DE102020007164A1

DE102020007164A1 - Air conditioning for a heat pump operation

Info

Publication number: DE102020007164A1
Application number: DE102020007164.3A
Authority: DE
Inventors: Arne Diestel; Artur Bauer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2021-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für einen Wärmepumpenbetrieb, umfassend zwei Wärmetauscher (21, 31), einen in einem Gehäuse (3) der Klimaanlage (1) angeordneten Verdampfer (21) und einen in dem Gehäuse (3) positionierten Kondensator (31), wobei beide Wärmetauscher (21, 31) so ansteuerbar sind, dass sie von Frischluft und/oder Umluft durchströmbar sind. Bei einer Klimaanlage, in welcher eine energieoptimierte Luftstromverteilung sowohl für den Kühl- als auch dem Heizbetrieb möglich ist, sind die Wärmetauscher (21, 31) jeweils in einem separaten Luftkanal (5, 7) des Gehäuses (3) angeordnet und weisen zur Wirkungsgradsteigerung beide Wärmetauscher (21, 31) an ihren jeweiligen luftseitigen Nachläufen einen Rückströmkanal (45) oder einen Überströmkanal (49) zum Vorlauf des jeweiligen anderen Wärmetauschers (31, 21) auf, wobei ein Teilmassenstrom der den Nachläufen der Wärmetauscher (21, 31) entweichenden Luft zur Verringerung einer Überhitzung und/oder einer verbesserten Eisfreihaltung bzw. Abtauung des Verdampfers (21) aus dem Gehäuse (3) an die Umgebung ableitbar ist.The invention relates to an air conditioning system for heat pump operation, comprising two heat exchangers (21, 31), an evaporator (21) arranged in a housing (3) of the air conditioning system (1) and a condenser (31) positioned in the housing (3), wherein both heat exchangers (21, 31) can be controlled in such a way that fresh air and / or circulating air can flow through them. In an air conditioning system in which energy-optimized air flow distribution is possible for both cooling and heating operation, the heat exchangers (21, 31) are each arranged in a separate air duct (5, 7) of the housing (3) and both have to increase efficiency Heat exchangers (21, 31) have a return flow channel (45) or an overflow channel (49) to the flow of the respective other heat exchanger (31, 21) on their respective air-side tailings, with a partial mass flow of the air escaping from the tailings of the heat exchangers (21, 31) to reduce overheating and / or an improved ice-free or defrosting of the evaporator (21) can be derived from the housing (3) to the environment.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für einen Wärmepumpenbetrieb, umfassend zwei Wärmetauscher, einen in einem Gehäuse der Klimaanlage angeordneten Verdampfer und einen in dem Gehäuse positionierten Kondensator, wobei beide Wärmetauscher so ansteuerbar sind, dass sie von Frischluft und/oder Umluft durchströmbar sind.The invention relates to an air conditioning system for heat pump operation, comprising two heat exchangers, an evaporator arranged in a housing of the air conditioning system and a condenser positioned in the housing, both heat exchangers being controllable so that fresh air and / or circulating air can flow through them.

Die DE 10 2012 206 357 A1 offenbart eine Kältemittelkreis-Einrichtung, die einen Wärmepumpenkreis aufweist. Der Wärmepumpenkreis kann zwischen einem Kältemittelkreislauf in der Kühlbetriebsart zum Kühlen des Fahrzeug-Innenraumes oder in der Entfeuchtungs- und Heizbetriebsart zum Entfeuchten und Heizen des Fahrzeug-Innenraumes geschaltet werden. Der Wärmepumpenkreis ist in einer Innenraum-Klimatisierungseinheit angeordnet, welche ein Gehäuse aufweist, in dem ein Luftdurchtritt zur Zuführung der Umgebungs- und/oder Umluft ausgebildet ist. Die einströmende Luft wird einem Verdampfer zugeführt, in dessen Nachlauf ein Kondensator angeordnet ist. Verdampfer und Kondensator sind gemeinsam in einem Luftkanal positioniert, wobei der Kondensator seitlich von einer Gehäusewandung quer in den Luftkanal hineinragt. Der freie Bereich des Querschnitts des Luftkanals bis zu dessen gegenüberliegenden Gehäusewandung wird von einer Mischluftklappe abgedeckt. Mit der Mischluftklappe wird eine Rate des Volumens der durch den Kondensator hindurch strömenden aufgeheizten Luft zu der von der aus dem Verdampfer austretenden Luft eingestellt, um dadurch die Temperatur der Luft innerhalb eines Mischraumes einzustellen, dessen Luft dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird. Problematisch ist, dass in der Heizbetriebsart eine Vereisung des Verdampfers während des Wärmepumpenbetriebes bei niedrigen Umgebungstemperaturen auftritt.The DE 10 2012 206 357 A1 discloses a refrigerant cycle device having a heat pump cycle. The heat pump circuit can be switched between a refrigerant circuit in the cooling mode for cooling the vehicle interior or in the dehumidifying and heating mode for dehumidifying and heating the vehicle interior. The heat pump circuit is arranged in an interior air conditioning unit which has a housing in which an air passage for supplying the ambient and / or circulating air is formed. The air flowing in is fed to an evaporator, in the trailing end of which a condenser is arranged. The evaporator and condenser are positioned together in an air duct, the condenser protruding laterally from a housing wall and transversely into the air duct. The free area of the cross section of the air duct up to its opposite housing wall is covered by a mixed air flap. With the mixing air flap, a rate of the volume of the heated air flowing through the condenser to that of the air exiting the evaporator is adjusted, in order to thereby adjust the temperature of the air within a mixing space, the air of which is supplied to the vehicle interior. The problem is that in the heating mode, the evaporator icing up occurs during the heat pump operation at low ambient temperatures.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klimaanlage für einen Wärmepumpenbetrieb anzugeben, in welcher eine energieoptimierte Luftstromverteilung sowohl für den Kühl- als auch für den Heizbetrieb möglich ist.The object of the invention is to specify an air conditioning system for heat pump operation, in which an energy-optimized air flow distribution is possible for both cooling and heating operation.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. The dependent claims relate to advantageous developments and refinements. Further features, possible applications and advantages of the invention emerge from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention which are shown in the figures.

Die Aufgabe ist mit einer Klimaanlage dadurch gelöst, dass die Wärmetauscher jeweils in einem separaten Luftkanal des Gehäuses angeordnet sind und zur Wirkungsgradsteigerung beide Wärmetauscher an ihren jeweiligen luftseitigen Nachläufen einen Rückströmkanal oder einen Überströmkanal zum Vorlauf des jeweiligen anderen Wärmetauschers aufweisen, wobei ein Teilmassenstrom der den Nachläufen der Wärmetauscher entweichenden Luft zur Verringerung einer Überhitzung und/oder einer verbesserten Eisfreihaltung bzw. Abtauung des Verdampfers aus dem Gehäuse an die Umluft ableitbar ist. Durch die intelligente Umlenkung von Teilmassenströmen des Verdampfers sowie des Kondensators wird sowohl im Heizbetrieb wie auch im Kühlbetrieb eine energieoptimierte Luftstromverteilung mit den an sich in der Klimaanlage vorhandenen Bauteilen ermöglicht. Der bislang nur für die Heizung verwendete Kondensator trägt im Kühlbetrieb durch Erwärmung eines Teiles der vom Verdampfer abgegebenen Luft für eine zusätzliche Kältemittelkondensation bei. Dadurch wird eine bedarfsgerechte Hochdruckeinregelung der Klimaanlage gewährleistet.The object is achieved with an air conditioning system in that the heat exchangers are each arranged in a separate air duct of the housing and, in order to increase efficiency, both heat exchangers have a return flow duct or an overflow duct on their respective air-side tailings to the flow of the respective other heat exchanger, with a partial mass flow of the tailings the air escaping from the heat exchanger can be diverted from the housing to the circulating air in order to reduce overheating and / or to improve ice-free keeping or defrosting of the evaporator. The intelligent redirection of partial mass flows from the evaporator and the condenser enables energy-optimized air flow distribution with the components that are actually present in the air conditioning system in both heating and cooling operations. The condenser, which was previously only used for heating, contributes to additional refrigerant condensation in cooling mode by heating part of the air released by the evaporator. This ensures a needs-based high pressure regulation of the air conditioning system.

Vorteilhafterweise zweigt stromabwärts zu dem als Heizkondensator ausgebildeten Wärmetauscher ein den Rückströmkanal bildender Bypass zur Rückführung von Warmluft auf den Vorlauf des Verdampfers im Heizbetrieb ab, wobei in einer, den Luftkanal des Heizkondensators begrenzenden Gehäusewandung ein erster Warmluftauslass zur Abgabe der Warmluft an die Umgebung im Heizbetrieb ausgebildet ist. Dadurch wird warme Luft während des Wärmepumpenbetriebes wieder zum Verdampfer zurückgeführt, weshalb der Verdampfer im Wärmepumpenbetrieb auch bei tiefen Außentemperaturen einsetzbar ist, da eine Verdampfervereisung verhindert wird.Advantageously, downstream of the heat exchanger designed as a heating condenser, a bypass forming the return flow channel for returning hot air to the flow of the evaporator in heating mode branches off, with a first hot air outlet being formed in a housing wall that delimits the air channel of the heating condenser for releasing the hot air to the environment in heating mode is. As a result, warm air is returned to the evaporator during heat pump operation, which is why the evaporator can also be used in heat pump operation at low outside temperatures, since evaporator icing is prevented.

In einer Ausgestaltung erstreckt sich der Bypass außen entlang des Gehäuses von einem zweiten, in der Gehäusewandung stromabwärts zum Heizkondensator angeordneten Warmluftauslass bis zu einem, in der Gehäusewandung stromaufwärts zum Verdampfer positionierten Warmlufteinlass. Dadurch kann der Bypass an schon fertigen Klimaanlagen einfach nachgerüstet werden.In one embodiment, the bypass extends outside along the housing from a second warm air outlet arranged in the housing wall downstream of the heating condenser to a warm air inlet positioned in the housing wall upstream of the evaporator. This means that the bypass can easily be retrofitted on air conditioning systems that have already been installed.

In einer Variante ist in der Außenwandung des Gehäuses, welche den, den Verdampfer umfassenden Luftkanal begrenzt, stromabwärts des Verdampfers ein Kühlluftauslass zum Ableiten der vom Verdampfer abgegebenen kalten Luft an die Umgebung im Heizbetrieb ausgebildet. Dies ermöglicht einen Wärmepumpenbetrieb über dem Verdampfer, ohne dass der Fahrzeug-Innenraum gekühlt wird.In a variant, a cooling air outlet is formed in the outer wall of the housing, which delimits the air duct encompassing the evaporator, downstream of the evaporator, for discharging the cold air released by the evaporator to the environment in heating mode. This enables the heat pump to be operated via the evaporator without the vehicle interior being cooled.

In einer Ausführungsform ist in der Außenwandung des Gehäuses, welche den, den Verdampfer umfassenden Luftkanal begrenzt, stromabwärts des Verdampfers ein Kühlluftauslass zum Ableiten der vom Verdampfer abgegebenen kalten Luft an die Umgebung im Heizbetrieb ausgebildet. Dadurch wird eine Abkühlung des Fahrzeuginnenraumes im Heizbetrieb zuverlässig vermieden.In one embodiment, a cooling air outlet is formed in the outer wall of the housing, which delimits the air duct encompassing the evaporator, downstream of the evaporator, for discharging the cold air released by the evaporator to the environment in heating mode. This reliably prevents the vehicle interior from cooling down during heating.

Es ist von Vorteil, wenn in einem, dem Verdampfer in dessen Luftkanal nachgeordneter Luftmischraum zur Abgabe von Luft an einen Fahrzeuginnenraum ausgebildet ist, welcher mit dem den Heizkondensator umfassenden Luftkanal über einen Warmluftdurchlass zur Aufnahme eines Teilmassenstromes der von dem Heizkondensator im Heizbetrieb der Klimaanlage abgegebenen Warmluft gekoppelt ist. Somit wird die auf den Verdampfer rückgeführte Luft zur Einstellung der Temperatur des Fahrzeuginnenraumes genutzt.It is advantageous if, in an air mixing space downstream of the evaporator in its air duct, is designed for the delivery of air to a vehicle interior, which with the air duct comprising the heating condenser via a warm air passage for receiving a partial mass flow of the hot air emitted by the heating condenser in the heating mode of the air conditioning system is coupled. The air returned to the evaporator is thus used to set the temperature of the vehicle interior.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Überströmkanal als Überströmelement ausgebildet, welches in eine Trennwand zwischen dem, den Verdampfer umfassenden Luftkanal und dem, den Heizkondensator umfassenden Luftkanal zur Zuleitung eines Teilmassenstromes der von dem Verdampfer im Kühlbetrieb des Klimaanlage abgegebenen Kaltluft an den Heizkondensator positioniert ist, wobei ein weiterer Warmluftauslass an die Umgebung in der den Luftkanal des Heizkondensators begrenzenden Außenwandung des Gehäuses zur Ableitung eines Teilmassenstromes der von dem Heizkondensator erzeugten Warmluft eingebracht ist. Durch die Verwendung des Überströmelementes wird wenig Bauraum benötigt, wodurch sich die beschriebene Funktion des Kühlkreislaufes kostengünstig ausführen lässt.In a further embodiment, the overflow channel is designed as an overflow element which is positioned in a partition between the air channel comprising the evaporator and the air channel comprising the heating condenser for supplying a partial mass flow of the cold air emitted by the evaporator in the cooling mode of the air conditioning system to the heating condenser, wherein a further warm air outlet to the environment is introduced into the outer wall of the housing, which delimits the air duct of the heating condenser, in order to divert a partial mass flow of the warm air generated by the heating condenser. The use of the overflow element means that little installation space is required, which means that the described function of the cooling circuit can be carried out cost-effectively.

In einer weiteren Variante ist mindestens ein Warmlufteinlass bzw. Warmluftauslass oder ein Kaltlufteinlass bzw. Kaltluftauslass regelbar ausgebildet. Dadurch lässt sich der Wirkungsgrad des Heiz- bzw. Kühlkreislaufes optimal einstellen.In a further variant, at least one warm air inlet or hot air outlet or one cold air inlet or cold air outlet is designed to be controllable. This allows the efficiency of the heating or cooling circuit to be optimally adjusted.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Warmlufteinlässe bzw. Warmluftauslässe oder der Kaltlufteinlass bzw. Kaltluftauslass mittels eines Steuergerätes zur Optimierung einer Energieeffizienz der Klimaanlage regelbar, wozu das Steuergerät zur Ausführung der Steuerung mit einem im Nachlauf des Heizkondensators angeordneten Temperatursensors gekoppelt ist. Das hat den Vorteil, dass der an sich im Nachlauf des Kondensators zur Messung der Ablufttemperatur vorhandenen Temperatursensor zur Effizienzsteigerung der Wärmepumpe genutzt wird.In a further embodiment, the warm air inlets or warm air outlets or the cold air inlet or cold air outlet can be regulated by means of a control device to optimize the energy efficiency of the air conditioning system, for which purpose the control device is coupled to a temperature sensor arranged in the wake of the heating condenser to execute the control. This has the advantage that the temperature sensor that is actually present in the wake of the condenser to measure the exhaust air temperature is used to increase the efficiency of the heat pump.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description in which at least one exemplary embodiment is described in detail - possibly with reference to the drawing. Described and / or graphically represented features can form the subject matter of the invention individually or in any meaningful combination, optionally also independently of the claims, and in particular can also be the subject matter of one or more separate applications. Identical, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klimaanlage,
2 eine Prinzipdarstellung der Funktionsweise der in 1 erläuterten Klimaanlage im Heizbetrieb,
3 eine Prinzipdarstellung der Funktionsweise der in 1 erläuterten Klimaanlage im Kühlbetrieb.

