DE102007055608A1 - Combined air-conditioning installation and refrigerating circuit for air-conditioning a vehicle's interior has a first refrigerant with a Rankine circuit and a second refrigerant - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kombination eines Kälte-Kreislaufs zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums mit einem Rankine-Kreislauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a combination of a refrigeration cycle for air conditioning a vehicle interior with a Rankine cycle according to the preamble of claim 1.
Im Clausius-Rankine-Prozess wird in einem geschlossenen Kreislauf zunächst Wasser in einem Verdampfer verdampft und ggf. überhitzt, wodurch der Druck ansteigt. In einem nachfolgenden Schritt in einer Turbine (oder einem Arbeitszylinder o.ä.) wird der Dampf entspannt und anschließend in einem Kondensator wieder verflüssigt. Die Umwälzung des Wassers erfolgt mit Hilfe einer Pumpe. Im Rahmen des Prozesses erfolgen die folgenden Zustandsänderungen: 1. Isobare Wärmezufuhr im Verdampfer, wobei das Wasser zunächst bis zum Verdampfungspunkt erwärmt, verdampft und anschließend überhitzt wird. 2. Adiabate Expansion des Dampfes in der Turbine. 3. Isobare und isotherme Kondensation des Dampfes im Kondensator. 4. Adiabate, isentrope Druckerhöhung durch die Pumpe.in the Clausius Rankine process first becomes water in a closed cycle evaporated in an evaporator and possibly superheated, causing the pressure increases. In a subsequent step in a turbine (or a working cylinder or similar) The steam is released and then in a condenser again liquefied. The upheaval the water takes place with the help of a pump. As part of the process the following state changes take place: 1. Isobaric heat supply in the evaporator, taking the water first to the evaporation point heated evaporated and then overheated becomes. 2. Adiabatic expansion of the steam in the turbine. 3. Isobars and isothermal condensation of the vapor in the condenser. 4. Adiabatic, isentropic pressure increase through the pump.
Wird an Stelle von Wasser ein anderes Arbeitsmittel verwendet, so bezeichnet man dieses Verfahren als Organic-Rankine-Prozess oder Organic Rankine Cycle (ORC).Becomes instead of water another working fluid used, so called one this process as Organic Rankine process or Organic Rankine Cycle (ORC).
Aus
der
Ein
einfacher Clausius-Rankine-Kreislauf, welcher die Wärme des
Abgases eines Verbrennungsmotors direkt nutzt, ist aus der
Die
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kombination eines Kälte-Kreislaufs zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums mit einem Rankine-Kreislauf verbesserte zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kombination eines Kälte-Kreislaufs zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums mit einem Rankine- Kreislauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.outgoing From this prior art, it is an object of the invention, a Combination of a cold cycle for the air conditioning of a vehicle interior with a Rankine cycle improved to improve. This task is solved by a combination of a refrigeration cycle for air conditioning a vehicle interior with a Rankine cycle with the features of the claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist eine Kombination eines Klimaanlagen-Kältekreislaufs zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums, enthaltend ein erstes Kältemittel, mit einem Rankine-Kreislauf, enthaltend ein zweites Kältemittel, vorgesehen, wobei die beiden Kreisläufe zumindest eine Teilstrecke aufweisen, über welche ein Wärmeaustausch der beiden Kältemittel mit einem dritten Medium vorgesehen ist, und dass in der Teilstrecke die Kältemittel aus den beiden Kreisläufen in gleicher Richtung parallel und benachbart zueinander strömen. Dadurch, dass die Teilstrecke, in welcher der Wärmeaustausch erfolgt, gemeinsam für die beiden Kreisläufe genutzt werden kann, kann die vorhandene Wärmeübertragungsfläche optimal ausgenutzt werden, auch wenn ggf. nur ein Kreislauf oder -zweig in Betrieb ist.According to the invention is a Combination of an air-conditioning refrigeration cycle for the air conditioning of a vehicle interior, containing a first Refrigerant with a Rankine cycle containing a second refrigerant, provided, wherein the two circuits at least one leg have, over which is a heat exchange the two refrigerants is provided with a third medium, and that in the leg the refrigerants from the two circuits in the same direction parallel and adjacent to each other. Thereby, that the section in which the heat exchange takes place, common for the two circuits can be used, the existing heat transfer surface optimally be exploited, even if possibly only a circuit or branch is in operation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist für beide Kreisläufe das gleiche Kältemittel, insbesondere bevorzugt R134a, vorgesehen. Hierbei kann bevorzugt ein Kältemittelaustausch zwischen den beiden Kreisläufen vorgesehen sein.According to one preferred embodiment for both cycles the same refrigerant, particularly preferably R134a, provided. This may be preferred a refrigerant exchange between the two circuits be provided.
