DE102019204492A1 - Method for operating a heat pump, heat pump, ventilation system and vehicle - Google Patents

Method for operating a heat pump, heat pump, ventilation system and vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102019204492A1
DE102019204492A1 DE102019204492.1A DE102019204492A DE102019204492A1 DE 102019204492 A1 DE102019204492 A1 DE 102019204492A1 DE 102019204492 A DE102019204492 A DE 102019204492A DE 102019204492 A1 DE102019204492 A1 DE 102019204492A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat pump
refrigerant
heating element
evaporator
condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102019204492.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Irfan Kasap
Markus Schmitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Priority to DE102019204492.1A priority Critical patent/DE102019204492A1/en
Priority to PCT/EP2020/055493 priority patent/WO2020200607A1/en
Publication of DE102019204492A1 publication Critical patent/DE102019204492A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00371Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles carrying large numbers of passengers, e.g. buses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61DBODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B61D27/0018Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/02Heat pumps of the compression type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/22Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves between evaporator and compressor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00949Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/01Heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0409Refrigeration circuit bypassing means for the evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/31Low ambient temperatures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2501Bypass valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe (2), wobei in einem ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe (2) ein Kältemittel in einem Verdampfer (4) der Wärmepumpe (2) verdampft, wobei das Kältemittel thermische Energie (28) aus der Umgebung aufnimmt (30). Weiter wird das Kältemittel über einen Verdichter (12) der Wärmepumpe (2) in einen Verflüssiger (6) der Wärmepumpe (2) geführt, in welchem das Kältemittel abkühlt und auskondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie (28) abgibt (32). Im ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe (2) wird außerdem das Kältemittel über ein Expansionsventil (14) der Wärmepumpe (2) wieder in den Verdampfer (4) geführt.
Um ein verbessertes Verfahren zum Betreiben der Wärmepumpe (2) zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass in einem zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe (2) mittels eines Heizelements (18) der Wärmepumpe (2) dem Kältemittel thermische Energie (28) zugeführt wird. Weiter wird das Kältemittel über den Verdichter (12) in den Verflüssiger (6) der Wärmepumpe (2) geführt, in welchem das Kältemittel abkühlt und auskondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie (28) abgibt (32). In einem zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe (2) wird außerdem das Kältemittel über das Expansionsventil (14) der Wärmepumpe (2) wieder in das Heizelement (18) geführt.

Figure DE102019204492A1_0000
The invention relates to a method for operating a heat pump (2), wherein in a first operating mode of the heat pump (2) a refrigerant evaporates in an evaporator (4) of the heat pump (2), the refrigerant absorbing thermal energy (28) from the environment (30). Furthermore, the refrigerant is fed via a compressor (12) of the heat pump (2) into a condenser (6) of the heat pump (2), in which the refrigerant cools and condenses, the refrigerant emitting thermal energy (28) (32). In the first operating mode of the heat pump (2), the refrigerant is also fed back into the evaporator (4) via an expansion valve (14) of the heat pump (2).
In order to achieve an improved method for operating the heat pump (2), it is proposed that in a second operating mode of the heat pump (2) thermal energy (28) is supplied to the refrigerant by means of a heating element (18) of the heat pump (2). The refrigerant is then fed via the compressor (12) into the condenser (6) of the heat pump (2), in which the refrigerant cools down and condenses, the refrigerant emitting thermal energy (28) (32). In a second operating mode of the heat pump (2), the refrigerant is also fed back into the heating element (18) via the expansion valve (14) of the heat pump (2).
Figure DE102019204492A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe, bei dem in einem ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe ein Kältemittel in einem Verdampfer der Wärmepumpe verdampft, wobei das Kältemittel thermische Energie aus der Umgebung aufnimmt. Das Kältemittel wird über einen Verdichter der Wärmepumpe in einen Verflüssiger der Wärmepumpe geführt, in welchem das Kältemittel abkühlt und auskondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie abgibt. In dem ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe wird dann das Kältemittel über ein Expansionsventil der Wärmepumpe wieder in den Verdampfer geführt.The invention relates to a method for operating a heat pump, in which, in a first operating mode of the heat pump, a refrigerant evaporates in an evaporator of the heat pump, the refrigerant absorbing thermal energy from the environment. The refrigerant is fed via a compressor of the heat pump into a condenser of the heat pump, in which the refrigerant cools down and condenses, the refrigerant emitting thermal energy. In the first operating mode of the heat pump, the refrigerant is then fed back into the evaporator via an expansion valve of the heat pump.

In dem ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe stellt sich also ein Kältemittelkreislauf ein, bei dem das Kältemittel die Elemente der Wärmepumpe in der Abfolge Verdampfer - Verdichter - Verflüssiger - Expansionsmodul durchläuft. Diese Abfolge wird in der Regel mehrmals wiederholt.In the first operating mode of the heat pump, a refrigerant circuit is established in which the refrigerant passes through the elements of the heat pump in the sequence evaporator - compressor - condenser - expansion module. This sequence is usually repeated several times.

Eine Wärmepumpe kann beispielsweise in einer Belüftungsanlage zur Erwärmung von Luft mittels der im Verflüssiger vom Kältemittel angegebenen thermischen Energie eingesetzt werden. Dazu ist der Verflüssiger in einem Luftkanal der Belüftungsanlage angeordnet.A heat pump can, for example, be used in a ventilation system to heat air by means of the thermal energy specified by the refrigerant in the condenser. For this purpose, the condenser is arranged in an air duct of the ventilation system.

Ein Problem ist, dass der Verdichter nur bei Umgebungstemperaturen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts betreibbar ist. Das heißt, dass auch die Wärmepumpe nur bei Umgebungstemperaturen oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts betrieben werden kann.One problem is that the compressor can only be operated at ambient temperatures above a predetermined limit value. This means that the heat pump can only be operated at ambient temperatures above the specified limit value.

Wird die Wärmepumpe in einer Belüftungsanlage - wie zuvor beschrieben - eingesetzt, so ist in der Regel zusätzlich zu der Wärmepumpe ein elektrisches Heizelement nötig, welches ebenfalls in dem Luftkanal der Belüftungsanlage angeordnet ist. If the heat pump is used in a ventilation system - as described above - an electrical heating element, which is also arranged in the air duct of the ventilation system, is generally necessary in addition to the heat pump.

Bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird dann die Wärmepumpe deaktiviert und das Heizelement aktiviert. Das Heizelement wird dann zur direkten Erwärmung von Luft eingesetzt. Dazu wandelt das Heizelement elektrische Energie in thermische Energie um und gibt diese an die Luft ab.At ambient temperatures below the specified limit, the heat pump is deactivated and the heating element activated. The heating element is then used to heat the air directly. To do this, the heating element converts electrical energy into thermal energy and releases it into the air.

Das im Luftkanal angeordnete Heizelement ist groß und schwer. Besonders im mobilen Bereich, d. h. besonders bei Fahrzeugen, ist es eine Bestrebung, Gewicht und Platz zu sparen. Große und schwere Heizelemente stehen dem entgegen.The heating element arranged in the air duct is large and heavy. Especially in the mobile sector, i. H. especially with vehicles, there is an effort to save weight and space. Large and heavy heating elements oppose this.

Ein weiterer Nachteil ist, dass der Wärmeübergang von der Oberfläche des im Luftkanal angeordneten Heizelements auf Luft relativ schlecht ist. Um eine ausreichende Erwärmung der Luft zu gewährleisten, sind hohe Temperaturen der Oberfläche des Heizelements nötig. Aufgrund der hohen Temperaturen müssen wiederum Sicherheitselemente wie Thermostate und/oder Esti-Schalter vorgesehen werden.Another disadvantage is that the heat transfer from the surface of the heating element arranged in the air duct to air is relatively poor. In order to ensure sufficient heating of the air, high temperatures of the surface of the heating element are necessary. Because of the high temperatures, safety elements such as thermostats and / or Esti switches have to be provided.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe anzugeben, welches in einem größeren Temperaturbereich als bisher benutzt werden kann. Vorzugsweise kann aufgrund des verbesserten Verfahrens auf ein parallel zu der Wärmepumpe verwendbares Heizelement im Luftkanal einer Belüftungsanlage verzichtet werden.An object of the invention is to provide an improved method for operating a heat pump which can be used in a larger temperature range than before. Due to the improved method, a heating element that can be used in parallel with the heat pump in the air duct of a ventilation system can preferably be dispensed with.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem erfindungsgemäß in einem zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe mittels eines Heizelements der Wärmepumpe dem Kältemittel thermische Energie zugeführt wird. Weiter wird das Kältemittel über den Verdichter in den Verflüssiger der Wärmepumpe geführt, in welchem das Kältemittel abkühlt und auskondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie abgibt. In dem zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe wird dann das Kältemittel über das Expansionsventil der Wärmepumpe wieder in das Heizelement geführt.The object is achieved by a method of the type mentioned at the beginning, in which, according to the invention, in a second operating mode of the heat pump, thermal energy is supplied to the refrigerant by means of a heating element of the heat pump. Furthermore, the refrigerant is fed via the compressor into the condenser of the heat pump, in which the refrigerant cools down and condenses, the refrigerant emitting thermal energy. In the second operating mode of the heat pump, the refrigerant is then fed back into the heating element via the expansion valve of the heat pump.

Auf diese Weise kann die Wärmepumpe in einem größeren Temperaturbereich als bisher betrieben werden. Insbesondere kann die Wärmepumpe bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts in dem erfindungsgemäßen zweiten Betriebsmodus betrieben werden.In this way, the heat pump can be operated in a wider temperature range than before. In particular, the heat pump can be operated in the second operating mode according to the invention at ambient temperatures below the predetermined limit value.

Auf diese Weise kann bei Belüftungsanlagen darauf verzichtet werden, im Luftkanal zusätzlich zu der Wärmepumpe ein separates Heizelement vorzusehen.In this way, in ventilation systems, there is no need to provide a separate heating element in the air duct in addition to the heat pump.

Ferner ist der für das Heizelement der Wärmepumpe geltende Wärmeübergang auf das Kältemittel besser/effektiver als ein Wärmeübergang auf Luft. Deshalb kann das Heizelement der Wärmepumpe deutlich kleiner und leichter sein als ein zu der Wärmepumpe separates Heizelement. Auf diese Weise kann Gewicht und Platz gespart werden.Furthermore, the heat transfer to the refrigerant that applies to the heating element of the heat pump is better / more effective than heat transfer to air. The heating element of the heat pump can therefore be significantly smaller and lighter than a heating element that is separate from the heat pump. In this way, weight and space can be saved.

Vorzugsweise stellt sich im ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe ein Kältemittelkreislauf ein, bei dem das Kältemittel die Elemente der Wärmepumpe in der Abfolge Verdampfer - Verdichter - Verflüssiger - Expansionsmodul durchläuft. Diese Abfolge kann mehrmals wiederholt werden.In the first operating mode of the heat pump, a refrigerant circuit is preferably established in which the refrigerant removes the elements of the heat pump in the sequence evaporator - compressor - Condenser - expansion module passes through. This sequence can be repeated several times.

Vorzugsweise stellt sich im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe ein Kältemittelkreislauf ein, bei dem das Kältemittel die Elemente der Wärmepumpe in der Abfolge Heizelement - Verdichter - Verflüssiger - Expansionsmodul durchläuft. Diese Abfolge kann mehrmals wiederholt werden.In the second operating mode of the heat pump, a refrigerant circuit is preferably established in which the refrigerant passes through the elements of the heat pump in the sequence heating element - compressor - condenser - expansion module. This sequence can be repeated several times.

Es ist bevorzugt, wenn das Heizelement elektrische Energie in thermische Energie umwandelt. Das heißt, dass das Heizelement vorzugsweise ein elektrisches Heizelement ist.It is preferred if the heating element converts electrical energy into thermal energy. That is, the heating element is preferably an electrical heating element.

Prinzipiell kann das Heizelement auch ein anderes Heizelement sein. Beispielsweise könnte das Heizelement auch mit einem heißen Fluid betrieben werden.In principle, the heating element can also be another heating element. For example, the heating element could also be operated with a hot fluid.

Zweckmäßigerweise wird mittels des Heizelements das Kältemittel über seinen Kondensationspunkt erhitzt. Insbesondere kann das Kältemittel mittels des Heizelements überhitzt werden. Auf diese Weise kann eine Kondensation in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verflüssiger vermieden werden.The refrigerant is expediently heated above its condensation point by means of the heating element. In particular, the refrigerant can be overheated by means of the heating element. In this way, condensation in the direction of flow of the refrigerant upstream of the condenser can be avoided.

Im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe kann dem Kältemittel zumindest teilweise mittels des Heizelements thermische Energie zugeführt werden. Beispielsweise kann dem Kältemittel im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe ausschließlich mittels des Heizelements thermische Energie zugeführt werden.In the second operating mode of the heat pump, thermal energy can be supplied at least partially to the refrigerant by means of the heating element. For example, in the second operating mode of the heat pump, thermal energy can be supplied to the refrigerant exclusively by means of the heating element.

Vorzugsweise wird unter der Verwendung von Wegeventilen zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet.It is preferable to switch between the first and the second operating mode using directional control valves.

Die Wärmepumpe wird zweckmäßigerweise bei Umgebungstemperaturen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts im ersten Betriebsmodus betrieben.The heat pump is expediently operated at ambient temperatures above a predetermined limit value in the first operating mode.

Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Wärmepumpe bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts im zweiten Betriebsmodus betrieben wird.It is also useful if the heat pump is operated in the second operating mode at ambient temperatures below the specified limit value.

Ferner ist die Erfindung gerichtet auf eine Wärmepumpe mit einem Verdampfer und einen Verflüssiger. Eine verdampferseitige Kältemittelleitung der Wärmepumpe führt durch den Verdampfer hindurch. Außerdem führt eine verflüssigerseitige Kältemittelleitung durch den Verflüssiger hindurch. Die verdampferseitige Kältemittelleitung ist einerseits über einen Verdichter und andererseits über ein Expansionsventil mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung zu einem Kältemittelkreislauf verbunden.The invention is also directed to a heat pump with an evaporator and a condenser. An evaporator-side refrigerant line of the heat pump runs through the evaporator. In addition, a refrigerant line on the condenser side leads through the condenser. The evaporator-side refrigerant line is connected, on the one hand, via a compressor and, on the other hand, via an expansion valve to the condenser-side refrigerant line to form a refrigerant circuit.

Erfindungsgemäß umfasst die Wärmepumpe ein Heizelement. Außerdem umfasst die Wärmepumpe eine weitere Kältemittelleitung, die durch das Heizelement hindurch führt. Die weitere Kältemittelleitung ist zu der verdampferseitigen Kältemittelleitung parallel geschaltet.According to the invention, the heat pump comprises a heating element. In addition, the heat pump comprises a further refrigerant line that leads through the heating element. The further refrigerant line is connected in parallel to the evaporator-side refrigerant line.

Auf diese Weise kann die Wärmepumpe in einem größeren Temperaturbereich als bisher betreibbar sein.In this way, the heat pump can be operated in a larger temperature range than before.

Als Kältemittelkreislauf kann ein Kreislauf für ein Kältemittel aufgefasst werden.A circuit for a refrigerant can be understood as a refrigerant circuit.

Es ist zweckmäßig, wenn die weitere Kältemittelleitung einerseits über den Verdichter und andererseits über das Expansionsventil mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung verbunden ist. Insbesondere kann die weitere Kältemittelleitung mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung zu einem weiteren Kältemittelkreislauf verbunden sein.It is useful if the additional refrigerant line is connected to the condenser-side refrigerant line on the one hand via the compressor and on the other hand via the expansion valve. In particular, the further refrigerant line can be connected to the condenser-side refrigerant line to form a further refrigerant circuit.

Es ist bevorzugt, wenn das Heizelement ein elektrisches Heizelement ist.It is preferred if the heating element is an electrical heating element.

Zweckmäßigerweise führen die Kältemittelleitungen der Wärmepumpe im Betrieb der Wärmepumpe ein Kältemittel.The refrigerant lines of the heat pump expediently carry a refrigerant when the heat pump is in operation.

Vorzugsweise ist das Heizelement dazu eingerichtet, einem in der weiteren Kältemittelleitung geführten Kältemittel thermische Energie zuzuführen. Insbesondere kann das Heizelement dazu eingerichtet sein, einem durch das Heizelement hindurch geführten Kältemittel thermische Energie zuzuführen.The heating element is preferably set up to supply thermal energy to a refrigerant carried in the further refrigerant line. In particular, the heating element can be set up to supply thermal energy to a refrigerant passed through the heating element.

Die Wärmepumpe umfasst vorteilhafterweise ein erstes Wegeventil, welches vorzugsweise zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter angeordnet ist. Insbesondere kann das erste Wegeventil in der Kühlmittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter angeordnet sein.The heat pump advantageously comprises a first directional valve, which is preferably arranged between the evaporator and the compressor. In particular, the first directional control valve can be arranged in the coolant line between the evaporator and the compressor.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Wärmepumpe ein zweites Wegeventil umfasst, welches vorzugsweise zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfer angeordnet ist. Insbesondere kann das zweite Wegeventil in der Kühlmittelleitung zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfer angeordnet sein.It is also advantageous if the heat pump includes a second directional valve, which is preferably arranged between the expansion valve and the evaporator. In particular, the second directional control valve can be arranged in the coolant line between the expansion valve and the evaporator.

Zweckmäßigerweise ist die weitere Kühlmittelleitung einerseits an das erste Wegeventil und andererseits an das zweite Wegeventil angeschlossen.The further coolant line is expediently connected on the one hand to the first directional control valve and on the other hand to the second directional control valve.

Insbesondere kann die weitere Kühlmittelleitung über die Wegeventile zu der ersten Kühlmittelleitung parallel geschaltet sein. Weiter kann die weitere Kühlmittelleitung über die Wegeventile mit der zweiten Kühlmittelleitung - insbesondere zu dem zweiten Kühlmittelkreislauf - verbunden sein.In particular, the further coolant line can be connected in parallel to the first coolant line via the directional control valves. Furthermore, the further coolant line can be connected to the second coolant line - in particular to the second coolant circuit - via the directional control valves.

Zweckmäßigerweise sind die Wegeventile dazu eingerichtet, zwischen dem erstgenannten Kältemittelkreislauf und dem weiteren Kältemittelkreislauf umzuschalten.The directional control valves are expediently set up to switch between the first-mentioned refrigerant circuit and the further refrigerant circuit.

Es ist vorteilhaft, wenn die Wegeventile dazu eingerichtet sind, den erstgenannten Kältemittelkreislauf zu aktivieren und - insbesondere gleichzeitig - den weiteren Kältemittelkreislauf zu deaktivieren. Auf diese Weise kann dem Kältemittel in dem Verdampfer thermische Energie zugeführt werden.It is advantageous if the directional control valves are set up to activate the first-mentioned refrigerant circuit and, in particular at the same time, to deactivate the further refrigerant circuit. In this way, thermal energy can be supplied to the refrigerant in the evaporator.

Weiter ist vorteilhaft, wenn die Wegeventile dazu eingerichtet sind, den erstgenannten Kältemittelkreislauf zu deaktivieren und - insbesondere gleichzeitig - den weiteren Kältemittelkreislauf zu aktivieren. Auf diese Weise kann dem Kältemittel thermische Energie mittels des Heizelements zugeführt werden.It is also advantageous if the directional control valves are set up to deactivate the first-mentioned refrigerant circuit and, in particular at the same time, to activate the further refrigerant circuit. In this way, thermal energy can be supplied to the refrigerant by means of the heating element.

Die Wegeventile können dazu eingerichtet sein, beide Kältemittelkreisläufe - insbesondere gleichzeitig - zu aktivieren. Auf diese Weise kann zumindest einem Teil des Kältemittels thermische Energie mittels des Heizelements zugeführt werden. Weiter kann auf diese Weise einem Teil des Kältemittels in dem Verdampfer thermische Energie zugeführt werden.The directional control valves can be set up to activate both refrigerant circuits, in particular simultaneously. In this way, thermal energy can be supplied to at least part of the refrigerant by means of the heating element. Furthermore, in this way, thermal energy can be supplied to part of the refrigerant in the evaporator.

Weiter können die Wegeventile dazu eingerichtet sein, beide Kältemittelkreisläufe - insbesondere gleichzeitig - zu deaktivieren. Auf diese Weise kann die Wärmepumpe deaktiviert werden.The directional control valves can also be set up to deactivate both refrigerant circuits, in particular at the same time. In this way the heat pump can be deactivated.

Es ist vorteilhaft, wenn die Wegeventile mittels elektrischer Signale steuerbar sind.It is advantageous if the directional control valves can be controlled by means of electrical signals.

Die Wegeventile können zum Beispiel als Magnetventile ausgebildet sein. Prinzipiell sind jedoch auch andere Wegeventile denkbar.The directional control valves can be designed as solenoid valves, for example. In principle, however, other directional control valves are also conceivable.

Vorzugsweise ist zumindest eines der Wegeventile als 3-Wegeventil ausgebildet. Insbesondere kann jedes der Wegeventile jeweils als 3-Wegeventil ausgebildet sein.At least one of the directional valves is preferably designed as a 3-way valve. In particular, each of the directional control valves can be designed as a 3-way valve.

Ferner ist die Erfindung auf eine Belüftungsanlage mit der zuvor genannten Wärmepumpe und/oder eine seiner Weiterbildungen gerichtet. Die Belüftungsanlage weist außerdem einen Luftkanal auf, in welchem der Verflüssiger der Wärmepumpe angeordnet ist.Furthermore, the invention is directed to a ventilation system with the aforementioned heat pump and / or one of its developments. The ventilation system also has an air duct in which the condenser of the heat pump is arranged.

Zweckmäßigerweise ist die Wärmepumpe, insbesondere dessen Verflüssiger, zum Erwärmen von Luft im Luftkanal eingerichtet.The heat pump, in particular its condenser, is expediently set up to heat air in the air duct.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Wärmepumpe kann in dem Luftkanal auf ein zur Wärmepumpe separates elektrisches Heizelement zum direkten Erwärmen von Luft verzichtet werden.Due to the design of the heat pump according to the invention, an electrical heating element separate from the heat pump for direct heating of air can be dispensed with in the air duct.

Auf diese Weise kann Platz und Gewicht gespart werden.In this way, space and weight can be saved.

Die Belüftungsanlage kann eine Belüftungsanlage mit einer Heizfunktion sein. Weiter kann die Belüftungsanlage eine Klimaanlage sein. Insbesondere kann die Wärmepumpe - insbesondere in einem weiteren Betriebsmodus - auch als Kühlgerät verwendet werden.The ventilation system can be a ventilation system with a heating function. The ventilation system can also be an air conditioning system. In particular, the heat pump - in particular in a further operating mode - can also be used as a cooling device.

Weiter ist die Erfindung auf ein Fahrzeug mit der zuvor genannten Belüftungsanlage und/oder eine seiner Weiterbildungen gerichtet. Das Fahrzeug umfasst außerdem einen Innenraum, wobei der Luftkanal der Belüftungsanlage in den Innenraum mündet.The invention is also directed to a vehicle with the aforementioned ventilation system and / or one of its developments. The vehicle also includes an interior, the air duct of the ventilation system opening into the interior.

Zweckmäßigerweise wird in den Innenraum zu leitende Luft durch den Luftkanal hindurch geführt. Die im Verflüssiger vom Kältemittel abgegebene thermische Energie kann die Luft im Luftkanal erwärmen. Dann kann die erwärmte Luft dem Innenraum zugeführt werden.Appropriately, air to be conducted into the interior is passed through the air duct. The thermal energy released by the refrigerant in the condenser can heat the air in the air duct. Then the heated air can be supplied to the interior.

Das Fahrzeug kann beispielsweise als Schienenfahrzeug ausgebildet sein. Weiter kann das Fahrzeug als Bus, Lastwagen oder anderes Fahrzeug ausgebildet sein.The vehicle can be designed as a rail vehicle, for example. The vehicle can also be designed as a bus, truck or other vehicle.

Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Wärmepumpe, der Belüftungsanlage und dem Fahrzeug kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und umgekehrt.The description of advantageous embodiments of the invention given so far contains numerous features, some of which are reproduced in several combined form in the individual subclaims. These features can, however, expediently also be viewed individually and combined to form further useful combinations. In particular, these features can be combined individually and in any suitable combination with the method according to the invention and the heat pump according to the invention, the ventilation system and the vehicle. Process features are thus also to be seen objectively formulated as a property of the corresponding device unit and vice versa.

Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das jeweilige Zahlwort eingeschränkt sein.Even if in the description or in the patent claims some terms are used in the singular or in connection with a numerical word, the scope of the invention for these terms is not to be restricted to the singular or the respective numerical word.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.The properties, features and advantages of this invention described above and the manner in which they are achieved will become clearer and more clearly understandable in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings. The exemplary embodiments serve to explain the invention and do not restrict the invention to the combination of features specified therein, not even with regard to functional features. In addition, suitable characteristics of each Embodiment also considered explicitly in isolation, removed from one embodiment, introduced into another embodiment to supplement it and combined with any of the claims.

Es zeigen:

  • 1 eine Wärmepumpe und
  • 2 ein Fahrzeug mit einer Belüftungsanlage, welche die Wärmepumpe aus 1 aufweist.
Show it:
  • 1 a heat pump and
  • 2 a vehicle with a ventilation system, which the heat pump from 1 having.

1 zeigt schematisch eine Wärmepumpe 2. Die Wärmepumpe 2 weist einen Verdampfer 4 und einen Verflüssiger 6 auf. 1 shows schematically a heat pump 2 . The heat pump 2 has an evaporator 4th and a condenser 6th on.

Die Wärmepumpe 2 weist außerdem eine verdampferseitige Kältemittelleitung 8 auf, die durch den Verdampfer 4 hindurchführt. Weiter weist die Wärmepumpe 2 eine verflüssigerseitige Kältemittelleitung 10 auf, die durch den Verflüssiger 6 hindurchführt.The heat pump 2 also has an evaporator-side refrigerant line 8th on that by the evaporator 4th leads through. Next, the heat pump 2 a condenser-side refrigerant line 10 on by the condenser 6th leads through.

Die verdampferseitige Kältemittelleitung 8 kann innerhalb des Verdampfers 4 beispielsweise mäanderförmig verlaufen. Auch die verflüssigerseitige Kältemittelleitung 10 kann innerhalb des Verflüssigers 6 beispielsweise mäanderförmig verlaufen (nicht gezeigt).The evaporator-side refrigerant line 8th can inside the evaporator 4th for example meander. Also the refrigerant line on the condenser side 10 can be inside the condenser 6th for example meander (not shown).

Die verdampferseitige Kältemittelleitung 8 ist einerseits über einen Verdichter 12 und andererseits über ein Expansionsventil 14 mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung 10 verbunden. Insbesondere ist die verdampferseitige Kältemittelleitung 8 mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung 10 zu einem Kältemittelkreislauf 16 verbunden. Der Kältemittelkreislauf 16 ist in 1 durch Pfeile angedeutet.The evaporator-side refrigerant line 8th is on the one hand via a compressor 12 and on the other hand via an expansion valve 14th with the condenser-side refrigerant line 10 connected. In particular, the evaporator-side refrigerant line is 8th with the condenser-side refrigerant line 10 to a refrigerant circuit 16 connected. The refrigerant circuit 16 is in 1 indicated by arrows.