Show it:

1 an embodiment of the air conditioning system according to the invention,
2 a schematic representation of the functionality of the in 1 explained air conditioning in heating mode,
3 a schematic representation of the functionality of the in 1 explained air conditioning in cooling mode.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klimaanlage für ein Fahrzeug dargestellt. Die Klimaanlage 1 weist ein Gehäuse 3 auf, welches kanalähnlich ausgebildet ist, und in zwei sich in Längsrichtung des Gehäuses 3 nebeneinander erstreckende separate Luftkanäle 5, 7 geteilt ist. Die Teilung der beiden Luftkanäle 5, 7 erfolgt durch eine Trennwand 9. Jedem Luftkanal 5, 7 ist jeweils an einem Ende der Trennwand 9 ein Luftdurchlass 11, 13 vorgebaut, vor welchen wiederum ein Gebläse 15 in dem Gehäuse 3 positioniert ist. Das Gehäuse 3 umfasst vor dem Gebläse 15 mehrere Einlässe 17 für Umluft bzw. mindestens einen weiteren Einlass 19 für Frischluft.In 1 shows an embodiment of the air conditioning system according to the invention for a vehicle. The air conditioner 1 has a housing 3 on, which is formed like a channel, and in two in the longitudinal direction of the housing 3 side by side extending separate air ducts 5 , 7th is divided. The division of the two air ducts 5 , 7th takes place through a partition 9 . Every air duct 5 , 7th is at one end of the partition 9 an air passage 11 , 13th pre-built, in front of which a fan 15th in the case 3 is positioned. The case 3 includes in front of the blower 15th multiple inlets 17th for circulating air or at least one additional inlet 19th for fresh air.

In dem ersten Luftkanal 5, welcher durch den Luftdurchlass 11 begrenzt wird, ist ein Verdampfer 21 angeordnet. Luftabwärts wird dieser Luftkanal 5 durch einen Luftauslass 23 begrenzt, an welchen sich auf der dem Verdampfer 21 abgewandten Seite ein Luftmischraum 25 anschließt, der mit dem nicht weiter dargestellten Fahrzeuginnenraum lufttechnisch verbunden ist. In der den Luftkanal 5 längs begrenzenden Außenwandung 27 ist ein Kaltluftauslass 29 integriert.In the first air duct 5 , which through the air outlet 11 is limited is an evaporator 21st arranged. This air channel becomes air downwards 5 through an air outlet 23 limited to which on the evaporator 21st remote side an air mixing room 25th connected, which is connected to the vehicle interior, not shown, in terms of ventilation. In the the air duct 5 longitudinally limiting outer wall 27 is a cold air outlet 29 integrated.

Der zweite Luftkanal 7, der von dem hinter dem Gebläse 15 angeordneten Luftdurchlass 13 begrenzt ist, umfasst einen Heizkondensator 31, in dessen Nachlauf ein Temperatursensor 33 angeordnet ist. Die Trennwand 9 schließt an einer Rückseite 35 des Gehäuses 3, welche dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist, ab. Zwischen dem, den ersten Luftkanal 5 begrenzenden Luftauslass 23 und der Rückseite 35 des Gehäuses 3 ist in der Trennwand 9 ein Warmluftauslass 37 zum Luftmischraum 27 vorgesehen. Weiterhin umfasst der zweite Luftkanal 7 in der diesen begrenzenden Außenwandung 39 zwei weitere Warmluftauslässe 41, 43, wobei an den Warmluftauslass 41 ein Bypass 45 anschließt, welcher außerhalb des Gehäuses 3 einem Warmlufteinlass 47 zugeführt ist, der in der Außenwandung 27 vor dem Verdampfer 21 in den ersten Luftkanales 5 einmündet. Weiterhin ist in der Trennwand 9 zwischen Verdampfer 21 und Heizkondensator 31 ein Kaltluftauslass 49 angeordnet.The second air duct 7th , the one behind the fan 15th arranged air passage 13th is limited, includes a heating condenser 31 , in the wake of which a temperature sensor 33 is arranged. The partition 9 closes at one back 35 of the housing 3 , which faces the vehicle interior, from. Between that, the first air duct 5 limiting air outlet 23 and the back 35 of the housing 3 is in the partition 9 a warm air outlet 37 to the air mixing room 27 intended. The second air duct also includes 7th in the outer wall bounding this 39 two more hot air outlets 41 , 43 , taking to the hot air outlet 41 a bypass 45 which connects outside the housing 3 a warm air inlet 47 is fed, which is in the outer wall 27 in front of the evaporator 21st in the first air duct 5 joins. Furthermore is in the partition 9 between evaporator 21st and heating condenser 31 a cold air outlet 49 arranged.

2 zeigt eine Prinzipdarstellung der Funktionsweise der in 1 erläuterten Klimaanlage im Heizbetrieb. Die Pfeile WL kennzeichnen die Warmluft, die Pfeile KL die Kaltluft und die Pfeile UL die Umluft. Im Heizbetrieb der Wärmepumpe wird die Umluft auf den Verdampfer 21 und den Heizkondensator 31 geleitet. Der Heizkondensator 31 erwärmt die Umluft. Im Nachlauf des Heizkondensators 31 wird ein Teilmassenstrom der Warmluft WL über den Warmluftauslass 37 an den Luftmischraum 27 zur Erwärmung der des Fahrzeuginnenraumes ausgegeben. Den in der zweiten Außenwandung 39 des Gehäuses 3 angeordnete Warmluftauslass 41 wird ein zweiter Teilmassenstrom der Warmluft WL in den Bypass 45 überführt, wodurch die Warmluft WL in das Innere des Gehäuses 3 zurück und wieder dem Verdampfer 21 zugeführt wird. Dadurch wird der Verdampfer 21 bei niedrigen Außentemperaturen enteist. Die von Verdampfer 21 bereitgestellte Kaltluft KL wird bei geschlossenen Kaltluftauslass 49 über den in der Außenwandung 27 des Luftkanals 5 positionierten Kaltluftauslass 29 an die Umgebung abgegeben. Der Fahrzeuginnenraum wird somit über die über den Bypass 45 rückgeführte Warmluft WL zusätzlich aufgeheizt. 2 shows a basic representation of the functionality of the in 1 explained air conditioning in heating mode. The arrows WL identify the warm air, the arrows KL the cold air and the arrows UL the circulating air. When the heat pump is in heating mode, the circulating air is sent to the evaporator 21st and the heating condenser 31 directed. The heating condenser 31 heats the circulating air. In the wake of the heating condenser 31 a partial mass flow of the warm air WL via the warm air outlet 37 to the air mixing room 27 issued for heating the vehicle interior. The one in the second outer wall 39 of the housing 3 arranged hot air outlet 41 a second partial mass flow of the warm air WL is in the bypass 45 transferred, whereby the warm air WL into the interior of the housing 3 back and back to the vaporizer 21st is fed. This will make the vaporizer 21st de-iced at low outside temperatures. The from evaporator 21st Provided cold air KL is when the cold air outlet is closed 49 over the one in the outer wall 27 of the air duct 5 positioned cold air outlet 29 released to the environment. The vehicle interior is thus over the over the bypass 45 Recirculated warm air WL is additionally heated.

Eine Prinzipdarstellung der Funktionsweise der in 1 erläuterten Klimaanlage im Kühlbetrieb ist in 3 gezeigt. Auch in diesem Fall werden während des Wärmepumpenbetriebes dem Verdampfer 23 und dem Kondensator 31 Frischluft FL und/oder Umluft UL zugeführt. Von der im Nachlauf des Verdampfers 21 abgegebene Kaltluft KL strömt ein Teilmassenstrom bei geschlossenem Kaltluftauslass 29 über den Luftauslass 23 in den Luftmischraum 25 und von dort in den Fahrzeuginnenraum, um diesen zu kühlen. Bei geöffneten Kaltluftauslass 49 in der Trennwand 9 strömt ein weiterer Teilmassenstrom der Kaltluft KL aus dem ersten Luftkanal 5 in den Luftkanal 7 und dort in den Vorlauf des Heizkondensators 31, wo die zugeführte Kaltluft KL erwärmt wird. Die vom Heizkondensator 31 erzeugte Warmluft WL wird bei gesperrter Warmluftzufuhr zum Luftmischraum 25 (geschlossenen Warmluftdurchlass 37) über den Warmluftauslass 43 an die Umgebung abgegeben. Der Warmluftauslass 41 zum Bypass 45 bleibt dabei geschlossen. In dieser Betriebsart wird der im Kühlbetrieb normalerweise inaktive Heizkondensator 31 mit einem zusätzlichen Kondensationsbereich bei hohen Belastungen und hoher Umgebungstemperatur genutzt, wodurch die Hochdruckregelung optimiert wird. Diese Funktion ermöglicht, die in Richtung des Heizkondensators 31 strömende Luft über den, dem Heizkondensator 31 nachgeordneten Temperatursensor 33 gemessen werden kann.A schematic representation of the functionality of the in 1 explained air conditioning in cooling mode is in 3 shown. In this case, too, the evaporator is switched on during the heat pump operation 23 and the capacitor 31 Fresh air FL and / or circulating air UL supplied. From the in the wake of the evaporator 21st issued cold air KL flows a partial mass flow with the cold air outlet closed 29 via the air outlet 23 in the air mixing room 25th and from there into the vehicle interior to cool it. With the cold air outlet open 49 in the partition 9 a further partial mass flow of the cold air KL flows out of the first air duct 5 in the air duct 7th and there in the flow of the heating condenser 31 , where the supplied cold air KL is heated. The one from the heating condenser 31 The hot air WL generated becomes the air mixing room when the hot air supply is blocked 25th (closed warm air passage 37 ) via the hot air outlet 43 released to the environment. The warm air outlet 41 to the bypass 45 remains closed. In this operating mode, the heating condenser, which is normally inactive in cooling mode, is activated 31 with an additional condensation area at high loads and high ambient temperature, which optimizes the high pressure control. This function enables that in the direction of the heating condenser 31 air flowing over the, the heating condenser 31 downstream temperature sensor 33 can be measured.

Der Temperatursensor 33 ist mit einem nicht weiter dargestellten Steuereinheit verbunden, welche die von dem Temperatursensor im Nachlauf des Heizkondensators 31 gemessenen tatsächliche Temperatur der Abluft mit einem Sollwert vergleicht, um die Stellungen der als Luftklappen ausgebildeten Luftein- bzw. Auslässe entsprechend einzustellen, um eine energieoptimierte Luftverteilung zu realisieren.The temperature sensor 33 is connected to a control unit, not shown, which controls the temperature sensor in the after-run of the heating condenser 31 compares the measured actual temperature of the exhaust air with a setpoint value in order to adjust the positions of the air inlets and outlets designed as air flaps accordingly in order to realize an energy-optimized air distribution.

Die beschriebene Lösung ist nicht nur für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor geeignet, sondern auch für den Einsatz in Elektro- oder Hybridfahrzeuge vorgesehen, in welchen diese Bestandteil eines Kältemittelkreislaufes ist, der zusätzlich eine Kühlkreislauf für den Elektromotor und einen Kühlkreislauf für die den Elektromotor speisenden Traktionsbatterie aufweist.The solution described is not only suitable for vehicles with internal combustion engines, but is also intended for use in electric or hybrid vehicles in which this is part of a refrigerant circuit that also has a cooling circuit for the electric motor and a cooling circuit for the traction battery that feeds the electric motor.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102012206357 A1 [0002]

Claims

Air conditioning system for heat pump operation, comprising two heat exchangers (21, 31), an evaporator (21) arranged in a housing (3) of the air conditioning system (1) and a condenser (31) positioned in the housing (3), both heat exchangers (21 , 31) can be controlled in such a way that fresh air and / or circulating air can flow through them, characterized in that the heat exchangers (21, 31) are each arranged in a separate air duct (5, 7) of the housing (3) and, to increase efficiency, both Heat exchangers (21, 31) have a return flow channel (45) or an overflow channel (49) to the flow of the respective other heat exchanger (31, 21) on their respective air-side tailings, with a partial mass flow of the air escaping from the tailings of the heat exchangers (21, 31) to reduce overheating and / or an improved ice-free or defrosting of the evaporator (21) can be derived from the housing (3) to the environment.

Air conditioning after Claim 1 , characterized in that downstream of the heat exchanger designed as a heating condenser (31) branches off a bypass (45) forming the return flow channel for the return of hot air to the flow of the evaporator (21) in heating mode, one of which is the air channel (7) of the heating condenser (31) delimiting the housing wall (39), a first warm air outlet (43) is designed to discharge the warm air to the environment in heating mode.

Air conditioning after Claim 2 , characterized in that the bypass (45) extends outside along the housing (3) from a second warm air outlet (41) arranged in the housing wall (37) downstream of the heating condenser (31) to one in the housing wall (27) upstream to the evaporator (21) positioned warm air inlet (47) extends.

Air conditioning after Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that in the outer wall (27) of the housing (3) which delimits the air duct (5) comprising the evaporator (21), downstream of the evaporator (21) a cold air outlet (29) for discharging the from the evaporator (21 ) released cold air to the environment is formed in heating mode.

Air conditioning system according to at least one of the preceding claims, characterized in that in an air mixing chamber (25) arranged downstream of the evaporator (21) in its air duct (5) for delivering air to a vehicle interior, which with the heating condenser (31) encompassing Air duct (7) via a warm air passage (37) for receiving a partial mass flow of the warm air emitted by the heating condenser (31) when the air conditioning system (1) is heating.

Air conditioning system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the overflow channel is designed as an overflow element (49) which is inserted into a partition (9) between the air channel (5) comprising the evaporator (21) and the air channel (5) comprising the heating condenser (31) Air duct (7) for supplying a partial mass flow of the cold air emitted by the evaporator (21) in the cooling mode of the air conditioning system (1) is positioned to the heating condenser (31), with a further warm air outlet (43) to the environment in which the air duct (7) the outer wall (39) of the housing (3) delimiting the heating condenser (31) is introduced in order to divert a partial mass flow of the hot air generated by the heating condenser (31) in the cooling mode.

Air conditioning system according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one warm air inlet (47) or warm air outlet (37, 41, 43) or one cold air inlet (49) or cold air outlet (49) is adjustable.

Air conditioning system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the warm air inlets (47) or warm air outlets (37, 41, 43) or the cold air inlet (49) or cold air outlet (29) by means of a control unit for optimizing the energy efficiency of the air conditioning system (1 ) can be regulated, for which purpose the control unit is coupled to a temperature sensor (33) arranged in the wake of the heating capacitor (31).