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 PDFInfo
- 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- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
- F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
- B60H1/00371—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles carrying large numbers of passengers, e.g. buses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
- B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
- B61D27/0018—Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
- F25B41/22—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves between evaporator and compressor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H2001/00949—Control 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General 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
- F25B2400/01—Heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General 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
- F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
- F25B2400/0409—Refrigeration circuit bypassing means for the evaporator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/31—Low ambient temperatures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/25—Control of valves
- F25B2600/2501—Bypass 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.
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).
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 aus1 aufweist.
-
1 a heat pump and -
2 a vehicle with a ventilation system, which the heat pump from1 having.
Die Wärmepumpe
Die verdampferseitige Kältemittelleitung
Die verdampferseitige Kältemittelleitung
Die Wärmepumpe
Ferner weist die Wärmepumpe
Die weitere Kältemittelleitung
Die weitere Kältemittelleitung
Die Wärmepumpe
Außerdem weist die Wärmepumpe
Die weitere Kühlmittelleitung
Die Wegeventile
Die Wegeventile
Die Kältemittelleitungen
Die Wärmepumpe
Im ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe
Im ersten Betriebsmodus der Wärmepumpe
Im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe
Im zweiten Betriebsmodus der Wärmepumpe
Dann wird das Kältemittel über den Verdichter
Bei Umgebungstemperaturen oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts wird die Wärmepumpe
Bei Umgebungstemperaturen unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die Wärmepumpe
Zwischen den Betriebsmodi kann unter der Verwendung von den Wegeventilen
Das heißt, dass unter der Verwendung von den Wegeventilen
Ferner ist es möglich, dass die Wärmepumpe
Im dritten Betriebsmodus der Wärmepumpe
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus
Das Fahrzeug
Die Belüftungsanlage
Das Fahrzeug
Durch den Luftkanal
Im Betrieb der Wärmepumpe
In beiden Betriebsmodi, d. h. bei Umgebungstemperaturen oberhalb sowie unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts, kann die durch den Luftkanal
Im Luftkanal
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)
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)
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)
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 |
-
2019
- 2019-03-29 DE DE102019204492.1A patent/DE102019204492A1/en not_active Withdrawn
-
2020
- 2020-03-03 WO PCT/EP2020/055493 patent/WO2020200607A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
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 |