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Die Erfindung betrifft eine Gebläsebaugruppe für eine Fahrzeugklimaanlage mit einem ersten Luftstromkanal, in dem ein erstes Gebläse angeordnet ist, und einem zweiten Luftstromkanal, in dem ein zweites Gebläse angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrzeugklimaanlage mit einer derartigen Gebläsebaugruppe sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeugklimaanlage.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
DE 10 2010 035 740 A1 , der
US 6 311 763 B1 , der
KR 10 2004 0 019 776 A und der
DE 11 2011 104 933 T5 , sind Gebläsebaugruppen für Fahrzeugklimaanlagen mit zwei Luftstromkanälen bekannt, in denen jeweils ein Gebläse angeordnet ist. Die unterschiedlichen Luftstromkanäle sind dabei unterschiedlichen Belüftungsöffnungen der Fahrzeugklimaanlage im Fahrzeuginnenraum zugeordnet, beispielsweise Belüftungsöffnungen der Windschutzscheibe, des Armaturenbretts oder des Fußraums.
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Bei herkömmlichen Fahrzeugklimaanlagen kann kalte Frischluft durch Motorabwärme aufgeheizt werden. Bei modernen Elektro- oder Hybridfahrzeugen ist der Abwärmestrom des Antriebsmotors jedoch nicht ausreichend, um die kalte Frischluft ausreichend aufzuheizen. Es wird daher zusätzlich Energie benötigt, um die kalte Frischluft aufzuheizen. Bei einem Betrieb der Fahrzeugklimaanlage mit Umluft muss die eine relativ hohe Luftfeuchtigkeit enthaltende Umluft durch Abkühlen und Wiederaufheizen getrocknet werden, was wiederum Energie benötigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gebläsebaugruppe für eine Fahrzeugklimaanlage sowie eine Klimaanlage und ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage zu schaffen, die einen Betrieb einer Fahrzeugklimaanlage mit geringem Energieaufwand und optimaler Filtrierung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Gebläsebaugruppe für eine Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 gelöst, mit einem ersten Luftstromkanal, in dem ein erstes Gebläse angeordnet ist, und einem zweiten Luftstromkanal, in dem ein zweites Gebläse angeordnet ist, wobei der erste Luftstromkanal stromaufwärts des ersten Gebläses eine Frischlufteinlassöffnung und der zweite Luftstromkanal stromaufwärts des zweiten Gebläses eine Umlufteinlassöffnung umfasst. Stromabwärts des ersten und zweiten Luftstromkanals ist eine Verteilungskammer, und stromabwärts der Verteilungskammer sind eine Luftkühlungseinheit und ein an der Luftkühlungseinheit vorbeiführender Bypasskanal vorgesehen. In der Verteilungskammer ist eine Bypassklappe, welche zumindest einen Teil des Luftstroms im ersten Luftstromkanal zu der Luftkühlungseinheit und/oder zu dem Bypasskanal leitet. In einer Position der Bypassklappe wird im Wesentlichen der gesamte Luftstrom im ersten Luftstromkanal in den Bypasskanal geleitet.
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Vorzugsweise wird der im Wesentlichen gesamte Luftstrom im zweiten Luftstromkanal in der Verteilungskammer zur Luftkühlungseinheit geleitet.
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Unter dem „im Wesentlichen gesamten Luftstrom“ eines Luftstromkanals wird der gesamte Luftstrom durch den jeweiligen Luftstromkanal angesehen, mit Ausnahme von geringen Leckströmen, die beispielsweise im Bereich der Verteilungskammer und an der Bypassklappe auftreten können. Vorzugsweise sind Dichtungen vorgesehen, welche den Leckstrom möglichst gering halten.
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Der Begriff stromabwärts bezieht sich jeweils auf die Richtung des Luftstroms durch die Gebläsebaugruppe bzw. die Fahrzeugklimaanlage.
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Durch die Erfindung ist es möglich, Frischluft oder Umluft, welche im ersten Luftstromkanal angesaugt wird, wahlweise über den Bypasskanal an der Luftkühlungseinheit vorbeizuleiten und die Luftströme durch die beiden Luftstromkanäle erst nach der Luftkühlungseinheit zu mischen. Somit können die beiden Luftströme unterschiedlich konditioniert werden, wodurch Energie eingespart werden kann.
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Ferner umfasst die Gebläsebaugruppe eine wahlweise verschließbare Überleitungsöffnung, welche wahlweise eine Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Luftstromkanal bildet.
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Weiterhin ist ein Klappensystem vorgesehen, welches einen Frischluftstrom durch die Frischlufteinlassöffnung in den ersten Luftstromkanal, einen Umluftstrom durch die Umlufteinlassöffnung in den zweiten Luftstromkanal und einen Überleitungsluftstrom zwischen den beiden Luftstromkanälen durch die Überleitungsöffnung steuert.
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Auf diese Weise wird ermöglicht, dass im ersten Luftstromkanal Frischluft und im zweiten Luftstromkanal Umluft angesaugt wird, in beiden Luftstromkanälen Frischluft, in beiden Luftstromkanälen Umluft oder entsprechende Mischverhältnisse aus Umluft und Frischluft angesaugt werden. Auf diese Weise wird eine flexible Ansaugung von Frischluft und/oder Umluft ermöglicht, welche wiederum für einen energiearmen Betrieb der Fahrzeugklimaanlage sorgt.
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Das Klappensystem weist eine Frischluftklappe an der Frischlufteinlassöffnung, eine Umluftklappe an der Umlufteinlassöffnung und/oder eine Überleitungsklappe an der Überleitungsöffnung auf. Beispielsweise können die Frischluftklappe, die Umluftklappe und/oder die Überleitungsklappe als Schmetterlingsklappe ausgebildet sein.
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Um eine Reduzierung der beweglichen Teile zu erreichen, kann das Klappensystem eine gemeinsame Klappe an zumindest zwei Öffnungen haben. Beispielsweise können die Öffnungen die Umlufteinlassöffnung, Frischlufteinlassöffnung und/oder die Überleitungsöffnung sein. Die gemeinsame Klappe ist beispielsweise als Zylinderklappe ausgebildet.
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Eine optimale Filtrierung der angesaugten Luft wird ermöglicht, indem ein Filter zwischen der Frischlufteinlassöffnung und dem Gebläse des ersten Luftstromkanals und/oder ein Filter zwischen der Umlufteinlassöffnung und dem Gebläse des zweiten Luftstromkanals vorgesehen sind/ist, wobei die Überleitungsöffnung stromaufwärts der Filter angeordnet ist.
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Es ist möglich, dass die beiden Filter durch ein gemeinsames Filterelement oder durch jeweils eigene Filterelemente gebildet werden.
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Die Luftkühlungseinheit ist beispielsweise ein Verdampfer.
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Eine kompakte Bauweise der Gebläsebaugruppe wird ermöglicht, indem das erste und das zweite Gebläse als Zwillingsgebläse ausgebildet ist.
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Vorzugsweise sind der erste und zweite Luftstromkanal in einem Lufteinlassgehäuse ausgebildet.
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Eine erfindungsgemäße Fahrzeugklimaanlage umfasst eine oben beschriebene Gebläsebaugruppe.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Fahrzeugklimaanlage gelöst. Die folgenden Verfahrensschritte sind vorgesehen: Zumindest ein Luftqualitätsparameter von zugeführter Frischluft und/oder Umluft wird ermittelt. Ein Betriebsmodus der Fahrzeugklimaanlage wird in Abhängigkeit von dem zumindest einen Luftqualitätsparameter ausgewählt. In Abhängigkeit von der gewählten Betriebsart wird wahlweise Frischluft oder Umluft im ersten und/oder zweiten Luftstromkanal angesaugt. Die Luft wird im Filter zwischen der Frischlufteinlassöffnung und dem Gebläse des ersten Luftstromkanals und/oder im Filter zwischen der Umlufteinlassöffnung und dem Gebläse des zweiten Luftstromkanals filtriert. Die durch den zweiten Luftstromkanal strömende Luft wird in der Luftkühlungseinheit bei geöffnetem zweiten Luftstromkanal gekühlt und getrocknet. In Abhängigkeit von der gewählten Betriebsart wird bei offenem ersten Luftströmungskanal die durch den ersten Luftstromkanal strömende Luft wahlweise in der Luftkühlungseinheit gekühlt und getrocknet oder an der Luftkühlungseinheit vorbeigeführt. Die durch den ersten und zweiten Luftstromkanal strömende Luft wird zu einem gemeinsamen Luftstrom gemischt. Auf diese Weise kann die Fahrzeugklimaanlage energiesparend betrieben werden, da die Luft in den beiden Luftstromkanälen separat konditioniert werden kann.
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Vorzugsweise werden bei kalten Außentemperaturen die folgenden Schritte durchgeführt werden: Ansaugen von ausschließlich Frischluft über den ersten Luftstromkanal und Umluft über den zweiten Luftstromkanal und Leiten der durch den ersten Luftstromkanal strömenden Luft an der Luftkühlungseinheit vorbei. Bei kalten Außentemperaturen, insbesondere kleiner/gleich 5° C, ist die Frischluft kalt und trocken und muss somit nicht getrocknet werden. Die Umluft, die im anderen Luftstromkanal strömt, ist dagegen warm und feucht und sollte somit getrocknet werden. Zu diesem Zweck durchströmt sie die Luftkühlungseinheit, wobei der Umluft Luftfeuchtigkeit durch Kondensation entzogen wird. Nach der Luftkühlungseinheit wird die getrocknete Umluft mit der Frischluft vermischt, und der gemeinsame Luftstrom kann auf die gewünschte Lufttemperatur wiederaufgeheizt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Luftkühlungseinheit Teil eines Wärmepumpenkreislaufs ist, da auf diese Weise der Umluft ein Maximum an Energie entzogen werden kann, die anschließend zum Wiederaufheizen des gemeinsamen Luftstroms verwendet werden kann.
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Ferner können bei einer Betriebsart die folgenden Schritte durchgeführt werden: Ansaugen von Frischluft und/oder Umluft über den ersten Luftstromkanal und Umluft über den zweiten Luftstromkanal und Leiten der durch den ersten Luftstromkanal strömenden Luft an der Luftkühlungseinheit vorbei, wobei die Mischungsverhältnisse von Frischluft und Umluft so gewählt werden, dass die benötigte Energie zum Wiederaufheizen des gemeinsamen Luftstroms minimiert wird.
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Es ist möglich, dass bei einer Betriebsart die folgenden Schritte durchgeführt werden: Ansaugen von Frischluft und/oder Umluft über den ersten Luftstromkanal und Umluft über den zweiten Luftstromkanal und Leiten von zumindest einem Teil der durch den ersten Luftstromkanal strömende Luft an der Luftkühlungseinheit vorbei, wobei die Mischungsverhältnisse von Frischluft und Umluft und/oder der an der Luftkühlungseinheit vorbeigeleitete Anteil der durch den ersten Luftstromkanal strömenden Luft so gewählt sind, dass die benötigte Energie zum Wiederaufheizen des gemeinsamen Luftstroms minimiert wird.
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Eine Luftkühlungseinheit kann nur mit Temperaturen unterhalb einer bestimmten Höchsttemperatur betrieben werden, da es über dieser Höchsttemperatur aufgrund der kondensierten Flüssigkeit in der Luftkühlungseinheit zu unangenehmer Geruchsentwicklung und mikrobiellem Wachstum kommen kann. Bei mittleren Außentemperaturen, insbesondere zwischen 5° und 20° C, kann es dazu kommen, dass die Umluft aufgrund der Höchsttemperatur der Luftkühlungseinheit auf eine tiefere Temperatur abgekühlt werden muss als benötigt. Bei herkömmlichen Anlagen muss die gekühlte und getrocknete Luft anschließend wieder aufgeheizt werden. Durch das Ansaugen von Frischluft und/oder Umluft im ersten Luftstromkanal und deren Leitung über den Bypasskanal an der Luftkühlungseinheit vorbei bei einer erfindungsgemäßen Anlage kann diese mit der von der Luftkühlungseinheit gekühlten Umluft gemischt werden, wobei im optimalen Fall eine mittlere Temperatur und mittlere Luftfeuchtigkeit eingestellt wird, welche kein Wiederaufheizen erfordert. Auf diese Weise wird die benötigte Energie zum Wiederaufheizen des gemeinsamen Luftstroms zumindest teilweise reduziert.
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Die Luftkühlungseinheit kann als Teil einer Wärmepumpe betrieben werden, wobei die in der Luftkühlungseinheit gewonnene Wärme zum Wiederaufheizen des gemeinsamen Luftstroms genutzt wird.
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Bei einer Betriebsart können die folgenden Schritte durchgeführt werden: Ansaugen von Frischluft über beide Luftstromkanäle und Kühlen und Trocknen der Frischluft durch die Luftkühlungseinheit. Da die Frischluft über beide Luftstromkanäle angesaugt wird, können die Gebläse optimal ausgelastet werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei warmen Außentemperaturen, insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 15° und 25° C.
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Bei einer weiteren Betriebsart können die folgenden Schritte durchgeführt werden: Ansaugen von Frischluft und/oder Umluft über den ersten Luftstromkanal und Umluft über den zweiten Luftstromkanal und Kühlen und Trocknen der Luftströme in beiden Luftstromkanälen mittels der Luftkühlungseinheit. Da bei heißen Außentemperaturen, insbesondere über 25° C, die Abkühlung der Frischluft einen übermäßigen Energiebedarf benötigen würde, kann Energie eingespart werden, indem Umluft in den beiden Luftstromkanälen angesaugt wird. Für eine optimale Luftqualität, insbesondere Sauerstoffgehalt, im Fahrzeuginnenraum kann der Umluft im ersten Luftstromkanal Frischluft zugemischt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Gebläsebaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- - 2 die Gebläsebaugruppe gemäß 1 in einer ersten Betriebsart;
- - 3 die Gebläsebaugruppe gemäß 1 in einer zweiten Betriebsart;
- - 4 die Gebläsebaugruppe gemäß 1 in einer dritten Betriebsart;
- - 5 die Gebläsebaugruppe gemäß 1 in einer vierten Betriebsart;
- - 6 die Gebläsebaugruppe gemäß 1 in einer fünften Betriebsart;
- - 7 die Gebläsebaugruppe gemäß 1 in einer sechsten Betriebsart;
- - 8 eine Gebläsebaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
- - 9 eine erfindungsgemäße Fahrzeugklimaanlage.
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Eine erste Ausführungsform einer Gebläsebaugruppe 10 für eine Fahrzeugklimaanlage in 1 umfasst einen ersten Luftstromkanal 12, in dem ein erstes Gebläse 14 angeordnet ist, und einen zweiten Luftstromkanal 16, in dem ein zweites Gebläse 18 angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform sind das erste Gebläse 14 und das zweite Gebläse 18 als Zwillingsgebläse ausgebildet, welches einen gemeinsamen Antriebsmotor aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass die beiden Gebläse 14, 18 als separate Gebläse ausgebildet sind.
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Der erste Luftstromkanal 12 steht über eine Frischlufteinlassöffnung 20 mit einem Frischluftkanal 22 in Verbindung, der zur Frischluftzufuhr eine Verbindung zum Außenraum des Fahrzeugs bildet.
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Zwischen der Frischlufteinlassöffnung 20 und dem ersten Gebläse 14 ist ein erster Filter 24 angeordnet.
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Der zweite Luftstromkanal 16 ist über eine Umlufteinlassöffnung 26 mit einem Umluftkanal verbunden, welcher in den Innenraum des Fahrzeugs führt und somit ein Ansaugen von Luft aus dem Fahrzeuginnenraum ermöglicht.
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Zwischen der Umlufteinlassöffnung 26 und dem zweiten Gebläse 18 ist ein zweiter Filter 28 im zweiten Luftstromkanal 16 vorgesehen.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die Filter 24, 28 im ersten beziehungsweise zweiten Luftstromkanal 12, 16 als eigene Filterelemente ausgebildet, die in einer gemeinsamen Baugruppe integriert sind. Auf diese Weise wird auch im Bereich der Filter 24, 28 eine optimale Trennung zwischen dem ersten und zweiten Luftstromkanal 12, 16 ermöglicht, während ein einfaches Austauschen der Filter 24, 28 durch die gemeinsame Baugruppe ermöglicht wird.
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Es ist jedoch auch möglich, dass die Filter 24, 28 durch eigene separate Filterelemente gebildet werden oder durch ein gemeinsames Filterelement.
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Eine wahlweise verschließbare Überleitungsöffnung 30 bildet wahlweise eine Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Luftstromkanal 12, 16. Die Überleitungsöffnung 30 ist in der gezeigten Ausführungsform stromaufwärts der beiden Gebläse 14, 18 der beiden Luftstromkanäle 12, 16 angeordnet sowie vorzugsweise stromaufwärts der Filter 24, 28.
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Ein Klappensystem 32 ist vorgesehen, welches einen Frischluftstrom durch die Frischlufteinlassöffnung 20 in den ersten Luftstromkanal 12, einen Umluftstrom durch die Umlufteinlassöffnung 26 in den zweiten Luftstromkanal 16 und einen Überleitungsluftstrom zwischen den beiden Luftstromkanälen 12, 16 durch die Überleitungsöffnung 30 steuert. In der in 1 gezeigten Ausführungsform weist das Klappensystem 32 eine Frischluftklappe 34 an der Frischlufteinlassöffnung 20, eine Umluftklappe 36 an der Umlufteinlassöffnung 26 und eine Überleitungsklappe 38 an der Überleitungsöffnung 30 auf. Die Frischluftklappe 34, Umluftklappe 36 und Überleitungsklappe 38 sind jeweils als Schmetterlingsklappen ausgebildet. Es können jedoch auch andere Klappenbauarten vorgesehen sein.
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Stromabwärts des ersten und zweiten Luftstromkanals 12, 16 ist eine Verteilungskammer 39 vorgesehen.
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Stromabwärts der Verteilungskammer 39 ist eine Luftkühlungseinheit 40 und ein an der Luftkühlungseinheit 40 vorbeiführender Bypasskanal 42 vorgesehen.
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Die Luftkühlungseinheit 40 ermöglicht ein Abkühlen der sie durchströmenden Luft, wobei in der Luft enthaltende Luftfeuchtigkeit an der Luftkühlungseinheit 40 kondensieren und abfließen kann, wodurch insbesondere eine Trocknung der Luft ermöglicht wird.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Luftkühlungseinheit 40 ein Verdampfer, welcher Teil eines Kältemittelkreislaufs ist, welcher als Wärmepumpe betrieben werden kann. Es kann jedoch auch eine andere Art Luftkühlungseinheit 40 vorgesehen sein, beispielsweise ein Wärmetauscher, der mit einem flüssigen Kühlmittel betrieben wird.
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In der Verteilungskammer 39 ist eine Bypassklappe 44 vorhanden, welche zumindest einen Teil des Luftstroms im ersten Luftstromkanal 12 wahlweise zu der Luftkühlungseinheit 40 oder zu dem Bypasskanal 42 leitet. Eine Position der Bypassklappe 44 ist vorgesehen, in der im Wesentlichen der gesamte Luftstrom im ersten Luftstromkanal 12 in den Bypasskanal 42 geleitet wird.
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Die Verteilungskammer 39 ist so ausgebildet, dass im Wesentlichen der gesamte Luftstrom im zweiten Luftstromkanal 16 zur Luftkühlungseinheit 40 geleitet wird.
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Der erste und der zweite Luftstromkanal 12, 16 sind in einem Lufteinlassgehäuse 46 ausgebildet. Das Lufteinlassgehäuse 46 bildet zwei Ansaugkammern, die den beiden Luftstromkanälen 12, 16 zugeordnet sind. Eine Frischluftansaugkammer ist dem ersten Luftstromkanal 12 zugeordnet und weist die Frischlufteinlassöffnung 20 auf, während eine Umluftansaugkammer dem zweiten Luftstromkanal 16 zugeordnet ist und die Umlufteinlassöffnung 26 aufweist. Eine Trennwand ist zwischen den beiden Ansaugkammern vorgesehen, in welcher die Überleitungsöffnung 30 angeordnet ist.
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Die 2 bis 7 zeigen verschiedene Betriebsarten der Fahrzeugklimaanlage, die durch verschiedene Stellungen der Klappen des Klappensystems 32 und der Bypassklappe 44 gesteuert werden.
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8 zeigt eine zweite Ausführungsform der Gebläsebaugruppe 10, welche im Wesentlichen analog zur in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ausgebildet ist. Der einzige Unterschied besteht in der Ausbildung des Klappensystems 32, bei dem eine gemeinsame Klappe 48 vorgesehen ist, die der Umlufteinlassöffnung 26 und der Überleitungsöffnung 30 zugeordnet ist. Es sind insbesondere drei Stellungen der gemeinsamen Klappe 48 vorgesehen, wobei in einer ersten Stellung die Umlufteinlassöffnung 26 vollständig geöffnet ist und die Überleitungsöffnung 30 vollständig geschlossen ist, einer zweiten Stellung, in der die Umlufteinlassöffnung 26 vollständig geschlossen ist und die Überleitungsöffnung 30 vollständig geöffnet ist, sowie eine dritte Stellung, in der sowohl die Umlufteinlassöffnung 26 als auch die Überleitungsöffnung 30 vollständig geöffnet sind. Die gemeinsame Klappe 48 ist in der gezeigten Ausführungsform als Zylinder oder Tonnenklappe ausgebildet.
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Alternativ wäre es auch möglich, dass eine gemeinsame Klappe vorgesehen ist, welche der Frischlufteinlassöffnung 20 und der Überleitungsöffnung 30 oder einer weiteren Klappenkombination zugeordnet ist.
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9 zeigt eine Fahrzeugklimaanlage 100 mit einer Gebläsebaugruppe 10 gemäß 8. Stromabwärts der Gebläsebaugruppe 10 wird der gemeinsame Luftstrom der Gebläsebaugruppe 10 in einen Kaltluftkanal 110 und einen Warmluftkanal 120 aufgeteilt. Im Warmluftkanal 120 ist eine Luftheizungseinheit 130 vorgesehen, welche ein Aufheizen des Luftstroms im Warmluftkanal 120 ermöglicht.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Luftheizungseinheit 130 ein Kondensator, welcher mit der als Verdampfer ausgebildeten Luftkühlungseinheit 40 der Gebläsebaugruppe 10 in einen Kältemittelkreislauf 140 integriert ist. Der Kältemittelkreislauf 140 kann als Wärmepumpe betrieben werden, wobei das Kältemittel in der Luftkühlungseinheit 40 Wärme aufnimmt und in der Luftheizungseinheit 130 Wärme an die durchströmende Luft abgibt.
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Ein Verfahren zum Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 100 mit einer Gebläsebaugruppe 10 gemäß 1 wird im Folgenden anhand der 2 bis 7 beschrieben, in denen jeweils unterschiedliche Betriebsarten gezeigt sind.
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In einem ersten Verfahrensschritt wird zumindest ein Luftqualitätsparameter von zugeführter Frischluft und/oder Umluft ermittelt. Beispielsweise wird die Temperatur der Frischluft, d. h. die Außentemperatur, ermittelt. Es können jedoch auch andere Parameter oder mehrere Parameter, beispielsweise die Außentemperatur und die Außenluftfeuchtigkeit ermittelt werden.
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Anschließend wird ein Betriebsmodus der Fahrzeugklimaanlage 100 in Abhängigkeit von dem zumindest einen Luftqualitätsparameter ausgewählt. Die Auswahl erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Die Temperaturbereiche verschiedener Betriebsarten können sich auch überlappen. Bei Außentemperaturen in einem solchen Überlappungsbereich erfolgt die Auswahl nach einem weiteren Parameter, insbesondere der Luftfeuchtigkeit.
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In Abhängigkeit von der gewählten Betriebsart wird wahlweise Frischluft oder Umluft im ersten und/oder zweiten Luftstromkanal angesaugt.
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Die durch den zweiten Luftstromkanal 16 strömenden Luft wird in der Luftkühlungseinheit 40 bei geöffnetem zweiten Luftstromkanal 16 gekühlt und getrocknet.
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In Abhängigkeit von der gewählten Betriebsart wird bei offenem ersten Luftstromkanal 12 wahlweise die durch den ersten Luftstromkanal 12 strömende Luft in der Luftkühlungseinheit 40 gekühlt und getrocknet oder an der Luftkühlungseinheit 40 vorbeigeführt.
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Anschließend wird die durch den ersten und zweiten Luftstromkanal strömende Luft zu einem gemeinsamen Luftstrom gemischt.
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In einer ersten Betriebsart, die in 2 gezeigt ist, ist die Frischlufteinlassöffnung 20 und die Umlufteinlassöffnung 26 geöffnet, während die Überleitungsöffnung 30 vollständig geschlossen ist. Auf diese Weise wird im ersten Luftstromkanal 12 Frischluft angesaugt, während im zweiten Luftstromkanal 16 Umluft angesaugt wird. Da die Überleitungsöffnung 30 geschlossen ist, ist keine Vermischung von Frischluft und Umluft stromaufwärts der Gebläse 14, 18 möglich. Die Bypassklappe 44 ist in der ersten Betriebsart so eingestellt, dass der Luftstrom im ersten Luftstromkanal 12 zum Bypasskanal 42 und somit an der Luftkühlungseinheit 40 vorbeigeleitet wird.
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Die erste Betriebsart ist insbesondere bei kalten Außentemperaturen, beispielsweise kleiner/gleich 5° C vorteilhaft. Bei diesen Außentemperaturen wird kalte und trockene Frischluft im ersten Luftstromkanal 12 angesaugt, welche keine zusätzliche Trocknung benötigt. Die Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum ist dagegen warm und weist eine relativ hohe Luftfeuchtigkeit auf und muss getrocknet werden, da es sonst zu Kondensation an den Fahrzeugfensterscheiben und entsprechender Sichtbehinderung kommen kann.
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Die Umluft im zweiten Luftstromkanal 16 durchläuft zur Trocknung die Luftkühlungseinheit 40, wobei die Umluft ihre Wärme an das Kältemittel der Luftkühlungseinheit 40 abgibt und die Luftfeuchtigkeit in der Luftkühlungseinheit 40 kondensiert und anschließend abfließen kann.
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Stromabwärts der Luftkühlungseinheit 40 werden die Luftströme des ersten und zweiten Luftstromkanals 12, 16 zu einem gemeinsamen Luftstrom gemischt.
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Dabei wird die kalte trockene Frischluft mit der gekühlten getrockneten Umluft vermischt.
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Anschließend wird der gemeinsame Luftstrom durch den Warmluftkanal der Fahrzeugklimaanlage 100 und die Luftheizungseinheit 130 geleitet und auf die gewünschte Temperatur aufgewärmt.
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Indem der Kältemittelkreislauf 140 als Wärmepumpe betrieben wird, kann die zuvor aus der warmen Umluft entzogene Wärme an den gemeinsamen Luftstrom abgegeben werden und somit Energie gespart werden. Durch die Trennung der kalten Frischluft und warmen Umluft im ersten und zweiten Luftstromkanal 12, 16 kann die Wärmepumpe optimal betrieben werden. Würde dagegen die Umluft vor dem Durchlaufen der Luftkühlungseinheit 40 mit der Frischluft gemischt, so würde sich eine mittlere Temperatur und Luftfeuchtigkeit einstellen, wodurch die Wirkung der Wärmepumpe vermindert würde.
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3 zeigt eine zweite Betriebsart, bei der die Umlufteinlassöffnung 26 und die Überleitungsöffnung 30 geöffnet sind, während die Frischlufteinlassöffnung 20 geschlossen ist. Auf diese Weise wird sowohl im ersten als auch im zweiten Luftstromkanal 12, 16 Umluft angesaugt. Diese Betriebsart ist insbesondere für mittlere Außentemperaturen, beispielsweise zwischen 5° C und 20° C vorteilhaft.
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Der Betrieb der Luftkühlungseinheit 40 ist nur bei Temperaturen unterhalb einer Höchsttemperatur möglich, da es bei höheren Temperaturen zu unangenehmen Geruchsentwicklungen und mikrobiellem Wachstum im Kondensat der Luftkühlungseinheit 40 kommen kann. Der Umluftstrom im ersten Luftstromkanal 12 wird über den Bypasskanal 42 an der Luftkühlungseinheit 40 vorbeigeleitet.
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In dem entsprechenden Temperaturbereich ist es daher möglich, dass aufgrund der Höchsttemperatur der Luftkühlungseinheit 40 die Umluft im zweiten Luftstromkanal 16 stärker gekühlt und getrocknet werden muss als energetisch optimalerweise benötigt.
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Indem die gekühlte Umluft im Luftstrom des zweiten Luftstromkanals 16 mit der warmen Umluft im Luftstrom des ersten Luftstromkanals 12 stromabwärts der Luftkühlungseinheit 40 zu einem gemeinsamen Luftstrom gemischt wird, stellt sich eine mittlere Temperatur und Luftfeuchtigkeit des gemeinsamen Luftstroms ein.
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Auf diese Weise kann die benötigte Energie zum Wiederaufheizen des Luftstroms im Warmluftkanal 120 der Fahrzeugklimaanlage 100 reduziert und vorzugsweise vollständig eingespart werden.
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4 zeigt eine Variante der in 3 gezeigten Betriebsart, wobei die Frischlufteinlassöffnung 20 zumindest teilweise geöffnet ist, wodurch im ersten Luftstromkanal 12 eine Mischung aus Frischluft und Umluft angesaugt wird. Auf diese Weise kann die Luftqualität, insbesondere der Sauerstoffgehalt, im Fahrzeuginneren verbessert werden, insbesondere bei längerem Betrieb im Umluftmodus. Der Öffnungsgrad der Frischlufteinlassöffnung 20 und der Überleitungsöffnung 30 kann dabei beliebig an die benötigten Temperatur- und Luftqualitätserfordernisse angepasst werden.
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5 zeigt eine vierte Betriebsart, bei der in beiden Luftstromkanälen 12, 16 Frischluft angesaugt wird und durch die Luftkühlungseinheit 40 gekühlt und getrocknet wird. Dabei sind die Frischlufteinlassöffnung 20 und die Überleitungsöffnung 30 vollständig geöffnet, während die Umlufteinlassöffnung 26 geschlossen ist. Die Bypassklappe 44 befindet sich in der Stellung, die den Luftstrom im ersten Luftstromkanal 12 zur Luftkühlungseinheit 40 leitet.
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Diese Betriebsart ist insbesondere bei warmen Außentemperaturen, beispielsweise zwischen 15° C und 25° C vorteilhaft. Durch das Ansaugen von Frischluft wird eine gute Luftqualität im Inneren des Fahrzeugs gewährleistet. Indem die Frischluft über beide Luftstromkanäle 12, 16 angesaugt wird, können die Gebläse 14, 18 mit optimaler Leistung betrieben werden.
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Eine fünfte Betriebsart ist in 6 dargestellt, bei der im ersten Luftstromkanal 12 und im zweiten Luftstromkanal 16 Umluft angesaugt wird und die Luftströme in beiden Luftstromkanälen 12, 16 durch die Luftkühlungseinheit 40 gekühlt und getrocknet werden. Diese Betriebsart ist insbesondere bei heißen Außentemperaturen, beispielsweise über 25° C vorteilhaft, da bei diesen Außentemperaturen die Frischluft übermäßig stark abgekühlt werden muss. Die Frischlufteinlassöffnung 20 ist geschlossen, während die Umlufteinlassöffnung 26 und die Überleitungsöffnung 30 vollständig geöffnet sind. Die Bypassklappe 44 ist analog zur vorhergehenden Betriebsart so eingestellt, dass der Luftstrom im ersten Luftstromkanal 12 zur Luftkühlungseinheit 40 geleitet wird. Auf diese Weise wird die kühlere Umluft mit voller Leistung beider Gebläse 14, 18 angesaugt und in der Luftkühlungseinheit 40 abgekühlt.
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7 zeigt eine Variante der fünften Betriebsart, wobei die Frischlufteinlassöffnung 20 zumindest teilweise geöffnet ist, wodurch im ersten Luftstromkanal 12 eine Mischung aus Frischluft und Umluft angesaugt wird, um eine ausreichende Luftqualität im Fahrzeuginnenraum insbesondere bei längerer Betriebsdauer zu gewährleisten. Analog zur in 4 beschriebenen Betriebsart kann der Öffnungsgrad der Frischlufteinlassöffnung 20 und der Überleitungsöffnung 30 an die entsprechenden Temperatur- und Luftqualitätserfordernisse angepasst werden.