Der Kältemittelaustausch der beiden Kreisläufe erfolgt bevorzugt im Bereich einer gemeinsam durchströmten Teilstrecke der Kreisläufe, die besonders bevorzugt durch mindestens einen gemeinsamen Kondensator gebildet wird. Dabei muss nicht notwendigerweise der gesamte Kondensator die gemeinsame Teilstrecke bilden. Es ist vielmehr möglich, einen Kreislauf an einer weiter in Strömungsrichtung liegenden Stelle des Kondensators einmünden und/oder einen Kreislauf an einer weiter entgegen der Strömungsrichtung liegenden Stelle des Kondensators abzweigen zu lassen. Bevorzugt wird jedoch der gesamte Kondensator vom gesamten Kältemittelstrom durchströmt, so dass ein herkömmlicher Kondensator verwendet werden kann. Anpassungen an die beiden Kreisläufe sind lediglich im Bereich der Anschlussleitungen erforderlich. Ferner lässt sich die gesamte vom Lüfter des Kondensators beaufschlagte Anblasfläche auch dann nutzen, wenn nur einer der Kreisläufe betrieben wird. Das Temperaturniveau des Kältemittels im Kondensator liegt hierbei ausreichend hoch, um die Kondensationswärme mit einer relativ geringen Gebläseleistung an die Umgebungsluft abgegeben werden zu können.Of the Refrigerant exchange the two circuits takes place preferably in the region of a jointly flowed through section the circuits, the most preferred by at least one common capacitor is formed. It does not necessarily have the entire capacitor form the common leg. It is rather possible, one Circulation at a further downstream Point of the condenser open and / or a circuit at a further opposite to the direction of flow point to divert the capacitor. However, the preferred entire condenser flows through the entire refrigerant flow, so that a conventional capacitor is used can be. Adjustments to the two circuits are only in the area the connecting cables required. Furthermore, the whole of the fan of the Also use capacitor applied blowing surface, even if only one of the circuits is operated. The temperature level of the refrigerant in the condenser is in this case, sufficiently high, to the heat of condensation with a relatively small fan power be discharged to the ambient air.
In der gemeinsamen Teilstrecke können auch ein gemeinsamer Sammler und/oder eine gemeinsame Unterkühlstrecke vorgesehen sein. Die Zusammenlegung der Bereiche verringert die erforderliche Anzahl von Bauteilen und somit die Kosten, wie auch das Gesamtgewicht.In the common section can also be a common collector and / or ge be provided common subcooling. The merging of the areas reduces the required number of components and thus the costs, as well as the total weight.
