DE102018127108B4 - Vorrichtungen für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtungen - Google Patents

Vorrichtungen für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtungen Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (1a, 1b) für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Kältemittelkreislauf (2a, 2b) mit einem Verdichter (3) zum zweistufigen Verdichten des Kältemittels und Einspritzen von Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau, mindestens einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager (4), einem ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-1) sowie einem zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-2), mindestens einem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (6), welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein erstes Expansionsorgan (5) vorgelagert angeordnet ist, sowie einem zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (12), welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein Expansionsorgan (10) vorgelagert angeordnet ist, sowie einem ersten Strömungspfad (7a) und einem zweiten Strömungspfad (9a), welche sich jeweils von einer Abzweigstelle (8) bis zum Verdichter (3) erstrecken, wobei- der erste kreislaufinterne Wärmeübertrager (11-1) zumindest mit einer Niederdruckseite innerhalb des ersten Strömungspfades (7a) und der zweite kreislaufinterne Wärmeübertrager (11-2) zumindest mit einer Zwischendruckseite innerhalb des zweiten Strömungspfades (9a) angeordnet sind und- der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) des Kältemittelkreislaufs (2a, 2b) und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager (12) vorgelagerte Expansionsorgan (10) innerhalb des zweiten Strömungspfades (9a) ausgebildet sind, wobei der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) der Zwischendruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-2) in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft Vorrichtungen für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtungen weisen jeweils einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter zum zweistufigen Verdichten des Kältemittels und Einspritzen von Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau, einen als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager, einen kreislaufinternen Wärmeübertrager, einen als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager mit einem in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagerten Expansionsorgan sowie einen ersten und einen zweiten Strömungspfad auf, welche sich jeweils von einer Abzweigstelle bis zum Verdichter erstrecken.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtungen für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs.
  • Aus dem Stand der Technik sind Systeme mit Kältemittelkreisläufen mit zweistufiger Verdichtung des Kältemittels bekannt, bei welchen Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau in den Verdichter eingespritzt wird. Die sogenannte Sauggaseinspritzung beziehungsweise Dampfeinspritzung wird insbesondere bei Scrollverdichtern in Kältemittelkreisläufen von Klimatisierungssystemen und Systemen zur Kühlung genutzt. Mit der Einspritzung des Kältemittels wird der Vorgang der Verdichtung in zwei Stufen unterteilt, wobei die zweite Stufe nach der Einspritzung des Kältemittels auf Zwischendruckniveau erfolgt.
  • Mit der Sauggaseinspritzung in Verbindung mit einer Unterkühlung des Kältemittels am Austritt eines Kondensators/Gaskühlers werden zum einen die spezifische Verdichterleistung reduziert und zum anderen der Dampfgehalt am Eintritt des Verdampfers verringert, was sowohl die spezifische Kälteleistung als auch die Leistungszahl, kurz als COP für englisch „coefficient of performance“, beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs erhöht.
  • Thermodynamisch bietet die Technologie der Sauggaseinspritzung insbesondere Vorteile in Anwendungen, bei denen das Druckverhältnis beziehungsweise der Druckhub des Kältemittels beziehungsweise die Temperatur des Kältemittels am Auslass des Verdichters sehr hoch sind, beispielsweise in Systemen zur Niedertemperaturkühlung oder in Wärmepumpenanlagen. Die zusätzliche Kühlung beim Vorgang der Verdichtung des Kältemittels infolge des Einspritzens von Kältemittel auf Zwischendruckniveau in den Verdichter ermöglicht es, den Verdichter in einem größeren Druckbereich beziehungsweise Temperaturbereich zu betreiben als einen herkömmlichen einstufigen Verdichter.
  • In der US 5 878 589 A wird ein Klimatisierungssystem für Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb offenbart. Beim Betrieb im Heizmodus wird das Kältemittel im geschlossenen Kältemittelkreislauf von einem Verdichter zwischen einem als Kondensator betriebenen Wärmeübertrager eines Klimagerätes, einem Expansionsorgan und einem als Verdampfer betriebenen Außenwärmeübertrager umgewälzt. Im Expansionsorgan wird das Kältemittel auf ein Niederdruckniveau entspannt. Nach dem Ausströmen aus dem Kondensator wird ein Teilmassenstrom vom Hauptmassenstrom des Kältemittels abgezweigt, auf ein Zwischendruckniveau entspannt und in einen Wärmeübertrager zum Temperieren von Komponenten geleitet, in welchem das Kältemittel unter Aufnahme von Wärme verdampft. Das verdampfte Kältemittel wird über ein Verdampfungsdruckregelventil und einen Gaseinlasskanal auf Zwischendruckniveau in den Verdichter eingeleitet.
  • Aus der US 6 293 123 B1 geht ein Kältemittelkreislauf für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs hervor. Beim Betrieb im Heizmodus wird das Kältemittel auf Hochdruckniveau durch einen innerhalb eines Klimagerätes angeordneten Kondensator geleitet und anschließend in zwei Teilmassenströme aufgeteilt. Ein erster Teilmassenstrom strömt durch ein erstes Expansionsorgan und wird auf ein Zwischendruckniveau entspannt. Anschließend wird in einem kreislaufinternen Wärmeübertrager Wärme vom zweiten, auf Hochdruckniveau vorliegenden Teilmassenstrom an den auf Zwischendruckniveau vorliegenden ersten Teilmassenstrom übertragen. Das unterkühlte Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms wird innerhalb eines zweiten Expansionsorgans auf ein Niederdruckniveau entspannt und in einem Außenwärmeübertrager verdampft.
  • In der DE 11 2014 004 619 T5 wird eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf beschrieben, welcher einen zweistufigen Verdichter, einen in einer Luftstrompassage angeordneten Kondensator sowie einen in der Luftstrompassage angeordneten Verdampfer aufweist. Die durch die Luftstrompassage zum Fahrgastraum geleitete Zuluft wird entsprechend konditioniert. Die Klimaanlage ist zudem mit einem Heizwärmeübertrager ausgebildet. Auf Basis einer Außenlufttemperatur werden der Betrieb des Verdichters des Kältemittelkreislaufs, eines Innenraumgebläses und des Heizwärmeübertragers gesteuert.
  • Aus der DE 602 21 860 T2 geht ein Kältemittelkreislauf für eine Kälteanlage mit einem zweistufigen Verdichter, einem Kondensator/Gaskühler, einem ersten Expansionsorgan und einem Verdampfer sowie einem zweiten Expansionsorgan und zwei kreislaufinternen Wärmeübertragern hervor.
  • In der DE 10 2006 035 784 A1 ist eine Kälteanlage für einen transkritischen Betrieb mit einem Kältemittelkreislauf mit einem zweistufigen Verdichter, einem Kondensator/Gaskühler, einem Flüssigkeitsabscheider auf der Niederdruckseite, welcher mit einem kreislaufinternen Nachkühler thermisch gekoppelt ist, einem Verdampfer sowie einem Expansionsorgan offenbart. Der Kältemittelkreislauf weist zudem einen kreislauflaufinternen Zwischenkühler mit zwei Strömungspfaden auf. Der erste Strömungspfad ist in Strömungsrichtung des Kältemittels zwischen dem Kondensator/Gaskühler und dem Nachkühler angeordnet, während der zweite Strömungspfad auf einer Eingangsseite in den Zwischenkühler eine Strömungsverbindung über das Expansionsorgan entweder mit dem Ausgang des ersten Strömungspfades des Zwischenkühlers oder mit dem Ausgang des Nachkühlers aufweist, und auf der Ausgangsseite des zweiten Strömungspfades des Zwischenkühlers eine Verbindung mit einem Zwischendruckanschluss des Verdichters ausgebildet ist.
  • In der DE 699 08 716 T2 ist ein Kältemittelkreislauf mit einem zweistufigen Verdichter, einem Kondensator/Gaskühler, einem ersten und einem zweiten Expansionsorgan sowie einem Verdampfer gezeigt. Zwischen den Expansionsorganen ist ein Mitteldruck-Abscheider angeordnet, um einen Teilmassenstrom des Kältemittels auf Mitteldruckniveau in den Verdichter zurückzuführen und einen Teilmassenstrom flüssigen Kältemittels zum zweiten Expansionsorgan zu leiten.
  • Aus der DE 600 31 808 T2 geht ein Wärmepumpen-Kältemittelkreislauf hervor, welcher wechselweise zwischen Heizmodi, Kühlmodi und Entfeuchtungsmodi betreibbar ist, hervor.
  • In der DE 10 2010 042 127 A1 ist ein Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Der Kältemittelkreislauf weist einen Primärkreislauf mit einem Verdichter, einem Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebung, einem Sammler, einem ersten Expansionsorgan und einem Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr von der zu konditionierenden Zuluft eines Fahrgastraums an das Kältemittel sowie einen Sekundärstrang auf. Der Kältemittelkreislauf ist für einen kombinierten Kühlmodus und Heizmodus sowie für einen Nachheizmodus für die zu konditionierende Zuluft des Fahrgastraums vorgesehen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung von Vorrichtungen für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs, zum Beispiel für Kraftfahrzeuge mit einem elektrischen oder einem kombinierten elektrischen und verbrennungsmotorischen Antrieb, welche insbesondere die Vorteile eines Kältemittelkreislaufs mit zweistufiger Verdichtung mit Sauggaseinspritzung auf Zwischendruckniveau aufweisen. Das System soll mit maximaler Wirkung und maximalen Leistungen betreibbar sein. Zudem besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtungen bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die Aufgabe wird durch Vorrichtungen für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs gelöst. Die Vorrichtungen weisen jeweils einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter zum zweistufigen Verdichten des Kältemittels und Einspritzen von Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau auf. Der Kältemittelkreislauf ist zudem mit mindestens einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager, einem ersten sowie einem zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager, mindestens einem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager, welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein erstes Expansionsorgan vorgelagert angeordnet ist, und einem zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager, welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein weiteres Expansionsorgan vorgelagert angeordnet ist, sowie einem ersten Strömungspfad und einem zweiten Strömungspfad ausgebildet. Die Strömungspfade erstrecken sich jeweils von einer Abzweigstelle bis zum Verdichter, insbesondere zu einem Einlass in den Verdichter.
  • Bei einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der erste kreislaufinterne Wärmeübertrager zumindest mit einer Niederdruckseite innerhalb des ersten Strömungspfades in Strömungsrichtung des Kältemittels vor einem Einlass in den Verdichter und der zweite kreislaufinterne Wärmeübertrager zumindest mit einer Zwischendruckseite innerhalb des zweiten Strömungspfades in Strömungsrichtung des Kältemittels vor einem Einlass in den Verdichter angeordnet.
  • Der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager des Kältemittelkreislaufs und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager vorgelagerte Expansionsorgan sind innerhalb des zweiten Strömungspfades ausgebildet. Dabei ist der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager der Zwischendruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert angeordnet.
  • Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der erste kreislaufinterne Wärmeübertrager zumindest mit einer Niederdruckseite innerhalb des ersten Strömungspfades angeordnet, während der zweite kreislaufinterne Wärmeübertrager zumindest mit einer Zwischendruckseite innerhalb des zweiten Strömungspfades angeordnet ist.
  • Der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager vorgelagerte erste Expansionsorgan sowie der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager vorgelagerte Expansionsorgan sind innerhalb des ersten Strömungspfades des Kältemittelkreislaufs ausgebildet. Dabei ist der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager mit dem vorgelagerten Expansionsorgan in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager mit dem vorgelagerten Expansionsorgan angeordnet. Zudem ist der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager der Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert angeordnet.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch eine weitere Vorrichtung für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs gelöst. Die Vorrichtung weist ebenfalls einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter zum zweistufigen Verdichten des Kältemittels und Einspritzen von Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau auf. Der Kältemittelkreislauf ist mit mindestens einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager, einem ersten sowie einem zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager, mindestens einem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager, welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein erstes Expansionsorgan vorgelagert angeordnet ist, sowie einem ersten Strömungspfad und einem zweiten Strömungspfad ausgebildet. Die Strömungspfade erstrecken sich jeweils von einer Abzweigstelle bis zum Verdichter, insbesondere zu einem Einlass in den Verdichter.
  • Nach der Konzeption der Erfindung sind der erste kreislaufinterne Wärmeübertrager zumindest mit einer Niederdruckseite innerhalb des ersten Strömungspfades und der zweite kreislaufinterne Wärmeübertrager zumindest mit einer Zwischendruckseite innerhalb des zweiten Strömungspfades angeordnet.
  • Die Abzweigstelle der Strömungspfade des Kältemittelkreislaufs ist nach Auslässen von Hochdruckseiten des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers und des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers angeordnet. Dabei sind eine an einem Auslass des als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertragers angeordnete erste Abzweigstelle und eine in Strömungsrichtung des Kältemittels der ersten Abzweigstelle nachgeordnete Mündungsstelle derart ausgebildet, dass ein erster Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers und ein zweiter Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers geleitet werden, welche nach Ausströmen aus den kreislaufinternen Wärmeübertragern an der Mündungsstelle zusammengeführt werden. Der Mündungsstelle ist in Strömungsrichtung des Kältemittels eine zweite Abzweigstelle der Strömungspfade nachgeordnet.
  • Unter einem kreislaufinternen Wärmeübertrager ist dabei jeweils ein Wärmeübertrager, auch als innerer Wärmeübertrager bezeichnet, zu verstehen, welcher der Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel bei einem hohen Druck, insbesondere auf einem Hochdruckniveau, und dem Kältemittel bei einem niederen Druck, insbesondere auf einem Niederdruckniveau oder einem Zwischendruckniveau, dient. Dabei wird beispielsweise einerseits das flüssige Kältemittel nach der Kondensation/Gaskühlung unterkühlt beziehungsweise weiter abgekühlt und andererseits das Sauggas vor dem Verdichter überhitzt. Wenn das Kältemittel bei unterkritischem Betrieb des jeweiligen Kältemittelkreislaufs, wie zum Beispiel mit dem Kältemittel R134a oder bei bestimmten Umgebungsbedingungen mit Kohlendioxid verflüssigt wird, wird der entsprechende Wärmeübertrager als Kondensator bezeichnet. Ein Teil der Wärmeübertragung findet bei konstanter Temperatur statt.
  • Bei überkritischem Betrieb beziehungsweise bei überkritischer Wärmeabgabe im Wärmeübertrager nimmt die Temperatur des Kältemittels stetig ab. In diesem Fall wird der entsprechende Wärmeübertrager auch als Gaskühler bezeichnet. Überkritischer Betrieb kann unter bestimmten Umgebungsbedingungen oder Betriebsweisen des Kältemittelkreislaufs zum Beispiel mit dem Kältemittel Kohlendioxid auftreten.
  • Nach Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind jeweils der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager des Kältemittelkreislaufs und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager vorgelagerte erste Expansionsorgan innerhalb des ersten Strömungspfades ausgebildet. Dabei ist der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager der Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert.
  • Der Kältemittelkreislauf der dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorteilhaft mit einem zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager ausgebildet, welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein Expansionsorgan vorgelagert ist.
  • Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager des Kältemittelkreislaufs und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager vorgelagerte Expansionsorgan innerhalb des zweiten Strömungspfades ausgebildet. Dabei ist der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager der Zwischendruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert.
  • Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager vorgelagerte erste Expansionsorgan sowie der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager vorgelagerte Expansionsorgan innerhalb des ersten Strömungspfades des Kältemittelkreislaufs ausgebildet. Dabei ist der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager mit dem vorgelagerten Expansionsorgan in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager mit dem vorgelagerten Expansionsorgan angeordnet. Zudem ist der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager der Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert.
  • Innerhalb des zweiten Strömungspfades des Kältemittelkreislaufs der zweiten beziehungsweise der dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeweils vorteilhaft ein Expansionsorgan ausgebildet.
  • Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der ersten oder der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Abzweigstelle der Strömungspfade des Kältemittelkreislaufs an einem Auslass des als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertragers derart vorgesehen, dass eine Hochdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers innerhalb des ersten Strömungspfades und eine Hochdruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers innerhalb des zweiten Strömungspfades des Kältemittelkreislaufs angeordnet sind.
  • Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der ersten oder der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Abzweigstelle der Strömungspfade des Kältemittelkreislaufs in Strömungsrichtung des Kältemittels nach Auslässen von Hochdruckseiten des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers und des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers angeordnet. Von besonderem Vorteil ist, dass eine an einem Auslass des als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertragers angeordnete erste Abzweigstelle und eine in Strömungsrichtung des Kältemittels der ersten Abzweigstelle nachgeordnete Mündungsstelle derart ausgebildet sind, dass ein erster Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers und ein zweiter Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers geleitet werden, welche nach Ausströmen aus den kreislaufinternen Wärmeübertragern an der Mündungsstelle zusammengeführt werden. Dabei ist der Mündungsstelle in Strömungsrichtung des Kältemittels eine zweite Abzweigstelle der Strömungspfade nachgeordnet.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb des ersten Strömungspfades des Kältemittelkreislaufs in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter niederdruckseitig ein Abscheider zum Abscheiden und Sammeln von Kältemittelflüssigkeit vorgesehen.
  • Der Kältemittelkreislauf weist vorzugsweise einen Ölabscheider auf, welcher zwischen dem ersten Strömungspfad und dem zweiten Strömungspfad ausgebildet ist. Der Ölabscheider ist bevorzugt mit einem integrierten Ventil zum Druckregulieren und Durchflussregulieren des Öls ausgebildet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens einen Kühlmittelkreislauf auf, welcher über mindestens einen Wärmeübertrager thermisch mit dem Kältemittelkreislauf verbunden ist. Dabei ist der mindestens eine Wärmeübertrager als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet.
  • Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen ersten Kühlmittelkreislauf auf, welcher über den als Kondensator/Gaskühler des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager thermisch mit dem Kältemittelkreislauf verbunden und als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet ist.
  • Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist ein erster Kühlmittelkreislauf einen primären ersten Kühlmittelkreislauf und einen sekundären ersten Kühlmittelkreislauf auf, welche jeweils über einen als Kondensator/Gaskühler des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager thermisch mit dem Kältemittelkreislauf verbunden und als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet sind. Der erste Kühlmittelkreislauf weist dabei mit dem primären und dem sekundären Kühlmittelkreislauf zwei miteinander verbundene, beispielsweise als in einer sogenannten Kaskadenschaltung betreibbare, oder zwei voneinander unabhängige Kühlmittelkreisläufe auf. Bei der Kaskadenschaltung kann das Kühlmittel durch die miteinander verbundenen Kühlmittelkreisläufe hindurchströmen, wobei die als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager entweder seriell beziehungsweise in Reihe nacheinander oder parallel zueinander von Kühlmittel beaufschlagt werden.
  • Das Kühlmittel kann einerseits beim Betrieb der Vorrichtung in einem Kälteanlagenmodus vorzugsweise seriell und im Gegenstrom durch die als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager geleitet werden, um eine maximale Wärme vom Kältemittel an das Kühlmittel zu übertragen. Andererseits können die Kühlmittelkreisläufe bei einem Betrieb in einem Heizmodus, auch als Wärmepumpenmodus bezeichnet, vollständig getrennt voneinander betrieben werden, um Kühlmittel auf unterschiedlichen Temperaturniveaus für die jeweilige Anwendung zur Verfügung zu stellen.
  • Der erste Kühlmittelkreislauf oder der primäre erste Kühlmittelkreislauf ist vorzugsweise mit einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme an eine Umgebungsluft oder an eine Zuluft für einen Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Zudem oder alternativ kann der erste Kühlmittelkreislauf mindestens einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme an eine Batterie und/oder andere elektronische Komponenten, beispielsweise des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, aufweisen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass ein zweiter Kühlmittelkreislauf ausgebildet ist, welcher über den als erster Verdampfer des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager und/oder einen als ein zweiter Verdampfer des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager thermisch mit dem Kältemittelkreislauf verbunden ist. Der als erster Verdampfer des Kältemittels betriebene Wärmeübertrager beziehungsweise der als zweiter Verdampfer des Kältemittels betriebene Wärmeübertrager sind jeweils als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet.
  • Alternativ weist ein zweiter Kühlmittelkreislauf vorzugsweise mit einem primären und einem sekundären Kühlmittelkreislauf zwei miteinander verbundene oder zwei voneinander unabhängige Kühlmittelkreisläufe auf, auch um den Kühlmittelkreislauf als einen Niedertemperaturkreislauf beziehungsweise einen Mitteltemperaturkreislauf zu betreiben, beispielsweise um das im Kühlmittelkreislauf zirkulierende Kühlmittel niederer Temperatur zum Kühlen der Zuluft für den Fahrgastraum, der Batterie und/oder elektronischer Komponenten zu verwenden. Dabei sind der primäre zweite Kühlmittelkreislauf über den als erster Verdampfer des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager und der sekundäre zweite Kühlmittelkreislauf über einen als ein zweiter Verdampfer des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager thermisch mit dem Kältemittelkreislauf verbunden. Der als erster Verdampfer des Kältemittels betriebene Wärmeübertrager und der als zweiter Verdampfer des Kältemittels betriebene Wärmeübertrager sind jeweils als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet.
  • Abhängig vom Betriebsmodus der Vorrichtung können die zwei zweiten Kühlmittelkreisläufe entweder als Niedertemperaturkreislauf und Mitteltemperaturkreislauf vollständig voneinander getrennt oder, beispielsweise in einer sogenannten Kaskadenschaltung, miteinander betrieben werden. Bei der Kaskadenschaltung kann das Kühlmittel durch die miteinander verbundenen Kühlmittelkreisläufe hindurchströmen, wobei die als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager des Kältemittels entweder seriell beziehungsweise in Reihe nacheinander oder parallel zueinander von Kühlmittel beaufschlagt werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Kühlmittelkreislauf oder der primäre zweite Kühlmittelkreislauf mit einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme von Umgebungsluft oder Zuluft für einen Fahrgastraum an das Kühlmittel ausgebildet. Zudem oder alternativ kann der zweite Kühlmittelkreislauf mindestens einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme von einer Batterie und/oder anderen elektronischen Komponenten, beispielsweise des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, an das Kühlmittel aufweisen.
  • So kann bei einem Betrieb der Vorrichtung in einem Kühlmodus der erste, auf Niederdruckniveau des Kältemittels als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager beispielsweise zum Kühlen der Zuluft für den Fahrgastraum verwendet werden, während der auf Mitteldruckniveau oder Zwischendruckniveau als zweiter Verdampfer betriebene Wärmeübertrager zum Kühlen der Batterie, insbesondere einer Hochvolt-Batterie, beziehungsweise anderer elektronischer Komponenten dient. Dabei kann das im zweiten Kühlmittelkreislauf zirkulierende Kühlmittel beim Durchströmen des als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers des Kältemittelkreislaufs auf eine Temperatur um 0°C abgekühlt und anschließend durch einen in einem Klimagerät angeordneten und mit der Zuluft beaufschlagten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager geleitet werden. Zudem kann das im zweiten Kühlmittelkreislauf zirkulierende Kühlmittel beim Durchströmen des als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers des Kältemittelkreislaufs auf eine Temperatur im Bereich von 20°C bis 30°C abgekühlt werden.
  • Da das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs derart auf zwei unterschiedlichen Temperaturniveaus bereitgestellt wird, kann beispielsweise einerseits die Batterie eines Elektrofahrzeugs mit Kühlmittel auf einem mittleren Temperaturniveau gekühlt werden, ohne das auf niederem Temperaturniveau vorliegende Kühlmittel zu verwenden, welches hauptsächlich zum Kühlen der Zuluft des Fahrgastraums benötigt wird. Andererseits kann die Batterie auf ein Temperaturniveau temperiert werden, welches der optimalen Betriebstemperatur entspricht. In Verbindung mit der Einspritztechnologie bezüglich des Kältemittels auf einem Zwischendruckniveau und damit der zweistufigen Verdichtung des Kältemittels werden eine minimale Leistungsaufnahme des Verdichters sowie eine maximale Kälteleistung und Effizienz der Vorrichtung bewirkt.
  • Bei einem Betrieb der Vorrichtung in einem Heizmodus können die Wärme der Luft des Fahrgastraums im als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager sowie die Wärme der Batterie beziehungsweise anderer elektronischer Komponenten im als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager vom im zweiten Kühlmittelkreislauf zirkulierenden Kühlmittel an das Kältemittel übertragen werden. Damit können die Luft des Fahrgastraums sowie die Batterie beziehungsweise andere elektronische Komponenten als Wärmequellen für das Kältemittel genutzt werden, wobei die Abwärme der Batterie und die Restwärme der Luft des Fahrgastraums oder der Umgebungsluft als Verdampfungswärme für das Kältemittel genutzt werden. Die an das Kältemittel übertragene Wärme kann im als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager an das im ersten Kühlmittelkreislauf zirkulierende Kühlmittel übertragen und anschließend durch einen im Klimagerät angeordneten sowie mit Zuluft für den Fahrgastraum beaufschlagten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager geleitet werden. Im Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager kann die Wärme an die Zuluft abgegeben werden.
  • Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben der zweiten oder der dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das Klimatisierungssystem kann dabei zum Konditionieren der Luft eines Fahrgastraums und zum Temperieren von Komponenten des Antriebsstranges des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Beim Verfahren wird ein in einem Kältemittelkreislauf zirkulierendes Kältemittel in einem Verdichter zweistufig von einem Niederdruckniveau auf ein Hochdruckniveau verdichtet, wobei ein Teilmassenstrom dampfförmigen Kältemittels auf einem Zwischendruckniveau in den Verdichter eingespritzt wird.
  • Nach der Konzeption der Erfindung wird das aus einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager ausströmende Kältemittel an einer Abzweigstelle in zwei Teilmassenströme aufgeteilt. Dabei werden jeweils ein Teilmassenstrom des auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittels durch einen ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager und einen zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager geleitet. Im ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager wird Wärme an auf Niederdruckniveau vorliegendes Kältemittel und im zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager wird Wärme an auf Zwischendruckniveau vorliegendes Kältemittel übertragen.
  • Das aus den kreislaufinternen Wärmeübertragern als Teilmassenströme auf Hochdruckniveau ausströmende Kältemittel wird vermischt und anschließend an einer Abzweigstelle in zwei Teilmassenströme aufgeteilt. Dabei wird ein erster Teilmassenstrom auf Zwischendruckniveau entspannt und beim Durchströmen eines zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers unter Aufnahme von Wärme zumindest teilweise verdampft sowie anschließend auf Niederdruckniveau entspannt und beim Durchströmen eines ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers unter Aufnahme von Wärme weiter verdampft sowie anschließend durch den ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager geleitet.
  • Ein zweiter Teilmassenstrom wird vorteilhaft jeweils auf Zwischendruckniveau entspannt sowie anschließend durch den zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager geführt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird bei einem Betrieb des Klimatisierungssystems in einem Heizmodus mindestens eine Wärmeleistung bereitgestellt. Dabei werden in mindestens einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager Wärme vom Kältemittel des Kältemittelkreislaufs an ein
    1. a) in einem ersten Kühlmittelkreislauf oder
    2. b) in einem primären ersten Kühlmittelkreislauf und/oder in einem sekundären ersten Kühlmittelkreislauf
    zirkulierendes Kühlmittel und in einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager Wärme vom Kühlmittel
    1. a) des ersten Kühlmittelkreislaufs oder
    2. b) des primären ersten Kühlmittelkreislaufs und/oder des sekundären ersten Kühlmittelkreislaufs
    an eine Zuluft für den Fahrgastraum beziehungsweise Wärme an Komponenten des Antriebsstranges übertragen.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Betrieb des Klimatisierungssystems in einem Kälteanlagenmodus auf einem niedrigen Temperaturniveau eine Kälteleistung bereitgestellt. Dabei werden in einem als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager Wärme von in einem zweiten Kühlmittelkreislauf oder in einem primären zweiten Kühlmittelkreislauf zirkulierenden Kühlmittel an das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs und in einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager Wärme von einer Zuluft für den Fahrgastraum an das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs oder des primären zweiten Kühlmittelkreislaufs übertragen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Betrieb des Klimatisierungssystems in einem Kälteanlagenmodus auf einem mittleren oder niedrigen Temperaturniveau eine Kälteleistung bereitgestellt. Dabei werden in einem als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager Wärme von in einem zweiten Kühlmittelkreislauf oder in einem sekundären zweiten Kühlmittelkreislauf zirkulierenden Kühlmittel an das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs und Wärme von Komponenten des Antriebsstranges an das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs oder eines primären zweiten Kühlmittelkreislaufs übertragen.
  • Damit können elektrische Komponenten eines Antriebsstrangs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen oder einem kombinierten elektrischen und verbrennungsmotorischen Antrieb, wie eine Batterie und ein Inverter, mit Kühlmittel auf einem mittleren Temperaturniveau temperiert werden, sodass der Verbrauch elektrischer Energie, wie der Verbrauch der Verdichter der Kältemittelkreisläufe, minimiert und der Wirkungsgrad des Gesamtsystems erhöht werden.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und das erfindungsgemäße Verfahren weisen zusammenfassend diverse Vorteile auf:
    • - Bereitstellen hoher Wärmeleistungen, insbesondere Kälteleistungen beziehungsweise Heizleistungen, auf unterschiedlichen Temperaturniveaus,
    • - hohe Leistungsfähigkeit des Systems bei maximaler Lebensdauer, insbesondere da der Verdichter bei günstigen Verdichtungsverhältnissen pro Verdichtungsstufe auch bei hohen Leistungen betrieben wird,
    • - durch die Bereitstellung von Kühlmittel auf mittlerem und niedrigem Temperaturniveau können beim Betrieb im Kälteanlagenmodus die Batterie und andere Komponenten des Antriebsstrangs auf einem mittleren Temperaturniveau gekühlt werden, anstatt das für die Kühlung der Zuluft des Fahrgastraums vorgesehene Kühlmittel auf niedrigem Temperaturniveau zu verwenden, sowie
    • - maximale Wirksamkeit und maximale Leistungen beim Betrieb des Systems.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
    • 1a: einen Kältemittelkreislauf für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs mit zweistufiger Verdichtung des Kältemittels in Kombination mit einem kreislaufinternen Wärmeübertrager aus dem Stand der Technik, bei welchen das Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau in den Verdichter eingespritzt wird,
    • 1b: ein Druck-Enthalpie-Diagramm zum Betrieb des Kältemittelkreislaufs nach 1a in einem zumindest teilweise transkritischen Prozess des Kältemittels,
    • 2a: eine Vorrichtung für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und Einspritzen des Kältemittels in den Verdichter auf einem Zwischendruckniveau sowie mit zwei kreislaufinternen Wärmeübertragern und einem ersten sowie einem zweiten Kühlmittelkreislauf, welche jeweils über Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager thermisch mit dem Kältemittelkreislauf verbunden sind,
    • 2b: ein Druck-Enthalpie-Diagramm zum Betrieb des Kältemittelkreislaufs nach 2a in einem zumindest teilweise transkritischen Prozess des Kältemittels,
    • 3: eine Vorrichtung nach 2a mit einem zusätzlichen Kühlmittelkreislauf und einem Kältemittelkreislauf mit zwei getrennten als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragern,
    • 4a: eine Vorrichtung ähnlich der Vorrichtung nach 2a mit einem Kältemittelkreislauf, in welchem die als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager in Reihe geschaltet zueinander angeordnet sind,
    • 4b: ein Druck-Enthalpie-Diagramm zum Betrieb des Kältemittelkreislaufs nach 4a in einem zumindest teilweise transkritischen Prozess des Kältemittels und
    • 5: eine Vorrichtung nach 4a mit einem zusätzlichen Kühlmittelkreislauf und einem Kältemittelkreislauf mit zwei getrennten als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragern.
  • In 1a ist ein Kältemittelkreislauf 2' für eine Vorrichtung 1', beispielsweise ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs, mit zweistufiger Verdichtung des Kältemittels in Kombination mit einem kreislaufinternen Wärmeübertrager 11' aus dem Stand der Technik gezeigt, bei welchen das Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau in den Verdichter 3 eingespritzt wird. 1b zeigt ein Druck-Enthalpie-Diagramm zum Betrieb des Kältemittelkreislaufs 2' nach 1a in einem zumindest teilweise transkritischen Prozess des Kältemittels. Den in 1b dargestellten Zustandsänderungen sind jeweils die Bezugszeichen der Komponenten des Kältemittelkreislaufs 2' zugeordnet, um den Kreisprozess zu verdeutlichen.
  • Der Kältemittelkreislauf 2' weist in Strömungsrichtung des Kältemittels einen Verdichter 3, einen als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager 4' sowie ein erstes Expansionsorgan 5 mit einem nachfolgenden, für das Kältemittel als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6' auf. Der als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager 6' sowie das dazugehörige und dem als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6' in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagerte erste Expansionsorgan 5 sind innerhalb eines ersten Strömungspfades 7' angeordnet, welcher sich von einer Abzweigstelle 8' bis zum Einlass des Verdichters 3 erstreckt. Die Abzweigstelle 8' ist nach dem Auslass des als Kondensators/Gaskühler betriebenen Wärmeübertragers 4' angeordnet.
  • An der Abzweigstelle 8' wird das aus dem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager 4' auf Hochdruckniveau ausströmende flüssige Kältemittel in zwei Teilmassenströme aufgeteilt. Ein erster Teilmassenstrom ṁH strömt durch den ersten Strömungspfad 7' zum ersten Expansionsorgan 5. Zwischen der Abzweigstelle 8' und dem ersten Expansionsorgan 5 ist eine Hochdruckseite eines kreislaufinternen Wärmeübertragers 11' angeordnet, sodass das Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH vor Erreichen des ersten Expansionsorgans 5 abgekühlt beziehungsweise unterkühlt und anschließend auf ein Niederdruckniveau entspannt dem als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6' zugeführt wird. Ein zweiter, vom Hauptmassenstrom ṁH+N an der Abzweigstelle 8' abgezweigter Teilmassenstrom ṁN strömt durch einen zweiten Strömungspfad 9', welcher in Strömungsrichtung des Kältemittels ein zweites Expansionsorgan 10 sowie eine Zwischendruckseite des kreislaufinternen Wärmeübertragers 11' aufweist. Beim Durchströmen des zweiten Expansionsorgans 10 wird das durch den zweiten Strömungspfad geführte Kältemittel auf das Zwischendruckniveau entspannt und anschließend in den kreislaufinternen Wärmeübertrager 11' eingeleitet. Im vorzugsweise als Gegenstromwärmeübertrager ausgebildeten und als Unterkühler des Kältemittels des ersten Teilmassenstroms ṁH betriebenen kreislaufinternen Wärmeübertrager 11' wird Wärme vom auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH an das auf Zwischendruckniveau vorliegende Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN übertragen. Das Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN verdampft innerhalb des kreislaufinternen Wärmeübertragers 11'.
  • Das unterkühlte Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH wird innerhalb des ersten Expansionsorgans 5 auf das Niederdruckniveau entspannt und im als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6' unter Aufnahme von Wärme verdampft. Das auf dem Zwischendruckniveau vorliegende Kältemittel wird als gesättigter oder überhitzter Dampf dem Verdichter 3 zugeführt, insbesondere durch einen Zwischendruckanschluss des Verdichters 3 in eine Kompressionskammer eingespritzt, was zum Verringern der Enthalpie Δhi am Austritt des Verdichters 3 und damit zum Verringern der Austrittstemperatur des Kältemittels aus dem Verdichter 3 führt. Die zusätzliche Unterkühlung ΔhU des Kältemittels des ersten Teilmassenstroms ṁH vor dem Entspannen und damit vor dem Einströmen in den als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6' erhöht die spezifische Kälteleistung des als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers 6', da die Enthalpie des Kältemittels am Einlass in den als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6' verringert wird. Während eines Betriebes des Kältemittelkreislaufs 2' in einem Heizmodus erhöht der zusätzliche zweite Teilmassenstrom ṁN den Massenstrom des Kältemittels durch den als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager 4' und damit die Heizleistung.
  • 2a zeigt eine Vorrichtung 1a für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Kältemittelkreislauf 2a mit zweistufiger Verdichtung und Einspritzen des Kältemittels in den Verdichter 3 auf einem Zwischendruckniveau sowie mit zwei kreislaufinternen Wärmeübertragern 11-1, 11-2. Die Vorrichtung 1a weist zudem einen ersten Kühlmittelkreislauf 14 sowie einen zweiten Kühlmittelkreislauf 15 auf, welche jeweils über als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildete Wärmeübertrager 4, 6, 12 thermisch mit dem Kältemittelkreislauf 2a verbunden und unabhängig voneinander betreibbar sind. Aus 2b geht ein Druck-Enthalpie-Diagramm zum Betrieb des Kältemittelkreislaufs 2a nach 2a in einem zumindest teilweise transkritischen Prozess des Kältemittels hervor.
  • Der Kältemittelkreislauf 2a weist in Strömungsrichtung des Kältemittels den Verdichter 3 und einen als Kondensator/Gaskühler betriebenen sowie als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 4 auf, welcher als thermische Verbindung zwischen dem Kältemittelkreislauf 2a und dem ersten Kühlmittelkreislauf 14 ausgebildet ist.
  • Der erste Kühlmittelkreislauf 14 wird als ein Hochtemperaturkreislauf betrieben, an welchem die Enthitzungswärme beziehungsweise die Kondensationswärme oder Verflüssigungswärme des Kältemittels an ein Kühlmittel abgegeben wird. Abhängig vom Betriebsmodus der Vorrichtung 1a kann die im als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 4 an das im ersten Kühlmittelkreislauf 14 zirkulierende Kühlmittel übertragene Wärme entweder an die Umgebungsluft übertragen beziehungsweise zum Beheizen einer Zuluft für einen Fahrgastraum, einer Batterie und/oder elektronischer Komponenten, beispielsweise des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, verwendet werden.
  • Der Kältemittelkreislauf 2a weist in Strömungsrichtung des Kältemittels zudem das erste Expansionsorgan 5 mit einem nachfolgenden für das Kältemittel als erster Verdampfer betriebenen sowie als zweiter Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 6 auf. Der als erster Verdampfer betriebene Wärmeübertrager 6 sowie das dazugehörige und dem als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagerte erste Expansionsorgan 5 sind innerhalb eines ersten Strömungspfades 7a angeordnet, welcher sich von einer Abzweigstelle 8 bis zum Einlass des Verdichters 3 erstreckt. Die Abzweigstelle 8 ist in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem Auslass des als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertager ausgebildeten Wärmeübertragers 4 angeordnet.
  • An der Abzweigstelle 8 wird das aus dem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager 4 auf Hochdruckniveau ausströmende flüssige Kältemittel in zwei Teilmassenströme aufgeteilt, wobei der erste Teilmassenstrom ṁH durch den ersten Strömungspfad 7a zum ersten Expansionsorgan 5 und der zweite Teilmassenstrom ṁN durch den zweiten Strömungspfad 9a zum zweiten Expansionsorgan 10 strömen. Die Teilmassenströme ṁH , ṁN durch den jeweiligen Strömungspfad 7a, 9a werden mit den zugehörigen Expansionsorganen 5, 10 gesteuert. Die Expansionsorgane 5, 10 sind bevorzugt als Expansionsventile ausgebildet.
  • Zwischen der Abzweigstelle 8 und dem ersten Expansionsorgan 5 des ersten Strömungspfades 7a ist die Hochdruckseite eines ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-1 angeordnet, sodass das Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH vor Erreichen des ersten Expansionsorgans 5 abgekühlt beziehungsweise unterkühlt und anschließend auf Niederdruckniveau entspannt dem als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 zugeführt wird. Die zusätzliche Unterkühlung des Kältemittels des ersten Teilmassenstroms ṁH vor dem Entspannen und damit vor dem Einströmen in den als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 erhöht die spezifische Kälteleistung des als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers 6, da die Enthalpie des Kältemittels am Einlass in den als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 verringert wird. Das unterkühlte und auf Niederdruckniveau entspannte Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH wird im als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 unter Aufnahme von Wärme aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf 15, 15-1 verdampft.
  • Innerhalb des ersten Strömungspfades 7a ist zwischen dem als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 und dem Verdichter 3 zudem die Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-1 ausgebildet, sodass das aus dem als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 ausströmende Kältemittel beim Durchströmen der Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-1 überhitzt wird, bevor es in den Verdichter 3 angesaugt wird. Im vorzugsweise als Gegenstromwärmeübertrager ausgebildeten und als Unterkühler des Kältemittels des ersten Teilmassenstroms ṁH betriebenen ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-1 wird Wärme vom auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH an das auf Niederdruckniveau vorliegende Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH übertragen.
  • Der erste Strömungspfad 7a weist zudem einen Abscheider 13 auf. Der in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter 3, insbesondere niederdruckseitig vor dem ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-1 angeordnete Abscheider 13 dient dem Abscheiden und Sammeln von Kältemittelflüssigkeit. Der Verdichter 3 saugt folglich gasförmiges Kältemittel aus dem Abscheider 13 an, welches im ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-1 zusätzlich überhitzt wird.
  • Zwischen der Abzweigstelle 8 und dem zweiten Expansionsorgan 10 des zweiten Strömungspfades 9a ist die Hochdruckseite eines zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-2 angeordnet, sodass das Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN vor Erreichen des zweiten Expansionsorgans 10 abgekühlt beziehungsweise unterkühlt und anschließend auf Zwischendruckniveau entspannt einem als zweiter Verdampfer betriebenen sowie als dritter Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 12 zugeführt wird. Die zusätzliche Unterkühlung des Kältemittels des zweiten Teilmassenstroms ṁN vor dem Entspannen und damit vor dem Einströmen in den als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 12 erhöht die spezifische Kälteleistung des als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers 12, da die Enthalpie des Kältemittels am Einlass in den als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 12 verringert wird. Das unterkühlte und auf Zwischendruckniveau entspannte Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN wird im als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 12 unter Aufnahme von Wärme aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf 15-2 verdampft.
  • Innerhalb des zweiten Strömungspfades 9a ist zwischen dem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 12 und dem Verdichter 3 zudem die Zwischendruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-2 ausgebildet, sodass das aus dem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 12 ausströmende Kältemittel beim Durchströmen der Zwischendruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-2 weiter überhitzt wird, bevor es auf dem Zwischendruckniveau zwischen zwei Verdichterstufen in den Verdichter 3 eingespritzt wird.
  • Im vorzugsweise als Gegenstromwärmeübertrager ausgebildeten zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-2 wird Wärme vom auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN, an das auf Zwischendruckniveau vorliegende Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN übertragen. Das auf dem Zwischendruckniveau vorliegende Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN wird als überhitzter Dampf dem Verdichter 3 zugeführt, insbesondere durch den Zwischendruckanschluss des Verdichters 3 in eine Kompressionskammer eingespritzt, was zum Verringern der Enthalpie am Austritt des Verdichters 3 und damit zum Verringern der Austrittstemperatur des Kältemittels aus dem Verdichter 3 führt.
  • Der zweite Kühlmittelkreislauf 15 wird als ein Niedertemperaturkreislauf beziehungsweise Mitteltemperaturkreislauf betrieben, welcher aus zwei Kühlmittelkreisläufen 15-1, 15-2 ausgebildet ist.
  • Der Kältemittelkreislauf 2a kann zudem einen Ölabscheider 16 aufweisen, welcher zwischen dem ersten Strömungspfad 7a und dem zweiten Strömungspfad 9a, insbesondere zwischen der Saugleitung des ersten Strömungspfades 7a und der Kältemittelleitung der Einspritzung in den Verdichter 3, ausgebildet ist. Der Ölabscheider 16 ist folglich jeweils zwischen dem kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-1, 11-2 und dem Einlass in den Verdichter 3 im Strömungspfad 7a, 9a eingebunden, sodass das Öl des Kältemittelkreislaufs 2a vom Bereich auf Zwischendruckniveau zum Bereich auf Niederdruckniveau strömen kann. Der Ölabscheider 16 weist ein integriertes Ventil zum Druckregulieren und zum Ölmengenregulieren beziehungsweise zum Durchflussregulieren auf.
  • In 3 ist eine Vorrichtung 1b, ähnlich der Vorrichtung 1a nach 2a, jedoch mit einem zusätzlichen Kühlmittelkreislauf 14-2 als Hochtemperaturkreislauf und einem Kältemittelkreislauf 2b mit zwei getrennten, als Kondensator/Gaskühler betriebenen sowie als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertragern 4a, 4b gezeigt.
  • Der wesentliche Unterschied der Vorrichtung 1b zur Vorrichtung 1a aus 2a liegt in der Ausbildung des als Kondensator/Gaskühler betriebenen und als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertragers 4 des Kältemittelkreislaufs 2a, welcher bei der Ausbildung des Kältemittelkreislaufs 2b zwei unabhängige Komponenten und damit einen ersten, als Kondensator/Gaskühler betriebenen sowie als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 4a und einen zweiten, als Kondensator/Gaskühler betriebenen sowie als vierter Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 4b aufweist. Der erste als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildete Wärmeübertrager 4a wird als primärer Kondensator/Gaskühler eines primären ersten Kühlmittelkreislaufs 14-1 und der vierte als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildete Wärmeübertrager 4b wird als sekundärer Kondensator/Gaskühler eines sekundären ersten Kühlmittelkreislaufs 14-2 betrieben. Der primäre erste Kühlmittelkreislauf 14-1 und der sekundäre erste Kühlmittelkreislauf 14-2 sind als zwei miteinander verbundene oder unabhängig voneinander betreibbare Kühlmittelkreisläufe 14-1, 14-2 ausgebildet.
  • Der primäre erste Kühlmittelkreislauf 14-1 dient der Übertragung einer großen Wärmeleistung vom Kältemittel an das Kühlmittel, welche wiederum zum Erwärmen der Zuluft für den Fahrgastraum genutzt werden kann. Der sekundäre erste Kühlmittelkreislauf 14-2 dient der Übertragung einer geringen Wärmeleistung vom Kältemittel an das Kühlmittel, welche zum Erwärmen der Batterie beziehungsweise anderer elektronischer Komponenten eingesetzt werden kann. Das Temperaturniveau des im primären ersten Kühlmittelkreislauf 14-1 zirkulierenden Kühlmittels ist höher als das Temperaturniveau des im sekundären ersten Kühlmittelkreislauf 14-2 zirkulierenden Kühlmittels.
  • Durch die Verwendung von zwei getrennten als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertragern 4a, 4b kann Wärme vom Kältemittel an das im primären ersten Kühlmittelkreislauf 14-1 zirkulierende Kühlmittel, vom Kältemittel an das im sekundären ersten Kühlmittelkreislauf 14-2 zirkulierende Kühlmittel oder vom Kältemittel an das im primären ersten Kühlmittelkreislauf 14-1 und an das im sekundären ersten Kühlmittelkreislauf 14-2 zirkulierende Kühlmittel oder vom im primären ersten Kühlmittelkreislauf 14-1 zirkulierenden Kühlmittel an das im sekundären ersten Kühlmittelkreislauf 14-2 zirkulierende Kühlmittel übertragen werden.
  • In 4a ist eine Vorrichtung 1c, ähnlich der Vorrichtung 1a nach 2a, mit einem Kältemittelkreislauf 2c, in welchem die als Verdampfer betriebenen sowie als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 6, 12 in Reihe geschaltet zueinander und damit nacheinander vom Kältemittel durchströmt angeordnet sind, dargestellt. Die Vorrichtung 1c für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs ist folglich mit einem Kältemittelkreislauf 2c mit zweistufiger Verdichtung und Einspritzen des Kältemittels in den Verdichter 3 auf einem Zwischendruckniveau sowie mit den zwei kreislaufinternen Wärmeübertragern 11-1, 11-2 ausgebildet. Die Vorrichtung 1c weist zudem den ersten Kühlmittelkreislauf 14 sowie den zweiten Kühlmittelkreislauf 15 auf, welche jeweils über die als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 4, 6, 12 thermisch mit dem Kältemittelkreislauf 2c verbunden und unabhängig voneinander betreibbar sind. Aus 4b geht wiederum ein Druck-Enthalpie-Diagramm zum Betrieb des Kältemittelkreislaufs 2c nach 4a in einem zumindest teilweise transkritischen Prozess des Kältemittels hervor.
  • Der wesentliche Unterschied der Vorrichtungen 1c aus 4a zur Vorrichtung 1a aus 2a liegt in der Ausbildung der Kältemittelkreisläufe 1c, 1a. Die Kühlmittelkreisläufe 14, 15, 15-1, 15-2 sind unverändert. Auch die Betriebsweisen der Kühlmittelkreisläufe 14, 15, 15-1, 15-2 sind gleich, sodass an dieser Stelle auf die Ausführungen zur Vorrichtung 1 a verwiesen wird.
  • Der Kältemittelkreislauf 2c weist in Strömungsrichtung des Kältemittels den Verdichter 3 und den als Kondensator/Gaskühler betriebenen sowie als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 4 auf, welcher als thermische Verbindung zwischen dem Kältemittelkreislauf 2c und dem ersten Kühlmittelkreislauf 14 ausgebildet ist. Die im als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 4 vom Kältemittel an das im als Hochtemperaturkreislauf betriebenen ersten Kühlmittelkreislauf 14 zirkulierende Kühlmittel übertragene Enthitzungswärme beziehungsweise Kondensationswärme oder Verflüssigungswärme wird abhängig vom Betriebsmodus der Vorrichtung 1c entweder an die Umgebungsluft übertragen beziehungsweise zum Beheizen der Zuluft für den Fahrgastraum, der Batterie und/oder elektronischer Komponenten verwendet.
  • An der in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem Auslass des als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertager ausgebildeten Wärmeübertragers 4 angeordneten ersten Abzweigstelle 8 wird das aus dem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager 4 auf Hochdruckniveau ausströmende flüssige Kältemittel in zwei Teilmassenströme aufgeteilt, wobei ein erster Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-1 und ein zweiter Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-2 geleitet werden. Beim Durchströmen der kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-1, 11-2 wird das Kältemittel jeweils weiter abgekühlt beziehungsweise unterkühlt. Nach dem Ausströmen der Teilmassenströme aus den kreislaufinternen Wärmeübertragern 11-1, 11-2 werden die Teilmassenströme an der Mündungsstelle 17 wieder vermischt und zur zweiten Abzweigstelle 18 geführt. An der zweiten Abzweigstelle 18 wird das flüssige Kältemittel wiederum in zwei Teilmassenströme aufgeteilt, wobei der erste Teilmassenstrom ṁH durch den ersten Strömungspfad 7c und der zweite Teilmassenstrom ṁN durch den zweiten Strömungspfad 9c strömen. Der als erster Verdampfer betriebene sowie als zweiter Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildete Wärmeübertrager 6 sowie das dazugehörige und dem als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagerte erste Expansionsorgan 5 und der als zweiter Verdampfer betriebene Wärmeübertrager 12 sowie ein dazugehöriges und dem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 12 in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagertes drittes Expansionsorgan 19 sind innerhalb eines ersten Strömungspfades 7c angeordnet, welcher sich von der zweiten Abzweigstelle 18 bis zum Einlass des Verdichters 3 erstreckt. Dabei sind die als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6, 12 in der Reihenfolge zweiter als Verdampfer betriebener Wärmeübertrager 12 und erster als Verdampfer betriebener Wärmeübertrager 6 jeweils mit dem vorgelagerten Expansionsorgan 19, 5 nacheinander mit Kältemittel beaufschlagt angeordnet. Die als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6, 12 sind in Reihe zueinander geschaltet. Innerhalb des zweiten Strömungspfades 9c ist das zweite Expansionsorgan 10 ausgebildet. Die Teilmassenströme ṁH , ṁN durch den jeweiligen Strömungspfad 7c, 9c werden mit den zugehörigen zweiten Expansionsorgan 10 und dem dritten Expansionsorgan 19 gesteuert. Die Expansionsorgane 5, 10, 19 sind bevorzugt als Expansionsventile ausgebildet.
  • Beim Durchströmen des innerhalb des ersten Strömungspfades 7c angeordneten dritten Expansionsorgans 19 wird das abgekühlte beziehungsweise unterkühlte Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH auf ein erstes Verdampfungsdruckniveau entspannt und dem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 12 zugeführt. Das unterkühlte und auf das erste Verdampfungsdruckniveau entspannte Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH wird im als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 12 unter Aufnahme von Wärme aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf 15, 15-2 zumindest teilweise verdampft. Anschließend wird das Kältemittel beim Durchströmen des ersten Expansionsorgans 5 auf ein zweites Verdampfungsdruckniveau beziehungsweise das Niederdruckniveau entspannt dem als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 zugeführt. Das auf das Niederdruckniveau entspannte Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH wird im als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 unter Aufnahme von Wärme aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf 15, 15-1 verdampft.
  • Nach einer alternativen, im Druck-Enthalpie-Diagramm zum Betrieb des Kältemittelkreislaufs 2c in 4a nicht dargestellten Betriebsweise ist das erste Expansionsorgan 5 vollständig geöffnet, sodass die als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6, 12 mit Kältemittel auf einem gemeinsamen Druckniveau beaufschlagt werden. Dabei wird das Kältemittel beim Durchströmen des dritten Expansionsorgans 19 auf Niederdruckniveau entspannt.
  • Innerhalb des ersten Strömungspfades 7c ist zwischen dem als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 und dem Verdichter 3 zudem die Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-1 ausgebildet, sodass das aus dem als erster Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6 ausströmende Kältemittel beim Durchströmen der Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-1 überhitzt wird, bevor es in den Verdichter 3 angesaugt wird. Im vorzugsweise als Gegenstromwärmeübertrager ausgebildeten ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-1 wird Wärme vom auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittel an das auf Niederdruckniveau vorliegende Kältemittel des ersten Teilmassenstroms ṁH übertragen.
  • Auch der erste Strömungspfad 7c des Kältemittelkreislaufs 2c der Vorrichtung 1c weist einen Abscheider 13 auf, welcher in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter 3, insbesondere niederdruckseitig vor dem ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-1, angeordnet ist und dem Abscheiden und Sammeln von Kältemittelflüssigkeit dient. Der Verdichter 3 saugt folglich gasförmiges Kältemittel aus dem Abscheider 13 an, welches im ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-1 zusätzlich überhitzt wird.
  • Innerhalb des zweiten Strömungspfades 9c ist zwischen dem zweiten Expansionsorgan 10 und dem Verdichter 3 zudem die Zwischendruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-2 ausgebildet, sodass das abgekühlte beziehungsweise unterkühlte Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN beim Durchströmen des zweiten Expansionsorgans 10 auf das Zwischendruckniveau entspannt wird und beim Durchströmen der Zwischendruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers 11-2 unter Aufnahme von Wärme des Kältemittels auf der Hochdruckseite verdampft, bevor es auf dem Zwischendruckniveau zwischen zwei Verdichterstufen in den Verdichter 3 eingespritzt wird. Im vorzugsweise als Gegenstromwärmeübertrager ausgebildeten zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-2 wird Wärme vom auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittel an das auf Zwischendruckniveau vorliegende Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN übertragen. Das auf dem Zwischendruckniveau vorliegende Kältemittel des zweiten Teilmassenstroms ṁN wird als überhitzter Dampf dem Verdichter 3 zugeführt, insbesondere durch den Mitteldruckanschluss des Verdichters 3 in eine Kompressionskammer eingespritzt.
  • Auch der Kältemittelkreislauf 2c kann einen Ölabscheider 16 aufweisen, welcher zwischen dem ersten Strömungspfad 7c und dem zweiten Strömungspfad 9c, insbesondere zwischen der Saugleitung des ersten Strömungspfades 7c und der Kältemittelleitung der Einspritzung in den Verdichter 3, ausgebildet ist. Mit dem jeweils zwischen dem kreislaufinternen Wärmeübertrager 11-1, 11-2 und dem Einlass in den Verdichter 3 im Strömungspfad 7c, 9c eingebundenen Ölabscheider 16 kann das Öl des Kältemittelkreislaufs 2c vom Bereich auf Zwischendruckniveau zum Bereich auf Niederdruckniveau überströmen, wobei der Ölabscheider 16 mit einem integrierten Ventil zum Druckregulieren und zum Ölmengenregulieren beziehungsweise zum Durchflussregulieren ausgebildet ist.
  • 5 zeigt eine Vorrichtung 1d, ähnlich der Vorrichtung 1c nach 4a, mit einem zusätzlichen Kühlmittelkreislauf 14-2 als Hochtemperaturkreislauf und einem Kältemittelkreislauf 2d mit zwei getrennten als Kondensator/Gaskühler betriebenen sowie als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertragern 4a, 4b.
  • Der wesentliche Unterschied der Vorrichtung 1d zur Vorrichtung 1c aus 4a liegt, wie schon beim Vergleich der Vorrichtungen 1a, 1 b aus 2a und 3 in der Ausbildung des als Kondensator/Gaskühler betriebenen sowie als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertragers 4 der Kältemittelkreisläufe 2c, 2d, welcher bei der Ausbildung des Kältemittelkreislaufs 2d zwei unabhängige Komponenten und damit einen ersten, als Kondensator/Gaskühler betriebenen sowie als erster Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 4a, auch als primärer Kondensator/Gaskühler eines primären ersten Kühlmittelkreislaufs 14-1 genutzt, und einen zweiten, als Kondensator/Gaskühler betriebenen sowie als vierter Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager 4b, auch als sekundärer Kondensator/Gaskühler eines sekundären ersten Kühlmittelkreislaufs 14-2 genutzt, aufweist.
  • Die Kältemittelkreisläufe 2a, 2b, 2c, 2d der Vorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d sind vorzugsweise für den Betrieb mit dem Kältemittel Kohlendioxid, kurz als R744 bezeichnet, ausgelegt, können aber ebenso mit anderen Kältemitteln, wie R1234yf oder R134a, betrieben werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1a, 1b, 1c, 1d, 1'
    Vorrichtung
    2a, 2b, 2c, 2d, 2'
    Kältemittelkreislauf
    3
    Verdichter
    4, 4a, 4b 4'
    Wärmeübertrager
    5
    erstes Expansionsorgan
    6, 6'
    Wärmeübertrager
    7a, 7c, 7'
    erster Strömungspfad
    8, 8'
    (erste) Abzweigstelle
    9a, 9c, 9'
    zweiter Strömungspfad
    10
    zweites Expansionsorgan
    11'
    kreislaufinterner Wärmeübertrager
    11-1
    erster kreislaufinterner Wärmeübertrager
    11-2
    zweiter kreislaufinterner Wärmeübertrager
    12
    Wärmeübertrager
    13
    Abscheider
    14, 14-1, 14-2
    Kühlmittelkreislauf
    15, 15-1, 15-2
    Kühlmittelkreislauf
    16
    Ölabscheider
    17
    Mündungsstelle
    18
    zweite Abzweigstelle
    19
    drittes Expansionsorgan

Claims (24)

  1. Vorrichtung (1a, 1b) für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Kältemittelkreislauf (2a, 2b) mit einem Verdichter (3) zum zweistufigen Verdichten des Kältemittels und Einspritzen von Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau, mindestens einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager (4), einem ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-1) sowie einem zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-2), mindestens einem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (6), welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein erstes Expansionsorgan (5) vorgelagert angeordnet ist, sowie einem zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (12), welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein Expansionsorgan (10) vorgelagert angeordnet ist, sowie einem ersten Strömungspfad (7a) und einem zweiten Strömungspfad (9a), welche sich jeweils von einer Abzweigstelle (8) bis zum Verdichter (3) erstrecken, wobei - der erste kreislaufinterne Wärmeübertrager (11-1) zumindest mit einer Niederdruckseite innerhalb des ersten Strömungspfades (7a) und der zweite kreislaufinterne Wärmeübertrager (11-2) zumindest mit einer Zwischendruckseite innerhalb des zweiten Strömungspfades (9a) angeordnet sind und - der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) des Kältemittelkreislaufs (2a, 2b) und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager (12) vorgelagerte Expansionsorgan (10) innerhalb des zweiten Strömungspfades (9a) ausgebildet sind, wobei der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) der Zwischendruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-2) in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert angeordnet ist.
  2. Vorrichtung (1c, 1d) für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Kältemittelkreislauf (2c, 2d) mit einem Verdichter (3) zum zweistufigen Verdichten des Kältemittels und Einspritzen von Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau, mindestens einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager (4), einem ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-1) sowie einem zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-2), mindestens einem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (6), welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein erstes Expansionsorgan (5) vorgelagert angeordnet ist, sowie einem zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (12), welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein Expansionsorgan (19) vorgelagert angeordnet ist, sowie einem ersten Strömungspfad (7c) und einem zweiten Strömungspfad (9c), welche sich jeweils von einer Abzweigstelle (18) bis zum Verdichter (3) erstrecken, wobei - der erste kreislaufinterne Wärmeübertrager (11-1) zumindest mit einer Niederdruckseite innerhalb des ersten Strömungspfades (7c) und der zweite kreislaufinterne Wärmeübertrager (11-2) zumindest mit einer Zwischendruckseite innerhalb des zweiten Strömungspfades (9c) angeordnet sind und - der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (6) und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager (6) vorgelagerte erste Expansionsorgan (5) sowie der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager (12) vorgelagerte Expansionsorgan (19) innerhalb des ersten Strömungspfades (7c) des Kältemittelkreislaufs (2c, 2d) ausgebildet sind, wobei der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) mit dem vorgelagerten Expansionsorgan (19) in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (6) mit dem vorgelagerten Expansionsorgan (5) angeordnet ist und der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (6) der Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-1) in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert angeordnet ist.
  3. Vorrichtung (1c, 1d) für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Kältemittelkreislauf (2c, 2d) mit einem Verdichter (3) zum zweistufigen Verdichten des Kältemittels und Einspritzen von Kältemittel auf einem Zwischendruckniveau, mindestens einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager (4), einem ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-1) sowie einem zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-2), mindestens einem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (6), welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein erstes Expansionsorgan (5) vorgelagert angeordnet ist, sowie einem ersten Strömungspfad (7c) und einem zweiten Strömungspfad (9c), welche sich jeweils von einer Abzweigstelle (18) bis zum Verdichter (3) erstrecken, wobei - der erste kreislaufinterne Wärmeübertrager (11-1) zumindest mit einer Niederdruckseite innerhalb des ersten Strömungspfades (7c) und der zweite kreislaufinterne Wärmeübertrager (11-2) zumindest mit einer Zwischendruckseite innerhalb des zweiten Strömungspfades (9c) angeordnet sind und - die Abzweigstelle (18) der Strömungspfade (7c, 9c) des Kältemittelkreislaufs (2c, 2d) nach Auslässen von Hochdruckseiten des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-1) und des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-2) angeordnet ist, wobei eine an einem Auslass des als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertragers (4) angeordnete erste Abzweigstelle (8) und eine in Strömungsrichtung des Kältemittels der ersten Abzweigstelle (8) nachgeordnete Mündungsstelle (17) derart ausgebildet sind, dass ein erster Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-1) und ein zweiter Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-2) geleitet werden, welche nach Ausströmen aus den kreislaufinternen Wärmeübertragern (11-1, 11-2) an der Mündungsstelle (17) zusammengeführt werden, wobei der Mündungsstelle (17) in Strömungsrichtung des Kältemittels eine zweite Abzweigstelle (18) der Strömungspfade (7c, 9c) nachgeordnet ist.
  4. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (6) des Kältemittelkreislaufs (2a, 2b, 2c, 2d) und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager (6) vorgelagerte erste Expansionsorgan (5) innerhalb des ersten Strömungspfades (7a, 7c) ausgebildet sind, wobei der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (6) der Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-1) in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert angeordnet ist.
  5. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (2a, 2b, 2c, 2d) mit einem zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (12), ausgebildet ist, welchem in Strömungsrichtung des Kältemittels ein Expansionsorgan (10, 19) vorgelagert angeordnet ist.
  6. Vorrichtung (1a, 1b) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) des Kältemittelkreislaufs (2a, 2b) und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager (12) vorgelagerte Expansionsorgan (10) innerhalb des zweiten Strömungspfades (9a) ausgebildet sind, wobei der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) der Zwischendruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-2) in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert angeordnet ist.
