EP2745060A2 - Kompaktes heiz-/kühl-modul und verwendung eines kompakten heiz-/kühl-moduls - Google Patents

Kompaktes heiz-/kühl-modul und verwendung eines kompakten heiz-/kühl-moduls

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EP2745060A2
EP2745060A2 EP12743359.7A EP12743359A EP2745060A2 EP 2745060 A2 EP2745060 A2 EP 2745060A2 EP 12743359 A EP12743359 A EP 12743359A EP 2745060 A2 EP2745060 A2 EP 2745060A2
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EP
European Patent Office
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heating
coolant
heat exchanger
cooling module
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12743359.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tilo SCHÄFER
Stefan Schüssler
Willi Parsch
Uwe Becker
Reza Zakeri
Jens Dittmar
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.)
Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Original Assignee
Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102011111964A external-priority patent/DE102011111964A1/de
Application filed by Magna Powertrain Bad Homburg GmbH filed Critical Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Publication of EP2745060A2 publication Critical patent/EP2745060A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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 a heating / cooling module according to the preamble of claim 1 and to a use of a heating / cooling module according to the preamble of claim 24.
  • a heating / cooling module of the type mentioned here comprises a refrigerant circuit comprising a compressor for compressing a refrigerant, a gas cooler for cooling the compressed, hot refrigerant, an expansion device for expansion and thus cooling of the refrigerant and an evaporator for Heating the relaxed, cooled refrigerant comprises.
  • the gas cooler has a first liquid heat exchanger through which a liquid coolant flows.
  • the evaporator has a second fluid heat exchanger through which a liquid coolant flows.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a compact heating / cooling module as well as a use thereof, wherein the heating / cooling module is particularly flexible in the stationary area, preferably also portable, with it for heating, for Cooling or combined heating and cooling can be used.
  • the object is achieved by providing a heating / cooling module with the features of claim 1 is created.
  • the compressor and the gas cooler and thus also the first liquid heat exchanger are arranged together in thermal contact with each other, that the expansion element, the evaporator and thus also the second liquid heat exchanger are arranged together in thermal contact, and that the compressor and the gas cooler and thus also the first liquid heat exchanger on the one hand and the expansion element, the evaporator and thus also the second liquid keits heat exchanger on the other hand are separated by a thermal isolation area.
  • the gas cooler is designed as a first liquid heat exchanger.
  • the evaporator is preferably designed as a second liquid heat exchanger.
  • the heating / cooling module has a particularly compact design, because the warm components of the module, namely the compressor and the gas cooler and the first liquid heat exchanger comprised by the gas cooler or identical to the gas cooler are structurally combined, whereby the cold ones are also integrated Components of the heating / cooling module, namely the expansion element, the evaporator and the included by the evaporator or identical to the evaporator second liquid heat exchanger are summarized.
  • the compact arrangement of the hot components and the cold components as a unit also leads to a particularly favorable thermal distribution, so that heat losses are avoided and the efficiency of the heating / cooling module are increased.
  • the close thermal contact of the hot components with each other results in an optimal distribution of heat within them, whereby the separation of the hot components from the cold components by means of the thermal insulation region prevents loss of heat to the cold side. Instead, it is achieved that the heat present on the warm side is virtually completely available in the gas cooler and can be released there without losses to the first liquid heat exchanger or the liquid coolant flowing therein.
  • the common arrangement of the cold components in close thermal contact with one another means that an optimal heat distribution is present in this area, and in particular that no heat can penetrate from the outside. In particular, since the cold components are isolated from the hot components by the thermal isolation region, none can Heat is lost from the warm components to the cold components.
  • a heating / cooling module is preferred, which is characterized in that the compressor and the gas cooler and thus also the first liquid heat exchanger are formed together as a compact compressor heat exchanger unit and are preferably arranged nested. As a result, it is particularly advantageous to structurally combine the warm components of the heating / cooling module in close thermal contact with each other.
  • a heating / cooling module which is characterized in that the expansion element, the evaporator and thus also the second liquid heat exchanger are formed together as a compact evaporator heat exchanger unit and preferably arranged nested. That way is it is possible to structurally combine the cold components of the heating / cooling module in close thermal contact with each other.
  • a heating / cooling module is preferred, which is characterized in that the thermal insulation area comprises an air gap.
  • the thermal insulation region is formed as an air gap. Additionally or alternatively, it is possible that the thermal insulation region has at least one insulation material. Additionally or alternatively, it is also possible that the thermal insulation area has an evacuated area. Furthermore, it is additionally or alternatively possible that the thermal insulation area comprises a mirrored area in order to be able to shield radiation heat as well.
  • Air is an excellent insulator, so preferably only provided that the hot components on the one hand and the cold components on the other hand structurally so summarized and arranged separately, that between the hot components on the one hand and the cold components on the other hand an air gap remains.
  • the heating / cooling module is particularly inexpensive and easy to produce.
  • a heating / cooling module is preferred, which is characterized in that it has a first connection as a coolant flow of a warm side, a second connection as a coolant return of the hot side, a third connection as a coolant flow of a cold side and a fourth port as the refrigerant return of the cold side.
  • a warm coolant sub-circuit is realized on a warm side, which includes a supply line with the first connection and a return line with the second connection.
  • Coolant lines connectable to realize a complete, warm coolant circuit.
  • a cold side with a cold coolant subcircuit which has a supply to the third port and with the fourth a return for liquid coolant.
  • Coolant lines can be connected to the connections in order to realize a complete, cold coolant circuit.
  • the terms "warm” and “cold” do not address absolute temperatures, but rather express that the coolant on the warm side of the heating / cooling module has a higher temperature than on the cold side.
  • a heat flow from the cold to the warm side is realized, that is, the cold refrigerant circuit heat is removed, so that it is cooled, while the warm coolant circuit heat is supplied, so that this is heated.
  • the cold coolant circuit is principally available for cooling or for removing heat from a heat reservoir, while the warm coolant circuit is available for heating or for dissipating heat to a heat reservoir.
  • a flexible use of the heating / cooling module results from the fact that the heating / cooling module can be used in various ways, for example as a pure refrigeration system or for air conditioning of an area to be cooled. This suggests that a heat reservoir with comparatively small heat capacity is cooled by means of the cold coolant circuit, while waste heat is released through the warm coolant circuit to a heat reservoir with a comparatively large heat capacity.
  • the heat reservoir to be cooled can be, for example, an interior of a building, a refrigerator or freezer compartment, a refrigerator food storage room, van loading room or other suitable device.
  • the waste heat is discharged through the warm coolant circuit, preferably to an environment outside the area to be cooled, wherein, for example, the warm coolant circuit comprises a heat exchanger which is arranged on a building exterior wall.
  • the refrigeration or air conditioning function of the heating / cooling module is characterized in that the heat capacity of the heat reservoir to be cooled is much smaller than the heat capacity of the heat reservoir, in which waste heat will give off.
  • a pure heating function can also be realized.
  • a heat reservoir with a comparatively small heat capacity is heated by means of the warm coolant circuit, while at the same time heat is taken up from a heat reservoir with a comparatively large heat capacity with the aid of the cold coolant circuit.
  • the temperature of the heat reservoir to be heated changes, this is thus effectively heated, while the temperature of the heat reservoir, is absorbed from the heat, little or little changed.
  • the heat reservoir to be heated can be, for example, an interior of a building, a swimming pool, a garage, a seating area, a driver's cab of a motor vehicle, in particular a lorry, or another suitable area.
  • the heat source is preferably an environment of the reservoir to be heated, that is, the cold coolant circuit preferably comprises a heat exchanger, which is arranged for example on the outer wall of a building or is in operative connection with an environment outside the area to be heated.
  • the heating / cooling module as a heat pump in such a way that a first heat reservoir is heated and a second heat reservoir is cooled.
  • Both heat reservoirs are chosen with regard to their heat capacity so that a temperature change results in both.
  • the cold coolant circuit with the heat reservoir to be cooled preferably via a heat exchanger in operative connection
  • the warm coolant circuit preferably via a heat exchanger or a radiator is in operative connection with the heat reservoir to be heated.
  • the first connection of the heating / cooling module is preferably connected to an input of an external, that is not covered by the heating / cooling module heat exchanger or a heater, such as a radiator, so that heat from the warm coolant circuit can be discharged , Therefore, the first connection serves as a coolant flow of the warm side of the heating / cooling module.
  • the second connection is preferably connected to the outlet of the corresponding heat exchanger or heater, so that it serves as the coolant return of the warm side of the heating / cooling module.
  • the third connection is preferably connected to the input of an external heat exchanger or a cooling device, via which heat is absorbed or a heat reservoir is to be cooled.
  • the third connection therefore serves as a coolant supply line for the cold side of the heating / cooling module.
  • the fourth port is preferably connected to an outlet of a heat exchanger or cooling unit so that it serves as the coolant return of the cold side of the heating / cooling module.
  • a heating / cooling module is preferred, which is characterized by a control device for controlling, in particular, the compressor. With the aid of the control device, in particular a power consumption as well as a heating and / or cooling capacity of the heating / cooling module can be set. Different modes of operation of the heating / cooling module can also be selected or controlled by the control device.
  • a heating / cooling module is also preferred, which is characterized in that the compressor, the gas cooler and thus also the first liquid heat exchanger, the expansion element, the evaporator and thus also the second liquid heat exchanger, and the terminals as a whole are arranged on or in a common bracket.
  • the control device for controlling the compressor is arranged on or in the common holder.
  • the heating / cooling module is thus particularly compact and flexible, especially portable.
  • the common support also secures the components of the heating / cooling module against damage during operation and during transportation.
  • at least one holding means for example a handle, on which the heating / cooling module is grasped and preferably can also be carried, is provided on the common holder.
  • the refrigerant circuit comprises a refrigerant collecting container, which together with the expansion element, the evaporator and thus the second liquid heat exchanger and in thermal contact therewith is arranged.
  • the refrigerant collecting container is therefore preferably associated with the cold components of the heating / cooling module and is in thermal contact with them. It is preferably comprised by the evaporator heat exchanger unit.
  • a heating / cooling module is preferred in which the common holder is designed as a frame.
  • This preferably comprises the compressor heat exchanger unit, the evaporator Fer heat exchanger unit and the connections. All components of the heating / cooling module are arranged in the frame or on the frame so that they can be easily transported together.
  • the frame frame also includes the control device for controlling, in particular, the compressor.
  • the frame comprises the components in such a way that it also realizes an outer boundary of the heating / cooling module. Then no components of the heating / cooling module protrude beyond the frame, so that a certain transport and use security, and at the same time a compact arrangement and easy transportability of the heating / cooling module are guaranteed.
  • a heating / cooling module which is characterized in that the frame is designed as a support frame.
  • the compact heating / cooling module is then designed to be portable. It is therefore very easy to transport and very flexible.
  • a pure heating function or a combined heating / cooling function can then be realized in particular a pure Kälteanlagen- or air conditioning function, a pure heating function or a combined heating / cooling function.
  • the heating / cooling module is therefore suitable for use and can be used quickly and quickly at different locations in various ways.
  • a heating / cooling module which is characterized in that the compressor-heat exchanger unit has a first coolant interface and a second coolant interface, wherein the evaporator-heat exchanger unit, a third coolant interface and a fourth coolant interface has.
  • the first connection of the heating / cooling module with the second coolant interface connectable, preferably connected.
  • the second connection can be connected to the first coolant interface, preferably connected.
  • the third connection is connectable, preferably connected, to the fourth coolant interface.
  • the fourth connection can be connected to the third coolant interface, preferably connected.
  • the flow of the warm side of the heating / cooling module namely the first port, is always connected to an outlet for the liquid coolant of the compressor-heat exchanger unit, which by the second coolant Interface is formed.
  • the second connection namely the return of the warm side of the heating / cooling module, is always connected to an inlet for the liquid coolant of the compressor-heat exchanger unit, namely with the first coolant interface.
  • the flow of the cold side of the heating / cooling module, namely the third port is always connected to an outlet for the liquid coolant from the evaporator heat exchanger unit, namely the fourth coolant interface.
  • the return of the cold side of the heating / cooling module namely the fourth connection, is always connected to an input of the evaporator-Wärmeta usher unit, namely the third coolant interface.
  • the flow of the warm side is connected to the outlet of the warm components, and the return of the warm side is connected to the inlet of the warm components.
  • the flow of the cold side is connected to the outlet of the cold components, while the return of the cold side is connected to the inlet of cold components.
  • a heating / cooling module is preferred, which is characterized by a valve block, by means of which at least some of the connections can be switched. As a result, a heating and a cooling operation can be realized, wherein in particular further heat sources can be included in the overall process.
  • the valve block is preferably encompassed by the common holder, in particular arranged on or in this. Particularly preferably, it is controllable by the control device, so that a heating and a cooling operation can be realized.
  • the cooling operation responds that the focus of the use of the heating / cooling Moduis is to cool a heat reservoir. This is the case, for example, when the heating / cooling module is used in pure refrigeration or air conditioning operation.
  • a heating mode indicates that the focus of use of the heating / cooling module is on heating. This is the case, for example, when the heating / cooling module is used in pure heating mode. It is also the case when the module is used in combination, with a focus on heating a heat exchanger. voirs and not on cooling another reservoir. Accordingly, it is accepted here if the cooled reservoir is not cooled to a desired temperature, while care is taken in the heated reservoir if possible to reach a desired temperature or to a sufficient heat output.
  • a heating / cooling module is preferred in which - as already described above - the compressor heat exchanger unit has a first and second coolant cut parts, wherein the evaporator heat exchanger unit a third and fourth coolant interface having.
  • the compressor has a liquid cooling jacket in fluid communication with a fifth coolant interface and with a sixth coolant interface.
  • the first connection that is to say the flow of the warm side of the heating / cooling module, can be connected, preferably connected, in a cooling mode to the sixth coolant interface and in a heating mode to the second coolant interface.
  • the return of the hot side, so the second port is always connected in the cooling mode and in the heating mode with the first coolant interface, preferably connected.
  • the flow of the cold side of the heating / cooling module namely the third port, is connectable, preferably connected, to the fourth coolant interface both in the cooling mode and in the heating mode.
  • the fourth connection so the return of the cold side, in the cooling mode with the third coolant interface and in the heating mode with the fifth coolant interface connectable, preferably connected.
  • the fifth coolant interface preferably provides an input for the liquid coolant in the liquid Cooling jacket of the compressor.
  • the sixth coolant interface preferably represents an outlet of the liquid coolant from the liquid cooling jacket of the compressor.
  • Liquid coolant which flows back from the consumer on the warm side via the return, ie the second port, always becomes the first coolant interface, ie ultimately an inlet of the gas cooler or of the first liquid heat exchanger fed.
  • Liquid coolant which flows to a consumer via the flow of the cold side, that is to say the third connection, is always taken from the fourth coolant interface, ie ultimately from an outlet of the evaporator or the second liquid heat exchanger.
  • Liquid coolant which flows over the flow of the warm side, namely the first port, to a consumer to heat or dissipate heat, is removed in the cooling mode of the sixth coolant interface, so it also has the way over the liquid Cooling jacket of the compressor taken, preferably at the same time the fifth coolant interface with the second coolant interface is connected so that therefore the output of the gas cooler or the first liquid heat exchanger is connected to the input of the liquid cooling jacket of the compressor.
  • the liquid coolant in the heating / cooling module through the gas cooler or the first liquid heat exchanger and through the liquid cooling jacket of the compressor. At the same time, this dissipates the waste heat from the compressor via the warm coolant circuit.
  • the flow of the warm side is connected to the second coolant interface, that is to say to the outlet of the gas cooler or of the first liquid heat exchanger.
  • the liquid coolant heated in the gas cooler is passed over the flow of the warm side to the consumer.
  • the return of the cold side is connected in cooling mode with the third coolant interface, so that the consumer flowing back, cold liquid coolant is fed directly to the input of the evaporator or the second liquid heat exchanger.
  • the return of the cold side, so the fourth port, connected to the fifth coolant interface, so that the coolant flowing back from the consumer is first passed into the liquid cooling jacket of the compressor.
  • the sixth coolant interface is preferably connected to the third coolant interface, so that the coolant is conducted from the outlet of the liquid cooling jacket of the compressor to the inlet of the evaporator or of the second liquid heat exchanger.
  • the cold side coolant flowing through the heating / cooling module is thus first passed through the fluid cooling jacket of the compressor where it absorbs its waste heat. This transports it to the evaporator.
  • the refrigerant at least partially absorbs the waste heat of the compressor and the heat absorbed by the external load or heat exchanger and therefore flows with a higher temperature from the evaporator to the compressor. Accordingly, it also has a higher temperature after compression in the compressor, so that in particular also in the gas cooler and in the first liquid Heat exchanger is a higher temperature or a larger amount of heat available.
  • the waste heat of the compressor via the evaporator and the refrigerant circuit to the gas cooler and thus the warm liquid-refrigerant circuit, ie the warm side of the heating / cooling Moduis supplied.
  • the compressor or its liquid cooling jacket is included as an additional heat source on the cold side in the process, and the amount of heat removed here is supplied to the hot side for heating purposes.
  • the waste heat of the compressor is removed via the warm coolant circuit. Accordingly, a higher cooling capacity is available in the cold coolant circuit than in heating mode, because no additional heat source is included here.
  • the refrigerant is correspondingly less heated in the evaporator and passes accordingly colder in the gas cooler. Therefore, stands on the warm side, especially in the warm Coolant circuit, a lower heating power available than in heating mode. Accordingly, the emphasis in heating mode is on optimized heating performance, while in cooling mode the focus is on optimized cooling performance.
  • a heating / cooling module is preferred, which is characterized in that the compressor has a motor, which is preferably designed as an electric motor.
  • the compressor also includes a compressor unit that is driven by the engine. It is possible that the compressor unit also includes its own liquid cooling jacket. This is preferably also in the coolant flow path einbeziehbar.
  • the liquid cooling jacket of the compressor unit is particularly preferably included in the cooling mode in the liquid coolant circuit of the warm side, so that additional waste heat of the compressor unit can be discharged, whereby the refrigerant is compressed in the compressor unit at a lower temperature.
  • Particularly preferred is even an isothermal compression reachable in this way, whereby the efficiency of the heating / cooling module is improved.
  • the refrigerant is then significantly colder at the location of the expansion device than when the compressor unit is not cooled using the liquid cooling jacket.
  • the cooling capacity of the heating / cooling module is increased.
  • the liquid cooling jacket of the compressor unit is preferably deactivated so as to dissipate no compression heat from the compressor as much as possible.
  • the frame comprises a pump for the warm liquid-coolant circuit, so that liquid coolant can be conveyed along this cycle.
  • this includes Frame preferably also a pump for the cold liquid coolant circuit, so that along this circuit liquid coolant is conveyed.
  • the pumping power is provided on the side of a consumer, or the external pumps are connected to the heating / cooling module in order to convey the liquid coolant in the two circuits.
  • a heating / cooling module is also preferred, which is characterized in that a flow path of the first liquid heat exchanger is arranged concentrically and preferably helically around the compressor, wherein the compressor is arranged radially inside the flow channel.
  • the gas cooler is designed as a first liquid heat exchanger.
  • a heating / cooling module which is characterized in that the refrigerant circuit comprises an internal heat exchanger.
  • this refrigerant is preferably passed under heat exchange in countercurrent, wherein cold refrigerant flows from the evaporator to the compressor and at the same time warm refrigerant flows from the gas cooler to the expansion device.
  • These refrigerant streams exchange heat with each other, so that the refrigerant flowing from the evaporator to the compressor absorbs heat from the refrigerant flowing from the gas cooler to the expansion element. This increases the efficiency of the heating / cooling module.
  • the internal heat exchanger is together with the expansion element, the evaporator and thus also the second liquid heat exchanger and arranged in thermal contact with these, wherein it is preferably arranged on the evaporator heat exchanger unit. It is particularly preferably integrated into these. Overall, it is therefore preferably associated with the cold side of the heating / cooling module. In order to avoid complicated, with thermal losses piping of the internal heat exchanger as a separately arranged component, this is advantageously assigned to the structurally combined warm or cold components. This results in the lowest thermal losses when the heat exchanger is placed together with the cold components, because it has the temperature of the cold side rather than the temperature of the warm side of the heating / cooling module. In particular, the refrigerant leaves the internal heat exchanger to the compressor at approximately ambient temperature, so there is no need for additional insulation
  • heating / cooling module which is characterized in that the expansion element is arranged on the evaporator heat exchanger unit. Preferably, it is integrated in these. This arrangement is thermally favorable and also space-saving.
  • a heating / cooling module which is characterized in that the evaporator-heat exchanger unit comprises a housing which receives the evaporator and thus also the second liquid heat exchanger.
  • the evaporator is designed as a second liquid heat exchanger.
  • the expansion element is arranged on the housing, which accommodates the evaporator and thus also the second liquid heat exchanger.
  • a heating / cooling module is also preferred, in which the refrigerant collecting container is accommodated in the housing.
  • This serves as a storage container for refrigerant and as a compensation reservoir, which compensates for fluctuations in the volume of the refrigerant, in particular due to fluctuating temperature and / or fluctuating pressure, and possibly at least temporarily buffering losses.
  • the refrigerant collecting container is preferably encompassed by the evaporator, that is, in particular provided radially inside the evaporator. It is so very compact accommodated in the housing, so that overall the evaporator heat exchanger unit is very compact and formed with nested components.
  • the respectively preferably closely nested hot and cold components are preferably each in close thermal contact with each other, that is, between the warm components on the one hand and the cold components on the other hand each either a material contact, so a touch, or at most given a very thin air gap is. It is therefore provided as possible no thermal insulation between the components with a similar temperature.
  • the warm components on the one hand and the cold components on the other hand so ultimately the components with significantly different temperature, but are structurally separated from each other and arranged thermally insulated.
  • a heating / cooling module which is characterized in that a fifth connection is provided as a coolant flow for mixed-temperature coolant. By means of the valve block, it is preferably possible, mixed the fifth port supply tempered coolant.
  • a valve is preferably provided to which coolant from the hot side, in particular from a warmest point thereof, and on the other hand coolant from the cold side, in particular a coldest point of the same is supplied.
  • These coolant streams may be mixed in the valve, which is preferably designed as a mixing valve, in order to set a desired temperature of the coolant emerging from the fifth port.
  • This coolant can be used to control the temperature of a consumer or heat exchanger to the set target temperature. Thereafter, it is possible for the liquid coolant to be supplied to a common reservoir which is provided externally on the consumer side. If necessary, the return of the hot side and also the return of the cold side of the heating / cooling module can be fed from this reservoir.
  • the heating / cooling module may have a sixth connection as the coolant return for mixed-temperature coolant, so that the third, mixed-temperature coolant circuit is closed via the fifth and sixth connections. It is also preferred a heating / cooling module, which is characterized in that at least one of the terminals, preferably all ports have quick couplings, which serve the coupling with external flow paths for liquid coolant. These may preferably be quick couplings, as they are common and familiar in the home and garden area.
  • hoses with correspondingly complementary couplings can simply be plugged onto the quick couplings of the connections, so that the liquid-coolant subcircuits provided by the heating / cooling module can be readily and quickly produced from the liquid coolant subcircuits provided by the heating / cooling module.
  • permanent liquid coolant circuits with the involvement of external consumers or heat exchangers can be realized.
  • a heating / cooling module which is characterized in that the compressor comprises an electric motor, wherein an electrical connection for the electric motor and preferably also for the control device is provided.
  • the heating / cooling module then preferably comprises a power cable or a particular arranged on or in the frame socket, which is connectable to a voltage source via a power cable.
  • a normal 250 Volt household connection or a power connection preferably a three-phase connection.
  • a heating / cooling module is also preferred which comprises a natural gas, preferably propane, butane, in particular isobutane, or particularly preferably carbon dioxide (C0 2 , R 744) as refrigerant.
  • a natural gas preferably propane, butane, in particular isobutane, or particularly preferably carbon dioxide (C0 2 , R 744) as refrigerant.
  • carbon dioxide is particularly economical, efficient and environmentally friendly.
  • the coolant used is preferably a water-containing medium, particularly preferably a water-based medium, in particular also water and / or a glycol-containing medium, in particular glycol. Most preferably, a water-glycol mixture is used as the coolant.
  • the object is also achieved by proposing the use of a heating / cooling module according to one of the exemplary embodiments described here.
  • the use includes the use of the preferably compact Heating / cooling module in a pure refrigeration or air conditioning function, in a pure heating function, or in a combined heating / cooling function.
  • a heat reservoir is cooled in the refrigeration or air conditioning function, resulting waste heat is dissipated to the environment.
  • a heat reservoir is heated or heated, with heat from the environment and preferably from other heat sources, in particular a compressor and / or a motor of the heating / cooling module is added.
  • the combined heating / cooling function a first heat reservoir is heated and a second heat reservoir is cooled.
  • the heating / cooling module can be used in a heating mode or in a cooling mode, wherein in particular in the combined heating / cooling function, a heating mode responds that the focus of the function of the heating / cooling Module is on the heating of a heat reservoir, while in a cooling operation, the focus of the function is on a cooling of the other heat reservoir.
  • the compact heating / cooling module in a stationary environment, especially in a building or in the yard and garden area, and more particularly in the combined heating / cooling function.
  • a drinks machine or a refrigerator is cooled, while at the same time a seating area or an interior of a building is heated.
  • a swimming pool is heated while a living space is being cooled.
  • a food storage room is cooled while adjacent premises are heated. Also a use for thawing or defrosting in the house, yard and garden area is possible.
  • a natural gas preferably propane, butane, in particular isobutane, or particularly preferably carbon dioxide (C0 2 , R 744) is used as a refrigerant.
  • Carbon dioxide is particularly suitable for fast heating phases, in particular because of the high pressures and temperatures that can be achieved in the compression process. For example, during compression it is compressed to 135 bar and heated to 180 ° C.
  • carbon dioxide is particularly suitable for use in the home because it is non-toxic and is also used in other household areas, for example in C0 2 cartridges for home taps or for various printing drives. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Showing:
  • Figure 1 is a schematic partial view of an embodiment of a heating / cooling module
  • FIG. 2 shows a schematic partial sectional view of an embodiment of a compressor / heat exchanger unit for a heating / cooling module
  • Figure 3 is a schematic representation of an embodiment of an evaporator-heat exchanger unit for a heating / cooling module
  • Figure 4 is a schematic representation of a first embodiment of an interconnection of various components of the heating / cooling module using a valve block to realize a heating and a cooling operation
  • Figure 5 is a schematic representation of a second embodiment of a corresponding interconnection of components of the heating / cooling oduls.
  • Figure 6 is a schematic partial view of another embodiment of a heating / cooling module.
  • FIG. 1 shows a schematic partial view of an embodiment of a heating / cooling module 1.
  • This comprises a refrigerant circuit, which comprises in a known manner a compressor, a gas cooler, an expansion element and an evaporator.
  • the refrigerant is compressed in the compressor while being heated at the same time.
  • the gas cooler the heated refrigerant is cooled and then expanded in the expansion device.
  • the expanded, cooled refrigerant flows through the evaporator where it absorbs heat, after which it flows back to the compressor.
  • a collecting container for the refrigerant is arranged, which also serves as a storage and expansion tank.
  • an internal heat exchanger in which a heat exchange between the evaporator or the collecting container to the compressor flowing, cold refrigerant, and from the gas cooler to the expansion device flowing, warm refrigerant can take place. This increases in a conventional manner the efficiency of the heating / cooling module.
  • the heating / cooling module 1 comprises a compressor heat exchanger unit 3, in which the compressor and the gas cooler formed as the first liquid heat exchanger in the illustrated embodiment are arranged together. It further comprises an evaporator-heat exchanger unit 5, in which in the illustrated embodiment, designed as a second liquid heat exchanger evaporator, the collecting container, the expansion element and the internal heat exchanger are arranged together.
  • the heating / cooling module 1 is very compact and it is a structural and thermal separation of the components of different temperature realized, which is energetically or thermally meaningful.
  • the term “cold” does not refer to an absolute temperature, but only the fact that both the refrigerant as Also, a liquid coolant, which flows through the cold side of the heating / cooling module 1, have a lower temperature than refrigerant and liquid coolant, which flows through the warm side of the heating / cooling module 1. Accordingly, the term “warm” does not refer here to an absolute temperature but the ratio just described between the hot side and the cold side of the heating / cooling module 1. It is obvious that the temperature difference mentioned here only occurs when the heating / cooling module 1 is put into operation In the operating state it acts as a heat pump and conveys heat from the cold side to the warm side.
  • the compressor-heat exchanger unit 3 has a first coolant interface 7 through which liquid coolant enters it. It also has a second coolant interface 9, through which liquid coolant emerges from it.
  • the liquid coolant flowing from the first coolant interface 7 to the second coolant interface 9 through the compressor heat exchanger unit 3 absorbs heat and thus leaves the coolant interface 9 at a higher temperature than that which it passes through the coolant Interface 7 has occurred.
  • a coolant cut piece is to be understood as a device to which at least one flow channel for guiding liquid coolant outside at least one flow channel for the guidance of liquid coolant within a first component fluid-tight at least one flow channel is arranged outside the first component or within a second component.
  • the coolant interface thus enables a fluid-tight transfer of coolant.
  • a fluid-tight connection of the flow channels is solvable, while For example, by screw caps, Schnellkupplungsverschlüs- se, bayonet-type fasteners or in another suitable manner, or insoluble by shrinking or in particular material-bonded connections such as welding, soldering or gluing, or in any other suitable manner possible.
  • the evaporator heat exchanger unit 5 has a third coolant interface 11, through which liquid coolant enters it. It also has a fourth coolant interface 13 through which liquid coolant exits it.
  • the liquid refrigerant flowing from the third coolant interface 11 to the fourth coolant interface 13 through the evaporator heat exchanger unit 5 releases heat therefrom. Thus, it exits the evaporator heat exchanger unit 5 through the fourth coolant interface 13 at a lower temperature than with which it has entered through the third coolant interface 1 in the same.
  • a first connection of the heating / cooling module 1, serving as a coolant feed of a warm side to be identical to the second coolant interface 9.
  • a second connection serving as the liquid-coolant return of the hot side
  • a third connection serving as the coolant feed of the cold side of the heating / cooling module 1 to be formed identically to the fourth coolant interface 13.
  • a fourth as liquid Coolant return of the cold side output with the third coolant Tel interface 11 is formed identical. The connections thus correspond in this case to the coolant interfaces.
  • connections it is also possible for the connections to be connectable, preferably connected, to the coolant interfaces assigned to them. There are then provided flow paths from the ports to the coolant interfaces.
  • the heating / cooling module 1 comprises a valve block, not shown here, by means of which at least some of the terminals are switchable. In this case, by means of the valve block, a heating operation and a cooling operation can be realized, which will be described in more detail below.
  • a control device 15 is provided, by means of which, on the one hand, the compressor can be controlled, in particular with regard to its performance and, in particular, with regard to its rotational speed, which is preferably variable between 1 .000 to 9,000 revolutions per minute, and on the other hand the valve block can be controlled by the control device 15.
  • the coolant interfaces 7, 9, 11, 13 can then be connected via the valve block to at least some of the first to fourth ports of the heating / cooling module 1.
  • the compressor preferably has a liquid cooling jacket, not shown here, which is in fluid communication with a fifth coolant interface 17 through which liquid coolant enters the liquid cooling jacket. It is also in fluid communication with a sixth coolant interface 19 through which liquid coolant exits the liquid cooling jacket. It is possible that the fifth and the sixth coolant interface 17, 19 are identical to a fifth and sixth conclusion of the heating / cooling module 1 are formed. In this case, liquid coolant can be externally supplied directly to the cooling of the compressor, in particular a motor driving this in a separate coolant circuit.
  • the fifth and sixth coolant interface 17, 19 are connected to the valve block, so that they can be included in the wiring of the first to fourth terminals of the heating / cooling module 1 with.
  • a compressor unit driven by the motor preferably additionally has a liquid cooling jacket, which can be incorporated into the shading. It is possible that the liquid cooling jackets of the compressor, namely the motor, and the compressor unit are connected in series one behind the other, so particularly preferably the liquid cooling jacket of the compressor unit - seen in the flow direction - between the fifth coolant interface 17th and the sixth coolant interface 19 is located either before or after the liquid cooling jacket of the compressor. However, it is particularly preferably possible to additionally interconnect the liquid cooling jacket of the compressor unit separately by means of the valve block. In particular, it is then possible to additionally extract heat from the compressor unit and thus the compressed refrigerant in cooling operation, which increases the cooling capacity of the heating / cooling module.
  • the liquid cooling jacket of the compressor unit In heating mode, it is possible, however, that the liquid cooling jacket of the compressor unit is inactivated, so is not flowed through by liquid coolant. There is then no heat extracted from the refrigerant compressed in the compressor unit, so that it is instead completely available in the gas cooler for heating purposes.
  • the liquid cooling jacket of the engine is always addressed with the liquid cooling jacket of the compressor. To distinguish this is the liquid cooling jacket of the compressor unit, which is provided directly on the motor-driven compressor unit and can absorb heat from the compressed refrigerant, while the liquid cooling jacket of the compressor absorbs waste heat of the engine.
  • control device 15 comprises at least one electrical and / or electronic interface, here three interfaces 21 for a power supply and / or external programming, control and / or for at least one data line.
  • the heating / cooling module 1 also has a frame, not shown here, which comprises the components of the heating / cooling module 1 and preferably engages from the outside, so that it forms an outer boundary of the heating / cooling module 1, as it were ,
  • the frame is preferably also designed as a support frame, so that the heating / cooling module 1 portable, so it is easy to transport.
  • Figure 2 shows a schematic partial sectional view of an embodiment of the compressor-heat exchanger unit 3 of the heating / cooling module. 1 Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • Liquid coolant enters the compressor heat exchanger unit 3 through the first coolant interface 7.
  • the gas cooler 25 or liquid heat exchanger 23 is designed as a tube-in-tube heat exchanger which comprises a spirally curved double tube 31 whose individual turns are arranged concentrically in the spiral area about a longitudinal axis L of the compressor heat exchanger unit 3.
  • the double tube 31 has an inner tube 33 and an outer tube 35.
  • the inner tube 33 delimits an inner tube volume 37 from an outer tube volume 39.
  • the outer tube volume 39 is delimited from the outer tube 35 with respect to an environment of the first liquid heat exchanger 23.
  • the inner tube volume 37 refrigerant, here R 744 or CO2, in countercurrent to the liquid coolant, which comprises a water-glycol mixture and flows in the outer tube volume 39.
  • liquid coolant flows in the inner tube volume 37, while refrigerant flows in the outer tube volume 39.
  • the refrigerant and the liquid coolant it is possible for the refrigerant and the liquid coolant to flow through the liquid heat exchanger 23 in the same direction, ie not in countercurrent. From the gas cooler 25, the refrigerant flows to a second refrigerant interface, not shown, through which it exits the compressor heat exchanger unit 3.
  • the first refrigerant interface 27 and the second refrigerant interface, not shown, of the compressor heat exchanger unit 3 are preferably connected fluid-tight with refrigerant interfaces of the evaporator heat exchanger unit 5 via refrigerant lines, so that a closed, complete refrigerant circuit within of the heating / cooling module 1, which comprises the compressor heat exchanger unit 3 and the evaporator heat exchanger unit 5.
  • the compressor 29 has a compressor unit, which is preferably designed as a radial piston compressor and which is arranged in a volume delimited by a housing cover (not shown here, arranged above a housing part 41). It can be seen from FIG. 2 that the gas cooler 25, which is designed as a first liquid heat exchanger 23, is arranged substantially radially around the compressor 29. In particular, a flow path of the first liquid heat exchanger 23 is arranged concentrically and spirally around the compressor 29, wherein it is arranged radially inside the flow channel.
  • an interface 43 which preferably serves the electrical contacting or the information transmission or unidirectional or bidirectional data transmission to or from the control device 15.
  • This preferably controls in particular a power and especially a speed of the compressor 29, wherein the speed preferably from 1,000 to 9,000 revolutions per minute is variable.
  • the cooling capacity of the heating / cooling module 1 is variable, in particular from 0.1 kW to 7 kW.
  • a drive power of the embodiment of the heating / cooling module 1 is preferably nominally 5 kW.
  • control device 15 a liquid cooling jacket 45, which is preferably connected in series with the liquid cooling jacket of the compressor 29. He is preferably - seen in the flow direction - between the fifth coolant interface 17 and the sixth coolant interface 19 arranged.
  • the embodiment of the compressor 29 shown in FIG. 2 comprises a motor 47 which drives the compressor unit and is designed here as a brushless external-rotor electric motor. This has an external rotor 49 which is rotatably connected in a region 53 with a shaft 51 which drives the compressor 29.
  • the motor 47 has a liquid cooling jacket 55 of the compressor 29, to which or from the coolant via a seventh coolant interface 57 and an eighth coolant interface 59 keits coolant is supplied or removed.
  • the liquid cooling jacket 55 is preferably connected in series with the liquid cooling jacket 45 of the control device 15, wherein the seventh and the eighth coolant interface 57, 59 are ultimately in fluid communication with the fifth and sixth coolant interface 17, 19, or - as seen in the flow direction - are arranged between them. If only the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29 is provided, it is possible that the seventh coolant interface 57 with the fifth coolant interface 17, and the eighth coolant interface 59 with the sixth coolant interface 19 are formed identical.
  • the compressor unit not shown here, which is driven by the motor 47, has its own liquid cooling jacket.
  • This preferably has separate coolant interfaces, which are connectable to the valve block, so that the liquid cooling jacket of the compressor unit in particular - as described above - dissipate heat in a cooling operation of the compressed refrigerant and thus the cooling capacity of the heating / Can increase cooling module.
  • the liquid cooling jacket of the compressor unit with the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29 and optionally also with the liquid cooling jacket 45 of the controller 15 is connected in series, so preferably all liquid cooling jackets - in the flow direction seen - are arranged in series between the coolant interfaces 17, 19.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the evaporator-heat exchanger unit 5 of the heating / cooling module.
  • a housing 61 of the evaporator heat exchanger unit 5 has a first housing part 63 and a second housing part 65.
  • the first housing part 63 is designed as a distributor plate 67 and as a cover 69 for a refrigerant collecting container 71.
  • the first housing part 63 comprises or consists of a metallic material.
  • a so-called refrigerant dock 73 which has a third refrigerant interface 75 for supplying refrigerant to the evaporator heat exchanger unit 5 and a fourth refrigerant interface 77 for discharging refrigerant from the evaporator heat exchanger unit 5 includes.
  • the third refrigerant interface 75 is in close fluid communication with the second refrigerant interface, not shown in FIG. 2, so that refrigerant exiting the compressor heat exchanger unit 3-if appropriate via a refrigerant flow path-through the third refrigerant interface 75 may enter the evaporator heat exchanger unit 5.
  • the fourth refrigerant interface 77 is preferably in fluid communication with the first refrigerant interface 27 shown in Figure 2, so that from the evaporator heat exchanger unit 5 via the fourth refrigerant interface 77 escaping refrigerant - optionally via a refrigerant flow path - in the first refrigerant interface 27 of the compressor-heat exchanger unit 3 can occur.
  • a closed refrigerant Implemented circuit comprising the evaporator heat exchanger unit 5 and the compressor-heat exchanger unit 3.
  • the refrigerant passes to a first channel 79 of an internal heat exchanger 81, which is designed here as a plate heat exchanger.
  • heat exchanger unit 5 flows out.
  • refrigerant Coming from the compressor heat exchanger unit 3, comparatively warm refrigerant is pre-cooled before expansion, while at the same time to the compressor-heat exchanger unit 3 flowing, relatively cold refrigerant is preheated. From the first channel 79, the refrigerant passes to an expansion organ recess 85, in which an expansion element 87 is arranged. This is designed here as a fixed throttle 89. In the expansion member 87, the compressed and pre-cooled refrigerant is depressurized. The expanded refrigerant continues to flow to an inlet recess 91, through which it is supplied to the evaporator 95 formed as a second liquid heat exchanger 93.
  • the refrigerant is led away in an outer Windungsever of the distributor plate 67 and in an inner Windungsb back direction distributing rplatte 67 out.
  • the evaporator coil 97 also has a non-spiral bent part, through which the refrigerant, after flowing through the spiral part, is supplied to a communication passage 99 through which it comes to an inside of the refrigerant header tank 71. There, a compensation or storage volume of refrigerant is provided.
  • refrigerant is taken from the refrigerant collecting tank 71, which is supplied to the second channel 83 of the internal heat exchanger 81, where it absorbs heat from the refrigerant flowing in the first channel 79 and finally the fourth refrigerant tank.
  • Interface 77 is supplied from where it in turn passes to the compressor heat exchanger unit 3 and in particular to the first refrigerant interface 27. This completes the refrigeration cycle.
  • the internal heat exchanger 81 is integrated in the illustrated embodiment in the evaporator heat exchanger unit 5.
  • the Expansäonsorgan 87 is integrated into the evaporator heat exchanger unit 5.
  • the housing 61 of the evaporator-heat exchanger unit 5 takes the form of a second liquid heat exchanger 93 Ver steamer 95, and the expansion member 87 is disposed on the housing 61, in particular in the distribution rplatte 67 and the lid 69 integrated.
  • the refrigerant collecting tank 71 is accommodated in the housing 61. In particular, it is surrounded spirally by the evaporator 95.
  • the second housing part 65 preferably comprises a plastic material or preferably consists of this. It is also possible that it comprises or consists of other materials, such as a plastic composite material or a metal material.
  • the third coolant interface 11 is provided, through which liquid coolant into a inner space 105 of the housing 61, in particular the second housing part 65 occurs.
  • the liquid coolant flows through the housing 61 and in particular the second housing part 65 and flows around the evaporator tube coils 97 before it emerges from the fourth coolant interface 13 likewise provided on the evaporator heat exchanger unit 5.
  • the refrigerant flowing in the evaporator coil 97 absorbs heat from the liquid refrigerant flowing through the inner space 105, so that it leaves the fourth coolant interface 13 at a lower temperature than that into the third coolant interface 1 1 occurred occurred.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the heating / cooling module 1 and in particular the liquid coolant flows through the heating / cooling module 1.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so reference is made to the preceding description ,
  • the refrigerant circuit of the heating / cooling module 1 is not shown in Figure 4.
  • a first port 107 is shown, which is formed as a flow of the warm side of the heating / cooling module 1. Accordingly, warm liquid coolant flows through the first connection 107 to an external consumer or heat exchanger, which serves either to heat a heat reservoir or to remove heat only.
  • a second port 109 is formed as a return of the warm side of the heating / cooling module 1. Through him so coming from the external load or heat exchanger liquid coolant flows back to the warm side of the heating / cooling module 1.
  • a third port 1 1 1 is designed as a flow of the cold side of the heating / cooling module 1. Therefore, cold liquid flows through it. Coolant to an external consumer or heat exchanger, by which a heat reservoir cooled or absorbed ambient heat and ultimately made available for heating.
  • a fourth connection 113 is provided, which is designed as a coolant return of the cold side, through which liquid coolant flows back from the external consumer or heat exchanger provided for cooling or heat absorption to the cold side of the heating / cooling module 1.
  • the compressor heat exchanger unit 3 is shown schematically, which - indicated by a connecting line - the compressor 29 and the gas cooler 25 and the first liquid heat exchanger 23 includes. Liquid coolant enters the compressor heat exchanger unit 3 through the first coolant interface 7, leaving it again through the second coolant interface 9.
  • the compressor heat exchanger unit 3, in particular the first liquid heat exchanger 23, is flowed through by the liquid coolant in the direction of arrow 115.
  • the evaporator-heat exchanger unit 5 which comprises the evaporator 95 and the second liquid heat exchanger 93, respectively, is also shown schematically. Liquid coolant enters through the third coolant interface 1 1 in the evaporator heat exchanger unit 5 and leaves it again through the fourth coolant interface 13. Thus, the evaporator heat exchanger unit 5, in particular the second liquid heat exchanger 93rd , is flowed through in the direction of an arrow 1 17.
  • the fifth coolant interface 17 and the sixth coolant interface 19 Shown are also the fifth coolant interface 17 and the sixth coolant interface 19, wherein liquid coolant through the fifth coolant interface 17 at least in the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29, but preferably at the same time in the connected in series with this liquid -Cooling of the control device 15 and optionally the compressor unit enters, and it exits after flowing through the at least one, preferably all said liquid cooling jackets through the sixth coolant interface 19 again.
  • the liquid cooling jackets, but in any case the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29, are available here as heat sources, or the operating heat of the corresponding elements can be dissipated.
  • valve block 121 which serves the interconnection of at least some of the terminals 107, 109, 1 1 1, 1 13 with the coolant interfaces 7, 9, 11, 13, 17, 19.
  • the valve block 121 in the illustrated embodiment comprises a first changeover valve 123 and a second changeover valve 125.
  • the changeover valves 123, 125 are motor-controlled and each have a motor 127, 129 for this purpose.
  • Each of the switching valves 123, 125 has three terminals, one marked H, another marked K, and a third.
  • the terminal indicated by the letter H is indicated by the one not shown Connection connected.
  • the terminal marked with the letter K is connected to the terminal not marked. Accordingly, the port labeled K is disabled in the heating mode, while the port marked H is disabled in the cooling mode.
  • the valve block 121 also includes a valve device 131.
  • this is designed as a motor valve 133, which comprises two valve actuators 135, 137.
  • a motor 139 is provided, by means of which the valve actuating members 135, 137 can be adjusted in opposite directions.
  • the first valve actuator 135 is locked when the second valve actuator 137 is switched to passage.
  • the connection of the first switching valve 123 marked H is in fluid communication with a first node e, which in turn is in fluid connection with the fourth connection 13 on the one hand and with the inlet of the first valve actuator 135 on the other hand.
  • connection marked K of the first switching valve 123 is in fluid communication with a second node f, which in turn is in fluid communication with the second coolant interface 9 on the one hand and with an inlet of the second valve actuator 137 on the other hand.
  • the unmarked terminal of the first switching valve 123 is in fluid communication with the fifth coolant interface 17.
  • connection of the second changeover valve 125 marked K is in a closed connection with a third node g, which is again connected on the one hand with the first port 107 and on the other hand with an outlet of the second valve actuator 137 is in fluid communication.
  • the connection of the second switching valve 125 marked H is in fluid communication with a fourth node h, which in turn is in fluid communication with the third coolant interface 11 on the one hand and with an outlet of the first valve actuator 135 on the other hand.
  • first valve actuator 135 If the first valve actuator 135 is switched to passage, thus the nodes e, h are in fluid communication with each other. At the same time, a fluid connection between the nodes f, g via the second valve actuator 137 is blocked. Conversely, nodes f, g are in fluid communication when second valve actuator 137 is switched to passage, while then fluid communication between nodes e, h via first valve actuator 135 is disabled.
  • the heating operation of the heating / cooling module 1 will first be explained below:
  • warm liquid coolant is directed via the first port 107 to an external consumer or heat exchanger to heat a heat reservoir. From there, the liquid coolant flows via the second port 109 back into the heating / cooling module 1. There, it enters via the first coolant interface 7 in the compressor heat exchanger unit 3, where there is first the gas cooler 25 and flows through the first liquid heat exchanger 23 in the direction of arrow 115. There it absorbs heat from the also flowing through the gas cooler 25, hot refrigerant. It leaves the compressor heat exchanger unit 3 through the second coolant interface 9 and enters the valve block 121.
  • the liquid coolant flows via the node f to the valve device 131 and in particular to the second valve actuator 37.
  • the valve device 131 is switched so that the second valve actuator 137 is opened and the first valve actuator 135 is locked.
  • the liquid coolant thus flows through the second valve actuator 137 further via the node g to the first port 107 and from there back to the external consumer or heat exchanger, since the marked K terminal of the second switching valve 125 is locked.
  • the liquid coolant in the warm liquid-coolant circuit which is partly realized by the heating / cooling module 1 and partly externally by flow paths for liquid coolant and at least one consumer or heat exchanger, absorbs heat in the first liquid Heat exchanger 23 and the gas cooler 25, and transports them to the external load or heat exchanger, where it is at least partially discharged.
  • a heat reservoir is heated with the aid of the external consumer or heat exchanger.
  • cold liquid refrigerant flows to an external consumer or heat exchanger to either cool a heat reservoir or to absorb heat from the environment of the external heat exchanger or from the external consumer. It is in the heating mode of the heating / cooling module 1 is not a cooling of a heat reservoir in the foreground, but a recording of heat, which ultimately - as will be described - on the warm side of the heating / cooling module 1 for heating available is provided. From the external consumer or heat exchanger, the liquid coolant, which has absorbed heat there, flows via the fourth connection 1 13 back into the heating / cooling module 1 and in particular into the valve block 121.
  • the liquid coolant flows through the node e and H marked connection of the first switching valve 123 and its unmarked connection to the liquid cooling jacket of the compressor 29. It occurs there on the fifth Coolant interface 17 on and out of the sixth coolant interface 19 again.
  • the liquid coolant which has already absorbed heat in the external consumer or heat exchanger, absorbs further heat, in particular waste heat, in the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29 and optionally also in at least one further liquid cooling jacket connected in series then via the unmarked connection of the second changeover valve 125 to its designated H port.
  • the first valve actuator 135 passes through the node h and the third coolant interface 11 into the evaporator heat exchanger unit 5 and in particular into the evaporator 95 and the second liquid heat exchanger 93, respectively it flows in the direction of arrow 117.
  • the heat which was previously absorbed externally as well as in the at least one liquid cooling jacket, is at least partially dissipated to the refrigerant, which also flows through the evaporator 95. It then leaves the evaporator heat exchanger unit 5 through the fourth coolant interface 13 in order to again flow through the third port 1 1 1 to the external load or heat exchanger.
  • the liquid coolant thus takes in the external consumer or heat exchanger and in the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29 and optionally in at least one further liquid cooling jacket heat, which it emits in the evaporator 95 to the refrigerant of the refrigerant circuit before it flows back to the external load or heat exchanger.
  • the cooling operation of the heating / cooling module 1 is explained in more detail below:
  • a heat reservoir should be cooled.
  • an external consumer or heat exchanger is supplied with cold liquid coolant. It absorbs heat there and thus cools the heat reservoir in communication with the consumer or heat exchanger.
  • the liquid coolant then flows via the fourth connection 113 back into the heating / cooling module 1 and in particular into the valve block 121.
  • the liquid coolant flows over the Node e and the first valve actuator 135, which is opened in the cooling mode, to the node h and the third coolant interface 1 1.
  • the H marked connection of the second switching valve 125 is locked.
  • the liquid coolant flows through the evaporator 95 or the second liquid heat exchanger 93 in the direction of the arrow 1 17 and flows through the fourth coolant interface 13 and the third port 1 11 back to the external load or heat exchanger.
  • the liquid coolant releases heat to the refrigerant, which also flows through the evaporator 95, and is itself cooled in this way.
  • the warm liquid-coolant circuit serves either to heat a heat reservoir or to generate heat, in particular special dissipate heat to the environment.
  • the focus of the function of the heating / cooling module 1 in cooling mode is on the cooling of the cold heat reservoir and not on the heating of another heat reservoir. Accordingly, on the warm side, only heat is dissipated, without the temperature of a heat reservoir increasing, or at least not reaching a certain desired temperature is in the foreground, so that losses in performance can be tolerated during heating.
  • the warm liquid coolant flows via the first port 107 to an external consumer or heat exchanger where it gives off heat and via the second port 109 back into the heating / cooling module 1. Here it enters via the first coolant interface 7 in the gas cooler 25 and the first liquid heat exchanger 23 and flows through it in the direction of the arrow 115. It absorbs heat from the gas cooler 25 also flowing through the refrigerant.
  • the liquid coolant continues to flow via the node f via the fifth coolant interface 17 to the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29 and optionally also to the further liquid cooling jacket 45 of the control device 15.
  • the liquid cooling jacket of the compressor unit is included in the cooling operation and particularly preferably with the remaining liquid Cooling jackets 45, 55 connected in series. The refrigerant compressed in the compressor unit can then be deprived of heat by means of the liquid cooling jacket, so that the cooling capacity of the heating / cooling module 1 is ultimately increased in the manner already described.
  • the liquid coolant absorbs the waste heat of at least one of the components and flows via the sixth coolant interface 19 to the unmarked connection of the second changeover valve 125, which is connected in the cooling operation to the connection marked K, while the port marked H is disabled. From there, the liquid coolant in turn flows via the node g and the first port 107 to the external consumer or heat exchanger. In this case, the second valve actuator 137 is locked.
  • the liquid coolant on the warm side of the heating / cooling module 1 in the cooling operation absorbs heat in the gas cooler 25 and waste heat from the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29 and possibly also the other liquid cooling jackets dissipates, although therefore in cooling mode more heat sources, namely in addition to the gas cooler 25 nor the at least one liquid cooling jacket 55 of the compressor 29 and optionally the other liquid cooling jackets are included in the warm coolant circuit, however, a lower heating power is available than in the heating operation. This is because in the cold coolant circuit except the external consumer or heat exchanger of the heat reservoir to be cooled no further heat sources are included.
  • This effect overcompensates for the additional heat sources included in the warm coolant circuit in cooling mode. This is especially true when the refrigerant in the compressor unit heat was removed through the liquid cooling jacket of the same.
  • the heat extracted from the compressed refrigerant is available to the liquid-refrigerant circuit of the hot side via the liquid cooling jacket of the compressor unit, so that the heat loss due to the colder refrigerant in the gas cooler in a certain way Balances the warm side.
  • the heating / cooling module 1 can be used in heating mode or in cooling mode.
  • the heating or cooling capacity of the heating / cooling module 1, in particular via a speed of the compressor 29 is controlled and / or regulated.
  • a temperature sensor can be provided in or on the heat reservoir to be heated or cooled, which transmits an actual temperature to the control device 15, preferably via an interface.
  • connections 107, 109, 11 1 1, 13 preferably have quick-release couplings with the aid of which external fluid Coolant flow paths, such as pipes or hoses can be connected to the terminals.
  • the heating / cooling module 1 is offered as a compact device with a frame designed as a support frame, for example, in a hardware store for purchase or loan, the borrower or purchaser of the heating / cooling module 1 this via the terminals 107, 109, 1 11, 1 13 to its individual external infrastructure. It is also possible for a purchaser of the heating / cooling module 1 to install this preferably in the trunk of his motor vehicle and to connect it to the water connections thereof.
  • the heating / cooling module 1 then serves as a sort of retrofit unit for a vehicle air conditioning.
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of the heating / cooling module 1 or, in particular, a second exemplary embodiment of the valve block 121.
  • Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the functionality and assignment of the liquid-coolant streams in the heating or cooling mode of the embodiment shown in Figure 5 corresponds completely to that of the embodiment of FIG 4. It is so far referred to the preceding presentation.
  • the valve device 131 is designed differently here: It comprises two temperature-controlled valves 139, 141. These preferably comprise a bimetallic control or bimetallic adjusting device.
  • a dashed line L indicates that the first, temperature-controlled valve 139 detects the temperature of the liquid coolant, which enters the heating / cooling module 1 through the fourth connection 13. It is closed at low temperature and, in a preferred embodiment, opens when the coolant at the measuring location, that is to say in the region of the fourth connection 113, has a temperature of> 15 ° C.
  • the first temperature-controlled valve 139 preferably has a switching hysteresis of particularly preferably approximately 3 to 5 Kelvin. Thus, after being opened by raising the temperature to above 15 ° C, it preferably closes when the temperature at the measuring site decreases to about 10 to 12 ° C or below.
  • the second, temperature-controlled valve 141 By a dashed line L ' is indicated that the second, temperature-controlled valve 141, the temperature of the liquid coolant in the region of the sixth coolant interface 19, ie at the coolant outlet of the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29 and the series-connected liquid cooling jackets detected. It is open when the coolant is comparatively cold, and in a preferred embodiment closes at a temperature of the coolant at the measuring location of> 50 ° C.
  • the second, temperature-controlled valve 141 has a switching hysteresis of particularly preferably about 3 to 5 Kelvin.
  • the second, temperature-controlled valve 141 after being closed by raising the temperature to above 50 ° C, it preferably opens again when the temperature at the measurement site decreases to about 45 to 47 ° C or below.
  • the first, temperature controlled valve 139 is in fluid communication with its inlet to the first node e. Its outlet is in fluid communication with the fourth node h.
  • the inlet of the second, Temperature controlled valve 141 is in fluid communication with the second node f.
  • the outlet of the second temperature controlled valve 141 is in fluid communication with the third node g.
  • temperature-controlled valve 139 With regard to the first, temperature-controlled valve 139, the following appears:
  • the coolant flowing from the evaporator 95 via the third connection 11 to an external consumer or heat exchanger returns to the fourth connection 13, where it then has a temperature at which the first temperature-controlled valve 139 is closed , Therefore, it flows - as already explained in connection with Figure 4 - via the node e to the H marked connection of the first switching valve 123. It thus does not flow through in heating operation, the first, temperature-controlled valve 139.
  • the liquid coolant increases due to predominantly cooling a heat reservoir or due to the increased cooling capacity in the external load or heat exchanger comparatively much heat and therefore reaches a temperature to the fourth port 1 13, in which the first, temperature-controlled valve 139 is opened.
  • the liquid coolant flowing in the heating operation to the measuring location of the second, temperature-controlled valve 141 has not passed through the gas cooler 25 but only the liquid cooling jacket 55 of the compressor 29 and optionally at least one further liquid cooling jacket. It is therefore relatively cold, or has a temperature at which the second, temperature-controlled valve 141 is opened. Therefore, the liquid refrigerant flowing from the gas cooler 25 via the second coolant interface 9 can flow to the first port 107 via the node f through the opened second temperature-controlled valve 141 and the node g.
  • the liquid coolant which reaches the measuring location of the second, temperature-controlled valve 141, has previously not only passed at least one liquid cooling jacket, but additionally the gas cooler 25. It is therefore comparatively warm and in particular has a temperature at which the second, temperature-controlled valve 141 is closed. Therefore, the liquid refrigerant flowing from the gas cooler 25 via the second coolant interface 9 can not flow via the second temperature-controlled valve 141, but flows instead through the node f and the K-labeled port of the first one connected to the unmarked port Changeover valve 123.
  • the equipped with two temperature-controlled valves 139, 141 valve device 131 thus implements the same functionality like the corresponding valve device 131 according to FIG. 4, which comprises the engine valve 133.
  • the valves 139, 141 themselves regulate their opening or closing state due to the temperature of the liquid coolant prevailing at the measuring locations. Therefore, this embodiment of the heating / cooling module 1 and the valve block 121 is simpler, but not so variable in terms of switching temperatures.
  • different switching temperatures can be adjusted via different temperature-controlled valves with different switching characteristics, in particular with different bimetallic actuators having different switching temperatures.
  • the valve block 121 also includes an additional valve, not shown, via which heat from the liquid coolant circuit passing through the gas cooler 25 can be introduced into the liquid coolant circuit during heating operation, which passes through the evaporator 95.
  • This valve is preferably designed as a check valve and in particular so that targeted leakage can be realized. It can then be supplied to the evaporator 95 from the gas cooler 25 additional heat, which is useful in particular in a first heating phase of the Schubetnebs for rapid heating.
  • the additional valve can also be designed as an electrical or thermostatic valve, in particular if such a control is desired.
  • the separate hot and cold liquid-coolant circuits are connected in order to transfer part of the heat from the warm liquid-coolant circuit into the cold liquid-coolant circuit and, in particular, to the to feed steamer 95.
  • the heat output increases overall, because the additional heat is coupled into the refrigerant circuit, there to supply mechanical energy by means of the compressor 29 as an increased heating power - according to the principle of the heat pump - turn to the gas cooler 25 and thus the warm liquid coolant circuit to be supplied.
  • valve block 121 preferably also includes a mixing valve, also not shown, through which hot liquid coolant from the warm liquid-refrigerant circuit can be mixed with cold liquid coolant from the cold liquid-coolant circuit.
  • the liquid coolant which can be removed from the mixing valve is then available for the temperature control of a consumer with liquid coolant of a desired temperature.
  • the temperature of the flowing from the mixing valve to a consumer liquid coolant is preferably controlled and / or regulated.
  • the corresponding control and / or regulation is preferably also taken over by the control device 15.
  • the mixing valve is connected with its connection for hot liquid coolant with a warmest point of the heating / cooling module 1, which is marked in Figure 5 with the letter W. This is arranged directly at the outlet of the liquid coolant from the gas cooler 25.
  • the mixing valve is preferably connected to a coldest point of the heating / cooling module 1, which in Figure 5 is marked with the letter C. This is arranged directly at the outlet of the evaporator 95.
  • lines for the liquid coolant are preferably structurally combined together with the valve block 121 to form a coolant block.
  • the compressor heat exchanger unit 3 and the evaporator heat exchanger unit 5 are structurally combined to form a refrigerant block.
  • Figure 6 shows a partial view of another embodiment of the heating / cooling module 1.
  • the frame 143 is shown, which the compressor heat exchanger unit 3, the evaporator heat exchanger unit 5, the controller 15, the terminals 107, 109, 11 1, 1 13, and preferably also not shown illustrated valve block 121 includes.
  • the frame 143 is designed as a carrying frame and here comprises at a top of the heating / cooling module 1, a first support portion 145 with a carrying handle 147.
  • the heating / cooling module 1 can thus be very easily grasped and worn like a suitcase.
  • Laterally on the frame 143 are preferably further support portions 149, 149 'are formed, which here in each case two grip portions 151, 153, 151', 153 'include.
  • the frame 143 and thus the heating / cooling module 1 also very easy laterally and especially easily gripped by two people, carried and lifted.
  • the frame 143 preferably surrounds the heating / cooling module 1 from all sides, so that it effectively secures it against impacts, in particular during transport. Furthermore, the heating / cooling module 1 is very compact, because no elements of the same protrude beyond the frame 143 addition. Overall, it can be seen that with the heating / cooling module 1 a compact, flexible and versatile module for heating, cooling and combined heating / cooling applications, especially in the stationary and especially in the home, yard and garden area given is.

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Abstract

Es wird ein kompaktes Heiz-/Kühl-Modul (1), mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdichter (29), einen Gaskühler (25), ein Expansionsorgan (87) und einen Verdampfer (95) umfasst, wobei der Gaskühler (25) einen ersten, von einem Kühlmittel durchströmten Flüssigkeits-Wärmetauscher (23) umfasst, und wobei der Verdampfer (95) einen zweiten, von einem Kühlmittel durchströmten Flüssigkeits-Wärmetauscher (93) umfasst, vorgeschlagen. Das kompakte Heiz-/Kühl-Modul (1) zeichnet sich dadurch aus, dass der Verdichter (29) und der Gaskühler (25) und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher (23) zusammen in thermischem Kontakt miteinander angeordnet sind, dass das Expansionsorgan (87), der Verdampfer (95) und damit auch der zweite Flüssigkeits-Wärmetauscher (93) zusammen in thermischem Kontakt miteinander angeordnet sind, und dass der Verdichter (29) und der Gaskühler (25) und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher (23) einerseits und das Expansionsorgan (87), der Verdampfer (95) und damit auch der zweite Flüssigkeits-Wärmetauscher (93) andererseits durch einen thermischen Isolationsbereich voneinander getrennt angeordnet sind.

Description

Kompaktes Heiz-/ ühl-Modul und Verwendung eines kompakten
Heiz-/Kühl- oduls
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Heiz-/Küh [-Modul gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung eines Heiz-/Kühl-Moduls gemäß Oberbegriff des Anspruchs 24.
Ein Heiz-/Kühl-Modul der hier angesprochenen Art umfasst einen Kältemittel-Kreislauf, der einen Verdichter zur Verdichtung eines Kältemittels, einen Gaskühler zur Kühlung des verdichteten, heißen Käl- temittels, ein Expansionsorgan zur Entspannung und somit Abkühlung des Kältemittels und einen Verdampfer zur Erwärmung des entspannten, abgekühlten Kältemittels umfasst. Bei dem hier angesprochenen Heiz-/Kühl-Modul weist der Gaskühler einen ersten, von einem Flüssigkeits-Kühlmittel durchströmten Flüssigkeits- Wärmetauscher auf. Der Verdampfer weist einen zweiten, von einem Flüssigkeits-Kühlmittel durchströmten Flüssigkeits-Wärmetauscher auf. Hierdurch ist es möglich, einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Flüssigkeits-Kühlmittel in dem Gaskühler und dem von ihm umfassten Flüssigkeits-Wärmetauscher einerseits, und in dem Verdampfer und dem von diesem umfassten Flüssigkeits- Wärmetauscher andererseits sehr effektiv zu gestalten. Von dem Gaskühler abgeführte Wärme kann dann von einem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf ihrem Bestimmungsort zugeführt werden, während einer Umgebung oder einem Wärmereservoir entnommene Wärme von einem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittelkreislauf dem Verdampfer und damit dem Käitemittelkreislauf zuführbar ist. Entsprechende Heiz-/Kühl-Einrichtungen sind im Kraftfahrzeugbereich bekannt um jedenfalls eine Klimatisierung, je nach Betriebsart aber
Bestätigungskopie| auch eine Erwärmung eines Fahrgast-Innenraums zu ermöglichen. Im sogenannten stationären Bereich, also in einem Bereich jenseits der Kraftfahrzeug-Technologie werden üblicherweise entweder reine Heizeinrichtungen zum Heizen oder reine Kühleinrichtungen zum Kühlen, sowie gegebenenfalls eine Kombination einer Heizeinrichtung mit einer Kühleinrichtung angewendet. Diese Einrichtungen sind häufig fest installiert, vergleichsweise groß, nicht flexibel einsetzbar und insbesondere nicht tragbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Heiz-/Kühl-Modul sowie eine Verwendung hierfür zu schaffen, wobei das Heiz-/Küht-Modul insbesondere im stationären Bereich flexibel einsetzbar, bevorzugt auch tragbar ausgebildet ist, wobei es zur Heizung, zur Kühlung oder auch zur kombinierten Heizung und Kühlung eingesetzt werden kann. Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Heiz-/Kühl-Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass der Verdichter und der Gaskühler und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher zusammen in thermischem Kontakt miteinander angeordnet sind, dass das Expansionsorgan, der Verdampfer und damit auch der zweite Flüssigkeits- Wärmetauscher zusammen in thermischem Kontakt miteinander angeordnet sind, und dass der Verdichter und der Gaskühler und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher einerseits und das Expansionsorgan, der Verdampfer und damit auch der zweite Flüssig- keits-Wärmetauscher andererseits durch einen thermischen Isolationsbereich voneinander getrennt angeordnet sind. Bevorzugt ist der Gaskühler als erster Flüssigkeits-Wärmetauscher ausgebildet. Ebenso ist bevorzugt der Verdampfer als zweiter Flüssigkeits- Wärmetauscher ausgebildet.
Das Heiz-/Kühl-Modul ist besonders kompakt aufgebaut, weil die warmen Komponenten des Moduls, nämlich der Verdichter und der Gaskühler sowie der von dem Gaskühler umfasste oder mit dem Gaskühler identische erste Flüssigkeits-Wärmetauscher baulich zu- sammengefasst sind, wobei auch die kalten Komponenten des Heiz- /Kühl-Moduls, nämlich das Expansionsorgan, der Verdampfer und auch der von dem Verdampfer umfasste oder mit dem Verdampfer identische zweite Flüssigkeits-Wärmetauscher baulich zusammenge- fasst sind. Die kompakte Anordnung der warmen Komponenten sowie der kalten Komponenten als Einheit führt auch zu einer besonders günstigen thermischen Aufteilung, so dass Wärmeverluste vermieden und der Wirkungsgrad des Heiz-/Kühl-Moduls erhöht wer- den. Der enge thermische Kontakt der warmen Komponenten untereinander führt zu einer optimalen Verteilung der Wärme innerhalb derselben, wobei durch die Trennung der warmen Komponenten von den kalten Komponenten mithilfe des thermischen Isolationsbereichs ein Verlust von Wärme zur kalten Seite hin vermieden wird. Statt- dessen wird erreicht, dass die auf der warmen Seite vorliegende Wärme quasi vollständig in dem Gaskühler zur Verfügung steht und dort ohne Verluste an den ersten Flüssigkeits-Wärmetauscher beziehungsweise das darin strömende Flüssigkeits-Kühlmittel abgegeben werden kann. Ebenso führt die gemeinsame Anordnung der kal- ten Komponenten in engem thermischen Kontakt miteinander dazu, dass in diesem Bereich eine optimale Wärmeverteilung vorliegt, und dass insbesondere keine Wärme von außen eindringen kann. Da die kalten Komponenten durch den thermischen Isolationsbereich von den warmen Komponenten isoliert sind, kann insbesondere keine Wärme von den warmen Komponenten zu den kalten Komponenten hin verloren gehen. Dies hat zur Folge, dass die Kälteleistung quasi ungemindert in dem Verdampfer zur Verfügung steht, beziehungsweise dass das Kältemittel in dem Verdampfer eine möglichst tiefe Temperatur aufweist. Entsprechend kann dem Flüssigkeitskühlmittel in dem zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher eine maximale Wärmemenge entzogen werden. Aufgrund der baulichen Zusammenfassung der warmen Komponenten einerseits in engem thermischem Kontakt miteinander und der kalten Komponenten andererseits in engem thermischen Kontakt miteinander, und in thermischer Isolation der kalten und warmen Komponenten voneinander, werden insgesamt sowohl die Heizleistung als auch die Kälteleistung des Heiz- /Kühl-Moduls optimiert. Aufgrund seiner kompakten Ausbildung ist das Heiz-/Kühl-Modul flexibel einsetzbar und leicht zu transportieren. Es wird ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Verdichter und der Gaskühler und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher gemeinsam als kompakte Verdichter-Wärmetauscher-Einheit ausgebildet und vorzugsweise ineinander geschachtelt angeordnet sind. Hierdurch ist es besonders vor- teilhaft möglich, die warmen Komponenten des Heiz-/Kühl-Moduls baulich in engem thermischem Kontakt miteinander zusammenzufassen.
Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass das Expansionsorgan, der Verdampfer und damit auch der zweite Flüssigkeits-Wärmetauscher gemeinsam als kompakte Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit ausgebildet und vorzugsweise ineinander geschachtelt angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, die kalten Komponenten des Heiz-/Kühl-Moduls baulich in engem thermischem Kontakt miteinander zusammenzufassen.
Es wird ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass der thermische Isolationsbereich einen Luftspalt um- fasst. Vorzugsweise ist der thermische Isolationsbereich als Luftspalt ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass der thermische Isolationsbereich mindestens ein Isolationsmaterial aufweist. Zusätzlich oder alternativ ist es außerdem möglich, dass der thermische Isolationsbereich einen evakuierten Bereich aufweist. Weiterhin ist es zusätzlich oder alternativ möglich, dass der thermische Isolationsbereich einen verspiegelten Bereich umfasst, um auch Strahlungswärme abschirmen zu können. Luft ist allerdings ein hervorragender Isolator, sodass vorzugsweise lediglich vorgesehen ist, dass die warmen Komponenten einerseits und die kalten Komponenten andererseits baulich so zusammengefasst und voneinander getrennt angeordnet sind, dass zwischen den warmen Komponenten einerseits und den kalten Komponenten andererseits ein Luftspalt verbleibt. Hierdurch ist das Heiz-/Kühl-Modul besonders kostengünstig und einfach herstellbar. Es wird ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass es einen ersten Anschluss als Kühlmittel-Vorlauf einer warmen Seite, einen zweiten Anschluss als Kühlmittel-Rücklauf der warmen Seite, einen dritten Anschluss als Kühlmittel-Vorlauf einer kalten Seite und einen vierten Anschluss als Kühlmittel-Rücklauf der kalten Seite aufweist. Innerhalb des kompakten Heiz-/Kühl-Moduls wird auf einer warmen Seite ein warmer Kühlmittel-Teilkreislauf realisiert, der mit dem ersten Anschluss einen Vorlauf und mit dem zweiten Anschluss einen Rücklauf umfasst. An den Anschlüssen sind Kühlmittel-Leitungen anschließbar, um einen vollständigen, warmen Kühlmittel-Kreislauf zu verwirklichen. Außerdem umfasst das kompakte Heiz-/Kühl- odu! eine kalte Seite mit einem kalten Kühlmittel- Teilkreislauf, der mit dem dritten Anschluss einen Vorlauf und mit dem vierten einen Rücklauf für Fiüssigkeits-Kühlmittel aufweist. Mit den Anschlüssen sind Kühlmittel-Leitungen verbindbar, um einen vollständigen, kalten Kühlmittel-Kreislauf zu realisieren. Dabei sprechen die Begriffe„warm" und„kalt" keine absoluten Temperaturen an, sondern es wird damit ausgedrückt, dass das Kühlmittel auf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls eine höhere Temperatur aufweist als auf der kalten Seite. Innerhalb des Heiz-/Kühl-Moduls wird ein Wärmefluss von der kalten auf die warme Seite verwirklicht, das heißt, dem kalten Kühlmittel-Kreislauf wird Wärme entzogen, so dass dieser gekühlt wird, während dem warmen Kühlmittel-Kreislauf Wärme zugeführt wird, so dass dieser erwärmt wird. Damit steht der kalte Kühlmittel-Kreislauf prinzipiell zur Kühlung oder zur Entnahme von Wärme aus einem Wärmereservoir zur Verfügung, während der warme Kühlmittel-Kreislauf zur Heizung oder zur Abfuhr von Wärme an ein Wärmereservoir zur Verfügung steht. Ein flexibler Einsatz des Heiz-/Kühl-Modu!s ergibt sich auch daraus, dass das Heiz-/Kühl-Modul in verschiedener Weise, beispielsweise als reine Kälteanlage beziehungsweise zur Klimatisierung eines zu kühlenden Bereichs einsetzbar ist. Dies spricht an, dass ein Wärmereservoir mit vergleichsweise kleiner Wärmekapazität mit Hilfe des kalten Kühlmittel-Kreislaufs gekühlt wird, während Abwärme durch den warmen Kühlmittel-Kreislauf an ein Wärmereservoir mit vergleichsweise großer Wärmekapazität abgegeben wird. Das zu kühlende Wärmereservoir kann dabei beispielsweise ein Innenraum eines Gebäudes, eines Kühl- oder Gefrierkompartiments, eines Le- bensmittellagerraums, eines Lieferwagen-Laderaums oder einer anderen geeigneten Vorrichtung sein. Die Abwärme wird durch den warmen Kühlmittel-Kreislauf vorzugsweise an eine Umgebung außerhalb des zu kühlenden Bereichs abgegeben, wobei beispielswei- se der warme Kühlmittel-Kreislauf einen Wärmetauscher umfasst, der an einer Gebäudeaußenwand angeordnet ist. Typischerweise zeichnet sich also die Kälteanlagen- beziehungsweise Klimatisierungsfunktion des Heiz-/Kühl-Moduls dadurch aus, dass die Wärmekapazität des zu kühlenden Wärmereservoirs sehr viel kleiner ist als die Wärmekapazität des Wärmereservoirs, in welches Abwärme abgeben wird. Während also das zu kühlende Wärmereservoir effektiv gekühlt wird, ändert sich die Temperatur des Wärmereservoirs, in welches Wärme abgegeben wird, kaum oder gar nicht.
Mit dem Heiz-/Kühl-Modul ist auch eine reine Heizfunktion realisier- bar. In diesem Fall wird mit Hilfe des warmen Kühlmittel-Kreislaufs ein Wärmereservoir mit einer vergleichsweise kleinen Wärmekapazität geheizt, während zugleich mit Hilfe des kalten Kühlmittel- Kreislaufs Wärme aus einem Wärmereservoir mit vergleichsweise großer Wärmekapazität aufgenommen wird. Dabei ändert sich die Temperatur des zu beheizenden Wärmereservoirs, dieses wird also effektiv geheizt, während die Temperatur des Wärmereservoirs, aus dem Wärme aufgenommen wird, kaum oder nur wenig verändert wird. Bei dem zu heizenden Wärmereservoir kann es sich beispielsweise um einen Innenraum eines Gebäudes, ein Swimmingpool, ei- ne Garage, eine Sitzecke, eine Fahrerkabine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, oder um einen anderen, geeigneten Bereich handeln. Als Wärmequelle dient vorzugsweise eine Umgebung des zu heizenden Reservoirs, das heißt, der kalte Kühlmittel-Kreislauf umfasst bevorzugt einen Wärmetauscher, welcher beispielsweise an der Außenwand eines Gebäudes angeordnet ist beziehungsweise mit einer Umgebung außerhalb des zu heizenden Bereichs in Wirkverbindung steht.
Besonders interessant ist allerdings die Möglichkeit, das Heiz-/Kühl- Modul als Wärmepumpe derart einzusetzen, dass ein erstes Wärmereservoir geheizt und ein zweites Wärmereservoir gekühlt wird. Dabei sind beide Wärmereservoire bezüglich ihrer Wärmekapazität so gewählt, dass sich in beiden eine Temperaturänderung ergibt So ist es beispielsweise möglich, innerhalb eines Gebäudes, beispielswei- se eines Wohnhauses, einen Swimmingpool zu heizen und zugleich einen Wohnraum zu kühlen. Hierzu steht der kalte Kühlmittel- Kreislauf mit dem zu kühlenden Wärmereservoir, vorzugsweise über einen Wärmetauscher, in Wirkverbindung, während der warme Kühlmittel-Kreislauf, vorzugsweise über einen Wärmetauscher oder einen Heizkörper mit dem zu heizenden Wärmereservoir in Wirkverbindung steht. Es ist auch möglich, beispielsweise einen Innenraum eines Getränkeautomaten zu kühlen und zugleich eine vorzugsweise neben dem Getränkeautomaten angeordnete Sitzecke zu heizen. Auch ein vorzugsweise in räumlicher Nähe zu dem Getränkeautoma- ten oder einem Kühlschrank angeordneter Büroraum kann geheizt werden, während der Innenraum des Getränkeautomaten oder des Kühlschranks gekühlt wird. Ebenso ist es möglich, den Laderaum eines Lastkraftwagens zu kühlen, während die Fahrerkabine geheizt wird. Schließlich ist es auch möglich, das kompakte Heiz-/Kühl- Modul beispielsweise in den Kofferraum eines Personenkraftwagens einzubauen und dort mit den Wasseranschlüssen der Kraftfahrzeug- Wasserkreisläufe zu verbinden. Das Heiz-/Kühl-Modul ist so quasi als Nachrüstaggregat für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage nutzbar. Insbesondere für Hobbybastler ist es attraktiv, ihr Kraftfahrzeug mit dem kompakten Heiz-/Kü hl- Modul auszustatten oder nachzurüsten.
Der erste Anschluss des Heiz-/Kühl-Moduls wird vorzugsweise mit einem Eingang eines externen, also nicht von dem Heiz-/Kühl-Modul umfassten Wärmetauschers oder eines Heizgeräts, beispielsweise eines Heizkörpers verbunden, so dass Wärme aus dem warmen Kühlmittel-Kreislauf abführbar ist. Daher dient der erste Anschluss als Kühlmittel-Vorlauf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls. Der zweite Anschluss wird vorzugsweise mit dem Ausgang des entspre- chenden Wärmetauschers oder Heizgerätes verbunden, so dass er als Kühlmittel-Rücklauf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls dient.
Der dritte Anschluss wird vorzugsweise mit dem Eingang eines externen Wärmetauschers oder eines Kühlgerätes verbunden, über welches Wärme aufgenommen beziehungsweise ein Wärmereservoir gekühlt werden soll. Der dritte Anschluss dient daher als Kühlmittel-Vorlauf der kalten Seite des Heiz-/Kühl-Moduls. Der vierte Anschluss wird vorzugsweise mit einem Ausgang eines Wärmetauschers oder Kühlgerätes verbunden, so dass er als Kühlmittel- Rücklauf der kalten Seite des Heiz-/Kühl-Moduls dient.
Es wird ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches durch eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung insbesondere des Verdichters gekennzeichnet ist. Mithilfe der Steuereinrichtung kann insbesondere eine Leistungsaufnahme sowie eine Heiz- und/oder Kühlleistung des Heiz-/Kühl-Moduls eingestellt werden. Bevorzugt sind auch verschiedene Betriebsarten des Heiz-/Kühl-Moduls durch die Steuereinrichtung auswähl- beziehungsweise ansteuerbar. Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verdichter, der Gaskühler und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher, das Expansionsorgan, der Verdampfer und damit auch der zweite Flüssigkeits-Wärmetauscher, sowie die Anschlüsse insgesamt an oder in einer gemeinsamen Halterung angeordnet sind. Bevorzugt ist auch die Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Verdichters an oder in der gemeinsamen Halterung angeordnet. Diese kann als Kasten, Kiste, Gehäuse, als Gestell oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein. Das Heiz-/Kühl-Modul ist hierdurch besonders kompakt und flexibel einsetzbar, insbesondere tragbar. Vorzugsweise sichert die gemeinsame Halterung auch die Komponenten des Heiz-/Kühl-Moduls gegen Beschädigung während des Betriebs und beim Transport. Besonders bevorzugt ist an der gemeinsamen Halterung mindestens ein Haltemittel, beispiels- weise ein Griff vorgesehen, an welchem das Heiz-/Kühl-Modul er- fasst und vorzugsweise auch getragen werden kann.
Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Kältemittel-Kreislauf einen Kältemittel- Sammelbehälter umfasst, der zusammen mit dem Expansionsorgan, dem Verdampfer und damit auch dem zweiten Flüssigkeits- Wärmetauscher und in thermischem Kontakt mit diesen angeordnet ist. Der Kältemittel-Sammelbehälter ist also vorzugsweise den kalten Komponenten des Heiz-/Kühl-Moduls zugeordnet und steht in thermischem Kontakt mit diesen. Bevorzugt ist er von der Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit umfasst.
Es wird ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, bei welchem die gemeinsame Halterung als Rahmengestell ausgebildet ist. Dieses umfasst vorzugsweise die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit, die Verdamp- fer-Wärmetauscher-Einheit und die Anschlüsse. Alle Komponenten des Heiz-/Kühl-Moduls sind in dem Rahmengestell beziehungsweise an dem Rahmengestell angeordnet, so dass sie leicht gemeinsam transportiert werden können. Vorzugsweise umfasst das Rahmenge- stell auch die Steuereinrichtung zur Ansteuerung insbesondere des Verdichters. Besonders bevorzugt umfasst das Rahmengestell die Komponenten in einer Weise, dass es zugleich eine äußere Begrenzung des Heiz-/Kühl-Moduls verwirklicht. Es ragen dann keine Komponenten des Heiz-/Kühl-Moduls über das Rahmengestell hinaus, so dass eine gewisse Transport- und Gebrauchssicherheit, und zugleich eine kompakte Anordnung sowie eine leichte Transportierbarkeit des Heiz-/Kühl-Moduls gewährleistet sind.
Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass das Rahmengestell als Tragegestell ausgebildet ist. Das kompakte Heiz-/Kühl-Modul ist dann tragbar ausgebildet. Es ist daher besonders leicht transportierbar und sehr flexibel einsetzbar. Je nach Einsatzort und gewünschter Anwendung kann dann insbesondere eine reine Kälteanlagen- beziehungsweise Klimatisierungsfunktion, eine reine Heizfunktion oder auch eine kombinierte Heiz-/Kühl-Funktion realisiert werden. Insgesamt ist das Heiz-/Kühl- Modul also bedarfsgerecht einsetzbar und rasch und schnell an verschiedenen Orten in verschiedener weise verwendbar.
Bevorzugt wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit eine erste Kühlmittel-Schnittstelle und eine zweite Kühlmittel-Schnittstelle aufweist, wobei die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit eine dritte Kühlmittel-Schnittstelle und eine vierte Kühlmittel-Schnittstelle aufweist. Dabei ist der erste Anschluss des Heiz-/Kühl-Moduls mit der zweiten Kühlmittel-Schnittstelle verbindbar, vorzugsweise verbunden. Der zweite Anschluss ist mit der ersten Kühlmittel-Schnittstelle verbindbar, vorzugsweise verbunden. Der dritte Anschuss ist mit der vierten Kühlmittel-Schnittstelle verbindbar, vorzugsweise verbunden. Der vierte Anschluss ist mit der dritten Kühlmittel-Schnittstelle verbindbar, vorzugsweise verbunden. Damit zeigt sich, dass bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorlauf der warmen Seite des Heiz-/Kühl- Moduls, nämlich der erste Anschluss, stets mit einem Ausgang für das Flüssigkeits-Kühlmittel der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit verbunden ist, der durch die zweite Kühlmittel-Schnittstelle gebildet wird. Der zweite Anschluss, nämlich der Rücklauf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls, ist stets mit einem Eingang für das Flüssigkeits-Kühlmittel der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit verbunden, nämlich mit der ersten Kühlmittel-Schnittstelle. Der Vorlauf der kalten Seite des Heiz-/Kühl-Moduls, nämlich der dritte Anschluss, ist stets mit einem Ausgang für das Flüssigkeits-Kühlmittel aus der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit, nämlich der vierten Kühlmittel- Schnittstelle verbunden. Der Rücklauf der kalten Seite des Heiz- /Kühl-Moduls, nämlich der vierte Anschluss, ist stets mit einem Ein- gang der Verdampfer- Wärmeta uscher-Einheit, nämlich der dritten Kühlmittel-Schnittstelle verbunden. Letztlich ist also der Vorlauf der warmen Seite mit dem Ausgang der warmen Komponenten verbunden, und der Rücklauf der warmen Seite ist mit dem Eingang der warmen Komponenten verbunden. Der Vorlauf der kalten Seite ist mit dem Ausgang der kalten Komponenten verbunden, während der Rücklauf der kalten Seite mit dem Eingang der kalten Komponenten verbunden ist. Insgesamt zeigt sich so, dass die durch das Heiz- /Kühl- odul bereitgestellten Flüssigkeits-Teilkreisläufe mit weiteren externen Strömungspfaden für das Flüssigkeits-Kühlmittel zu voll- ständigen Kühlmittel-Kreisläufen verbunden werden können, von denen der eine stets eine höhere Temperatur aufweist als der andere. Durch das Heiz-/Kühl-Modul wird dabei Wärme von dem kalten Kreislauf zum warmen Kreislauf gefördert. Es wird ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich durch einen Ventilblock auszeichnet, mithilfe dessen zumindest einige der Anschlüsse schaltbar sind. Hierdurch sind ein Heiz- und ein Kühlbetrieb realisierbar, wobei insbesondere weitere Wärmequellen in den Ge- samtprozess einbezogen werden können. Der Ventilblock ist bevor- zugt von der gemeinsamen Halterung umfasst, insbesondere an oder in dieser angeordnet. Besonders bevorzugt ist er von der Steuereinrichtung ansteuerbar, sodass ein Heiz- und ein Kühlbetrieb realisiert werden können. Dabei spricht der Kühlbetrieb an, dass der Schwerpunkt der Verwendung des Heiz-/Kühl-Moduis darauf liegt, ein Wärmereservoir abzukühlen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Heiz-/Kühl- odul im reinen Kälteanlagen- oder Klimatisierungsbetrieb eingesetzt wird. Es ist jedoch auch der Fall, wenn ein erstes Wärmereservoir von dem Heiz-/Kühl-Modul gekühlt werden soll, während ein zweites Wärmereservoir geheizt werden soll, wenn dabei die Kühlung des einen Wärme reservoirs höher gewichtet wird, der Schwerpunkt des Betriebs also auf der Kühlleistung liegt. Es wird in Kauf genommen, wenn die Temperatur des erwärmten Bereichs nicht in der gewünschten Weise ansteigt, während das gekühlte Reservoir nach Vorgabe gekühlt werden soll. Umgekehrt spricht ein Heizbetrieb an, dass der Schwerpunkt der Verwendung des Heiz- /Kühl-Moduls auf dem Heizen liegt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Heiz-/Kühl-Modul im reinen Heizbetrieb verwendet wird. Es ist ebenso der Fall, wenn das Modul kombiniert verwendet wird, wobei der Schwerpunkt auf dem Aufheizen eines Wärmereser- voirs und nicht auf dem Kühlen eines anderen Reservoirs liegt. Entsprechend wird hier in Kauf genommen, wenn das gekühlte Reservoir nicht auf eine gewünschte Temperatur gekühlt wird, während bei dem erwärmten Reservoir nach Möglichkeit auf das Erreichen einer Soll-Temperatur beziehungsweise auf eine ausreichende Heizleistung geachtet wird.
In diesem Zusammenhang wird ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, bei welchem - wie bereits zuvor beschrieben - die Verdichter- Wärmetauscher-Einheit eine erste und zweite Kühlmittel-Schnittsteile aufweist, wobei die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit eine dritte und vierte Kühlmittel-Schnittstelle aufweist. Darüber hinaus weist bei diesem Ausführungsbeispiel der Verdichter einen Flüssigkeits- Kühlmantel auf, der mit einer fünften Kühlmittel-Schnittstelle und mit einer sechsten Kühlmittel-Schnittstelle in Fluidverbindung steht. Mit- hilfe des Ventilblocks ist der erste Anschluss, also der Vorlauf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls, in einem Kühlbetrieb mit der sechsten Kühlmittel-Schnittstelle und in einem Heizbetrieb mit der zweiten Kühlmittel-Schnittstelle verbindbar, vorzugsweise verbunden. Der Rücklauf der warmen Seite, also der zweite Anschluss ist in dem Kühlbetrieb und in dem Heizbetrieb stets mit der ersten Kühlmittel- Schnittstelle verbindbar, vorzugsweise verbunden. Der Vorlauf der kalten Seite des Heiz-/Kühl-Moduls, nämlich der dritte Anschluss, ist sowohl in dem Kühlbetrieb als auch in dem Heizbetrieb mit der vierten Kühlmittel-Schnittstelle verbindbar, vorzugsweise verbunden. Der vierte Anschluss, also der Rücklauf der kalten Seite, ist in dem Kühlbetrieb mit der dritten Kühlmittel-Schnittstelle und in dem Heizbetrieb mit der fünften Kühlmittel-Schnittstelle verbindbar, vorzugsweise verbunden. Die fünfte Kühlmittel-Schnittstelle stellt vorzugsweise einen Eingang für das Flüssigkeits-Kühlmittel in den Flüssigkeits- Kühlmantel des Verdichters dar. Die sechste Kühlmittel-Schnittstelle stellt vorzugsweise einen Austritt des Flüssigkeits-Kühlmittels aus dem Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters dar.
Damit zeigt sich insgesamt Folgendes: Flüssigkeits-Kühlmittel, das auf der warmen Seite über den Rücklauf, also den zweiten An- schluss, vom Verbraucher zurückströmt, wird stets der ersten Kühlmittel-Schnittstelle, also letztlich einem Eingang des Gaskühlers beziehungsweise des ersten Flüssigkeits-Wärmetauschers zugeleitet. Flüssigkeits-Kühlmittel, welches über den Vorlauf der kalten Seite, also dem dritten Anschluss, zu einem Verbraucher strömt, wird stets der vierten Kühlmittel-Schnittstelle, letztlich also einem Ausgang des Verdampfers beziehungsweise des zweiten Flüssigkeits- Wärmetauschers entnommen.
Flüssigkeits-Kühlmittel, welches über den Vorlauf der warmen Seite, nämlich den ersten Anschluss, zu einem Verbraucher strömt, um diesen zu heizen oder Wärme abzuführen, wird in dem Kühlbetrieb der sechsten Kühlmittel-Schnittstelle entnommen, es hat also zusätzlich den Weg über den Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters genommen, vorzugsweise ist zugleich die fünfte Kühlmittel-Schnittstelle mit der zweiten Kühlmittel-Schnittstelle verbunden, sodass also der Ausgang des Gaskühlers beziehungsweise des ersten Flüssigkeits- Wärmetauschers mit dem Eingang des Flüssigkeits-Kühlmantels des Verdichters verbunden ist. Insgesamt strömt damit in dem Kühlbetrieb das Flüssigkeits-Kühlmittel in dem Heiz-/Kühl-Modul durch den Gaskühler beziehungsweise den ersten Flüssigkeits-Wärmetauscher und durch den Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters. Damit wird zugleich die Abwärme des Verdichters über den warmen Kühlmittel- Kreislauf abgeführt. In dem Heizbetrieb ist der Vorlauf der warmen Seite mit der zweiten Kühlmittel-Schnittstelle, also mit dem Ausgang des Gaskühlers beziehungsweise des ersten Flüssigkeits-Wärmetauschers verbunden. Damit wird das in Gaskühler aufgeheizte Flüssigkeits-Kühlmittel über den Vorlauf der warmen Seite zum Verbraucher geleitet.
Der Rücklauf der kalten Seite ist im Kühlbetrieb mit der dritten Kühlmittel-Schnittstelle verbunden, sodass das vom Verbraucher zurückströmende, kalte Flüssigkeits-Kühlmittel direkt dem Eingang des Verdampfers beziehungsweise des zweiten Flüssigkeits- Wärmetauschers zugeführt wird.
In dem Heizbetrieb ist der Rücklauf der kalten Seite, also der vierte Anschluss, mit der fünften Kühlmittel-Schnittstelle verbunden, sodass das vom Verbraucher zurückströmende Kühlmittel zunächst in den Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters geleitet wird. Zugleich ist vorzugsweise die sechste Kühlmittel-Schnittstelle mit der dritten Kühlmittel-Schnittstelle verbunden, sodass das Kühlmittel von dem Ausgang des Flüssigkeits-Kühlmantels des Verdichters zu dem Eingang des Verdampfers beziehungsweise des zweiten Flüssigkeits- Wärmetauschers geleitet wird. Das durch das Heiz-/Kühl- odul strömende Kühlmittel der kalten Seite wird also zunächst durch den Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters geleitet, wo es dessen Abwärme aufnimmt. Diese transportiert es weiter zum Verdampfer. Dort nimmt das Kältemittel die Abwärme des Verdichters und die von dem externen Verbraucher oder Wärmetauscher aufgenommene Wärme zumindest teilweise auf und strömt daher mit höherer Temperatur vom Verdampfer zum Verdichter. Entsprechend hat es nach der Verdichtung in dem Verdichter ebenfalls eine höhere Temperatur, sodass insbesondere auch im Gaskühler und im ersten Flüssigkeits- Wärmetauscher eine höhere Temperatur beziehungsweise eine größere Wärmemenge zur Verfügung steht. Letztlich wird also auf diese Weise die Abwärme des Verdichters über den Verdampfer und den Kältemittel-Kreislauf dem Gaskühler und damit dem warmen Flüs- sigkeits-Kühlmittel-Kreislauf, also der warmen Seite des Heiz-/Kühl- Moduis zugeführt. Somit steht daher im Heizbetrieb eine größere Wärmemenge zur Verfügung, als wenn die Abwärme des Verdichters lediglich abgeführt würde. Stattdessen wird der Verdichter beziehungsweise sein Flüssigkeits-Kühlmantel als zusätzliche Wärme- quelle auf der kalten Seite in den Prozess einbezogen, und die hier entnommene Wärmemenge wird der warmen Seite zu Heizzwecken zugeführt.
Damit zeigt sich auch Folgendes: Da im Heizbetrieb eine zusätzliche Wärmequelle in den kalten Kühlmittel-Kreislauf einbezogen ist, ist dieser dann weniger kalt als in dem Kühlbetrieb. Es steht also eine verminderte Kälteleistung zur Verfügung. Zugleich steht auf der warmen Seite eine erhöhte Heizleistung zur Verfügung, weil die der zusätzlichen Wärmequelle, nämlich dem Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters entnommene Wärmemenge der warmen Seite über den Verdampfer, den Kältemittel-Kreislauf und den Gaskühler zugeführt wird.
In dem Kühlbetrieb wird die Abwärme des Verdichters über den warmen Kühlmittel-Kreislauf abgeführt. Entsprechend steht in dem kalten Kühlmittel-Kreislauf eine höhere Kälteleistung zur Verfügung als im Heizbetrieb, weil keine zusätzliche Wärmequelle hier einbezogen ist. Das Kältemittel wird entsprechend im Verdampfer weniger stark erwärmt und gelangt entsprechend kälter in den Gaskühler. Daher steht auf der warmen Seite, insbesondere in dem warmen Kühlmittel-Kreislauf, eine geringere Heizleistung zur Verfügung als im Heizbetrieb. Demnach liegt der Schwerpunkt im Heizbetrieb auf einer optimierten Heizleistung, während im Kühlbetrieb der Schwerpunkt auf einer optimierten Kühlleistung liegt. Es wird ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Verdichter einen Motor aufweist, der vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet ist. Dieser umfasst den Flüssigkeits- Kühlmantel des Verdichters, der mithilfe des Ventilblocks insbesondere in einem Heizbetrieb in einen Kühlmittel-Strömungspfad einbe- ziehbar ist. Wenn hier demnach der Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters angesprochen ist, ist hiermit stets der Flüssigkeits- Kühlmantel des Motors, insbesondere des Elektromotors des Verdichters gemeint. Dieser sollte nach Möglichkeit stets in einen Kühlmittel-Strömungspfad einbezogen sein, um entweder den Motor als Wärmequelle nutzen zu können, oder die Abwärme des Motors abzuführen. Der Verdichter umfasst außerdem eine Verdichter-Einheit, die durch den Motor angetrieben wird. Es ist möglich, dass auch die Verdichter-Einheit einen eigenen Flüssigkeits-Kühlmantel umfasst. Dieser ist vorzugsweise ebenfalls in den Kühlmittel-Strömungspfad einbeziehbar. Dabei wird der Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter- Einheit besonders bevorzugt im Kühlbetrieb in den Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf der warmen Seite einbezogen, sodass zusätzlich Abwärme der Verdichter-Einheit abführbar ist, wodurch das Kältemittel in der Verdichter-Einheit bei niedrigerer Temperatur verdichtet wird. Besonders bevorzugt ist auf diese Weise sogar eine isotherme Verdichtung erreichbar, wodurch der Wirkungsgrad des Heiz-/Kühl- Moduls verbessert wird. Das Kältemittel ist dann am Ort des Expansionsorgans deutlich kälter, als wenn die Verdichter-Einheit nicht mithilfe des Flüssigkeits-Kühlmantels gekühlt wird. Dementspre- chend ist die Kälteleistung des Heiz-/Kühl-Moduls erhöht. Im Heizbetrieb wird dagegen der Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter- Einheit vorzugsweise deaktiviert, um möglichst keine Kompressionswärme aus dem Verdichter abzuführen. Diese soll nämlich mög- liehst vollständig durch das Kältemittel in den Gaskühler transportiert und dort dem warmen Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zur Verfügung gestellt werden. Daher sind vorzugsweise zusätzliche Leitungen und Ventile vorgesehen, um den Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit bedarfsgerecht ansteuern zu können. Es ist auch möglich, dass der Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit - in Strömungsrichtung des Flüssigkeits-Kühlmittels gesehen - entweder unmittelbar vor oder unmittelbar hinter dem Flüssigkeits-Kühlmantel des Motors in den Strömungspfad einbezogen ist. Er ist also vorzugsweise zwischen der fünften und der sechsten Kühlmittel- Schnittstelle angeordnet. In diesem Fall ist es in einem Heizbetrieb möglich, den Flüssigkeits-Kühlmantel des Elektromotors gemeinsam mit dem Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit als zusätzliche Wärmequelle vorzusehen, und die Abwärme des Elektromotors ebenso wie die Abwärme der Verdichter-Einheit dem Verdampfer zuzuführen, sodass sie letztlich über den Kältemittel-Kreislauf dem Gaskühler und der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls zur Verfügung steht. In einem Kühlbetrieb ist es - wie zuvor beschrieben - entsprechend möglich, die Abwärme des Elektromotors gemeinsam mit der Abwärme der Verdichter-Einheit über die in Reihe geschalte- ten Flüssigkeits-Kühlmäntel auf der warmen Seite des Heiz-/Kühl- Moduls abzuführen.
Vorzugsweise umfasst das Rahmengestell eine Pumpe für den warmen Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf, sodass Flüssigkeits-Kühlmittel entlang dieses Kreislaufs förderbar ist. Außerdem umfasst das Rahmengestell vorzugsweise auch eine Pumpe für den kalten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf, sodass auch entlang dieses Kreislaufs Flüssigkeits-Kühlmittel förderbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Pumpleistung auf der Seite eines Verbrauchers vorgesehen ist, beziehungsweise das externe Pumpen an das Heiz-/Kühl-Modul angeschlossen werden, um das Flüssigkeits-Kühlmittel in den beiden Kreisläufen zu fördern.
Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein Strömungspfad des ersten Flüssigkeits- Wärmetauschers konzentrisch und vorzugsweise spiralförmig um den Verdichter herum angeordnet ist, wobei der Verdichter radial innerhalb des Strömungskanals angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist dabei der Gaskühler als erster Flüssigkeits-Wärmetauscher ausgebildet. Die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit ist somit äußerst kompakt und energetisch günstig aufgebaut, weil die warmen Komponenten des Heiz-/Kühl-Moduls quasi ineinander geschachtelt sind.
Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Kältemittel-Kreislauf einen internen Wärmetauscher umfasst. In diesem wird Kältemittel unter Wärmeaustausch vorzugsweise im Gegenstrom geführt, wobei kaltes Kältemittel vom Verdampfer zum Verdichter strömt und zugleich warmes Kältemittel vom Gaskühler zum Expansionsorgan strömt. Diese Kältemittelströme tauschen untereinander Wärme aus, sodass das vom Verdampfer zum Verdichter strömende Kältemittel Wärme von dem vom Gas- kühler zum Expansionsorgan strömenden Kältemittel aufnimmt. Dies erhöht den Wirkungsgrad des Heiz-/Kühl-Moduls. Der interne Wärmetauscher ist zusammen mit dem Expansionsorgan, dem Verdampfer und damit auch dem zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher sowie in thermischem Kontakt zu diesen angeordnet, wobei er vorzugsweise an der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist er in diese integriert. Insgesamt ist er also vorzugsweise der kalten Seite des Heiz-/Kühl-Moduls zugeord- net. Um eine komplizierte, mit thermischen Verlusten behaftete Verrohrung des internen Wärmetauschers als separat angeordnete Komponente zu vermeiden, wird dieser vorteilhaft den baulich zu- sammengefassten warmen oder kalten Komponenten zugeordnet. Dabei ergeben sich die geringsten thermischen Verluste, wenn der Wärmetauscher gemeinsam mit den kalten Komponenten angeordnet wird, weil er eher die Temperatur der kalten Seite als die Temperatur der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls aufweist. Insbesondere verlässt das Kältemittel den internen Wärmetauscher zum Verdichter hin ungefähr mit Umgebungstemperatur, sodass hier keine zusätzliche Isolation nötig ist
Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass das Expansionsorgan an der Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit angeordnet ist. Bevorzugt ist es in diese integriert. Diese Anordnung ist thermisch günstig und auch platzspa- rend.
Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit ein Gehäuse aufweist, das den Verdampfer und damit auch den zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher aufnimmt. Insbesondere ist es möglich, dass der Verdampfer als zweiter Flüssigkeits-Wärmetauscher ausgebildet ist. Vorzugsweise ist dabei das Expansionsorgan an dem Gehäuse angeordnet, welches den Verdampfer und damit auch den zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher aufnimmt. In diesem Zusammenhang wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, bei welchem der Kältemittel-Sammelbehälter in dem Gehäuse aufgenommen ist. Dieser dient als Vorratsbehälter für Kältemittel und als Ausgleichsreservoir, welches Volumenschwankungen des Kältemittels insbesondere aufgrund schwankender Temperatur und/oder schwankenden Drucks ausgleicht, sowie gegebenenfalls zumindest zeitweise Verluste abpuffert. Der Kältemittel- Sammelbehälter ist vorzugsweise von dem Verdampfer umgriffen, also insbesondere radial innerhalb des Verdampfers vorgesehen. Er ist so sehr kompakt in dem Gehäuse aufnehmbar, sodass insgesamt die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit sehr kompakt und mit ineinander geschachtelten Komponenten ausgebildet ist.
Die jeweils vorzugsweise eng ineinander geschachtelten warmen und kalten Komponenten stehen vorzugsweise jeweils in engem thermischem Kontakt miteinander, das heißt, dass zwischen den warmen Komponenten einerseits und den kalten Komponenten andererseits jeweils entweder ein stofflicher Kontakt, also eine Berührung, oder höchstens ein sehr dünner Luftspalt gegeben ist. Es ist demnach möglichst keine thermische Isolation zwischen den Kom- ponenten mit ähnlicher Temperatur vorgesehen. Die warmen Komponenten einerseits und die kalten Komponenten andererseits, letztlich also die Komponenten mit deutlich verschiedener Temperatur, sind jedoch voneinander baulich getrennt und thermisch isoliert angeordnet. Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein fünfter Anschluss als Kühlmittel-Vorlauf für gemischt temperiertes Kühlmittel vorgesehen ist. Mithilfe des Ventilblocks ist es vorzugsweise möglich, dem fünften Anschluss gemischt temperiertes Kühlmittel zuzuführen. Hierzu ist vorzugsweise ein Ventil vorgesehen, welchem Kühlmittel von der warmen Seite, insbesondere von einem wärmsten Punkt derselben, und andererseits Kühlmittel von der kalten Seite, insbesondere einem kältesten Punkt der- selben zuführbar ist. Diese Kühlmittelströme können in dem vorzugsweise als Mischventil ausgebildeten Ventil gemischt werden, um eine gewünschte Temperatur des aus dem fünften Anschluss austretenden Kühlmittels einzustellen. Dieses Kühlmittel kann zur Temperierung eines Verbrauchers oder Wärmetauschers auf die eingestell- te Soll-Temperatur verwendet werden. Danach ist es möglich, dass das Flüssigkeits-Kühlmittel einem gemeinsamen Vorratsreservoir, welches extern auf der Verbraucherseite bereitgestellt wird, zugeführt wird. Aus diesem Reservoir können gegebenenfalls auch der Rücklauf der warmen Seite und auch der Rücklauf der kalten Seite des Heiz-/Kühl-Moduls gespeist werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Heiz-/Kühl-Modul einen sechsten Anschuss als Kühlmittel- Rücklauf für gemischt-temperiertes Kühlmittel aufweist, sodass der dritte, gemischt-temperierte Kühlmittel-Kreislauf über den fünften und sechsten Anschluss geschlossen ist. Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass mindestens einer der Anschlüsse, vorzugsweise alle Anschlüsse Schnellkupplungen aufweisen, die der Kopplung mit externen Strömungspfaden für Flüssigkeits-Kühlmittel dienen. Dies können vorzugsweise Schnellkupplungen sein, wie sie im Haus- und Gartenbereich üblich und bekannt sind. Vorzugsweise können Schläuche mit entsprechend komplementären Kupplungen einfach auf die Schnellkupplungen der Anschlüsse aufgesteckt werden, sodass ohne Weiteres und rasch aus den durch das Heiz-/Kühl-Modul zur Verfügung gestellten Flüssigkeits-Kühlmittel-Teilkreisläufen voll- ständige Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreisläufe unter Einbeziehung externer Verbraucher beziehungsweise Wärmetauscher realisierbar sind.
Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Verdichter einen Elektromotor umfasst, wobei ein Elektroanschluss für den Elektromotor und vorzugsweise auch für die Steuereinrichtung vorgesehen ist. Das Heiz-/Kühl-Modul umfasst dann vorzugsweise ein Stromkabel oder eine insbesondere an beziehungsweise in dem Rahmengestell angeordnete Steckdose, die mit einer Spannungsquelle über ein Stromkabel verbindbar ist. Je nach Leistung des Heiz-/Kühl-Moduls ist es möglich, einen normalen 250 Volt Haushaltsanschluss oder einen Leistungsanschluss, vorzugsweise einen Drehstrom-Anschluss vorzusehen.
Es wird auch ein Heiz-/Kühl-Modul bevorzugt, welches ein natürli- ches Gas, vorzugsweise Propan, Butan, insbesondere Isobutan, oder besonders bevorzugt Kohlendioxid (C02, R 744) als Kältemittel umfasst. Kohlendioxid ist als Kältemittel besonders wirtschaftlich, effizient und umweltfreundlich.
Als Kühlmittel ist bevorzugt ein wasserhaltiges Medium, besonders bevorzugt ein wasserbasiertes Medium, insbesondere auch Wasser und/oder ein glykolhaltiges Medium, insbesondere Glykol vorgesehen. Ganz besonders bevorzugt wird eine Wasser-Glykol-Mischung als Kühlmittel eingesetzt.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Verwendung eines Heiz-/Kühl-Moduls nach einem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele gemäß Anspruch 24 vorgeschlagen wird. Dabei umfasst die Verwendung den Einsatz des vorzugsweise kompakten Heiz-/Kühl-Moduls in einer reinen Kälteanlagen- oder Klimatisierungsfunktion, in einer reinen Heizfunktion, oder in einer kombinierten Heiz-/Kühl-Funktion. Dabei wird in der Kälteanlagen- beziehungsweise Klimatisierungsfunktion ein Wärmereservoir gekühlt, wobei entstehende Abwärme an die Umgebung abgeführt wird. In der reinen Heizfunktion wird ein Wärme reservoir geheizt beziehungsweise erwärmt, wobei Wärme aus der Umgebung und vorzugsweise aus weiteren Wärmequellen, insbesondere einem Verdichter und/oder einem Motor des Heiz-/Kühl-Moduls aufgenommen wird. In der kombinierten HeizVKühl-Funktion wird ein erstes Wärmereservoir erwärmt, und ein zweites Wärmereservoir wird gekühlt.
Es wird eine Verwendung bevorzugt, bei welcher das Heiz-/Kühl- Modul in einem Heizbetrieb oder in einem Kühlbetrieb verwendbar ist, wobei insbesondere in der kombinierten Heiz-/Kühl-Funktion ein Heizbetrieb anspricht, dass der Schwerpunkt der Funktion des Heiz- /Kühl-Moduls auf dem Erwärmen des einen Wärmereservoirs liegt, während in einem Kühlbetrieb der Schwerpunkt der Funktion auf einem Abkühlen des anderen Wärmereservoirs liegt.
Es wird eine Verwendung des kompakten Heiz-/Kühl-Moduls in einer stationären Umgebung, insbesondere in einem Gebäude oder im Hof- und Gartenbereich und ganz besonders in der kombinierten Heiz-/Kühl-Funktion bevorzugt. Hierbei wird beispielsweise ein Getränkeautomat oder ein Kühlschrank gekühlt, während zugleich eine Sitzecke oder ein Innenraum eines Gebäudes erwärmt wird. Bei ei- nem anderen Ausführungsbeispiel der Verwendung wird ein Swimmingpool erwärmt, während ein Wohnraum gekühlt wird. Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Lebensmittellagerraum gekühlt, während anliegende Räumlichkeiten geheizt werden. Auch eine Verwendung zum Auftauen oder Abtauen im Haus-, Hof- und Gartenbereich ist möglich.
Schließlich wird noch eine Verwendung bevorzugt, bei welcher in dem Heiz-/Kühl-Modul ein natürliches Gas, vorzugsweise Propan, Butan, insbesondere Isobutan, oder besonders bevorzugt Kohlendioxid (C02, R 744) als Kältemittel verwendet wird. Kohlendioxid ist insbesondere wegen der hier realisierbaren hohen Drücke und Temperaturen beim Kompressionsvorgang insbesondere für schnelle Aufheizphasen geeignet. Beispielsweise wird es bei der Kompressi- on auf 135 bar verdichtet und auf 180 °C aufgeheizt. Darüber hinaus ist Kohlendioxid besonders geeignet für die Verwendung im Haushalt, weil es ungiftig ist und auch in anderen Haushaltsbereichen, beispielsweise in C02-Patronen für Heimzapfanlagen oder für diverse Druckantriebe genutzt wird. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Teilansicht eines Ausführungsbeispiels eines Heiz-/Kühl-Moduls;
Figur 2 schematische Teüschnittansicht eines Ausfüh- rungsbeispiels einer Verdichter-Wärmetauscher-Einheit für ein Heiz-/Kühl-Modul;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit für ein Heiz-/Kühl-Modul; Figur 4 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Verschaltung verschiedener Komponenten des Heiz-/Kühl-Moduls mithilfe eines Ventilblocks zur Realisierung eines Heiz- und eines Kühlbetriebs;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer entsprechenden Verschaltung von Komponenten des Heiz-/Kühl- oduls, und
Figur 6 eine schematische Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Heiz-/Kühl-Moduls.
Figur 1 zeigt eine schematische Teilansicht eines Ausführungsbeispiels eines Heiz-/Kühl-Moduls 1. Dieses umfasst einen Kältemittel- Kreislauf, der in bekannter Weise einen Verdichter, einen Gaskühler ein Expansionsorgan und einen Verdampfer umfasst. Das Kältemittel wird in dem Verdichter komprimiert, wobei es zugleich aufgeheizt wird. In dem Gaskühler wird das aufgeheizte Kältemittel gekühlt und anschließend in dem Expansionsorgan expandiert. Das expandierte, abgekühlte Kältemittel strömt durch den Verdampfer und nimmt dort Wärme auf, wonach es zurück zum Verdichter strömt. Vorzugsweise ist - in Strömungsrichtung hinter dem Verdampfer gesehen - ein Sammelbehälter für das Kältemittel angeordnet, der zugleich als Vorrats- und Ausgleichsbehälter dient. Besonders bevorzugt ist auch ein interner Wärmetauscher vorgesehen, in dem ein Wärmeaustausch zwischen von dem Verdampfer oder dem Sammelbehälter zum Verdichter fließendem, kalten Kältemittel, und vom Gaskühler zu dem Expansionsorgan strömendem, warmen Kältemittel stattfinden kann. Dies erhöht in an sich bekannter Weise den Wirkungsgrad des Heiz- /Kühl-Moduls.
Das Heiz-/Kühl-Modul 1 umfasst eine Verdichter-Wärmetauscher- Einheit 3, in welcher der Verdichter und der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als erster Flüssigkeits-Wärmetauscher ausgebildete Gaskühler gemeinsam angeordnet sind. Es umfasst weiterhin eine Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5, in welcher bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der als zweiter Flüssigkeits- Wärmetauscher ausgebildete Verdampfer, der Sammelbehälter, das Expansionsorgan und der interne Wärmetauscher gemeinsam angeordnet sind.
Damit zeigt sich, dass die warmen Komponenten des Heiz-/Kühl- odul 1 gemeinsam in thermischem Kontakt miteinander in der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 baulich zusammengefasst sind, während die kalten Komponenten gemeinsam in thermischem Kontakt miteinander in der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 baulich zusammengefasst sind. Die kalten Komponenten einerseits und die warmen Komponenten andererseits sind voneinander durch einen thermischen Isolationsbereich 6 getrennt. Dieser ist hier als Luftspalt ausgebildet. Die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 und die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 sind mit einem Abstand zueinander angeordnet, sodass sie durch den sich zwischen ihnen ergebenden Luftspalt thermisch voneinander isoliert sind. Hierdurch ist das Heiz-/Kühl-Modul 1 sehr kompakt ausgebildet und es ist eine bauli- che und thermische Trennung der Komponenten verschiedener Temperatur realisiert, was energetisch beziehungsweise thermisch sinnvoll ist. Hierbei spricht der Begriff„kalt" keine absolute Temperatur an, sondern allein die Tatsache, dass sowohl das Kältemittel als auch ein Flüssigkeits-Kühlmittel, welches die kalte Seite des Heiz- /Küh [-Moduls 1 durchströmt, eine tiefere Temperatur aufweisen als Kältemittel und Flüssigkeits-Kühlmittel, welches die warme Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 durchströmt. Entsprechend spricht auch der Begriff „warm" hier keine absolute Temperatur sondern das gerade beschriebene Verhältnis zwischen der warmen Seite und der kalten Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 an. Es ist offensichtlich, dass sich der hier angesprochene Temperaturunterschied nur dann einstellt, wenn das Heiz-/Kühl-Modul 1 in Betrieb gesetzt ist. Im Betriebszustand wirkt es als Wärmepumpe und fördert Wärme von der kalten Seite zur warmen Seite.
Die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 weist eine erste Kühlmittel- Schnittstelle 7 auf, durch die Flüssigkeits-Kühlmittel in sie eintritt. Sie weist außerdem eine zweite Kühlmittel-Schnittstelle 9 auf, durch wel- che Flüssigkeits-Kühlmittel aus ihr austritt. Das von der ersten Kühlmittel-Schnittstelle 7 zu der zweiten Kühlmittel-Schnittstelle 9 durch die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 strömende Flüssigkeits- Kühlmittel nimmt Wärme auf und verlässt demnach die Kühlmittel- Schnittstelle 9 mit einer höheren Temperatur als mit der es durch die Kühlmittel-Schnittstelle 7 eingetreten ist.
Generell ist unter einer Kühlmittel-Schnittsteile eine Einrichtung zu verstehen, an welcher an wenigstens einem Strömungskanal zur Führung von Flüssigkeits-Kühlmittel innerhalb einer ersten Komponente fluiddicht wenigstens ein Strömungskanal zur Führung von Flüssigkeits-Kühlmittel außerhalb der ersten Komponente oder innerhalb einer zweiten Komponente angeordnet ist. Die Kühlmittel- Schnittstelle ermöglicht also eine fluiddichte Übergabe von Kühlmittel. Eine fluiddichte Verbindung der Strömungskanäle ist lösbar, bei- spielsweise durch Schraubverschlüsse, Schnellkupplungsverschlüs- se, bajonettartige Verschlüsse oder in anderer geeigneter Weise, oder unlösbar durch Aufschrumpfen oder insbesondere auch stoffschlüssige Verbindungen wie Schweißen, Löten oder Kleben, oder in sonstiger geeigneter Weise möglich.
Die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 weist eine dritte Kühlmittel-Schnittstelle 1 1 auf, durch die Flüssigkeits-Kühlmittel in sie eintritt. Sie weist außerdem eine vierte Kühlmittel-Schnittstelle 13 auf, durch welche Flüssigkeits-Kühlmittel aus ihr austritt. Das von der dritten Kühlmittel-Schnittstelle 1 1 zu der vierten Kühlmittel- Schnittstelle 13 durch die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 strömende Flüssigkeits-Kühlmittel gibt in derselben Wärme ab. Es verlässt also die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 durch die vierte Kühlmittel-Schnittstelle 13 mit einer geringeren Temperatur, als mit der es durch die dritte Kühlmittel-Schnittstelle 1 in dieselbe eingetreten ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass ein erster, als Kühlmittel-Vorlauf einer warmen Seite dienender An- schluss des Heiz-/Kühl-Moduls 1 identisch mit der zweiten Kühlmit- tel-Schnittstelle 9 ausgebildet ist. Es ist möglich, dass ein zweiter, als Flüssigkeits-Kühlmittel-Rücklauf der warmen Seite dienender An- schluss identisch mit der ersten Kühlmittel-Schnittstelle 7 ausgebildet ist. Weiterhin ist es möglich, dass ein dritter, als Kühlmittel-Vorlauf der kalten Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 dienender Anschluss iden- tisch mit der vierten Kühlmittel-Schnittstelle 13 ausgebildet ist Ebenso ist es möglich, dass ein vierter, als Flüssigkeits-Kühlmittel- Rücklauf der kalten Seite dienender Ausgang mit der dritten Kühlmit- tel-Schnittstelle 11 identisch ausgebildet ist. Die Anschlüsse entsprechen also in diesem Fall den Kühlmittel-Schnittstellen.
Dagegen ist es auch möglich, dass die Anschlüsse mit den entsprechend ihnen zugeordneten Kühlmittel-Schnittstellen verbindbar, vor- zugsweise verbunden sind. Es sind dann Strömungspfade von den Anschlüssen zu den Kühlmittel-Schnittstellen vorgesehen.
Das Heiz-/Kühl-Modul 1 umfasst einen hier nicht dargestellten Ventilblock, mithilfe dessen zumindest einige der Anschlüsse schaltbar sind. In diesem Fall sind mithilfe des Ventilblocks ein Heizbetrieb und ein Kühlbetrieb realisierbar, was im Folgenden noch näher beschrieben wird. Es ist eine Steuereinrichtung 15 vorgesehen, durch die zum einen der Verdichter ansteuerbar ist, nämlich insbesondere in Hinblick auf seine Leistung und ganz besonders in Hinblick auf seine Drehzahl, die vorzugsweise zwischen 1 .000 bis 9.000 Umdrehungen pro Minute variabel ist, und wobei zum anderen der Ventilblock durch die Steuerungseinrichtung 15 ansteuerbar ist.
Bevorzugt sind dann zumindest einige der Kühlmittel-Schnittstellen 7, 9, 1 1 , 13 über den Ventilblock mit zumindest einigen der ersten bis vierten Anschlüsse des Heiz-/Kühl-Moduls 1 verbindbar. Der Verdichter weist vorzugsweise einen hier nicht dargestellten Flüssigkeits-Kühlmantel auf, der mit einer fünften Kühlmittel- Schnittstelle 17 in Fluidverbindung steht, durch die Flüssigkeits- Kühlmittel in den Flüssägkeits-Kühlmantel eintritt. Er steht außerdem mit einer sechsten Kühlmittel-Schnittstelle 19 in Fluidverbindung, durch die Flüssigkeits-Kühlmittel aus dem Flüssigkeits-Kühlmantel austritt. Es ist möglich, dass die fünfte und die sechste Kühlmittel- Schnittstelle 17, 19 identisch mit einem fünften und sechsten An- schluss des Heiz-/Kühl-Moduls 1 ausgebildet sind. In diesem Fall kann Flüssigkeits-Kühlmittel direkt zur Kühlung des Verdichters, insbesondere eines diesen antreibenden Motors in einem separaten Kühlmittel-Kreislauf extern herangeführt werden. Bevorzugt sind aber auch die fünfte und sechste Kühlmittel-Schnittstelle 17, 19 mit dem Ventilblock verbunden, sodass sie in die Beschaltung der ersten bis vierten Anschlüsse des Heiz-/Kühl-Moduls 1 mit einbezogen werden können.
Eine von dem Motor angetriebene Verdichter-Einheit weist vorzugs- weise zusätzlich einen Flüssigkeits-Kühlmantel auf, der mit in die Verschattung einbeziehbar ist. Es ist möglich, dass die Flüssigkeits- Kühlmäntel des Verdichters, nämlich des Motors, und der Verdichter- Einheit hintereinander in Reihe geschaltet sind, sodass besonders bevorzugt der Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit - in Strömungsrichtung gesehen - zwischen der fünften Kühlmittel- Schnittstelle 17 und der sechsten Kühlmittel-Schnittstelle 19 entweder vor oder nach dem Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist es jedoch möglich, den Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit mithilfe des Ventilblocks zusätzlich separat zu verschalten. Insbesondere ist es dann möglich, der Verdichter-Einheit und damit dem verdichteten Kältemittel im Kühlbetrieb zusätzlich Wärme zu entziehen, was die Kälteleistung des Heiz-/Kühl-Moduls vergrößert. Im Heizbetrieb ist es dagegen möglich, dass der Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit inaktiviert ist, also nicht von Flüssigkeits-Kühlmittel durchströmt wird. Es wird dann dem in der Verdichter-Einheit verdichteten Kältemittel keine Wärme entzogen, sodass diese stattdessen vollständig im Gaskühler zu Heizzwecken zur Verfügung steht. Hier und im Folgenden ist mit dem Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters stets der Flüssigkeits-Kühlmantel des Motors angesprochen. Von diesem zu unterscheiden ist der Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit, der direkt an der von dem Motor angetriebenen Verdichter-Einheit vorgesehen ist und Wärme von dem verdichteten Kältemittel aufnehmen kann, während der Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters Abwärme des Motors aufnimmt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Steuereinrichtung 15 mindestens eine elektrische und/oder elektronische Schnittstelle, hier drei Schnittstellen 21 für eine Energieversorgung und/oder eine externe Programmierung, Ansteuerung und/oder für mindestens eine Datenleitung.
Das Heiz-/Kühl-Modul 1 weist außerdem ein hier nicht dargestelltes Rahmengestell auf, welches die Komponenten des Heiz-/Kühl- Moduls 1 umfasst und vorzugsweise von außen umgreift, sodass es quasi eine äußere Begrenzung des Heiz-/Kühl-Moduls 1 bildet. Das Rahmengestell ist vorzugsweise zugleich als Tragegestell ausgebildet, sodass das Heiz-/Kühl-Modul 1 tragbar, also leicht transportabel ist. Figur 2 zeigt eine schematische Teilschnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 des Heiz- /Kühl-Moduls 1 . Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Durch die erste Kühlmittel-Schnittstelle 7 tritt Flüssigkeits-Kühlmittel in die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 ein. Es durchströmt den als ersten Flüssigkeits-Wärmetauscher 23 ausgebildeten Gaskühler 25 und tritt schließlich über die zweite Kühlmittel-Schnittstelle 9 aus der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 aus. Über eine erste Kältemittel-Schnittstelle 27 tritt Kältemittel in einen Verdichter 29 ein, in welchem es komprimiert und zugleich aufgeheizt wird. Von dort strömt das Kältemittel zu dem Gaskühler 25, wo es mit dem ebenfalls durch diesen strömenden Flüssigkeits-Kühlmittel Wärme austauscht.
Der Gaskühler 25 beziehungsweise Flüssigkeits-Wärmetauscher 23 ist als Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher ausgebildet, der ein spiralförmig gebogenes Doppelrohr 31 umfasst, dessen einzelne Windungen in dem spiralförmigen Bereich konzentrisch um eine Längsachse L der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 angeordnet sind. Das Doppelrohr 31 weist ein inneres Rohr 33 und ein äußeres Rohr 35 auf. Dabei grenzt das innere Rohr 33 ein inneres Rohrvolumen 37 gegen- über einem äußeren Rohrvolumen 39 ab. Zugleich ist das äußere Rohrvolumen 39 von dem äußeren Rohr 35 gegenüber einer Umgebung des ersten Flüssigkeits- Wärmetauschers 23 abgegrenzt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel strömt in dem inneren Rohrvolumen 37 Kältemittel, hier R 744 beziehungsweise CO2, im Gegenstrom zu dem Flüssigkeits-Kühlmittel, welches eine Wasser- Glykol-Mischung umfasst und in dem äußeren Rohrvolumen 39 strömt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass in dem inneren Rohrvolumen 37 Flüssigkeits-Kühlmittel strömt, während in dem äußeren Rohrvolumen 39 Kältemittel strömt. Weiterhin ist bei einen anderen Ausführungsbeispiel möglich, dass das Kältemittel und das Flüssigkeits-Kühlmittel den Flüssigkeits- Wärmetauscher 23 in gleicher Richtung, also nicht im Gegenstrom durchströmen. Von dem Gaskühler 25 strömt das Kältemittel zu einer nicht dargestellten, zweiten Kältemittel-Schnittstelle, durch die es aus der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 austritt. Die erste Kältemittel- Schnittstelle 27 und die nicht dargestellte, zweite Kältemittel- Schnittstelle der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 sind mit entsprechenden Kältemittel-Schnittstellen der Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit 5 vorzugsweise über Kältemittelleitungen fluiddicht verbunden, sodass ein geschlossener, vollständiger Kältemittel-Kreislauf innerhalb des Heiz-/Kühl-Modu!s 1 verwirklicht wird, der die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 und die Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit 5 umfasst.
Der Verdichter 29 weist eine vorzugsweise als Radialkolbenverdichter ausgebildete Verdichter-Einheit auf, welche in einem von einem hier nicht dargestellten, oberhalb eines Gehäuseteils 41 angeordne- ten Gehäusedeckel abgegrenzten Volumen angeordnet ist. Anhand von Figur 2 zeigt sich, dass der Gaskühler 25, der als erster Flüssigkeits-Wärmetauscher 23 ausgebildet ist, im Wesentlichen radial um den Verdichter 29 herum angeordnet ist. Insbesondere ist ein Strömungspfad des ersten Flüssigkeits-Wärmetauschers 23 konzentrisch und spiralförmig um den Verdichter 29 herum angeordnet, wobei dieser radial innerhalb des Strömungskanals angeordnet ist.
An dem nicht dargestellten Gehäusedeckel, welcher das Gehäuseteil 41 verschließt, ist eine Schnittstelle 43 vorgesehen, die vorzugsweise der elektrischen Kontaktierung oder der Informationsübermittlung beziehungsweise unidirektionalen oder auch bidirektionalen Datenübertragung an beziehungsweise von der Steuereinrichtung 15 dient. Diese steuert vorzugsweise insbesondere eine Leistung und ganz besonders eine Drehzahl des Verdichters 29, wobei die Drehzahl vorzugsweise von 1.000 bis 9.000 Umdrehungen pro Minute variabel ist. Hierdurch ist auch die Kühlleistung des Heiz-/Kühl-Moduls 1 variabel, insbesondere von 0,1 kW bis 7 kW. Eine Antriebsleistung des Ausführungsbeispiels des Heiz-/Kühl-Moduls 1 beträgt vorzugsweise nominell 5 kW.
Bevorzugt weist auch die Steuereinrichtung 15 einen Flüssigkeits- Kühlmantel 45 auf, der vorzugsweise in Reihe mit dem Flüssigkeits- Kühlmantel des Verdichters 29 geschaltet ist. Dabei ist er bevorzugt - in Strömungsrichtung gesehen - zwischen der fünften Kühlmittel- Schnittstelle 17 und der sechsten Kühlmittel-Schnittstelle 19 angeordnet.
Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des Verdichters 29 umfasst einen Motor 47, der die Verdichter-Einheit antreibt und hier als bürstenloser Außenläufer-Elektromotor ausgebildet ist. Dieser weist einen Außenläufer 49 auf, der in einem Bereich 53 drehfest mit einer Welle 51 verbunden ist, die den Verdichter 29 antreibt.
Der Motor 47 weist einen Flüssigkeits-Kühlmantel 55 des Verdichters 29 auf, dem beziehungsweise von dem über eine siebte Kühlmittel- Schnittstelle 57 und eine achte Kühlmittel-Schnittstelle 59 Flüssig- keits-Kühlmittel zu- beziehungsweise abgeführt wird. Der Flüssigkeits-Kühlmantel 55 ist vorzugsweise in Reihe mit dem Flüssigkeits- Kühlmantel 45 der Steuereinrichtung 15 geschaltet, wobei die siebte und die achte Kühlmittel-Schnittstelle 57, 59 letztlich in Fluidverbin- dung mit der fünften und sechsten Kühlmittel-Schnittstelle 17, 19 stehen, beziehungsweise - in Strömungsrichtung gesehen - zwischen diesen angeordnet sind. Ist lediglich der Flüssigkeits- Kühlmantel 55 des Verdichters 29 vorgesehen, ist es möglich, dass die siebte Kühlmittel-Schnittstelle 57 mit der fünften Kühlmittel- Schnittstelle 17, und die achte Kühlmittel-Schnittstelle 59 mit der sechsten Kühlmittel-Schnittstelle 19 identisch ausgebildet sind. Es ist auch möglich, dass die hier nicht dargestellte Verdichter-Einheit, die durch den Motor 47 angetrieben wird, einen eigenen Flüssigkeits- Kühlmantel aufweist. Dieser weist vorzugsweise separate Kühlmittel- Schnittstellen auf, die mit dem Ventilblock verbindbar sind, sodass der Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit insbesondere - wie zuvor beschrieben - in einem Kühlbetrieb Wärme von dem ver- dichteten Kältemittel abführen und damit die Kälteleistung des Heiz- /Kühl-Moduls erhöhen kann. Es ist jedoch auch möglich, dass der Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit mit dem Flüssigkeits- Kühlmantel 55 des Verdichters 29 sowie gegebenenfalls auch mit dem Flüssigkeits-Kühlmantel 45 der Steuereinrichtung 15 in Reihe geschaltet ist, sodass vorzugsweise alle Flüssigkeits-Kühlmäntel - in Strömungsrichtung gesehen - zwischen den Kühlmittel-Schnittstellen 17, 19 in Reihe geschaltet angeordnet sind. Dabei ist es möglich, die Flüssigkeits-Kühlmäntel bei verschiedenen Ausführungsbeispielen des Heiz-/Kühl-Moduls beliebig miteinander zu kombinieren, bevor- zugt ist jedoch jedenfalls der Flüssigkeits-Kühlmantel 55 vorgesehen, um Abwärme des Motors 47 aufnehmen zu können. Auch die Steuereinrichtung 15 wird vorzugsweise mithilfe des Flüssigkeits- Kühlmantels 45 gekühlt. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, den Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit vorzusehen. Letztlich können damit insbesondere alle Flüssigkeits-Kühlmäntel der Verdichter-Einheit, des diese antreibenden Motors 47 und der Steuereinrichtung 15 als Wärmequellen in den Betrieb des Heiz- /Kühl-Moduls 1 einbezogen werden. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 des Heiz-/Kühl- Moduls. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Ein Gehäuse 61 der Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit 5 weist ein erstes Gehäuseteil 63 und ein zweites Gehäuseteil 65 auf. Dabei ist das erste Gehäuseteil 63 als Verteilerplatte 67 und als Deckel 69 für einen Kältemittel- Sammelbehälter 71 ausgebildet. Vorzugsweise umfasst das erste Gehäuseteil 63 einen metallischen Werkstoff oder besteht aus diesem.
Es ist ein sogenanntes Kältemittel-Dock 73 vorgesehen, welches eine dritte Kältemittel-Schnittstelle 75 zur Zufuhr von Kältemittel zu der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 und eine vierte Kältemit- tel-Schnittstelle 77 zur Ausleitung von Kältemittel aus der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 umfasst. Dabei steht die dritte Kältemittel-Schnittstelle 75 in dichter Fluidverbindung mit der in Figur 2 nicht dargestellten zweiten Kältemittel-Schnittstelle, sodass aus der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 austretendes Kältemittel - gege- benenfalls über einen Kältemittel-Strömungspfad - durch die dritte Kältemittel-Schnittstelle 75 in die Verdampfer-Wärmetauscher- Einheit 5 eintreten kann. Die vierte Kältemittel-Schnittstelle 77 steht vorzugsweise in Fluidverbindung mit der in Figur 2 dargestellten ersten Kältemittel-Schnittstelle 27, sodass aus der Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit 5 über die vierte Kältemittel-Schnittstelle 77 austretendes Kältemittel - gegebenenfalls über einen Kältemittel- Strömungspfad - in die erste Kältemittel-Schnittstelle 27 der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 eintreten kann. Insgesamt wird so innerhalb des Heiz-/Kühl-Moduls 1 ein geschlossener Kältemittel- Kreislauf verwirklicht, welcher die Verdampfer-Wärmetauscher- Einheit 5 und die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 umfasst.
Von der dritten Kältemittel-Schnittstelle 75 gelangt das Kältemittel zu einem ersten Kanal 79 eines internen Wärmetauschers 81 , der hier als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass er ein Paket aus mehreren miteinander verlöteten, jeweils mit einer bestimmten Kontur ausgebildeten Blechen aufweist. Die Konturen dieser verlöteten Bleche sind derart ausgebildet, dass sie eine Leitung von Kältemittel in zwei separaten Kanälen, nämlich in dem ersten Kanal 79 und in einem zweiten Kanal 83 ermöglichen. In dem internen Wärmetauscher 81 wird Wärme von dem durch die dritte Kältemittel-Schnittstelle 75 einströmenden und durch den ersten Kanal 79 fließenden Kältemittel auf Kältemittel übertragen, welches durch den zweiten Kanal 83 zu der vierten Kältemittel-Schnittstelle 77 und da- mit aus der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 heraus strömt. Von der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 kommendes, vergleichsweise warmes Kältemittel wird so vor einer Expansion vorgekühlt, während zugleich zu der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 strömendes, vergleichsweise kaltes Kältemittel vorgewärmt wird. Von dem ersten Kanal 79 gelangt das Kältemittel zu einer Expansi- onsorganausnehmung 85, in der ein Expansionsorgan 87 angeordnet ist. Dieses ist hier als Festdrossel 89 ausgebildet. In dem Expansionsorgan 87 wird das verdichtete und vorgekühlte Kältemittel entspannt. Das entspannte Kältemittel strömt weiter zu einer Einlassausneh- mung 91 , durch die es dem als zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher 93 ausgebildeten Verdampfer 95 zugeführt wird. Dieser umfasst eine Verdampfer-Rohrschlange 97, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als spiralförmig gebogenes Rohr ausgebildet ist, welches sich in einer Vielzahl von Windungen um den Kältemittel- Sammelbehälter 71 erstreckt. Dabei wird das Kältemittel in einem äußeren Windungspaket von der Verteilerplatte 67 weggeführt und in einem inneren Windungspaket wieder Richtung Verteile rplatte 67 geführt. Die Verdampfer-Rohrschlange 97 weist auch einen nicht spiralförmige gebogenen Teil auf, durch den das Kältemittel nach Durchströmen des spiralförmigen Teils einem Verbindungskanal 99 zugeführt wird, durch welchen es zu einem Inneren des Kältemittel- Sammelbehälters 71 gelangt. Dort ist ein Ausgleichs- beziehungsweise Vorratsvolumen an Kältemittel vorgesehen.
Über eine Auslasskanal 101 und eine Auslassausnehmung 103 wird dem Kältemittel-Sammelbehälter 71 Kältemittel entnommen, wel- ches dem zweiten Kanal 83 des internen Wärmetauscher 81 zugeführt wird, wo es Wärme von dem in dem ersten Kanal 79 strömenden Kältemittel aufnimmt und schließlich der vierten Kältemittel- Schnittstelle 77 zugeführt wird, von wo es wiederum zu der Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 und insbesondere zu der ersten Kälte- mittel-Schnittstelle 27 gelangt. Damit ist der Kälte mittel -Kreis lauf geschlossen.
Es zeigt sich, dass der interne Wärmetauscher 81 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in die Verdampfer-Wärmetauscher- Einheit 5 integriert ist. Ebenso ist das Expansäonsorgan 87 in die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 integriert.
Das Gehäuse 61 der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 nimmt den als zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher 93 ausgebildeten Ver- dampfer 95 auf, und das Expansionsorgan 87 ist an dem Gehäuse 61 angeordnet, insbesondere in die Verteile rplatte 67 beziehungsweise den Deckel 69 integriert.
Auch der Kältemittel-Sammelbehälter 71 ist in dem Gehäuse 61 auf- genommen. Insbesondere ist er von dem Verdampfer 95 spiralförmig umgriffen.
Das zweite Gehäuseteil 65 umfasst vorzugsweise einen Kunststoff- Werkstoff oder besteht bevorzugt aus diesem. Es ist auch möglich, dass es andere Werkstoffe, wie beispielsweise einen Kunststoff- Verbund-Werkstoff oder einen Metall- Werkstoff, umfasst oder aus diesen besteht.
An der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 ist die dritte Kühlmittel- Schnittstelle 11 vorgesehen, durch die Flüssigkeits-Kühlmittel in einen tnnenraum 105 des Gehäuses 61 , insbesondere dessen zweiten Gehäuseteils 65 eintritt. Das Flüssigkeits-Kühlmittel durchfließt das Gehäuse 61 und insbesondere den zweiten Gehäuseteil 65 und umspült dabei die Verdampfer-Rohrschlage 97, bevor es aus der ebenfalls an der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 vorgesehenen vierten Kühlmittel-Schnittstelle 13 wieder austritt. Das in der Ver- dampfer-Rohrschlange 97 strömende Kältemittel nimmt Wärme von dem durch den Innenraum 105 strömenden Flüssigkeits-Kühlmittel auf, sodass dieses die vierte Kühlmittel-Schnittstelle 13 mit einer niedrigeren Temperatur verlässt, als mit der es in die dritte Kühlmittel-Schnittstelle 1 1 eingetreten eingetreten ist. Damit zeigt sich insgesamt, dass Flüssigkeits-Kühlmittel auf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 in der Verdichter- Wärmetauscher-Einheit 3 erwärmt wird, während Flüssigkeits- Kühlmittel auf der kalten Seiten des Heiz-/Kühl-Moduls 1 in der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 gekühlt wird. Über den Kältemittel-Kreislauf fördert das Heiz-/Kühl-Modul 1 Wärme von der kalten Seite, insbesondere von der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 zur warmen Seite, insbesondere zur Verdichter- Wärmetauscher- Einheit 3.
Im Folgenden wird die Funktion des Heiz-/Kühl-Moduls 1 näher erläutert. Dabei werden insbesondere ein Heizbetrieb und ein Kühlbetrieb des Heiz-/Kühl-Moduls 1 näher erläutert. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Heiz-/Kühl-Moduls 1 und insbesondere der Flüssigkeits-Kühlmittel-Ströme durch das Heiz-/Kühl-Modul 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Der Kältemittel-Kreislauf des Heiz-/Kühl-Moduls 1 ist in Figur 4 nicht dargestellt.
Rein schematisch ist ein erster Anschluss 107 dargestellt, der als Vorlauf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 ausgebildet ist. Durch den ersten Anschluss 107 strömt demnach warmes Flüssigkeits-Kühlmittel zu einem externen Verbraucher oder Wärmetau- scher, der entweder der Erwärmung eines Wärmereservoirs oder einer reinen Wärmeabfuhr dient.
Ein zweiter Anschluss 109 ist als Rücklauf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 ausgebildet. Durch ihn strömt also von dem externen Verbraucher oder Wärmetauscher kommendes Flüssigkeits- Kühlmittel zur warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 zurück. Ein dritter Anschluss 1 1 1 ist als Vorlauf der kalten Seite des Heiz-/Kühl- Moduls 1 ausgebildet. Durch ihn strömt daher kaltes Flüssigkeits- Kühlmittel zu einem externen Verbraucher oder Wärmetauscher, durch den ein Wärmereservoir gekühlt oder Umgebungswärme aufgenommen und letztlich zum Heizen zur Verfügung gestellt werden soll. Schließlich ist ein vierter Anschluss 113 vorgesehen, der als Kühlmittel-Rücklauf der kalten Seite ausgebildet ist, durch den also Flüssigkeits-Kühlmittel von dem zur Kühlung oder Wärmeaufnahme vorgesehenen, externen Verbraucher oder Wärmetauscher zur kalten Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 zurückströmt.