Alternativ zu einer Vermischung des Kältemittels der beiden Kreisläufe in einer gemeinsam genutzten Teilstrecke wird die Teilstrecke durch einen gemeinsam genutzten Kondensator mit parallel geführten Leitungen gebildet, welcher für einen Wärmeaustausch mit demselben von einem gemeinsam genutzten Medium, insbesondere Luft, durchströmbar ist. Hierbei sind die Leitungen bevorzugt in Strömungsrichtung des gemeinsam genutzten Mediums hintereinander angeordnet. Zwischen den Leitungen können die wärmeübertragende Oberfläche vergrößernde Strukturen, wie insbesondere Wellrippen, vorgesehen sein.alternative to a mixing of the refrigerant the two circuits in a shared leg, the leg is through a shared capacitor with parallel lines formed, which for a heat exchange with the same of a shared medium, in particular Air, can be flowed through. Here, the lines are preferably in the flow direction of the common used medium arranged one behind the other. Between the lines, the heat transfer surface magnifying structures, as in particular corrugated fins, be provided.
Bevorzugt ist im Rankine-Kreislauf ein Verdampfer vorgesehen, welcher vom Motor stammende Wärme an das Kältemittel des Rankine-Kreislaufs überträgt. Wird die Wärme über das Motorkühlmittel übertragen, so kann zur Erhöhung des Wirkungsgrades die Regeltemperatur des Motorkühlkreislaufs erhöht werden, insbesondere auf über 100°C und besonders bevorzugt auf über 110°C. Trotz der erhöhten Temperatur im Verdampfer liegen die Kältemitteltemperaturen im Rankine-Kreislauf bei der Verwendung von R134a unter der Zersetzungstemperatur des Kältemittels. Entsprechendes gilt auch bei der Verwendung anderer marktüblicher Kältemittel und Schmierölen.Prefers is provided in the Rankine cycle an evaporator, which from the Engine-derived heat to the refrigerant of the Rankine cycle transmits. Becomes the heat over that Transfer engine coolant, so can increase the efficiency of the control temperature of the engine cooling circuit elevated especially on over 100 ° C and especially preferred over 110 ° C. In spite of the heightened Temperature in the evaporator are the refrigerant temperatures in the Rankine cycle when using R134a below the decomposition temperature of Refrigerant. The same applies to the use of other commercially available refrigerant and lubricating oils.
Das in den Kreisläufen strömende Kältemittel erreicht vorzugsweise in einem Bereich des einen Kreislaufs einen überkritischen Zustand, während es im anderen Kreislauf bei normalen Betriebsbedingungen keinen überkritischen Zustand erreicht.The in the circuits flowing refrigerant preferably reaches a supercritical in one area of the one cycle State while it is not supercritical in the other cycle under normal operating conditions State reached.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung von R134a oder eines Kältemittels mit ähnlichen thermodynamischen Eigenschaften als Kältemittel im Rankine-Kreislauf und/oder im Klimaanlagen-Kältekreislauf. Ein derartiges Kältemittel ist insbesondere gut für die Verwendung eines Scroll-Expanders im Rankine-Kreislauf geeignet, da bei üblichen Kältemittelströmen der Expansionsvolumenstrom gut zum Hubvolumen und Drehzahlbereich der aus Scroll-Kompressoren abgeleiteten Expandern passt, so dass keine Sonderkonstruktionen für den Expander erforderlich sind und somit die Kosten verringert werden können.Especially preferred is the use of R134a or a refrigerant with similar ones thermodynamic properties as refrigerant in the Rankine cycle and / or in the air conditioning refrigeration cycle. Such a refrigerant is especially good for the use of a scroll expander in the Rankine cycle suitable because in the usual Refrigerant flows the Expansion volume flow good to the displacement and speed range of the from scroll compressors derived expander fits, so that no Special constructions for the expander are required and thus the costs are reduced can.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:in the Below, the invention with reference to two embodiments with reference explained in detail on the drawing. Show it:
Ein
Klimaanlagen-Kältekreislauf
Um überschüssige Energie,
vorliegend aus dem Motorkühlkreislauf
eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt), rückzugewinnen, ist ein Organic-Rankine-Kreislauf
Um eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen Motor-Kühlmittel und Kältemittel zur Verfügung zu stellen, wird im Motor-Kühlkreislauf vorliegend ein Kühlmittel mit erhöhtem Glycolanteil und ein Überdrucksystem verwendet, wobei eine Regeltemperatur des den Motorkühlkreislauf regelnden Thermostaten von vorliegend 110°C ergibt. Bevorzugte Regeltemperaturen liegen über 100°C, insbesondere über 110°C. An Stelle von Wasser als Kühlmittel können auch andere flüssige Medien, die zur Kühlung des Motors geeignet sind, verwendet werden.In order to provide a sufficient temperature difference between the engine coolant and refrigerant, the present invention uses a coolant with an increased glycol content and an overpressure system in the engine cooling circuit, wherein a control temperature of the thermostat controlling the engine cooling circuit of presently 110 ° C. Preferred control temperatures are above 100 ° C, in particular over 110 ° C. Instead of water as a coolant, other liquid media suitable for cooling the engine may be used.