  7. Vorrichtung (1c, 1d) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (6) und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager (6) vorgelagerte erste Expansionsorgan (5) sowie der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) und das in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Wärmeübertrager (12) vorgelagerte Expansionsorgan (19) innerhalb des ersten Strömungspfades (7c) des Kältemittelkreislaufs (2c, 2d) ausgebildet sind, wobei der zweite als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) mit dem vorgelagerten Expansionsorgan (19) in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (6) mit dem vorgelagerten Expansionsorgan (5) angeordnet ist und der erste als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (6) der Niederdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-1) in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagert angeordnet ist.
  8. Vorrichtung (1c, 1d) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des zweiten Strömungspfades (9c) des Kältemittelkreislaufs (2c, 2d) ein Expansionsorgan (10) ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 sowie 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass - die Abzweigstelle (8) der Strömungspfade (7a, 9a) des Kältemittelkreislaufs (2a, 2b) an einem Auslass des als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertragers (4) derart ausgebildet ist, dass eine Hochdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-1) innerhalb des ersten Strömungspfades (7a) und eine Hochdruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-2) innerhalb des zweiten Strömungspfades (9a) des Kältemittelkreislaufs (2a, 2b, 2c, 2d) angeordnet sind oder - die Abzweigstelle (18) der Strömungspfade (7c, 9c) des Kältemittelkreislaufs (2c, 2d) nach Auslässen von Hochdruckseiten des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-1) und des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-2) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung (1c, 1d) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem Auslass des als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertragers (4) angeordnete erste Abzweigstelle (8) und eine in Strömungsrichtung des Kältemittels der ersten Abzweigstelle (8) nachgeordnete Mündungsstelle (17) derart ausgebildet sind, dass ein erster Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des ersten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-1) und ein zweiter Teilmassenstrom zur Hochdruckseite des zweiten kreislaufinternen Wärmeübertragers (11-2) geleitet werden, welche nach Ausströmen aus den kreislaufinternen Wärmeübertragern (11-1, 11-2) an der Mündungsstelle (17) zusammengeführt werden, wobei der Mündungsstelle (17) in Strömungsrichtung des Kältemittels eine zweite Abzweigstelle (18) der Strömungspfade (7c, 9c) nachgeordnet ist.
  11. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des ersten Strömungspfades (7a, 7c) des Kältemittelkreislaufs (2a, 2b, 2c, 2d) in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter (3) niederdruckseitig ein Abscheider (13) zum Abscheiden und Sammeln von Kältemittelflüssigkeit angeordnet ist.
  12. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (2a, 2b, 2c, 2d) einen Ölabscheider (16) aufweist, welcher zwischen dem ersten Strömungspfad (7a, 7c) und dem zweiten Strömungspfad (9a, 9c) ausgebildet ist.
  13. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kühlmittelkreislauf (14, 14-1, 14-2, 15, 15-1, 15-2) ausgebildet ist, welcher über mindestens einen Wärmeübertrager (4, 4a, 4b, 6, 12) thermisch mit dem Kältemittelkreislauf (2a, 2b, 2c, 2d) verbunden ist, wobei der mindestens eine Wärmeübertrager (4, 4a, 4b, 6, 12) als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung (1a, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kühlmittelkreislauf (14) ausgebildet ist, welcher über den als Kondensator/Gaskühler des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager (4) thermisch mit dem Kältemittelkreislauf (2a, 2c) verbunden ist, wobei der Wärmeübertrager (4) als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet ist.
  15. Vorrichtung (1b, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kühlmittelkreislauf (14) einen primären ersten Kühlmittelkreislauf (14-1) und einen sekundären ersten Kühlmittelkreislauf (14-2) aufweist, welche jeweils über einen als Kondensator/Gaskühler des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager (4a, 4b) thermisch mit dem Kältemittelkreislauf (2b, 2d) verbunden sind, wobei die Wärmeübertrager (4a, 4b) jeweils als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet sind.
  16. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelkreislauf (14) oder der primäre erste Kühlmittelkreislauf (14-1) mit einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme an eine Umgebungsluft oder an eine Zuluft für einen Fahrgastraum ausgebildet ist.
  17. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kühlmittelkreislauf (15, 15-1, 15-2) ausgebildet ist, welcher über den als erster Verdampfer des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager (6) und/oder einen als ein zweiter Verdampfer des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager (12) thermisch mit dem Kältemittelkreislauf (2a, 2b, 2c, 2d) verbunden ist, wobei der als erster Verdampfer des Kältemittels betriebene Wärmeübertrager (6) und/oder der als zweiter Verdampfer des Kältemittels betriebene Wärmeübertrager (12) als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet sind.
  18. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kühlmittelkreislauf (15) einen primären zweiten Kühlmittelkreislauf (15-1) und einen sekundären zweiten Kühlmittelkreislauf (15-2) aufweist, wobei der primäre zweite Kühlmittelkreislauf (15-1) über den als erster Verdampfer des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager (6) und der sekundäre zweite Kühlmittelkreislauf (15-2) über einen als ein zweiter Verdampfer des Kältemittels betriebenen Wärmeübertrager (12) thermisch mit dem Kältemittelkreislauf (2a, 2b, 2c, 2d) verbunden sind, wobei der als erster Verdampfer des Kältemittels betriebene Wärmeübertrager (6) und der als zweiter Verdampfer des Kältemittels betriebene Wärmeübertrager (12) jeweils als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet sind.
  19. Vorrichtung (1a, 1b, 1c, 1d) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmittelkreislauf (15, 15-1) oder der primäre zweite Kühlmittelkreislauf (15-1) mit einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme von Umgebungsluft oder Zuluft für einen Fahrgastraum an das Kühlmittel ausgebildet ist.
  20. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung (1c, 1d) für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 2 bis 19, wobei das Klimatisierungssystem zum Konditionieren der Luft eines Fahrgastraums und zum Temperieren von Komponenten des Antriebsstranges des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei in einem Kältemittelkreislauf (2c, 2d) zirkulierendes Kältemittel in einem Verdichter (3) zweistufig von einem Niederdruckniveau auf ein Hochdruckniveau verdichtet wird, wobei ein Teilmassenstrom dampfförmigen Kältemittels auf einem Zwischendruckniveau in den Verdichter (3) eingespritzt wird, wobei - das aus einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager (4, 4b) ausströmende Kältemittel an einer Abzweigstelle (8) in zwei Teilmassenströme aufgeteilt wird, wobei jeweils ein Teilmassenstrom des auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittels durch einen ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-1) und einen zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-2) geleitet werden und im ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-1) Wärme an auf Niederdruckniveau vorliegendes Kältemittel und im zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-2) Wärme an auf Zwischendruckniveau vorliegendes Kältemittel übertragen werden, und - das aus den kreislaufinternen Wärmeübertragern (11-1, 11-2) als Teilmassenströme auf Hochdruckniveau ausströmende Kältemittel vermischt und anschließend an einer Abzweigstelle (18) in zwei Teilmassenströme aufgeteilt wird, wobei ein erster Teilmassenstrom auf Zwischendruckniveau entspannt und beim Durchströmen eines zweiten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers (12) unter Aufnahme von Wärme zumindest teilweise verdampft sowie anschließend auf Niederdruckniveau entspannt und beim Durchströmen eines ersten als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers (6) unter Aufnahme von Wärme verdampft sowie anschließend durch den ersten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-1) geleitet wird.
  21. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung (1c, 1d) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Teilmassenstrom auf Zwischendruckniveau entspannt sowie anschließend durch den zweiten kreislaufinternen Wärmeübertrager (11-2) geleitet wird.
  22. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung (1c, 1d) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb des Klimatisierungssystems in einem Heizmodus mindestens eine Wärmeleistung bereitgestellt wird, wobei in mindestens einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (4, 4a, 4b) Wärme vom Kältemittel des Kältemittelkreislaufs (2c, 2d) an ein a) in einem ersten Kühlmittelkreislauf (14) oder b) in einem primären ersten Kühlmittelkreislauf (14-1) und/oder in einem sekundären ersten Kühlmittelkreislauf (14-2) zirkulierendes Kühlmittel und in einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager Wärme vom Kühlmittel a) des ersten Kühlmittelkreislaufs (14) oder b) des primären ersten Kühlmittelkreislaufs (14-1) und/oder des sekundären ersten Kühlmittelkreislaufs (14-2) an eine Zuluft für den Fahrgastraum und/oder Wärme an Komponenten des Antriebsstranges übertragen werden.
  23. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung (1c, 1d) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb des Klimatisierungssystems in einem Kälteanlagenmodus auf einem niedrigen Temperaturniveau eine Kälteleistung bereitgestellt wird, wobei in einem als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (6) Wärme von in einem zweiten Kühlmittelkreislauf (15) oder in einem primären zweiten Kühlmittelkreislauf (15-1) zirkulierenden Kühlmittel an das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs (2c, 2d) und in einem Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager Wärme von einer Zuluft für den Fahrgastraum an das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs (15) oder des primären zweiten Kühlmittelkreislaufs (15-1) übertragen werden.
  24. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung (1c, 1d) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb des Klimatisierungssystems in einem Kälteanlagenmodus auf einem mittleren oder niedrigen Temperaturniveau eine Kälteleistung bereitgestellt wird, wobei in einem als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (12) Wärme von in einem zweiten Kühlmittelkreislauf (15) oder in einem sekundären zweiten Kühlmittelkreislauf (15-2) zirkulierenden Kühlmittel an das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs (2c, 2d) und Wärme von Komponenten des Antriebsstranges an das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs (15) oder eines primären zweiten Kühlmittelkreislaufs (15-1) übertragen werden.
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