DE102019115416A1

DE102019115416A1 - Heiz- und Klimaanlage mit Nutzung von Abluft

Info

Publication number: DE102019115416A1
Application number: DE102019115416.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Sonnekalb; Dirk Lomp
Original assignee: Konvekta AG
Current assignee: Konvekta AG
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heiz- und Klimaanlage (1) mit einem Kältemittelkreis (3) umfassend wenigstens einen Verdichter (5), einen sowohl im Heizbetrieb als Kondensator/Gaskühler als auch im Klimabetrieb als Verdampfer betreibbaren Innenwärmetauscher (21), ein Expansionsorgan (19) und einen sowohl im Heizbetrieb als Verdampfer als auch im Klimabetrieb als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Außenwärmetauscher (15), wobei zusätzlich ein Abluftwärmetauscher (7) in Reihe zum Außenwärmetauscher (15) unabhängig vom Betriebszustand der Heiz- und Klimaanlage (1) in den auch den Außenwärmetauscher (15) umfassenden Kältemittelkreisabschnitt zwischen Verdichter (5) und Expansionsorgan (19) für einen Wärmetausch zwischen Abluft und Kältemittel integriert ist, der Abluftwärmetauscher (7) sowohl im Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage (1) als Kondensator/Gaskühler als auch im Heizbetrieb der Heiz- und Klimaanlage (1) als Kältemittelheizer/Verdampfer betreibbar ist und dem Abluftwärmetauscher (7) eine in ihrer Drehzahl regelbare dritte Luftfördereinrichtung (9) zum Fördern von ausschließlich oder nahezu ausschließlich Abluft aus einem Innenraum (11) durch den Abluftwärmetauscher (7) nach außen zugeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug damit und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Heiz- und Klimaanlage (1). Die Heiz- und Klimaanlage (1) nutzt die Abluft.

Description

Gebiet der Technik:
Die Erfindung betrifft eine Heiz- und Klimaanlage mit einer ersten Luftfördereinrichtung zum Fördern von Luft für einen Innenraum und mit einem Kältemittelkreis umfassend wenigstens einen Verdichter, einen sowohl im Heizbetrieb als Kondensator/Gaskühler als auch im Klimabetrieb als Verdampfer betreibbaren Innenwärmetauscher, ein Expansionsorgan und einen sowohl im Heizbetrieb als Verdampfer als auch im Klimabetrieb als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Außenwärmetauscher, wobei diesem zum Fördern von Außenluft durch ihn nach außen eine zweite Luftfördereinrichtung zugeordnet ist. Außenluft ist dabei Luft, die nicht aus dem für zu behandelnde Luft vorgesehenen Innenraum, wie beispielsweise einem Fahrzeuginnenraum, kommt. Folglich ist Außenluft zum Beispiel Luft aus der Umgebung eines mit einer derartigen Heiz- und Klimaanlage ausgestatteten Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Heiz- und Klimaanlage. Insbesondere in Schienen- und Straßenfahrzeugen, wie Omnibussen, werden derartige Heiz- und Klimaanlagen eingesetzt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Heiz- und Klimaanlage.
Stand der Technik:
Bekannt sind Heiz- und Klimaanlagen mit einem Kältemittelkreis umfassend wenigstens einen Verdichter, einen sowohl im Heizbetrieb als Kondensator/Gaskühler als auch im Klimabetrieb als Verdampfer betreibbaren Innenwärmetauscher, ein Expansionsorgan und einen sowohl im Heizbetrieb als Verdampfer als auch im Klimabetrieb als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Außenwärmetauscher, die zumindest einen Teil der durch die vorherige Behandlung der Luft für einen Innenraum eingesetzte Energie aus der Abluft vom Innenraum zurückgewinnen, also mit der Abluft die Heizwirkung oder die Kühlwirkung der Heiz- und Klimaanlage je nach entsprechendem Betriebszustand erhöht wird. Dabei wird im Klimabetrieb das Kältemittel zusätzlich mit der Abluft gekühlt beziehungsweise kondensiert und im Heizbetrieb das Kältemittel zusätzlich mit der Abluft erwärmt beziehungsweise verdampft. Auf diese Weise kann der Energiebedarf zum Heizen beziehungsweise zum Kühlen von Luft für einen Innenraum reduziert werden. In EP 0 736 402 A2 ist in 2 eine derartige Heiz- und Klimaanlage mit einem ein sekundäres Wärmemedium führenden Sekundärkreis, in dem ein zum Wärmetausch zwischen dem Wärmemedium und Abluft vorgesehener Abluftwärmetauscher integriert ist, offenbart. Dort ist der Sekundärkreis über einen zusätzlichen Wärmetauscher mit dem Kältemittelkreis gekoppelt. Der zusätzliche Wärmetauscher ist dabei im Kältemittelkreis parallel zum Außenwärmetauscher angeordnet. Jedoch ist dabei die Rückgewinnung der Energie aus der Abluft nur indirekt und damit mit Effizienzeinbußen behaftet über einen Sekundärkreis möglich, der insbesondere durch dessen Leitungen, Pumpe und Wärmetauscher material, platz- und kostenaufwendig ist. Das in 5 von EP 0 736 402 A2 gezeigten weitere Ausführungsbeispiel einer Heiz- und Klimaanlage weist für den Abluftwärmetauscher zwar keinen Sekundärkreis auf, aber der Abluftwärmetauscher ist über ein Ventil schaltbar parallel zum Außenwärmetauscher angeordnet. Diese Parallelschaltung mit Ventil benötigt nachteilig extra Abzweig, Ventil und zusätzliche Kältemittelleitung. Außerdem ist in den Ausführungsbeispielen von EP 0 736 402 A2 nachteilig die Größe des Volumenstroms der Abluft durch den Abluftwärmetauscher nicht separat regulierbar.
In DE 10 2013 008 491 A1 ist eine Heiz- und Klimaanlage offenbart, die zumindest einen Teil der durch die vorherige Behandlung der Luft für einen Innenraum eingesetzte Energie aus der Abluft vom Innenraum ohne einen sekundären Kreislauf nutzt. Jedoch ist dabei der Abluftwärmetauscher auch der Außenwärmetauscher. Die diesem Wärmetauscher zugeordnete Luftfördereinrichtung dient dabei also sowohl der Förderung der Abluft als auch der Förderung von Außenluft durch denselben Wärmetauscher. Nachteilig ist dabei für eine sogar auch nur unvollständige Entkopplung dieser Funktionen eine extra Steuerung der durchströmbaren Querschnitte des Abluftpfades und des Zuluftpfades vorgesehen. Eine derartige Steuerung benötigt nachteilig extra mechanische Einrichtungen zum Variieren der Querschnitte des Abluftpfades und des Zuluftpfades. Das Steuern von Umluft der Außenluft nach außen, von Zuluft und von Abluft ist damit insbesondere wegen der nur unvollständigen Entkopplung nachteilig komplex.
In EP 2 716 478 B1 ist dagegen eine Heiz- und Klimaanlage offenbart, die im jeweiligen Betriebszustand neben einem Innenwärmetauscher und einem Außenwärmetauscher auch einen Wärmetauscher im Kältemittelkreis aufweist, der als Abluftwärmetauscher einsetzbar ist. Jedoch wechselt dort nachteilig der als Abluftwärmetauscher einsetzbare Wärmetauscher je nach Betriebszustand der Heiz- und Klimaanlage. Im Klimabetrieb ist dabei einerseits der eine Wärmtauscher der Innenwärmetauscher, der im Heizbetrieb als Abluftwärmetauscher einsetzbar ist, und andererseits ist im Heizbetrieb der andere Wärmetauscher der Innenwärmetauscher, der im Klimabetrieb als Abluftwärmetauscher einsetzbar ist. Dafür ist in EP 2 716 478 B1 bei der Heiz- und Klimaanlage eine Klappenanordnung in der Luftführungseinrichtung samt entsprechender Steuerung für die mehreren Klappen zur Luftleitung offenbart. Eine derartige Klappenanordnung samt auf die Regelung der Expansionsventile abgestimmter Steuerung dafür ist nachteilig material- sowie kostenaufwendig und birgt eine zusätzliche Anfälligkeit wegen der notwendigen Mechanik für die Klappen.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt also das Problem zugrunde, eine verbesserte Heiz- und Klimaanlage mit einem Kältemittelkreis umfassend wenigstens einen Verdichter, einen sowohl im Heizbetrieb als Kondensator/Gaskühler als auch im Klimabetrieb als Verdampfer betreibbaren Innenwärmetauscher, ein Expansionsorgan und einen sowohl im Heizbetrieb als Verdampfer als auch im Klimabetrieb als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Außenwärmetauscher bereitzustellen.
Ein entsprechendes Problem liegt bezüglich der Bereitstellung eines Fahrzeugs mit einer derartigen für das Heizen und Klimatisieren von Luft seines Innenraums ausgebildeten Heiz- und Klimaanlage zugrunde.
Ein entsprechendes Problem liegt auch bezüglich der in Anspruch 10 angegebenen Erfindung bezüglich eines Verfahrens zum Betreiben einer derartigen Heiz- und Klimaanlage zugrunde.
Zusammenfassung der Erfindung:
Das der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zugrundeliegende Problem wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Dadurch, dass bei der Heiz- und Klimaanlage mit einer ersten Luftfördereinrichtung zum Fördern von Luft für einen Innenraum und mit einem Kältemittelkreis umfassend wenigstens einen Verdichter, einen sowohl im Heizbetrieb als Kondensator/Gaskühler als auch im Klimabetrieb als Verdampfer betreibbaren Innenwärmetauscher, ein Expansionsorgan und einen sowohl im Heizbetrieb als Verdampfer als auch im Klimabetrieb als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Außenwärmetauscher, wobei diesem zum Fördern von Außenluft durch ihn nach außen eine zweite Luftfördereinrichtung zugeordnet ist, zusätzlich ein Abluftwärmetauscher in Reihe zum Außenwärmetauscher unabhängig vom Betriebszustand der Heiz- und Klimaanlage in den auch den Außenwärmetauscher umfassenden Kältemittelkreisabschnitt zwischen Verdichter und Expansionsorgan für einen Wärmetausch zwischen Abluft und Kältemittel integriert ist, der Abluftwärmetauscher sowohl im Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage als Kondensator/Gaskühler als auch im Heizbetrieb der Heiz- und Klimaanlage als Kältemittelheizer/Verdampfer betreibbar ist, und dem Abluftwärmetauscher eine in ihrer Drehzahl regelbare dritte Luftfördereinrichtung zum Fördern von ausschließlich oder nahezu ausschließlich Abluft aus einem Innenraum durch den Abluftwärmetauscher nach außen zugeordnet ist, wird das Problem gelöst.
Ein Kondensator/Gaskühler ist entweder als Kondensator oder als Gaskühler ausgebildet.
Ein Kältemittelheizer/Verdampfer ist als Verdampfer und/oder als ein Heizer von Kältemittel, das bereits vorher in einem Verdampfer verdampft ist, ausgebildet. Der Klimabetrieb und der Heizbetrieb sind Betriebszustände einer Heiz- und Klimaanlage. Außenluft ist Luft, die nicht aus dem Innenraum kommt, wie beispielsweise Luft direkt von außen aus der Umgebung. Eine Luftfördereinrichtung umfasst ein oder mehr Rotationselement/e zur Luftförderung, wie beispielsweise eine Einheit mit einem oder mehr Axiallüfter/n. Die Drehzahl einer Luftfördereinrichtung bezieht sich auf die Drehzahl des/der Rotationselement(s)/e.
Die erfindungsgemäße Heiz- und Klimaanlage hat den Vorteil, dass der Abluftwärmetauscher nur oder nahezu nur zum Wärmetausch des Kältemittels mit der Abluft unabhängig vom Betriebszustand der Heiz- und Klimaanlage einsetzbar ist. Ferner ist von Vorteil, dass die Energieeffizienz der Abluftnutzung dadurch, dass für diesen Wärmetausch kein Sekundarkreis mit Wärmemedium zwischengeschaltet ist, nicht gemindert ist. Kosten, Gewicht und Platz für einen derartigen Sekundärkreis werden eingespart. Entsprechendes gilt durch die Anordnung des Abluftwärmetauschers nicht parallel sondern in Reihe zum Außenwärmetauscher im Kältemittelkreis. Des Weiteren lässt sich bei der erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage vorteilhaft über das Regeln der Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung die Größe des Strömungsvolumens der Abluft durch den Abluftwärmetauscher separat, wie insbesondere unabhängig vom Strömungsvolumen der Außenluft durch den Außenwärmetauscher, einstellen. Außerdem ist eine Klappenanordnung samt deren Steuerung für den Betrieb des Abluftwärmetauschers unabhängig vom Betriebszustand der Heiz- und Klimaanlage entbehrlich, wodurch Kosten sowie Material eingespart werden und eine Gefahr einer Anfälligkeit einer Mechanik einer derartigen Klappenanordnung ausgeschlossen ist.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung angegeben.
Vorzugsweise weist die Heiz- und Klimaanlage einen hinsichtlich der Strömungsrichtung des Kältemittels im Kältemittelkreis umschaltbaren Verdichter oder eine Umschalt-Ventilanordnung im Kältemittelkreis nach dem Verdichter zum Umschalten der Strömungsrichtung des Kältemittels außerhalb des Verdichters auf. Dadurch kann auf einfache und Art und Weise mit geringem Aufwand die Heiz- und Klimaanlage zwischen Heizbetrieb und Klimabetrieb umgeschaltet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Heiz- und Klimaanlage ist der Abluftwärmetauscher im Kältemittelkreis zwischen Verdichter und Außenwärmetauscher angeordnet. Dadurch kann im Heizbetrieb das im Außenwärmetauscher nur mit recht kalter Außenluft zum größten Teil verdampfte Kältemittel durch die aufgewärmte Abluft im Abluftwärmetauscher weiter verdampft beziehungsweise erwärmt werden, was die Effizienz der Heiz- und Klimaanlage im Heizbetrieb besonders gut verbessert. Die dazu alternative Ausgestaltung der Heiz- und Klimaanlage, bei der der Abluftwärmetauscher im Kältemittelkreis zwischen Außenwärmetauscher und Expansionsorgan angeordnet ist, hat hingegen den Vorteil, dass im Klimabetrieb das im Außenwärmetauscher nur mit recht warmer Außenluft zum größten Teil kondensierte beziehungsweise abgekühlte Kältemittel durch die kühlere Abluft im Abluftwärmetauscher weiter kondensiert beziehungsweise abgekühlt wird, was die Effizienz der Heiz- und Klimaanlage im Klimabetrieb besonders gut verbessert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Heiz- und Klimaanlage eine zum automatischen Regeln der Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung ausgebildete Steuerung. Dieses vereinfacht die Anpassung des Volumenstroms der Abluft durch den Abluftwärmetauscher je nach Bedarfsanforderung. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Steuerung, die derart ausgebildet ist, dass mit ihr bei Betrieb der Heiz- und Klimaanlage die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung abhängig vom Luftdruck im Innenraum sowie von einem Sollluftdruckwert und/oder abhängig von der Drehzahl der ersten Luftfördereinrichtung sowie vom Verhältnis von Zuluft zu Umluft für den Innenraum automatisch regelbar ist. Dadurch lässt sich der Luftdruck im für behandelte Luft vorgesehenen Innenraum automatisch regulieren sowie die Menge an Abluft abhängig von der Menge der Zuluft automatisch einstellen. Bevorzugt ist die Steuerung derart ausgebildet, dass mit ihr die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung abhängig von der
CO2-Konzentration der Abluft sowie von einem Sollwert für die CO2-Konzentration automatisch regelbar ist. Die CO2-Konzentration ist zum Beispiel ein Maß dafür, wie verbraucht die Abluft ist. Somit ist, je nachdem wie verbraucht die Luft im Innenraum ist, die Menge von durch den Abluftwärmetauscher nach außen geblasener Abluft über die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung automatisch einstellbar.
Besonders von Vorteil ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage, die für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Schienen- oder Straßenfahrzeug, ausgebildet ist. Eine energieeffiziente Heiz- und Klimaanlage ist gerade bei Fahrzeugen, wie insbesondere bei Elektrofahrzeugen, besonders nützlich.
Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche für die erfindungsgemäße Heiz- und Klimaanlage im Wesentlichen frei miteinander und nicht durch die den Ansprüchen vorliegende Reihenfolge festgelegt kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander sind und sich nicht gegenseitig ausschließen.
Mit einem Fahrzeug, wie insbesondere ein Schienen- oder Straßenfahrzeug, mit einer für das Heizen und Klimatisieren von Luft seines Innenraums ausgebildeten erfindungsgemäße Heiz- und Klimaanlage, wird das dem der Heiz- und Klimaanlage zugrundeliegende Problem entsprechende Problem hinsichtlich eines Fahrzeugs gelöst. Bezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen und deren Vorzüge gelten entsprechend die obigen Angaben zur erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage.
Das entsprechende Problem bezüglich eines Verfahrens wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage, enthaltend die Schritte des Einstellens abhängig vom Heiz- oder Kühlbedarf auf Heizbetrieb oder Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage, und des Regelns der Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung zum Regeln der Größe des Fördervolumenstroms von Abluft aus einem Innenraum durch den Abluftwärmetauscher nach außen, gelöst. Bezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen und deren Vorzüge gelten entsprechend die obigen Angaben zur erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage. Vorzugsweise erfolgt das Regeln der Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung automatisch abhängig vom Luftdruck im Innenraum sowie einem Sollluftdruckwert und/oder automatische abhängig von der CO2-Konzentration der Abluft sowie einem Sollwert für die CO2-Konzentration und/oder automatisch abhängig von der Drehzahl der ersten Luftfördereinrichtung sowie vom Verhältnis von Zuluft zu Umluft für den Innenraum. Dadurch werden der Luftdruck im für behandelte Luft vorgesehenen Innenraum automatisch reguliert sowie die Menge an Abluft abhängig von der Menge der Zuluft automatisch eingestellt und/oder, je nachdem wie verbraucht die Luft im Innenraum ist, der Umfang des Förderns von Abluft nach außen reguliert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigen

1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Heiz- und Klimaanlage;
2 in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heiz- und Klimaanlage;
3 ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage;
4 in Flussdiagrammdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage; und
5 in Flussdiagrammdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung:
Alle Zeichnungen sind schematisch zu verstehen. Auf maßstabsgetreue Abbildungen wurde zum Zwecke erhöhter Klarheit der Darstellung verzichtet.
In 1 ist in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Heiz- und Klimaanlage 1 gezeigt. Sie umfasst eine Kältemittelkreis 3, in dem Kältemittel zirkulieren kann. Als Kältemittel kommt beispielsweise CO2 in Betracht. Der Verdichter 5 ist derart umschaltbar ausgebildet, dass bei ihm die Strömungsrichtung des Kältemittels im Kältemittelkreis 3 umschaltbar ist. Je nach Strömungsrichtung des Kältemittels im Kältemittelkreis ist die Heiz- und Klimaanlage 1 im Heizbetrieb oder im Klimabetrieb betreibbar. Die Strömungsrichtung des Kältemittels im Klimabetrieb ist in 1 mit vollem dünnen Pfeil und die im Heizbetrieb mit gestricheltem dünnen Pfeil dargestellt. Im Klimabetrieb strömt das vom Verdichter 5 komprimierte Kältemittel durch Kältemittelleitung in den Abluftwärmetauscher 7. Der Abluftwärmetauscher 7 wird dabei als Kondensator/Gaskühler betrieben. Er dient als Gaskühler bei Kältemittel wie beispielsweise CO2, das im Kältemittelkreis 3 überkritisch beziehungsweise transkritisch betrieben wird. Sofern der Abluftwärmetauscher 7 für ein unterkritisch betriebenes Kältemittel wie beispielsweise R-1234yf im Kältemittelkreis 3 vorgesehen ist, dient er im Klimabetrieb als Kondensator. Dem Abluftwärmetauscher 7 ist eine regelbare dritte Luftfördereinrichtung 9 zugeordnet, die vorgesehen ist, ausschließlich Abluft aus einem Innenraum 11 durch den Abluftwärmetauscher 7 nach außen zu fördern. Die Luftströmungen sind in 1 mit breiten gestrichelten Pfeilen dargestellt. Die dritte Luftfördereinrichtung 9 ist als Axiallüfter ausgebildet, der derart angeordnet ist, dass er vorgesehen ist, nur Abluft durch den Abluftwärmetauscher 7 zu saugen. Im Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage 1 wird so mit der Abluft das durch den Abluftwärmtauscher 7 strömende Kältemittel gekühlt beziehungsweise kondensiert. Denkbar ist auch die Variante, dass die dritte Luftfördereinrichtung 9 vorgesehen ist, nahezu ausschließlich Abluft aus einem Innenraum 11 durch den Abluftwärmetauscher 7 nach außen zu fördern, also dass neben der Abluft etwas Außenluft mit gefördert wird. Die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung 9 ist von der über Steuerungsverbindung mit ihr verbundenen Steuerung 13 regelbar. Bei der dritten Luftfördereinrichtung 9 sind somit unterschiedliche Drehzahlen einstellbar. Dadurch ist die Größe des Volumenstroms der durch den Abluftwärmetauscher 7 strömenden Abluft direkt regelbar. Stromabwärts vom Abluftwärmetauscher 7 ist beim Klimabetrieb im Kältemittelkreis der über Kältemittelleitung damit verbundene Außenwärmetauscher 15 angeordnet. Dieser dient im Klimabetrieb genauso wie der Abluftwärmetauscher 7 als Kondensator/Gaskühler. Die dem Außenwärmetauscher 15 zugeordnete zweite, ohne darauf beschränkt zu sein, mit zwei Axiallüftern ausgebildete Luftfördereinrichtung 17 ist derart angeordnet, dass sie Außenluft durch den Außenwärmetauscher 15 saugt und nach außen fördert. Die Größe des Volumenstroms der Außenluft bestimmt sich im Wesentlichen durch die von der Steuerung 13 über Steuerverbindung regelbare Drehzahl der zweiten Luftfördereinrichtung 9. Im Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage 1 wird so das durch den Außenwärmetauscher 15 strömende Kältemittel weiter abgekühlt beziehungsweise weiter kondensiert. Stromabwärts vom Außenwärmetauscher 15 ist beim Klimabetrieb im Kältemittelkreis 3 über Kältemittelleitung das als Expansionsventil ausgebildete Expansionsorgan 19 angeordnet. In ihm wird das Kältemittel entspannt und strömt weiter zum Innenwärmetauscher 21, der im Klimabetrieb als Verdampfer betrieben wird. Die ihm zugeordnete erste Luftfördereinrichtung 23 ist derart angeordnet, dass Zuluft von außen sowie im Verhältnis zur Zuluft regelbar Umluft durch den Innenwärmetauscher 21 in den Innenraum 11 förderbar ist. Dabei wird der Luft im Klimabetrieb vom durch den Innenwärmetauscher 21 strömenden Kältemittel Wärme entzogen und somit für den Innenraum 11 gekühlt. Die erste Luftfördereinrichtung 23 umfasst, ohne auf die Anzahl beschränkt zu sein, zwei Radialgebläse. Denkbar sind auch andere Ausführungen der ersten Luftfördereinrichtung 23, wie beispielsweise als Axiallüfter. Im Luftstrom dem Innenwärmetauscher 21 vorgelagert ist eine Mischkammer 25, in die in einem Verhältnis entsprechend der Stellung der Mischklappe 27 Zuluft von außen und Umluft vom Innenraum 11 gelangen und vermischt werden kann. Die Steuerung 13 ist mit Steuerverbindungen mit dem Stellmotor der Mischklappe 27 sowie mit der ersten Luftfördereinrichtung 23 verbunden, wodurch die Stellung der Mischklappe 27 und damit das Verhältnis von Umluft zur Zuluft für den Innenraum 11 sowie die Drehzahl der ersten Luftfördereinrichtung 23, und damit die Größe des Volumenstroms der Luft für den Innenraum 11, regelbar ist.
Im Kältemittelkreis 3 gelangt das Kältemittel im Klimabetrieb schließlich vom Innenwärmetauscher 21 durch Kältemittelleitung zum Verdichter 5.
Beim von der Steuerung 13 geregelten Umschalten des Kältemittelkreises 3 auf Heizbetrieb wird der Verdichter 5 derart umgeschaltet, dass das Kältemittel in zum Klimabetrieb entgegengesetzter Strömungsrichtung im Verdichter 5 und somit im Kältemittelkreis 3 strömt. Im Heizbetrieb gelangt das komprimierte Kältemittel vom Verdichter 5 durch Kältemittelleitung in den Innenwärmetauscher 21, der dabei als Kondensator/Gaskühler betrieben wird. Die durch ihn gesaugte Luft für den Innenraum 11 wird dabei erwärmt. Im Kältemittelkreis 3 beim Heizbetrieb stromabwärts des Innenwärmetauschers 21 wird im Expansionsorgan 19 das Kältemittel entspannt und gelangt von dort durch Kältemittelleitung zum Außenwärmetauscher 15, der dabei als Verdampfer betrieben wird. Der im Kältemittelkreis 3 zwischen Außenwärmetauscher 15 und Verdichter 5 angeordnete Abluftwärmetauscher 7 dient im Heizbetrieb als Kältemittelheizer/Verdampfer. Das vom Außenwärmetauscher 15 durch Kältemittelleitung in den Abluftwärmetauscher 7 strömende Kältemittel wird dort durch den Wärmetausch mit der Abluft weiter verdampft beziehungsweise weiter erhitzt bis des darauf wieder zum Verdichter 5 gelangt. Der in den Kältemittelkreis 3 auf Seiten des Außenwärmetauschers 15 unabhängig vom Betriebszustand der Heiz- und Klimaanlage 1 zwischen Verdichter 5 und Expansionsorgan 19 angeordnete Abluftwärmetauscher 7 ist also sowohl im Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage 1 als Kondensator/Gaskühler als auch im Heizbetrieb der Heiz- und Klimaanlage 1 als Kältemittelheizer/Verdampfer betreibbar. Die Steuerung 13 empfängt vom im Innenraum 11 angeordneten Drucksensor 29 den Luftdruck im Innerraum 11. Abhängig von der Drehzahl der ersten Luftfördereinrichtung 23 sowie vom Verhältnis von Zuluft zu Umluft für den Innenraum 11 und/oder abhängig von der Differenz zwischen einem vorgegebenen Sollluftdruckwert und dem ermittelten Luftdruck regelt die Steuerung 13 automatisch die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung 9 und damit die Größe des Volumenstroms der Abluft durch den Abluftwärmetauscher 7 nach außen. Die Heiz- und Klimaanlage 1 ist für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Schienenfahrzeug, ausgebildet, wobei der Innenraum 11 zum Beispiel der zu temperierende Fahrgastraum ist.
In 2 ist in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heiz- und Klimaanlage 1 gezeigt. Stromabwärts im Kältemittelkreis 3 folgt dem das Kältemittel komprimierenden Verdichter 5 eine Umschalt-Ventilanordnung 31. Mit der Umschalt-Ventilanordnung 31 ist die Strömungsrichtung des Kältemittels im nachfolgenden Teil des Kältemittelkreises 3 umkehrbar. Dadurch ist der Betriebszustand der Heiz- und Klimaanlage 1 umschaltbar. Die Strömungsrichtung des Kältemittels im Klimabetrieb ist in 2 mit vollen dünnen Pfeilen und im Heizbetrieb mit gestrichelten dünnen Pfeilen dargestellt. Die Umschalt-Ventilanordnung 31 ist über Steuerverbindung von der Steuerung 13 schaltbar. Steuerverbindungen sind in 2 gepunktet dargestellt. Im geschalteten Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage 1 folgt im Kältemittelkreis 3 durch Kältemittelleitung der Außenwärmetauscher 15. Der Außenwärmetauscher 15 wird dabei als Kondensator/Gaskühler betrieben. Die zweite Luftfördereinrichtung 17 fördert dabei Außenluft durch den Außenwärmetauscher 15 nach außen, wobei das Kältemittel im Außenwärmetauscher 15 gekühlt beziehungsweise kondensiert wird. Stromabwärts des Außenwärmetauschers 15 gelangt durch Kältemittelleitung das Kältemittel im Klimabetreib in den Abluftwärmetauscher 7. Der Abluftwärmetauscher 7 wird dabei ebenfalls als Gaskühler/Kondensator betrieben, in dem das Kältemittel weiter abkühlbar beziehungsweise kondensierbar ist. Mit der in der Drehzahl regelbaren dritten Luftfördereinrichtung 9 wird in der Größe des Strömungsvolumens einstellbar nur Abluft aus dem Innenraum 11 durch den Abluftwärmetauscher 7 nach außen gefördert. Denkbar ist auch die Variante, dass die dritte Luftfördereinrichtung 9 vorgesehen ist, nahezu ausschließlich Abluft aus einem Innenraum 11 durch den Abluftwärmetauscher 7 nach außen zu fördern, also dass etwas Außenluft mit gefördert wird. Die dritte Luftfördereinrichtung 9 ist über Steuerverbindung mit der Steuerung 13 verbunden. Beim Klimabetrieb folgt im Kältemittelkreis 3 durch Kältemittelleitung das als Expansionsventil ausgebildete Expansionsorgan 19, in dem das Kältemittel entspannt wird. Davon stromabwärts ist im Kältemittelkreis 3 der Innenwärmetauscher 21 integriert, der dabei als Verdampfer betrieben wird. Der Innenwärmetauscher 21 ist als Fluid-Fluid-Wärmetauscher ausgebildet. Über Wärmetauschverbindung ist darin ein Wärmetausch zwischen dem Kältemittel als erstes Fluid und einem in einem Sekundärkreis 33 zirkulierenden Wärmemedium als zweites Fluid ermöglicht. Das Wärmemedium ist beispielsweise Wasser oder ein Glykol-Wasser-Gemisch. Es wird mit einer in den Sekundärkreis 33 integrierten Pumpe 35 vom Innenwärmetauscher 21 zum im Sekundärkreis 33 angeordneten Luft-Fluid-Wärmetauscher 37 gepumpt. Dem Luft-Fluid-Wärmetauscher 37 ist die erste Luftfördereinrichtung 23 zugeordnet, die zum Fördern von Luft durch den Luft-Fluid-Wärmetauscher 37 in den Innenraum 11 angeordnet ist. Sie umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, zwei in der Drehzahl steuerbare Radialgebläse. Im Luftstrom dem Luft-Fluid-Wärmetauscher 37 vorgelagert ist eine Mischkammer 25, in die in einem Verhältnis entsprechend der Stellung der Mischklappe 27 Zuluft von außen und Umluft vom Innenraum 11 gelangen kann. Die Steuerung 13 ist mit Steuerverbindungen mit dem Stellmotor der Mischklappe 27 sowie mit der ersten Luftfördereinrichtung 23 verbunden, wodurch die Stellung der Mischklappe 27 und damit das Verhältnis von Umluft zur Zuluft für den Innenraum 11 sowie die Drehzahl der ersten Luftfördereinrichtung 23, und damit die Größe des Volumenstroms der Luft für den Innenraum 11, regelbar ist. Über den Luft-Fluid-Wärmetauscher 37 ist aus der Luft für den Innenraum 11 mit dem Wärmemedium im Sekundärkreis 33 im Innenwärmetauscher 21 des Kältemittelkreises 3 auf das dortige Kältemittel Wärme übertragbar. Im Klimabetrieb stromabwärts vom Innenwärmetauscher 21 ist im Kältemittelkreis 3 wieder die Umschalt-Ventilanordnung 31 angeordnet, von der das Kältemittel in den Saugeingang des Verdichters 5 strömt.
Für den Heizbetrieb der Heiz- und Klimaanlage 1 ist die Umschalt-Ventilanordnung 31 so geschaltet, dass das komprimierte Kältemittel vom Verdichter 5 durch die Umschalt-Ventilanordnung 31 zum dabei als Kondensator/Gaskühler fungierenden Innenwärmetauscher 21 geleitet wird. Wärme des Kältemittels wird dort vom Wärmemedium des Sekundärkreises 33 aufgenommen, zum Luft-Fluid-Wärmetauscher 37 transportiert und weiter zum Heizen an die von der ersten Luftfördereinrichtung 23 geförderten Luft für den Innenraum 11 abgegeben. Im Kältemittelkreislauf 3 ist beim Heizbetrieb das Expansionsorgan 19 dem Innenwärmetauscher 21 nachgelagert. Das expandierte Kältemittel strömt durch Kältemittelleitung in den Abluftwärmetauscher 7, der dabei als Verdampfer betrieben wird. Die mit der in der Drehzahl regelbaren dritten Luftfördereinrichtung 9 aus dem Innenraum 11 geförderte Abluft nimmt im Abluftwärmetauscher 7 Wärme des Kältemittels auf und transportiert sie nach außen in die Umgebung. Der Außenwärmetauscher 15, der beim Heizbetrieb im Kältemittelkreis 3 stromabwärts des Abluftwärmetauschers 7 angeordnet ist, fungiert als Verdampfer, in dem das Kältemittel weiter verdampft wird. Die mit der zweiten Luftfördereinrichtung 17 geförderte Außenluft nimmt im Außenwärmetauscher 15 Wärme des Kältemittels auf und transportiert sie nach außen in die Umgebung. Die Luftströme sind in 2 mit breiten gestrichelten Pfeilen skizziert. Im Heizbetrieb stromabwärts vom Außenwärmetauscher 15 ist im Kältemittelkreis 3 wieder die Umschalt-Ventilanordnung 31 angeordnet, von der das Kältemittel in den Saugeingang des Verdichters 5 strömt.
Die Steuerung 13 empfängt Messwerte des CO2-Konzentration-Sensors 39, der zum Messen der CO2-Konzentration der Abluft im Innenraum 11 im Bereich der Luftöffnung zum Abluftwärmetauscher 7 angeordnet ist. Abhängig von der Differenz zu einem vorgegebenen Sollwert der Co2-Konzentration ist die Steuerung 13 eingerichtet über Steuerverbindungen die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung 9 sowie die Drehzahl der ersten Luftfördereinrichtung 23 und die Stellung der Mischklappe 27 automatisch zu regeln. Je höher die gemessene CO2-Konzentration über dem Sollwert liegt, desto mehr Zuluft wird in und desto mehr Abluft wird aus dem Innenraum 11 gefördert. Die Heiz- und Klimaanlage 1 ist für ein Fahrzeug, wie beispielsweise einen Elektroomnibus, ausgebildet, wobei der Innenraum 11 zum Beispiel der zu temperierende Fahrgastraum ist.
In 3 ist ein Fahrzeug 51 mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage 1 gezeigt, wobei zur Verdeutlichung nur der obere Teil des Fahrzeugs 51 abgebildet ist. Die Heiz- und Klimaanlage 1 ist auf dem Fahrzeugdach 53 montiert und entspricht in ihrem Aufbau sowie ihren Komponenten entweder der in 1 oder der in 2 gezeigten. Der Innenraum 11 ist der Fahrgastraum. Die Heiz- und Klimaanlage 1 ist dafür vorgesehen, Luft für den Innenraum 11 zu heizen oder zu kühlen. Im Fahrzeugdach 53 ist eine Abluftöffnung 55 für Abluft aus dem Innenraum 11 zum über der Abluftöffnung 55 angeordneten Abluftwärmetauscher 7 der Heiz- und Klimaanlage 1 vorhanden. Die als Radiallüfter ausgebildete dritte Luftfördereinrichtung 9 ist über dem Abluftwärmetauscher 7 ihm zugeordnet positioniert. Sie ist in ihrer Drehzahl regelbar. Es sind verschiedene Drehzahlen einstellbar. Je höher ihre Drehzahl ist, umso größer ist der Volumenstrom von Abluft, der aus dem Innenraum 11 durch den Abluftwärmetauscher 7 gesaugt wird. Der Abluftwärmetauscher 7 ist derart ausgebildet, dass er sowohl im Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage 1 als Kondensator/Gaskühler als auch im Heizbetrieb der Heiz- und Klimaanlage 1 als Kältemittelheizer/Verdampfer betreibbar ist. Er ist in Reihe zum Außenwärmetauscher unabhängig vom Betriebszustand der Heiz- und Klimaanlage 1 in den auch den Außenwärmetauscher umfassenden Kältemittelkreisabschnitt zwischen Verdichter und Expansionsorgan für einen Wärmetausch zwischen Abluft und Kältemittel integriert. Der Verdichter, der Außenwärmetauscher, das Expansionsorgan und der Innenwärmetauscher des Kältemittelkreises sind in 3 verdeckt. In der Gehäusewand der Heiz- und Klimaanlage 1 befindet sich vorne vor der dritten Luftfördereinrichtung 9 eine Luftaustrittsöffnung 57. Durch sie wird die Abluft von der dritten Luftfördereinrichtung 9 nach außen in die Umgebung geblasen. Von der Abluftöffnung 55 zum Abluftwärmetauscher 7 und weiter bis zum Lufteinlass der dritten Luftfördereinrichtung 9 ist der durch Kanalwände 59 gebildete Luftkanal nach außen abgedichtet, sodass ausschließlich Abluft aus einem Innenraum 11 durch den Abluftwärmetauscher 7 von der dritten Luftfördereinrichtung 9 nach außen gefördert werden kann. Das Fahrzeug 51 ist als Schienenfahrzeug ausgebildet. Denkbar ist als Fahrzeug 51 auch beispielsweise ein Omnibus, wie insbesondere ein Elektroomnibus. Bei einer Variante des Ausführungsbeispiels, bei der die Güte der Abdichtung der Kanalwände 59 nach außen nicht so hoch ist, ist es denkbar, dass nur nahezu ausschließlich Abluft von der dritten Luftfördereinrichtung 9 gefördert wird.
In 4 ist in Flussdiagrammdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage gezeigt. Als Heiz- und Klimaanlage ist beispielsweise das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel geeignet. Die Heiz- und Klimaanlage ist beispielsweise in ein Schienenfahrzeug für das Heizen und Kühlen von Luft dessen Innenraums, wie vor allem des Fahrgastraums, eingebaut. Im ersten Verfahrensschritt 100 wird anhand von mit Thermofühler gemessener Lufttemperatur im Innenraum und einer Solltemperatur beziehungsweise einem Solltemperaturbereich festgestellt, ob Heiz- oder Kühlbedarf für die zu temperierende Luft im Innenraum besteht. Anhand der Feststellung wird im zweiten Verfahrensschritt 110 entschieden, ob die Heiz- und Klimaanlage den Heiz- oder Klimabetrieb aufnimmt beziehungsweise im Betrieb bleibt. Falls die Entscheidung „nein“ ist, also kein Heiz- oder Kühlbedarf besteht, bleibt der Heiz- oder Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage ausgestellt oder wird ausgestellt. Das Verfahren beginnt dann nach einer bestimmten Zeitspanne von beispielsweise einer Sekunde erneut mit dem ersten Verfahrensschritt 100. Falls jedoch im zweiten Verfahrensschritt 110 die Entscheidung „ja“ ist, also Heiz- oder Kühlbedarf besteht, wird im Verfahrensschritt 120 bei Kühlbedarf, also bei der gemessenen Lufttemperatur über dem Soll, die Heiz- und Klimaanlage auf Klimabetrieb „K“ eingestellt beziehungsweise bleibt, sofern sie bereits im Klimabetrieb „K“ läuft, auf Klimabetrieb „K“ eingestellt. Bei Heizbedarf, also bei der im ersten Verfahrensschritt 100 gemessenen Lufttemperatur unter dem Soll, wird hingegen im Verfahrensschritt 120 die Heiz- und Klimaanlage auf Heizbetrieb „H“ eingestellt beziehungsweise bleibt, sofern sie bereits im Heizbetrieb „H“ läuft, auf Heizbetrieb „H“ eingestellt. Je nachdem wie beispielsweise bei der in 1 gezeigten Heiz- und Klimaanlage die Strömungsrichtung des Kältemittels im Kältemittelkreis am Verdichter geschaltet ist, läuft die Heiz- und Klimaanlage im Heizbetrieb „H“ oder im Klimabetrieb „K“. Im Klimabetrieb werden im Kältemittelkreis in Reihe angeordnet der Abluftwärmetauscher sowie der Außenwärmetauscher jeweils als Kondensator/Gaskühler und nach dem Expansionsorgan der Innenwärmetauscher zum Kühlen der von der ersten Luftfördereinrichtung für den Innenraum geförderten Luft als Verdampfer betrieben. Im Heizbetrieb mit zum Klimabetrieb entgegengesetzter Strömungsrichtung des Kältemittels werden der Innenwärmetauscher zum Heizen der von der ersten Luftfördereinrichtung für den Innenraum geförderten Luft als Kondensator/Gaskühler und im Kältemittelkreis nach dem Expansionsorgan in Reihe angeordnet der Außenwärmetauscher sowie der Abluftwärmetauscher jeweils als Verdampfer betrieben. In beiden Betriebszuständen wird von der zweiten Luftfördereinrichtung Außenluft durch den Außenwärmetauscher nach außen gefördert. Im nächsten Verfahrensschritt 130 wird mit ein oder mehreren Drucksensor/en der Luftdruck im Innenraum gemessen. Der gemessene Luftdruck wird im folgenden Verfahrensschritt 140 mit einem Sollluftdruckwert verglichen und, sofern ein Unterschied festgestellt wird, im nächsten Verfahrensschritt 150 entschieden, dass im Falle des gemessenen Luftdrucks über dem Sollluftdruckwert „+“ der Verfahrensschritt 160 und dass im Falle des gemessenen Luftdrucks unter dem Sollluftdruckwert „-“ der Verfahrensschritt 160a folgt. Im Verfahrensschritt 160 wird die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung, die Abluft aus dem Innenraum durch den Abluftwärmetauscher nach außen fördert, automatisch erhöht oder, soweit sie bereits ihre maximale Drehzahl erreicht hat, diese so belassen. Hingegen wird im Verfahrensschritt 160a die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung automatisch verringert oder, soweit sie bereits Null erreicht hat, so belassen. In den Verfahrensschritten 160 und 160a wird somit jeweils die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung automatisch abhängig vom Luftdruck im Innenraum sowie einem Sollluftdruckwert geregelt und damit die Größe des Fördervolumenstroms von Abluft aus einem Innenraum durch den Abluftwärmetauscher nach außen geregelt. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne von beispielsweise einer Sekunde beginnt sowohl nach Verfahrensschritt 160 als auch nach Verfahrensschritt 160a das Verfahren erneut mit Verfahrensschritt 100.
In 5 ist in Flussdiagrammdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Heiz- und Klimaanlage gezeigt. Als Heiz- und Klimaanlage ist beispielsweise das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel geeignet. Die Heiz- und Klimaanlage ist zum Beispiel in einen Elektroomnibus für das Heizen und Kühlen von Luft dessen Innenraums, wie vor allem des Fahrgastraums, eingebaut.
Im ersten Verfahrensschritt 200 wird anhand von mit Thermofühler gemessener Lufttemperatur im Innenraum und einer Solltemperatur beziehungsweise einem Solltemperaturbereich festgestellt, ob Heiz- oder Kühlbedarf für die zu temperierende Luft im Innenraum besteht. Anhand der Feststellung wird im zweiten Verfahrensschritt 210 entschieden, ob die Heiz- und Klimaanlage den Heiz- oder Klimabetrieb aufnimmt beziehungsweise im Betrieb bleibt. Falls die Entscheidung „nein“ ist, also kein Heiz- oder Kühlbedarf besteht, bleibt der Heiz- oder Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage ausgestellt oder wird ausgestellt. Das Verfahren beginnt dann nach einer bestimmten Zeitspanne von beispielsweise einer Sekunde erneut mit dem ersten Verfahrensschritt 200. Falls jedoch im zweiten Verfahrensschritt 210 die Entscheidung „ja“ ist, also Heiz- oder Kühlbedarf besteht, wird im Verfahrensschritt 220 bei Kühlbedarf die Heiz- und Klimaanlage auf Klimabetrieb „K“ eingestellt beziehungsweise bleibt, sofern sie bereits im Klimabetrieb „K“ läuft, auf Klimabetrieb „K“ eingestellt. Bei Heizbedarf wird hingegen im Verfahrensschritt 220 die Heiz- und Klimaanlage auf Heizbetrieb „H“ eingestellt beziehungsweise bleibt, sofern sie bereits im Heizbetrieb „H“ läuft, auf Heizbetrieb „H“ eingestellt. Je nachdem wie beispielsweise bei der in 2 gezeigten Heiz- und Klimaanlage die Strömungsrichtung des Kältemittels durch die Umschalt-Ventilanordnung geschaltet ist, läuft die Heiz- und Klimaanlage im Heizbetrieb „H“ oder im Klimabetrieb „K“. Im Klimabetrieb werden im Kältemittelkreis in Reihe angeordnet der Außenwärmetauscher sowie der Abluftwärmetauscher jeweils als Kondensator/Gaskühler und nach dem Expansionsorgan der Innenwärmetauscher als Verdampfer betrieben. Im Heizbetrieb mit zum Klimabetrieb nach der Umschalt-Ventilanordnung entgegengesetzter Strömungsrichtung des Kältemittels werden der Innenwärmetauscher als Kondensator/Gaskühler und im Kältemittelkreis nach dem Expansionsorgan in Reihe angeordnet der Abluftwärmetauscher sowie der Außenwärmetauscher jeweils als Verdampfer betrieben.
Im nächsten Verfahrensschritt 230 wird mit einem CO2-Konzentration-Sensor die CO2-Konzentration der Abluft im Innenraum im Bereich der Luftöffnung zum Abluftwärmetauscher gemessen. Die gemessene CO2-Konzentration wird im folgenden Verfahrensschritt 240 mit einem Sollwert der CO2-Konzentration verglichen und, sofern ein Unterschied festgestellt wird, im nächsten Verfahrensschritt 250 abhängig von der Größe des Betrages der gemessenen CO2-Konzentration über dem Sollwert berechnet, wie groß der Volumenstrom der Zuluft in den Innenraum zu sein hat. Je größer dabei der Unterschied der gemessenen CO2-Konzentration zum Sollwert ist, desto größer ist die berechnete Größe des Volumenstroms der Zuluft. Im folgenden Verfahrensschritt 260 wird die Größe des Volumenstroms der Zuluft an die zuvor berechnete Größe angepasst. Dieses erfolgt durch entsprechendes Einstellen der Drehzahl der ersten Luftfördereinrichtung, die Luft in den Innenraum durch den Luft-Fluid-Wärmetauscher des über den Innwärmetauscher mit dem Kältemittel in Wärmetauschverbindung stehenden Sekundärkreises fördert, und/oder durch entsprechendes Einstellen des Anteils der Zuluft im Verhältnis zur Umluft mittels Verstellen der Mischklappe zum Mischraum. Abhängig davon wird im Verfahrensschritt 270 entsprechend die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung, die Abluft aus dem Innenraum durch den Abluftwärmetauscher nach außen fördert, automatisch geregelt und damit die Größe des Fördervolumenstroms von Abluft aus einem Innenraum durch den Abluftwärmetauscher nach außen an die Größe des Volumenstroms der Zuluft in den Innenraum angepasst. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne von beispielsweise einer Sekunde beginnt das Verfahren erneut mit Verfahrensschritt 200. Denkbar ist auch eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung abhängig von der geforderten Leistung der Heiz- und Klimaanlage ist, also je höher die geforderte Leistung ist desto höher wird automatisch die Drehzahl eingestellt.
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

EP 0736402 A2 [0002]
DE 102013008491 A1 [0003]
EP 2716478 B1 [0004]

Claims

Heiz- und Klimaanlage (1) mit einer ersten Luftfördereinrichtung (23) zum Fördern von Luft für einen Innenraum (11) und mit einem Kältemittelkreis (3) umfassend wenigstens einen Verdichter (5), einen sowohl im Heizbetrieb als Kondensator/Gaskühler als auch im Klimabetrieb als Verdampfer betreibbaren Innenwärmetauscher (21), ein Expansionsorgan (19) und einen sowohl im Heizbetrieb als Verdampfer als auch im Klimabetrieb als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Außenwärmetauscher (15), wobei diesem zum Fördern von Außenluft durch ihn nach außen eine zweite Luftfördereinrichtung (17) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, - dass zusätzlich ein Abluftwärmetauscher (7) in Reihe zum Außenwärmetauscher (15) unabhängig vom Betriebszustand der Heiz- und Klimaanlage (1) in den auch den Außenwärmetauscher (15) umfassenden Kältemittelkreisabschnitt zwischen Verdichter (5) und Expansionsorgan (19) für einen Wärmetausch zwischen Abluft und Kältemittel integriert ist, - dass der Abluftwärmetauscher (7) sowohl im Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage (1) als Kondensator/Gaskühler als auch im Heizbetrieb der Heiz- und Klimaanlage (1) als Kältemittelheizer/Verdampfer betreibbar ist, und - dass dem Abluftwärmetauscher (7) eine in ihrer Drehzahl regelbare dritte Luftfördereinrichtung (9) zum Fördern von ausschließlich oder nahezu ausschließlich Abluft aus einem Innenraum (11) durch den Abluftwärmetauscher (7) nach außen zugeordnet ist.
Heiz- und Klimaanlage (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, sie einen hinsichtlich der Strömungsrichtung des Kältemittels im Kältemittelkreis (3) umschaltbaren Verdichter (5) oder eine Umschalt-Ventilanordnung (31) im Kältemittelkreis (3) nach dem Verdichter (5) zum Umschalten der Strömungsrichtung des Kältemittels außerhalb des Verdichters (5) aufweist.
Heiz- und Klimaanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Abluftwärmetauscher (7) im Kältemittelkreis (3) zwischen Verdichter (5) und Außenwärmetauscher (15) angeordnet ist.
Heiz- und Klimaanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Abluftwärmetauscher (7) im Kältemittelkreis (3) zwischen Außenwärmetauscher (15) und Expansionsorgan (19) angeordnet ist.
Heiz- und Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerung (13) ausgebildet zum automatischen Regeln der Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung (9) umfasst.
Heiz- und Klimaanlage (1) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (13) derart ausgebildet ist, dass mit ihr bei Betrieb der Heiz- und Klimaanlage (1) die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung (9) abhängig vom Luftdruck im Innenraum (11) sowie von einem Sollluftdruckwert und/oder abhängig von der Drehzahl der ersten Luftfördereinrichtung (23) sowie vom Verhältnis von Zuluft zu Umluft für den Innenraum (11) automatisch regelbar ist.
Heiz- und Klimaanlage (1) nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (13) derart ausgebildet ist, dass mit ihr die Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung (9) abhängig von der CO2-Konzentration der Abluft sowie von einem Sollwert für die CO2-Konzentration automatisch regelbar ist.
Heiz- und Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass sie für ein Fahrzeug (51) ausgebildet ist.
Fahrzeug (51), wie insbesondere ein Schienen- oder Straßenfahrzeug, mit einer für das Heizen und Klimatisieren von Luft seines Innenraums (11) ausgebildeten Heiz- und Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zum Betreiben einer Heiz- und Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch die Schritte, - des Einstellens (120, 220) abhängig vom Heiz- oder Kühlbedarf auf Heizbetrieb oder Klimabetrieb der Heiz- und Klimaanlage (1), und - des Regelns (160, 160a, 270) der Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung (9) zum Regeln der Größe des Fördervolumenstroms von Abluft aus einem Innenraum (11) durch den Abluftwärmetauscher (7) nach außen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeln (160, 160a, 270) der Drehzahl der dritten Luftfördereinrichtung (9) automatisch abhängig vom Luftdruck im Innenraum (11) sowie einem Sollluftdruckwert und/oder automatisch abhängig von der CO2-Konzentration der Abluft sowie einem Sollwert für die CO2-Konzentration und/oder automatisch abhängig von der Drehzahl der ersten Luftfördereinrichtung (23) sowie vom Verhältnis von Zuluft zu Umluft für den Innenraum (11) erfolgt.