Anschließend an
den ORC-Verdampfer
Der
Dampf gelangt nachfolgend dem Expander
Hierbei
sind die beiden Kreisläufe
Ein
Diagramm mit einer Darstellung des Druckes p über der Enthalpie h für die beiden
Kreisläufe
Beim
Kondensator
Gemäß dem zweiten,
in
Gemäß einer
Variante in Hinblick auf die Ausgestaltung der Leitungen
Nachfolgend
dem vorliegend als bauliche Einheit ausgebildeten, gemeinsam genutzten
Kondensator durchströmen
die getrennten Kältemittelströme getrennt
ausgebildete Sammler
Auf
Grund der Trennung der beiden Kreisläufe in Bezug auf die Kältemittel
können
unterschiedliche Kältemittel
für den
Klimaanlagen-Kältekreislauf
Die
Regelung der bevorzugt in beiden Ausführungsbeispielen elektrisch
angetriebenen Pumpe
Die
Förderleistung
der Pumpe
Das Kältemittel kann auch ein Arbeitsmittel sein. Das Kältemittel ist insbesondere R134a, R152a, CO2, Blend H oder ein ähnliches Mittel.The refrigerant can also be a work tool. The refrigerant is particular R134a, R152a, CO2, Blend H or similar.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007055608A DE102007055608A1 (en) | 2006-11-24 | 2007-11-20 | Combined air-conditioning installation and refrigerating circuit for air-conditioning a vehicle's interior has a first refrigerant with a Rankine circuit and a second refrigerant |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006055979 | 2006-11-24 | ||
DE102006055979.7 | 2006-11-24 | ||
DE102007055608A DE102007055608A1 (en) | 2006-11-24 | 2007-11-20 | Combined air-conditioning installation and refrigerating circuit for air-conditioning a vehicle's interior has a first refrigerant with a Rankine circuit and a second refrigerant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007055608A1 true DE102007055608A1 (en) | 2008-05-29 |
Family
ID=39326633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007055608A Withdrawn DE102007055608A1 (en) | 2006-11-24 | 2007-11-20 | Combined air-conditioning installation and refrigerating circuit for air-conditioning a vehicle's interior has a first refrigerant with a Rankine circuit and a second refrigerant |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102007055608A1 (en) |
Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN101823417A (en) * | 2010-04-20 | 2010-09-08 | 杭州电子科技大学 | Rapid refrigerating system of automobile cab |
CN109203917A (en) * | 2018-09-12 | 2019-01-15 | 浙江吉利控股集团有限公司 | The riding automobile-used heat circulating system of one kind and passenger car |
-
2007
- 2007-11-20 DE DE102007055608A patent/DE102007055608A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101823417B (en) * | 2010-04-20 | 2011-09-14 | 杭州电子科技大学 | Rapid refrigerating system of automobile cab |
CN109203917A (en) * | 2018-09-12 | 2019-01-15 | 浙江吉利控股集团有限公司 | The riding automobile-used heat circulating system of one kind and passenger car |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |