DE19824516C2

DE19824516C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrzeuginnenraums

Info

Publication number: DE19824516C2
Application number: DE19824516A
Authority: DE
Inventors: Georg Habbel
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH
Current assignee: Valeo Thermal Commercial Vehicles Germany GmbH
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: DE19824516A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrzeuginnenraums, insbesondere eines Innenraums eines Omnibusses, mit

- einem wenigstens einen Kälteerzeuger umfassenden Kältekreislauf,
- einem wenigstens einen Wärmeerzeuger umfassenden Heizkreislauf,
- wenigstens einem Verbraucherkreislauf mit mindestens einem Wärmetauscher, dessen Wärmeträgermedium, in Strömungsverbindung mit dem Kälte- und/oder dem Heizkreislauf bringbar ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrzeuginnenraums, insbesondere eines Innenraumens eines Omnibusses, wobei

- kaltes Wärmeträgermedium mit einer Temperatur unterhalb einer Raumtemperatur des Fahrzeuginnenraums bereitgestellt wird,
- warmes Wärmeträgermedium mit einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur des Fahrzeuginnenraums bereitgestellt wird,
- warmes und/oder kaltes Wärmeträgermedium mindestens einem Verbraucher zugeleitet und in Wärmeaustausch mit Raumluft des Fahrzeuginnenraums gebracht wird.

Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung (US 3 990 505) wird je nach Betriebsmodus Wärmeträgermedium wahlweise entweder des Kältekreislaufs oder des Heizkreislaufs direkt dem Wärmetauscher des Verbraucherkreislaufs zugeführt. Als Wärmeerzeuger des Heizkreislaufs dient dabei ein Verbrennungsmotor des Fahrzeuges. Die direkte Zuleitung des Wärmeträgermediums vom Kälte- oder Heizkreislauf in den Verbraucher-Wärmetauscher hat den Nachteil, daß sich Temperaturschwankungen im Kälte- oder Heizkreislauf unmittelbar auf den Verbraucherkreislauf auswirken. Die Temperatur, mit der der Wärmeerzeuger das Wärmeträgermedium zur Verfügung stellt, ist nicht vom Wärmebedarf im Verbraucherkreislauf beeinflußbar. Der Verbrennungsmotor liefen auch bei geringem Wärmebedarf Wärmeträgermedium mit unverändert hoher Temperatur, was zu regelungstechnischen Problemen beim Umschalten vom Kühl- zum Heizmodus führt. Beim Übergang vom Heiz- zum Kühlmodus muß der Kälteerzeuger zuerst das in den Leitungen vorhandene warme Wärmeträgermedium herunterkühlen.

Aus der DE 196 25 927 A1 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der sowohl der Kälte- als auch der Wärmekreislauf an die Verbraucherkreisläufe über Ventile angeschlossen sind, die es gestatten, das Wärmeträgermedium von beiden Kreisläufen jeweils in bedarfsgerechter Menge sowie auch in beliebigen Mischungsverhältnissen in die Verbraucherkreisläufe einzuspeisen. Als nachteilig ist hierbei der erhöhte Aufwand für die getrennte Verrohrung von Kälte- und Wärmekreislauf bis hin zu den Verbraucherkreisläufen anzusehen.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum wahlweisen Beheizen und Kühlen von Fahrzeuginnenräumen bekannt (EP 0 524 656 B1), bei welcher ein Heizkreislauf und ein Kältekreislauf entweder getrennt oder gemeinsam mit einem Verbraucherkreislauf in Strömungsverbindung bringbar sind. In allen Betriebsmodi wird der gesamte Volumenstrom, der vom Heiz- und/oder Kältekreislauf bereitgestellt wird, in den Verbraucherkreislauf eingespeist. Um die Temperatur des dem Verbraucherkreislauf zugeführten Wärmeträgermediums, d. h. die dem Verbraucherkreislauf zugeführte Energie, dem Bedarf anzupassen, muß entweder eine Mischung des Wärmeträgermediums von Kälte- und Heizkreislauf erfolgen, was einer Energievernichtung gleichkommt und den Wirkungsgrad der Vorrichtung je nach Betriebszustand negativ beeinflußt, oder Kälte- und Wärmeerzeuger im Kälte- bzw. Heizkreislauf müssen mit aufwendigen Vorrichtungen zur Steuerung der dem Wärmerträgermedium zugeführten Energie versehen werden. So verwendet eine in EP 0 524 656 B1 beschriebene Ausführungsform zum Betreiben des Kälteerzeugers einen Kompressor, der von einem elektronisch in seiner Drehzahl regelbaren Elektromotor angetrieben wird.

Der in den Ansprüchen 1 und 12 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrzeuginnenraums zu schaffen, bei denen die genannten Nachteile vermieden werden und die ohne aufwendige Vorrichtungen zur Steuerung der dem Wärmeträgermedium von den Kälte- und Wärmeerzeugern zugeführten Energie auskommen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß ein von Verbrauchern freier Zentralkreislauf vorgesehen ist, der von dem Kälte- und/oder dem Heizkreislauf speisbar ist, wobei der Verbraucherkreislauf aus dem Zentralkreislauf speisbar ist und ein Steuerorgan aufweist, welches ausgelegt oder einstellbar ist, einen aus dem Zentralkreislauf entnommenen Volumenstrom an Wärmeträgermedium zu steuern.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß zwischen dem mindestens einen Verbraucherkreislauf und dem Kälte- sowie dem Heizkreislauf ein Zentralkreislauf zwischengeschaltet ist, der einer Entkopplung des Verbraucherkreislaufs dient. Kälte- und Wärmeerzeuger können unabhängig voneinander unter jeweils optimalen Betriebsbedingungen arbeiten und den Zentralkreislauf speisen. Eine dem Zentralkreislauf entnommene und dem Verbraucherkreislauf zugeführte Energiemenge wird für jeden Verbraucherkreislauf individuell über den entnommenen Volumenstrom gesteuert.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Heizen und/oder Kühlen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 12 sieht vor, daß kaltes und/oder warmes Wärmeträgermedium einen Zentralkreislauf speisen, von dem ein Teilvolumenstrom des Wärmeträgermediums dem Verbraucher zugeleitet wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorzugsweise ist das Steuerorgan des Verbraucherkreislaufs als Verteiler- oder Mischventil ausgestaltet, welches ausgelegt oder einstellbar ist, den aus dem Zentralkreislauf entnommenen Volumenstrom in beliebigem Mengenverhältnis mit einem von einem Rücklauf in den Zentralkreislauf abzweigbaren Rückführvolumenstrom zu mischen. Durch die Rückführung des vom Rücklauf abgezweigten Volumenstromes in den aus dem Zentralkreislauf entnommenen Volumenstrom und Mischung mit diesem läßt sich eine dem Verbraucherkreislauf aus dem Zentralkreislauf zugeführte Heiz- oder Kühlenergie sehr fein dosieren, ohne daß eine Durchflußmenge durch den Wärmetauscher des Verbraucherkreislaufs variiert werden muß. Eine Vorlauftemperatur des zum Wärmetauscher jedes Verbraucherkreislaufs strömenden Wärmeträgermediums ist individuell einstellbar, so daß jeder Verbraucherkreislauf auf einem anderen Temperaturniveau liegen kann. Dabei ist das Verteilerventil im Rücklauf, das alternativ vorgesehene Mischventil in einem Vorlauf des Verbraucherkreislaufs angeordnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, welche ausgelegt oder einstellbar ist, im Verbraucherkreislauf das Mengenverhältnis von aus dem Zentralkreislauf entnommenem Volumenstrom zum Rückführvolumenstrom in Abhängigkeit von einer Temperatur im Fahrzeuginnenraum zu steuern. Vorzugsweise wird dabei die Innenraumtemperatur in der Nähe des zugehörigen Wärmetauschers gemessen. Auch Schwankungen der Wärmeträgertemperatur im Zentralkreislauf wirken sich dann nicht negativ auf die Verbraucherkreisläufe aus. Anstelle der Steuervorrichtung kann auch eine Regeleinrichtung zum Einsatz kommen, die aus dem Vergleich von Soll- und Istraumlufttemperatur eine Stellgröße für das Verteiler- oder Mischventil im Verbraucherkreislauf bestimmt.

