DE10324955A1 - Klimaanlage zum Beheizen und Kühlen eines Raumes - Google Patents
Klimaanlage zum Beheizen und Kühlen eines Raumes Download PDFInfo
- Publication number
- DE10324955A1 DE10324955A1 DE10324955A DE10324955A DE10324955A1 DE 10324955 A1 DE10324955 A1 DE 10324955A1 DE 10324955 A DE10324955 A DE 10324955A DE 10324955 A DE10324955 A DE 10324955A DE 10324955 A1 DE10324955 A1 DE 10324955A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- air conditioning
- compressor
- conditioning system
- valve
- pressure
- 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.)
- Granted
Links
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
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
-
- 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
- B60H1/00914—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is a bypass of the condenser
-
- 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
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H1/3204—Cooling devices using compression
- B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K15/00—Check valves
- F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
- F16K15/04—Check valves with guided rigid valve members shaped as balls
- F16K15/044—Check valves with guided rigid valve members shaped as balls spring-loaded
-
- 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
-
- 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
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
- F25B49/022—Compressor control arrangements
-
- 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
- B60H2001/00957—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 locations with heat exchange within the refrigerant circuit itself, e.g. cross-, counter-, or parallel heat exchange
-
- 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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
-
- 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
-
- 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
- F25B2500/13—Vibrations
-
- 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
- F25B2600/02—Compressor control
- F25B2600/023—Compressor control controlling swash plate angles
-
- 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
- F25B2600/2507—Flow-diverting valves
-
- 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
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/19—Pressures
- F25B2700/193—Pressures of the compressor
- F25B2700/1931—Discharge pressures
-
- 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
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
- F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor
-
- 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
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
- F25B2700/21171—Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by 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
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
Die zum Heizen und Kühlen eines Raumes ausgebildete Klimaanlage hat ein Kreislaufsystem (1) für einen vorzugsweise aus Kohlendioxid (CO¶2¶) bestehenden Wärmeträger, das einen für beide Betriebsweisen gemeinsamen Hauptstrang (5) und zwei mit diesem einen Heizkreislauf (2) oder einen Kühlkreislauf (3) bildende Alternativstränge (6, 7) aufweist. In dem Hauptstrang (5) ist mindestens ein Klimawärmetauscher (8) angeordnet, in dem der CO¶2¶-Wärmeträger in Wärmeaustausch mit einem in den zu beheizenden oder zu kühlenden Raum geführten Luftstrom (10) steht, und außerdem ist in Strömungsrichtung hinter dem Klimawärmetauscher (8) ein Sammler (11) für die flüssige Phase des Wärmeträgers, ein Zwischenwärmetauscher (12) des Kühlkreislaufes (3), ein Kompressor (13) und nur ein Dreiwegeventil (4) vorgesehen, so dass das Kreislaufsystem (1) von seinem Hauptstrang (5) auf einen der zwei Alternativstränge (6, 7) umschaltbar ist. In dem den Kühlkreislauf (3) bildenden Alternativstrang (7) befindet sich ein Gaskühler (15) und in Strömungsrichtung hinter diesem außerdem der Zwischenwärmetauscher (12). Dadurch, dass der mit dem Hauptstrang (5) den Heizkreislauf (2) bildende Alternativstrang (6) im Bypass zu dem Gaskühler (15), dem Zwischenwärmetauscher (12) und den Ventilen (16, 17) des Kühlkreislaufes (3) verläuft und auch im Heizkreislauf (2) ein als einfache Konstantdrossel ausgeführtes, unabhängiges Expansionsventil (20) vorgesehen ist, ergibt sich bei einfacher Bauweise der Klimaanlage ...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage zum Heizen und Kühlen eines Raumes, mit einem Kreislaufsystem für einen Wärmeträger, das einen für beide Betriebsweisen gemeinsamen Hauptstrang und zwei mit diesem einen Heizkreislauf oder einen Kühlkreislauf bildende Alternativstränge aufweist, wobei in dem Hauptstrang mindestens ein Klimawärmetauscher angeordnet ist, in dem der Wärmeträger in Wärmeaustausch mit einem in den zu beheizenden oder zu kühlenden Raum geführten Luftstrom steht sowie in Strömungsrichtung des Wärmeträgers hinter dem Klimawärmetauscher ein Sammler für die flüssige Phase des Wärmeträgers, ein Zwischenwärmetauscher des Kühlkreislaufes, ein Kompressor und ein Dreiwegeventil, an dem das Kreislaufsystem von seinem Hauptstrang auf einen der zwei Alternativstränge umschaltbar ist und wobei in dem den Kühlkreislauf bildenden Alternativstrang ein Gaskühler und in Strömungsrichtung hinter diesem der Zwischenwärmetauscher angeordnet ist und das Kreislaufsystem mindestens ein Expansionsventil aufweist.
- Eine Klimaanlage dieser Art ist bekannt durch die US-Patentschrift 6,178,761. Bei dieser wird der Alternativstrang des Heizkreislaufes durch eine parallel zu dem Gaskühler des Kühlkreislaufes angeordnete Bypassleitung gebildet. Folglich benutzen beide Kreisläufe aktiv den Zwischenwärmetauscher. Dies hat den Nachteil, dass im Heizbetrieb der im Kompressor erhitzte Wärmeträger durch den vom Klimawärmetauscher zurückströmenden, dort gekühlten Wärmeträger abgekühlt wird, so dass für die Heizung am Klimawärmetauscher ein geringeres Temperaturgefälle zur Verfügung steht. Außerdem hat die Benutzung desselben Expansionsventils bzw. derselben Expansionsventile für beide Betriebsweisen und damit für sehr unterschiedliche Masseströme den Nachteil, dass die Durchflussquerschnitte verstellbar sein müssen. Bei der Ausführungsform mit je einem Expansionsventil für die beiden Betriebsweisen darf von diesen jeweils nur eines geöffnet sein, während das jeweils andere sogar ganz geschlossen sein muss.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Klimaanlage der genannten Art zu finden, die die genannten Nachteile vermeidet und die bei einfachem Aufbau bzw. mit wenigen Bauelementen, hoher Betriebssicherheit und einfacher, guter Regelbarkeit einen guten Wirkungsgrad aufweist.
- Die Lösung der genannten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass der mit dem Hauptstrang den Heizkreislauf bildende Alternativstrang im Bypass zu dem Gaskühler, dem Zwischenwärmetauscher und den Ventilen des Kühlkreislaufes von dem Dreiwegeventil bis zu einer in Strömungsrichtung vor dem Klimawärmetauscher liegenden Verbindungsstelle mit dem Alternativstrang des Kühlkreislaufes verläuft und dass im Alternativstrang des Heizkreislaufes zwischen dem Dreiwegeventil und der Verbindungsstelle mindestens ein Expansionsventil vorgesehen ist.
- Aufgrund dieser Merkmale durchströmt der Wärmeträger im Heizkreislauf den dann funktionslosen Zwischenwärmetauscher erst, nachdem er Wärme im Klimawärmetauscher abgegeben hat. Durch den Einsatz verschiedener Expansionsventile für beide Kreisläufe können diese in einfacher Bauweise bei optimaler Auslegung als Konstantdrosseln ausgeführt sein. Außerdem bilden sie die Grundlage für den einfachen Aufbau und eine einfache Regelbarkeit der Klimaanlage durch eine Leistungsregelung des Kompressors. Zur Umschaltung vom Heizbetrieb auf Kühlbetrieb muss somit lediglich das Dreiwegeventil betätigt werden.
- Weitere Verbesserungen der erfindungsgemäßen Klimaanlage ergeben sich aufgrund der Merkmale der abhängigen Patentansprüche und sind der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung des Kreislaufsystems einer erfindungsgemäßen Klimaanlage und -
2 einen Axialschnitt durch ein kombiniertes Drossel- und Rückschlagventil. - Wie die Darstellung in
1 schematisch zeigt, hat das Kreislaufsystem einen Heizkreislauf2 und einen Kühlkreislauf3 . Diese werden jeweils durch Umschalten eines Dreiwegeventils4 mit einem gemeinsamen Hauptstrang5 und einem der Alternativstränge6 und7 gebildet. - Der von beiden Kreisläufen
2 ,3 durchströmte Hauptstrang5 beinhaltet mindestens einen Klimawärmetauscher8 , an dem der Wärmetausch mit einem dem zu klimatisierenden Raum zugeführten, z.B. durch ein Gebläse9 erzeugten Luftstrom10 erfolgt. Dem Klimawärmetauscher8 folgt im Hauptstrang5 ein Sammler11 für die Speicherung der flüssigen Phase des vorzugsweise aus Kohlendioxid (CO2) bestehenden Wärmeträgers, wie er z.B. durch die EP- A-1046872 bekannt ist und in Strömungsrichtung hinter diesem ein Zwischenwärmetauscher12 , der außerdem Bestandteil des den Kühlkreislauf3 bildenden Alternativstranges7 ist und für einen leistungsfähigen Kühlkreislauf benötigt wird. Weiterer apparativer Bestandteil des Hauptstranges5 ist ein Schwenk- bzw. Taumelscheibenverdichter13 mit veränderlichem Kolbenhub, wie er z.B. durch die EP-A-0742116 bekannt ist sowie ein Pulsationsdämpfer14 , wie er als Muffler in Klimaanlagen gebräuchlich ist. Ein solcher kann auch zusammen mit dem Kompressor13 eine bauliche Einheit bilden. - Der Alternativstrang
7 des Kühlkreislaufes3 hat ausgehend von dem Dreiwegeventil4 in Strömungsrichtung hintereinander einen Gaskühler15 , den bereits genannten Zwischenwärmetauscher12 , ein Expansionsventil16 und ein Rückschlagventil17 und endet an einer den drei Strängen5 ,6 ,7 gemeinsamen, T-förmigen Verbindungsstelle18 . - Der Alternativstrang
6 des Heizkreislaufes2 verläuft im Bypass zu dem Alternativstrang7 des Kühlkreislaufes und damit auch im Bypass zu dessen apparativen Bestandteilen15 ,12 ,16 ,17 . Im Wesentlichen besteht dieser Alternativstrang6 nur aus einer Rohrleitung, die von dem Dreiwegeventil4 bis zu der Verbindungsstelle18 verläuft und aus einem in dieser Rohrleitung vorgesehenen Expansionsventil20 . Da der Alternativstrang6 über das Dreiwegeventil4 direkt vom Kompressor13 zu dem beispielsweise an einen zu klimatisierenden Fahrzeugraum angrenzenden Klimawärmetauscher8 führt, ist in diesem vorzugsweise auch ein Pulsationsdämpfer21 vorgesehen, so dass eine Übertragung von Kompressionspulsationen vom Kompressor (13 ) auf den Fahrzeugraum verhindert wird. - Die Regelung der Klimaanlage
1 erfolgt durch die Leistungsregelung eines in ständiger Antriebsverbindung mit einem kontinuierlich arbeitenden Antrieb, z.B. einem Fahrzeugmotor stehenden und somit kupplungslosen Taumelscheibenkompressors13 bzw. durch die Änderung der Hubweite seiner Kolben und damit des Druckes, der Temperatur und der Masse des zirkulierenden Wärmeträgers. Die Änderung der Hubweite der Kolben wird durch eine Änderung des Druckes im Triebraum des Taumelscheibenkompressors13 bewirkt. Hierzu ist der Triebraum des Kompressors13 über ein Regelventil24 mit der Druckseite25 des Kompressors13 verbunden, und über eine Konstantdrossel26 ist eine weitere Verbindung vom Triebraum zur Ansaugseite27 des Kompressors13 vorhanden, wie in der genannten EP-A-0742116 näher beschrieben ist. Ist das Regelventil24 so weit geöffnet, dass dem Triebraum des Kompressors13 von dessen Druckseite25 aus mehr Volumen zuströmt als durch die Kon stantdrossel26 zur Saugseite27 hin entweicht, so steigt der Druck im Triebraum und die Hubweite nimmt folglich ab. Umgekehrt steigt die Hubweite und damit die Förderleistung des Kompressors, wenn das Regelventil24 nur so weit geöffnet ist, dass die Abströmung durch die Konstantdrossel26 zur Saugseite hin überwiegt. - Das Regelventil und die Konstantdrossel können auch in vertauschter Position angeordnet sein, so dass verlustbringende Rückströmungen auf die Saugseite des Kompressors
13 durch Schließen des Regelventils verhindert werden können. Weiterhin können in aufwändigerer Weise auch an beiden genannten Positionen Regelventile vorgesehen sein. In jedem Fall muss zwischen der Druckseite25 und der Ansaugseite27 des Kompressors13 ein Druckgefälle vorhanden sein, um mit Hilfe eines Regelventils und einer Konstantdrossel oder mit Hilfe von zwei Regelventilen den Druck im Triebraum und damit den Kolbenhub, den Druck und die Fördermenge des Kompressors13 verstellen bzw. regeln zu können. - Um auch bei fehlendem Bedarf zum Kühlen oder zum Heizen und somit auch im Leerlauf die Möglichkeit zum Hochregeln des Kompressors
13 zu schaffen, wird durch das Regelventil24 vorzugsweise ein Mindestdruck auf der Druckseite25 aufrecht erhalten. Die auf diese Weise gegebene Mindestfördermenge durch den Triebraum sichert im Leerlauf eine ausreichende Ölverteilung im Triebraum. Im Leerlauf wird außerdem durch eine das Kreislaufsystem steuernde Steuereinheit22 das Dreiwegeventil4 ausschließlich in Richtung zu dem der Kühlung dienenden Alternativstrang7 und damit in Richtung zu dem Rückschlagventil17 offen gehalten. Um zu verhindern, dass folglich dem Kühlkreislauf3 ohne Bedarf eine Minimalleistung zugeführt wird, die auch zu einer Vereisung des Klimawärmetauschers8 führen kann, hat das Rückschlagventil17 einen Öffnungsdruck, der oberhalb des durch das Regelventil24 des Kompressors13 gewährleisteten Mindestdruckes liegt, so dass sich dieser sicher ausbilden kann. Der höhere Öffnungsdruck des Rückschlagventils17 hat den Vorteil, dass bei Verlassen des Leerlaufs ein anfänglicher nutzloser Umlauf bei geringerem Druck verhindert wird. - Es kann auch vorteilhaft sein, das Rückschlagventil in dem der Heizung dienenden Alternativstrang
6 vorzusehen. In diesem Fall ist das Dreiwegeventil4 im Leerlaufbetrieb zu diesem Alternativstrang hin offen zu halten. - Die Regelung der Klimaanlage erfolgt aufgrund eines Programms der Steuereinheit
22 und Steuersignalen an das Regelventil24 des Kompressors13 . Diese Steuereinheit erhält Signal eingaben aufgrund einer Sollwertvorgabe für eine gewünschte Temperatur im zu klimatisierenden Raum und Rückmeldungen an die Steuereinheit durch Signale eines schnellansprechenden Temperatursensors30 in dem den Klimawärmetauscher8 verlassenden Luftstrom10 oder direkt am Klimawärmetauscher8 sowie eines Drucksensors31 in der Druckleitung33 des Kompressors13 . - Die Beschränkung auf zwei Signalgeber und insbesondere die Druckerfassung nur auf der Abströmseite des Kompressors
13 trägt erheblich zur Funktionssicherheit und einfachen Bauweise der Klimaanlage, einschließlich ihrer elektronischen Steuereinheit22 bei. Auch können auf diese Weise durch die Steuereinheit22 Werte für den Betriebsdruck und die Betriebstemperatur im unter- oder überkritischen Zustandsbereich insbesondere eines CO2-Wärmeträgers angesteuert werden, durch die sich energetisch oder auch akustisch eine optimale Betriebsweise ergibt. Die Vorgabe von relativ zum Kompressor13 druckseitigen Maximalwerten für den Druck und die Überwachung der Temperatur des Wärmeträgers durch den Temperatursensor32 vorzugsweise direkt am Kompressor13 gewährleisten außerdem einen Überlastungsschutz des Kompressors13 und der übrigen Bauteile des Kreislaufsystems1 , der aufgrund hoher Druck- und Temperaturwerte besondere Bedeutung bei Verwendung von Kohlendioxid als Wärmeträger hat. Eine bisher übliche zusätzliche Signalgebung von der Saugseite des Kompressors13 aus ist überflüssig, da die betreffenden Druckwerte vom Temperatursensor30 indirekt vorgegeben werden. - In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Funktion des Expansionsventils
16 mit derjenigen des Rückschlagventils17 in einer Ventileinheit36 nach2 vereinigt sein, insbesondere indem der Drosselquerschnitt durch den vom Rückschlagventil freigegebenen Querschnitt gebildet wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Drosselquerschnitt vom Druck abhängig zu machen und insbesondere den Drosselquerschnitt, ausgehend vom Höchstwert bei höchstem Druck und höchsten Volumenstrom, mit abnehmendem Volumenstrom zu verringern, so dass die Klimaanlage im Teillastbereich bei höheren Betriebsdrücken arbeiten kann, als dies mit unveränderlichem Drosselquerschnitt möglich wäre. Auch kann sich beispielsweise im Bereich unterkritischer Drücke der Drosselquerschnitt so weit verringern, dass eine Kondensation des CO2-Wärmeträgers bis in den Bereich der Unterkühlung möglich ist. - Die Ventileinheit
36 nach2 hat für alle Ventilkomponenten sowie für das hülsenförmige Filterelement35 ein gemeinsames Druckgehäuse37 , dessen Gehäuseraum38 durch eine abgestufte Axialbohrung gebildet ist. - Bei Aufnahme des Kühlbetriebs bewegt sich nach entsprechender Druckerhöhung im Alternativstrang
7 des Kühlkreislaufs3 der vorzugsweise kugelförmige Schliesskörper39 von seiner Schließposition am Ventilsitz40 durch Zusammendrücken der den Schließdruck gewährleistenden Schraubenfeder41 mit zunehmendem Druck in Richtung auf einen festen Anschlag an der Stirnseite42 eines die Schraubenfeder41 umschließenden Federgehäuses43 und erreicht diesen beim höchsten Druck. Der Drosselquerschnitt der Ventileinheit36 wird durch mindestens eine Radialbohrung44 ,45 gebildet, die sich in einem das Federgehäuse43 dicht umschließenden und den Schliesskörper39 führenden Hülsenteil46 eines den Ventilsitz40 aufweisenden Ventilkörpers47 befindet und die vom Schließkörper39 bei ansteigendem Druck zunehmend freigegeben wird. - Die Abströmung nach Passieren der Radialbohrungen
44 ,45 erfolgt axial entlang eines zylindrischen Raumes48 , der durch die Wand des Gehäuseraumes38 und den Hülsenteil46 des Ventilkörpers47 sowie das die Feder41 einschließende Federgehäuse43 begrenzt ist. In Strömungsrichtung stützt sich das Federgehäuse43 an einem konischen Absatz50 des Gehäuseraumes38 ab und mehrere Schlitze51 an der konischen Stirnseite des Federgehäuses43 bilden eine Verbindung von dem zylindrischen Raum48 zu der axialen Abströmöffnung52 der Ventileinheit36 . - In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Klimaanlage kann zwischen den Messstellen
31 ,32 auf der Druckseite des Kompressors13 und dem Pulsationsdämpfer14 ein Rückschlagventil53 mit sehr geringem Öffnungsdruck vorgesehen sein. Dieses verhindert , dass flüssiger CO2-Wärmeträger, der sich bei bestimmten Betriebsbedingungen im Gaskühler15 ansammelt, in den Kompressor13 oder seine Regelorgane24 ,26 eindringen kann. - Weiterhin wird die Steuereinheit vorzugsweise so programmiert, dass auch bei fehlendem Kühlbedarf bzw. ohne Nutzung des Kühlkreislaufs
3 der Wärmeträger in bestimmten Zeitabständen kurzzeitig durch den Kühlkreislauf3 geleitet wird, um dort verteiltes Öl zum Ölabscheider des Kompressors13 zurückzuführen.
Claims (17)
- Klimaanlage zum Heizen und Kühlen eines Raumes, mit einem Kreislaufsystem (
1 ) für einen Wärmeträger, das einen für beide Betriebsweisen gemeinsamen Hauptstrang (5 ) und zwei mit diesem einen Heizkreislauf (2 ) oder einen Kühlkreislauf (3 ) bildende Alternativstränge (6 ,7 ) aufweist, wobei in dem Hauptstrang (5 ) mindestens ein Klimawärmetauscher (8 ) angeordnet ist, in dem der Wärmeträger in Wärmeaustausch mit einem in den zu beheizenden oder zu kühlenden Raum geführten Luftstrom (10 ) steht sowie in Strömungsrichtung des Wärmeträgers hinter dem Klimawärmetauscher (8 ) ein Sammler (11 ) für die flüssige Phase des Wärmeträgers, ein Zwischenwärmetauscher (12 ) des Kühlkreislaufes (3 ), ein Kompressor (13 ) und ein Dreiwegeventil (4 ), an dem das Kreislaufsystem (1 ) von seinem Hauptstrang (5 ) auf einen der zwei Alternativstränge (6 ,7 ) umschaltbar ist und wobei in dem den Kühlkreislauf (3 ) bildenden Alternativstrang (7 ) ein Gaskühler (15 ) und in Strömungsrichtung hinter diesem der Zwischenwärmetauscher (12 ) angeordnet ist und das Kreislaufsystem mindestens ein Expansionsventil (16 ,20 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Hauptstrang (5 ) den Heizkreislauf (2 ) bildende Alternativstrang (6 ) im Bypass zu dem Gaskühler (15 ), dem Zwischenwärmetauscher (12 ) und den Ventilen (16 ,17 ) des Kühlkreislaufes (3 ) von dem Dreiwegeventil (4 ) bis zu einer in Strömungsrichtung vor dem Klimawärmetauscher (8 ) liegenden Verbindungsstelle (18 ) mit dem Alternativstrang (7 ) des Kühlkreislaufes (3 ) verläuft und dass im Alternativstrang (6 ) des Heizkreislaufes (2 ) zwischen dem Dreiwegeventil (4 ) und der Verbindungsstelle (18 ) mindestens ein Expansionsventil (20 ) vorgesehen ist. - Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsventile (
16 ,20 ) als Konstantdrossel ausgeführt sind. - Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der alternativen Kreisläufe (
2 ,3 ) ein Rückschlagventil (17 ) vorgesehen ist, wobei im Leerlaufbetrieb der Klimaanlage das Dreiwegeventil (4 ) in Richtung zu dem das Rückschlagventil (17 ) aufweisenden Kreislauf (3 ) öffnet. - Klimaanlage nach Anspruche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (
13 ) ein in konstanter Antriebsverbindung mit dem Motor eines Kraftfahrzeuges stehender Taumelscheibenkompressor mit veränderlicher Hubweite seiner Kolben ist und durch die Änderung der Differenz der Drücke zwischen einem durch dessen Triebraum geführten Teilstrom und dem Kompressionsdruck regelbar ist, wobei der Öffnungsdruck des Rückschlagventils (17 ) oberhalb eines minimalen, die Durchströmung des Triebraumes im Leerlaufbetrieb der Klimaanlage gewährleistenden Kompressionsdruckes liegt. - Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsventile (
16 ,20 ) als Konstantdrosseln ausgeführt sind und, bei Vorgabe eines Temperatursollwertes aufgrund der Signale mindestens eines Temperatursensors (30 ) im zum klimatisierenden Raum geführten Luftstrom oder am Klimawärmetauscher (8 ) und aufgrund der Signale mindestens eines Drucksensors (31 ) auf der Abströmseite des Kompressors (13 ), die Regelung der Klimaanlage über eine Leistungsregelung des Kompressors (13 ) erfolgt. - Klimaanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine für die Regelung der Klimaanlage (
1 ) vorgesehene Steuereinheit (22 ) in Wirkverbindung mit einem druckseitig im Bereich des Kompressors (13 ) angeordneten Temperatursensor (32 ) steht, so dass ein Temperatursignal entsprechend einem vorgegebener Maximalwert die obere Grenze für die Leistungsregelung vorgibt. - Klimaanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der im Luftstrom oder am Klimawärmetauscher vorgesehene mindestens eine Temperatursensor (
30 ) schnellansprechend ist. - Klimaanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Leistungsregelung des Kompressors (
13 ) ein Regelventil (24 ) vorgesehen ist, das den Triebraum des Kompressors (13 ) mit seiner Druckseite (25 ) verbindet sowie eine Konstantdrossel (26 ), die den Triebraum mit der Saugseite (27 ) des Kompressors (13 ) verbindet. - Klimaanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Leistungsregelung des Kompressors (
13 ) ein Regelventil (24 ) vorgesehen ist, das den Triebraum des Kompressors (13 ) mit seiner Saugseite (27 ) verbindet sowie eine Konstantdrossel (26 ), die den Triebraum mit der Druckseite (25 ) des Kompressors (13 ) verbindet. - Klimaanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem Sensor (
31 ,32 ) anschließend an die Druckseite des Kompressors (13 ) und dem Gaskühler (15 ) ein einen geringen Öffnungsdruck aufweisendes Rückschlagventil vorgesehen ist. - Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem vom Kompressor (
13 ) zum Klimawärmetauscher (8 ) verlaufenden Alternativstrang (6 ) des Heizkreislaufes ein Pulsationsdämpfer (14 ,21 ) vorgesehen ist. - Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hauptstrang (
5 ) in relativ zum Kompressor (13 ) druckseitiger Anordnung ein Pulsationsdämpfer (14 ) vorgesehen ist. - Klimaanlage nach einem der Anspruche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (
17 ) mit dem Expansionsventil (16 ) des betreffenden Kreislaufes (3 ) eine bauliche Einheit bildet. - Klimaanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gemeinsamen Gehäuse (
37 ) ein Ventilsitz (40 ) mit einem zugehörigen, durch eine Feder (41 ) belasteten Schliesskörper (39 ) und mindestens eine Düsenöffnung (44 ,45 ) vorgesehen sind. - Klimaanlage nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gemeinsamen Gehäuse (
37 ) in Strömungsrichtung vor dem Ventilsitz (40 ) ein Filterelement (35 ) vorgesehen ist. - Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (
13 ) in konstanter Antriebsverbindung mit der Antriebseinheit eines Fahrzeuges steht, die Leistung der Klimaanlage (1 ) durch eine Steuereinheit (22 ) veränderlich ist und die Steuereinheit (22 ) programmiert ist, das Dreiwegeventil (4 ) bei Nichtbetrieb des Kühlkreislaufes (3 ) in vorgegebenen Zeitabständen kurzzeitig in Richtung zu dem Kühlkreislauf (3 ) zu öffnen. - Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger des Kreislaufsystems (
1 ) Kohlendioxid (CO2) ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10324955A DE10324955B4 (de) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | Klimaanlage zum Beheizen und Kühlen eines Raumes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10324955A DE10324955B4 (de) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | Klimaanlage zum Beheizen und Kühlen eines Raumes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10324955A1 true DE10324955A1 (de) | 2005-01-13 |
DE10324955B4 DE10324955B4 (de) | 2010-04-29 |
Family
ID=33520478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10324955A Expired - Lifetime DE10324955B4 (de) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | Klimaanlage zum Beheizen und Kühlen eines Raumes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10324955B4 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007093571A1 (de) * | 2006-02-18 | 2007-08-23 | Schaeffler Kg | Rückschlagventil |
DE102010051471A1 (de) * | 2010-11-15 | 2012-05-16 | Audi Ag | Fahrzeug mit einer Klimaanlage |
DE102016000319A1 (de) * | 2016-01-13 | 2017-07-13 | Audi Ag | Ionisationsvorrichtung und korrespondierende Belüftungsanordnung |
IT201600113109A1 (it) * | 2016-11-09 | 2018-05-09 | Oleodinamica Marchesini S R L | Valvola di blocco perfezionata per cilindro oleodinamico |
US11408658B2 (en) | 2016-02-10 | 2022-08-09 | Carrier Corporation | Power management for CO2 transportation refrigeration system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19725978A1 (de) * | 1996-06-29 | 1998-01-02 | Volkswagen Ag | Kraftfahrzeugklimatisierung |
DE19852127A1 (de) * | 1998-11-12 | 2000-05-18 | Behr Gmbh & Co | Expansionsorgan und hierfür verwendbare Ventileinheit |
