EP1998966A2 - Klimaanlage - Google Patents

Klimaanlage

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Publication number
EP1998966A2
EP1998966A2 EP07727024A EP07727024A EP1998966A2 EP 1998966 A2 EP1998966 A2 EP 1998966A2 EP 07727024 A EP07727024 A EP 07727024A EP 07727024 A EP07727024 A EP 07727024A EP 1998966 A2 EP1998966 A2 EP 1998966A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
heating
compressor
valve
air conditioning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07727024A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gunnar Dietrich
Michael Sonnekalb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Priority to EP09162867A priority Critical patent/EP2093083B8/de
Publication of EP1998966A2 publication Critical patent/EP1998966A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00907—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant changes and an evaporator becomes condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • F24F3/153—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification with subsequent heating, i.e. with the air, given the required humidity in the central station, passing a heating element to achieve the required temperature
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    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
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    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide

Definitions

  • the invention relates to an air conditioning system, in particular for a vehicle, which can be used in different modes for cooling, drying and heating the supply air for the interior.
  • the reheat operation intended for drying the supply air is realized by the supply air flowing first through the evaporator of the air conditioning system and then through the heating heat exchanger.
  • the supply air is heated by the heat transfer fluid of the engine cooling circuit. This is naturally only available in motor vehicles with water-cooled internal combustion engine.
  • DE 10203293A1 discloses an air conditioner with a split heat exchanger that heats with hot gas. However, the evaporator is spatially separated from the heater and the heater has its own expansion valve.
  • DE 10036038A1 shows an air conditioning system with heating function.
  • An evaporator is followed by an additional heat exchanger on the air side. This can be switched as a heater or as an evaporator. For small loads it is not flowed through with refrigerant at all.
  • the cooling demand is low, only the condenser (outside) and the evaporator (inside) are flown through with an expansion valve.
  • the additional heat exchanger is connected downstream of the evaporator. In heating mode, the evaporator (inside) and the condenser (outside) are not flowed through.
  • the auxiliary heat exchanger heats with compressor heat or it will Extracted by an additional evaporator (outside) with expansion valve of the environment heat.
  • DE 10149187A1 describes an air conditioning system with heating function, which is performed during heating in heat pump mode, the heating heat exchanger and evaporator for the interior air supply are spatially separated and also a reheat or drying operation alone with the refrigeration system is not possible.
  • the invention has for its object to heat the supply air for the interior of the motor vehicle immediately after the start of the engine, so that the vehicle windows are as soon as possible ice and fog free.
  • the air conditioner according to the invention in particular for a vehicle can be switched by means of switching elements of the mode "cooling" in the operating mode "heating", which is also heated with the compressor.
  • the in Air flow direction divided construction of the inner heat exchanger can be achieved in addition drying of the supply air for the interior.
  • the supply air first flows through the first partial heat exchanger, which preferably serves as an evaporator, and is thereby cooled so that atmospheric moisture condenses on the heat exchange surface (fin).
  • the supply air is then heated (reheat).
  • This inner heat exchanger which is used as a component of the refrigerant circuit in the supply air flow of the vehicle interior, according to the invention can be divided into a warm and a cold partial heat exchanger on the refrigerant side, and the air side heat exchange surface of these two partial heat exchangers is thermally separated.
  • the internal combustion engine driven air compressor delivers sufficient compressor waste heat at high compressor outlet temperatures immediately after takeoff. Due to the present invention direct heat transfer in acting as a gas cooler inner heat exchanger exceptionally high Zu Kunststoffausblastemperaturen can be achieved, which can be blown off immediately after the start of the discs of ice and fog. In this triangular process, the refrigerant passes through the compressor, the inner heat exchanger, which operates as a gas cooler, and possibly an expansion element, which can be arranged either before or after the gas cooler.
  • Sub-strands of the inner heat exchanger to be connected in parallel.
  • the windows could fog up immediately due to so-called "flash fogging".
  • flash fogging the reason for this is that the on the previously cooled heat exchanger surface of the evaporator auskondensiert humidity in the operation as a gas cooler can evaporate immediately and is reflected on the cold glass.
  • the first sub-string of the inner heat exchanger in the direction of air flow can also be operated as an evaporator without the second sub-string in the "normal cooling” mode. This is preferably the case shortly before reaching the desired interior temperature.
  • the second sub-string of the inner heat exchanger in the direction of air flow can also be operated as a gas cooler without the first sub-string in the "normal heating” mode.
  • the heat exchange surfaces of both partial strands of the inner heat exchanger are thermally separated from each other by an air gap. This prevents the operation of "normal heating” that heat is transferred from operated as a gas cooler second part of the heat exchanger to the previously operated as an evaporator first part of the heat exchanger and possibly condensed humidity can evaporate again.
  • a similar structure is known from conventional vehicle air conditioners, however, the cooling liquid of the engine is used as the heating medium.
  • the supply air can be dried in the operating modes “drying and cooling” or “drying and heating” by the above-described reheat, which counteracts the fogging of the discs.
  • the air conditioning system according to the invention for rapid cooling of the heavily heated in summer vehicle interior is first operated in the mode "maximum cooling” in which both sub-strands of the inner heat exchanger work as an evaporator (Cool Down). Shortly before reaching the setpoint temperature is switched to the mode “Normal cooling", in which only the first sub-string (without the second sub-strand) of the inner heat exchanger works as an evaporator.
  • the temperature is regulated as a gas cooler, for example by targeted counterheating with the second sub-string of the internal heat exchanger.
  • the second substrand heats up.
  • the supply air is dried.
  • the air conditioner operation according to the invention in the mode "drying and cooling” is more efficient.
  • the temperature level in the additionally operated as a gas cooler or condenser second sub-strand of the inner heat exchanger is significantly lower than the temperature level in the outer heat exchanger.
  • the high pressure of the air conditioner can be lowered thereby.
  • the lower pressure difference and the lower pressure ratio has an advantageous effect on the compressor efficiency. According to the invention less compaction work is needed because the
  • Enthalpy difference between compressor outlet and inlet decreases. This also has an advantageous effect in a lower mechanical and thermal load on the compressor.
  • the enthalpy difference between evaporator outlet and evaporator inlet is advantageously increased.
  • the air-conditioning efficiency (COP) as the ratio of the evaporator output or evaporator enthalpy difference to the compressor work or compressor enthalpy difference increases.
  • the air conditioning with heating function according to the invention for rapid heating of the very cold winter heavily cooled vehicle interior is first operated in the mode "maximum heating” in which work both sub-strands of the inner heat exchanger as a gas cooler.
  • the air conditioning with heating function is switched to the "normal heating” mode, in which only the second partial line (without the first partial line) of the internal heat exchanger works as a gas cooler.
  • Flash fogging can occur if the air conditioning system has cooled or dried during the previous operation, which may occur in the transitional season (autumn or spring) and mild winters. This state of the last operating mode can be stored eg in the control of the air conditioning.
  • the operating modes “maximum heating” and “normal heating” are so-called hot gas or triangular processes, as described above.
  • the third mode “drying and heating” according to the invention is not a heat pump process, although the refrigerant is cooled in the second sub-string of the inner heat exchanger and evaporated in the first sub-strand.
  • the supply air to the vehicle interior serves both as a heat source (in the first partial heat exchanger) and as a heat sink (in the second partial heat exchanger).
  • the other two heating modes the
  • the operating mode "drying and heating" has the advantage of utilizing the latent heat of the condensable supply air moisture in addition to the compressor waste heat. Another advantage of this mode is a faster freeing of the discs of ice and fog by the dried and heated supply air.
  • icing of the first partial line of the internal heat exchanger operating as an evaporator which is detected by means of anti-icing protection (eg temperature sensor)
  • anti-icing protection eg temperature sensor
  • the heated engine cooling water in the heating heat exchanger which is preferably arranged downstream of the inner heat exchanger of the refrigerant circuit in the air flow direction, takes over the heating of the supply air.
  • the compressor of the air conditioner is switched off or it is switched for a Reheat the air conditioning in the mode of "normal cooling”.
  • the heat is released via the outer heat exchanger to the outside air, which is typically colder than the supply air in this case.
  • Engine cooling water heat is energetically more advantageous than to drive the refrigerant compressor for heating permanently by the engine.
  • this waste heat is not sufficiently available and it is energetically more sensible to drive the refrigerant compressor than to drive the alternator (generator) and, e.g. to heat electrically with PTC, since the efficiency in the conversion of mechanical drive energy into electrical energy is generally inferior.
  • Figure 1 shows an air-conditioning system that can be operated in six modes using the diverter valves 71, 72, 73 and 74.
  • the interior heat exchanger 5 for the vehicle interior is divided in the air flow direction.
  • the air first flows through the preferably used for cooling
  • Partial heat exchanger 52 and then the part heat exchanger 51 preferably used for heating Behind this inner heat exchanger 5 can be arranged in the air flow direction in addition a heating heat exchanger, the the air is heated by means of warm engine cooling water.
  • the heat exchangers 2 and 5 and the switching valves 71 to 74 are arranged so that the six operating modes can be realized with as few valves as possible.
  • the partial heat exchangers 51 and 52 are connected in parallel in the operating modes “maximum cooling” and “maximum heating”. In the operating modes “normal cooling” and "normal heating", only one partial heat exchanger is flowed through by the refrigerant. In the operating mode "drying", the partial heat exchanger 51 flows through the refrigerant at high pressure and the partial heat exchanger 52 at low pressure.
  • the check valve 8, the internal heat exchanger 3 and the collector 6 are optional components.
  • FIG. 2 shows the "maximum cooling" mode.
  • the refrigerant is compressed by the compressor 1 to the high pressure and flows through the valve 71, the outer heat exchanger 2, the optional check valve 8 and the high pressure part 31 of the internal heat exchanger 3 to the expansion element 4.
  • the refrigerant is reduced in pressure and flows via the inner heat exchanger 5, the collector 6 and the low-pressure part 32 of the internal heat exchanger 3 to the compressor 1 back.
  • the refrigerant evaporates in the inner heat exchanger 5, wherein a part through the sub-strand 52 and another part parallel to it through the valve 73, the sub-strand 51 and the three-way valve 74 flows.
  • the valve 72 remains closed in this mode.
  • FIG. 3 shows the "normal cooling" mode.
  • the refrigerant is compressed by the compressor 1 to the high pressure and flows through the valve 71, the outer heat exchanger 2, the optional check valve 8 and the high pressure part 31 of the internal heat exchanger 3 to the expansion element 4.
  • the expansion element 4 the refrigerant is reduced in pressure and flows via the inner heat exchanger 5, the collector 6 and the low-pressure part 32 of the internal heat exchanger 3 for Compressor 1 back.
  • the refrigerant evaporates in the inner heat exchanger 5, wherein the entire refrigerant flows only through the sub-strand 52.
  • the valves 72 and 73 remain closed in this mode and the three-way valve 74 blocks the sub-strand 51 of the inner heat exchanger 5 from the sub-strand 52 from.
  • Figure 4 shows the "Dry and Cool” mode.
  • the refrigerant is compressed by the compressor 1 to the high pressure.
  • a part of the refrigerant flows via the valve 71, the outer heat exchanger 2 and the optional check valve 8, another part flows in parallel via the valve 72, the sub-strand 51 of the inner heat exchanger 5 and the three-way valve 74 to
  • the refrigerant is reduced in pressure and flows back through the sub-strand 52 of the inner heat exchanger 5, the collector 6 and the low pressure part 32 of the internal heat exchanger 3 to the compressor 1.
  • the refrigerant evaporates in the sub-strand 52 of the inner heat exchanger 5.
  • the valve 73 and the three-way valve 74 block the sub-strand 51 of the inner heat exchanger 5 from the sub-strand 52 from.
  • the air flowing through the inner heat exchanger 5 is first cooled by the partial heat exchanger 52 and thereby dehumidified and then reheated in the partial heat exchanger 51 (reheat).
  • the air outlet temperature of the inner heat exchanger 5 can be controlled via targeted opening and closing of the valve 72.
  • Figure 5 shows the "Drying and Heating” mode.
  • the refrigerant is compressed by the compressor 1 to the high pressure and flows via the valve 72, the sub-strand 51 of the inner heat exchanger 5 and the three-way valve 74 and the high-pressure part 31 of the internal heat exchanger 3 to the expansion element 4.
  • the refrigerant is reduced in pressure and flows over the sub-string 52 of the inner heat exchanger 5, the collector 6 and the Low-pressure part 32 of the internal heat exchanger 3 to the compressor 1 back.
  • the refrigerant evaporates in the sub-strand 52 of the inner heat exchanger 5.
  • the valve 73 and the three-way valve 74 block the sub-strand 51 of the inner heat exchanger 5 from the sub-strand 52 from.
  • the air flowing through the inner heat exchanger 5 is first cooled by the partial heat exchanger 52 and thereby dehumidified and then reheated in the partial heat exchanger 51 (reheat).
  • the air outlet temperature of the inner heat exchanger 5 can be controlled by selectively opening and closing the valve 71, wherein a portion of the refrigerant parallel to the sub-strand 51 of the inner heat exchanger 5 via the valve 71, the outer heat exchanger 2 and the optional check valve 8 to the high-pressure part 31 of the internal Heat exchanger 3 flows.
