnung (18) und einen vierten Zweigleitungsabschnitt (40) zu der zweiten Wärmetauscheranordnung (36) übergeht.
Fahrzeugheizsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Wärmeträgermedium-Kreislauf (44) eine das Wärmeträgermedium vom vierten Zweigleitungsabschnitt (40) in Richtung zum zweiten Zweigleitungsabschnitt (34) fördernde weitere Wärmeträgermediumpumpe (46) zugeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizsystems nach Anspruch 9, bei welchem Verfahren – in einem ersten Betriebszustand die Wärmeträgermediumpumpe (16) das Wärmeträgermedium von dem zweiten Hauptleitungsabschnitt (30) aufnimmt und in den ersten Hauptleitungsabschnitt (28) einspeist, – in einem zweiten Betriebszustand die Wärmeträgermediumpumpe (16) das Wärmeträgermedium von dem ersten Hauptleitungsabschnitt (28) aufnimmt und in den zweiten Hauptleitungsabschnitt (30) einspeist, und – in einem dritten Betriebszustand bei betriebener weiterer Wärmeträgermediumpumpe (46) die Wärmeträgermediumpumpe (16) das Wärmeträgermedium von dem ersten Hauptleitungsabschnitt (28) aufnimmt und in den zweiten Hauptleitungsabschnitt (30) einspeist.