Eine besonders einfache und wirksame Möglichkeit, die Temperatur und damit das Energieniveau des Wärmeträgermediums im Zentralkreislauf zu steuern, ergibt sich, wenn der Zentralkreislauf ein Verteiler- oder Mischventil aufweist, welches ausgelegt oder einstellbar ist, den Zentralkreislauf von dem Kälte- und dem Heizkreislauf in beliebigen Mengenverhältnissen zu speisen. Das Verteiler- oder Mischventil im Zentralkreislauf erlaubt es, einen vorbestimmbaren Volumenstrom von einem Rücklauf des Zentralkreislaufs über den Kältekreislauf in einen Vorlauf des Zentralkreislaufs einzuspeisen. Besteht beispielsweise nur geringer Heizenergiebedarf im Verbraucherkreislauf, so kann im Zentralkreislauf auch ohne Betrieb des Kälteerzeugers ein Temperaturniveau erreicht werden, welches unter demjenigen des Heizkreislaufs liegt, indem eine nur geringen Menge an warmem Wärmeträgermedium in den Zentralkeislauf eingeleitet und der übrige Wärmeträgervolumenstrom über den Kältekreislauf in den Zentralkreislauf eingespeist wird. Wird ein Verteilerventil eingesetzt, so befindet sich dieses im Rücklauf des Zentralkreislaufs. Das alternativ verwendbare Mischventil wird im Vorlauf angeordnet.

Es ist von Vorteil, wenn als weiterer Verbraucherkreislauf wenigstens ein sogenannter Reheatkreislauf mit einem Reheatwärmetauscher vorgesehen ist, der mit dem Heizkreislauf unter Umgehung des Zentralkreislaufs in Verbindung bringbar ist. Der Reheatkreislauf kann zum einen verwendet werden, um eine Entfeuchtung der Luft im Fahrzeuginnenraum zu bewirken. Dazu wird diese zunächst über den Wärmetauscher des mit dem Zentralkreislaufs verbundenen Verbraucherkreislaufs abgekühlt, bis der Taupunkt der Luft unterschritten ist und Luftfeuchtigkeit als Kondensat anfällt, welches abgeleitet wird. Die abgekühlte Luft wird anschließend über den Wärmetauscher des Reheatkreislaufs auf ein gewünschtes Temperaturniveau aufgeheizt, wobei sich die relative Feuchtigkeit der Luft erniedrigt. Darüberhinaus erlaubt der Reheatkreislauf, eine diesem zugeordnete Klimatisierungszone im Fahrzeug stärker zu heizen, als es das Temperaturniveau des Wärmeträgermediums im Zentralkreislauf zulassen würde, oder sogar die dem Reheatkreislauf zugeordnete Klimatisierungszone direkt aus dem Heizkreislauf zu heizen, während eine oder alle anderen Klimatisierungszonen über die mit dem Zentralkreislauf verbundenen Wärmetauscher gekühlt werden.

Auf einfache Weise läßt sich die dem Reheatkreislauf zugeführte Heizenergiemenge über ein Ventil im Reheatkreislauf steuern, welches ausgelegt oder einstellbar ist, einen Volumenstrom an Wärmeträgermedium durch den Reheatkreislauf zu steuern. Dies kann durch intermittierendes Öffnen des Ventils erfolgen.

Sinnvollerweise umfaßt der Wärmeerzeuger des Heizkreislaufs neben einem Antriebsmotor des Fahrzeuges auch ein unabhängig vom Antriebsmotor des Fahrzeuges betreibbares Zusatzheizgerät. Dieses kann zum Vorheizen des als Verbrennungsmotor ausgelegten Antriebmotors vor dem Anlassen desselben oder als zusätzlicher Wärmeerzeuger eingesetzt werden, wenn die Heizleistung des Antriebsmotors nicht ausreicht, um den Wärmeenergiebedarf der Verbraucherkreisläufe zu decken. Ebenso kann das Zusatzheizgerät verwendet werden, um die Verbraucherkreisläufe ohne Betrieb des Antriebsmotors mit warmem Wärmeträgermedium zu versorgen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, welche ausgelegt oder einstellbar ist, das Verteiler- oder Mischventil des Zentralkreislaufs in Abhängigkeit einer Temperatur des Wärmeträgermediums im Zentralkreislauf zu steuern. Eine optimale Temperatur des Wärmeträgermediums im Zentralkreislauf kann dabei als Solltemperatur beispielsweise in Abhängigkeit einer außerhalb des Fahrzeuges gemessenen Außentemperatur vorgegeben werden. Setzt man vorteilhafterweise eine Regeleinrichtung ein, wird aus der Abweichung von Soll- und Isttemperatur eine Stellgröße ermittelt und die Stellung des Verteiler- oder Mischventils entsprechend verändert. Kann die Solltemperatur auch bei in Endlagestellung befindlichem Verteiler- oder Mischventil nicht eingehalten werden, kann bei Überschreiten der Solltemperatur im Kühlmodus der Kälteerzeuger in eine höhere Leistungsstufe geschaltet werden oder bei Unterschreiten der Solltemperatur im Heizmodus ein Zusatzheizgerät beigeschaltet werden.

Nachfolgend ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert, die ein Schema einer Heiz- und/oder Kühlvorrichtung für einen Innenraum eines Omnibusses zeigt.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, weist ein Heizkeislauf 10 einen Vorlauf 12 auf, der von zwei Wärmeerzeugern 14 und 16 mit warmem Wärmeträgermedium versorgt wird. Als Wärmeerzeuger 14 dient ein Antriebsmotor des Omnibusses, der über seinen Kühlkreislauf in den Heizkreislauf 10 eingebunden ist. Der Wärmeerzeuger 16 wird von einem unabhängig von dem Antriebsmotor zu betreibenden Zusatzheizgerät üblicher Art gebildet.

Der Vorlauf 12 des Heizkreislaufs 10 mündet über einen Zentral-Mischpunkt 18 in einen Vorlauf 20 eines Zentralkreislaufs 22, welcher ferner eine Pumpe 26 und ein Verteilerventil 28 umfaßt, die beide in einem Rücklauf 24 des Zentralkreislaufs angeordnet sind. Die Pumpe 26 im Heizkreislauf 10 sorgt für einen ausreichenden Volumenstrom an Wärmeträgermedium zum Zentralkreislauf 22. Ein Rückschlagventil 27 zwischen dem Vorlauf 20 und dem Rücklauf 24 verhindert, daß Wärmeträgermedium, bei welchem es sich um mit Frostschutzmittel versetztes Wasser handelt, vom Rücklauf 24 in den Vorlauf 20 gedrückt werden kann.

An dem Verteilerventil 28 sind eingangsseitig der Rücklauf 24 des Zentralkreislaufs 22 sowie ausgangsseitig ein zum Wärmeerzeuger 14 führender Rücklauf 30 des Heizkreislaufs 10 und ein Rücklauf 32 eines Kältekreislaufs 34 angeschlossen. Das Verteilerventil 28 ist als 3- Wege-Motorventil ausgestaltet, welches eine Aufteilung des über den Rücklauf 24 des Zentralkreislaufs 22 einströmenden Volumenstroms in zwei Volumenströme beliebiger Mengenverhältnisse ermöglicht. In Endlagestellung kann das Verteilerventil 28 den gesamten Volumenstrom aus dem Zentralkreislauf 22 entweder in den Rücklauf 30 des Heizkreislaufs 10 oder in den Rücklauf 32 des Kältekreislaufs 34 einspeisen.

Der Kältekreislauf 34 mündet über einen Vorlauf 38 in den Zentral-Mischpunkt 18 und umfaßt einen Kälteerzeuger 36, bei dem es sich um eine Sekundärseite eines Flüssigkeits- /Flüssigkeitswärmetauschers handelt, dessen Primärseite von einem Verdampfer einer üblichen Kompressionskältemaschine mit mehreren Leistungsstufen gekühlt wird.

Ab dem Zentral-Mischpunkt 18 steht im Vorlauf 20 des Zentralkreislaufs 22 ein Volumenstrom eines konditionierten Wärmeträgermediums zur Verfügung, der sich, wie oben geschildert, je nach Stellung des Verteilerventils 28 in einem beliebig vorwählbaren Mengenverhältnis aus den Volumenströmen zusammensetzt, die aus dem Vorlauf 12 des Heizkreislaufs 10 und dem Vorlauf 38 des Kältekreislaufs 34 stammen. Von dem Vorlauf 20 werden über Abzweigstellen 44 mehrere Verbraucherkeisläufe 40, von denen zwei dargestellt sind, sowie ein abgewandelter Verbraucherkreislauf 42 gespeist. Die Verbraucherkreisläufe 40 und 42 beinhalten je einen Mischpunkt 46 mit zwei Zuläufen und einem Ablauf. Ein Zulauf des Mischpunkts 46 ist an die Abzweigstelle 44 des Zentralkreislaufs 22 angeschlossen. Der Ablauf des Mischpunkts 46 steht über eine Pumpe 62 mit einem Vorlauf 48 des Verbraucherkreislaufs 40 bzw. 42 in Verbindung. Der Vorlauf 48 speist bei den Verbraucherkreisläufen 40 einen Wärmetauscher 50 und beim abgewandelten Verbraucherkreislauf 42 einen Wärmetauscher 68, wobei jedem Wärmetauscher 50, 68 ein Gebläse 52 zugeordnet ist. Von dem Wärmetauscher 50 bzw. 68 führt ein Rücklauf 54 zu einem Verteilerventil 56, welches, ebenso wie das Verteilerventil 28, ein 3-Wege-Motorventil ist und welches ausgangsseitig über eine Rückspeisestelle 60 mit dem Rücklauf 24 des Zentalkreislaufs 22 in Verbindung steht. Eine Rückführleitung 58 zwischen dem Verteilerventil 56 und dem zweiten Zulauf des Mischpunkts 46 gestattet es, je nach Stellung des Verteilerventils 56 einen vom Rücklauf 54 abgezweigten Rückführvolumenstrom in beliebigem Mengenverhältnis mit einem von der Abzweigstelle 44 entnommenen Volumenstrom zu mischen und in den Vorlauf 48 des Verbraucherkreises 40 bzw. 42 einzuleiten. In Endlagestellung des Verteilerventils 56 kann der gesamte Volumenstrom des Rücklaufs 54 entweder in die Rückführleitung 58 oder in die Rückspeisestelle 60 geleitet werden.

Über eine Abzweigstelle 74 und eine Rückspeisestelle 76 steht ein Vorlauf 70 bzw. ein Rücklauf 72 eines sogenannten Reheatkreislaufs 64 direkt mit dem Heizkreislauf 10 in Verbindung. Ein im Reheatkreislauf 64 befindlicher Reheatwärmetauscher 66 ist mit Bezug zum Wärmetauscher 68 des Verbraucherkreislaufs 42 dergestalt angeordnet, daß das Gebläse 52 Luft des Fahrzeuginnenraums zuerst durch den Wärmetauscher 68 und danach durch den Reheatwärmetauscher 66 fördert. Ein bevorzugt intermittierend arbeitendes Ventil 78 in dem Vorlauf 70 des Reheatkreislaufs 64 dient der Regulierung des Volumenstroms an Wärmeträgermedium durch den Reheatkreislauf 64.

Da das Verteilerventil 56 die Mischung des von der Abzweigstelle 44 entnommenen Volumenstromes in beliebigem Verhältnis mit dem Rückführvolumenstrom aus der Rückführleitung 58 ermöglicht und somit in jedem der Verbraucherkreisläufe 40 eine unterschiedliche Temperatur im Vorlauf 48 zu erzeugen werden kann, ist es möglich jedem Verbraucherkreislauf 40 innerhalb des Omnibusses einer anderen Klimatisierungszone zuzuordnen. Der abgewandelte Verbaucherkreislauf 42 und der Reheatkreislauf 64 werden dabei einer ausgewählten Klimatisierungszone, beispielsweise einer Frontbox im Frontbereich des Omnibusses, zugeordnet, so daß die Frontbox entweder mit entfeuchteter Luft versorgt werden oder stärker beheizt werden kann, als dies die Temperatur im Vorlauf 20 des Zentralkreislaufs 22 gestatten würde. In letzterem Fall kann, insbesondere wenn das Temperaturniveau im Vorlauf 20 des Zentralkreislaufs 22 einem Kühlbetrieb der Verbraucherkreisläufe 40 und 42 entspricht, die Pumpe 62 des Verbraucherkreislaufs 42 ausgeschaltet und/oder das Verteilerventil 56 so gestellt werden, daß der gesamte Volumenstrom des Rücklaufs 54 in den Mischpunkt 46 eingespeist wird.

Selbstverständlich können auch mehr als nur ein abgewandelter Verbraucherkreislauf 42 und nur ein Reheatkreislauf 64 vorgesehen sein, wobei durchaus auch ein Reheatwärmetauscher 66 ohne Kombination mit dem Wärmetauscher 68 des Verbraucherkreislaufs 42 einer Klimatisierungszone zugeordnet sein kann. Es versteht sich ferner, daß jeder der Verbraucherkreisläufe 40 und 42 sowie auch der Reheatkreislauf 64 mehrere Wärmetauscher 50, 68 bzw. 66 umfassen kann.

Sowohl die Verbraucherkreisläufe 40 und 42 als auch Zentralkreislauf 22 verfügen über eine Temperaturregelung. Bei jedem Verbraucherkreislauf 40 und 42 nimmt jeweils ein nicht dargestellter Temperaturfühler die Isttemperatur der zugehörigen Klimatisierungszone in der Nähe des Wärmetauschers 50 bzw. 68 auf, und die Temperaturregelung gibt in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist- von einer Solltemperatur eine Stellgröße auf das Verteilerventil 56. Die Temperaturregelung des Zentralkreislaufs bestimmt eine Stellgröße für das Verteilerventil 28 aus der Abweichung von gemessener Isttemperatur des Wärmeträgermediums an definierter Stelle im Zentralkreislauf zu festgelegter Solltemperatur.

Die dargestellte Vorrichtung zum Heizen- und/oder Kühlen erlaubt eine Vielzahl unterschiedlicher Betriebszustände, von denen nachfolgend einige ausgewählte näher erläutert werden:

a) Maximales Heizen: Das Verteilerventil 28 befindet sich in einer Endlagestellung und leitet den gesamten Volumenstrom des Rücklaufs 24 des Zentralkreises 22 in den Rücklauf 30 des Heizkreislaufs 10; der Kälteerzeuger 36 ist nicht in Betrieb; die Verteilerventile 56 der Verbraucherkreisläufe 40 und 42 befinden sich in einer Endlagestellung und leiten den gesamten Volumenstrom des Rücklaufs 54 in den Rücklauf 24 des Zentralkreislaufs 22. Zusätzlich kann das Ventil 78 des Reheatkeislaufs 64 vollständig geöffnet sein. Optional kann das Zusatzheizgerät als Wärmeerzeuger 16 zugeschaltet werden.
b) Maximales Kühlen: Das Verteilerventil 28 befindet sich in einer Endlagestellung und leitet den gesamten Volumenstrom des Rücklaufs 24 des Zentralkreises 22 in den Rücklauf 32 des Kältkreislaufs 34; der Kälteerzeuger 36 wird über den Verdampfer der Kompressionskältemaschine gekühlt; die Kompressionskältemaschine arbeitet in der höchsten Leitungsstufe; die Verteilerventile 56 der Verbraucherkreisläufe 40 und 42 befinden sich in einer Endlagestellung und leiten den gesamten Volumenstrom des Rücklaufs 54 in den Rücklauf 24 des Zentralkreislaufs 22. Zusätzlich ist das Ventil 78 des Reheatkeislaufs 64 vollständig geschlossen oder erlaubt einen geringen Volumenstrom, wenn die durch den Wärmetauscher 68 geleitete gekühlte Luft nach dem Entfeuchen erwärmt werden soll.
c) Leichtes Heizen: Das Verteilerventil 28 befindet sich in einer Zwischenstellung und leitet den größten Teil des Volumenstroms des Rücklaufs 24 des Zentralkreises 22 in den Rücklauf 32 des Kältekreislaufs 34; der Kälteerzeuger 36 ist nicht in Betrieb, d. h., die Kompressionskältemaschine arbeitet nicht; die Verteilerventile 56 der Verbraucherkreisläufe 40 und 42 befinden sich in einer Zwischenstellung und leiten nur einen geringen Teil des Volumenstroms des Rücklaufs 54 in den Rücklauf 24 des Zentralkreislaufs 22. Je geringer der individuelle Heizleistungsbedarf des jeweiligen Verbraucherkreislaufs 40 oder 42 ist, umso größer ist der Anteil des Volumenstroms, der über die Rückführleitung 58 wieder in den Mischpunkt 46 zurückgeführt wird. Zusätzlich kann das Ventil 78 des Reheatkeislaufs 64 einen Volumenstrom an warmem Wärmeträgermedium zulassen, falls die Klimatisierungszone, welcher der Reheatkreislauf 64 zugeordnet ist, einen höheren Heizleistungsenergiebedarf hat, als er über den Verbraucherkreislauf 42 gedeckt werden kann.
d) Leichtes Kühlen: Das Verteilerventil 28 befindet sich in einer Endlagestellung und leitet den gesamten Volumenstrom des Rücklaufs 24 des Zentralkreises 22 in den Rücklauf 32 des Kältekreislaufs 34; der Kälteerzeuger 36 ist in Betrieb, wobei die Kompressionskältemaschine in der kleinsten Leistungsstufe arbeitet; die Verteilerventile 56 der Verbraucherkreisläufe 40 und 42 befinden sich in einer Zwischenstellung und leiten nur einen geringen Teil des Volumenstroms des Rücklaufs 54 in den Rücklauf 24 des Zentralkreislaufs 22. Je geringer der individuelle Kühlleistungsbedarf des jeweiligen Verbraucherkreislaufs 40 oder 42 ist, umso größer ist der Anteil des Volumenstroms, der über die Rückführleitung 58 wieder in den Mischpunkt 46 zurückgeführt wird. Zusätzlich kann das Ventil 78 des Reheatkeislaufs 64 einen Volumenstrom an warmem Wärmeträgermedium zulassen, falls die durch den Wärmetauscher 68 geleitete Luft entfeuchtet werden soll.
e) Vorwärmung des kalten Antriebsmotors: Das Zusatzheizgerät ist als Wärmeerzeuger 16 zugeschaltet; das Verteilerventil 28 befindet sich in einer Endlagestellung und leitet den gesamten Volumentrom des Rücklaufs 24 des Zentralkreises 22 in den Rücklauf 30 des Heizkreislaufs 10; die Pumpen 62 der Verbraucherkreisläufe 40 und 42 sind ausgeschaltet, wobei sich zusätzlich die Verteilerventile 56 der Verbraucherkreisläufe 40 und 42 in einer Endlagestellung befinden, bei welcher der Rücklauf 54 vom Rücklauf 24 des Zentralkreislaufs 22 getrennt ist; das Ventil 78 des Reheatkeislaufs 64 ist vollständig geschlossen. Auf diese Weise wird zwar auch der Zentralkreislauf 22 erwärmt, aber die Verbraucherkreisläufe 40 und 42 entnehmen keine Heizenergie aus diesem. Alternativ kann im Rücklauf 30 des Heizkreislaufs 10 ein 3/2-Wegeventil vorgesehen werden, dessen zweiter Eingang über eine Bypassleitung mit dem Vorlauf 12 des Heizkreislaufs 10 an einer Stelle stromab des Wärmeerzeugers 16 verbunden ist. Dieses optionale 3/2-Wegeventil würde zur Motorvorwärmung so geschaltet werden, daß der gesamte Volumentstrom erwärmten Wärmeträgermediums vom Wärmeerzeuger 16 über die Bypassleitung in das 3/2-Wegeventil und von dort zum Wärmeerzeuger 14, d. h. zum Antriebsmotor des Omnibusses, geleitet wird. In diesem Falle wird das Wärmeträgermedium von einer nicht dargestellten Pumpe gefördert, die beispielsweise in das Zusatzheizgerät (Wärmeerzeuger 16) integriert ist.

Bezugszeichenliste

10

Heizkreislauf

12

Vorlauf von

10

14

Wärmeerzeuger

16

Wärmeerzeuger

18

Zentral-Mischpunkt

20

Vorlauf von

22

Zentralkreislauf

24

Rücklauf von

22

26

Pumpe von

22

27

Rückschlagventil

28

Verteilerventil von

22

30

Rücklauf von

10

32

Rücklauf von

34

Kältekreislauf

36

Kälteerzeuger

38

Vorlauf von

34

40

Verbraucherkreislauf

42

Verbraucherkreislauf

44

Abzweigstelle

46

Mischpunkt

48

Vorlauf von

40

,

42

50

Wärmetauscher von

40

52

Gebläse

54

Rücklauf von

40

,

42

56

Verteilerventil von

40

,

42

58

Rückführleitung

60

Rückspeisestelle

62

Pumpe von

40

,

42

64

Reheatkreislauf

66

Reheatwärmetauscher

68

Wärmetauscher von

42

70

Vorlauf von

64

72

Rücklauf von

64

74

Abzweigstelle

76

Rückspeisestelle

78

Ventil von

64

Claims

1. Vorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrzeuginnenraums, insbesondere eines Innenraums eines Omnibusses, mit

- einem wenigstens einen Kälteerzeuger (36) umfassenden Kältekreislauf (34),
- einem wenigstens einen Wärmeerzeuger (14, 16) umfassenden Heizkreislauf (10),
- wenigstens einem Verbraucherkreislauf (40, 42) mit mindestens einem Wärmetauscher (50, 68), dessen Wärmeträgermedium in Strömungsverbindung mit dem Kälte- und/oder dem Heizkreislauf (34; 10) bringbar ist,

gekennzeichnet durch
einen von Verbrauchern freien Zentralkreislauf (22), der von dem Kälte- und/oder dem Heizkreislauf (34; 10) speisbar ist, wobei der Verbraucherkreislauf (40, 42) aus dem Zentralkreislauf (22) speisbar ist und ein Steuerorgan (56) aufweist, welches ausgelegt oder einstellbar ist, einen aus dem Zentralkreislauf (22) entnommenen Volumenstrom an Wärmeträgermedium zu steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (56) des Verbraucherkreislaufs (40, 42) als Verteiler- oder Mischventil ausgestaltet ist, welches ausgelegt oder einstellbar ist, den aus dem Zentralkreislauf (22) entnommenen Volumenstrom in beliebigem Mengenverhältnis mit einem von einem Rücklauf (54) in den Zentralkreislauf (22) abzweigbaren Rückführvolumenstom zu mischen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkreislauf (22) ein Verteiler- oder Zentral-Mischventil (28) aufweist, welches ausgelegt oder einstellbar ist, den Zentralkreislauf (22) von dem Kälte- und dem Heizkreislauf (34; 10) in beliebigen Mengenverhältnissen zu speisen,

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pumpe (26) im Zentralkreislauf (22).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pumpe (62) im Verbraucherkreislauf (40, 42).

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein sogenannter Reheatkreislauf (64) mit einem Reheatwärmetauscher (66) vorgesehen ist, der mit dem Heizkreislauf (10) unter Umgehung des Zentralkreislaufs (22) in Verbindung bringbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Ventil (78) im Reheatkreislauf (64), welches ausgelegt oder einstellbar ist, einen Volumenstrom an Wärmeträgermedium durch den Reheatkreislauf (64) zu steuern.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeuger (14) des Heizkreislaufs (10) einen Antriebsmotor des Fahrzeuges umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeerzeuger (16) des Heizkreislaufs (10) ein unabhängig vom Antriebsmotor des Fahrzeuges betreibbares Zusatzheizgerät umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, welche ausgelegt oder einstellbar ist, im Verbraucherkreislauf (40, 42) das Mengenverhältnis von aus dem Zentralkreislauf (22) entnommenem Volumenstrom zu Rückführvolumenstrom in Abhängigkeit von einer Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum zu steuern.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, welche ausgelegt oder einstellbar ist, das Verteiler- oder Mischventil (28) des Zentralkreislaufs (22) in Abhängigkeit einer Temperatur des Wärmeträgermediums im Zentralkreislauf (22) zu steuern.

12. Verfahren zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrzeuginnenraums, insbesondere eines Innenraumens eines Omnibusses, wobei

- kaltes Wärmeträgermedium mit einer Temperatur unterhalb einer Raumtemperatur des Fahrzeuginnenraums bereitgestellt wird,
- warmes Wärmeträgermedium mit einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur des Fahrzeuginnenraums bereitgestellt wird,
- warmes und/oder kaltes Wärmeträgermedium mindestens einem Verbraucher (50, 68) zugeleitet und in Wärmeaustausch mit Raumluft des Fahrzeuginnenraums gebracht wird,

dadurch gekennzeichnet, daß
kaltes und/oder warmes Wärmeträgermedium einen Zentralkreislauf (22) speisen, von dem ein Teilvolumenstrom des Wärmeträgermediums dem Verbraucher (50, 68) zugeleitet wird.