Die Wärmepumpe 2 weist außerdem ein Heizelement 18 auf. Das Heizelement 18 ist als elektrisches Heizelement ausgebildet.The heat pump 2 also has a heating element 18th on. The heating element 18th is designed as an electrical heating element.

Ferner weist die Wärmepumpe 2 eine weitere Kältemittelleitung 20 auf, die durch das Heizelement 18 hindurch führt.Furthermore, the heat pump 2 another refrigerant line 20th on by the heating element 18th leads through.

Die weitere Kältemittelleitung 20 ist zu der verdampferseitigen Kältemittelleitung 8 parallel geschaltet.The further refrigerant line 20th is to the evaporator-side refrigerant line 8th connected in parallel.

Die weitere Kältemittelleitung 20 ist einerseits über den Verdichter 12 und andererseits über das Expansionsventil 14 mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung 10 verbunden. Insbesondere ist die weitere Kältemittelleitung 20 mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung 10 zu einem weiteren Kältemittelkreislauf 22 verbunden. Der weitere Kältemittelkreislauf 22 ist in 1 durch Pfeile angedeutet.The further refrigerant line 20th is on the one hand via the compressor 12 and on the other hand via the expansion valve 14th with the condenser-side refrigerant line 10 connected. In particular, there is the further refrigerant line 20th with the condenser-side refrigerant line 10 to another refrigerant circuit 22nd connected. The further refrigerant circuit 22nd is in 1 indicated by arrows.

Die Wärmepumpe 2 weist ein erstes Wegeventil 24 auf, welches zwischen dem Verdampfer 4 und dem Verdichter 12 angeordnet ist.The heat pump 2 has a first directional control valve 24 on, which is between the evaporator 4th and the compressor 12 is arranged.

Außerdem weist die Wärmepumpe 2 ein zweites Wegeventil 26 auf, welches zwischen dem Expansionsventil 14 und dem Verdampfer 4 angeordnet ist.Also, the heat pump has 2 a second directional valve 26th on, which between the expansion valve 14th and the evaporator 4th is arranged.

Die weitere Kühlmittelleitung 20 ist einerseits an das erste Wegeventil 24 und andererseits an das zweite Wegeventil 26 angeschlossen. Auf diese Weise ist die weitere Kühlmittelleitung 20 zu der verdampferseitigen Kältemittelleitung 8 parallel geschaltet. Auf diese Weise ist die weitere Kühlmittelleitung 20 außerdem mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung 10 zu dem weiteren Kältemittelkreislauf 22 verbunden.The further coolant line 20th is on the one hand to the first directional control valve 24 and on the other hand to the second directional control valve 26th connected. This is how the further coolant line is 20th to the evaporator-side refrigerant line 8th connected in parallel. This is how the further coolant line is 20th also with the condenser-side refrigerant line 10 to the further refrigerant circuit 22nd connected.

Die Wegeventile 24, 26 sind mittels elektrischer Signale steuerbar. In diesem Beispiel sind die Wegeventile 24, 26 jeweils als Magnetventil ausgebildet.The directional control valves 24 , 26th can be controlled by means of electrical signals. In this example the directional control valves are 24 , 26th each designed as a solenoid valve.

Die Wegeventile 24, 26 sind dazu eingerichtet, zwischen dem erstgenannten Kältemittelkreislauf 16 und dem zweiten Kältemittelkreislauf 22 umzuschalten.The directional control valves 24 , 26th are set up between the first-mentioned refrigerant circuit 16 and the second refrigerant circuit 22nd to switch.

Die Kältemittelleitungen 8, 10, 20 der Wärmepumpe 2 führen im Betrieb der Wärmepumpe ein Kältemittel.The refrigerant lines 8th , 10 , 20th the heat pump 2 carry a refrigerant when the heat pump is in operation.

Die Wärmepumpe 2 weist (zumindest) zwei Betriebsmodi auf.The heat pump 2 has (at least) two operating modes.

Im ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 wird das Kältemittel durch den erstgenannten Kältemittelkreislauf 16 geführt. Das heißt, dass im ersten Betriebsmodus der erstgenannte Kältemittelkreislauf 16 aktiviert ist und der weitere Kältemittelkreislauf 22 deaktiviert ist.In the first operating mode of the heat pump 2 the refrigerant passes through the first-mentioned refrigerant cycle 16 guided. This means that in the first operating mode the first-mentioned refrigerant circuit 16 is activated and the other refrigerant circuit 22nd is deactivated.

Im ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 verdampft das Kältemittel in dem Verdampfer 4, wobei das Kältemittel thermische Energie 28 aus der Umgebung aufnimmt (Aufnahme 30). Dann wird das Kältemittel über den Verdichter 12 in den Verflüssiger 6 geführt. In dem Verflüssiger 6 kühlt das Kältemittel ab und kondensiert aus, wobei das Kältemittel thermische Energie 28 abgibt (Abgabe 32). Das Kältemittel wird dann über das Expansionsventil 14 wieder in den Verdampfer 4 geführt.In the first operating mode of the heat pump 2 the refrigerant evaporates in the evaporator 4th , the refrigerant being thermal energy 28 from the environment (recording 30th ). Then the refrigerant goes through the compressor 12 into the condenser 6th guided. In the condenser 6th cools down the refrigerant and condenses out, whereby the refrigerant has thermal energy 28 submits (submission 32 ). The refrigerant is then released through the expansion valve 14th back into the vaporizer 4th guided.

Im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 wird das Kältemittel durch den zweiten Kältemittelkreislauf 22 geführt. Das heißt, dass das Kältemittel im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 - anstatt durch den Verdampfer 4 - durch das Heizelement 18 geführt wird. Das heißt weiter, dass im zweiten Betriebsmodus der erstgenannte Kältemittelkreislauf 16 deaktiviert ist und der weitere Kältemittelkreislauf 22 aktiviert ist.In the second operating mode of the heat pump 2 the refrigerant is passed through the second refrigerant circuit 22nd guided. That means that the refrigerant is in the second operating mode of the heat pump 2 - instead of the vaporizer 4th - by the heating element 18th to be led. This also means that im second operating mode, the first-mentioned refrigerant circuit 16 is deactivated and the other refrigerant circuit 22nd is activated.

Im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 wird mittels des Heizelements 18 der Wärmepumpe 2 dem Kältemittel thermische Energie 28 zugeführt (nicht dargestellt). Dazu wandelt das Heizelement 18 elektrische Energie in thermische Energie um. Mittels des Heizelements 18 wird das Kältemittel über seinen Kondensationspunkt erhitzt.In the second operating mode of the heat pump 2 is by means of the heating element 18th the heat pump 2 the refrigerant thermal energy 28 supplied (not shown). To do this, the heating element converts 18th electrical energy into thermal energy. By means of the heating element 18th the refrigerant is heated above its condensation point.

Dann wird das Kältemittel über den Verdichter 12 in den Verflüssiger 6 geführt. In dem Verflüssiger 6 kühlt das Kältemittel ab und kondensiert aus, wobei das Kältemittel thermische Energie 28 abgibt (Abgabe 32). Das Kältemittel wird dann über das Expansionsventil 14 wieder in das Heizelement 18 geführt.Then the refrigerant goes through the compressor 12 into the condenser 6th guided. In the condenser 6th cools down the refrigerant and condenses out, whereby the refrigerant has thermal energy 28 submits (submission 32 ). The refrigerant is then released through the expansion valve 14th back into the heating element 18th guided.

Bei Umgebungstemperaturen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts wird die Wärmepumpe 2 im ersten Betriebsmodus betrieben.At ambient temperatures above a specified limit, the heat pump will 2 operated in the first operating mode.

Bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die Wärmepumpe 2 im zweiten Betriebsmodus betrieben.At ambient temperatures below the specified limit, the heat pump will 2 operated in the second operating mode.

Zwischen den Betriebsmodi kann unter der Verwendung von den Wegeventilen 24, 26 umgeschaltet werden.You can switch between the operating modes using the directional control valves 24 , 26th be switched.

Das heißt, dass unter der Verwendung von den Wegeventilen 24, 26 zwischen dem erstgenannten Kältemittelkreislauf 16 und dem weiteren Kältemittelkreislauf 22 umgeschaltet werden kann.That means that using the directional control valves 24 , 26th between the first-mentioned refrigerant circuit 16 and the further refrigerant circuit 22nd can be switched.

Ferner ist es möglich, dass die Wärmepumpe 2 - zusätzlich oder anstatt des zweiten Betriebsmodus - einen dritten Betriebsmodus aufweist.It is also possible that the heat pump 2 - in addition to or instead of the second operating mode - has a third operating mode.

Im dritten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 kann das Kältemittel durch den erstgenannten Kältemittelkreislauf 16 und durch den weiteren Kältemittelkreislauf 22 geführt werden. Das heißt, im dritten Betriebsmodus der Wärmepumpe 2 kann das Kältemittel zum Teil durch den erstgenannten Kältemittelkreislauf 16 und zum Teil durch den weiteren Kältemittelkreislauf 22 geführt werden. Auf diese Weise kann im dritten Betriebsmodus ein Teil des Kältemittels den Verdampfer 4 durchströmen und ein Teil des Kältemittels das Heizelement 18 durchströmen.In the third operating mode of the heat pump 2 can the refrigerant through the first-mentioned refrigerant circuit 16 and through the further refrigerant circuit 22nd be guided. That is, in the third operating mode of the heat pump 2 the refrigerant can partly through the first-mentioned refrigerant circuit 16 and partly through the further refrigerant circuit 22nd be guided. In this way, in the third operating mode, part of the refrigerant can use the evaporator 4th flow through and part of the refrigerant the heating element 18th flow through.

2 zeigt ein Fahrzeug 34 mit einer Belüftungsanlage 36, welche die Wärmepumpe 2 aus 1 aufweist. 2 shows a vehicle 34 with a ventilation system 36 which the heat pump 2 out 1 having.

Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus 1, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Elemente werden grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in das folgende Ausführungsbeispiel übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind.The following description is essentially limited to the differences from the exemplary embodiment 1 , to which reference is made for features and functions that remain the same. Elements that essentially remain the same are designated with the same reference numerals and features that are not mentioned have been adopted in the following exemplary embodiment without being described again.

Das Fahrzeug 34 ist in diesem Beispiel als Schienenfahrzeug ausgeführt. Insbesondere in Schienenfahrzeugen ist eine Platz- und Gewichtsersparnis von besonderer Bedeutung.The vehicle 34 is designed as a rail vehicle in this example. Saving space and weight is particularly important in rail vehicles.

Die Belüftungsanlage 36 weist einen Luftkanal 38 auf. Der Verflüssiger 6 der Wärmepumpe 2 ist in dem Luftkanal 38 angeordnet.The ventilation system 36 has an air duct 38 on. The liquefier 6th the heat pump 2 is in the air duct 38 arranged.

Das Fahrzeug 34 weist einen Innenraum 40 auf, in welchen der Luftkanal 38 der Belüftungsanlage 36 mündet.The vehicle 34 has an interior 40 in which the air duct 38 the ventilation system 36 flows out.

Durch den Luftkanal 38 wird Luft 42 geführt. Beispielsweise kann die durch den Luftkanal 38 geführte Luft 42 Luft 42 aus der Umgebung sein. Die Strömung der Luft 42 durch den Luftkanal 38 hindurch ist in 2 durch Pfeile dargestellt.Through the air duct 38 becomes air 42 guided. For example, through the air duct 38 guided air 42 air 42 be from the environment. The flow of air 42 through the air duct 38 through is in 2 represented by arrows.

Im Betrieb der Wärmepumpe 2 gibt das Kältemittel, wenn es sich im Verflüssiger 6 befindet, thermische Energie 28 ab (Abgabe 32, vgl. 1). Die Abgabe 32 der thermischen Energie 28 erfolgt sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe (bzw. auch im dritten Betriebsmodus, falls vorhanden). Auf diese Weise kann die durch den Luftkanal 38 geführte Luft 42 erwärmt werden. Die erwärmte Luft wird dann in den Innenraum 40 geleitet.When the heat pump is in operation 2 releases the refrigerant when it is in the condenser 6th located, thermal energy 28 from (delivery 32 , see. 1 ). The levy 32 of thermal energy 28 takes place both in the first and in the second operating mode of the heat pump (or also in the third operating mode, if available). In this way the can through the air duct 38 guided air 42 be heated. The heated air is then released into the interior 40 directed.

In beiden Betriebsmodi, d. h. bei Umgebungstemperaturen oberhalb sowie unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts, kann die durch den Luftkanal 38 geführte Luft 42 somit mittels der Wärmepumpe 2, insbesondere mittels ihres Verflüssigers 6, erwärmt werden.In both operating modes, ie at ambient temperatures above and below the specified limit value, the through the air duct 38 guided air 42 thus by means of the heat pump 2 , especially by means of their condenser 6th to be heated.

Im Luftkanal 38 kann damit auf eine separate Heizeinheit zur direkten Erwärmung der Luft 42 zusätzlich zur Wärmepumpe 2 verzichtet werden.In the air duct 38 can use a separate heating unit for direct heating of the air 42 in addition to the heat pump 2 be waived.

Auf diese Weise kann Platz und Gewicht gespart werden.In this way, space and weight can be saved.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in more detail by the preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
WärmepumpeHeat pump
44th
VerdampferEvaporator
66
VerflüssigerCondenser
88th
verdampferseitige KältemittelleitungEvaporator-side refrigerant line
1010
verflüssigerseitige Kältemittelleitungrefrigerant line on the condenser side
1212th
Verdichtercompressor
1414th
ExpansionsventilExpansion valve
1616
KältemittelkreislaufRefrigerant circulation
1818th
HeizelementHeating element
2020th
weitere Kältemittelleitungfurther refrigerant line
2222nd
weiterer Kältemittelkreislauffurther refrigerant circuit
2424
VentilValve
2626th
VentilValve
2828
thermische Energiethermal energy
3030th
Aufnahmeadmission
3232
AbgabeSubmission
3434
Fahrzeugvehicle
3636
BelüftungsanlageVentilation system
3838
LuftkanalAir duct
4040
Innenrauminner space
4242
Luftair

Claims (15)

Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe (2), wobei in einem ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe (2) - ein Kältemittel in einem Verdampfer (4) der Wärmepumpe (2) verdampft, wobei das Kältemittel thermische Energie (28) aus der Umgebung aufnimmt (30), - das Kältemittel über einen Verdichter (12) der Wärmepumpe (2) in einen Verflüssiger (6) der Wärmepumpe (2) geführt wird, in welchem das Kältemittel abkühlt und auskondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie (28) abgibt (32), - das Kältemittel über ein Expansionsventil (14) der Wärmepumpe (2) wieder in den Verdampfer (4) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe (2) - mittels eines Heizelements (18) der Wärmepumpe (2) dem Kältemittel thermische Energie (28) zugeführt wird, - das Kältemittel über den Verdichter (12) in den Verflüssiger (6) der Wärmepumpe (2) geführt wird, in welchem das Kältemittel abkühlt und auskondensiert, wobei das Kältemittel thermische Energie (28) abgibt (32), - das Kältemittel über das Expansionsventil (14) der Wärmepumpe (2) wieder in das Heizelement (18) geführt wird.Method for operating a heat pump (2), wherein in a first operating mode of the heat pump (2) - a refrigerant evaporates in an evaporator (4) of the heat pump (2), the refrigerant absorbing thermal energy (28) from the environment (30) - the refrigerant is fed via a compressor (12) of the heat pump (2) into a condenser (6) of the heat pump (2), in which the refrigerant cools down and condenses, the refrigerant emitting thermal energy (28) (32), - The refrigerant is fed back into the evaporator (4) via an expansion valve (14) of the heat pump (2), characterized in that in a second operating mode of the heat pump (2) - by means of a heating element (18) of the heat pump (2) Thermal energy (28) is supplied to the refrigerant, - the refrigerant is fed via the compressor (12) into the condenser (6) of the heat pump (2), in which the refrigerant cools and condenses, the refrigerant emitting thermal energy (28) ( 32) - The refrigerant is fed back into the heating element (18) via the expansion valve (14) of the heat pump (2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (18) elektrische Energie in thermische Energie (28) umwandelt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the heating element (18) converts electrical energy into thermal energy (28). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Heizelements (18) das Kältemittel über seinen Kondensationspunkt erhitzt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the refrigerant is heated above its condensation point by means of the heating element (18). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Verwendung von Wegeventilen (24, 26) zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a switch is made between the first and the second operating mode using directional control valves (24, 26). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (2) bei Umgebungstemperaturen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts im ersten Betriebsmodus betrieben wird und bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts im zweiten Betriebsmodus betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heat pump (2) is operated at ambient temperatures above a predetermined limit value in the first operating mode and is operated at ambient temperatures below the predetermined limit value in the second operating mode. Wärmepumpe (2) mit einem Verdampfer (4) und einen Verflüssiger (6), wobei eine verdampferseitige Kältemittelleitung (8) der Wärmepumpe (2) durch den Verdampfer (4) hindurchführt und eine verflüssigerseitige Kältemittelleitung (10) durch den Verflüssiger (6) hindurchführt, wobei die verdampferseitige Kältemittelleitung (8) einerseits über einen Verdichter (12) und andererseits über ein Expansionsventil (14) mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung (10) zu einem Kältemittelkreislauf (16) verbunden ist, gekennzeichnet durch ein Heizelement (18) und eine weitere Kältemittelleitung (20), die durch das Heizelement (18) hindurch führt und die zu der verdampferseitigen Kältemittelleitung (8) parallel geschaltet ist.Heat pump (2) with an evaporator (4) and a condenser (6), an evaporator-side refrigerant line (8) of the heat pump (2) passing through the evaporator (4) and a condenser-side refrigerant line (10) passing through the condenser (6) , wherein the evaporator-side refrigerant line (8) is connected on the one hand via a compressor (12) and on the other hand via an expansion valve (14) to the condenser-side refrigerant line (10) to form a refrigerant circuit (16), characterized by a heating element (18) and a further refrigerant line (20), which leads through the heating element (18) and which is connected in parallel to the evaporator-side refrigerant line (8). Wärmepumpe (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kältemittelleitung (20) einerseits über den Verdichter (12) und andererseits über das Expansionsventil (14) mit der verflüssigerseitigen Kältemittelleitung (10) zu einem weiteren Kältemittelkreislauf (22) verbunden ist.Heat pump (2) Claim 6 , characterized in that the further refrigerant line (20) is connected on the one hand via the compressor (12) and on the other hand via the expansion valve (14) to the condenser-side refrigerant line (10) to form a further refrigerant circuit (22). Wärmepumpe (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (18) ein elektrisches Heizelement ist.Heat pump (2) Claim 6 or 7th , characterized in that the heating element (18) is an electrical heating element. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch ein erstes Wegeventil (24), welches zwischen dem Verdampfer (4) und dem Verdichter (12) angeordnet ist, und ein zweites Wegeventil (26), welches zwischen dem Expansionsventil (14) und dem Verdampfer (4) angeordnet ist, wobei die weitere Kühlmittelleitung (20) einerseits an das erste Wegeventil (24) und andererseits an das zweite Wegeventil (26) angeschlossen ist.Heat pump according to one of the Claims 6 to 8th , characterized by a first directional valve (24), which is arranged between the evaporator (4) and the compressor (12), and a second directional valve (26) which is arranged between the expansion valve (14) and the evaporator (4), the other Coolant line (20) is connected on the one hand to the first directional valve (24) and on the other hand to the second directional valve (26). Wärmepumpe (2) nach Anspruch 7 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegeventile (24, 26) dazu eingerichtet sind, zwischen dem erstgenannten Kältemittelkreislauf (16) und dem weiteren Kältemittelkreislauf (22) umzuschalten.Heat pump (2) Claim 7 and Claim 9 , characterized in that the directional control valves (24, 26) are set up to switch between the first-mentioned refrigerant circuit (16) and the further refrigerant circuit (22). Wärmepumpe (2) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegeventile (24, 26) mittels elektrischer Signale steuerbar sind.Heat pump (2) Claim 9 or 10 , characterized in that the directional control valves (24, 26) can be controlled by means of electrical signals. Wärmepumpe (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegeventile (24, 26) als Magnetventile ausgebildet sind.Heat pump (2) after one of the Claims 9 to 11 , characterized in that the directional control valves (24, 26) are designed as solenoid valves. Belüftungsanlage (36) mit einer Wärmepumpe (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 12 und einem Luftkanal (38), in welchem der Verflüssiger (6) der Wärmepumpe (2) angeordnet ist.Ventilation system (36) with a heat pump (2) according to one of the Claims 6 to 12 and an air duct (38) in which the condenser (6) of the heat pump (2) is arranged. Fahrzeug (34) mit einer Belüftungsanlage (36) nach Anspruch 13 und einem Innenraum (40), wobei der Luftkanal (38) der Belüftungsanlage (36) in den Innenraum (40) mündet.Vehicle (34) with a ventilation system (36) after Claim 13 and an interior space (40), the air duct (38) of the ventilation system (36) opening into the interior space (40). Fahrzeug (34) nach Anspruch 14, welches als Schienenfahrzeug ausgebildet ist.Vehicle (34) after Claim 14 , which is designed as a rail vehicle.
DE102019204492.1A 2019-03-29 2019-03-29 Method for operating a heat pump, heat pump, ventilation system and vehicle Withdrawn DE102019204492A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019204492.1A DE102019204492A1 (en) 2019-03-29 2019-03-29 Method for operating a heat pump, heat pump, ventilation system and vehicle
PCT/EP2020/055493 WO2020200607A1 (en) 2019-03-29 2020-03-03 Method for operating a heat pump, heat pump, ventilation system, and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019204492.1A DE102019204492A1 (en) 2019-03-29 2019-03-29 Method for operating a heat pump, heat pump, ventilation system and vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019204492A1 true DE102019204492A1 (en) 2020-10-01

Family

ID=69960603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019204492.1A Withdrawn DE102019204492A1 (en) 2019-03-29 2019-03-29 Method for operating a heat pump, heat pump, ventilation system and vehicle

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019204492A1 (en)
WO (1) WO2020200607A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4408960C1 (en) * 1994-03-16 1995-04-27 Daimler Benz Ag Device for cooling a traction battery
DE102011100685A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-08 Man Truck & Bus Ag Active cooling of electrical drive components
DE102012208992A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heating/cooling circuit for hybrid vehicle and electric car, has medium pressure heat exchanger through which air is made to flow, where refrigerant arrives at compressor low pressure input at low pressure level by low pressure exchanger
DE112012001744T5 (en) * 2011-04-18 2014-01-23 Denso Corporation Vehicle temperature control device and vehicle-mounted thermal system
DE102013225450B3 (en) * 2013-12-10 2015-03-26 Robert Bosch Gmbh Heat pump with a refrigerant-cooled inverter
DE102017218415A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Refrigerant circuit for cooling an interior of a vehicle with an electrified powertrain and method for controlling a device for controlling the temperature of an interior of a vehicle
EP3499634A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-19 Mahle International GmbH Battery thermal management system for a vehicle

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3243970A (en) * 1963-12-11 1966-04-05 Philco Corp Refrigeration system including bypass control means
DE10128164A1 (en) * 2001-06-09 2002-12-12 Behr Gmbh & Co Vehicle cooling system for a temperature-increasing device and method for cooling the temperature-increasing device
DE102011076507A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heat pump cycle for vehicles
DE102015121188A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Valeo Klimasysteme Gmbh Vehicle heating, ventilation and air conditioning system and refrigerant accumulator for a vehicle heating, ventilation and air conditioning system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4408960C1 (en) * 1994-03-16 1995-04-27 Daimler Benz Ag Device for cooling a traction battery
DE112012001744T5 (en) * 2011-04-18 2014-01-23 Denso Corporation Vehicle temperature control device and vehicle-mounted thermal system
DE102011100685A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-08 Man Truck & Bus Ag Active cooling of electrical drive components
DE102012208992A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heating/cooling circuit for hybrid vehicle and electric car, has medium pressure heat exchanger through which air is made to flow, where refrigerant arrives at compressor low pressure input at low pressure level by low pressure exchanger
DE102013225450B3 (en) * 2013-12-10 2015-03-26 Robert Bosch Gmbh Heat pump with a refrigerant-cooled inverter
DE102017218415A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Refrigerant circuit for cooling an interior of a vehicle with an electrified powertrain and method for controlling a device for controlling the temperature of an interior of a vehicle
EP3499634A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-19 Mahle International GmbH Battery thermal management system for a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020200607A1 (en) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014203895B4 (en) refrigeration plant
DE10128164A1 (en) Vehicle cooling system for a temperature-increasing device and method for cooling the temperature-increasing device
DE102019110959A1 (en) Thermal management device for a vehicle
DE102012111672A1 (en) Refrigerant circuit of an air conditioning system with heat pump and reheat functionality
DE102016115952A1 (en) Vehicle HVAC system with an additional coolant circuit for heating and cooling the vehicle interior
DE102019203292B4 (en) Method for operating a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit having a heat pump function
DE102015110571A1 (en) Vehicle air conditioning system and method for controlling the vehicle air conditioning system for temperature control of a vehicle battery
DE102011014568A1 (en) Heating, ventilation and / or air conditioning circuit and heating, ventilation and / or air conditioning system with such a heating, ventilation and / or air conditioning circuit
DE112013002754B4 (en) Heating, ventilation and / or air conditioning system for a motor vehicle and method for operating such a system
EP1266779B1 (en) Vehicle cooling circuit for cooling a temperature increasing device by means of a coolant
DE102016009460A1 (en) Air conditioning device for a vehicle and vehicle with such an air conditioning device
EP1462281A2 (en) Air conditiong device with multiple evaporators for a motor vehicle
DE102013219146A1 (en) Vehicle heat pump system and control method
DE102020114555A1 (en) Improved cooling and heating device for a vehicle as well as system and vehicle with it and method for it
WO2021018501A1 (en) Thermal management system for a motor vehicle, method for the thermal management of a motor vehicle, and motor vehicle having a thermal management system
DE112013002706T5 (en) Heating, ventilation and / or air conditioning system for a motor vehicle and method for operating such a system
DE102015002165B4 (en) Vehicle air conditioning with reheat operation and vehicle with it
DE102019204492A1 (en) Method for operating a heat pump, heat pump, ventilation system and vehicle
EP3515733B1 (en) Air-conditioning device for a motor vehicle and method for the operation thereof
EP3409518A1 (en) Vehicle air conditioning system, in particular for an electric vehicle
DE102018124755A1 (en) Dual expansion valve
DE102019203295B4 (en) Method for operating a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit having a heat pump function
DE102015118029B4 (en) Building a heat pump
DE102019007978A1 (en) Motor vehicle heat pump with several fluid-water heat exchangers and a fluid-air heat exchanger in the same fluid circuit; as well as procedure
DE102019130803A1 (en) Method for thermal management of a motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee