DE4334808C1 - Verfahren zum Betreiben einer Sorptionsanlage zum Klimatisieren von Fahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen, und eine Sorptionsanlage, insbesondere zur Durchführung desselben - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer Sorptionsanlage zum Klimatisieren von Fahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen, und eine Sorptionsanlage, insbesondere zur Durchführung desselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sorp
tionsanlage zum Klimatisieren von Fahrzeugen, insbesondere
Elektrofahrzeugen, und eine Sorptionsanlage insbesondere zur
Durchführung desselben gemäß des Oberbegriffes des Patentan
spruches 1 hinsichtlich des Verfahrens und gemäß des Oberbe
griffes des Patentanspruches 10 hinsichtlich der Sorptionsanla
ge.
Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Sorpti
onsanlage, insbesondere zu dessen Durchführung ist aus der
DE-OS 41 26 960 bekannt. Die dort beschriebene Sorptionsanlage
arbeitet permanent bei Unterdruck, wobei bei Fertigung der An
lage diese einmal evakuiert wird und dann langzeitdicht abge
schlossen wird. Dies erfordert eine umfangreiche Vakuumtechno
logie, deren Elemente aufgrund der Anforderungen an die Lang
zeitdichtigkeit kostspielig und schwer sind. In der Desorpti
onsphase wird hier das Sorbens elektrisch geheizt. Durch die
geringe Wärmeleitfähigkeit des Sorbens und der nur geringen
Berührungsfläche der Heizwendel am porösen Sorbens dauert eine
vollständige Desorption des Sorptives aus dem Sorbens und damit
die Regeneration des Sorptionssystems sehr lange. Dabei wird
prozeßbedingt das heiße, gasförmige desorbierte Sorptiv über
den Dampfkanal dem Vorratsbehälter mit dem in einer vorangegan
genen Adsorptionsphase abgekühlten Sorbat zugeleitet, an dessen
Behälterwandungen das Sorptiv dann unter Abgabe von
Kondensationswärme kondensiert. Die insgesamt freiwerdende
Wärmemenge überträgt sich zumindest teilweise auf das gekühlte
Sorbat und erwärmt dieses, was einen Kühlungsverlust bei Küh
lungsbedarf des Fahrzeuginnenraumes bewirkt. Desweiteren wird
die Adsorptionsrate und damit die Klimatisierung im wesentli
chen dadurch gesteuert, daß über eine Regelung eines im Dampf
kanal angeordneten Absperrventils der Dampfkanal mehr oder min
der geschlossen wird. Eine derartige Regelung ist jedoch zur
Steuerung der Adsorptionsrate relativ teuer, da dazu mechani
sche Teile im Vakuum bewegt werden müssen, die zudem bei häu
figem Gebrauch verschleißen. Zusätzlich bildet eine Veränderung
des Dampfkanalquerschnittes bei durchströmendem Sorbatdampf
eine den Fahrkomfort störende Geräuschquelle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße
Verfahren bzw. die gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend wei
terzugestalten, daß eine rasche Kühlung bzw. Heizung bei der
Fahrzeugklimatisierung erreichbar ist und daß trotzdem keine
Fertigungs-, Gewichts- und Kostennachteile in Kauf genommen
werden müssen; im Gegenteil sollen in dieser Hinsicht nach Mög
lichkeit ebenfalls Verbesserungen erzielt werden.
Die Aufgabe ist, ausgehend vom gattungsgemäßen Verfahren, er
findungsgemäß von den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan
spruches 1 und - ausgehend von der gattungsgemäßen Sorptionsan
lage - von den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches
10 gelöst.
Dank der Erfindung wird infolge der Durchströmung des Sorbens
mit heißer Luft, die das Sorbens ganzheitlich durchdringt und
praktisch überall im Sorbens in direktem Kontakt zum Sorpt
steht, der Wärmeübertrag auf das angelagerte Sorptiv, dem
Sorpt, wesentlich vergrößert und somit die Desorption sehr
stark beschleunigt. Die Abführung der heißen mit Sorptiv
beladenen Luft ins Freie ohne Beaufschlagung des Sorbates be
wirkt, daß das abgekühlte Sorbat nicht aufgeheizt wird und da
her im nachfolgenden Adsorptionsvorgang noch stärker abgekühlt
werden kann. Dadurch wird schneller und bei nur kurzer Regene
rierungsphase des Sorbens mehr Kühlenergie im Vergleich zu her
kömmlichen Sorptionssystemen zur Klimatisierung bereitgestellt.
Insgesamt wird somit durch die Erfindung eine Beschleunigung
des Sorptionsprozesses erzielt, wodurch schneller Wärme und
Kälte zur Klimatisierung zur Verfügung steht. Dabei ist es
nicht erforderlich, die Sorptionseinheit während des gesamten
Sorptionsprozesses evakuiert zu halten, so daß die einzelnen
Bauteile der Sorptionseinheit hinsichtlich der Haltung eines
Vakuums nicht langzeitdicht sein müssen. Dies ermöglicht eine
einfachere Fertigung der Bauteile, wobei auf baulich aufwendige
Durchführungen in Vakuumbehältern verzichtet werden kann. Auf
grund der bezüglich der Vakuumdichtigkeit geringeren Qualitäts
anforderungen an die Bauteile können geringere Wandstärken vor
gesehen und zusätzlich Materialien geringerer Vakuumgüte ver
wendet werden, wodurch die Sorptionseinheit leichter und ko
stengünstiger wird.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran
sprüchen entnommen werden; im übrigen sind in der nachfolgenden
Zeichnungsbeschreibung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 in einer Prinzipskizze einen Wärmetauschkreislauf mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem ein Sorbens ent
haltenden Speicherbehälter,
Fig. 2 in einer Prinzipskizze einen Wärmetauschkreislauf mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Speicherbehältern
mit parallel ablaufender Adsorption und Desorption.
In Fig. 1 ist eine Sorptionseinheit 1 für das Klimatisieren von
Elektrofahrzeugen dargestellt, die sich aus einem beispielswei
se quaderförmigen Speicherbehälter 2 mit von einem Feststoff
gebildeten Sorbens 3, einem Vorratsbehälter 4 mit flüssigem
Sorbat 5 und einem Verbindungskanal 6 zusammensetzt, die den
Speicherbehälter 2 mit dem Vorratsbehälter 4 fluidisch verbin
det. Die Sorptionseinheit 1 ist dabei thermisch isoliert.
Das poröse Sorbens 3 besteht aus einer losen Schüttung von Zeo
lith und ist im Speicherbehälter 2 in einem feinmaschigen
Drahtkäfig 7 gehalten. Das Sorbens 3 bildet dabei ebenfalls
einen Quader, der mit seinem Umfang im Drahtkäfig 7 an den In
nenwandungen 8 des Speicherbehältermantels 9 anliegt und dessen
quer zu seiner Längserstreckung liegende Stirnflächen 10a, b von
den parallel gegenüberliegenden Innenwandungen 11a, b des Spei
cherbehälters 2 zurückversetzt sind. Im Sorbens 3 ist über des
sen nahezu gesamter Länge ein Wärmetauscher 12 eingebracht, der
von einem wendelförmig verlaufenden Abschnitt einer den Spei
cherbehälter 2 durchsetzenden Rohrleitung 13 gebildet ist. Die
Rohrleitung 13 ist in einem Leitungssystem 14 eingebunden, das
den Wärmetauschkreislauf bildet. Die am verbindungskanalabge
wandten Ende liegende Stirnfläche 10a des Sorbens 3 begrenzt
mit den Innenwandungen 11a des Speicherbehälters 2 eine Heiz
kammer 15, in die eine Heizwendel 16 einer elektrischen Heizung
ragt. In die Heizkammer 15 münden weiterhin eine Belüftungslei
tung 17 zum Zuführen und eine Evakuierungsleitung 18 zum Abfüh
ren von Luft, wobei die beiden Leitungen 17, 18 in jeweils drei
Leitungsabschnitte a, b, c unterteilt sind. Beide Leitungen 17
und 18 sind dabei mit der Atmosphäre über eine Vakuumpumpe 19
verbunden, die je nach Schaltung von Regelventilen 20, 21 ein
Zuführen oder ein Abführen von Luft in die bzw. aus der Heiz
kammer 15 bewirkt. Am verbindungskanalzugekehrten Ende begrenzt
das Sorbens 3 mit seiner dortigen Stirnfläche 10b mit den In
nenwandungen 11b des Speicherbehälters 2 einen Dampfraum 22, an
den sich der Verbindungskanal 6 anschließt. In dem Verbindungs
kanal 6 ist eine Dampfsperre 23 in Form eines Regelventils an
geordnet, mittels dessen der Speicherbehälter 2 und der Vor
ratsbehälter 4 fluidisch voneinander trennbar und damit das
Sorbens 3 vom Sorbat 5 reaktiv isolierbar sind. Zwischen dem
Dampfraum 22 und der Dampfsperre 23 zweigt von dem Verbindungs
kanal 6 eine Entlüftungsleitung 24 ab, die über ein Regelventil
25 vakuumdicht verschließbar ist. Stromab des Regelventils 25
weist die Entlüftungsleitung 24 einen Kondensationswärmetau
scher 26 auf, der mit einem hier nicht weiter ausgeführten Kon
densatreservoir verbunden ist. Der Kondensationswärmetauscher
26 wird von der Entlüftungsleitung 24 und dem von diesem durch
ragten, ins Freie führenden Ende 27 des Belüftungsleitungsab
schnittes 17c gebildet.
Der Vorratsbehälter 4 beinhaltet als Sorbat 5 Wasser, vorzugs
weise jedoch Sole. Desweiteren ist im Vorratsbehälter 4 ober
halb des Sorbatpegels ein Tröpfchenabscheider 28 angeordnet.
Den Vorratsbehälter 4 durchragt in Bodennähe eine einen Wärme
tauscher bildende Rohrleitung 29, die im Vorratsbehälter ein
trittsseitig Zuströmöffnungen 30 und austrittseitig Abströmöff
nungen 31 aufweisen und am Leitungssystem 14 anschließbar sind.
Im entladenen Zustand der Sorptionseinheit 1 ist das Sorbens 3
mit Sorptiv aus dem Sorbat 5 gesättigt. Das Sorptiv ist hier
die bei der Adsorption am Sorbens in diesem wiederverflüssigte
Menge verdampften Sorbates 5.
Zur Aufladung der Sorptionseinheit 1 wird in den Heizraum 15
über die Belüftungsleitungsabschnitte 17c, b, a mittels der
Vakuumpumpe 19 Luft mit etwa Atmosphärendruck gefördert, wobei
das Regelventil 20 den Evakuierungsleitungsabschnitt 18a und
das Regelventil 21 den Evakuierungsleitungsabschnitt 18c ver
schließt. Der Abschnitt 18b der Evakuierungsleitung entspricht
dabei nur materiell dem Abschnitt 17b der Belüftungsleitung.
Der Stromkreislauf der elektrischen Heizung wird geschlossen,
wodurch die Heizwendel 16 im Heizraum 15 die ihm zugeführte
Luft aufheizt. Die heiße Luft durchströmt nun das Sorbens 3 und
desorbiert durch seinen Wärmeübertrag das an das Sorbens ge
bundene Sorpt. Zuvor wird der im Sorbens 3 angeordnete Wärme
tauscher 12 fluidisch abgekoppelt und die diesen normalerweise
durchströmende Solemenge in einem Zwischenspeicher 32 aufge
nommen. Durch diese Abkopplung des Sorbens 3 vom Leitungssystem
14 wird eine Wärmeabführung in den Wärmetauschkreislauf vermie
den und damit das Sorbens von der heißen Luft besonders wir
kungsvoll aufgeheizt.
Nach Durchströmung des Sorbens 3 gelangt die mit Sorptiv bela
dene heiße Luft über den Dampfraum 22 in den Verbindungskanal
6. Das Regelventil 23 ist dabei so geschaltet, daß es den Vor
ratsbehälter 4 vom Speicherbehälter 2 absperrt. Das Regelventil
25 ist gleichzeitig geöffnet, so daß die heiße, feuchte Luft
über den Verbindungskanal 6 in die Entlüftungsleitung 24
strömt. Die Luft passiert anschließend den Kondensationswärme
tauscher 26. In diesem kondensiert das in der heißen Luft ent
haltene Sorptiv, wobei die entstehende Kondensationswärme über
die vom Belüftungsleitungsabschnitt 17c ummantelten Entlüf
tungsleitungswandungen mittels Wärmeleitung auf die an dessen
Ende 27 angesaugte Luft übertragen wird. Dadurch gelangt in den
Heizraum 15 schon vorgewärmte Luft, was eine Verminderung der
elektrischen Heizleistung zuläßt. Das kondensierte Sorptiv wird
in das Kondensatreservoir geleitet. Die heiße, nun trockene
Luft tritt stromab des Kondensationswärmetauschers 26 ins Freie
aus. Dadurch wird verhindert, daß das warme Kondensat und die
heiße Luft dem Vorratsbehälter 4 zugeführt wird und das Sorbat
5, das im geladenen Zustand der Sorptionseinheit 1 Kühlungs
funktion besitzen soll, aufwärmt.
Das Kondensat kühlt sich im Kondensatreservoir auf Umgebungs
temperatur ab und kann beispielsweise im entladenen Zustand der
Sorptionseinheit 1 dem Vorratsbehälter 4 wieder zugeführt wer
den, so daß ein Sorbatverlust in der Sorptionseinheit 1 redu
ziert wird. In einer bauraumsparenden Variante dazu kann die
heiße feuchte Luft auch ohne vorhergehende Kondensation des
Sorptives ins Freie abgeblasen werden, was jedoch den Fahrzeug
betreiber für die Erhaltung der Funkionsfähigkeit der Sorpti
onsanlage zu einem regelmäßigen Befüllen des Vorratsbehälters 4
zwingt.
Der oben beschriebene Desorptionsprozeß wird solange durchge
führt, bis das Sorbens weitgehend trocken ist und sein höchst
mögliches Adsorptionsvermögen erworben hat. Danach schließt
das Regelventil 25 die Entlüftungsleitung 24, das Regelventil
21 den Abschnitt 17c und das Regelventil 20 den Abschnitt 17a
der Belüftungsleitung 17. Die Stromzufuhr für die Heizwendel 16
wird unterbrochen, wonach die Regelventile 20 und 21 die Ab
schnitte 18a und 18c der Evakuierungsleitung öffnen. Die Vaku
umpumpe 19 bildet dadurch eine Unterdruckquelle und evakuiert
den Speicherbehälter 2.
Ein im Leitungssystem 14 angeordnetes Regelventil 33 öffnet die
Zuleitung des Zwischenspeichers 32 zum Wärmetauscher 12, wo
durch Sole über die Rohrleitung 13 durch den Wärmetauscher 12
strömt. Schließlich öffnet das Regelventil 23 der Verbindungs
kanal 6, wodurch sich nun in der gesamten Sorptionseinheit ein
Unterdruck aufbaut, der eine Dampfdruckerniedrigung beim Sorbat
5 bewirkt und die Entladephase des Sorptionssystems initiiert.
Dadurch wird eine Teilmenge des Sorbates 5 schlagartig ver
dampft und über den Verbindungskanal 6 in den Dampfraum 22 ge
saugt, in dem der Dampfstrom sich verbreitert und dadurch
gleichmäßig die gesamte Stirnfläche 10b des Sorbens beauf
schlagt und dieses dann durchströmt.
Der Dampf wird vom Sorbens 3 adsorbiert, wobei durch seine Zu
standsänderung von gasförmig nach flüssig und dem Gewinn von
Bindungsenergie Adsorptionswärme frei wird, die über den Wär
metauscher 12 und die Rohrleitung 13 in den Wärmetauschkreis
lauf ausgekoppelt wird und dann über einen Luft-Wasser-Wärme
tauscher 34 für eine Beheizung eines Fahrgastraumes zur Verfü
gung steht, oder einfach über einen Luft-Wasser-Wärmetauscher
35 in die Umgebung abgeführt wird.
Die bei der Verdampfung der Sorbatteilmenge entstehende Ver
dampfungswärme wird dem Wärmeinhalt des Sorbates 5 entzogen,
welches sich dadurch abkühlt. Da die Verdampfung sehr schnell
erfolgt, werden Sorbattröpfchen vom Sorbatdampf mitgerissen.
Zur Vermeidung einer ineffizienten Adsorption dieser Tröpfchen
ist im Vorratsbehälter 4 der Tröpfchenabscheider 28 angeordnet,
an dem diese abgeschieden werden.
Durch mehrere Arbeitszyklen von Desorption und Adsorption im
Ladebetrieb der Sorptionseinheit 1 erreicht diese somit einen
für eine Klimatisierung des Fahrgastraumes optimalen Zustand,
bei dem das Sorbens 3 völlig trocken und das Sorbat 5 sehr kalt
ist. Dabei kann das Sorbat 5 zum Eisblock erstarrt sein, so daß
der Vorratsbehälter 4 einen Eisspeicher bildet, der durch Ent
ziehung von Schmelzwärme aus dem Fahrgastraum zu dessen Kühlung
schon herangezogen werden kann. Bis zum Fahrbetrieb wird dann
der Speicherbehälter 2 vom Vorratsbehälter 4 durch Schließen
des Verbindungskanals 6 mittels des Regelventils 23 abgesperrt,
um eine ungewollte Adsorption zu vermeiden. Dabei wird in der
Sorptionseinheit 1 ein Unterdruck eingestellt, dessen Druckwert
zwischen dem des Atmosphärendruckes und dem des zur Adsorption
benötigten Unterdruckes liegt und der in dieser über längere
Zeit gehalten werden kann. Dadurch wird im späteren Fahrbetrieb
die Pumpzeit der Vakuumpumpe 19 zur Erreichung des für den Ad
sorptionsprozeß benötigten Unterdruckes stark reduziert, so daß
die Bereitstellung von Kälte bzw. Wärme sehr rasch erfolgen
kann.
Im Fahrbetrieb öffnet das Regelventil 23 den Verbindungskanal
6, wobei gleichzeitig die Vakuumpumpe 19 der zur Adsorption
notwendige Unterdruck erzeugt wird. Das Sorbat 5 kühlt noch
weiter ab, während am Sorbens 5 Adsorptionswärme entsteht, die
für eine eventuelle Heizung genutzt werden kann. Durch die Ab
wärme von stromführenden Fahrzeugkomponenten, insbesondere der
Abwärme einer eventuell im Fahrzeug angeordneten Hochtempera
turbatterie kann das Sorbens 3 nach vollständiger Adsorption
zumindest teildesorbiert werden, so daß sich die Klimatisier
barkeit wesentlich verlängert. Die Einkopplung der Abwärme kann
beispielsweise durch Vorwärmung der bei der Desorption ange
saugten Luft erfolgen.
Zur Beheizung des Fahrgastraumes wird der Vorratsbehälter 4 mit
dem kühlen Sorbat 5 über ein Regelventil 36 vom Wärmetausch
kreislauf abgekoppelt, so daß allein die in den Wärmetausch
kreislauf eingebrachte Adsorptionswärme über den Wärmetauscher
34 dem Fahrgastraum zugeführt wird. Zusätzlich kann zur Behei
zung des Fahrgastraumes auch die Abwärme der Fahrzeugkomponen
ten in den Wärmetauschkreislauf eingekoppelt werden.
Bei Kühlungsbedarf wird durch geeignete Schaltung des Regel
ventils 36 und eines weiteren Regelventils 37 die Wärmezufuhr
zum Wärmetauscher 34 unterbrochen und an diesen der Vorratsbe
hälter 4 mit seinem abgekühlten Sorbat 5 angekoppelt. Mittels
einer Umwälzpumpe 38 wird nun im Wärmetauschkreislauf dem küh
len Sorbat 5 über die Zuströmöffnungen 30 der Rohrleitung 29
umgebungswarme Sole zugeleitet und über die Abströmöffnungen 31
kalte Sole abgeführt, wobei über den Wärmetauscher 34 dem Fahr
gastraum Wärme entzogen und in den Kreislauf eingekoppelt wird.
Durch Regelung der Förderleistung der Vakuumpumpe 19 in Ver
bindung mit einer Regelung der Wärmeauskopplung aus dem Sorbens
3 während der Adsorption kann dabei sehr feinfühlig die Adsorp
tionsrate an Sorbatdampf und dadurch die Heiz- bzw. Kühllei
stung gesteuert werden. Im übrigen ist es möglich, bei sehr
tiefen unterhalb der Erstarrungstemperatur der Sole liegenden
Umgebungstemperaturen durch eine geeignete Schaltung des Re
gelventils 36 den Vorratsbehälter 4 am Wärmetauscher 12 anzu
schließen, wodurch das Sorbat 5 von der Adsorptionswärme in
flüssigem Zustand gehalten wird und somit der Ablauf der Ad
sorption auch bei sehr tiefen Temperaturen erfolgen kann.
Schließlich ist bei der Vorrichtung eine Meßeinrichtung vorge
sehen, die den Füllstand des Vorratsbehälters 4 und die Tempe
ratur des darin befindlichen Sorbates mißt. Über die Meßein
richtung wird unter Umständen ein Nachfüllen des Vorratsbehäl
ters angezeigt und eventuell bei abgekühltem Kondensat das Kon
densatreservoir mit diesem fluidisch verbunden. Bei drohender
Erstarrung des Sorbates wird dem Vorratsbehälter Wärme zuge
führt.
Abweichend von Fig. 1 zeigt Fig. 2 eine Sorptionseinheit 1 mit
zwei Speicherbehältern 39, 40. Der Verbindungskanal 6 ist in
zwei Kanalarme 41, 42 mit jeweils einer darin angeordneten
Dampfsperre 43, 44 und jeweils einer abführenden Entlüftungslei
tung 45, 46 verzweigt. Dabei führt der Kanalarm 41 zum Speicher
behälter 39 und der Kanalarm 42 zum Speicherbehälter 40. Der
Verbindungskanal 6 besitzt am Verzweigungspunkt 47 ein
Umschaltventil 48, das die beiden Speicherbehälter 39, 40 von
einander zur Vermeidung eines Adsorptionsprozesses zwischen den
Sorbentien reaktiv trennt und immer denjenigen Kanalarm - hier
den Kanalarm 42 - vom Vorratsbehälter 4 absperrt, der zu einem
Speicherbehälter mit Sorptiv beladenem Sorbens führt. Dadurch
wird ermöglicht, daß, währenddessen im Fahrbetrieb das Sorbens
eines Speicherbehälters 39 adsorbiert, das Sorbens der anderen
Speicherbehälters 40 von beispielsweise der Adsorptionswärme
des adsorbierenden Sorbens desorbiert werden kann. Folglich
wird bei geeigneter Umschaltung des Umschaltventils 48, das den
Kanalarm 41 absperrt und den Kanalarm 42 öffnet, wenn das
Sorbens des Speicherbehälters 39 mit Sorptiv gesättigt ist,
eine kontinuierliche Adsorption der Sorptionseinheit und damit
eine wesentlich längere Klimatisierbarkeit des Fahrgastraumes
erreicht. Dadurch können bei mindestens vergleichbarem, wenn
nicht höherem Klimatisierungsvermögen der Sorptionseinheit 1
die Speicherbehälter 39, 40 und das in ihnen enthaltene Sorbens
3 viel kleinvolumiger gestaltet werden als der Speicherbehälter
2 mit seinem Sorbens beim Ausführungsbeispiel aus Fig. 1. Es
ist auch denkbar, daß der Verbindungskanal in eine der geraden
Anzahl der Speicherbehälter entsprechende Anzahl von Kanalarmen
verzweigt ist und wobei das Umschaltventil derart ausgebildet,
angeordnet und gesteuert ist, daß immer die halbe Anzahl der
Speicherbehälter zwecks Desorption von der Verbindung mit dem
Vorratsbehälter abgesperrt sind.
Claims (19)
1. Verfahren zum Betreiben einer einen Speicherbehälter für ein
Sorbens und einen mit diesem über eine absperrbare Verbindungs
leitung verbundenen Vorratsbehälter für ein Sorbat beinhalten
den Sorptionsanlage zum Klimatisieren von Fahrzeugen, insbeson
dere Elektrofahrzeugen, bei dem in der Ladephase das Sorbens
durch Wärmezufuhr vom adsorbierten Sorptiv desorbiert und in
der Entladephase Sorbatdampf am Sorbens adsorbiert wird und
wahlweise die dabei am Sorbens freiwerdende Adsorptionswärme
oder die dabei am Sorbat freiwerdende Verdampfungswärme genutzt
wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärme während der Lade- bzw. Desorptionsphase zwangs
konvektiv durch angewärmte Luft unmittelbar dem Sorbens (3)
zugeführt und das desorbierte Sorptiv mit der Luft - an dem
abgesperrten Vorratsbehälter (4) für das Sorbat (5) vorbei -
aus dem zur Atmosphäre geöffneten Speicherbehälter (2) für das
Sorbens (3) ausgetragen wird und daß zur Adsorption in der
Nutzphase die nach außen abzuschließende, sich aus dem Vorrats
behälter (4) und dem mit diesem fluidisch verbundenen Speicher
behälter (2) zusammensetzenden Sorptionseinheit (1) evakuiert
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das von der heißen Luft ausgetriebene gasförmige Sorptiv
kondensiert und die dabei entstehende Kondensationswärme auf
den zur Desorption verwandten Luftstrom übertragen wird, bevor
dieser dem Sorbens (3) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Adsorptionsrate des Sorptives durch Vorgabe des Evaku
ierungsunterdruckes gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zur Desorption verwandte Luftstrom elektrisch aufge
heizt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Fahrbetrieb der zur Desorption verwandte Luftstrom durch
die Abwärme der Fahrzeugkomponenten, insbesondere einer Hoch
temperaturbatterie aufgeheizt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Abstellen des Fahrzeuges Sorbat (5) und Sorbens (3)
voneinander fluidisch getrennt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Abstellen des Fahrzeuges die Sorptionseinheit (1) auf
einen Druckwert vorevakuiert wird, der höher als der des zum
Adsorptionsablauf erzeugten Unterdruckes ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Adsorption und eine Desorption simultan an unter
schiedlichen Vorräten von Sorbentien durchgeführt wird, wobei
nach Entladen des einen Vorrats die Sorptionsbehandlung der
Vorräte gewechselt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beim Adsorbieren am Sorbens (3) eines Vorrates freige
setzte Wärme mit zur Vorwärmung der Desorptionsluft für einen
anderen zu desorbierenden Sorbensvorrat herangezogen wird.
10. Sorptionsanlage mit einem thermisch isolierten unterdruck
festen Vorratsbehälter mit Sorbat, mindestens einem ebenfalls
thermisch isolierten unterdruckfesten Speicherbehälter mit Sor
bens, und einem die beiden Behälter miteinander verbindenden
absperrbaren Verbindungskanal, desweiteren mit einer zur De
sorption verwendbaren Heizung und mit Wärmetauschflächen, von
denen die einen mit dem Sorbat und andere mit dem Sorbens in
Kontakt stehen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Speicherbehälter (2) eine Belüftungsleitung (17)
angeschlossen ist, über welche zur Desorption des den Behälter
querschnitt ausfüllenden Sorbens (3) Luft in den Speicherbehäl
ter (2) einleitbar ist, daß eine Heizeinrichtung (16) vorgese
hen ist, die die Luft vor Durchströmung des Sorbens (3) be
heizt, daß - in Bezug auf das Sorbens am Speicherbehälter (2)
gegenüberliegend - eine vakuumdicht verschließbare Entlüftungs
leitung (24) vorgesehen ist, über die die sorptivbeladene heiße
Luft nach der Durchströmung des Sorbens (3) abführbar ist, und
daß eine zur Adsorption einschaltbare Vakuumpumpe (19) an der
Sorptionseinheit (1) angeschlossen ist.
11. Sorptionsanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizeinrichtung (16) für den Luftstrom elektrisch aus
gebildet ist.
12. Sorptionsanlage nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sorbens (3) am verbindungskanalabgewandten Ende von der
Speicherbehälterinnenwandung (11a) zurückversetzt ist und mit
dieser eine Heizkammer (15) begrenzt, in die die Belüftungslei
tung (17) einmündet und in der die elektrische Heizung (16)
angeordnet ist.
13. Sorptionsanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlüftungsleitung (24) einen Kondensationswärmetau
scher (26) für das Sorptiv aufweist, in den kühle Luft in Wär
metausch mit der die Entlüftungsleitung (24) durchströmenden,
heißen feuchten Luft bringbar ist und daß die kühle Luft füh
rende Seite des Kondensationswärmetauschers (26) mit der Luft
bei der Desorption zuführenden Belüftungsleitung (17) verbunden
ist.
14. Sorptionsanlage nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß stromab des Kondensationswärmetauschers (26) die Entlüf
tungsleitung (24) mit einem das Kondensat aufnehmenden Konden
satreservoir verbunden ist.
15. Sorptionsanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Vorratsbehälter (4) ein Abscheider (28) für bei der Ad
sorption vom Sorbatdampf mitgerissenes unverdampftes Sorbat (5)
angeordnet ist.
16. Sorptionsanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit dem Sorbens (3), bzw. die mit dem Sorbat (5) in
Kontakt stehenden Wärmetauschflächen als behälterintegrierte,
das Sorbens (3), bzw. das Sorbat (5) durchziehende Wärmetau
scherschlangen (12, 29) ausgebildet sind.
17. Sorptionsanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sorbens (3) am verbindungskanalzugekehrten Ende von der
Speicherbehälterinnenwandung (11b) zurückversetzt ist.
18. Sorptionsanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftstrom von der zur Evakuierung der Sorptionseinheit
(1) verwandten Vakuumpumpe (19) mit umgekehrter Förderrichtung
erzeugbar ist.
19. Sorptionsanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sorbens (3) auf wenigstens zwei Speicherbehälter (39, 40)
aufgeteilt ist, wobei der Verbindungskanal (6) in eine der ge
raden Anzahl der Speicherbehälter entsprechende Anzahl von Ka
nalarmen (41, 42) verzweigt ist und wobei im Verbindungskanal
(6) am Verzweigungspunkt (47) ein Umschaltventil (48) angeord
net ist, das derart ausgebildet, angeordnet und gesteuert ist,
daß einer der Speicherbehälter (39, 40) bzw. die halbe Anzahl
der Speicherbehälter zwecks Desorption von der Verbindung mit
dem Vorratsbehälter (4) abgesperrt sind.
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