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Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen-Betrieb und einen Wärmepumpen-Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf.
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Aus der
US 2013/0081419 ist eine Kälteanlage für ein Hybrid-Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen-Betrieb und einen Wärmepumpen-Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf bekannt. Dieser Kältemittelkreislauf weist neben einem Kältemittelverdichter und in einem Klimagerät angeordneten Innenraum-Verdampfer und Heizregister einen äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager auf, in welchem ein äußerer Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager eines mit einer elektrischen Maschine thermisch gekoppelten Kühlmittelkreislaufs integriert ist. Der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager wird sowohl in dem Kälteanlagen-Betrieb als auch in dem Wärmepumpen-Betrieb in gleicher Richtung einflutig durchströmt. Im Wärmepumpen-Betrieb wird das von dem Kältemittelverdichter auf Hochdruck verdichtete Kältemittel über das Heizregister und einem Expansionsventil in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager entspannt. Im Kälteanlagen-Betrieb wird das Kältemittel über einen schaltbaren Bypass des Expansionsventils in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager geführt.
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Die
DE 10 2015 016 241 A1 beschreibt ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Kühlsystem, welches einen Hochtemperaturkühlkreislauf zur Kühlung einer Brennstoffzelle sowie wenigstens einen Niedertemperaturkühlkreislauf zur Kühlung von elektrischen und elektronischen Komponenten aufweist.
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Ferner weist dieses Brennstoffzellenfahrzeug eine Kälteanlage zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums auf, wobei diese Kälteanlage und das Kühlsystem über einen von dem Niedertemperaturkühlkreislauf gekühlten Kondensator thermisch gekoppelt sind. Der Niedertemperaturkühlkreislauf weist zwei schaltbare von Kühlluft parallel durchströmte Niedertemperaturkühler auf, die von dem Kühlmedium seriell zueinander in einem Niedertemperaturkühlkreislauf oder parallel zueinander in zwei Niedertemperaturkühlkreisläufen durchströmbar sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen-Betrieb und einen Wärmepumpen-Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf anzugeben, bei welchem sowohl im Wärmepumpen-Betrieb als auch im Kälteanlagen-Betrieb eine optimale Durchströmung des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers des Kältemittelkreislaufes erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kälteanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine solche Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen-Betrieb und einen Wärmepumpen-Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf umfasst:
- - einen Verdampferzweig mit einem zur Konditionierung eines dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Zuluftstroms eingesetzten Innenraum-Verdampfer und ein dem Innenraum-Verdampfer zugeordnetes Verdampfer-Expansionsorgan,
- - einen Kältemittelverdichter,
- - einen äußeren wenigstens zweiflutigen Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager für den Kälteanlagen-Betrieb und den Wärmepumpen-Betrieb mit einem Kältemitteleintritt, in den Kältemittel im Kälteanlagen-Betrieb und im Wärmepumpen-Betrieb eintritt, und wenigstens einem Kältemittelaustritt, aus dem Kältemittel im Kälteanlagen-Betrieb und im Wärmepumpen-Betrieb austritt,
- - einen AC-Zweig, mit welchem der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers stromaufwärts mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters und stromabwärts über ein Absperrorgan mit dem Verdampferzweig verbindbar ist,
- - einen den Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters mit dem Verdampferzweig verbindbaren Heizzweig mit einem Fluid-Kältemittel-Wärmeübertrager, mit welchem der dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom im Wärmepumpenbetrieb direkt oder indirekt erwärmbar ist, und
- - einen Wärmepumpenzweig für den Wärmepumpen-Betrieb, welcher den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager über ein Wärmepumpen-Expansionsorgan mit dem Heizzweig verbindet.
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Bei dieser erfindungsgemäßen Kälteanlage wird ein äußerer, wenigstens zweiflutiger Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager sowohl für den Kälteanlagen-Betrieb als auch für den Wärmepumpen-Betrieb eingesetzt, wodurch beliebig wählbare Durchströmungsrichtungen realisiert werden können, sodass sowohl im Wärmepumpen-Betrieb als auch im Kälteanlagen-Betrieb der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager immer in gleicher Strömungsrichtung von Kältemittel durchströmt wird. Dies ermöglicht zum einen eine symmetrische Aufteilung des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers hinsichtlich der Fluten, wodurch erreicht wird, dass sowohl für den Kälteanlagen-Betrieb, als auch für den Wärmepumpen-Betrieb für das den Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager durchströmende Kältemittel vergleichbare Strömungsbedingungen in Anbetracht der Bauteildoppelfunktion als Gaskühler/ Kondensator und als Wärmepumpen-Verdampfer und damit der Kältemittelphasen gasförmig und zweiphasig, vorliegen. Weiterhin ist auch eine asymmetrische Aufteilung des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers hinsichtlich der Fluten realisierbar, so dass bspw. eine Asymmetrie von 60 % zugunsten des Kälteanlagen-Betriebs dazu führt, dass insbesondere für den Kälteanlagenbetrieb die Effektivität bzw. Leistungsfähigkeit des Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers gesteigert werden kann, insbesondere bedingt durch das Potenzial der Senkung der Druckverluste beim Durchströmen des Wärmeübertragers mit Kältemittel. Da im Wärmepumpen-Betrieb an dieser Komponente geringere Leistungen umgesetzt und damit geringe Kältemittelmassenströme zirkulieren, fällt die Asymmetrie nur geringfügig ins Gewicht.
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Schließlich führt die Verschaltung des Wärmepumpenzweiges in dem erfindungsgemäßen Kältemittelkreislauf dazu, dass das Wärmepumpen-Expansionsorgan nicht nur für den Heizbetrieb sondern auch für einen Reheat-Betrieb verwendet werden kann. Dabei wird der Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager sowohl im Kälteanlagen-Betrieb als auch im Wärmepumpen-Betrieb in gleicher Richtung von Kältemittel durchströmt.
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Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
- - der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager einen Kältemitteleintritt für das Einströmen von Kältemittel in eine Flut aufweist,
- - der Kältemitteleintritt mit dem Wärmepumpenzweig und dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters verbindbar ist,
- - der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager einen Kältemittelaustritt für das ausströmende Kältemittel aus der anderen Flut aufweist, und
- - der Kältemittelaustritt mit dem Verdampferzweig und über einen Wärmepumpenrückführzweig mit dem Saugeingang des Kältemittelverdichters verbindbar ist.
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Mit einem solchen Kältemittelkreislauf ist der Vorteil verbunden, dass, bedingt durch die monodirektionale Durchströmung des Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers weniger aktive Bauteile erforderlich sind. Für den Luftwärmepumpenbetrieb und den Reheat-Betrieb wird ein gemeinsames Expansionsorgan, das Wärmepumpen-Expansionsorgan eingesetzt.
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Eine zweite bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
- - der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager mit einem weiteren Kältemittelaustritt ausgebildet ist, mit welchem das Kältemittel nach dem Durchströmen einer Flut des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers aus demselben abführbar ist, und
- - der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager zur einflutigen, d. h. teilflächigen Durchströmung über den weiteren Kältemittelaustritt mit dem AC-Zweig und zur zweiflutigen, d. h. ganzflächigen Durchströmung über den Kältemittelaustritt mit dem AC-Zweig verbindbar ist.
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Mittels eines solchen weiteren Kältemittelaustritts am äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager ist es möglich, in Abhängigkeit des gegebenen Kälteleistungs- bzw. Heizleistungsbedarfs sowohl im Kälteanlagen-Betrieb als auch im Wärmepumpen-Betrieb den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager sowohl einflutig, d. h. teilflächig als auch zweiflutig, d. h. ganzflächig mit Kältemittel Durchströmen zu lassen. In vorteilhafter Weise wird damit erreicht, dass der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager bedarfsgesteuert nach der jeweils benötigten Leistung verschaltet werden kann und damit der Kältemittelbedarf bei Teilbeaufschlagung aufgrund eines verringerten Auslagerungspotenzials in diesem Bauteil für den Teillastbetrieb geringer ausfällt. Insbesondere die Situation der identischen Anschlusspositionen und damit derselben Ein- und Austrittsanschlüsse für den Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, erlaubt stets ein Einströmen des Kältemittels in die untere Flut bezogen auf die Fahrzeughochrichtung und bei aktiver Nutzung des zusätzlichen Kältemittelaustrittes eine Vermeidung von Kältemittelumverlagerung in die in Bezug auf die Fahrzeughochrichtung darüber angeordneten zweite Flut. Würde ein Einströmen von Kältemittel in die oben angeordnete Flut erfolgen, so kann im ungünstigsten Fall die untere, inaktive Flut sich mit Kältemittel auffüllen, das damit für den Anlagenbetrieb nicht mehr aktiv verfügbar wäre.
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Vorzugsweise ist bei dieser zweiten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung im Wärmepumpen-Betrieb der weitere Kältemittelaustritt über einen Wärmepumpenrückführzweig mit dem Saugeingang des Kältemittelverdichters verbindbar.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf einen Chiller-Zweig mit einem Chiller und einem dem Chiller vorgeschalteten Chiller-Expansionsorgan auf, wobei der Chiller-Zweig dem Verdampferzweig parallel geschaltet ist. Somit kann als weitere Wärmequelle neben dem äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager auch der zur Kühlung einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs eingesetzte Chiller verwendet werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kältemitteleintritt und der Kältemittelaustritt des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers über ein Absperrorgan verbindbar sind. Damit lässt sich auch ein Kälteanlagen-Betrieb durchführen, bei welchem der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager nicht durchströmt, also gebypasst wird. Dies bietet den Vorteil, dass innerhalb der Kälteanlage ein Hochdruckaufbau zustande kommt und damit ein Druckverhältnis einstellbar ist, um den Prozess anlaufen lassen und stabil betreiben zu können. Eine sofortige Auskühlung des Kältemittels kann vermieden werden.
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Als weitere Möglichkeit kann über dieses Absperrorgan erreicht werden, dass der Luftwärmepumpenbetrieb, aber auch der Kälteanlagenbetrieb im Einpassverfahren einflutig, d. h. ganzflächig über den als Wärmepumpen-Verdampfer eingesetzten äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager umgesetzt werden kann. Der zusätzliche Kältemittelaustritt wird sowohl für die teilflächige, d. h. einflutige als auch für die ganzflächige, d. h. zweiflutige Durchströmung als Kältemittelaustritt genutzt.
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Schließlich ist es besonders vorteilhaft, wenn bei dem äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager mit einem weiteren Kältemittelaustritt die für die einflutige Durchströmung vorgesehene Flut des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) gesehen unterhalb der weiteren Flut angeordnet ist. Damit wird erreicht, dass speziell bei teilflächiger Beaufschlagung des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers mit Kältemittel dessen Versackung und Auslagerung unterbunden werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 ein Schaltbild einer Kälteanlage als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 ein Schaltbild einer Kälteanlage als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 3 ein Schaltbild einer Kälteanlage als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1, 2 und 3 zeigen jeweils eine Kälteanlage 1 eines Fahrzeugs mit einem für einen Kälteanlagen-Betrieb (kurz AC-Betrieb genannt) und einen Heizbetrieb betreibaren Kältemittelkreislauf 2, wobei der Heizbetrieb mittels einer Wärmepumpenfunktion durchgeführt wird und hierzu in einem Heizzweig 2.2 ein Fluid-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 als Heizregister angeordnet ist, mit welchem ein Zuluftstrom L direkt oder indirekt erwärmbar ist. Der Fluid-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 kann als Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager oder als Wasser-Kältemittel-Wärmeübertrager ausgeführt werden. Für die Kälteanlage 1 gemäß den 1, 2 und 3 ist ein Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 eingesetzt.
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Dieser Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 ist zusammen mit einem Innenraum-Verdampfer 3 in einem Klimagerät 1.1 verbaut, wobei zur Konditionierung des in einen Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstroms L dieser zunächst über den Innenraum-Verdampfer 3 und anschließend über den Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 geführt ist.
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Ferner ist in dem Klimagerät 1.1 gemäß 1 in dem Zuluftstrom L stromabwärts des Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 4 bespielhaft ein Hochvolt-PTC-Zuheizer als elektrisches Heizelement 7 angeordnet.
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Zunächst wird der Aufbau des Kältemittelkreislaufs 2 der Kälteanlagen 1 gemäß den 1, 2 und 3 erläutert, soweit diese die gleiche Grundstruktur aufweisen und erst anschließend im Detail der Aufbau und die unterschiedlichen Einbindungen eines äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 in den Kältemittelkreislauf 2 beschrieben.
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Jeder Kältemittelkreislauf 2 gemäß den 1, 2 und 3 kann sowohl in einem Kälteanlagenbetrieb als auch in einem Wärmepumpenmodus betrieben werden und weist neben dem Klimagerät 1.1 einen Chiller 9 auf, welcher mit einem Kühlmittelkreislauf 9.0 zur Kühlung, bspw. einer Hochvoltbatterie thermisch verbunden ist.
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Der Kältemittelkreislauf 2 gemäß den 1, 2 und 3 besteht aus folgenden Komponenten:
- - dem Klimagerät 1.1 mit dem Innenraum-Verdampfer 3 und dem Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 als Heizregister, wobei der Innenraum-Verdampfer 3 in einem Verdampferzweig 3.1 und der Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 in einem Heizzweig 2.2 angeordnet ist,
- - einem Kältemittelverdichter 5,
- - einem als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten äußeren, wenigstens zweiflutig ausgebildeten Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 mit einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenverdampfer für den Heizbetrieb zugeordneten Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3, wobei der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 mit einer ersten Flut 6.1 und einer zweiten Flut 6.2 ausgebildet ist,
- - einem inneren Wärmeübertrager 11,
- - einem niederdruckseitigen Akkumulator 10,
- - einem in dem Verdampferzweig 3.1 angeordneten und dem Innenraum-Verdampfer 3 stromaufwärtsseitig vorgeschalteten Verdampfer-Expansionsorgan AE1,
- - einem dem Verdampferzweig 3.1 nachgeschalteten Rückschlagventil R1, welches über den Akkumulator 10 und den niederdruckseitigen Abschnitt des inneren Wärmeübertragers 11 mit der Saugseite des Kältemittelverdichters 5 fluidverbunden ist,
- - einem Chiller-Zweig 9.1 mit dem Chiller 9, einem diesem vorgeschalteten Chiller-Expansionsorgan AE2, wobei der Chiller 9 neben der Kühlung bspw. einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs auch zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpenfunktion unter Nutzung der Abwärme mindestens einer elektrischen Komponente eingesetzt wird,
- - einem AC-Zweig 2.1 mit dem äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 und einem Rückschlagventil R3, wobei im Kälteanlagen-Betrieb der AC-Zweig 2.1 stromaufwärts des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 über ein Absperrorgan A4 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 5 fluidverbindbar ist und stromabwärts über das Rückschlagventil R3 mit dem Verdampferzweig 3.1 und dem Chillerzweig 9.1 unter Bildung eines Abzweigpunktes Ab1 fluidverbindbar ist,
- - einem Heizzweig 2.2 mit dem Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 4, wobei der Heizzweig 2.2 stromaufwärts über ein Absperrorgan A3 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 5 fluidverbindbar ist und stromabwärts über ein Absperrorgan A1 mit dem Abzweigpunkt Ab1 und damit mit dem Verdampferzweig 3.1 und dem Chillerzweig 9.1 fluidverbindbar ist,
- - einem Wärmepumpenzweig 2.3 mit einem Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3, wobei dieser Wärmepumpenzweig 2.3 stromabwärts mit dem äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 unter Bildung eines Abzweigpunktes Ab2 und stromaufwärts mit dem Heizzweig 2.2, also dem Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 fluidverbunden ist,
- - einem Wärmepumpenrückführzweig 2.4 mit dem Absperrorgan A2 und einem Rückschlagventil R2, wobei der Wärmepumpenrückführzweig 2.4 stromaufwärts mit dem äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 und stromabwärts mit dem Akkumulator 10 fluidverbindbar ist, und
- - einem Absaugzweig 2.5 mit einem Absperrventil A5, wobei der Absaugzweig 2.5 stromabwärts über einen Abzweigpunkt Ab3 mit dem Absperrventil A2 und dem Rückschlagventil R2 des Wärmepumpenrückführzweiges 2.4 fluidverbunden ist.
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Als Sensoren sind in dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß den 1, 2 und 3 zur Steuerung und Regelung des Systems mehrere Druck-Temperatursensoren vorgesehen.
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So ist dem Kältemittelverdichter 5 ein erster Druck-Temperatursensor pT1 am Hochdruckausgang zugeordnet, ferner ein zweiter Druck-Temperatursensor pT2 am Ausgang des Akkumulators 10, ein dritter Druck-Temperatursensor pT3 im AC-Zweig 2.1, ein vierter Druck-Temperatursensor pT4 am Ausgang des Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 4 und ein fünfter Druck-Temperatur-sensor pT5 am niederdruckseitigen Ausgang des Chillers 8 angeordnet.
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Im Folgenden werden der AC-Betrieb und der Heizbetrieb der Kälteanlage 1 gemäß 1 erläutert.
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Bei dieser Kälteanlage 1 gemäß 1 weist der Kältemittelkreislauf 2 einen äußeren zweiflutigen Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 mit einer ersten Flut 6.1 und einer zweiten Flut 6.2 auf. Die erste Flut 6.1 weist einen Kältemitteleintritt KE1 auf, über welchen das Kältemittel in den Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 eintritt. Nach dem Durchströmen der ersten Flut 6.1 strömt das Kältemittel durch die zweite Flut 6.2 und verlässt über einen Kältemittelaustritt KA1 den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6.
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Die beiden Fluten 6.1 und 6.2 des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 sind mit gleicher Flachrohranzahl und damit mit gleichen Flächen aufgebaut, so dass sowohl im Kälteanlagen-Betrieb als auch im Wärmepumpen-Betrieb mit dem als Luftwärmepumpen-Verdampfer eingesetzten äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 derselbe, unabhängig vom gewählten Systemmodus, stets in gleicher Richtung mit Kältemittel durchströmt wird.
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Bei dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 1 ist der Kältemitteleintritt KE1 stromaufwärts sowohl mit dem Wärmepumpenzweig 2.3 als auch über das Absperrorgan A4 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 5 fluidverbindbar. Der Kältemittelaustritt KA1 ist einerseits mit dem AC-Zweig 2.1 und andererseits mit dem Wärmepumpenrückführzweig 2.4 fluidverbindbar.
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Mit den beiden Absperrorganen A3 und A4 wird der Kältemittelstrom, ausgehend von der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters 5, in Abhängigkeit des Zustandes dieser beiden Absperrorgane A3 und A4 entweder bei offenem Absperrorgan A4 und gesperrtem Absperrorgan A3 in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 zur Durchführung eines AC-Betriebs geleitet oder strömt bei offenem Absperrorgan A3 und geschlossenem Absperrorgan A4 zur Durchführung eines Heizbetriebs mittels einer Wärmepumpenfunktion in den Heizzweig 2.2.
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Im AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 1 strömt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel ausgehend von dem Kältemittelverdichter 5 bei offenem Absperrorgan A4 über den Kältemitteleintritt KE1 in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6, anschließend aus dessen Kältemittelaustritt KA1 in den Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 11 hin zum Rückschlagventil R3 und wird schließlich mittels des Expansionsorgans AE1 in den Innenraum-Verdampfer 3 und/oder mittels des Expansionsorgans AE2 in den Chiller 9 entspannt. Aus dem Chiller-Zweig 9.1 strömt das Kältemittel über den Akkumulator 10 und den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 11 zurück zum Kältemittelverdichter 5, während das Kältemittel aus dem Verdampferzweig 3.1 über das Rückschlagventil R1 strömt und anschließend über den Akkumulator 10 und den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 11 ebenso zurück zum Kältemittelverdichter 5 fließen kann.
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In diesem AC-Betrieb ist der Heizzweig 2.2 mittels des Absperrorgans A3 abgesperrt. Zur Rückholung von Kältemittel aus dem inaktiven Heizzweig 2.2 wird das Absperrorgan A5 des Absaugzweiges 2.5 geöffnet und das Kältemittel kann über das Absperrorgan A5 und das Rückschlagventil R2, bei gleichzeitig geschlossenem Absperrorgan A2 in Richtung des Akkumulators 10 strömen.
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Ein Heizbetrieb in Form eines Wärmpumpenbetriebs des Kältemittelkreislaufs 2 der Kälteanlage 1 wird mittels wenigstens einer Wärmequelle durchgeführt.
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Im Wärmepumpenbetrieb des Kältemittelkreislaufes 2 gemäß 1 wird ein dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom L mittels des Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 4 erwärmt und anschließend über das elektrische Heizelement 7 geführt, bevor der Zuluftstrom L in den Fahrzeuginnenraum strömen kann. Mit dem elektrischen Heizelement 7 wird der Zuluftstrom L bei Bedarf zusätzlich erwärmt.
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Im Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 2 gemäß 1 wird unter Einsatz des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 als Wärmepumpenverdampfer zur Realisierung einer Luft-Wärmepumpe oder unter Einsatz des Chillers 9 zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpe das Absperrorgan A4 geschlossen und das Absperrorgan A3 geöffnet, so dass heißes Kältemittel, wie bspw. R744 in den Heizzweig 2.2 strömen kann.
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Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 als Wärmepumpenverdampfer strömt das Kältemittel aus dem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 bei gesperrtem Absperrorgan A1 in den Wärmepumpenzweig 2.3 und wird mittels des Wärmepumpen-Expansionsorgans AE3 über den Kältemitteleintritt KE1 in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft entspannt und strömt anschließend über den Kältemittelaustritt KA1 in den Wärmepumpenrückführzweig 2.4 und anschließend zurück zum Kältemittelverdichter 5. Die Expansionsorgane AE1 und AE2 bleiben dabei geschlossen, ebenso das Absperrorgan A5. Das Rückschlagventil R3 ist aufgrund der ausgebildeten Drucklagen so geschaltet, dass bei diesem Heizbetrieb kein Kältemittel in den AC-Zweig 2.1 fließt.
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Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des Chillers 9 strömt das mittels des Kältemittelverdichters 5 verdichtete Kältemittel über den Heizzweig 2.2 in den Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 zur Abgabe von Wärme an den Zuluftstrom L und wird anschließend über das geöffnete Absperrorgan A1 mittels des Chiller-Expansionsorgans AE2 in den Chiller 9 zur Aufnahme von Abwärme der in dem Kühlmittelkreislauf 9.0 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten entspannt. Bei dieser Heizfunktion sind das Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 und das Absperrorgan A5 geschlossen, während das Absperrorgan A2 geöffnet ist. Über das Absperrorgan A2 wird im Wasser-Wärmepumpenbetrieb ausgelagertes Kältemittel aus dem AC-Zweig 2.1 absaugt und über das Rückschlagventil R2 dem Akkumulator 10 zugeführt. In diesem Heizbetrieb verhindert ebenso das Rückschlagventil R3 ein Einströmen von Kältemittel in den AC-Zweig 2.1 sowie das Rückschlagventil R1 ein Einströmen von Kältemittel in den Verdampferzweig 3.1.
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Wird ein Kombinationsbetrieb aus Wasser- und Luft-Wärmepumpe realisiert, so ist neben dem Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 auch das Chiller-Expansionsorgan AE2 über ein Steuergerät aktiv mit eingebunden und beide werden zur Einstellung und zum Erreichen der Zielgrößen entsprechend angesteuert.
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Soll erreicht werden, dass die Verschaltungen Luft-Wärmepumpe und Wasser-Wärmepumpe parallel aktiv sind, jedoch auf unterschiedlichen (Verdampfungs-) Druckniveaus arbeiten, so kann das Absperrventil A2 seinerseits durch ein Expansionsorgan AE4 ersetzt werden. Auf diese Weise wird ermöglicht den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 auf einem höheren Verdampfungsdruckniveau zu betreiben als den Chiller 9 als Wasser-Wärmepum pen-Verdam pfer.
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Eine indirekte Dreiecksprozessverschaltung wird dadurch realisiert, dass bei geöffnetem Absperrorgan A1 das von dem Kältemittelverdichter 5 verdichtete Kältemittel mittels des Chiller-Expansionsorgans AE2 in den Chiller 9 entspannt wird, wobei gleichzeitig kühlmittelseitig, also in dem Kühlmittelkreislauf 9.0 kein Massenstrom erzeugt wird, so dass das als Kühlmittel verwendete Wasser auf der Kühlmittelseite des Chillers 9 stehen bleibt bzw. der Chiller 9 nicht aktiv von Kühlmittel durchströmt wird. Die Expansionsorgane AE1 und AE3 bleiben bei dieser Schaltvariante geschlossen.
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Bei einem Reheat-Betrieb wird der in den Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom L mittels des Verdampfers 3 zunächst gekühlt und damit entfeuchtet, um anschließend mit der dem Zuluftstrom L entzogenen Wärme sowie der dem Kältemittel über den Kältemittelverdichter 5 zugeführten Wärme mittels des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 den Zuluftstrom L zumindest teilweise wieder zu erwärmen.
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Bei diesem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 1 kann der Luft-Kältemittel-Wärmetauscher 6 bezogen auf die Fahrzeughochrichtung von unten nach oben oder umgekehrt von oben nach unten durchströmt werden. Im erstgenannte Fall ist die zweite Flut 6.2 bezogen auf die Fahrzeughochrichtung oberhalb der ersten Flut 6.1 und im zweitgenannten Fall unterhalb der ersten Flut 6.1 angeordnet.
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Im Folgenden werden der AC-Betrieb und der Heizbetrieb der Kälteanlage 1 gemäß 2 erläutert.
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Bei dieser Kälteanlage 1 gemäß 2 weist der Kältemittelkreislauf 2 einen äußeren zweiflutigen Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 mit einer ersten Flut 6.1 und einer zweiten Flut 6.2 auf. Die erste Flut 6.1 weist einen Kältemitteleintritt KE1 auf, über welchen das Kältemittel in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 einströmt. Das einströmende Kältemittel kann entweder über die zweite Flut 6.2 und deren Kältemittelaustritt KA1 aus dem äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 austreten oder über einen weiteren Kältemittelaustritt KA2 der ersten Flut 6.1 den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 verlassen.
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Bei dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 2 ist der Kältemitteleintritt KE1 der ersten Flut 6.1 des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 stromaufwärts sowohl mit dem Wärmepumpenzweig 2.3 als auch über das Absperrorgan A4 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 5 fluidverbindbar. Der Kältemittelaustritt KA1 der zweiten Flut 6.2 des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 ist über ein Rückschlagventil R4 mit dem AC-Zweig 2.1 fluidverbunden. Der weitere Kältemittelaustritt KA2 ist einerseits über ein Absperrorgan A6 mit dem AC-Zweig 2.1 fluidverbindbar und andererseits mit dem Wärmepumpenrückführzweig 2.4 fluidverbindbar.
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Mit den beiden Absperrorganen A3 und A4 wird der Kältemittelstrom ausgehend von der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters 5 in Abhängigkeit des Zustandes dieser beiden Absperrorgane A3 und A4 entweder bei offenem Absperrorgan A4 und gesperrtem Absperrorgan A3 in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 zur Durchführung eines AC-Betriebs geleitet oder strömt bei offenem Absperrorgan A3 und geschlossenem Absperrorgan A4 zur Durchführung eines Heizbetriebs mittels einer Wärmepumpenfunktion in den Heizzweig 2.2.
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Im AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 1 strömt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel ausgehend von dem Kältemittelverdichter 5 bei offenem Absperrorgan A4 über den Kältemitteleintritt KE1 in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6, wobei in Abhängigkeit des Schaltzustand des Absperrorgans A6 das Kältemittel entweder über den weiteren Kältemittelaustritt KA2 der ersten Flut 6.1 des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 in den AC-Zweig 2.1 oder erst nach dem Durchströmen der zweiten Flut 6.2 über das Rückschlagventil R4 in den AC-Zweig 2.1 strömt.
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Damit kann der AC-Betrieb entweder mit einem flächenreduziert durchströmten äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 oder mit einem vollständig durchströmten Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 durchgeführt werden.
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Der Vorteil dieses mittels des Absperrorgans A6 umschaltbaren AC-Betriebs besteht darin, dass bei offenem Absperrorgan A6 insbesondere bei niedrigen System lasten auch nur über eine reduzierte Fläche am äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Umgekehrt kann bei geschlossenem Absperrorgan A6 eine erhöhte Wärmemenge bei ganzheitlich verfügbarerer Fläche am äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 an die Umgebung übertragen werden.
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Nachdem das Kältemittel den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 in den AC-Zweig 2.1 verlassen hat, strömt es in den Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 11, über das Rückschlagventil R3 und wird mittels des Verdampfers-Expansionsorgans AE1 in den Innenraum-Verdampfer 3 und/oder mittels des Chiller-Expansionsorgans AE2 in den Chiller 9 entspannt. Aus dem Chiller-Zweig 9.1 strömt das Kältemittel über den Akkumulator 10 und den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 11 zurück zum Kältemittelverdichter 5, während das Kältemittel aus dem Verdampferzweig 3.1 über das Rückschlagventil R1 strömt und anschließend über den Akkumulator 10 und den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 11 ebenso zurück zum Kältemittelverdichter 5 fließen kann.
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In diesem AC-Betrieb ist der Heizzweig 2.2 mittels des Absperrorgans A3 abgesperrt. Zur Rückholung von Kältemittel aus dem inaktiven Heizzweig 2.2 wird das Absperrorgan A5 des Absaugzweiges 2.5 geöffnet und das Kältemittel kann über das Absperrorgan A5 und das Rückschlagventil R2, bei gleichzeitig geschlossenem Absperrorgan A2 in Richtung des Akkumulators 10 strömen.
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Im Wärmepumpen-Betrieb des Kältemittelkreislaufes 2 gemäß 2 wird ein dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom L mittels des Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 4 erwärmt und anschließend über das elektrische Heizelement 7 geführt, bevor der Zuluftstrom L in den Fahrzeuginnenraum strömen kann. Mit dem elektrischen Heizelement 7 wird der Zuluftstrom L bei Bedarf zusätzlich erwärmt.
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Im Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 2 gemäß 2 wird unter Einsatz des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 als Wärmepumpenverdampfer zur Realisierung einer Luft-Wärmepumpe oder unter Einsatz des Chillers 9 zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpe das Absperrorgan A4 geschlossen und das Absperrorgan A3 geöffnet, so dass heißes Kältemittel, wie bspw. R744 in den Heizzweig 2.2 strömen kann.
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Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 als Wärmepumpenverdampfer strömt das Kältemittel aus dem Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 bei geschlossenem Absperrorgan A1 in den Wärmepumpenzweig 2.3 und wird mittels des Wärmepumpen-Expansionsorgans AE3 über den Kältemitteleintritt KE1 in den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft entspannt.
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Auch in diesem Wärmepumpenmodus kann der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 entweder flächenreduziert durchströmt werden, indem das Kältemittel über den weiteren Kältemittelaustritt KA2 bei geschlossenem Absperrorgan A6 in den Wärmepumpenrückführzweig 2.4 geführt wird, oder vollständig über beide Fluten 6.1 und 6.2 durchströmt werden, indem bei geschlossenem Absperrorgan A6 und geschlossenem Absperrorgan A2 das Kältemittel über das Rückschlagventil R4 in den AC-Zweig 2.1 geführt wird. Aus diesem AC-Zweig 2.1 strömt das Kältemittel über die Hochdruckseite des inneren Wärmeübertragers 11 und das Rückschlagventil R3 bei vollständig geöffnetem Chiller-Expansionsorgan AE2 in den Chiller 9 und von dort zurück über den Akkumulator 10 und die Niederdruckseite des inneren Wärmeübertragers 11 zum Kältemittelverdichter 5. Hierbei wird der Chiller 9 derart betrieben, dass kühlmittelseitig, also in dem Kühlmittelkreislauf 9.0 kein Massenstrom erzeugt wird, so dass das als Kühlmittel verwendete Wasser auf der Kühlmittelseite des Chillers 9 stehen bleibt bzw. der Chiller 9 nicht aktiv von Kühlmittel durchströmt wird. Idealerweise sollte hierbei der Querschnitt des geöffneten Chiller-Expansionsorgans AE2 einen an die angrenzenden Leitungsquerschnitte angepassten Querschnitt aufweisen.
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Wird im Heizbetrieb der äußere Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 nur flächenreduziert durchströmt, bleiben die beiden Expansionsorgane AE1 und AE2 geschlossen, ebenso die Absperrorgane A1 und A5.
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Der Vorteil dieses mittels des Absperrorgans A6 umschaltbaren Wärmepumpen-Betriebs besteht darin, dass auch für den Luft-Wärmepumpenbetrieb auf diese Weise die Möglichkeit besteht diesen mit einem teildurchströmten, aber auch vollständig durchströmten äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 zu betreiben und damit dessen Fläche als Wärmepumpenverdampfer an den gegebenen Leistungsbedarf anzupassen.
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Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des Chillers 9 strömt das verdichtete Kältemittel aus dem Kältemittelverdichter 5 über den Heizzweig 2.2 in den Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 zur Abgabe von Wärme an den Zuluftstrom L und wird anschließend über das geöffnete Absperrorgan A1 mittels des Chiller-Expansionsorgans AE2 in den Chiller 9 zur Aufnahme von Abwärme aus den in dem Kühlmittelkreislauf 9.0 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten entspannt. Bei dieser Heizfunktion sind das Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 und das Absperrorgan A5 geschlossen, während das Absperrorgan A2 geöffnet ist. Über das Absperrorgan A5 wird im Wasser-Wärmepumpenbetrieb ausgelagertes Kältemittel aus dem Leitungsstrang 2.1 absaugt und über das Rückschlagventil R2 dem Akkumulator 10 zugeführt. In diesem Heizbetrieb verhindert ebenso das Rückschlagventil R3 ein Einströmen von Kältemittel in den AC-Zweig 2.1 sowie das Rückschlagventil R1 ein Einströmen von Kältemittel in den Verdampferzweig 3.1.
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Wird ein Kombinationsbetrieb aus Wasser- und Luft-Wärmepumpe realisiert, so ist neben dem Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 auch das Chiller-Expansionsorgan AE2 über ein Steuergerät aktiv mit eingebunden und beide werden zur Einstellung und zum Erreichen der Zielgrößen entsprechend angesteuert. Das Absperrorgan A1 ist in diesem Kombinationsbetrieb geöffnet.
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Soll erreicht werden, dass die Verschaltungen Luft-Wärmepumpe und Wasser-Wärmepumpe parallel aktiv sind, jedoch auf unterschiedlichen (Verdampfungs-) Druckniveaus arbeiten, so kann das Absperrventil A2 seinerseits durch ein Expansionsorgan AE4 ersetzt werden. Auf diese Weise wird ermöglicht den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 auf einem höheren Verdampfungsdruckniveau zu betreiben als den Chiller 9 als Wasser-Wärmepum pen-Verdam pfer.
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Eine indirekte Dreiecksprozessverschaltung wird bei dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 2 dadurch realisiert, dass bei geöffnetem Absperrorgan A1 das von dem Kältemittelverdichter 5 verdichtete Kältemittel mittels des Chiller-Expansionsorgans AE2 in den Chiller 9 entspannt wird, wobei gleichzeitig kühlmittelseitig, also in dem Kühlmittelkreislauf 9.0 kein Massenstrom erzeugt wird, so dass das als Kühlmittel verwendete Wasser auf der Kühlmittelseite des Chillers 9 stehen bleibt bzw. der Chiller 9 nicht aktiv von Kühlmittel durchströmt wird. Die Expansionsorgane AE1 und AE3 bleiben bei dieser Schaltvariante geschlossen.
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Bei einem Reheat-Betrieb wird der in den Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom L mittels des Verdampfers 3 zunächst gekühlt und damit entfeuchtet, um anschließend mit der dem Zuluftstrom L entzogenen Wärme sowie der dem Kältemittel über den Kältemittelverdichter 5 zugeführten Wärme mittels des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 den Zuluftstrom L zumindest teilweise wieder zu erwärmen.
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In dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 2 können die Absperrorgane A2 und A6 als 3-2-Wegeventil zusammengefasst werden. Jedoch ist zu beachten, dass dieses Ventil auch in der Lage sein muss beide Zweige 2.1 und 2.4 gleichzeitig zu sperren, so wie es für den Hochlastbetrieb im AC-Betrieb erforderlich wird.
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Ferner ist es möglich, das Rückschlagventil R4 durch ein Absperrorgan A7 zu ersetzten. Der Vorteil besteht darin, dass auf diese Weise stets sichergestellt werden kann, dass es zu keinen ungewünschten Kältemittelströmungen in diesem Bereich der Anlage kommen kann, d.h. ein Steuergerät gibt in diesem Fall eine Sollposition für das Absperrventil A7 vor, die dieses entsprechend umsetzt.
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Die Kälteanlage 1 mit dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 3 entspricht bis auf ein weiteres Absperrorgan A8 derjenigen Kälteanlage 1 nach 2. Dieses Absperrorgan A8 verbindet gemäß 3 den Kältemitteleintritt KE1 der ersten Flut 6.1 des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 mit dessen Kältemittelaustritt KA1. Mit diesem Absperrorgan A8 ist neben dem flächenreduzierten einflutigen Durchströmen über die Flut 6.1 und dem vollständigen Durchströmen des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 im AC-Betrieb eine weitere Betriebsart durchführbar, nämlich ein „Nichtdurchströmen“ des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6. Bei dieser Betriebsart bildet dieses Absperrorgan A8 einen Bypass, so dass das Kältemittel den äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 umströmt, wobei die Absperrorganen A4 und A8 offen und das Absperrorgan A6 geschlossen ist. Das Kältemittel aus dem Kältemittelverdichter 5 strömt über das Rückschlagventil R4 in den AC-Zweig 2.1.
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Der Vorteil dieses weiteren mittels des Absperrorgans A8 realisierten AC-Betriebs der Kälteanlage 1 nach 3 besteht darin, dass eine reduzierte Wärmeabgabe an die Umgebung ein höheres Druckverhältnis im AC-System und damit einen stabileren Anlagenbetrieb erlaubt..
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Dieses Absperrorgan A8 kann mit dem Absperrorgan A7, welches das Rückschlagventil R4 ersetzen kann, als 3-2-Wegeventil zusammengefasst werden.
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Aber auch für den Luftwärmepumpenbetrieb ermöglicht das zusätzliche Absperrventil A8 neben der Funktion der flächenreduzierten, d. h. einflutigen Durchströmung des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 über die Flut 6.1 eine ganzflächige, d. h. zweiflutige Durchströmung des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 über die Fluten 6.1 und 6.2. Dabei sind die Absperrorgane A8 und A6 geöffnet und A7 geschlossen.
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Durch Einbringen weiterer Ventile am äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6 kann auch eine Kältemitteleinströmung in diesen beim Bypassbetrieb unterbunden werden. Weiter kann auf diese Weise die Festlegung der aktiv durchströmten Flut beeinflusst werden.
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Im Folgenden werden die Funktionen der Druck-Temperatursensoren pT1 bis pT5 der Kältemittelkreisläufe 2 gemäß den 1, 2 und 3 erläutert.
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Der erste Druck-Temperatursensor pT1 des Kältemittelkreislaufs 1 dient zur Bestimmung der Kältemitteltemperatur sowie des Hochdrucks des verdichteten Mediums am Austritt des Kältemittelverdichters 5. Die Überwachung dieser beiden Größen dient dazu, die maximal zulässigen mechanischen und thermischen Belastungen der Kälteanlage speziell am Austritt des Kältemittelverdichters 5 zu überwachen und ggf. durch Abregelungsmaßnahmen, eingefordert durch ein Steuergerät, bspw. einem Klimasteuergerät, den Systembetrieb zu limitieren, um die zulässigen Höchstwerte nicht zu überschreiten.
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Der zweite Druck-Temperatursensor pT2 des Kältemittelkreislaufs 1 dient zur Unterfüllungserkennung, aber auch zur Einstellung und Überwachung eines geforderten Niederdrucks.
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Der an der Austrittsseite des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6 vorgesehene dritte Druck-Temperatursensor pT3 des Kältemittelkreislaufs 1 dient primär zur Einstellung bzw. Überwachung der Systembetriebsgrößen „optimaler Hochdruck“ bei überkritischem Systembetrieb bzw. „Unterkühlung nach dem äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 6“ bei unterkritischem System betrieb. Dieser dritte Druck-Temperatursensor pT3 ist in den Kältemittelkreisläufen 2 gemäß den 2 und 3 stromabwärts des Expansionsorgans A6 und des Rückschlagventils A4 in dem AC-Zweig 2.1 angeordnet.
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Der stromabwärts des Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 4 angeordnete vierte Druck-Temperatursensor pT4 dient zur Steuerung, aber auch zur Überwachung der unterschiedlichen Betriebsmodi des Kältemittelkreislaufs 2, insbesondere im Wärmepumpenmodus bei aktiv durchströmten Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager 4 durch ein Steuergerät bspw. ein Klimasteuergerät.
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Der fünfte Druck-Temperatursensor pT5 des Kältemittelkreislaufs 1 dient der Überwachung und Regelung des Überhitzungsgrades am Austritt des Chillers 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kälteanlage
- 1.1
- Klimagerät
- 2
- Kältemittelkreislauf der Kälteanlage 1
- 2.1
- AC des Kältemittelkreislauf 2
- 2.2
- Heizzweig
- 2.3
- Wärmepumpenzweig
- 2.4
- Wärmepumpenrückführzweig
- 2.5
- Absaugzweig
- 3
- Verdampfer
- 3.1
- Verdampferzweig
- 4
- Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager
- 5
- Kältemittelverdichter
- 6
- äußerer Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager
- 9
- Chiller
- 9.0
- Kühlmittelkreislauf des Chillers 8
- 9.1
- Chillerzweig
- 10
- Akkumulator
- 11
- innerer Wärmeübertrager
- A1
- erstes Absperrorgan
- A2
- zweites Absperrorgan
- A3
- drittes Absperrorgan
- A4
- Absperrorgan
- A5
- Absperrorgan
- A6
- Absperrorgan
- A7
- Absperrorgan
- A8
- Absperrorgan
- Ab1
- Abzweigpunkt
- Ab2
- Abzweigpunkt
- Ab3
- Abzweigpunkt
- AE1
- absperrbares erstes Expansionsorgan
- AE2
- absperrbares zweites Expansionsorgan
- AE3
- absperrbares Expansionsorgan
- AE4
- absperrbares Expansionsorgan
- KA1
- Kältemittelaustritt des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6
- KA2
- weiterer Kältemittelaustritt des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6
- KE1
- Kältemitteleintritt des äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers 6
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2013/0081419 [0002]
- DE 102015016241 A1 [0003]
