DE102018008441A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeuges, bei welchem ein einen Verdampfer (7) und einen Verflüssiger (5) umfassender Kreislauf zur Klimatisierung eines Innenraumes (15) des Fahrzeuges genutzt wird. Bei einem Verfahren, bei welchem beim Vorheizprozess auf die separate Zufuhr von elektrischer Energie verzichtet werden kann, wird ein weiterer Wärmetauscher (9) des Kältekreislaufes als Verdampfer oder Verflüssiger zur Nutzung einer Abwärme einer ins freie abzuführenden Luft (19, 25) verwendet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeuges, bei welchem ein einen Verdampfer und einen Verflüssiger umfassender Kreislauf zur Klimatisierung eines Innenraumes des Fahrzeuges genutzt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Aus der DE 102 13 347 A1 sind eine Anordnung und ein Verfahren in einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchem die Klimaanlage einen Heizer und eine Verdampfer in einem Luftführungsgehäuse aufweisen. Dabei wird in einer Ausführung einer Vorheizung die Außenluft in einem Kältekreislauf getrocknet und anschließend wieder mit elektrischer Energie beheizt. Ein solches Verfahren ist sehr aufwendig und weist nur einen begrenzten Wirkungsgrad auf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeuges anzugeben, bei welchen beim Vorheizprozess auf die separate Zufuhr von elektrischer Energie verzichtet werden kann.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
  • Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass ein weiterer Wärmetauscher des Kältekreislaufes als Verdampfer oder Verflüssiger zur Nutzung einer Abwärme einer ins Freie abzuführenden Luft verwendet wird. Dabei wird die Technik eines Wärmepumpentrockners genutzt, wobei auf die separate Zufuhr elektrischer Energie verzichtet wird. Dadurch wird ein kostengünstiges Verfahren realisiert.
  • Vorteilhafterweise wird im Kühlfall bereits gekühlte Raumluft des Fahrzeuges über den als Verflüssiger ausgebildeten weiteren Wärmetauscher geleitet, wodurch die dem Innenraum des Fahrzeuges zugeleitete Zuluft abgekühlt wird. Dies hat den Vorteil einer Reduzierung der Kältemittelmenge und der Kältemittelleitungen des Kreislaufes.
  • In einer Ausgestaltung wird im Heizfall bereits erwärmte Luft des Fahrzeuges über den als Verdampfer ausgebildeten weiteren Wärmetauscher geleitet, wodurch die dem Innenraum des Fahrzeuges zugeleitete Zuluft abgekühlt wird. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Kühlkreisklaufes erhöht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeuges, umfassend einen, einen Verdampfer und einen Verflüssiger aufweisenden Kreislauf. Bei einer Vorrichtung, mit welcher beim Vorheizprozess auf die separate Zufuhr von elektrischer Energie verzichtet werden kann, ist ein weiterer Wärmetauscher als Verdampfer oder Verflüssiger ausgebildet, welcher über mehrere Sperrelemente mit dem Verdampfer und/oder dem Verflüssiger des Kältekreislaufes zur Ausbildung verschiedener Klimatisierungsfunktionen verbindbar ist. Somit wird im Kühl- und im Heizfall zusätzlich die Abluft des Innenraumes des Fahrzeuges verwendet, um diesen effizient zu heizen oder zu kühlen.
  • Vorteilhafterweise ist im Heizfall der Verflüssiger des Kreislaufes mit dem als Verdampfer ausgebildeten Wärmetauscher in Reihe geschaltet, wobei der Verflüssiger des Kältekreislaufes die Außen- oder Umluft erwärmt und der als Verdampfer ausgebildete weitere Wärmetauscher die aus dem Innenraum des Fahrzeuges abgeführte Abluft kühlt. Da die Temperatur des Innenraumes des Fahrzeuges immer eine höhere Temperatur als die Außenluft aufweist, wird der weitere Wärmetauscher mit der Abluft des Innenraumes durchströmt. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Wärmepumpentrockners erhöht.
  • In einer Ausgestaltung ist im Kühlfall der Verdampfer des Kältekreislaufes mit dem als Verflüssiger ausgebildeten weiteren Wärmetauscher in Reihe geschaltet, wobei der Verdampfer die Außenluft kühlt und der als Verflüssiger ausgebildete weitere Wärmetauscher die Abluft abkühlt. Dabei wird, wie in einem konventionellen System die Außenluft über dem Verdampfer getrocknet und der Verflüssiger mit der aus dem Innenraum zugeführten Abluft gekühlt.
  • In einer Variante sind im Vorheizfall der Verflüssiger und der Verdampfer des Kältekreislaufes parallel zueinander angeordnet, wobei der Verflüssiger die Außenluft trocknet und der Verdampfer die Außenluft mit der bei der Verflüssigung gewonnenen Energie aufheizt. Ein solcher Modus lässt sich vorteilhaft bei Elektrofahrzeugen verwenden, da die Außenluft mit der eigenen Wärme wieder erwärmt wird.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, welches ein Klimafrontmodul 1 für einen Bus darstellt, Das Frontmodul 1 umfasst einen Kühlkreislauf 3, welcher einen Verflüssiger 5 und einen Verdampfer 7 enthält. In Reihe zu dem Verdampfer 5 ist ein weitere Wärmetauscher 9 angeordnet, welcher als Verdampfer ausgebildet ist. Diese drei Wärmetauscher 5, 7, 9 sind über mehrere Klimaleitungen 11 verbunden, wobei jede Klimaleitung mindestens ein Ventil 13 aufweist.
  • Das Klimafrontmodul 1 führt einem Innenraum 15 des Busses Zuluft 17 zu, während Abluft 19 vom Innenraum 15 wieder an das Klimafrontmodul 1 abgegeben wird. Gleichzeitig nimmt das Klimafrontmodul Außenluft 21 oder Umluft 23 auf und gibt eine Fortluft 25, die in die freie Umgebung des Busses geblasen wird, ab.
  • Im vorliegenden Fall wird ein Heizvorgang für den Innenraum 15, vorzugsweise einem Fahrerarbeitsplatz des Busses, betrachtet. Dabei wird die Außenluft 21 über ein Expansionsventil 27 und die geöffneten Ventile 13a, 13b dem Verflüssiger 5 zugeführt und an ein Ausströmventil 29 zur Ausgabe der beheizten Zuluft 17 an den Innenraum 15 weitergeleitet. Gleichzeitig wird der als Verdampfer ausgebildete weitere Wärmtauscher 9 über das geöffnete Ventil 13c von der Abluft 19 durchströmt. Alle anderen Ventile sind in diesem Fall geschlossen.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welchem das Klimafrontmodul 1 für den Kühlfall betrieben wird. Die Außenluft 21 wird dabei über dem Verdampfer 7 abgekühlt und über das Ventil 13e an das Auslassventil 29 geführt. Die aus dem Innenraum 15 aufgenommene Abluft 19 wird über die geöffneten Ventil 13a, 13b, 13f, 13g und 13h dem als Verflüssiger arbeitenden weiteren Wärmetauscher 9 zugeführt und von diesem gekühlt.
  • In 3 wird in einem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Klimafrontmodul1 in einem Re heat (Vorheiz)-Modus betrieben. Dieser wird sehr häufig verwendet, wenn die Außenluft 21 erst entfeuchtet und anschließend erwärmt werden muss, um den Beschlag der Frontscheibe des Busses zu verhindern. Dabei wird die Außenluft 21 über die geöffneten Ventile 13g, 13f und 13b an den Verflüssiger 5 geleitet. Die dabei gewonnene Abwärme wird im Verdampfer 7 genutzt, um die Außenluft 21 wieder aufzuheizen.
  • Die beschriebene Lösung beschränkt sich aber nicht nur auf die Anwendung in Bussen, sondern kann in jedem Fahrzeug angewendet werden.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Klimafrontmodul
    3
    Kühlkreislauf
    5
    Verflüssiger
    7
    Verdampfer
    9
    weiterer Wärmetauscher
    11
    Klimaleitung
    13
    Ventil
    15
    Innenraum
    17
    Zuluft
    19
    Abluft
    21
    Außenluft
    23
    Umluft
    25
    Fortluft
    27
    Expansionsventil
    29
    Ausströmventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10213347 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeuges, bei welchem ein einen Verdampfer (7) und einen Verflüssiger (5) umfassender Kreislauf zur Klimatisierung eines Innenraumes (15) des Fahrzeuges genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Wärmetauscher (9) des Kältekreislaufes als Verdampfer oder Verflüssiger zur Nutzung einer Abwärme einer ins freie abzuführenden Luft (19, 25) verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlfall bereits gekühlte Raumluft des Fahrzeuges über den als Verflüssiger ausgebildeten weiteren Wärmetauscher (9) geleitet wird, wodurch die dem Innenraum (15) des Fahrzeuges zugeleitete Zuluft (17) abgekühlt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizfall bereits erwärmte Luft des Fahrzeuges über den als Verdampfer ausgebildeten weiteren Wärmetauscher (9) geleitet wird, wodurch die dem Innenraum (15) des Fahrzeuges zugeleitete Zuluft (17) abgekühlt wird.
  4. Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeuges, umfassend einen, einen Verdampfer (7) und einen Verflüssiger (5) aufweisenden Kreislauf, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Wärmetauscher (9) als Verdampfer oder Verflüssiger ausgebildet ist, welcher über mehrere Sperrelemente (13) mit dem Verdampfer (7) und/oder dem Verflüssiger (5) des Kältekreislaufes zur Ausbildung verschiedener Klimatisierungsfunktionen verbindbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizfall der Verflüssiger (5) mit dem als Verdampfer ausgebildeten weiteren Wärmetauscher (9) in Reihe geschaltet ist, wobei der Verflüssiger (5) des Kältekreislaufes die Außen- oder Umluft (21, 23) erwärmt und der als Verdampfer ausgebildete weitere Wärmetauscher (9) die aus dem Innenraum (15) des Fahrzeuges abgeführte Abluft (19) kühlt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlfall der Verdampfer (7) des Kältekreislaufes mit dem als Verflüssiger ausgebildeten weiteren Wärmetauscher (9) in Reihe geschaltet ist, wobei der Verdampfer (7) die Außenluft (21) kühlt und der als Verflüssiger ausgebildete weitere Wärmetauscher (9) die Abluft (19) abkühlt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorheizfall der Verflüssiger (5) und der Verdampfer (7) des Kältekreislaufes parallel zueinander angeordnet sind, wobei der Verflüssiger (5) die Außenluft (21) trocknet und der Verdampfer (7) die Außenluft (21) mit der bei der Verflüssigung gewonnenen Energie aufheizt.
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