DE4025628C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Klimaanlage ist aus der JP-A-49 127 254 bekannt. Sie hat einen Kältemittelkreislauf, bei dem die nachstehen­ den Elemente durch Leitungen in der angegebenen Reihenfolge zu einem Kältemittelkreislauf verbunden sind, nämlich ein Kompressor, zwei parallele Anordnungen, jede bestehend aus einem ersten Wärmeaustauscher und einem ersten Expansions­ ventil, zwei parallel geschaltete Einheiten, von denen jede ein zweites Expansionsventil und einen zweiten luftbeauf­ schlagten Wärmeaustauscher aufweist, sowie zwei Vierwege­ ventile zum Umschalten der Wärmeaustauscher zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb.

Wenn bei der bekannten Klimaanlage einer der Wärmeaustau­ scher abgeschaltet wird, wird unter hohem Druck stehendes Kältemittel zwischen der Förderseite des Kompressors und dem abgeschalteten Wärmeaustauscher eingeschlossen. Dies kann dazu führen, daß der Kältemitteldurchsatz in der Klimaanlage mit den nicht abgeschalteten Wärmeaustauschern zu gering wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Klimaanlage der gattungsgemäßen Art so auszu­ gestalten, daß auch bei Abschaltung einzelner Wärmeaustau­ scher immer ein ausreichender Kältemitteldurchsatz im Kreislauf gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der Klimaanlage der gat­ tungsgemäßen Art mit den im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteransprüchen 2 bis 4 vorteilhaft weitergebildet sind.

Bei der erfindungsgemäß ausgestalteten Klimaanlage ist gewährleistet, daß beim Abschalten einzelner Wärmetauscher nur geringe Kältemittelmengen vom Kältemittelkreislauf abgetrennt bleiben, so daß ein einwandfreier Betrieb der Klimaanlage in jedem Betriebszustand gewährleistet bleibt.

Insbesondere wird der Einschluß von Kältemittel mit hohem Druck und hoher Temperatur in der Leitung zwischen dem Kompressor und den zweiten Wärmeaustauschern unterbunden, wenn sich wenigstens eine der einen zweiten Wärmeaustau­ scher aufweisenden Einheiten im Kühlbetrieb befindet, obwohl sich keine der übrigen Einheiten im Heizbetrieb befindet.

Wenn Kältemittel mit hohem Druck und hoher Temperatur in der Leitung zwischen dem Kompressor und den zweiten Wärme­ austauschern verbleiben würde, wenn sich keine der Ein­ heiten im Heizbetrieb befindet, würde sich das Kältemittel in der Leitung abkühlen und kondensieren, so daß das ver­ bleibende Kältemittel im Kreislauf für einen Kühlbetrieb der Einheiten nicht mehr ausreichen würde.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einem Blockschaltbild schematisch eine erste Ausführungsform der Klimaanlage,

Fig. 2 schematisch eine erste Modifizierung der Ausfüh­ rungsform von Fig. 1,

Fig. 3 schematisch eine zweite Modifizierung der Ausfüh­ rungsform von Fig. 1,

Fig. 4 schematisch eine dritte Modifizierung der Ausfüh­ rungsform von Fig. 1,

Fig. 5A, 5B, 5C und 5D die jeweiligen Arbeitsstadien der modifizierten Ausführungsformen von Fig. 4,

Fig. 6 schematisch eine dritte Modifizierung der Ausfüh­ rungsform von Fig. 1 und

Fig. 7 schematisch eine Modifizierung der Ausführungsform von Fig. 2.

Die in Fig. 1 gezeigte Klimaanlage, hat einen von einer strichpunktierten Linie umgebenen Teil 1, der über Leitun­ gen 111, 121 und 131 mit einem weiteren Teil verbunden ist, zu dem ebenfalls jeweils von strichpunktierten Linien um­ schlossene Einheiten 2, 3 und 4 für die Klimatisierung sowie Steuerventile 52, 53 und 54 und eine Verteilereinheit 301 mit Verteilerventilen 42, 43 und 44 gehören.

Dem Teil 1 der Klimaanlage ist ein Kompressor 81 mit einem saugseitigen Einlaß 81b und einem förderseitigen Auslaß 81a zugeordnet. Der förderseitige Auslaß 81a des Kompressors 81 ist über eine Förderleitung mit einem Ventil 203 an einen Einlaß 11a eines ersten Wärmeaustauschers 11 angeschlossen, mit dessen Auslaß 11b über ein Expansionsventil 21 ein Sammler 101 für flüssiges Kältemittel verbunden ist, von dem die Leitung 111 abzweigt. Ein Gebläse 31 beaufschlagt den ersten Wärmeaustauscher 11 mit Außenluft. Zwischen dem Einlaß 11a des ersten Wärmeaustauschers 11 und dem Ventil 203 zweigt über ein Ventil 401 eine Leitung ab, die über einen Speicher 91 zum saugseitigen Einlaß 81b des Kompres­ sors 81 führt.

Zwischen dem Expansionsventil 21 und dem Sammler 101 zweigt eine Leitung 151 ab, die über einen Durchsatzregler 141 zum ansaugseitigen Einlaß 81b des Kompressors 81 führt.

Die mit einem Hauptanschluß 302 des Verteilers 301 ver­ bundene Leitung 121 ist über ein Ventil 201 zur Änderung der Strömungsrichtung mit der Förderleitung des Kompressors 81 zwischen seinem förderseitigen Auslaß 81a und dem Ventil 203, und über ein Ventil 202 zur Änderung der Strömungs­ richtung mit der Leitung 131 und der Leitung zwischen dem Ventil 401 und dem Speicher 91 verbindbar.

Die Einheit 2 hat ein Expansionsventil 22, dessen Anschluß 22b mit der Leitung 111 und dessen Anschluß 22a mit einem Anschluß 12b eines zweiten Wärmeaustauschers 12 verbunden ist, der durch ein Gebläse 32 mit zu klimatisierender Luft beaufschlagt wird. Der zweite Wärmeaustauscher 12 der Einheit 2 hat einen Anschluß 12a, der über das Steuerventil 52 mit der Leitung 131 und über das Verteilerventil 42 mit einem Unteranschluß 303c des Verteilers 301 verbindbar ist.

Die Einheit 3 hat ein Expansionsventil 23, dessen Anschluß 23b mit der Leitung 111 und dessen Anschluß 23a mit einem Anschluß 13b eines zweiten Wärmeaustauschers 13 verbunden ist, der durch ein Gebläse 33 mit zu klimatisierender Luft beaufschlagt wird. Der zweite Wärmeaustauscher 13 der Einheit 3 hat einen Anschluß 13a, der über ein Steuerventil 53 mit der Leitung 131 und über ein Verteilerventil 43 mit einem Unteranschluß 303b des Verteilers 301 verbindbar ist.

Die Einheit 4 hat ein Expansionsventil 24 mit einem An­ schluß 24b, der mit der Leitung 111 verbunden ist und einen Anschluß 24a, der mit einem Anschluß 14b eines zweiten Wärmeaustauschers 14 der Einheit 4 verbunden ist, welcher von einem Gebläse 34 mit zu klimatisierender Luft beauf­ schlagt wird. Der zweite Wärmeaustauscher 14 der Einheit 4 hat einen Anschluß 14a, der über ein Steuerventil 54 mit der Leitung 131 und über ein Verteilerventil 44 mit einem Unteranschluß 303a des Verteilers 301 verbindbar ist.

Das Expansionsventil 21 ist dann für eine adiabate Expan­ sion eingestellt, wenn die adiabate Expansion in den Expan­ sionsventilen 22, 23 bzw. 24 dar Einheiten 2, 3 bzw. 4 nicht ausreichend ist, deren Öffnungsgrad einstellbar ist. Wenn sie vollständig geschlossen sind, wird der Strom von Kältemittel in den zugehörigen zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14 unterbrochen, wenn keine Wärme von ihnen oder von dem ersten Wärmeaustauscher 11 übertragen werden soll.

Wenn das Ventil 201 zur Änderung der Strömungsrichtung offen und das Ventil 202 zur Änderung der Strömungsrichtung geschlossen und das Ventil 203 offen oder geschlossen ist, strömt Kältemittel vom Auslaß 81a des Kompressors zum Hauptanschluß 302 des Verteilers 301, wobei ein Kältemit­ telstrom vom Hauptanschluß 302 zum Einlaß 81b des Kompres­ sors 81 verbunden ist, wenn wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 Klimatisierungsluft erwärmt.

Wenn das Ventil 201 offen und das Ventil 202 geschlossen ist, während das Ventil 203 geschlossen ist, kann kein Kältemittel vom Auslaß 81a des Kompressors 81 zum Anschluß 11a des ersten Wärmeaustauschers 11 strömen, wenn wenig­ stens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft erwärmt und keiner der zweiten Wärme­ austauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft kühlt.

Wenn das Ventil 201 geschlossen und das Ventil 202 offen ist, während das Ventil 203 offen ist, kann kein Kälte­ mittel vom Auslaß 81a zum Hauptanschluß 302 des Verteilers 301 strömen. Es kann jedoch Kältemittel vom Auslaß 81a des Kompressors 81 zum Anschluß 11a des ersten Wärmeaustau­ schers 11 und vom Hauptanschluß 302 zum Einlaß 81a des Kom­ pressors 81 strömen, wenn keiner der zweiten Wärmeaustau­ scher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft erwärmt und wenig­ stens einer der Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisie­ rende Luft kühlt.

Wenn die Wärmemenge zum Erwärmen der zu klimatisierenden Luft durch den zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14 kleiner ist als die Wärmemenge zum Kühlen der zu klimati­ sierenden Luft durch einen zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14, wird das Ventil 203 geöffnet, so daß das Kälte­ mittel zum ersten Wärmeaustauscher 11 strömen kann, wodurch dieser Wärme an Außenluft abgibt, wodurch das in ihm strö­ mende Kältemittel gekühlt wird. Wenn die Wärmemenge zum Erwärmen von durch den zweiten Wärmetauscher 12, 13 bzw. 14 zu klimatisierender Luft größer ist als die Wärmemenge zum Kühlen von durch einen zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14 zu klimatisierender Luft wird das Ventil 203 geschlos­ sen.

Die Steuerventile 52, 53 und 54 und die Verteilerventile 42, 43 und 44 sind paarweise 42/52, 43/53 und 44/54 zu­ sammengefaßt. Wenn an jedem dieser Paare das Verteilerven­ til 42, 43 bzw. 44 öffnet, strömt Kältemittel zwischen dem Anschluß 12a, 13a bzw. 14a des zugeordneten zweiten Wärme­ austauschers 12, 13 bzw. 14 zum Unteranschluß 303a, 303b bzw. 303c des Verteilers 301, wobei das zugeordnete Steuer­ ventil 52, 53 bzw. 54 schließt, so daß kein Kältemittel vom jeweiligen Anschluß 12a, 13a bzw. 14a des zugeordneten zweiten Wärmeaustauschers 12, 13 bzw. 14 zum Einlaß 81b des Kompressors 81 strömen kann.

Wenn das Steuerventil 52, 53 bzw. 54 öffnet, kann Kälte­ mittel zwischen dem Anschluß 12a, 13a, 14a des zugeordneten zweiten Wärmeaustauschers 12, 13, 14 zum Einlaß 81b des Kompressors 81 strömen, wobei das Verteilerventil 42, 43 bzw. 44 schließt, wodurch kein Kältemittel zwischen dem Anschluß 12a, 13a, 14a des zugehörigen zweiten Wärmeaustau­ schers 12, 13 bzw. 14 und dem Unteranschluß 303a, 303b bzw. 303c des Verteilers 301 strömen kann. Dasjenige Verteil­ erventil 42, 43 bzw. 44, welches mit dem zweiten Wärme­ austauscher 12, 13, 14 verbunden ist, der die zu klimati­ sierende Luft erwärmt, ist geöffnet, während dasjenige Verteilerventil 42, 43 bzw. 44, welches mit einem zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14 verbunden ist, der zu klimatisierende Luft kühlt, geschlossen ist, wenn wenig­ stens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 die zu klimatisierende Luft erwärmt. Dasjenige Verteilerventil 42, 43 bzw. 44, welches mit demjenigen Wärmeaustauscher 12, 13, 14 verbunden ist, der zu klimatisierende Luft kühlt, ist geöffnet, wenn keiner der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft erwärmt und wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft kühlt.

Das Ventil 401, das zwischen dem Einlaß 81b des Kompressors 81 und dem Anschluß 11a des ersten Wärmeaustauschers 11 angeordnet ist, öffnet, damit Kältemittel vom Anschluß 11a zum Einlaß 81b des Kompressors strömen kann, wodurch das Kältemittel die Außenluft am ersten Wärmeaustauscher 11 kühlt und dabei selbst erwärmt wird, wenn wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft erwärmt und keiner der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft kühlt.

Das Ventil 401 schließt, damit kein Kältemittel vom An­ schluß 11a des ersten Wärmeaustauschers 11 zum Einlaß 81b des Kompressors 81 strömen kann, wenn das Ventil 203 geöff­ net ist, so daß Kältemittel vom Auslaß 81a des Kompressors 81 zum Anschluß 11a des ersten Wärmeaustauschers 11 strömen kann. Wenn die Wärmemenge zum Erwärmen von durch den zwei­ ten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14 zu klimatisierender Luft größer ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch den zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14 zu klimatisierenden Luft wird das Ventil 401 geöffnet, so daß das Kältemittel im ersten Wärmeaustauscher 11 Außenluft kühlt, während es selbst erwärmt wird.

Das Kältemittel aus dem ersten Wärmeaustauscher 11 oder aus dem zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 strömt zum Einlaß 81a des Kompressors 81 über den Speicher 91, um den Druck des Kältemittels am Einlaß 81a des Kompressors 81 konstant zu halten. Über die mit der Leitung 111 verbundene Leitung 151 mit dem Durchsatzregler 141 kann eine geringe Kälte­ mittelmenge von der Leitung 111 zum Einlaß 81a strömen, so daß die Temperatur des Kältemittels 81a des Kompressors 81 nicht stark variiert.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist verglichen mit der Ausführungsform von Fig. 1 eine weitere Einheit 5 angeordnet, die ein Expansionsventil 25 aufweist, dessen Anschluß 25b mit der Leitung 111 und dessen Anschluß 25a mit einem Anschluß 15b eines weiteren zweiten Wärmeaustau­ schers 15 verbunden ist, der über ein Gebläse 35 mit zu klimatisierender Luft beaufschlagt wird. Der Wärmeaustau­ scher 15 hat einen Anschluß 15a, der über die Leitung 131 direkt mit dem Einlaß 81b des Kompressors 81 verbunden ist.

Da der Wärmeaustauscher 15 die zu klimatisierende Luft immer kühlt, braucht der erste Wärmeaustauscher 11 nicht zu arbeiten, d. h. das Ventil 401 oder das Expansionsventil 21 können geschlossen sein, auch wenn die Wärmemenge zum Erwärmen von durch den zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14 zu klimatisierender Luft größer ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch den zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14 zu klimatisierenden Luft. Deshalb ist die vom Kältemittel auf die Luft übertragene Wärmemenge gering, d. h. ein großer Teil der Wärme zirkuliert zwischen erwärm­ ten und gekühlten Räumen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist verglichen mit der Ausführungsform von Fig. 1 in dem ersten Teil 1 der Klimaanlage zusätzlich ein weiterer erster Wärmeaustauscher 16 vorgesehen, dem ein Gebläse 31b zugeordnet ist, um Außenluft in Wärmeaustausch mit dem Wärmeaustauscher 16 zu bringen, der Anschlüsse 16a und 16b hat. Der Anschluß 16b ist über ein Expansionsventil 21b mit dem Sammler 101 und der Leitung 151 verbunden, die über den Durchsatzregler 141 mit dem Einlaß 81b des Kompressors 81 verbunden ist. Der Anschluß 16a des ersten Wärmeaustauschers 16 ist über ein Ventil 204 mit dem Auslaß 81a des Kompressors 81 verbunden. Ferner ist der Anschluß 16a über ein Ventil 402 mit dem Einlaß 81b des Kompressors 81 über den Speicher 91 ver­ bunden.

Das Expansionsventil 21b bewirkt eine adiabate Expansion, wenn die adiabate Expansion der Expansionsventile 22, 23 und 24 der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 nicht aus­ reicht. Der Öffnungsgrad des Expansionsventils 21b ist einstellbar. Das Expansionsventil 21b kann vollständig geschlossen werden, so daß kein Kältemittel im weiteren ersten Wärmeaustauscher 16 strömt, wenn von ihm keine Wärme übertragen zu werden braucht.

Das Ventil 204 läßt Kältemittel vom Auslaß 81a des Kom­ pressors 81 zum Anschluß 16a des weiteren ersten Wärme­ austauschers 16 strömen, wenn wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft kühlt, und läßt kein Kältemittel vom Auslaß 81a zum Anschluß 16a des weiteren ersten Wärmeaustauschers 16 strömen, wenn keiner der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimati­ sierende Luft kühlt. Das Ventil 204 läßt Kältemittel vom Auslaß 81a zum Anschluß 16a des weiteren ersten Wärmeaus­ tauschers 16 strömen, wenn die Summe der Wärmemenge zum Erwärmen von durch den zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 bzw. 14 zu klimatisierender Luft und der Wärmemenge für die Luft, mit der der erste Wärmeaustauscher 11 beaufschlagt wird, kleiner ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch den zweiten Wärmeaustauscher zu klimatisierenden Luft.

Das Ventil 204 läßt kein Kältemittel vom Auslaß 81a zum Anschluß 16a des weiteren ersten Wärmeaustauschers 16 strömen, wenn die Summe der Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimati­ sierenden Luft und der Wärmemenge, die der erste Wärme­ austauscher 11 an die Außenluft abgibt, größer ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaustau­ scher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft.

Das Ventil 402 läßt kein Kältemittel vom Anschluß 16a des weiteren ersten Wärmeaustauschers 16 zum Einlaß 81a des Kompressors 81 strömen, wenn das Ventil 204 Kältemittel vom Auslaß 81a des Kompressors 81 zum Anschluß 16a des weiteren ersten Wärmeaustauschers 16 strömen läßt. Das Ventil 402 läßt Kältemittel vom Anschluß 16a des weiteren ersten Wärmeaustauschers 16 zum Einlaß 81a des Kompressors 81 strömen, wenn die Wärmemenge zum Erwärmen der durch den zweiten Wärmeaustauscher 12, 12 bzw. 14 zu klimatisierenden Luft größer ist als die Summe der Wärmemenge, die die Außenluft durch den ersten Wärmeaustauscher 11 kühlt, und der Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaus­ tauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der von Fig. 1 dadurch, daß die Ventile 201, 202, 203 und 401 von Fig. 1 durch ein Vierwegeventil 61 mit vier Öffnungen ersetzt sind. Das Vierwegeventil 61 hat eine erste Öffnung 611, die mit dem Auslaß 81a des Kompressors 81 verbunden ist, eine zweite Öffnung 612, die mit dem Hauptanschluß 302 des Verteilers 301 verbunden ist, eine dritte Öffnung 613, die mit dem Einlaß 81b des Kompressors 81 verbunden ist, und eine vierte Öffnung 614, die mit dem Anschluß 11a des ersten Wärmeaustauschers 11 verbunden ist.

In einer ersten Stellung des Vierwegeventils 61 steht die erste Öffnung 611 mit der zweiten Öffnung 612 in Verbin­ dung, während die dritte Öffnung 613 mit der vierten Öff­ nung 614 in Verbindung steht. In einer zweiten Stellung des Vierwegeventils 61 steht die erste Öffnung 611 mit der vierten Öffnung 614 in Verbindung, während die dritte Öffnung 613 mit der zweiten Öffnung 612 in Verbindung steht.

Wenn keiner der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 die zu klimatisierende Luft erwärmt und wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 die zu klimatisierende Luft kühlt, befindet sich das Vierwegeventil 61 in der zweiten Position. Wenn wenigstens einer der zweiten Wärme­ austauscher 12, 13, 14 die zu klimatisierende Luft erwärmt, befindet sich das Vierwegeventil 61 in seiner ersten 8tel­ lung. In dieser Stellung kann kein Kältemittel vom Auslaß 81a des Kompressors 81 zum Anschluß 11a des ersten Wärme­ austauschers 11 strömen, auch wenn die Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft kleiner ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaustauscher zu klima­ tisierenden Luft. Der Aufbau ist jedoch gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1 vereinfacht.

Die in den Fig. 5A bis 5D gezeigte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der von Fig. 3, wobei jedoch die einzelnen Ventile durch zwei Vieewegeventile 61 und 61b ersetzt sind. Das Vierwegeventil 61b ist dabei zwischen dem Kompressor 81 und dem Hauptanschluß 302 des Verteilers 301 sowie zwischen dem Kompressor 81 und dem Anschluß 16a des weiteren ersten Wärmeaustauschers 16 angeordnet. Zwischen dem Hauptanschluß 302 und dem Vierwegeventil 61b ist ein Rückschlagventil 61 vorgesehen, das einen Kältemittelstrom vom Vierwegeventil 61b zum Hauptanschluß 302 des Verteilers zuläßt, nicht jedoch in der Gegenrichtung.

Das Vierwegeventil 61b hat eine erste Öffnung 611b, die mit dem Auslaß des Kompressors 81 verbunden ist, eine zweite Öffnung 612b, die mit dem Hauptanschluß 302 über das Rück­ schlagventil 71 verbunden ist, eine dritte Öffnung 613b, die mit dem Einlaß des Kompressors 81 verbunden ist und eine vierte Öffnung 614b, die mit dem Anschluß 16a des weiteren ersten Wärmeaustauschers 16 verbunden ist.

In einer ersten Stellung des Vierwegeventils 61b stehen die erste Öffnung 611b mit der zweiten Öffnung 612b und die dritte Öffnung 613b mit der vierten Öffnung 614b in Ver­ bindung. In seiner zweiten Stellung stehen die erste Öff­ nung 611b mit der vierten Öffnung 614b und die dritte Öffnung 613b mit der zweiten Öffnung 612b in Verbindung.

Das Vierwegeventil 61b befindet sich in seiner zweiten Stellung, in welcher kein Kältemittel durch den ersten Wärmeaustauscher 11 fließt, wenn wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft erwärmt und die Wärmemenge zum Erwärmen durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierender Luft klei­ ner ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft. Das Vierwegeventil 61b befindet sich in seiner zweiten Stel­ lung, wenn keiner der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 die zu klimatisierende Luft erwärmt und wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 die zu klimatisie­ rende Luft kühlt und die Wärmemenge zur Erwärmung der Außenluft durch den ersten Wärmeaustauscher 11 geringer ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärme­ austauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft.

Das Vierwegeventil 61b befindet sich in seiner ersten Stellung, wenn wenigstens einer der zweiten Wärmeaustau­ scher 12, 13, 14 die zu klimatisierende Luft erwärmt und die Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärme­ austauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft größer ist als die Summe der Wärmemenge, die die Außenluft durch den ersten Wärmeaustauscher 11 kühlt, und der Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft.

Da bei dem in Fig. 5A gezeigten Betriebszustand die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 die zu klimatisierende Luft erwär­ men und die Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 zu klimatisierenden Luft nicht kleiner ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch den nicht aktiven zweiten Wärmeaustauscher 14 zu klimatisieren­ den Luft, befindet sich das Vierwegeventil 61b in seiner ersten Stellung. Da jedoch die Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 zu klimatisieren­ den Luft nicht größer ist als die Summe der Wärmemenge zum Kühlen der Außenluft durch den ersten Wärmeaustauscher 11 und der Wärmemenge zum Kühlen der durch den nicht aktiven zweiten Wärmeaustauscher 14 zu klimatisierenden Luft unter­ bindet das Expansionsventil 21b, daß Kältemittel in den weiteren ersten Wärmeaustauscher 16 strömt.

Da in dem in Fig. 5B gezeigten Betriebszustand keiner der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft erwärmt und alle zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 die zu klimatisierende Luft kühlen und die Wärmemenge zum Erwärmen der Außenluft durch den ersten Wärmeaustauscher 11 kleiner ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft befin­ det sich das Vierwegeventil 61b in seiner zweiten Stellung. Dabei sind alle Verteilerventile 42, 43 und 44 offen, so daß Kältemittel von den zweiten Wärmeaustauschern 12, 13, 14 zum Einlaß des Kompressors 81 strömen kann.

Da bei dem in Fig. 5C gezeigten Betriebszustand die zweiten Wärmeaustauscher 13, 14 die zu klimatisierende Luft erwär­ men und die Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 13, 14 zu klimatisierenden Luft größer ist als die Summe der Wärmemenge zum Kühlen der Außenluft durch den ersten Wärmeaustauscher 11 und der Wärmemenge zum Kühlen der durch den zweiten Wärmeaustauscher 12 zu klima­ tisierenden Luft, ist das Vierwegeventil 61b in seine erste Stellung gesetzt. Da jedoch die Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 13, 14 zu klimatisieren­ den Luft nicht wesentlich größer ist als die Summe der Wärmemenge zum Kühlen der Außenluft durch den ersten Wärme­ austauscher 11 und der Wärmemenge zum Kühlen der durch den zweiten Wärmeaustauscher 12 zu klimatisierenden Luft, wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils 21b so gesteuert, daß der Mengenstrom in den weiteren zweiten Wärmeaustau­ scher 16 abnimmt, wodurch die Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 13, 14 zu klimatisieren­ den Luft im wesentlichen gleich der Summe der Wärmeenergie zum Kühlen der Außenluft durch den ersten Wärmeaustauscher 11 und den weiteren ersten Wärmeaustauscher 16 und der Wärmemenge zum Kühlen der durch den zweiten Wärmeaustau­ scher 12 zu klimatisierenden Luft wird.

Da bei dem in Fig. 5D gezeigten Betriebszustand der zweite Wärmeaustauscher 14 die zu klimatisierende Luft erwärmt und die Wärmemenge zum Erwärmen der zu klimatisierenden Luft durch den zweiten Wärmeaustauscher 14 kleiner ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaustau­ scher 12, 13 zu klimatisierenden Luft, ist das Vierwegeven­ til 61b in seine zweite Stellung gesetzt, während sich das Vierwegeventil 61 in seiner ersten Stellung befindet, wodurch kein Kältemittel durch den ersten Wärmeaustauscher 11 von seinem Anschluß 11b zu seinem Anschluß 11a strömen kann, wofür das Expansionsventil 21 vollständig geschlossen wird.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist zusätzlich zu der Anordnung von Fig. 5A bis 5D ein weiterer erster Wärmeaustauscher 17 mit Anschlüssen 17a und 17b in dem Teil 1 der Klimaanlage vorgesehen. Den ersten Wärmeaustauschern 11, 16 und 17 sind Gebläse 31a und 31b für ihre Beaufschla­ gung mit Außenluft zugeordnet. Der weitere erste Wärme­ austauscher 17 ist über ein Expansionsventil 21c mit dem Sammler 101 und der Leitung 151 verbunden, die über den Durchsatzregler 141 mit der Ansaugseite des Kompressors 81 verbunden ist. Das Expansionsventil 21c expandiert adiabat, wenn die adiabate Expansion der Expansionsventile 22, 23 und 24 der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 für die zu klimatisierende Luft nicht ausreicht. Der Öffnungsgrad des Expansionsventils 21c ist einstellbar. Das Expansionsventil 21c kann vollständig geschlossen werden, wodurch ein Kälte­ mittelstrom zum weiteren ersten Wärmeaustauscher 17 unter­ brochen werden kann, wenn dort keine Wärmeübertragung stattfinden soll.

Zwischen dem Kompressor 81 und dem Hauptanschluß 302 des Verteilers 301 und zwischen dem Kompressor 81 und dem Anschluß 17a des weiteren ersten Wärmeaustauschers 17 ist ein weiteres Vierwegeventil 61c angeordnet. Zwischen dem Anschluß 302 und dem Vierwegeventil 61c ist ebenfalls ein Rückschlagventil 71 angeordnet, welches den Kältemittel­ strom vom Vierwegeventil 61c zum Hauptanschluß 302 zuläßt, in Gegenrichtung jedoch unterbindet.

Das Vierwegeventil 61c hat eine erste Öffnung 611c, die mit dem Auslaß des Kompressors 81 verbunden ist, eine zweite Öffnung 612c, die mit dem Hauptanschluß 302 des Verteilers 301 über das Rückschlagventil 71 verbunden ist, eine dritte Öffnung 613c, die mit dem Einlaß des Kompressors 81 ver­ bunden ist, und eine vierte Öffnung 614c, die mit dem Anschluß 17a des weiteren ersten Wärmeaustauschers 17 verbunden ist.

In einer ersten Stellung des Vierwegeventils 61c stehen die erste Öffnung 611c mit der zweiten Öffnung 612c und die dritte Öffnung 613c mit der vierten Öffnung 614c in Ver­ bindung. In einer zweiten Stellung des Vierwegeventils 61c stehen die erste Öffnung 611c mit der vierten Öffnung 614c und die dritte Öffnung 613c mit der zweiten Öffnung 612c in Verbindung.

In der zweiten Stellung des Vierwegeventils 61c kann kein Kältemittel durch den ersten Wärmeaustauscher 11 strömen, wenn wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft erwärmt und die Wärmemenge der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimati­ sierenden Luft kleiner ist als die Summe der Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft und der Wärmemenge zum Kühlen der Außenluft durch den ersten Wärmeaustauscher 16. In der zweiten Stellung des Vierwegeventils 61c erwärmt keiner der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierende Luft, während wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 die zu klimatisierende Luft kühlt und die Wärme­ menge zum Erwärmen der Außenluft durch den ersten Wärme­ austauscher 11 und durch den weiteren ersten Wärmeaustau­ scher 16 kleiner ist als die Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimati­ sierenden Luft.

Das Vierwegeventil 61c befindet sich in seiner ersten Stellung, wenn wenigstens einer der zweiten Wärmeaustau­ scher 12, 13, 14 die zu klimatisierende Luft erwärmt und die Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärme­ austauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft größer ist als die Summe der Wärmemenge zum Kühlen der Außenluft durch den ersten Wärmeaustauscher 11 und den weiteren ersten Wärmeaustauscher 16 und der Wärmemenge zum Kühlen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13, 14 zu klimatisierenden Luft.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Modifizierung ist ausgehend von einem Aufbau gemäß Fig. 4 eine Einheit 5 wie in Fig. 2 vorgesehen, deren zweiter Wärmeaustauscher 15 immer kühlt. Deshalb braucht der erste Wärmeaustauscher 11 nicht betä­ tigt zu werden, auch wenn die Wärmemenge zum Erwärmen der durch die zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 zu klimatisieren­ den Luft größer als Null ist. Deshalb ist die vom Kälte­ mittel an die Außenluft übertragene Wärmemenge gering, d. h. ein großer Teil der Wärmeenergie zirkuliert zwischen den erwärmten Räumen und den gekühlten Räumen. Zwischen dem Verteiler 301 und den zweiten Wärmeaustauschern 12, 13 sind jeweils ein Steuerventil und ein Verteilerventil aufweisen­ de Ventilpaare gemäß Fig. 3 angeordnet. Das Vierwegeventil 61 befindet sich in seiner ersten Stellung, wenn wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 die zu klimati­ sierende Luft erwärmt. Das Vierwegeventil 61 befindet sich in seiner zweiten Stellung, wenn keiner der zweiten Wärme­ austauscher 12, 13 die zu klimatisierende Luft erwärmt und wenigstens einer der zweiten Wärmeaustauscher 12, 13 und 15 die zu klimatisierende Luft kühlt.

Claims (4)

1. Klimaanlage bei welcher ein Kältemittelkreislauf gebildet wird durch Hintereinanderschalten von

• - einem Kompressor (81),
• - einer mit Außenluft beaufschlagten ersten Wärme­ austauschereinrichtung (11, 16, 17),
• - einer Expansionsventileinrichtung (21, 21b, 21c; 22, 23, 24),
• - wenigstens zwei parallel geschalteten Einheiten (2, 3, 4), von denen jede einen zweiten mit zu klimati­ sierender Luft beaufschlagten Wärmeaustauscher (12, 13, 14) aufweist, und
• - einer Ventilanordnung (201, 202; 61, 61b, 61c) zum Ändern der Strömungsrichtung eines Kältemittels durch eine Leitung (121) zwischen dem Kompressor (81) und den zweiten Wärmeaustauschern (12, 13, 14) entsprechend deren Heiz- und Kühlbetrieb derart,
• - daß die Leitung (121) mit der Druckseite des Kompressors (81), wenn sich wenigstens eine der Ein­ heiten (2, 3, 4) im Heizbetrieb befindet, und mit der Saugseite des Kompressors (81) verbunden ist, wenn sich keine der Einheiten (2, 3, 4) im Heizbe­ trieb und sich wenigstens eine der Einheiten (2, 3, 4) im Kühlbetrieb befinden, dadurch gekennzeichnet,
• - daß zwischen der mit der Ventilanordnung (201, 202; 61, 61b, 61c) verbundenen Leitung (121) und jedem der zweiten Wärmeaustauscher (12, 13, 14) ein Ver­ teilerventil (42, 43, 44) angeordnet ist, und
• - daß zwischen einer mit der Ansaugseite des Kompres­ sors (81) verbundenen Leitung (131) und jedem zwei­ ten Wärmeaustauscher (12, 13, 14) ein Steuerventil (52, 53, 54) angeordnet ist,
• - wobei immer nur entweder das Steuerventil (52, 53, 54) oder das Verteilerventil (42, 43, 44) des zu­ gehörigen zweiten Wärmeaustauschers (12, 13, 14) offen bzw. das andere geschlossen ist, und
• - wobei das Verteilerventil (42, 43, 44) des zugehöri­ gen zweiten Wärmeaustauschers (12, 13, 14) offen ist, wenn sich der zugehörige zweite Wärmeaustau­ scher (12, 13, 14) im Heizbetrieb befindet oder wenn sich keiner der zweiten Wärmeaustauscher (12, 13, 14) im Heizbetrieb und sich der zugehörige zweite Wärmeaustauscher (12, 13, 14) im Kühlbetrieb befin­ det.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Expansionsventileinrich­ tung Expansionsventile (21, 21b, 21c; 22, 23, 24) mit steuerbarem Öffnungsgrad aufweist.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine einen Durchsatzregler (141) aufweisende Leitung (151) zwischen der Ansaug­ seite des Kompressors (81) und einer Leitung (111) welche einen Wärmeaustauscher (11) der ersten Wärme­ austauschereinrichtung mit einem ersten Expansions­ ventil (21) bzw. einer Parallelanordnung von Expan­ sionsventilen der Expansionsventileinrichtung und die parallel geschalteten Einheiten (2, 3, 4) jeweils mit einem zweiten Expansionsventil (22, 23, 24) der Expan­ sionsventileinrichtung und einem zweiten Wärmeaustau­ scher (12, 13, 14) verbindet.

4. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere parallel geschaltete Einheit (5), deren Wärmeaustau­ scher (15) direkt mit der Ansaugseite des Kompressors (81) verbunden ist.