DE602005001770T2 - Klimaanlage - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Klimaanlage und insbesondere auf eine verbesserte Klimaanlage, die zum Betrieb als eine Wärmepumpe, um einen eingeschlossenen Raum aufzuwärmen, fähig ist.
  • Es ist bekannt, Klimaanlagen zu verwenden, die einen Dampfkompressionskältekreislauf benutzen, um einen eingeschlossenen Raum auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur der umgebenden Luft abzukühlen. Derartige Anlagen finden insbesondere Anwendung in Fahrzeugen, wobei die Kraft, die von der treibenden Kraftquelle des Fahrzeugs erzeugt wird, entweder direkt oder indirekt verwendet wird, um einen Kompressor eines Dampfkompressionskältekreislaufs anzutreiben. Eine typische Klimaanlage beinhaltet einen Kompressor, einen Kondensator/Gaskühler stromab des Kompressors zum Kondensieren und/oder Abkühlen des Kältemittels durch den Wärmeaustausch mit umgebender Luft, ein Expansionsventil zum Expandieren des Kältemittels stromab des Kondensators/Gaskühlers, einen Wärmeaustauscher oder Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels durch den Wärmeaustausch mit umgebender Luft, wobei die abgekühlte Luft stromab des Wärmeaustauschers in den Raum abgeführt wird, um abgekühlt zu werden, wobei das Kältemittel aus dem Wärmeaustauscher über einen Akkumulator oder einen Vorratsbehälter zu dem Kompressor zurückgeführt wird.
  • Kohlendioxidkältemittel wird zur Verwendung in der Automobilindustrie zur Klimatisierung sowie bei anderen Applikationen als Ersatzkältemittel in Erwägung gezogen, hauptsächlich wegen der geringen Toxizität eines solchen Kältemittels. Anlagen auf der Basis von Kohlendioxid weisen jedoch zahlreiche Herausforderungen auf, die sich aus der Tatsache ergeben, dass derartige Anlagen in einem trankritischen Modus betrieben werden, was zu hohem Druck und hohen Kompressorausgangstemperaturen führt. Weitere Herausforderungen sind die niedrige kritische Temperatur und die Form der Isotherme um den kritischen Punkt. Die Leistung des Gaskühlers wird folglich durch die Temperatur der umgebenden Luft beschränkt.
  • Um die Leistung solcher Kohlendioxidanlagen zu verbessern ist es bekannt, an dem Ausgang aus dem Gaskühler über zusätzliche Abkühlung zu verfügen. Dies wird auf dem Stand der Technik gewöhnlich durch einen internen Wärmeaustauscher erzielt, bei dem kaltes Kältemittel beim Ausgang aus dem Verdampfer verwendet wird, um das Kältemittel, das den Gaskühler verlässt, weiter abzukühlen. Eine weitere Alternative ist es, einen weiteren Wärmeaustauscher stromab des Gaskühlers bereitzustellen, wobei abgekühlte Luft von innerhalb des eingeschlossenen Raums, der abgekühlt werden soll, durch den weiteren Wärmeaustauscher geführt wird, um das Kältemittel weiter abzukühlen, wobei die Luft anschließend außerhalb des Raums, der abgekühlt werden soll, abgelassen wird.
  • Wenn die Temperatur der umgebenden Luft niedrig ist, ist das Aufwärmen des eingeschlossenen Raums nötig. Derartiges Aufwärmen wird oftmals durch separate Aufwärmmittel erzielt. Bei Fahrzeuganwendungen, die interne Verbrennungsmotoren als eine Kraftquelle verwenden, benutzen derartige Heizanlagen Abwärme von dem Motor des Fahrzeugs, um den Innenraum aufzuwärmen. Bei Elektrofahrzeuganwendungen, Hochleistungsdieselmotoren und bei häuslichen Klimaanlagen kann jedoch eine leicht verfügbare und kostengünstige Quelle einer zusätzlichen Heizleistung nicht verfügbar sein.
  • Bei derartigen Anwendungen ist es bekannt, den Kältekreislauf der Klimaanlage zu verwenden, um als eine Wärmepumpe zu arbeiten, wobei die Rollen des Kondensators/Gaskühlers und des Verdampfers/Wärmeaustauschers in wirksamer Weise umgekehrt werden, wobei der Wärmeaustauscher in der Hochdruckseite des Kältemittelzyklus platziert wird, um durch den Wärmeaustausch mit eingehender umgebender Luft das Kältemittel zu verdampfen, um den Raum, der aufgewärmt werden soll, mit aufgewärmter Luft zu versorgen. Das wirksame Ändern des externen Kondensators/Gaskühlers in einen Verdampfer kann jedoch insbesondere wo die Temperatur der umgebenden Luft gering ist zu dem Problem der Vereisung des externen Kondensators/Gaskühlers führen. Derartige Probleme sind besonders intensiv, wo Kohlendioxid als ein Kältemittel verwendet wird. Die umgebende Luft, die durch den externen Kondensator/Gaskühler geführt wird, kann auf eine Temperatur unter 0°C abgekühlt werden, was die Bildung von Eis in dem externen Kondensator/Gaskühler zur Folge hat. Das Dokument EP1462281 , das als der nächstliegende Stand der Technik betrachtet wird, offenbart eine weitere Klimaanlage, wobei der Kältekreislauf verwendet werden kann, um als eine Wärmepumpe zu arbeiten. Die Leistungsfähigkeit dieser Klimaanlage kann jedoch weiter verbessert werden.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Wärmepumpenanlage zum Aufwärmen eines eingeschlossenen Raums bereitgestellt, wobei die Wärmepumpenanlage einen Kompressor zum Komprimieren eines Kältemittels, einen ersten Wärmeaustauscher, der umgebende Luft und/oder zumindest zum Teil Umluft zum Abkühlen und/oder Kondensieren des Kältemittels benutzt, stromab des Kompressors, wobei die resultierende aufgewärmte umgebende Luft aus dem ersten Wärmeaustauscher in den eingeschlossenen Raum abgeführt wird, um dadurch den eingeschlossenen Raum aufzuwärmen, zumindest ein Expansionsventil stromab des ersten Wärmeaustauschers zum Reduzieren des Drucks des Kältemittels und zumindest einen zweiten Wärmeaustauscher stromab des zumindest einen Expansionsventils zum Verdampfen des Kältemittels unter Benutzung von Luft aus dem eingeschlossenen Raum beinhaltet, wobei solche Luft stromab des zweiten Wärmeaustauschers aus dem eingeschlossenen Raum abgeführt wird, wobei das Kältemittel aus dem zweiten Wärmeaustauscher zu dem Kompressor zurückgeführt wird, um den Kältemittelzyklus zu vollenden.
  • Indem Luft aus dem eingeschlossenen Raum verwendet wird, um die Wärme zu dem Kältemittel zu transferieren, wird das Problem der Bildung von Eis innerhalb des Wärmeaustauschers vermieden, da die Temperatur der Luft in dem eingeschlossenen Raum höher ist als die der umgebenden Luft und somit gut über 0°C bleibt, selbst nachdem sie durch den Wärmeaustauscher geführt wurde.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klimaanlage zum selektiven Steuern der Lufttemperatur innerhalb eines eingeschlossenen Raums bereitgestellt, wobei die Klimaanlage einen Kompressor, einen Kondensator/Gaskühler, der umgebende Luft zum Abkühlen/Kondensieren des Kältemittels benutzt, zumindest ein Expansionsventil zum Reduzieren des Drucks des Kältemittels, einen ersten Wärmeaustauscher und Mittel zum Führen von umgebender Luft von außerhalb des eingeschlossenen Raums und/oder zumindest zum Teil Umluft von innerhalb des eingeschlossenen Raums durch den ersten Wärmeaustauscher und zum Abführen der Luft in den eingeschlossenen Raum, beinhaltet, wobei die Klimaanlage in einem ersten Zustand als eine Kälteanlage zum Abkühlen des eingeschlossenen Raums und in einem zweiten Zustand als eine Wärmepumpe zum Aufwärmen des eingeschlossenen Raums betriebsfähig ist;
    wobei in dem ersten Zustand das Kältemittel in dem Kompressor komprimiert wird, in dem Kondensator/Gaskühler durch den Wärmeaustausch mit umgebender Luft abgekühlt und/oder kondensiert wird, durch das Expansionsventil expandiert wird und in dem ersten Wärmeaustauscher durch den Wärmeaustausch mit umgebender Luft und/oder Umluft verdampft und/oder aufgewärmt wird, wobei abgekühlte Luft aus dem ersten Wärmeaustauscher in den eingeschlossenen Raum abgeführt wird;
    wobei in dem zweiten Zustand das Kältemittel in dem Kompressor komprimiert wird und zu dem ersten Wärmeaustauscher geführt wird, wobei der Kondensator/Gaskühler umgangen wird, wobei das Kältemittel in dem ersten Wärmeaustauscher durch den Wärmeaustausch mit umgebender Luft und/oder Umluft abgekühlt und/oder kondensiert wird, wobei aufgewärmte Luft aus dem ersten Wärmeaustauscher in den eingeschlossenen Raum abgeführt wird, wobei das Kältemittel anschließend durch das Expansionsventil expandiert wird und in einem zweiten Wärmeaustauscher durch den Wärmeaustausch mit Luft aus dem eingeschlossenen Raum verdampft und/oder aufgewärmt wird, wobei abgekühlte Luft außerhalb des eingeschlossenen Raums aus dem zweiten Wärmeaustauscher abgeführt wird.
  • Bei einer Ausführungsform ist ein interner Wärmeaustauscher bereitgestellt, wobei, wenn sich die Klimaanlage in ihrem ersten Betriebszustand befindet, das Hochdruckkältemittel stromab des Kondensators/Gaskühlers durch das Niederdruckkältemittel stromauf des Kompressors abgekühlt wird. In dem ersten Betriebszustand kann der zweite Wärmeaustauscher parallel zu dem ersten Wärmeaustauscher mit dem Kältekreislauf verbunden sein, wobei ein weiteres Expansionsventil stromauf des zweiten Wärmeaustauschers bereitgestellt ist.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform, wenn sich die Klimaanlage in ihrem ersten Betriebszustand befindet, kann das Kältemittel stromab des Kondensators/Gaskühlers in dem zweiten Wärmeaustauscher durch den Wärmeaustausch mit Luft von innerhalb des eingeschlossenen Raums weiter abgekühlt werden, wobei die Luft durch den Wärmeaustausch mit dem Kältemittel in dem ersten Wärmeaustauscher auf unterhalb die umgebende Temperatur abgekühlt worden ist, wobei solche Luft stromab des zweiten Wärmeaustauschers aus dem eingeschlossenen Raum abgeführt wird.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Klimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Abkühlen oder Aufwärmen eines eingeschlossenen Raums, wie etwa dem Innenraum eines Fahrzeugs, ist;
  • 2 eine schematische Darstellung der Klimaanlage aus 1 ist, die ausgeführt ist, um als eine Wärmepumpe zum Aufwärmen des eingeschlossenen Raums betrieben zu werden;
  • 3 eine schematische Darstellung der Klimaanlage aus 1 ist, die zur Verwendung in einem Heißgaszyklus zum Aufwärmen des eingeschlossenen Raums ausgeführt ist;
  • 4 eine schematische Darstellung einer Klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 5 eine schematische Darstellung der Klimaanlage aus 4 ist, die ausgeführt ist, um als eine Wärmepumpe zum Aufwärmen des eingeschlossenen Raums betrieben zu werden.
  • 1 stellt eine Klimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Steuern der Temperatur von Luft innerhalb eines eingeschlossenen Raums 25, wie etwa dem Innenraums eines Fahrzeugs, dar. Die Klimaanlage beinhaltet einen Kompressor 10, der von einer treibenden Kraftquelle, wie etwa einem Elektromotor, oder über den internen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs angetrieben wird, einen Kondensator oder einen Gaskühler 20, der sich außerhalb des eingeschlossenen Raums 25 befindet, zum Benutzen von umgebender Luft, um das Kältemittel abzukühlen/zu kondensieren, einen ersten Wärmeaustauscher 30, der in oder angrenzend an den eingeschlossenen Raum 25 bereitgestellt ist (z. B. innerhalb eines Fahrzeuginstrumentenbretts oder eines Armaturenbretts), der ausgeführt ist, Luft von außerhalb des eingeschlossenen Raums 25 und/oder Umluft von innerhalb des eingeschlossenen Raums aufzunehmen und solche Luft stromab des ersten Wärmeaustauschers 30 in den eingeschlossenen Raum 25 abzuführen, einen zweiten Wärmeaustauscher 40, der in oder angrenzend an den eingeschlossenen Raum 25 angeordnet ist, der angeordnet ist, um Luft aus dem eingeschlossenen Raum 25 aufzunehmen und um Luft stromab des zweiten Wärmeaustauschers 40 wieder in den eingeschlossenen Raum 25 abzuführen, ein erstes Expansionsventil 50, das zu dem ersten Wärmeaustauscher 30 gehört, ein zweites Expansionsventil 55, das zu dem zweiten Wärmeaustauscher 40 gehört, wobei das erste und das zweite Expansionsventil 50, 55 ausgeführt sind, um den Druck des Kältemittels, das durch diese führt, zu reduzieren, und einen Kältemittelakkumulator/-vorratsbehälter 60.
  • Um zu ermöglichen, dass die Klimaanlage Kohlendioxidkältemittel verwendet und somit in einem transkritischen Modus mit ausreichender Leistungsfähigkeit betrieben wird, ist ein interner Wärmeaustauscher 70 bereitgestellt, um das Hochdruckkältemittel stromab des Kondensators/Gaskühlers 20 durch den Wärmeaustausch mit dem Niederdruckkältemittel stromauf des Kompressors 10 weiter abzukühlen.
  • Der Betrieb der Klimaanlage wird durch eine Steueranlage gesteuert, wobei der Anlage ermöglicht wird, betrieben zu werden, um je nach Bedarf den eingeschlossenen Raum 25 abzukühlen oder aufzuwärmen, wie unten detaillierter beschrieben wird.
  • Wenn es nötig ist, die Luft innerhalb des eingeschlossenen Raums 25 abzukühlen, wird die Klimasteueranlage betrieben, um die Klimaanlage in einen Kältemodus zu setzen, wie in 1 gezeigt ist. Die Ventilmittel 80, 90 werden betrieben, um dem Kältemittel aus dem Kompressor 10 zu erlauben, in den Kondensator/Gaskühler 20 geführt zu werden, wobei er als Gaskühler dient, um das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit umgebender Luft, die durch den Kondensator/Gaskühler geführt wird, abzukühlen. Das Kältemittel wird dann aus dem Kondensator/Gaskühler 20 in den internen Wärmeaustauscher 70 geführt, wobei das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit Niederdruckkältemittel stromauf des Kompressors 10 weiter abgekühlt wird. Der erste und der zweite Wärmeaustauscher 30, 40 und ihre dazugehörigen Expansionsventile 50, 55 werden parallel so verbunden, dass das Kältemittel durch die Expansionsventile 50, 55, wobei das Kältemittel auf einen niedrigeren Druck expandiert wird, und den ersten und den zweiten Wärmeaustauscher 30, 40 geführt wird, wobei das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit Luft, die durch jeden des ersten und des zweiten Wärmeaustauschers 30, 40, geführt wird, verdampft und/oder aufgewärmt wird, wodurch solche Luft abgekühlt wird, bevor die abgekühlte Luft in den eingeschlossenen Raum 25 geführt wird. Das Kältemittel wird dann über den Akkumulator 60 und den internen Wärmeaustauscher 70 zu dem Kompressor zurückgeführt.
  • Wenn es nötig ist, den eingeschlossenen Raum 25 aufzuwärmen, wird die Klimasteueranlage betrieben, um die Klimaanlage in einen Wärmepumpenmodus, wie in 2 gezeigt ist, zu setzen, wobei die Ventilmittel 80, 90 verursachen, dass das Kältemittel den Kondensator/Gaskühler 20 und den internen Wärmeaustauscher 70 stromab des Kompressors 10 umgeht, so dass das Hochdruckkältemittel in den ersten Wärmeaustauscher geführt wird, wobei das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit Luft, die durch den ersten Wärmeaustauscher 30 und in den eingeschlossenen Raum 25 geführt wird, abgekühlt wird, wodurch das Abführen von aufgewärmter Luft in den eingeschlossenen Raum 25 bereitgestellt wird. Das Kältemittel wird dann in Reihe durch die Expansionsventile 50 und 55 geführt, wobei der Druck des Kältemittels reduziert wird, und das Niederdruckkältemittel wird dann in den zweiten Wärmeaustauscher 40 geführt, wobei das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit Luft von innerhalb des eingeschlossenen Raums verdampft und/oder aufgewärmt wird. Die abgekühlte Luft wird stromab des zweiten Wärmeaustauschers 40 außerhalb des eingeschlossenen Raums 25 abgeführt. Das Niederdruckkältemittel wird dann über den Akkumulator 60 zu dem Kompressor 10 zurückgeführt, wobei der Kältemittelzyklus vollendet wird.
  • 3 stellt einen weiteren optionalen Betriebszustand der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei die Anlage in einer Heißgasschleife betrieben wird, um den eingeschlossenen Raum aufzuwärmen. In derartigem Betrieb umgeht das Kältemittel sowohl den Kondensator/Gaskühler als auch den ersten Wärmeaustauscher, um aus dem Kompressor 10 durch das Expansionsventil 55 und in den zweiten Wärmeaustauscher 40 geführt zu werden.
  • In einem derartigen Betriebsmodus wird die Luft innerhalb des eingeschlossenen Raums durch den zweiten Wärmeaustauscher 40 geführt, wobei sie durch den Wärmeaustausch mit dem Niederdruckkältemittel aufgewärmt und in den eingeschlossenen Raum 25 zurückgeführt wird.
  • 4 stellt eine Klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Klimaanlage ist wiederum zum Betrieb in dem transkritischen Modus ausgeführt, wobei die Verwendung von Kohlendioxidkältemittel erlaubt wird. Bei der zweiten Ausführungsform wird, wenn in einem Kältemodus verwendet, um den eingeschlossenen Raum abzukühlen (wie in 4 gezeigt ist), anstelle der Verwendung eines internen Wärmeaustauschers der zweite Wärmeaustauscher 40 verwendet, um das Kältemittel stromab des Kondensators/Gaskühlers 20 weiter abzukühlen. Bei dieser Ausführungsform wird das Kältemittel durch den zweiten Wärmeaustauscher 40 stromab des Kondensators/Gaskühlers 20 geführt, wobei das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit Luft aus dem eingeschlossenen Raum 25 weiter abgekühlt wird, wobei solche Luft stromab des zweiten Wärmeaustauschers 40 aus dem eingeschlossenen Raum 25 abgeführt wird. Das Kältemittel wird dann durch ein Expansionsventil 50 und dann durch den ersten Wärmeaustauscher 30 geführt, wobei das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit Luft, die durch den ersten Wärmeaustauscher 30 geführt wird, verdampft und/oder aufgewärmt wird, wobei die abgekühlte Luft stromab des ersten Wärmeaustauschers in den eingeschlossenen Raum 25 abgeführt wird, um den eingeschlossenen Raum abzukühlen. Das Kältemittel tritt dann aus dem ersten Wärmeaustauscher 30 aus und wird durch einen Akkumulator 50 geführt, bevor es zu dem Kompressor 10 zurückgeführt wird, um komprimiert und zu der Hochdruckseite des Kältemittelzyklus zurückgeführt zu werden.
  • Durch die Verwendung von Luft, die bei einer Temperatur, die niedriger als die umgebende Luft außerhalb des Fahrzeugs ist, aus dem Innenraum des Fahrzeugs gezogen wird, kann das Kältemittel auf eine Temperatur unter der abgekühlt werden, die unter der Verwendung von umgebender Luft allein erzielt werden kann, ohne die schädlichen Effekte der Verwendung von Niederdruckkältemittel, um das Hochdruckkältemittel in einem internen Wärmeaustauscher abzukühlen, wie oben beschrieben ist. Dies stellt einen gesteigerten COP-Wert und reduzierte Kompressorausgangstemperaturen bereit.
  • Wenn es nötig ist, den eingeschlossenen Raum 25 aufzuwärmen, wird die Klimasteueranlage betrieben, wobei die Ventilmittel 80, 90 verursachen, dass das Kältemittel den Kondensator/Gaskühler 20 umgeht, wie in 5 gezeigt ist, wobei Hochdruckkältemittel aus dem Kompressor direkt in den ersten Wärmeaustauscher 30 geführt wird, wie bei der ersten Ausführungsform, wobei die Wärme aus dem Kältemittel an Luft, die durch den ersten Wärmeaustauscher 30 geführt wird, transferiert wird, wobei solche aufgewärmte Luft stromab des ersten Wärmeaustauschers 30 in den eingeschlossenen Raum 25 abgeführt wird, um den eingeschlossenen Raum 25 aufzuwärmen. Das Kältemittel wird dann durch das Expansionsventil 50 geführt, wobei der Druck des Kältemittels reduziert wird, und das resultierende Niederdruckkältemittel wird dann in den zweiten Wärmeaustauscher 40 geführt, wobei er in dem Kältemittelzyklus anstelle des Kondensators/Gaskühlers 20 als ein Gaskühler arbeitet, wobei das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit Luft von innerhalb des eingeschlossenen Raums 25 aufgewärmt/verdampft wird, wobei solche Luft stromab des zweiten Wärmeaustauschers 40 aus dem eingeschlossenen Raum abgeführt wird.
  • Bei Verwendung als seine Wärmepumpe ist die Lufttemperatur innerhalb des Innenraums höher als die umgebende Temperatur. Indem der zweite Wärmeaustauscher 40 anstelle des Kondensators/Gaskühlers (20) als ein Gaskühler verwendet wird, um das Gas abzukühlen, wird das Problem der Bildung von Eis in dem Kondensator/Gaskühler vermieden, da der zweite Wärmeaustauscher Luft von innerhalb des eingeschlossenen Raums 25 bei einer Temperatur aufnimmt, die höher als die der umgebenden Luft ist.
  • Während die vorliegende Erfindung insbesondere für die Anwendung bei einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug ist, ist vorgesehen, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf beliebige Gegebenheiten anwendbar ist, wobei die Lufttemperatur innerhalb eines geschlossenen Raums gesteuert werden soll, wie etwa in einem Hotelzimmer oder in anderen häuslichen Unterkünften oder bei anderen Formen des Transports, wie etwa einem Luftfahrzeug oder Schiffen.

Claims (10)

  1. Eine Wärmepumpenanlage zum Aufwärmen eines eingeschlossenen Raums (25), wobei die Wärmepumpenanlage einen Kompressor (10) zum Komprimieren eines Kältemittels, einen ersten Wärmeaustauscher (30), der umgebende Luft und/oder zumindest zum Teil Umluft zum Abkühlen und/oder Kondensieren des Kältemittels benutzt, stromab des Kompressors (10) beinhaltet, wobei die resultierende aufgewärmte umgebende Luft aus dem ersten Wärmeaustauscher (30) in den eingeschlossenen Raum (25) abgeführt wird, um dadurch den eingeschlossenen Raum aufzuwärmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpenanlage zumindest ein Expansionsventil (50) stromab des ersten Wärmeaustauschers (30) zum Reduzieren des Drucks des Kältemittels und zumindest einen zweiten Wärmeaustauscher (40) stromab des zumindest einen Expansionsventils (50) zum Verdampfen des Kältemittels unter Benutzung von Luft aus dem eingeschlossenen Raum (25) beinhaltet, wobei solche Luft stromab des zweiten Wärmeaustauschers (40) aus dem eingeschlossenen Raum abgeführt wird, wobei das Kältemittel aus dem zweiten Wärmeaustauscher (40) zu dem Kompressor (10) zurückgeführt wird, um den Kältemittelzyklus zu vollenden.
  2. Wärmepumpe gemäß Anspruch 1, wobei die Wärmepumpenanlage eine transkritische Dampfkompressionsanlage beinhaltet.
  3. Wärmepumpe gemäß Anspruch 2, wobei das Kältemittel Kohlendioxid beinhaltet.
  4. Eine Klimaanlage zum selektiven Steuern der Lufttemperatur innerhalb eines eingeschlossenen Raums, wobei die Klimaanlage einen Kompressor (10), einen Kondensator/Gaskühler (20), der umgebende Luft zum Abkühlen/Kondensieren des Kältemittels benutzt, zumindest ein Expansionsventil (50) zum Reduzieren des Drucks des Kältemittels, einen ersten Wärmeaustauscher (30) und Mittel zum Führen von umgebender Luft von außerhalb des eingeschlossenen Raums (25) und/oder zumindest zum Teil Umluft von innerhalb des eingeschlossenen Raums durch den ersten Wärmeaustauscher (30) und zum Abführen der Luft in den eingeschlossenen Raum (25), beinhaltet, wobei die Klimaanlage in einem ersten Zustand als eine Kälteanlage zum Abkühlen des eingeschlossenen Raums (25) und in einem zweiten Zustand als eine Wärmepumpe zum Aufwärmen des eingeschlossenen Raums (25) betriebsfähig ist; wobei in dem ersten Zustand das Kältemittel in dem Kompressor (10) komprimiert wird, in dem Kondensator/Gaskühler (20) durch den Wärmeaustausch mit umgebender Luft abgekühlt und/oder kondensiert wird, durch das Expansionsventil (50) expandiert wird und in dem ersten Wärmeaustauscher (30) durch den Wärmeaustausch mit umgebender Luft und/oder Umluft verdampft und/oder aufgewärmt wird, wobei abgekühlte Luft aus dem ersten Wärmeaustauscher (30) in den eingeschlossenen Raum abgeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Zustand das Kältemittel in dem Kompressor (10) komprimiert wird und zu dem ersten Wärmeaustauscher (30) geführt wird, wobei der Kondensator/Gaskühler (20) umgangen wird, wobei das Kältemittel in dem ersten Wärmeaustauscher (30) durch den Wärmeaustausch mit umgebender Luft und/oder Umluft abgekühlt und/oder kondensiert wird, wobei aufgewärmte Luft aus dem ersten Wärmeaustauscher (30) in den eingeschlossenen Raum (25) abgeführt wird, wobei das Kältemittel anschließend durch das Expansionsventil (50) expandiert wird und in einem zweiten Wärmeaustauscher (40) durch den Wärmeaustausch mit Luft aus dem eingeschlossenen Raum (25) verdampft und/oder aufgewärmt wird, wobei abgekühlte Luft außerhalb des eingeschlossenen Raums aus dem zweiten Wärmeaustauscher (40) abgeführt wird.
  5. Klimaanlage gemäß Anspruch 4, die ferner einen internen Wärmeaustauscher (70) beinhaltet, wobei, wenn sich die Klimaanlage in ihrem ersten Betriebszustand befindet, das Hochdruckkältemittel stromab des Kondensators/Gaskühlers (20) durch das Niederdruckkältemittel stromauf des Kompressors (10) abgekühlt wird.
  6. Klimaanlage gemäß Anspruch 5, wobei in dem ersten Betriebszustand der zweite Wärmeaustauscher (40) parallel zu dem ersten Wärmeaustauscher (30) mit dem Kältekreislauf verbunden ist, wobei ein weiteres Expansionsventil (55) stromauf des zweiten Wärmeaustauschers (40) bereitgestellt ist.
  7. Klimaanlage gemäß Anspruch 4, wobei, wenn sich die Klimaanlage in ihrem ersten Betriebszustand befindet, das Kältemittel stromab des Kondensators/Gaskühlers (20) in dem zweiten Wärmeaustauscher (40) durch den Wärmeaustausch mit Luft von innerhalb des eingeschlossenen Raums (25) weiter abgekühlt wird, wobei die Luft durch den Wärmeaustausch mit dem Kältemittel in dem ersten Wärmeaustauscher (30) auf unterhalb die umgebende Temperatur abgekühlt worden ist, wobei solche Luft stromab des zweiten Wärmeaustauschers (40) aus dem eingeschlossenen Raum (25) abgeführt wird.
  8. Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Kältemittel Kohlendioxid ist.
  9. Ein Fahrzeug, das eine Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7 aufweist.
  10. Fahrzeug gemäß Anspruch 9, wobei der Kondensator/Gaskühler (20) in oder angrenzend an einen vorderen Bereich des Fahrzeugs außerhalb des Innenraums des Fahrzeugs bereitgestellt ist, wobei der erste Wärmeaustauscher (30) in oder angrenzend an einen vorderen Bereich das Innenraums bereitgestellt ist und der zweite Wärmeaustauscher (40) in oder angrenzend an einen hinteren Bereich des Innenraums bereitgestellt ist.
DE602005001770T 2005-06-02 2005-06-02 Klimaanlage Active DE602005001770T2 (de)

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EP05253391A EP1728657B1 (de) 2005-06-02 2005-06-02 Klimaanlage

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