DE102017202680A1 - Refrigerant circuit of a vehicle air conditioning system with a heat pump function - Google Patents

Refrigerant circuit of a vehicle air conditioning system with a heat pump function Download PDF

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Thomas Anzenberger
Daniel Ghebru
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf (1) einer Fahrzeugklimaanlage mit einer Wärmepumpenfunktion, umfassend einen Kältemittelverdichter (2), einen Wärmeübertrager (5), mit welchem Wärme aus der Umgebungsluft des Fahrzeugs und/oder Abwärme wenigstens einer elektrischen Komponente (9) des Fahrzeugs auf das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs (1) übertragen wird, ein dem Wärmeübertrager (5) zugeordnetes Expansionsorgan (4), einen in einem Klimagerät (1.0) angeordneten und mit dem Kältemittelkreislauf (1) thermisch gekoppelten Heizungswärmeübertrager (6) zur Übertragung der Wärme aus der Umgebungsluft (L1) und/oder der Abwärme der elektrischen Komponente (9) auf einen dem Klimagerät (1.0) zugeführten Zuluftstrom (L2), und einen in dem Klimagerät (1.0) angeordneten elektrischen Zuheizer (7), wobei der Zuheizer (7) derart angeordnet ist, dass der von dem Heizungswärmeübertrager (6) erwärmte Zuluftstrom (L2) anschließend von dem Zuheizer (7) erwärmt wird.The invention relates to a refrigerant circuit (1) of a vehicle air conditioning system with a heat pump function, comprising a refrigerant compressor (2), a heat exchanger (5), with which heat from the ambient air of the vehicle and / or waste heat at least one electrical component (9) of the vehicle on the Refrigerant of the refrigerant circuit (1) is transmitted to the heat exchanger (5) associated with expansion element (4), in a air conditioner (1.0) and with the refrigerant circuit (1) thermally coupled heating heat exchanger (6) for transmitting the heat from the ambient air ( L1) and / or the waste heat of the electrical component (9) to an air conditioner (1.0) supplied supply air (L2), and in the air conditioner (1.0) arranged electric heater (7), wherein the heater (7) is arranged in that the supply air flow (L2) heated by the heating heat exchanger (6) is subsequently heated by the auxiliary heater (7) ill.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage mit einer Wärmepumpenfunktion. The invention relates to a refrigerant circuit of a vehicle air conditioning system with a heat pump function.

Die DIN 1946-3 beschreibt die Anforderungen an die Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums, aus denen sich in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur ein Mindestheizbedarf und eine mindestens zu erreichende Innentemperatur für den Fahrzeuginnenraum ableiten lassen. Um die Zielwerte zu erreichen, wird relativ warme Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen. Hierbei beträgt die sogenannte Ausblastemperatur bei –20 °C Umgebungstemperatur etwa 60 °C und bei 0 °C Umgebungstemperatur etwa 40 °C. The DIN 1946-3 describes the requirements for the air conditioning of a vehicle interior, from which, depending on the ambient temperature, a minimum heating requirement and an at least to be reached internal temperature for the vehicle interior can be derived. In order to reach the target values, relatively warm air is blown into the vehicle interior. Here, the so-called outlet temperature at -20 ° C ambient temperature is about 60 ° C and at 0 ° C ambient temperature about 40 ° C.

Es ist bekannt die in den Fahrzeuginnenraum strömende Zuluft mittels eines Heizungswärmetauschers im Klimagerät zu erwärmen, dessen Heizleistung aus dem Kühlkreislauf bspw. des Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs bezogen wird. Bei elektrischen Antrieben eines Fahrzeugs weist das Kühlmittel bei niedrigen Umgebungstemperaturen nicht das erforderliche hohe Temperaturniveau auf, um eine komfortable Aufheizung des Fahrzeuginnenraums sicherzustellen. Daher werden zusätzliche Heizsysteme, wie elektrische Zuheizer oder Wärmepumpen mit elektrischen Komponenten, wie bspw. einem Hochvoltspeicher als Wärmequellen oder mit der Umgebungsluft als Wärmequelle eingesetzt. It is known to heat the incoming air flowing into the vehicle interior by means of a heating heat exchanger in the air conditioner whose heating power from the cooling circuit, for example. The internal combustion engine of a vehicle is related. In electric drives of a vehicle, the coolant at low ambient temperatures does not have the required high temperature level to ensure comfortable heating of the vehicle interior. Therefore, additional heating systems, such as electric heaters or heat pumps with electrical components, such as, for example, a high-voltage storage as heat sources or with the ambient air used as a heat source.

Eine solche Wärmepumpe nimmt dabei Wärmeenergie aus der Umgebung oder Abwärme von elektrischen Komponenten des Fahrzeugs bei geringem Temperaturniveau auf und muss sie zum Zwecke der Innenraumaufheizung auf einem höheren Temperaturniveau zur Verfügung stellen. Dies erfolgt mittels eines Kältemittelkreislaufs, der zwischen zwei Druckniveaus arbeitet. Je höher der Druck bzw. die Temperaturdifferenz ist, desto höher ist der Aufwand des Kältemittelverdichters und desto größer sind auch die Wärmeverluste in den Hochdruckleitungen. Such a heat pump absorbs heat energy from the environment or waste heat of electrical components of the vehicle at a low temperature level and must make it available for the purpose of interior heating at a higher temperature level. This is done by means of a refrigerant circuit which operates between two pressure levels. The higher the pressure or the temperature difference, the higher the cost of the refrigerant compressor and the greater the heat losses in the high-pressure lines.

Aus der EP 2 769 861 A1 ist ein Kältemittelkreislauf mit einer Wärmepumpenfunktion bekannt, bei welchem das von einem Kältemittelverdichter verdichtete Kältemittel einem Heizungswärmeübertrager eines Klimagerätes zur Erwärmung der in den Fahrzeuginnenraum strömenden Zuluft zugeführt wird, um anschließend über ein Expansionsventil in einen als Wärmepumpenverdampfer eingesetzten Kondensator entspannt zu werden. Dort nimmt das Kältemittel Wärme aus der Fahrzeugumgebung auf und wird anschließend über eine Bypassleitung an einem Verdampfer vorbei direkt in einen Sammler und einen Niederdruckabschnitt eines inneren Wärmeübertragers zurück zum Kältemittelverdichter geführt. In dem Klimagerät ist auch ein elektrischer Zuheizer vorgesehen, welcher zum Erwärmen der Zuluft zugeschaltet wird, wenn zum Entfeuchteten der zugeführten Zuluft zunächst mittels des Verdampfers die Zuluft gekühlt und die dort entzogene Wärme mit dem Heizungswärmeübertrager der Zuluft wieder zugeführt wird. From the EP 2 769 861 A1 a refrigerant circuit with a heat pump function is known, in which the refrigerant compressed by a refrigerant compressor is supplied to a heating heat exchanger of an air conditioner for heating the incoming air flowing into the vehicle interior to be subsequently expanded via an expansion valve in a condenser used as a heat pump evaporator. There, the refrigerant absorbs heat from the vehicle environment and is then passed via a bypass line past an evaporator directly into a collector and a low pressure section of an internal heat exchanger back to the refrigerant compressor. In the air conditioner, an electric heater is also provided, which is switched on to heat the supply air when cooled to dehumidify the supply air supplied by the evaporator, the supply air and the heat removed there is fed back to the heating heat exchanger of the supply air.

Aus der DE 10 2013 213 470 A1 ist ein Klimagerät eines Fahrzeugs mit einem ersten und zweiten Wärmetauscher zum Erwärmen von in einen Fahrzeuginnenraum einströmender Zuluft bekannt. Der erste Wärmetauscher ist in einem Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs angeordnet, während der zweite Wärmetauscher in einem Kühlmittelkreislauf von wenigstens einer elektrischen Komponente angeordnet ist. In dem Kühlmittelkreislauf des ersten Wärmetauschers ist zusätzlich ein elektrischer Zuheizer angeordnet. From the DE 10 2013 213 470 A1 is an air conditioner of a vehicle with a first and second heat exchanger for heating incoming air flowing into a vehicle interior known. The first heat exchanger is arranged in a coolant circuit of an internal combustion engine of the vehicle, while the second heat exchanger is arranged in a coolant circuit of at least one electrical component. In the coolant circuit of the first heat exchanger, an electric heater is additionally arranged.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Kältemittelkreislauf mit einer Wärmepumpenfunktion anzugeben, bei welchem Wärmeübertragungsverluste minimiert und daher eine hohe Effizienz zum Erwärmen des Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs erzielt wird. It is an object of the invention to provide a refrigerant circuit with a heat pump function, in which heat transfer losses minimized and therefore a high efficiency for heating the vehicle interior of the vehicle is achieved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kältemittelkreislauf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. This object is achieved by a refrigerant circuit having the features of patent claim 1.

Dieser Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage mit einer Wärmepumpenfunktion umfasst erfindungsgemäß:

  • – einen Kältemittelverdichter,
  • – einen Wärmeübertrager, mit welchem Wärme aus der Umgebungsluft des Fahrzeugs und/oder Abwärme wenigstens einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs auf das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs übertragen wird,
  • – ein dem Wärmeübertrager zugeordnetes Expansionsorgan,
  • – einen in einem Klimagerät angeordneten und mit dem Kältemittelkreislauf thermisch gekoppelten Heizungswärmeübertrager zur Übertragung der Wärme aus der Umgebungsluft und/oder der Abwärme der elektrischen Komponente auf einen dem Klimagerät zugeführten Zuluftstrom, und
  • – einen in dem Klimagerät angeordneten elektrischen Zuheizer, wobei der Zuheizer, derart angeordnet ist, dass der von dem Heizungswärmeübertrager erwärmte Zuluftstrom anschließend von dem Zuheizer erwärmt wird.
This refrigerant circuit of a vehicle air conditioning system with a heat pump function comprises according to the invention:
  • A refrigerant compressor,
  • A heat exchanger with which heat is transferred from the ambient air of the vehicle and / or waste heat from at least one electrical component of the vehicle to the refrigerant of the refrigerant circuit,
  • An expansion element associated with the heat exchanger,
  • - An arranged in an air conditioner and thermally coupled to the refrigerant circuit heating heat exchanger for transmitting the heat from the ambient air and / or the waste heat of the electrical component to the air conditioner supplied supply air, and
  • - An arranged in the air conditioner electric heater, wherein the heater is arranged such that the heated by the heating heat exchanger supply air is then heated by the heater.

Bei diesem Kältemittelkreislauf erfolgt die Erwärmung der in den Fahrzeuginnenraum einströmenden Zuluft 2-stufig, indem zunächst die Wärmepumpenfunktion verwendet wird, um Wärme aus der Umgebungsluft und/oder um die Abwärme wenigstens einer elektrischen Komponente, bspw. eines elektrischen Antriebs, auf ein ausreichendes Temperaturniveau anzuheben. Anschließend wird in einer zweiten Stufe durch den direkt in dem Klimagerät angeordneten elektrischen Zuheizer die notwendige Ausblastemperatur für den Fahrzeuginnenraum eingestellt. Beide Stufen laufen voneinander unabhängig und beeinflussen sich nicht. In this refrigerant circuit, the heating of the inflowing into the vehicle interior supply air takes place in two stages, by first the heat pump function is used to heat from the ambient air and / or the waste heat of at least one electrical component, eg. An electric drive to a sufficient Raise temperature level. Subsequently, in a second stage, the necessary blow-out temperature for the vehicle interior is set by the electric heater arranged directly in the air-conditioning unit. Both stages run independently of each other and do not influence each other.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Heizungswärmeübertrager über einen Kühlmittelkreislauf thermisch indirekt mit dem Kältemittelkreislauf gekoppelt. Vorzugsweise wird dies dadurch realisiert, dass ein Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager stromabwärts dem Kältemittelverdichter nachgeschaltet und der Heizungswärmeübertrager in dem Kühlmittelkreislauf des Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers angeordnet ist. According to an advantageous embodiment of the invention, the heating heat exchanger is thermally coupled via a coolant circuit thermally indirectly to the refrigerant circuit. Preferably, this is realized in that a high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger downstream of the refrigerant compressor downstream and the Heizungswärmeübertrager is disposed in the refrigerant circuit of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Heizungswärmeübertrager thermisch direkt mit dem Kältemittelkreislauf gekoppelt, indem dieser vorzugsweise dem Kältemittelverdichter stromabwärts nachgeschaltet ist. Hierdurch wird die Effizienz des Kältemittelkreislaufs weiter gesteigert, da die Wärmepumpe auf einem Niedertemperaturniveau arbeitet und der hierzu erforderliche reduzierte Druck mit einer von dem Kältemittelverdichter geringeren Leistung erbracht werden muss. Zudem werden im Vergleich zur indirekten thermischen Kopplung des Heizungswärmeübertragers mit dem Kältemittelkreislauf die Rohrlängen reduziert, wodurch auch die konvektiven Verluste reduziert werden. According to another advantageous embodiment of the invention, the heating heat exchanger is thermally coupled directly to the refrigerant circuit by this is preferably downstream of the refrigerant compressor downstream. As a result, the efficiency of the refrigerant circuit is further increased, since the heat pump operates at a low temperature level and the required reduced pressure with one of the refrigerant compressor lower power must be provided. In addition, compared to the indirect thermal coupling of Heizungswärmeübertragers with the refrigerant circuit, the tube lengths are reduced, whereby the convective losses are reduced.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen: The invention will now be described in detail by means of an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufs mit einer Wärmepumpenfunktion als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 1 a schematic representation of a refrigerant circuit with a heat pump function as the first embodiment of the invention, and

2 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufs mit einer Wärmepumpenfunktion als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 a schematic representation of a refrigerant circuit with a heat pump function as a second embodiment of the invention.

Die 1 und 2 zeigen einen Kältemittelkreislauf 1 einer Fahrzeugklimaanlage eines Fahrzeugs, bei welchem lediglich die für eine Wärmepumpenfunktion erforderlichen Komponenten und Leitungen dargestellt sind. The 1 and 2 show a refrigerant circuit 1 a vehicle air conditioning system of a vehicle, in which only the required components for a heat pump function and lines are shown.

Nach 1 umfasst der Kältemittelkreislauf 1 einen Kältemittelverdichter 2, einen Hochdruck-Kältemittel-Wärmeübertrager 3, ein als Expansionsventil ausgeführtes Expansionsorgan 4 und einen als Wärmepumpenverdampfer eingesetzten Wärmeübertrager 5. In der aufgeführten Reihenfolge werden diese Komponenten von dem mittels des Kältemittelverdichters 2 verdichteten Kältemittel durchströmt, wobei das verdichtete Kältemittel mittels des Expansionsorgans 4 in den Wärmeübertrager 5 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft L1 des Fahrzeugs entspannt wird. Hiermit wird eine Wärmepumpenfunktion realisiert, indem die im Wärmepumpenverdampfer 5 aus der Umgebung des Fahrzeugs aufgenommene Wärme mittels des Kältemittelverdichters 2 auf ein Temperaturniveau von 40 °C angehoben wird. Damit weist auch das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs 1.1 auch eine Temperatur von 40 °C auf. To 1 includes the refrigerant circuit 1 a refrigerant compressor 2 , a high pressure refrigerant heat exchanger 3 , an expander designed as an expansion valve 4 and a heat exchanger used as a heat pump evaporator 5 , In the order listed, these components are replaced by the refrigerant compressor 2 flows through compressed refrigerant, wherein the compressed refrigerant by means of the expansion element 4 in the heat exchanger 5 is relaxed to absorb heat from the ambient air L1 of the vehicle. Hereby, a heat pump function is realized by the heat pump evaporator 5 Heat received from the environment of the vehicle by means of the refrigerant compressor 2 is raised to a temperature level of 40 ° C. This also indicates the coolant of the coolant circuit 1.1 also a temperature of 40 ° C.

Der Hochdruck-Kältemittel-Wärmeübertrager 3 erzeugt eine thermische Kopplung zwischen dem Kältemittelkreislauf 1 und dem Kühlmittelkreislauf 1.1 und muss die von der Umgebung aufgenommene Energie plus zusätzlich die Verdichterleistung an den Kühlmittelkreislauf übertragen. Diese Wärmeleistung wird abzüglich der Verluste in den Kühlmittelleitungen über einen von dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufes 1.1 durchströmten und in einem Klimagerät 1.0 angeordneten Heizungswärmetauscher 6 an einen in den Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs einströmenden Zuluftstrom L1 mit ca. 2,3 kW übertragen. The high-pressure refrigerant heat exchanger 3 generates a thermal coupling between the refrigerant circuit 1 and the coolant circuit 1.1 and must transmit the energy absorbed by the environment plus the compressor power to the coolant circuit. This heat output is reduced by the losses in the coolant lines via one of the coolant of the coolant circuit 1.1 flowed through and in an air conditioner 1.0 arranged heating heat exchanger 6 transmitted to a flowing into the vehicle interior of the vehicle supply air L1 with about 2.3 kW.

Um die erforderliche Heizleistung von 4 kW für den Fahrzeuginnenraum zu erreichen, weist das Klimagerät 1.0 einen elektrischen Zuheizer 7 auf, der den von dem Heizungswärmetauscher 6 erwärmten Zuluftstrom L2 auf eine Temperatur von 40 °C erhitzt. Der elektrische Zuheizer 7 muss dabei eine elektrische Leistung von 1,7 kW liefern. In order to achieve the required heating power of 4 kW for the vehicle interior, the air conditioner has 1.0 an electric heater 7 on top of that of the heater core 6 heated supply air stream L2 heated to a temperature of 40 ° C. The electric heater 7 must deliver an electrical power of 1.7 kW.

Wäre dieser Zuheizer 7 nach 1 in dem Kühlmittelkreislauf 1.1 angeordnet, müsste die von dem Kältemittelverdichter 2 erzeugte Leistung erhöht werden, um einen Temperatur im Kältemittelkreislauf von 60 °C zu erzeugen. Dies hätte zur Folge, dass wesentlich höhere Wärmeübertragungsverluste, insbesondere aufgrund des höheren Temperaturniveaus von 60 °C anstelle von 40 °C entstehen würden. Would be this Zuheizer 7 to 1 in the coolant circuit 1.1 arranged, would have the of the refrigerant compressor 2 generated power to produce a temperature in the refrigerant circuit of 60 ° C. This would result in significantly higher heat transfer losses, especially due to the higher temperature level of 60 ° C instead of 40 ° C.

Anstelle der Umgebungsluft L1 als Wärmequelle für die Wärmepumpe, kann anstelle dieser Wärmequelle oder zusätzlich auch wenigstens eine elektrische Komponente 9, bspw. eine elektrische Antriebsmaschine des Fahrzeugs, ein Hochvoltspeicher, eine Leistungselektronik usw. als Wärmequelle eingesetzt werden, wie dies aus 1 ersichtlich ist. Hierzu ist bspw. ein Chiller 8 als Wärmeübertrager vorgesehen, der den Kältemittelkreis 1 mit einem Kühlmittelkreislauf 1.2 des Chillers 8 thermisch gekoppelt, in welchem die elektrische Komponente 9 angeordnet ist. Mit der Abwärme der elektrischen Komponenten 9 wird das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufes 1.2 erwärmt und über den Chiller 8 auf den Kältemittelkreislauf 1 übertragen. Wird der Chiller 8 in den Kältemittelkreislauf 1 eingebunden, wird das mittels des Kältemittelverdichters 2 verdichtete Kältemittel mittels des Expansionsventils 4 oder einem für den Chiller 8 gesondert vorgesehenen Expansionsventil in den Chiller 8 entspannt. Instead of the ambient air L1 as a heat source for the heat pump, instead of this heat source or in addition, at least one electrical component 9 , For example, an electric drive machine of the vehicle, a high-voltage storage, power electronics, etc. are used as a heat source, as is made 1 is apparent. This is, for example, a chiller 8th provided as a heat exchanger, the refrigerant circuit 1 with a coolant circuit 1.2 of the chiller 8th thermally coupled, in which the electrical component 9 is arranged. With the waste heat of the electrical components 9 becomes the coolant of the coolant circuit 1.2 heated and over the chiller 8th on the refrigerant circuit 1 transfer. Will the chiller 8th in the refrigerant circuit 1 integrated, this is done by means of the refrigerant compressor 2 compacted Refrigerant by means of the expansion valve 4 or one for the chiller 8th separately provided expansion valve in the chiller 8th relaxed.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 zeigt einen Kältemittelkreislauf 1 mit einem Kältemittelverdichter 2, einem als Heizregister ausgebildeten Wärmeübertrager 6, einem als Expansionsventil ausgebildeten Expansionsorgan 4 und einem als Wärmepumpenverdampfer eingesetzten Wärmeübertrager 5. In der aufgeführten Reihenfolge werden diese Komponenten von dem mittels des Kältemittelverdichters 2 verdichteten Kältemittel durchströmt, wobei das verdichtete Kältemittel mittels des Expansionsorgans 4 in den Wärmeübertrager 5 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft L1 des Fahrzeugs entspannt wird. Hiermit wird eine Wärmepumpenfunktion realisiert, indem mittels dieses Wärmepumpenverdampfers 5 die aus der Umgebung des Fahrzeugs aufgenommene Wärme das Kältemittel mittels des Kältemittelverdichters 2 auf ein Temperaturniveau von 40 °C angehoben und die Wärme über einen direkten Wärmeübergang von dem Kältemittel auf den Zuluftstrom L2 im Klimagerät 1.0 übertragen wird. Durch diesen direkten Wärmeübergang lassen sich Wärmeübertragungsverluste reduzieren. The embodiment according to 2 shows a refrigerant circuit 1 with a refrigerant compressor 2 , designed as a heating coil heat exchanger 6 , An expansion designed as an expansion valve 4 and a heat exchanger used as a heat pump evaporator 5 , In the order listed, these components are replaced by the refrigerant compressor 2 flows through compressed refrigerant, wherein the compressed refrigerant by means of the expansion element 4 in the heat exchanger 5 is relaxed to absorb heat from the ambient air L1 of the vehicle. Hereby, a heat pump function is realized by means of this heat pump evaporator 5 the heat absorbed from the environment of the vehicle, the refrigerant by means of the refrigerant compressor 2 raised to a temperature level of 40 ° C and the heat via a direct heat transfer from the refrigerant to the supply air L2 in the air conditioner 1.0 is transmitted. This direct heat transfer can reduce heat transfer losses.

Beträgt die Umgebungstemperatur bspw. 0 °C, wird mittels des Wärmeübertragers 5 eine Umgebungswärme ca. 2 KW (Q = 2 KW) aufgenommen. Der Kältemittelverdichter 2 verbraucht eine elektrische Leistung P von lediglich 0,36 kW, da aufgrund des Niedertemperaturniveaus von 40 °C das Kältemittel auf einen Druck verdichtet wird, welcher niedriger ist als bei einem Kältemittelkreislauf gemäß 1 oder bei einem Kältemittelkreislauf, bei welchem entgegen demjenigen von 1 der elektrischen Zuheizer 7 nicht in dem Klimagerät 1.0 sondern ebenso in dem Kühlmittelkreislauf 1.1 angeordnet ist. An dem Heizungswärmeübertrager 6 steht damit eine Heizleistung von 2,3 kW zur Verfügung, die auf den Zuluftstrom L2 übertragen wird. If the ambient temperature is, for example, 0 ° C, by means of the heat exchanger 5 an ambient heat about 2 KW (Q = 2 KW) recorded. The refrigerant compressor 2 consumes an electric power P of only 0.36 kW, because due to the low temperature level of 40 ° C, the refrigerant is compressed to a pressure lower than that of a refrigerant circuit according to FIG 1 or in a refrigerant circuit, in which contrary to that of 1 the electric heater 7 not in the air conditioner 1.0 but also in the coolant circuit 1.1 is arranged. At the heating heat exchanger 6 Thus, a heating power of 2.3 kW is available, which is transmitted to the supply air L2.

Um die erforderliche Ausblastemperatur von 40 °C zu erreichen, ist in dem Klimagerät 1.0 ein elektrischer Zuheizer 7 angeordnet, mit welchem die Restwärme von 1,7 kW erzeugt und auf den von dem Heizungswärmeübertrager 6 erwärmten Zuluftstrom L2 übertragen wird. To achieve the required blow-out temperature of 40 ° C, is in the air conditioner 1.0 an electric heater 7 arranged, with which generates the residual heat of 1.7 kW and on the of the Heizungswärmeübertrager 6 heated supply air L2 is transmitted.

Um die Heizleistung in dem Klimagerät 1.0 von 4 kW zu erreichen, ist in Summe für den Kältemittelverdichter und dem elektrischen Zuheizer 7 lediglich eine Leistung von 2,1 kW erforderlich, die gegenüber dem Kältemittelkreislauf gemäß 1 um ca. 240 W reduziert ist. Gegenüber einem Kältemittelkreis, bei welchem entgegen demjenigen nach 1 der elektrischen Zuheizer 6 in dem Kühlmittelkreislauf 1.1 und nicht in dem Klimagerät 1.0 angeordnet ist, ergäbe sich sogar ein Effizienzgewinn von 0,5 kW. Der Wärmeverlust bei dem Kältemittelkreislauf gemäß 2 beträgt lediglich ca. 0,07 kW, da das Temperaturniveau geringer ist und sich im Fahrzeugeinbau kürzere Leitungslängen ergeben. To the heating power in the air conditioner 1.0 of 4 kW, is in sum for the refrigerant compressor and the electric heater 7 only a power of 2.1 kW required, compared to the refrigerant circuit according to 1 reduced by about 240W. Compared to a refrigerant circuit, in which contrary to that 1 the electric heater 6 in the coolant circuit 1.1 and not in the air conditioner 1.0 even an efficiency gain of 0.5 kW would result. The heat loss in the refrigerant circuit according to 2 is only about 0.07 kW, since the temperature level is lower and result in shorter installation lengths in vehicle installation.

Auch bei dem Kältemittelkreislauf 1 nach 2 kann anstelle der bzw. zusätzlich zur Umgebungsluft L1 als Wärmequelle für die Wärmepumpenfunktion entsprechend von 1 ein Chiller 8 eingesetzt werden, mit welchem die Abwärme von elektronischen Komponenten des Fahrzeugs als Wärmequelle benutzt werden. Even with the refrigerant circuit 1 to 2 can instead of or in addition to the ambient air L1 as a heat source for the heat pump function according to 1 a chiller 8th are used, with which the waste heat from electronic components of the vehicle are used as a heat source.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Kältemittelkreislauf Refrigerant circulation
1.0 1.0
Klimagerät air conditioning
1.1 1.1
Kühlmittelkreislauf Coolant circuit
1.2 1.2
Kühlmittelkreislauf Coolant circuit
2 2
Kältemittelverdichter Refrigerant compressor
3 3
Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager High-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger
4 4
Expansionsorgan expansion element
5 5
Wärmeübertrager Heat exchanger
6 6
Heizungswärmetauscher Heater core
7 7
elektrischer Zuheizer electric heater
8 8th
Chiller Chiller
9 9
elektrische Komponente electrical component
L1 L1
Umgebungsluft ambient air
L2 L2
Zuluftstrom supply air flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2769861 A1 [0005] EP 2769861 A1 [0005]
  • DE 102013213470 A1 [0006] DE 102013213470 A1 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 1946-3 [0002] DIN 1946-3 [0002]

Claims (5)

Kältemittelkreislauf (1) einer Fahrzeugklimaanlage mit einer Wärmepumpenfunktion, umfassend – einen Kältemittelverdichter (2), – einen Wärmeübertrager (5), mit welchem Wärme aus der Umgebungsluft des Fahrzeugs und/oder Abwärme wenigstens einer elektrischen Komponente (9) des Fahrzeugs auf das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs (1) übertragen wird, – ein dem Wärmeübertrager (5) zugeordnetes Expansionsorgan (4), – einen in einem Klimagerät (1.0) angeordneten und mit dem Kältemittelkreislauf (1) thermisch gekoppelten Heizungswärmeübertrager (6) zur Übertragung der Wärme aus der Umgebungsluft (L1) und/oder der Abwärme der elektrischen Komponente (9) auf einen dem Klimagerät (1.0) zugeführten Zuluftstrom (L2), und – einen in dem Klimagerät (1.0) angeordneten elektrischen Zuheizer (7), wobei der Zuheizer (7) derart angeordnet ist, dass der von dem Heizungswärmeübertrager (6) erwärmte Zuluftstrom (L2) anschließend von dem Zuheizer (7) erwärmt wird. Refrigerant circulation ( 1 ) of a vehicle air conditioning system having a heat pump function, comprising - a refrigerant compressor ( 2 ), - a heat exchanger ( 5 ), with which heat from the ambient air of the vehicle and / or waste heat of at least one electrical component ( 9 ) of the vehicle to the refrigerant of the refrigerant circuit ( 1 ), - a heat exchanger ( 5 ) associated expansion organ ( 4 ), - one in an air conditioner ( 1.0 ) and with the refrigerant circuit ( 1 ) thermally coupled heating heat exchanger ( 6 ) for transmitting the heat from the ambient air (L1) and / or the waste heat of the electrical component ( 9 ) on an air conditioner ( 1.0 ) supplied supply air stream (L2), and - one in the air conditioner ( 1.0 ) arranged electric heater ( 7 ), the heater ( 7 ) is arranged such that the of the heating heat exchanger ( 6 ) heated supply air stream (L2) then from the heater ( 7 ) is heated. Kältemittelkreislauf (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Heizungswärmeübertrager (6) über einen Kühlmittelkreislauf (1.1) thermisch indirekt mit dem Kältemittelkreislauf (1) gekoppelt ist. Refrigerant circulation ( 1 ) according to claim 1, in which the heating heat exchanger ( 6 ) via a coolant circuit ( 1.1 ) thermally indirectly with the refrigerant circuit ( 1 ) is coupled. Kältemittelkreislauf (1) nach Anspruch 2, bei welchem – ein Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (3) stromabwärts dem Kältemittelverdichter (2) nachgeschaltet ist, und – der Heizungswärmeübertrager (6) in dem Kühlmittelkreislauf (1.1) des Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers (3) angeordnet ist. Refrigerant circulation ( 1 ) according to claim 2, wherein - a high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 3 ) downstream of the refrigerant compressor ( 2 ), and - the heating heat exchanger ( 6 ) in the coolant circuit ( 1.1 ) of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 3 ) is arranged. Kältemittelkreislauf (1) nach Anspruch 1, bei welchem der Heizungswärmeübertrager (6) thermisch direkt mit dem Kältemittelkreislauf (1) gekoppelt ist. Refrigerant circulation ( 1 ) according to claim 1, in which the heating heat exchanger ( 6 ) thermally directly with the refrigerant circuit ( 1 ) is coupled. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 4, bei welchem der Heizungswärmeübertrager (6) dem Kältemittelverdichter (2) stromabwärts nachgeschaltet ist. Refrigerant circuit according to claim 4, wherein the heating heat exchanger ( 6 ) the refrigerant compressor ( 2 ) downstream downstream.
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