EP1228910A2 (de) * | 2001-02-05 | 2002-08-07 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Fahrzeug-Klimaanlage |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH689826A5 (de) * | 1995-05-10 | 1999-12-15 | Daimler Benz Ag | Fahrzeug-Klimaanlage. |
FR2779215B1 (fr) * | 1998-05-28 | 2000-08-04 | Valeo Climatisation | Circuit de climatisation utilisant un fluide refrigerant a l'etat supercritique, notamment pour vehicule |
IT1312193B1 (it) * | 1999-04-20 | 2002-04-09 | Bundy Kmp S R L | Accumulatore disidratatore per circuiti di refrigerazione e suoprocedimento di assiemaggio |
-
2003
- 2003-06-03 DE DE10324955A patent/DE10324955B4/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19725978A1 (de) * | 1996-06-29 | 1998-01-02 | Volkswagen Ag | Kraftfahrzeugklimatisierung |
DE19852127A1 (de) * | 1998-11-12 | 2000-05-18 | Behr Gmbh & Co | Expansionsorgan und hierfür verwendbare Ventileinheit |
EP1228910A2 (de) * | 2001-02-05 | 2002-08-07 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Fahrzeug-Klimaanlage |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007093571A1 (de) * | 2006-02-18 | 2007-08-23 | Schaeffler Kg | Rückschlagventil |
DE102010051471A1 (de) * | 2010-11-15 | 2012-05-16 | Audi Ag | Fahrzeug mit einer Klimaanlage |
DE102016000319A1 (de) * | 2016-01-13 | 2017-07-13 | Audi Ag | Ionisationsvorrichtung und korrespondierende Belüftungsanordnung |
DE102016000319B4 (de) * | 2016-01-13 | 2017-09-28 | Audi Ag | Ionisationsvorrichtung und korrespondierende Belüftungsanordnung |
US11408658B2 (en) | 2016-02-10 | 2022-08-09 | Carrier Corporation | Power management for CO2 transportation refrigeration system |
IT201600113109A1 (it) * | 2016-11-09 | 2018-05-09 | Oleodinamica Marchesini S R L | Valvola di blocco perfezionata per cilindro oleodinamico |
WO2018087085A1 (en) * | 2016-11-09 | 2018-05-17 | Oleodinamica Marchesini S.R.L. | Improved check valve for a hydraulic cylinder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10324955B4 (de) | 2010-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005007321B4 (de) | Ejektorpumpenkreis mit mehreren Verdampfapparaten | |
EP1467879B1 (de) | Heiz-/kühlkreislauf für eine klimaanlage eines kraftfahrzeugs, klimaanlage und verfahren zur steuerung derselben | |
DE10321191B4 (de) | Dampfkompressions-Kühlkreislauf | |
DE19813673B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Nutzraumes eines Kraftfahrzeuges | |
DE10348578A1 (de) | Fahrzeugklimaanlage mit Front- und Heck-Klimatisierungseinheiten | |
DE10356447A1 (de) | Kältekreislaufvorrichtung | |
DE10355315A1 (de) | Ejektorpumpen-Kreislaufsystem | |
DE10126257A1 (de) | Heiz-/Kühlkreislauf für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, Klimaanlage und Verfahren zur Regelung derselben | |
DE10339001A1 (de) | Kältemittelkreislauf mit einem Ejektor mit bezüglich ihres Drosselgrads änderbarer Düse | |
DE10330608A1 (de) | Ejektorkreislauf | |
DE102017200876A1 (de) | Elektrische Kühlmittelpumpe | |
DE10253357A1 (de) | Kombinierte Kälteanlage/Wärmepumpe zum Einsatz in Kraftfahrzeugen zum Kühlen, Heizen und Entfeuchten des Fahrzeuginnenraumes | |
DE102006058315A1 (de) | Kühlkreis | |
DE102012222594A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs als Wärmepumpe sowie als Wärmepumpe betreibbarer Kältemittelkreislauf | |
DE10347748A1 (de) | Mehrfachzonen-Temperatursteuersystem | |
DE112018001092B4 (de) | Ejektormodul | |
DE10233628A1 (de) | Kompressor mit integrierter Steuereinheit | |
DE60007125T2 (de) | Regelung der variablen kapazität eines kühlkreislaufes | |
DE102005032458A1 (de) | Kälteanlage, insbesondere Kraftfahrzeug-Klimaanlage | |
DE60212502T2 (de) | Kältekreislauf | |
DE10351302A1 (de) | Klimaanlage für ein Fahrzeug und zugehöriges Betriebsverfahren | |
DE10324955B4 (de) | Klimaanlage zum Beheizen und Kühlen eines Raumes | |
DE102005003967A1 (de) | Expansionsventil | |
DE102006057584A1 (de) | Überkritischer Kühlkreis | |
EP1715263A2 (de) | Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |