DE202023102645U1

DE202023102645U1 - air conditioning arrangement

Info

Publication number: DE202023102645U1
Application number: DE202023102645.1U
Authority: DE
Original assignee: Enginius GmbH
Current assignee: Enginius GmbH
Priority date: 2023-05-16
Filing date: 2023-05-16
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2033-05-17

Abstract

Klimatisierungsanordnung (1) mit einem ersten Kühlmittelkreislauf (2) mit einem ersten Kühlmittelweg mit einem Kompressor (3) einem Kondensator (4), zum Verflüssigen eines Betriebsmittels, der stromaufwärts mit dem Kompressor (3) verbunden ist, und einem Verdampfer (6), der stromaufwärts mit dem Kondensator (4) und stromabwärts mit dem Kompressor (3) verbunden ist, mit einem zweiten Kühlmittelweg mit dem Kompressor (3), einem ersten Wärmeübertrager (9), der stromaufwärts mit dem Kompressor (3) verbunden ist und der thermisch mit einem zweiten Kühlmittelkreislauf (10) gekoppelt ist, einem zweiten Wärmeübertrager (14), der thermisch mit einem dritten Kühlmittelkreislauf (15) gekoppelt ist und stromabwärts mit dem Kompressor (3) verbunden ist, und
mit einem dritten Kühlmittelweg, der den zweiten Kühlmittelweg umfasst, der zusätzlich mit dem Verdampfer (6) verbunden ist, der stromabwärts mit dem Kompressor (3) verbunden ist, so dass der Verdampfer (6) und der zweite Wärmeübertrager (14) parallelgeschaltet sind,
wobei in dem zweiten Kühlmittelkreislauf (10) der erste Wärmeübertrager (9) mit einem dritten Wärmeübertrager (12) verbunden ist.

Air conditioning arrangement (1) with a first coolant circuit (2) with a first coolant path with a compressor (3), a condenser (4) for condensing an operating medium, which is connected upstream to the compressor (3), and an evaporator (6), which is connected upstream to the condenser (4) and downstream to the compressor (3), with a second refrigerant path connected to the compressor (3), a first heat exchanger (9) which is upstream connected to the compressor (3) and the thermal is coupled to a second coolant circuit (10), a second heat exchanger (14) which is thermally coupled to a third coolant circuit (15) and is connected downstream to the compressor (3), and
with a third coolant path, which includes the second coolant path, which is additionally connected to the evaporator (6), which is connected downstream to the compressor (3), so that the evaporator (6) and the second heat exchanger (14) are connected in parallel,
wherein in the second coolant circuit (10) the first heat exchanger (9) is connected to a third heat exchanger (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsanordnung mit den Merkmalen von Schutzanspruch 1.The invention relates to an air conditioning arrangement having the features of claim 1.

Bei der Klimatisierung von Räumen, insbesondere von Fahrzeugen, sind unterschiedliche Konzepte bekannt. Beispielsweise werden entsprechende Systeme in der DE 100 06 513 A1 oder in der DE 10 2019 200 846 A1 offenbart.Different concepts are known for the air conditioning of rooms, in particular of vehicles. For example, corresponding systems in the DE 100 06 513 A1 or in the DE 10 2019 200 846 A1 disclosed.

Nachteilig ist die Komplexität und eingeschränkte Einsetzbarkeit der Systeme.The disadvantage is the complexity and limited usability of the systems.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klimatisierungsanordnung bereitzustellen, die möglichst einfach im Aufbau und vielseitig einsetzbar ist. Eine derartige Anordnung ist Gegenstand des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Schutzansprüche 2 bis 25.It is the object of the present invention to provide an air conditioning arrangement that is as simple as possible in construction and versatile. Such an arrangement is the subject of claim 1. Advantageous configurations of the invention are the subject of claims 2 to 25.

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsanordnung mit einem erster Kühlmittelkreislauf mit einem ersten Kühlmittelweg mit einem Kompressor einem Kondensator, zum Verflüssigen eines Betriebsmittels, der stromaufwärts mit dem Kompressor verbunden ist, und einem Verdampfer, der stromaufwärts mit dem Kondensator und stromabwärts mit dem Kompressor verbunden ist, mit einem zweiten Kühlmittelweg mit dem Kompressor, einem ersten Wärmeübertrager, der stromaufwärts mit dem Kompressor verbunden ist und der thermisch mit einem zweiten Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist, einem zweiten Wärmeübertrager, der thermisch mit einem dritten Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist und stromabwärts mit dem Kompressor verbunden ist, und mit einem dritten Kühlmittelweg, der den zweiten Kühlmittelweg umfasst, der zusätzlich mit dem Verdampfer verbunden ist, der stromabwärts mit dem Kompressor verbunden ist, so dass der Verdampfer und der zweite Wärmeübertrager parallelgeschaltet sind, wobei in dem zweiten Kühlmittelkreislauf der erste Wärmeübertrager mit einem dritten Wärmeübertrager verbunden ist.The invention relates to an air conditioning arrangement with a first coolant circuit with a first coolant path with a compressor, a condenser for condensing an operating medium, which is connected upstream to the compressor, and an evaporator, which is connected upstream to the condenser and downstream to the compressor a second refrigerant path having the compressor, a first heat exchanger connected upstream to the compressor and thermally coupled to a second refrigerant loop, a second heat exchanger thermally coupled to a third refrigerant loop and connected downstream to the compressor, and having a third refrigerant path comprising the second refrigerant path additionally connected to the evaporator connected downstream to the compressor such that the evaporator and the second heat exchanger are connected in parallel, wherein in the second refrigerant circuit the first heat exchanger is connected to a third heat exchanger is.

Über den ersten Kühlmittelweg ist es möglich, über den Verdampfer, der vorzugsweise im Inneren eines zu klimatisierenden Raumes angeordnet ist, Wärme aufzunehmen und den Raum damit zu kühlen. Dabei wird das Betriebsmittel verdampft und zum Kompressor transportiert, wo es komprimiert und zusätzlich erwärmt wird. Im Kondensator wird das Betriebsmittel in den flüssigen Zustand zurückversetzt, wobei es Wärme abgibt, die an die Umgebung abgeführt wird. Hier kann auch ein Lüfter zum Einsatz kommen, der Umgebungsluft durch die Luftseite des Kondensators befördert und dafür sorgt, dass ausreichend Luft zur Verfügung steht, um die notwendige Wärmemenge abzuführen.It is possible via the first coolant path, via the evaporator, which is preferably arranged inside a room to be air-conditioned, to absorb heat and thus to cool the room. The operating medium is vaporized and transported to the compressor, where it is compressed and additionally heated. In the condenser, the operating fluid is returned to its liquid state, giving off heat that is dissipated to the environment. A fan can also be used here, which transports ambient air through the air side of the condenser and ensures that sufficient air is available to dissipate the necessary amount of heat.

Über den zweiten Kühlmittelweg ist es möglich, den zu klimatisierenden Raum zu erwärmen. Vorzugsweise ist der zweite Wärmeübertrager dazu eingerichtet, Wärme aus dem dritten Kühlmittelkreislauf aufzunehmen. Dabei wird das Betriebsmittel verdam pft.It is possible to heat the room to be air-conditioned via the second coolant path. The second heat exchanger is preferably set up to absorb heat from the third coolant circuit. The operating medium is vaporized in the process.

Über den Kompressor, wo das gasförmige Betriebsmittel komprimiert und erwärmt wird, gelangt es zu dem ersten Wärmeübertrager.Via the compressor, where the gaseous operating medium is compressed and heated, it reaches the first heat exchanger.

Vorzugsweise ist der erste Wärmeübertrager dazu eingerichtet, Wärme an den zweiten Kühlmittelkreislauf zu übertragen. Dabei wird das Betriebsmittel verflüssigt und gibt die Wärme wieder ab in den zweiten Kühlmittelkreislauf.The first heat exchanger is preferably set up to transfer heat to the second coolant circuit. The operating fluid is liquefied and gives off the heat back into the second coolant circuit.

Das Betriebsmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs wird durch die Wärmeaufnahme erwärmt oder ebenfalls verdampft und transportiert die so gespeicherte Wärme in einen dritten Wärmeübertrager. Dieser befindet sich im Inneren des zu klimatisierenden Raumes, so dass dieser durch die abgegebene Wärme erwärmt wird. Auch hier kann ein Lüfter vorgesehen sein, der die erwärmte Raumluft verteilt.The operating medium of the second coolant circuit is heated by the heat absorption or is also evaporated and transports the heat stored in this way to a third heat exchanger. This is located inside the room to be air-conditioned so that it is heated by the heat emitted. A fan can also be provided here, which distributes the heated room air.

Vorteilhafterweise ist also der zweite Kühlmittelkreislauf dazu eingerichtet, Wärme aus dem ersten Kühlmittelkreislauf über den ersten Wärmeübertrager aufzunehmen und über den dritten Wärmeübertrager, insbesondere in einen zu klimatisierenden Innenraum, abzugeben.The second coolant circuit is therefore advantageously set up to absorb heat from the first coolant circuit via the first heat exchanger and to emit it via the third heat exchanger, in particular into an interior space that is to be air-conditioned.

Der dritte Kühlmittelweg ermöglicht einen Reheat-Modus. Dabei wird wie vorstehend beschrieben die Luft in dem zu klimatisierenden Innenraum über den zweiten Kühlmittelweg erwärmt. Das von dem ersten Wärmeübertrager abfließende Betriebsmittel wird aber teilweise parallel zu dem zweiten Wärmeübertrager über den Verdampfer geführt, der die Wärme aus der zuvor erwärmten Luft wieder aufnimmt, so dass das Betriebsmittel verdampft und gasförmig wieder dem Kompressor zugeführt wird.The third coolant path enables a reheat mode. In this case, as described above, the air in the interior to be air-conditioned is heated via the second coolant path. However, the operating medium flowing out of the first heat exchanger is partly routed parallel to the second heat exchanger via the evaporator, which absorbs the heat from the previously heated air again, so that the operating medium evaporates and is fed back to the compressor in gaseous form.

Vorzugsweise sind daher der Verdampfer und der dritte Wärmeübertrager in Einbaulage in Bezug auf einen Luftvolumenstrom hintereinander angeordnet, so dass die erwärmte Luft unmittelbar wieder abgekühlt werden kann.The evaporator and the third heat exchanger are therefore preferably arranged one behind the other in the installation position with respect to an air volume flow, so that the heated air can be cooled down again immediately.

Der Reheat-Modus führt zu einem Entfeuchten der Luft, da erwärmte Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann, die am Verdampfer sofort wieder abgeschieden wird. Dadurch wird die Luftfeuchtigkeit insgesamt geringer und ein Beschlagen von Fenstern und Sichtscheiben wird vermieden.The reheat mode leads to dehumidification of the air, since heated air can absorb more moisture, which is immediately separated again at the evaporator. As a result, the humidity is lower overall and fogging of windows and viewing panes is avoided.

Die Erfindungsgemäße Klimatisierungsanordnung ermöglicht Heizen, Kühlen und Entfeuchten der Luft in einem zu klimatisierenden Innenraum durch geschickte Verschaltung der Betriebsmittelleitungen und der einzelnen Bestandteile der Anordnung. Dabei ist lediglich ein Kompressor notwendig.The air conditioning arrangement according to the invention enables heating, cooling and dehumidification of the air in an interior space to be air-conditioned by skillfully connecting the equipment lines and the individual components of the arrangement. Only one compressor is required.

Eine besondere Einsatzvariabilität wird durch den zweiten Kühlmittelkreislauf erreicht. Durch diesen separaten Kreislauf können verschiedenartige Heizeinrichtungen bedient werden. Neben Personenkraftwagen oder Fahrerkabinen von Lastkraftwagen, ist auch der Einsatz in Krankabinen oder Zelten oder anderen Gebäuden möglich.A special application variability is achieved by the second coolant circuit. Different types of heating devices can be operated through this separate circuit. In addition to passenger cars or driver's cabs of trucks, use in crane cabs or tents or other buildings is also possible.

Die Anordnung ist auf Grund ihrer geringen Komplexität zudem wartungsfreundlich.The arrangement is also easy to maintain due to its low complexity.

Das Betriebsmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf ist bevorzugt Tetrafluorethan, Propan oder CO₂.The operating medium in the first coolant circuit is preferably tetrafluoroethane, propane or CO ₂ .

Das Betriebsmittel in dem zweiten oder dritten Kühlmittelkreislauf ist bevorzugt ein Wasser-Glykolgemisch, besonders bevorzugt im Mischungsverhältnis 1:1.The operating medium in the second or third coolant circuit is preferably a water-glycol mixture, particularly preferably in a mixing ratio of 1:1.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in dem ersten Kühlmittelweg der Kondensator über ein erstes Ventil V1 mit dem Kompressor verbindbar ist. Damit kann in einfacher Weise der Weg für das Betriebsmittel in den ersten Kühlmittelweg freigeschaltet werden.A preferred embodiment of the invention provides that in the first coolant path the condenser can be connected to the compressor via a first valve V1. In this way, the path for the operating medium into the first coolant path can be opened up in a simple manner.

Weiterhin bevorzugt ist in dem ersten Kühlmittelweg der Kondensator in einem Außenraum oder in der Peripherie eines zu klimatisierenden Raumes angeordnet. Dies ermöglicht es, die aus dem Raum abgeführte Wärme an die Umgebung außerhalb des Raumes abzugeben und effektiv abzuführen. In Fahrzeugen beispielsweise befindet sich der Kondensator außerhalb des Fahrgastraumes oder der Fahrerkabine, vorzugsweise nahe der Außenhaut des Fahrzeuges, etwa am Kühlergrill. Es kann auch vorgesehen, sein dass sich der Kondensator an der Wand des Raumes befindet und die von dem Kondensator erwärmte Luft durch einen Lüfter von der Wand weggeleitet wird.Furthermore, the condenser in the first coolant path is preferably arranged in an exterior space or in the periphery of a space to be air-conditioned. This allows the heat removed from the room to be released to the environment outside the room and effectively dissipated. In vehicles, for example, the condenser is located outside of the passenger compartment or the driver's cabin, preferably near the outer skin of the vehicle, for example on the radiator grille. Provision can also be made for the condenser to be located on the wall of the room and for the air heated by the condenser to be directed away from the wall by a fan.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in dem ersten Kühlmittelweg vor dem Verdampfer ein Trockner und/oder ein erstes Expansionsventil V5 angeordnet.In a further embodiment of the invention, a dryer and/or a first expansion valve V5 is arranged in the first coolant path upstream of the evaporator.

Durch den Trockner wird dem Betriebsmittel Feuchtigkeit entzogen und Schmutzteilchen werden herausgefiltert. Dadurch wird der Phasenübergang des Betriebsmittels im Verdampfer optimiert.The dryer removes moisture from the equipment and dirt particles are filtered out. This optimizes the phase transition of the operating medium in the evaporator.

Durch ein Expansionsventil wird der Druck in dem Betriebsmittel vermindert. Das bewirkt einen kontrollierten Zufluss in den Verdampfer und ermöglicht ein effektives Verdampfen des Betriebsmittels.The pressure in the operating medium is reduced by an expansion valve. This causes a controlled flow into the evaporator and enables effective evaporation of the operating medium.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in dem zweiten Kühlmittelweg der erste Wärmeübertrager über ein zweites Ventil V2 mit dem Kompressor verbindbar ist. Damit kann in einfacher Weise der Weg für das Betriebsmittel in den zweiten Kühlmittelweg freigeschaltet werden.A further embodiment of the invention provides that in the second coolant path the first heat exchanger can be connected to the compressor via a second valve V2. In this way, the path for the operating medium into the second coolant path can be opened up in a simple manner.

Bevorzugt ist in dem zweiten Kühlmittelweg zwischen dem ersten Wärmeübertrager und dem zweiten Wärmeübertrager ein Trockner und/oder ein zweites Expansionsventil V6 angeordnet.A dryer and/or a second expansion valve V6 is preferably arranged in the second coolant path between the first heat exchanger and the second heat exchanger.

Durch den Trockner wird dem Betriebsmittel Feuchtigkeit entzogen und Schmutzteilchen werden herausgefiltert. Dadurch wird der Phasenübergang des Betriebsmittels im zweiten Wärmeübertrager optimiert.The dryer removes moisture from the equipment and dirt particles are filtered out. This optimizes the phase transition of the operating medium in the second heat exchanger.

Durch ein Expansionsventil wird der Druck in dem Betriebsmittel vermindert. Das bewirkt einen kontrollierten Zufluss in den zweiten Wärmeübertrager und ermöglicht ein effektives Verdampfen des Betriebsmittels.The pressure in the operating medium is reduced by an expansion valve. This causes a controlled inflow into the second heat exchanger and enables the operating medium to evaporate effectively.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass in dem dritten Kühlmittelweg der zweite Kühlmittelweg über ein drittes Ventil V3 und/oder ein Rückschlagventil V4 mit dem Verdampfer verbindbar ist. Damit kann in einfacher Weise der Weg für das Betriebsmittel von dem ersten Wärmeübertrager zu dem Verdampfer freigeschaltet werden. Durch ein Rückschlagventil kann vermieden werden, dass das Betriebsmittel im Kühlmodus aus dem ersten Kühlmittelweg in den zweiten oder dritten Kühlmittelweg gerät.Furthermore, it is preferably provided that in the third coolant path the second coolant path can be connected to the evaporator via a third valve V3 and/or a check valve V4. In this way, the path for the operating medium from the first heat exchanger to the evaporator can be opened up in a simple manner. A non-return valve can be used to prevent the operating medium from getting from the first coolant path into the second or third coolant path in the cooling mode.

Vorzugsweise ist der dritte Kühlmittelweg mit dem Verdampfer so verbunden, dass das erste Expansionsventil in Flussrichtung des Betriebsmittels vor dem Verdampfer angeordnet ist. Durch diese integrierte Anordnung wird die Funktion des Expansionsventils für beide Zuflüsse des Verdampfers effizient genutzt.The third coolant path is preferably connected to the evaporator in such a way that the first expansion valve is arranged in front of the evaporator in the flow direction of the operating medium. With this integrated arrangement, the function of the expansion valve is used efficiently for both inflows of the evaporator.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in einer ersten Schaltung das erste Ventil V1 geöffnet ist, und das zweite Ventil V2 und das dritte Ventil V3 geschlossen sind, so dass das Betriebsmittel durch den ersten Kühlmittelweg fließt. Dadurch wird mittels einer einfachen Schaltung die Anordnung zum Heizen eines zu klimatisierenden Raumes genutzt.An advantageous embodiment of the invention provides that in a first circuit, the first valve V1 is open and the second valve V2 and the third valve V3 are closed, so that the operating medium flows through the first coolant path. As a result, the arrangement for heating a room to be air-conditioned is used by means of a simple circuit.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in einer zweiten Schaltung das erste Ventil V1 geschlossen ist, das zweite Ventil V2 geöffnet ist und das dritte Ventil V3 geschlossen ist, so dass das Betriebsmittel durch den zweiten Kühlmittelweg fließt. Dadurch wird mittels einer einfachen Schaltung die Anordnung zum Kühlen eines zu klimatisierenden Raumes genutzt.A further advantageous embodiment of the invention provides that in a second shift the first valve V1 is closed, the second valve V2 is open and the third valve V3 is closed is, so that the operating fluid flows through the second coolant path. As a result, the arrangement for cooling a room to be air-conditioned is used by means of a simple circuit.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in einer dritten Schaltung das erste Ventil V1 geschlossen ist, und das zweite Ventil V2 und das dritte Ventil V3 geöffnet sind, so dass das Betriebsmittel durch den dritten Kühlmittelweg fließt. Dadurch wird mittels einer einfachen Schaltung die Anordnung zum Entfeuchten eines zu klimatisierenden Raumes genutzt.A further advantageous embodiment of the invention provides that in a third circuit, the first valve V1 is closed and the second valve V2 and the third valve V3 are open, so that the operating medium flows through the third coolant path. As a result, the arrangement for dehumidifying a room to be air-conditioned is used by means of a simple circuit.

Bevorzugt ist der dritte Kühlmittelkreislauf dazu eingerichtet ist, Wärme aus einem Wärmeerzeuger, insbesondere aus einer Fahrzeugkomponente, besonders bevorzugt aus einer Antriebskomponente, beispielsweise einem Elektromotor oder einer Brennstoffzelle, aufzunehmen und über den zweiten Wärmeübertrager an den ersten Kühlmittelkreislauf abzugeben. Dabei wird einerseits die notwendige Kühlung von Wärmeerzeugern mit der Klimatisierung von Räumen verknüpft. Die von dem Wärmeerzeuger abgegebene und normalerweise verlustig gehende Wärme wird beispielsweise dazu genutzt einen Raum zum Erwärmen oder zu entfeuchten, wodurch Energie gespart werden kann.The third coolant circuit is preferably set up to absorb heat from a heat generator, in particular from a vehicle component, particularly preferably from a drive component, for example an electric motor or a fuel cell, and to transfer it to the first coolant circuit via the second heat exchanger. On the one hand, the necessary cooling of heat generators is linked to the air conditioning of rooms. The heat given off by the heat generator and normally lost is used, for example, to heat or dehumidify a room, which means that energy can be saved.

Ein vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zweiten Kühlmittelkreislauf mindestens eine Pumpe umfasst.An advantageous embodiment of the invention provides that the second coolant circuit includes at least one pump.

Ein weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der dritte Kühlmittelkreislauf mindestens eine Pumpe umfasst.A further advantageous embodiment of the invention provides that the third coolant circuit includes at least one pump.

Durch den Einsatz zusätzlicher Pumpen kann die Effizienz der Anordnung zusätzlich erhöht werden, da der Durchsatz des Betriebsmittels des jeweiligen Kühlmittelkreislaufs erhöht wird.By using additional pumps, the efficiency of the arrangement can be additionally increased, since the throughput of the operating medium of the respective coolant circuit is increased.

Bevorzugt ist der erste Wärmeübertrager ein Plattenwärmetauscher. Das ermöglicht eine effiziente Übertragung der Wärme von dem ersten in den zweiten Kühlm ittelkreislauf.The first heat exchanger is preferably a plate heat exchanger. This enables the heat to be efficiently transferred from the first to the second coolant circuit.

Bevorzugt ist der zweite Wärmeübertrager ein Plattenwärmetauscher. Das ermöglicht eine effiziente Übertragung der Wärme von dem dritten in den ersten Kühlm ittelkreislauf.The second heat exchanger is preferably a plate heat exchanger. This enables the heat to be efficiently transferred from the third to the first coolant circuit.

Bevorzugt ist der dritte Wärmeübertrager ein Luft-Wasser-Wärmetauscher. Das ermöglicht eine effiziente Übertragung der Wärme von dem zweiten Kühlmittelkreislauf in den zu klimatisierenden Raum.The third heat exchanger is preferably an air-water heat exchanger. This enables the heat to be efficiently transferred from the second coolant circuit to the room to be air-conditioned.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, bevorzugt elektrisch betriebenes Abfallsammelfahrzeug, mit einer wie vorstehend beschriebenen Klimatisierungsanordnung. Die dort angeführten Vorteile und Funktionsweisen gelten auch hier.Furthermore, the invention relates to a vehicle, in particular an electrically operated vehicle, preferably an electrically operated refuse collection vehicle, with an air conditioning arrangement as described above. The advantages and functions listed there also apply here.

Die einzige Figur zeigt eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsanordnung 1. Diese ist dafür vorgesehen den Innenraum einer Fahrerkabine eines elektrisch betriebenen Lastkraftwagens zu betreiben.The only figure shows an embodiment of an air conditioning arrangement 1 according to the invention. This is intended to operate the interior of a driver's cab of an electrically operated truck.

Das gasförmige Betriebsmittel, Tetrafluorethan, des ersten Kühlmittelkreislaufs 2 wird in dem Kompressor 3 komprimiert und erwärmt. Über das geöffnete erste Ventil V1 wird das Betriebsmittel stromabwärts zu dem Kondensator 4 geleitet. Das zweite Ventil V2 und das dritte Ventil V3 sind dabei geschlossen. Der Kondensator 4 ist außerhalb der Fahrerkabine hinter dem Frontgrill des Fahrzeugs angeordnet. In dem Kondensator 4 wird das Betriebsmittel verflüssigt, wobei ihm Wärme entzogen wird. Die Wärme wird durch einen Lüfter an die Umgebung abgegeben. Von dem Kondensator 4 gelangt das nun flüssige Betriebsmittel über einen ersten Trockner 5 und ein erstes Expansionsventil V5 in den Verdampfer 6. Der Verdampfer 6 ist innerhalb der Fahrerkabine des Fahrzeugs angeordnet. In dem Verdampfer 6 nimmt das flüssige Betriebsmittel Wärme aus dem Innenraum der Fahrerkabine auf und vollzieht einen Phasenübergang in den gasförmigen Zustand. Dadurch wird der Innenraum des Fahrzeugs gekühlt. Die Klimatisierungsanordnung 1 ist in einen Kühlmodus geschaltet. Die Wärmeaufnahme kann dadurch unterstützt werden, dass über einen Lüfter ein Luftvolumenstrom 7 über den Verdampfer 6 geleitet wird, dem so stetig warme Luft zugeführt wird. Vom Verdampfer 6 wird das Betriebsmittel stromabwärts zurück zum Kompressor 3 geleitet und der Zyklus beginnt von neuem.The gaseous operating medium, tetrafluoroethane, of the first coolant circuit 2 is compressed and heated in the compressor 3 . The operating medium is routed downstream to the condenser 4 via the opened first valve V1. The second valve V2 and the third valve V3 are closed. The condenser 4 is arranged outside the driver's cab behind the front grille of the vehicle. The operating medium is liquefied in the condenser 4, heat being withdrawn from it. The heat is dissipated to the environment by a fan. From the condenser 4, the now liquid operating medium passes through a first dryer 5 and a first expansion valve V5 into the evaporator 6. The evaporator 6 is arranged inside the driver's cab of the vehicle. In the evaporator 6, the liquid operating medium absorbs heat from the interior of the driver's cab and completes a phase transition into the gaseous state. This cools the interior of the vehicle. The air conditioning arrangement 1 is switched to a cooling mode. The heat absorption can be assisted in that an air volume flow 7 is conducted via a fan over the evaporator 6, to which warm air is constantly supplied. From the evaporator 6, the working fluid is routed back down to the compressor 3 and the cycle begins again.

Für den Übergang von dem Kühlmodus zu einem Heizmodus wird das erste Ventil V1 geschlossen und das zweite Ventil V2 geöffnet. Das dritte Ventil V3 bleibt geschlossen. Dadurch ist der zweite Kühlmittelweg geöffnet. Das in dem Kompressor 3 verdichtete Betriebsmittel wird über eine vor dem ersten Ventil V1 angeordnete erste Abzweigung 8 und das zweite Ventil V2 in den ersten Wärmeübertrager 9 geführt. Dort gibt das Betriebsmittel Wärme ab und wird verflüssigt. Der erste Wärmeübertrager 9 ist gleichzeitig Bestandteil des zweiten Kühlmittelkreislaufs 10, dessen Betriebsmittel, ein Wasser-Glykol-Gemisch, die Wärme aufnimmt.For the transition from the cooling mode to a heating mode, the first valve V1 is closed and the second valve V2 is opened. The third valve V3 remains closed. As a result, the second coolant path is opened. The operating medium compressed in the compressor 3 is conducted into the first heat exchanger 9 via a first branch 8 arranged in front of the first valve V1 and the second valve V2. There, the operating medium gives off heat and is liquefied. The first heat exchanger 9 is at the same time part of the second coolant circuit 10, whose operating medium, a water-glycol mixture, absorbs the heat.

Der zweite Kühlmittelkreislauf 10 verfügt über eine erste Pumpe 11, die den Fluss des Betriebsmittels bewerkstelligt. Dieses wird in einen dritten Wärmeübertrager 12 geleitet, wo es die gespeicherte Wärme wieder abgibt. Der dritte Wärmeübertrager 12 ist in dem Innenraum der Fahrerkabine neben dem Verdampfer 6 angeordnet. Die Wärmeabgabe kann unterstützt werden, indem mit dem Lüfter der Luftvolumenstrom 7 auch über den dritten Wärmeübertrager 12 geleitet wird. Dadurch wird der Innenraum des Fahrzeugs erwärmt. Das Betriebsmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs 10 fließt zurück zu dem ersten Wärmeübertrager 9, wo es wieder Wärme aufnimmt. Dieser zweite Kühlmittelkreislauf 10 machte die Klimatisierungsanordnung 1 sehr variabel in ihren Anwendungsmöglichkeiten, da er flexibel und unkompliziert angeordnet werden kann.The second coolant circuit 10 has a first pump 11, which brings about the flow of the operating medium. This is fed into a third heat exchanger 12, where it gives off the stored heat again. The third heat exchanger 12 is arranged in the interior of the driver's cab next to the evaporator 6 . the heat Mean output can be supported in that the air volume flow 7 is also conducted via the third heat exchanger 12 with the fan. This heats up the interior of the vehicle. The operating medium of the second coolant circuit 10 flows back to the first heat exchanger 9, where it absorbs heat again. This second coolant circuit 10 makes the air-conditioning system 1 very variable in terms of its possible uses, since it can be arranged flexibly and in an uncomplicated manner.

Das nun flüssige Betriebsmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs 2 wird stromabwärts über einen zweiten Trockner 13 und ein zweites Expansionsventil V6 in den zweiten Wärmeübertrager 14 geleitet. Dort nimmt das Betriebsmittel Wärme aus einem dritten Kühlmittelkreislauf 15 auf, die von dem Betriebsmittel des dritten Kühlmittelkreislaufs 15, ebenfalls ein Wasser-Glykol-Gemisch, abgegeben wird, und wird in den gasförmigen Zustand überführt.The now liquid operating medium of the first coolant circuit 2 is conducted downstream into the second heat exchanger 14 via a second dryer 13 and a second expansion valve V6. There, the operating medium absorbs heat from a third coolant circuit 15, which is given off by the operating medium of the third coolant circuit 15, also a water-glycol mixture, and is converted into the gaseous state.

Der dritte Kühlmittelkreislauf 15 dient der Kühlung des Elektromotors des Lastkraftwagens (nicht dargestellt). Neben dem Elektromotor können auch weitere Wärmeerzeuger ganz oder teilweise damit gekühlt werden. Das Betriebsmittel des dritten Kühlmittelkreislaufs 15 fließt angetrieben durch eine zweite Pumpe 16 durch den zweiten Wärmeübertrager 14 und gibt dort Wärme ab. Dann fließt es zurück zu dem Elektromotor und gegebenenfalls weiteren Wärmeerzeuger und nimmt über weitere geeignete Wärmeübertrager Wärme auf.The third coolant circuit 15 is used to cool the electric motor of the truck (not shown). In addition to the electric motor, other heat generators can also be fully or partially cooled with it. Driven by a second pump 16, the operating medium of the third coolant circuit 15 flows through the second heat exchanger 14 and gives off heat there. It then flows back to the electric motor and, if necessary, further heat generators and absorbs heat via further suitable heat exchangers.

Von dem zweiten Wärmeübertrager 14 fließt das Betriebsmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs 2 stromabwärts zu dem Kompressor 3. Auf diesem Weg wird eine zweite Abzweigung 17 passiert, wo die von dem Verdampfer 6 kommende Betriebsmittelleitung angeschlossen ist.The operating medium of the first coolant circuit 2 flows from the second heat exchanger 14 downstream to the compressor 3. In this way, a second branch 17 is passed where the operating medium line coming from the evaporator 6 is connected.

In dem Heizmodus wird als Wärme, die von dem Elektromotor und weiteren Wärmeerzeugern abgegeben wird, direkt zur Heizung des Innenraums der Fahrerkabine des Fahrzeugs verwendet. Dies stellt eine sehr effiziente Nutzung von Energie dar, da die Verlustwärme der elektrischen Komponenten nicht einfach an die Umgebung abgegeben wird. Dabei sind die Einsatzmöglichkeiten vielfältig, denn prinzipiell kann jeder Wärmeerzeuger als Wärmequelle genutzt werden.In the heating mode, the heat emitted by the electric motor and other heat generators is used directly to heat the interior of the driver's cab of the vehicle. This represents a very efficient use of energy, since the heat loss from the electrical components is not simply released into the environment. The possible uses are diverse, because in principle any heat generator can be used as a heat source.

Das Umschalten zwischen dem Heizmodus und dem Kühlmodus ist sehr einfach zu bewerkstelligen, indem nur die Ventile V1 und V2 wechselweise geöffnet und geschlossen werden. Damit ist die Anordnung 1 sehr einfach zu bedienen.Switching between heating mode and cooling mode is very easy to do, just by opening and closing valves V1 and V2 alternately. Thus, the arrangement 1 is very easy to use.

Um die Klimatisierungsanordnung 1 in einem dritten Modus, dem Reheat-Modus, zu betreiben. Wird im Heizmodus zusätzlich das dritte Ventil V3 geöffnet. Zusätzlich zum Fließweg des Betriebsmittels des ersten Kühlmittelkreislaufs 3 wie vorstehend beschreiben wird über die dritte Abzweigung 18 ein weiterer Flussweg für das Betriebsmittel eröffnet. Der dritte Kühlmittelweg umfasst damit den zweiten Kühlmittelweg ergänzt um eine zusätzliche Leitung.In order to operate the air conditioning arrangement 1 in a third mode, the reheat mode. The third valve V3 is also opened in the heating mode. In addition to the flow path for the operating medium of the first coolant circuit 3 as described above, a further flow path for the operating medium is opened via the third branch 18 . The third coolant path thus includes the second coolant path supplemented by an additional line.

Das von dem ersten Wärmeübertrager 9 kommende flüssige Betriebsmittel fließt über die dritte Abzweigung 18, die hier zwischen dem zweiten Trockner 13 und dem zweiten Expansionsventil V6 angeordnet ist, zu dem Verdampfer 6. Dabei passiert sie das dritte Ventil V2 und ein Rückschlagventil V4. Letzteres verhindert, dass im Kühlmodus das Betriebsmittel in die zur dritten Abzweigung 18 führende Leitung eintritt.The liquid operating medium coming from the first heat exchanger 9 flows via the third branch 18, which is arranged here between the second dryer 13 and the second expansion valve V6, to the evaporator 6. It passes the third valve V2 and a check valve V4. The latter prevents the operating medium from entering the line leading to the third branch 18 in the cooling mode.

Nach dem Rückschlagventil V4 fließt das Betriebsmittel über eine vierte Abzweigung 19, die zwischen dem ersten Trockner 5 und dem ersten Expansionsventil V5 angeordnet ist. Durch diese Leitungsanordnung gelangt ebenfalls nur Betriebsmittel, das in dem zweiten Trockner 13 gefiltert und entfeuchtet wurde, in den Verdampfer 6, so dass ein optimaler Phasenübergang im Verdampfer 6 erfolgen kann. Denn dort wird das Betriebsmittel durch Wärmeaufnahme aus dem Innenraum der Fahrerkabine verdampft.After the check valve V4, the operating medium flows via a fourth branch 19, which is arranged between the first dryer 5 and the first expansion valve V5. Through this arrangement of lines, only operating medium that has been filtered and dehumidified in the second dryer 13 reaches the evaporator 6, so that an optimal phase transition can take place in the evaporator 6. This is because the operating fluid is vaporized there by absorbing heat from the interior of the driver's cab.

Die in dem Innenraum vorhandene Luft wird also einerseits über den dritten Wärmeübertrager 12 erwärmt. Andererseits über den Verdampfer 6 wieder abgekühlt. Dies kann durch einen geeignet geführten Luftvolumenstrom 7 zusätzlich unterstützt werden. Vorteilhafterweise sind der dritte Wärmeübertrager 12 und der Verdampfer 6 dann benachbart zueinander angeordnet.The air present in the interior is therefore heated on the one hand via the third heat exchanger 12 . On the other hand, it is cooled again via the evaporator 6 . This can be additionally supported by a suitably guided air volume flow 7 . The third heat exchanger 12 and the evaporator 6 are then advantageously arranged adjacent to one another.

Warme Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte Luft. Die in der Luft gespeicherte Feuchtigkeit kondensiert an dem Verdampfer 6, da dort die Luft des Innenraums wieder abgekühlt wird, und kann abgeschieden werden. Dadurch wird im Reheat-Modus die Luftfeuchtigkeit reduziert und ein Beschlagen der Scheiben der Fahrerkabine verhindert. Gleichzeitig kann trotzdem die Fahrerkabine mit derselben Anordnung geheizt werden. Diese Betriebsart ist insbesondere bei milden Außentemperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit möglich. Ermöglicht wird dies in einfacher Weise durch die zusätzliche Betriebsmittelleitung zwischen der dritten Abzweigung 18 und vierten Abzweigung 19.Warm air can hold more moisture than cold air. The moisture stored in the air condenses on the evaporator 6, since the air in the interior is cooled there again, and can be separated. This reduces the humidity in the reheat mode and prevents the driver's cab windows from fogging up. At the same time, the driver's cab can still be heated with the same arrangement. This operating mode is particularly possible when the outside temperatures are mild and the air humidity is high. This is made possible in a simple manner by the additional resource line between the third junction 18 and the fourth junction 19.

Durch die sehr einfache Verschaltung der einzelnen Kühlmittelwege über nur drei Ventile V1, V2, V3 werden somit drei Klimatisierungsmodi mit nur einer Klimatisierungsanordnung 1 ermöglicht. Diese verfügt über einen einfachen Aufbau, ist damit wartungsfreundlich und ist für eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten geeignet.The very simple interconnection of the individual coolant paths via only three valves V1, V2, V3 thus enables three air conditioning modes with only one air conditioning arrangement 1. This has a simple structure, is It is therefore easy to maintain and suitable for a large number of possible applications.

BezugszeichenlisteReference List

11: Klimatisierungsanordnungair conditioning arrangement
22: erster Kühlmittelkreislauffirst coolant circuit
33: Kompressorcompressor
44: Kondensatorcapacitor
55: erster Trocknerfirst dryer
66: VerdampferEvaporator
77: Luftvolumenstromairflow
88th: erste Abzweigungfirst turn
99: erster Wärmeübertragerfirst heat exchanger
1010: zweiter Kühlmittelkreislaufsecond coolant circuit
1111: erste Pumpefirst pump
1212: dritter Wärmeübertragerthird heat exchanger
1313: zweiter Trocknersecond dryer
1414: zweiter Wärmeübertragersecond heat exchanger
1515: dritter Kühlmittelkreislaufthird coolant circuit
1616: zweite Pumpesecond pump
1717: zweite Abzweigungsecond turn
1818: dritte Abzweigungthird turn
1919: vierte Abzweigungfourth turn
V1V1: erstes Ventilfirst valve
V2v2: zweites Ventilsecond valve
V3V3: drittes Ventilthird valve
V4V4: Rückschlagventilcheck valve
V5V5: erstes Expansionsventilfirst expansion valve
V6V6: zweites Expansionsventilsecond expansion valve

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 10006513 A1 [0002]
DE 102019200846 A1 [0002]

Claims

Air conditioning arrangement (1) after claim 1 characterized in that in the first coolant path the condenser (4) can be connected to the compressor (3) via a first valve V1.

Air conditioning arrangement (1) after claim 1 or 2 characterized in that in the first coolant path the condenser (4) is arranged in an outside space or in the periphery of a space to be air-conditioned.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a first dryer (5) and/or a first expansion valve V5 is arranged in the first coolant path upstream of the evaporator (6).

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the second coolant path the first heat exchanger (9) can be connected to the compressor (3) via a second valve V2.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the second coolant path the first heat exchanger (9) is set up to transfer heat to the second coolant circuit (10).

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a second dryer (13) and/or a second expansion valve V6 is arranged in the second coolant path between the first heat exchanger (9) and the second heat exchanger (14).

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second heat exchanger (14) in the second coolant path is set up to absorb heat from the third coolant circuit (15).

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the third coolant path the second coolant path can be connected to the evaporator (6) via a third valve V3 and/or a check valve V4.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the third coolant path is connected to the evaporator (6) in such a way that the first expansion valve V5 is arranged upstream of the evaporator (6) in the flow direction of the operating medium.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in a first circuit the first valve V1 is open and the second valve V2 and the third valve V3 are closed, so that the operating medium flows through the first coolant path.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of Claims 1 until 10 characterized in that in a second circuit the first valve V1 is closed, the second valve V2 is opened and the third valve V3 is closed, so that the operating medium flows through the second coolant path.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of Claims 1 until 10 characterized in that in a third circuit, the first valve V1 is closed and the second valve V2 and the third valve V3 are open, so that the operating medium flows through the third coolant path.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second coolant circuit (10) is designed to absorb heat from the first coolant circuit (2) via the first heat exchanger (9) and via the third Heat exchanger (12), in particular in an interior space to be air-conditioned.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the third coolant circuit (15) is set up to absorb and transfer heat from a heat generator, in particular from a vehicle component, particularly preferably from a drive component, for example an electric motor or a fuel cell deliver the second heat exchanger (14) to the first coolant circuit (2).

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second coolant circuit (10) comprises at least one pump (11).

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the third coolant circuit (15) comprises at least one pump (16).

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first heat exchanger (9) is a plate heat exchanger.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second heat exchanger (14) is a plate heat exchanger.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the third heat exchanger (12) is an air-water heat exchanger.

Air-conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the evaporator (6) and the third heat exchanger (12) are arranged one behind the other in the installation position in relation to an air volume flow (7).

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the operating medium in the first coolant circuit (2) is tetrafluoroethane, propane, CO ₂ or the like.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the operating medium in the second coolant circuit (10) is a water-glycol mixture.

Air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the operating medium in the third coolant circuit (15) is a water-glycol mixture.

Vehicle, in particular electrically operated vehicle, preferably electrically operated refuse collection vehicle, with an air conditioning arrangement (1) according to at least one of the preceding claims.