  • Figure 6 shows the "normal heating" mode.
  • the refrigerant is compressed by the compressor 1 to the high pressure and flows back through the valve 72, the sub-strand 51 of the inner heat exchanger 5, the three-way valve 74, the collector 6 and the low-pressure part 32 of the internal heat exchanger 3 to the compressor 1.
  • the valves 71 and 73 remain closed in this mode.
  • the outer heat exchanger 2, the high-pressure part 31 of the internal heat exchanger 3 and the sub-strand 52 of the inner heat exchanger 5 are not flowed through. Expansion of the refrigerant from high pressure to low pressure may e.g. done by pulsed opening and closing of the valve 72.
  • FIG. 7 shows the maximum heating mode.
  • the refrigerant is compressed by the compressor 1 to the high pressure and flows back through the valve 72, the inner heat exchanger 5, the collector 6 and the low pressure part 32 of the internal heat exchanger 3 to the compressor 1.
  • a portion of the refrigerant flows via the sub-string 51 of the inner heat exchanger 5 and the three-way valve 74 to the collector 6, another part parallel thereto via the valve 73 and the sub-string 52nd the inner heat exchanger 5.
  • the valve 71 remains closed in this mode and locks the outer heat exchanger 2 and the high-pressure part 31 of the internal heat exchanger 3 from.
  • An expansion of the refrigerant from the high pressure to the low pressure can take place, for example, by pulsed opening and closing of the valve 72.
  • valve 75 a bypass between the high-pressure side and the low-pressure side of the compressor 1 bypassing the outer heat exchanger 2 and the inner heat exchanger 5 is described in FIG. It can be shut off via valve 75.
  • the opening of the valve 75 can be used to control a specific
  • Suction gas superheat at the compressor inlet during the hot gas cycle (“maximum heating” or “normal heating”) or to control a certain temperature or pressure levels are used on the compressor. It should preferably prevent cooling of the compressor by liquid refrigerant at the compressor inlet.
  • the parallel valves 76 and 77 are arranged in the suction line, here preferably at the entrance to the low pressure part 32 of the internal heat exchanger 3. They could also be located directly in front of the compressor 1 or one of the valves in a bypass parallel to the low pressure part 32nd internal heat exchanger 3. When open, they have no significant pressure drop for the "maximum cooling”, “normal cooling”, “drying and cooling” and “drying and heating” modes. In the operating modes "normal heating” or "maximum heating", they are controlled as an expansion element.
  • the valves may have the same or different, eg in the ratio 1 to 2, throttle characteristics.
  • To control the SauggasGermanhitzung at the entrance of the compressor 1 or the compressor outlet temperature or the high pressure can both open or one closed depending on the compressor speed or mass flow.
  • the mass flow of an unregulated compressor could thus be regulated in all modes.
  • Valve 77 may also be replaced by a fixed throttle and closed by the opening and closing of the other valve 76. If the valve 76 does not have any appreciable pressure drop in the fully open condition, the valve 77 may be a thermostatic expansion valve that controls the suction gas superheat Compressor entry in the operating modes "maximum heating” and "normal heating” is regulated. In this case, the valve 76 is closed, but in all other modes open. If the valve 76 can also be actuated in order to regulate the suction gas superheating, the compressor outlet temperature, the high pressure or the mass flow itself via opening or closing, valve 77 and the associated partial line can also be dispensed with.

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Description

Klimaanlage
Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, insbesondere für ein Fahrzeug, die in unterschiedlichen Betriebsarten zum Kühlen, Trocknen und Heizen der Zuluft für den Innenraum verwendet werden kann.
In allgemein bekannten Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge wird der zum Trocknen der Zuluft bestimmte Reheat-Betrieb dadurch realisiert, dass die Zuluft nacheinander zunächst den Verdampfer der Klimaanlage und danach den Heizungswärmetauscher durchströmt. Im Heizungswärmetauscher wird die Zuluft durch das Wärmeträgerfluid des Motorkühlkreislaufs erwärmt. Dies steht naturgemäß nur bei Kraftfahrzeugen mit wassergekühltem Verbrennungsmotor zur Verfügung.
Die DE 10203293A1 offenbart eine Klimaanlage mit einem geteilten Wärmetauscher, die mit Heißgas heizt. Der Verdampfer ist aber vom Heizer räumlich getrennt und der Heizer hat ein eigenes Expansionsventil.
Die DE 10036038A1 zeigt eine Klimaanlage mit Heizfunktion. Einem Verdampfer ist ein Zusatzwärmetauscher luftseitig nachgeschaltet. Dieser kann als Heizer oder als Verdampfer geschaltet werden. Bei kleinen Lasten wird er gar nicht mit Kältemittel durchströmt. Bei kleinem Kühlbedarf wird nur der Kondensator (außen) und der Verdampfer (innen) mit Expansionsventil durchströmt. Bei erhöhtem Kühlbedarf ist der Zusatzwärmetauscher dem Verdampfer zusätzlich nachgeschaltet. Im Heizbetrieb wird der Verdampfer (innen) und der Kondensator (außen) nicht durchströmt. Der Zusatzwärmetauscher heizt mit Kompressorwärme oder es wird über einen zusätzlichen Verdampfer (außen) mit Expansionsventil der Umgebung Wärme entzogen.
In der EP 0945290B1 bzw. der DE 19813673 ist eine Klimaanlage mit Heizfunktion beschrieben, die beim Heizen im Wärmepumpenbetrieb geführt wird. Sie weist keine getrennten inneren Wärmetauscher auf und auch ein Reheat- bzw. Trocknungsbetrieb ist nicht darstellbar.
Die DE 10149187A1 beschreibt eine Klimaanlage mit Heizfunktion, die beim Heizen im Wärmepumpenbetrieb geführt wird, deren Heizwärmetauscher und Verdampfer für die Innenraumzuluft räumlich getrennt sind und auch ein Reheat- bzw. Trocknungsbetrieb allein mit der Kälteanlage ist nicht möglich.
In der DE 10334907A1 ist eine Klimaanlage mit Heizfunktion beschrieben, die mit Heißgas heizt. Der innere Wärmetauscher ist nicht getrennt und ein Reheat- bzw. Trocknungsbetrieb allein mit der Kälteanlage ist nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuluft für den Innenraum des Kraftfahrzeugs unmittelbar nach Start des Motors zu erwärmen, so dass die Fahrzeugscheiben möglichst schnell eis- und beschlagfrei sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 , des Anspruches 2 und des Anspruches 4 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Klimaanlage, insbesondere für ein Fahrzeug, kann mittels Schaltelemente von der Betriebsart "Kühlen" in die Betriebsart "Heizen" umgeschaltet werden, wobei mit dem Kompressor auch geheizt wird. Durch den in Luftströmungsrichtung geteilten Aufbau des inneren Wärmetauschers kann zusätzlich ein Trocknen der Zuluft für den Innenraum erreicht werden. Dabei durchströmt die Zuluft erst den vorzugsweise als Verdampfer dienenden ersten Teilwärmetauscher und wird dabei abgekühlt, so dass Luftfeuchtigkeit an der Wärmeaustauschfläche (Lamelle) kondensiert. Im vorzugsweise als Gaskühler dienenden zweiten Teilwärmetauscher wird die Zuluft anschließend erwärmt (Reheat). Dieser innere Wärmetauscher, der als ein Bauteil des Kältemittelkreislaufs im Zuluftstrom des Fahrzeuginnenraums Verwendung findet, ist dabei erfindungsgemäß kältemittelseitig in einen warmen und in einen kalten Teilwärmetauscher aufteilbar, und die luftseitige Wärmeaustauschfläche dieser beiden Teilwärmetauscher ist thermisch getrennt.
Insbesondere bei verbrauchsoptimierten Verbrennungsmotoren steht eine ausreichende Abwärme im Kühlkreislauf des Motors während der Kaltstartphase nicht zur Verfügung. Der vom Verbrennungsmotor angetriebene Klimaverdichter liefert sofort nach dem Start ausreichend Verdichterabwärme bei hohen Verdichteraustrittstemperaturen. Durch die erfindungsgemäß direkte Wärmeübertragung im als Gaskühler wirkenden inneren Wärmetauscher können außergewöhnlich hohe Zuluftausblastemperaturen erreicht werden, womit unmittelbar nach dem Start die Scheiben von Eis und Beschlag freigeblasen werden können. Bei diesem Dreiecksprozess durchläuft das Kältemittel den Verdichter, den inneren Wärmetauscher, der als Gaskühler arbeitet, und ggf. ein Expansionsorgan, das entweder vor oder nach dem Gaskühler angeordnet sein kann.
Für die maximale Heizleistung bzw. maximale Kühlleistung können die beiden
Teilstränge des inneren Wärmetauschers parallel geschaltet werden. Beim direkten Umschalten von maximalem Kühlen in maximales Heizen könnten die Scheiben durch sog. "Flash Fogging" sofort beschlagen. Der Grund dafür liegt darin, dass die an der zuvor gekühlten Wärmetauscherfläche des Verdampfers auskondensierte Luftfeuchtigkeit in der Arbeitsweise als Gaskühler sofort verdampfen kann und sich auf der kalten Scheibe niederschlägt. Um dies zu vermeiden, kann der in Luftströmungsrichtung erste Teilstrang des inneren Wärmetauschers auch ohne den zweiten Teilstrang im Modus "normales Kühlen" als Verdampfer betrieben werden. Dies ist vorzugsweise kurz vor Erreichen der Innenraumsolltemperatur der Fall. Ebenso kann der in Luftströmungsrichtung zweite Teilstrang des inneren Wärmetauschers auch ohne den ersten Teilstrang im Modus "normales Heizen" als Gaskühler betrieben werden. Die Wärmeaustauschflächen beider Teilstränge des inneren Wärmetauschers sind thermisch voneinander durch einen Luftspalt getrennt. Dies verhindert beim Betrieb "normales Heizen", dass Wärme vom als Gaskühler betriebenen zweiten Teilwärmetauscher auf den zuvor als Verdampfer betriebenen ersten Teilwärmetauscher übertragen wird und eventuell auskondensierte Luftfeuchtigkeit wieder verdampfen kann. Ein ähnlicher Aufbau ist von herkömmlichen Fahrzeugklimaanlagen bekannt, wobei allerdings die Kühlflüssigkeit des Motors als Heizmedium verwendet wird. Zusätzlich kann die Zuluft in den Betriebsarten "Trocknen und Kühlen" bzw. "Trocknen und Heizen" durch das oben bereits beschriebene Reheat getrocknet werden, was dem Beschlag der Scheiben entgegenwirkt.
Typischerweise wird die Klimaanlage erfindungsgemäß zur schnellen Abkühlung des im Sommer stark aufgeheizten Fahrzeuginnenraums zunächst im Modus "Maximales Kühlen" betrieben, in dem beide Teilstränge des inneren Wärmetauschers als Verdampfer arbeiten (Cool Down). Kurz vor Erreichen der Solltemperatur wird in den Modus "Normales Kühlen" geschaltet, in dem nur der erste Teilstrang (ohne den zweiten Teilstrang) des inneren Wärmetauschers als Verdampfer arbeitet. Bei Erreichen der Solltemperatur wird die Temperatur z.B. durch gezieltes Gegenheizen mit dem zweiten Teilstrang des inneren Wärmetauschers als Gaskühler ausgeregelt. Der zweite Teilstrang erwärmt sich dabei. Dadurch wird die Zuluft getrocknet. Eventuell vorhandene Restfeuchte dieses im Modus "Maximales Kühlen" als Verdampfer betriebenen Teilwärmetauschers kann zwar verdampfen, wird sich aber nicht an den Scheiben niederschlagen können, da diese im Sommer durch die Außenluft und eventuell durch Sonneneinstrahlung wärmer sind als die gekühlte Zuluft.
Im Gegensatz zum Reheat mit Motorkühlwasser ist der erfindungsgemäße Klimaanlagenbetrieb im Modus "Trocknen und Kühlen" effizienter. Das Temperaturniveau im zusätzlich als Gaskühler bzw. Kondensator betriebenen zweiten Teilstrang des inneren Wärmetauschers ist deutlich geringer als das Temperaturniveau im äußeren Wärmetauscher. Der Hochdruck der Klimaanlage kann dadurch abgesenkt werden. Die geringere Druckdifferenz und das geringere Druckverhältnis wirkt sich vorteilhaft auf die Verdichtereffizienz aus. Erfindungsgemäß wird weniger Verdichtungsarbeit benötigt, weil die
Enthalpiedifferenz zwischen Verdichteraustritt und -eintritt abnimmt. Dies wirkt sich auch vorteilhaft in einer geringeren mechanischen und thermischen Belastung des Verdichters aus. Durch die erfindungsgemäße Absenkung der Kältemitteleintrittstemperatur in das Expansionsorgan wird die Enthalpiedifferenz zwischen Verdampferaustritt und Verdampfereintritt vorteilhaft gesteigert. Die Klimaanlageneffizienz (COP) als Verhältnis der Verdampferleistung bzw. Verdampferenthalpiedifferenz zur Verdichterarbeit bzw. Verdichterenthalpiedifferenz nimmt zu.
Typischerweise wird die Klimaanlage mit Heizfunktion erfindungsgemäß zur schnellen Aufheizung des im sehr kalten Winter stark ausgekühlten Fahrzeuginnenraums zunächst im Modus "Maximales Heizen" betrieben, in dem beide Teilstränge des inneren Wärmetauschers als Gaskühler arbeiten. Bei einem möglichen Auftreten von "Flash Fogging" wird die Klimaanlage mit Heizfunktion in den Modus "Normales Heizen" geschaltet, in dem nur der zweite Teilstrang (ohne den ersten Teilstrang) des inneren Wärmetauschers als Gaskühler arbeitet. "Flash Fogging" kann auftreten, wenn die Klimaanlage beim zuvor letzten Betrieb gekühlt oder getrocknet hat, was in der Übergangszeit (Herbst bzw. Frühjahr) und in milden Wintern auftreten kann. Dieser Zustand des letzten Betriebsmodus kann z.B. in der Regelung der Klimaanlage gespeichert sein.
Die Betriebsarten "Maximales Heizen" und "Normales Heizen" sind sog. Heißgas- oder Dreiecksprozesse, wie oben beschrieben. Auch der dritte Modus "Trocknen und Heizen" ist erfindungsgemäß kein Wärmepumpenprozess, obwohl das Kältemittel im zweiten Teilstrang des inneren Wärmetauschers gekühlt und im ersten Teilstrang verdampft wird. Die Zuluft zum Fahrzeuginnenraum dient sowohl als Wärmequelle (im ersten Teilwärmetauscher) als auch als Wärmesenke (im zweiten Teilwärmetauscher). Wie in den beiden anderen Heizmodi stellt die
Verdichterabwärme einen großen Teil der eingebrachten Wärmemenge. Gegenüber dem reinen Heißgaszyklus hat die erfindungsgemäße Betriebsart "Trocknen und Heizen" den Vorteil die latente Wärme der kondensierbaren Zuluftfeuchtigkeit zusätzlich zur Verdichterabwärme zu nutzen. Ein weiterer Vorteil dieser Betriebsart ist ein schnelleres Befreien der Scheiben von Eis und Beschlag durch die getrocknete und aufgeheizte Zuluft. Bei eventuell auftretender Vereisung des als Verdampfer arbeitenden ersten Teilstrangs des inneren Wärmetauschers, was mittels eines Vereisungsschutzes (bspw. Temperatursensor) detektiert wird, wird vorzugsweise in die Betriebsart "Normales Heizen" umgeschaltet. Dies ist ein Heißgaszyklus, bei dem der erste Teilstrang des inneren Wärmetauschers nicht vom Kältemittel durchströmt wird. Wenn der erste Teilstrang durch die Zuluft, die einen Anteil erwärmter Rückluft aus dem Fahrzeuginnenraum enthält, abgetaut ist, kann erneut in den Modus "Trocknen und Heizen" geschaltet werden. Erreicht die Motorkühlwassertemperatur einen bestimmten Sollwert, vorzugsweise ein Wert größer als die Zuluftausblastemperatur, oder wird der Sollwert der Luftinnenraumtemperatur erreicht, übernimmt das erwärmte Motorkühlwasser im Heizungswärmetauscher, der vorzugsweise in Luftströmungsrichtung dem inneren Wärmetauscher des Kältemittelkreislaufs nachgeordnet ist, die Beheizung der Zuluft. Der Verdichter der Klimaanlage wird abgeschaltet oder es wird für einen Reheat die Klimaanlage in den Modus "Normales Kühlen" geschaltet. Die Wärmeabgabe erfolgt dabei über den äußeren Wärmetauscher an die Außenluft, die in diesem Fall typischerweise kälter als die Zuluft ist. Ein Beheizen des Fahrzeugs mit
Motorkühlwasserabwärme ist energetisch vorteilhafter, als den Kältemittelverdichter zur Beheizung dauerhaft durch den Motor anzutreiben. Andererseits steht während der Kaltstartphase des Motors diese Abwärme nicht ausreichend zur Verfügung und es ist energetisch sinnvoller, den Kältemittelverdichter anzutreiben, als die Lichtmaschine (Generator) anzutreiben und z.B. mit PTC elektrisch zu heizen, da der Wirkungsgrad bei der Wandlung mechanischer Antriebsenergie in elektrische Energie im Allgemeinen schlechter ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der anliegenden Zeichnungen.
In Abbildung 1 ist eine Klima-Heiz-Anlage dargestellt, die mittels der Umschaltventile 71 , 72, 73 und 74 in sechs Modi betrieben werden kann. Der innere Wärmetauscher 5 für den Fahrzeuginnenraum ist in Luftströmungsrichtung geteilt. Die Luft durchströmt zunächst den vorzugsweise zum Kühlen eingesetzten
Teilwärmetauscher 52 und danach den vorzugsweise zum Heizen eingesetzten Teilwärmetauscher 51. Hinter diesem inneren Wärmetauscher 5 kann in Luftströmungsrichtung zusätzlich ein Heizungswärmetauscher angeordnet sein, der die Luft mittels warmem Motorkühlwasser erwärmt. Die Wärmetauscher 2 und 5 und die Umschaltventile 71 bis 74 sind so angeordnet, dass mit möglichst wenig Ventilen die sechs Betriebsarten realisiert werden können. Die Teilwärmetauscher 51 und 52 sind in den Betriebsarten "maximales Kühlen" und "maximales Heizen" jeweils parallel geschaltet. In den Betriebsarten "normales Kühlen" und "normales Heizen" wird nur jeweils ein Teilwärmetauscher vom Kältemittel durchströmt. In der Betriebsart "Trocknen" ist der Teilwärmetauscher 51 mit Hochdruck und der Teilwärmetauscher 52 mit Niederdruck vom Kältemittel durchströmt. Das Rückschlagventil 8, der interne Wärmetauscher 3 und der Sammler 6 sind optionale Bauteile.
In Abbildung 2 ist der Modus "maximales Kühlen" dargestellt. Das Kältemittel wird vom Verdichter 1 auf den hohen Druck verdichtet und strömt über das Ventil 71 , den äußeren Wärmetauscher 2, das optionale Rückschlagventil 8 und den Hochdruckteil 31 des internen Wärmetauschers 3 zum Expansionsorgan 4. Im Expansionsorgan 4 wird das Kältemittel im Druck reduziert und strömt über den inneren Wärmetauscher 5, den Sammler 6 und den Niederdruckteil 32 des internen Wärmetauschers 3 zum Verdichter 1 zurück. Das Kältemittel verdampft dabei im inneren Wärmetauscher 5, wobei ein Teil durch den Teilstrang 52 und ein anderer Teil parallel dazu durch das Ventil 73 den Teilstrang 51 und das Dreiwegeventil 74 strömt. Das Ventil 72 bleibt in dieser Betriebsart geschlossen.
In Abbildung 3 ist der Modus "normales Kühlen" dargestellt. Das Kältemittel wird vom Verdichter 1 auf den hohen Druck verdichtet und strömt über das Ventil 71 , den äußeren Wärmetauscher 2, das optionale Rückschlagventil 8 und den Hochdruckteil 31 des internen Wärmetauschers 3 zum Expansionsorgan 4. Im Expansionsorgan 4 wird das Kältemittel im Druck reduziert und strömt über den inneren Wärmetauscher 5, den Sammler 6 und den Niederdruckteil 32 des internen Wärmetauschers 3 zum Verdichter 1 zurück. Das Kältemittel verdampft dabei im inneren Wärmetauscher 5, wobei das gesamte Kältemittel nur durch den Teilstrang 52 strömt. Die Ventile 72 und 73 bleiben in dieser Betriebsart geschlossen und das Dreiwegeventil 74 sperrt den Teilstrang 51 des inneren Wärmetauschers 5 vom Teilstrang 52 ab.
In Abbildung 4 ist der Modus "Trocknen und Kühlen" dargestellt. Das Kältemittel wird vom Verdichter 1 auf den hohen Druck verdichtet. Ein Teil des Kältemittels strömt über das Ventil 71 , den äußeren Wärmetauscher 2 und das optionale Rückschlagventil 8, ein anderer Teil strömt parallel dazu über das Ventil 72, den Teilstrang 51 des inneren Wärmetauschers 5 und das Dreiwegeventil 74 zum
Hochdruckteil 31 des internen Wärmetauschers 3 und weiter zum Expansionsorgan 4. Im Expansionsorgan 4 wird das Kältemittel im Druck reduziert und strömt über den Teilstrang 52 des inneren Wärmetauschers 5, den Sammler 6 und den Niederdruckteil 32 des internen Wärmetauschers 3 zum Verdichter 1 zurück. Das Kältemittel verdampft dabei im Teilstrang 52 des inneren Wärmetauschers 5. Das Ventil 73 und das Dreiwegeventil 74 sperren den Teilstrang 51 des inneren Wärmetauschers 5 vom Teilstrang 52 ab. Die Luft, die den inneren Wärmetauscher 5 durchströmt, wird zunächst durch den Teilwärmetauscher 52 abgekühlt und dabei entfeuchtet und anschließend im Teilwärmetauscher 51 wieder erwärmt (Reheat). Die Luftaustrittstemperatur des inneren Wärmetauschers 5 kann über gezieltes Öffnen und Schließen des Ventils 72 geregelt werden.
In Abbildung 5 ist der Modus "Trocknen und Heizen" dargestellt. Das Kältemittel wird vom Verdichter 1 auf den hohen Druck verdichtet und strömt über das Ventil 72, den Teilstrang 51 des inneren Wärmetauschers 5 und das Dreiwegeventil 74 und den Hochdruckteil 31 des internen Wärmetauschers 3 zum Expansionsorgan 4. Im Expansionsorgan 4 wird das Kältemittel im Druck reduziert und strömt über den Teilstrang 52 des inneren Wärmetauschers 5, den Sammler 6 und den Niederdruckteil 32 des internen Wärmetauschers 3 zum Verdichter 1 zurück. Das Kältemittel verdampft dabei im Teilstrang 52 des inneren Wärmetauschers 5. Das Ventil 73 und das Dreiwegeventil 74 sperren den Teilstrang 51 des inneren Wärmetauschers 5 vom Teilstrang 52 ab. Die Luft, die den inneren Wärmetauscher 5 durchströmt, wird zunächst durch den Teilwärmetauscher 52 abgekühlt und dabei entfeuchtet und anschließend im Teilwärmetauscher 51 wieder erwärmt (Reheat). Die Luftaustrittstemperatur des inneren Wärmetauschers 5 kann über gezieltes Öffnen und Schließen des Ventils 71 geregelt werden, wobei ein Teil des Kältemittels parallel zum Teilstrang 51 des inneren Wärmetauschers 5 über das Ventil 71 , den äußeren Wärmetauscher 2 und das optionale Rückschlagventil 8 zum Hochdruckteil 31 des internen Wärmetauschers 3 strömt.
In Abbildung 6 ist der Modus "normales Heizen" dargestellt. Das Kältemittel wird vom Verdichter 1 auf den hohen Druck verdichtet und strömt über das Ventil 72, den Teilstrang 51 des inneren Wärmetauschers 5, das Dreiwegeventil 74, den Sammler 6 und den Niederdruckteil 32 des internen Wärmetauschers 3 zum Verdichter 1 zurück. Die Ventile 71 und 73 bleiben in dieser Betriebsart geschlossen. Der äußere Wärmetauscher 2, der Hochdruckteil 31 des internen Wärmetauschers 3 und der Teilstrang 52 des inneren Wärmetauschers 5 werden nicht durchströmt. Eine Expansion des Kältemittels vom Hochdruck auf den Niederdruck kann z.B. durch gepulstes Öffnen und Schließen des Ventils 72 erfolgen.
In Abbildung 7 ist der Modus "maximales Heizen" dargestellt. Das Kältemittel wird vom Verdichter 1 auf den hohen Druck verdichtet und strömt über das Ventil 72, den inneren Wärmetauscher 5, den Sammler 6 und den Niederdruckteil 32 des internen Wärmetauschers 3 zum Verdichter 1 zurück. Ein Teil des Kältemittels strömt über den Teilstrang 51 des inneren Wärmetauschers 5 und das Dreiwegeventil 74 zum Sammler 6, ein anderer Teil parallel dazu über das Ventil 73 und den Teilstrang 52 des inneren Wärmetauschers 5. Das Ventil 71 bleibt in dieser Betriebsart geschlossen und sperrt den äußeren Wärmetauscher 2 und den Hochdruckteil 31 des internen Wärmetauschers 3 ab. Eine Expansion des Kältemittels vom Hochdruck auf den Niederdruck kann z.B. durch gepulstes Öffnen und Schließen des Ventils 72 erfolgen.
In Abbildung 8 ist zusätzlich ein Bypass zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite des Verdichters 1 unter Umgehung des äußeren Wärmetauschers 2 und des inneren Wärmetauschers 5 beschrieben. Er ist über das Ventil 75 absperrbar. Die Öffnung des Ventils 75 kann zur Regelung einer bestimmten
Sauggasüberhitzung am Verdichtereintritt während des Heißgaszyklus ("maximales Heizen" bzw. "normales Heizen") oder auch zur Regelung eines bestimmten Temperatur- oder Druckniveaus am Verdichter eingesetzt werden. Es soll vorzugsweise eine Kühlung des Verdichters durch flüssiges Kältemittel am Verdichtereintritt verhindern.
Weiter sind in Abbildung 8 die parallelen Ventile 76 und 77 in der Saugleitung angeordnet, hier vorzugsweise am Eintritt in den Niederdruckteil 32 des internen Wärmetauschers 3. Sie könnten auch direkt vor dem Verdichter 1 angeordnet sein oder eines der Ventile in einem Bypass parallel zum Niederdruckteil 32 des internen Wärmetauschers 3. In geöffnetem Zustand haben sie keinen wesentlichen Druckverlust für die Betriebsarten "maximales Kühlen", "normales Kühlen", "Trocknen und Kühlen" und "Trocknen und Heizen". In den Betriebsarten "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" werden sie als Expansionsorgan angesteuert.
Dabei können die Ventile gleiche oder unterschiedliche, z.B. im Verhältnis 1 zu 2, Drosselkennlinien haben. Zur Regelung der Sauggasüberhitzung am Eintritt des Verdichters 1 oder der Verdichteraustrittstemperatur bzw. des Hochdruckes können beide geöffnet oder jeweils eines geschlossen sein je nach Verdichterdrehzahl bzw. Massenstrom. Der Massenstrom eines ungeregelten Verdichters könnte so auch in allen Betriebsarten geregelt werden.
Eines der Ventile, z.B. Ventil 77, kann auch durch eine Fixdrossel ersetzt werden und die Regelung erfolgt über das Öffnen und Schließen des anderen Ventils 76. Falls das Ventil 76 keinen nennenswerten Druckverlust im voll geöffneten Zustand aufweist, kann das Ventil 77 ein thermostatisches Expansionsventil sein, das die Sauggasüberhitzung am Verdichtereintritt in den Betriebsarten "maximales Heizen" und "normales Heizen" ausregelt. Dabei ist dann das Ventil 76 geschlossen, in allen anderen Betriebsarten aber geöffnet. Falls das Ventil 76 zusätzlich ansteuerbar ist, um über Öffnen bzw. Schließen selbst die Sauggasüberhitzung, die Verdichteraustrittstemperatur, den Hochdruck oder den Massenstrom zu regeln, kann Ventil 77 und der dazugehörende Teilstrang auch entfallen.

Claims

Patentansprüche
1. Klimaanlage mit Heizfunktion, wobei die Klimaanlage einen Kältemittelkreislauf mit mindestens einem Verdichter (1), mindestens einem äußeren Wärmetauscher (2), mindestens einem Expansionsorgan (4) und mindestens einem inneren Wärmetauscher (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Wärmetauscher in Luftströmungsrichtung geteilt ist, dass zum Erwärmen von Zuluft bei maximaler Heizanforderung durch Schaltelemente die beiden Teilwärmetauscher des inneren Wärmetauschers (5) beide als Kältemittelgaskühler betreibbar sind und dass die beiden Teilwärmetauscher des inneren Wärmetauschers (5) parallel verschaltbar sind.
2. Klimaanlage mit Heizfunktion, wobei die Klimaanlage einen Kältemittelkreislauf mit mindestens einem Verdichter (1), mindestens einem äußeren Wärmetauscher (2), mindestens einem Expansionsorgan (4) und mindestens einem inneren Wärmetauscher (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Wärmetauscher (5) in Luftströmungsrichtung geteilt ist und dass durch Schaltelemente der in Luftströmungsrichtung erste Teilwärmetauscher (52) des inneren Wärmetauschers (5) zum Kühlen von Zuluft als Kältemittelverdampfer betreibbar ist, und dass der zweite in
Luftrichtung nachgeschaltete Teilwärmetauscher (51) des inneren Wärmetauschers (5) zum Erwärmen von Zuluft als Kältemittelgaskühler betreibbar ist.
3. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilwärmetauscher des inneren Wärmetauschers (5) bei maximaler Kühlanforderung durch Schaltelemente beide als Kältemittelverdampfer zum Kühlen der Zuluft betreibbar sind.
4. Klimaanlage mit Heizfunktion, wobei die Klimaanlage einen Kältemittelkreislauf mit mindestens einem Verdichter (1), mindestens einem äußeren Wärmetauscher (2), mindestens einem Expansionsorgan (4) und mindestens einem inneren Wärmetauscher (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Wärmetauscher (5) in Luftströmungsrichtung geteilt ist und durch Schaltelemente im Trocknungsbetrieb (Reheat) der in
Luftströmungsrichtung erste Teilwärmetauscher (52) des inneren Wärmetauschers (5) als Kältemittelverdampfer und gleichzeitig der zweite Teilwärmetauscher (51) als Kältemittelgaskühler betreibbar ist, wodurch die Kondensationswärme der Luftfeuchtigkeit energetisch vorteilhaft zusätzlich zur Verdichterabwärme für die Erwärmung der Zuluft verwendbar ist.
5. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Wärmetauscher als Kältemittelgaskühler parallel zum zweiten Teilwärmetauscher (51) des inneren Wärmetauschers (5) betreibbar ist, um überschüssige Wärme abzugeben.
6. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Wärmeabgabe über einen Teilwärmetauscher (51) des inneren Wärmetauschers (5) und den äußeren Wärmetauscher (2) durch das Öffnen und Schließen der Ventile (71) und/oder (72) quasikontinuierlich regelbar und/oder steuerbar ist, wodurch insbesondere die Zuluftausblastemperatur regelbar ist.
7. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb "Trocknen und Kühlen" durch die in einem Teilwärmetauscher (51) des inneren Wärmetauschers (5), der zumindest anteilsmäßig als Kältemittelgaskühler betreibbar ist, niedrigere Temperatur als im ebenfalls als Kältemittelgaskühler betreibbaren äußeren Wärmetauscher (2) die Effizienz des "Reheaf'-Betriebes gegenüber "Reheat" mit Motorkühlwasserwärme vorteilhaft gesteigert ist.
8. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb "normales Heizen" und/oder "maximales Heizen" ein zwischen dem Verdichter und einem inneren Wärmetauscher angeordnetes Ventil (72) so ansteuerbar ist, dass eine vorgebbare bzw. ausreichende Druckdifferenz zwischen Hochdruck und Niederdruck am Verdichter (1) und damit eine vorgebbare bzw. ausreichende Verdichterarbeit - insbesondere die zum Heizen notwendige Verdichterabwärme - erzielbar ist, wodurch das Ventil (72) insbesondere als Expansionsorgan wirkt.
9. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" ein zwischen dem Verdichter und einem inneren Wärmetauscher angeordnetes Ventil (72) so ansteuerbar ist, dass ein vorgebbarer und insbesondere ein ausreichender
Hochdruck am Verdichteraustritt und damit eine vorgebbare bzw. ausreichende Verdichterarbeit - insbesondere die zum Heizen notwendige Verdichterabwärme - erzielbar ist, wodurch das Ventil (72) insbesondere als Expansionsorgan wirkt.
10. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" ein zwischen dem Verdichter und einem inneren Wärmetauscher angeordnetes Ventil (72) so ansteuerbar ist, dass eine vorgebbare bzw. ausreichende Temperatur am
Verdichteraustritt und damit eine vorgebbare bzw. ausreichende Verdichterarbeit - insbesondere die zum Heizen notwendige Verdichterabwärme - erzielbar ist, wodurch das Ventil (72) insbesondere als Expansionsorgan wirkt.
11. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" ein zwischen dem Verdichter und einem inneren Wärmetauscher angeordnetes Ventil (72) so ansteuerbar ist, dass eine vorgebbare bzw. ausreichende
Sauggasüberhitzung am Verdichtereintritt und damit eine vorgebbare bzw. ausreichende Verdichterarbeit - insbesondere die zum Heizen notwendige Verdichterabwärme - erzielbar ist, wodurch das Ventil (72) insbesondere als Expansionsorgan wirkt.
12. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bypass vom Verdichteraustritt über ein Ventil (75) zum
Verdichtereintritt unter Umgehung des äußeren Wärmetauschers (2) und eines inneren Wärmetauschers (5) vorhanden ist und dass das Ventil (75) solange geöffnet ist, bis ein vorgebbares bzw. ausreichendes Temperatur- und Druckniveau am Verdichter (1) erzielbar ist, wodurch insbesondere eine Sauggasüberhitzung realisierbar ist.
13. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" ein in einem Bypass zwischen dem Verdichtereintritt und dem Verdichteraustritt angeordnetes Ventil (75) so ansteuerbar ist, dass eine vorgebbare bzw. ausreichende Sauggasüberhitzung am Verdichtereintritt und damit eine vorgebbare bzw. ausreichende Verdichterarbeit - insbesondere die zum
Heizen notwendige Verdichterabwärme - erzielbar ist.
14. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Saugleitung zwei parallel angeordnete Ventile (76, 77) vorgesehen sind, welche im Betrieb "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" als Expansionsorgan betreibbar sind und welche in anderen
Betriebsarten in geöffnetem Zustand keinen wesentlichen Druckverlust aufweisen.
15. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Ventile, insbesondere Ventil (76), ein absperrbares Ventil und das andere Ventil (77) ein thermostatisches Expansionsventil aufweist, und dass im Betrieb "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" das eine Ventil
(76) geschlossen ist und dass das andere Ventil (77) eine vorgebbare bzw. ausreichende Sauggasüberhitzung am Verdichtereintritt ausregelt und damit eine vorgebbare bzw. ausreichende Verdichterarbeit - insbesondere die zum Heizen notwendige Verdichterabwärme - erzielbar ist.
16. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Ventile, insbesondere Ventil (76), ein Magnetventil und das andere Ventil (77) eine Fixdrossel aufweist, und dass im Betrieb "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" das Ventil (76) so ansteuerbar ist, dass ein vorgebbarer bzw. ausreichender Hochdruck am Verdichteraustritt und damit eine vorgebbare bzw. ausreichende Verdichterarbeit - insbesondere die zum Heizen notwendige Verdichterabwärme - erzielbar ist.
17. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Ventile, insbesondere Ventil (76), ein Magnetventil und das andere Ventil (77) eine Fixdrossel aufweist, und dass im Betrieb "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" das Ventil (76) so ansteuerbar ist, dass eine vorgebbare bzw. ausreichende Temperatur am Verdichteraustritt und damit eine vorgebbare bzw. ausreichende Verdichterarbeit - insbesondere die zum Heizen notwendige Verdichterabwärme - erzielbar ist.
18. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Ventile, insbesondere Ventil (76), ein ansteuerbares Ventil und das andere Ventil (77) eine Fixdrossel aufweist, und dass im Betrieb "normales Heizen" bzw. "maximales Heizen" das Ventil (76) so ansteuerbar ist, dass eine vorgebbare bzw. ausreichende Sauggasüberhitzung am Verdichtereintritt und damit eine vorgebbare bzw. ausreichende Verdichterarbeit - insbesondere die zum Heizen notwendige Verdichterabwärme - erzielt wird.
19. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ventile (76, 77) ansteuerbare Ventile aufweisen, mit welchen im Verhältnis zueinander unterschiedliche Drosselquerschnitte freigebbar sind, beispielsweise im Verhältnis 1 :2, und dass die Ventile so ansteuerbar sind, dass der Hochdruck oder die Temperatur am Verdichteraustritt oder die Sauggasüberhitzung oder der Saugdruck oder die Sauggasdichte am Verdichtereintritt oder der Massenstrom des - insbesondere ungeregelten - Verdichters (1) auf bestimmte vorgegebene Werte regelbar sind.
20. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise die Betriebsarten "maximales Kühlen", "normales Kühlen" und "Trocknen und Kühlen" nacheinander für die Abkühlung des Fahrzeuginnenraums in Abhängigkeit der Differenz zwischen Soll- und Istwert der zu regelnden Temperatur wählbar sind.
21. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsarten "maximales Heizen", "normales Heizen" oder "Trocknen und Heizen" für die Aufheizung des Fahrzeuginnenraums in Abhängigkeit der Differenz zwischen Soll- und Istwert der zu regelnden
Temperatur wählbar sind, und dass der Betrieb "maximales Heizen" nicht unmittelbar nach dem Betrieb des Teilwärmetauschers (52) als Verdampfer vorgesehen ist, was insbesondere durch einen Memory-Speicher in der Steuerung und ein Blockieren eines dem Teilwärmetauscher (52) vorgeschalteten Ventils (73) erreichbar ist.
22. Klimaanlage mit Heizfunktion nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsarten "maximales Heizen" und "normales Heizen" ab einer erreichten, vorgegebenen Motorkühlwassertemperatur durch Heizen mit
Motorkühlwasser für die Aufheizung des Fahrzeuginnenraums ersetzbar sind.
23. Klimaanlage mit Heizfunktion nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel CO2 vorgesehen ist.
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