Weiterhin ist schematisch die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 dargestellt, welche - durch eine Verbindungslinie angedeutet - den Verdichter 29 und den Gaskühler 25 beziehungsweise den ersten Flüssigkeits-Wärmetauscher 23 umfasst. Durch die erste Kühlmittel- Schnittstelle 7 tritt Flüssigkeits-Kühlmittel in die Verdichter- Wärmetauscher-Einheit 3 ein, wobei es diese durch die zweite Kühlmittel-Schnittstelle 9 wieder verlässt. Die Verdichter- Wärmetauscher-Einheit 3, insbesondere der erste Flüssigkeits- Wärmetauscher 23, wird von dem Flüssigkeits-Kühlmittel in Richtung eines Pfeils 115 durchströmt.
Schematisch ist auch die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 dar- gestellt, die den Verdampfer 95 beziehungsweise den zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher 93 umfasst. Flüssigkeits-Kühlmittel tritt durch die dritte Kühlmittel-Schnittstelle 1 1 in die Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit 5 ein und verlässt diese wieder durch die vierte Kühlmittel-Schnittstelle 13. Damit wird die Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit 5, insbesondere der zweite Flüssigkeits- Wärmetauscher 93, wird in Richtung eines Pfeils 1 17 durchströmt. Dargestellt sind auch die fünfte Kühlmittel-Schnittstelle 17 und die sechste Kühlmittel-Schnittstelle 19, wobei Flüssigkeits-Kühlmittel durch die fünfte Kühlmittel-Schnittstelle 17 jedenfalls in den Flüssigkeits-Kühlmantel 55 des Verdichters 29, bevorzugt aber zugleich in die mit diesem in Reihe geschalteten Flüssigkeits-Kühlmäntel der Steuereinrichtung 15 und gegebenenfalls der Verdichter-Einheit eintritt, wobei es nach Durchströmen des mindestens einen, vorzugsweise aller genannten Flüssigkeits-Kühlmäntel durch die sechste Kühlmittel-Schnittstelle 19 wieder austritt. Demnach stehen die Flüs- sigkeits-Kühlmäntel, jedenfalls aber der Flüssigkeits-Kühlmantel 55 des Verdichters 29, hier als Wärmequellen zur Verfügung, oder die Betriebswärme der entsprechenden Elemente kann abgeführt werden.
Schematisch durch eine gestrichelte Linie 1 9 angedeutet ist hier ein Ventilblock 121 dargestellt, welcher der Verschaltung zumindest einiger der Anschlüsse 107, 109, 1 1 1 , 1 13 mit den Kühlmittel- Schnittstellen 7, 9, 11 , 13, 17, 19 dient.
Mithilfe des Ventilblocks 121 ist es insbesondere möglich, sowohl einen Heizbetrieb als auch einen Kühlbetrieb des Heiz-/Kühl-Moduls 1 zu verwirklichen. Hierzu umfasst der Ventilblock 121 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein erstes Umschaltventil 123 und ein zweites Umschaltventil 125. Vorzugsweise sind die Umschaltventile 123, 125 motorgesteuert und weisen hierzu jeweils einen Motor 127, 129 auf. Jedes der Umschaltventile 123, 125 weist drei Anschlüsse auf, von denen einer mit H, ein weiterer mit K und ein dritter nicht gekennzeichnet ist In einem Heizbetrieb des Heiz-/Kühl-Moduls 1 ist der mit dem Buchstaben H gekennzeichnete Anschluss mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden. In einem Kühlbetrieb des Heiz-/Kühl-Moduls 1 ist der mit dem Buchstaben K gekennzeichnete Anschluss mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden. Entsprechend ist der mit K gekennzeichnete Anschluss in dem Heizbetrieb gesperrt, während der mit H gekennzeichnete Anschluss in dem Kühlbetrieb gesperrt ist.
Der Ventilblock 121 umfasst außerdem eine Ventilvorrichtung 131. Diese ist bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel als Motorventil 133 ausgebildet, welches zwei Ventilstellglieder 135, 137 umfasst. Es ist ein Motor 139 vorgesehen, durch den die Ventilstell- glieder 135, 137 gegensinnig verstellbar sind. Dies bedeutet, dass das zweite Ventilstellglied 137 gesperrt ist, wenn das erste Ventilstellglied 135 auf Durchläse geschaltet ist. Umgekehrt ist das erste Ventilstellglied 135 gesperrt, wenn das zweite Ventilstellglied 137 auf Durchlass geschaltet ist. Der mit H gekennzeichnete Anschluss des ersten Umschaltventils 123 steht mit einem ersten Knoten e in Fiuidverbindung, der wiederum einerseits mit dem vierten Anschluss 13 und andererseits mit dem Einlass des ersten Ventilstellglieds 135 in Fiuidverbindung steht. Der mit K gekennzeichnete Anschluss des ersten Umschalt- ventils 123 steht mit einem zweiten Knoten f in Fiuidverbindung, der wiederum einerseits mit der zweiten Kühlmittel-Schnittstelle 9 und andererseits mit einem Einlass des zweiten Ventilstellglieds 137 in Fiuidverbindung steht. Der nicht gekennzeichnete Anschluss des ersten Umschaltventils 123 steht mit der fünften Kühlmittel- Schnittstelle 17 in Fiuidverbindung.
Der mit K gekennzeichnete Anschluss des zweiten Umschaltventils 125 steht mit einem dritten Knoten g in Fiuidverbindung, der wieder- um einerseits mit dem ersten Anschluss 107 und andererseits mit einem Auslass des zweiten Ventilstellglieds 137 in Fluidverbindung steht. Der mit H gekennzeichnete Anschluss des zweiten Umschaltventils 125 steht mit einem vierten Knoten h in Fluidverbindung, der wiederum einerseits mit der dritten Kühlmittel-Schnittstelle 11 und andererseits mit einem Auslass des ersten Ventilstellglieds 135 in Fluidverbindung steht.
Ist das erste Ventilstellglied 135 auf Durchlass geschaltet, stehen somit die Knoten e, h miteinander in Fluidverbindung. Zugleich ist eine Fluidverbindung zwischen den Knoten f, g über das zweite Ventilstellglied 137 gesperrt. Umgekehrt stehen die Knoten f, g in Fluidverbindung, wenn das zweite Ventilstellglied 137 auf Durchlass geschaltet ist, während dann eine Fluidverbindung zwischen den Knoten e, h über das erste Ventilstellglied 135 gesperrt ist. Im Folgenden wird zunächst der Heizbetrieb des Heiz-/Kühl-Moduls 1 erläutert:
Im Heizbetrieb wird warmes Flüssigkeits-Kühlmittel über den ersten Anschluss 107 zu einem externen Verbraucher oder Wärmetauscher geleitet, um ein Wärmereservoir zu erwärmen. Von dort strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel über den zweiten Anschluss 109 zurück in das Heiz-/Kühl-Modul 1. Dort tritt es über die erste Kühlmittel- Schnittstelle 7 in die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 ein, wo es zunächst den Gaskühler 25 beziehungsweise den ersten Flüssigkeits-Wärmetauscher 23 in Richtung des Pfeils 115 durchströmt. Dort nimmt es Wärme von dem ebenfalls durch den Gaskühler 25 strömenden, heißen Kältemittel auf. Es verlässt die Verdichter- Wärmetauscher-Einheit 3 durch die zweite Kühlmittel-Schnittstelle 9 und tritt in den Ventilblock 121 ein. Da im Heizbetrieb der mit K gekennzeichnete Anschluss des ersten Umschaltventiis 123 gesperrt ist, strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel über den Knoten f zu der Ventilvorrichtung 131 und insbesondere zu dem zweiten Ventilstellglied 37. Dabei ist die Ventilvorrichtung 131 im Heizbetrieb so geschaltet, dass das zweite Ventilstellglied 137 geöffnet und das erste Ventilstellglied 135 gesperrt ist. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt also durch das zweite Ventilstellglied 137 weiter über den Knoten g zu dem ersten Anschluss 107 und von dort wieder zum externen Verbraucher beziehungsweise Wärmetauscher, da der mit K gekennzeichnete Anschluss des zweiten Umschaltventils 125 gesperrt ist. Insgesamt nimmt also das Flüssigkeits-Kühlmittel in dem warmen Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf, der teilweise durch das Heiz-/Kühl- Modul 1 und teilweise extern durch Strömungspfade für Flüssigkeits- Kühlmittel und mindestens einen Verbraucher oder Wärmetauscher realisiert wird, Wärme in dem ersten Flüssigkeits-Wärmetauscher 23 beziehungsweise dem Gaskühler 25 auf, und transportiert diese zu dem externen Verbraucher oder Wärmetauscher, wo sie zumindest teilweise abgegeben wird. Dabei wird mithilfe des externen Verbrau- chers oder Wärmetauschers ein Wärmereservoir geheizt.
Durch den dritten Anschluss 1 1 1 fließt kaltes Flüssigkeits-Kühlmittel zu einem externen Verbraucher oder Wärmetauscher, um entweder ein Wärmereservoir zu kühlen oder Wärme aus der Umgebung des externen Wärmetauschers oder von dem externen Verbraucher auf- zunehmen. Dabei steht im Heizbetrieb des Heiz-/Kühl-Moduls 1 nicht ein Abkühlen eines Wärmereservoirs im Vordergrund, sondern ein Aufnehmen von Wärme, welche letztlich - wie noch beschrieben wird - auf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 zum Heizen zur Verfügung gestellt wird. Von dem externen Verbraucher oder Wärmetauscher strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel, welches dort Wärme aufgenommen hat, über den vierten Anschluss 1 13 zurück in das Heiz-/Kühl-Modul 1 und insbesondere in den Ventilblock 121 . Da das erste Ventilstellglied 135 im Heizbetrieb gesperrt ist, strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel über den Knoten e und den mit H gekennzeichneten Anschluss des ersten Umschaltventils 123 sowie über dessen nicht gekennzeichneten Anschluss zu dem Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters 29. Es tritt dort über die fünfte Kühlmittel-Schnittstelle 17 ein und aus der sechsten Kühlmittel-Schnittstelle 19 wieder aus. Das Flüssigkeits- Kühlmittel, welches bereits in dem externen Verbraucher oder Wärmetauscher Wärme aufgenommen hat, nimmt in dem Flüssigkeits- Kühlmantel 55 des Verdichters 29 und gegebenenfalls auch in mindestens einem in Reihe geschalteten weiteren Flüssigkeits- Kühlmantel weitere Wärme, insbesondere Abwärme, auf, und strömt dann über den nicht gekennzeichneten Anschluss des zweiten Umschaltventils 125 zu dessen mit H gekennzeichneten Anschluss. Von dort gelangt es, weil das erste Ventilstellglied 135 gesperrt ist, über den Knoten h und die dritte Kühlmittel-Schnittstelle 1 1 in die Ver- dampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 und insbesondere in den Verdampfer 95 beziehungsweise den zweiten Flüssigkeits- Wärmetauscher 93, den es in Richtung des Pfeils 117 durchströmt. Hier gibt es die zuvor extern sowie in dem mindestens einen Flüssigkeits-Kühlmantel aufgenommen Wärme zumindest teilweise an das Kältemittel ab, welches ebenfalls durch den Verdampfer 95 strömt. Anschließend verlässt es die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 durch die vierte Kühlmittel-Schnittstelle 13, um wiederum durch den dritten Anschluss 1 1 1 zu dem externen Verbraucher beziehungsweise Wärmetauscher zu strömen. Entlang eines Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs, der sich aus dem kalten Flüssigkeits-Kühlmittel-Teilkreislauf des Heiz-/Kühl-Moduls 1 sowie aus externen Strömungspfaden und dem externen Verbraucher beziehungsweise Wärmetauscher ergibt, nimmt das Flüssig- keits-Kühlmittel also in dem externen Verbraucher beziehungsweise Wärmetauscher sowie in dem Flüssigkeits-Kühlmantel 55 des Verdichters 29 und gegebenenfalls in mindestens einem weiteren Flüssigkeits-Kühlmantel Wärme auf, die es im Verdampfer 95 an das Kältemittel des Kältemittel-Kreislaufs abgibt, bevor es wieder zurück zum externen Verbraucher oder Wärmetauscher strömt.
Damit steht im Heizbetrieb in dem Verdampfer 95 eine vergleichsweise große Wärmemenge zur Verfügung, die das Kältemittel dort aufnehmen kann. Es erreicht dann den Verdichter mit einem relativ großen Wärmeinhalt beziehungsweise einer erhöhten Temperatur. Entsprechend weist das Kältemittel auch in dem Gaskühler einen erhöhten Wärmeinhalt beziehungsweise eine erhöhte Temperatur auf, wobei diese zusätzliche Wärme dort als Heizleistung für den warmen Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zur Verfügung steht.
Letztlich wird also nicht nur die extern dem Verbraucher oder Wär- metauscher entnommene Wärme, sondern auch intern die Abwärme des Verdichters 29, nämlich des Motors 47, und vorzugsweise die Abwärme der Steuereinrichtung 15 für den Heizbetrieb herangezogen, wodurch eine erhöhte Heizleistung und eine besondere Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Heiz-/Kühl-Moduls 1 resultiert. Im Folgenden wird der Kühlbetrieb des Heiz-/Kühl- oduls 1 näher erläutert: Im Kühlbetrieb soll hauptsächlich ein Wärmereservoir gekühlt werden. Hierzu wird über den dritten Anschluss 1 11 einem externen Verbraucher oder Wärmetauscher kaltes Flüssigkeits-Kühlmittel zugeleitet. Es nimmt dort Wärme auf und kühlt so das mit dem Verbraucher oder Wärmetauscher in Verbindung stehende Wärmereservoir. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt dann über den vierten Anschluss 113 zurück in das Heiz-/Kühl- odul 1 und insbesondere in den Ventilblock 121. Da im Kühlbetrieb der mit H gekennzeichnete Anschluss des ersten Umschaltventils 123 gesperrt ist, strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel über den Knoten e und das erste Ventilstellglied 135, welches im Kühlbetrieb geöffnet ist, zu dem Knoten h und der dritten Kühlmittel-Schnittstelle 1 1. Dabei ist der mit H gekennzeichnete Anschluss des zweiten Umschaltventils 125 gesperrt. Das Flüssigkeits-Kühlmittel durchströmt den Verdampfer 95 beziehungs- weise den zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher 93 in Richtung des Pfeils 1 17 und strömt über die vierte Kühlmittel-Schnittstelle 13 und den dritten Anschluss 1 11 zurück zu dem externen Verbraucher beziehungsweise Wärmetauscher. In dem Verdampfer 95 gibt das Flüssigkeits-Kühlmittel Wärme an das ebenfalls den Verdampfer 95 durchströmende Kältemittel ab und wird selbst so gekühlt.
Es zeigt sich also, dass in dem kalten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf im Kühlbetrieb im Wesentlichen dem Flüssigkeits- Kühlmittel im Verdampfer 95 Wärme entzogen wird, sodass der externe Verbraucher beziehungsweise Wärmetauscher und damit auch das mit diesem in Wirkverbindung stehende Wärmereservoir gekühlt wird.
Der warme Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf dient im Kühlbetrieb dazu, entweder ein Wärmereservoir zu erwärmen oder Wärme, insbe- sondere Abwärme an die Umgebung abzuführen. Dabei liegt der Schwerpunkt der Funktion des Heiz-/Kühl-Moduls 1 im Kühlbetrieb auf der Kühlung des kalten Wärmereservoirs und nicht auf der Erwärmung eines anderen Wärmereservoirs. Dementsprechend wird auf der warmen Seite entweder lediglich Wärme abgeführt, ohne dass sich die Temperatur eines Wärmereservoirs dabei erhöht, oder es steht jedenfalls nicht das Erreichen einer bestimmten Soll- Temperatur hierbei im Vordergrund, sodass Leistungseinbußen beim Heizen hingenommen werden können. Das warme Flüssigkeits-Kühlmittel fließt über den ersten Anschluss 107 zu einem externen Verbraucher oder Wärmetauscher, wo es Wärme abgibt, und über den zweiten Anschluss 109 zurück in das Heiz-/Kühl-Modul 1 . Hier tritt es über die erste Kühlmittel- Schnittstelle 7 in den Gaskühler 25 beziehungsweise den ersten Flüssigkeits-Wärmetauscher 23 ein und durchströmt diesen in Richtung des Pfeils 115. Dabei nimmt es Wärme von dem ebenfalls den Gaskühler 25 durchströmenden Kältemittel auf.
Es verlässt die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 durch die zweite Kühlmittel-Schnittstelle 9 und tritt in den Ventilblock 121 ein. Da hier der mit K gekennzeichnete Anschluss des ersten Umschaltventiis 123 mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, wobei der mit H gekennzeichnete Anschluss gesperrt ist, strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel über den Knoten f weiter über die fünfte Kühlmittel-Schnittstelle 17 zu dem Flüssigkeits-Kühlmantel 55 des Verdich- ters 29 und gegebenenfalls auch zu dem weiteren Flüssigkeits- Kühlmantel 45 der Steuereinrichtung 15. Vorzugsweise ist auch der Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit in den Kühlbetrieb einbezogen und besonders bevorzugt mit den übrigen Flüssigkeits- Kühlmänteln 45, 55 in Reihe geschaltet. Dem in der Verdichter- Einheit verdichteten Kältemittel kann dann mithilfe des Flüssigkeits- Kühlmantels Wärme entzogen werden, sodass letztlich in bereits beschriebener Weise die Kälteleistung des Heiz-/Kühl-Moduls 1 ge- steigert wird. In den Flüssigkeits-Kühlmänteln nimmt das Flüssigkeits-Kühlmittel die Abwärme mindestens einer der Komponenten auf und strömt über die sechste Kühlmittel-Schnittstelle 19 zu dem nicht gekennzeichneten Anschluss des zweiten Umschaltventils 125, der im Kühlbetrieb mit dem mit K gekennzeichneten Anschluss ver- bunden ist, während der mit H gekennzeichnete Anschluss gesperrt ist. Von dort strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel wiederum über den Knoten g und den ersten Anschluss 107 zu dem externen Verbraucher oder Wärmetauscher. Dabei ist das zweite Ventilstellglied 137 gesperrt. Damit zeigt sich, dass das Flüssigkeits-Kühlmittel auf der warmen Seite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 im Kühlbetrieb Wärme in dem Gas- kühler 25 aufnimmt und Abwärme aus dem Flüssigkeits-Kühlmantel 55 des Verdichters 29 sowie gegebenenfalls auch der weiteren Flüssigkeits-Kühlmäntel abführt, obwohl demnach im Kühlbetrieb mehr Wärmequellen, nämlich neben den Gaskühler 25 noch der mindestens eine Flüssigkeits-Kühlmantel 55 des Verdichters 29 und gegebenenfalls die weiteren Flüssigkeits-Kühlmäntel in den warmen Kühlmittel-Kreislauf einbezogen sind, steht gleichwohl eine geringere Heizleistung zur Verfügung als in dem Heizbetrieb. Dies liegt daran, dass in den kalten Kühlmittel-Kreislauf außer dem externen Verbraucher oder Wärmetauscher des zu kühlenden Wärmereservoirs keine weiteren Wärmequellen einbezogen sind. Daher weist das Kältemittel nach Durchströmen des Verdampfers 95 eine deutlich tiefere Temperatur auf als im Heizbetrieb, sodass es auch in dem Gasküh- ler 25 nach Kompression im Verdichter 29 eine deutlich geringere Temperatur aufweist. Dieser Effekt überkompensiert die zusätzlichen im Kühlbetrieb in den warmen Kühlmittel-Kreislauf einbezogenen Wärmequellen. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn dem Kälte- mittel in der Verdichter-Einheit Wärme durch den Flüssigkeits- Kühlmantel derselben entzogen wurde. Dabei ist jedoch auch zu berücksichtigen, dass die dem verdichteten Kältemittel entnommene Wärme dem Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf der warmen Seite über den Flüssigkeits-Kühlmantel der Verdichter-Einheit zur Verfügung steht, sodass sich der Wärmeverlust aufgrund des im Gaskühler kälteren Kältemittels in gewisser Weise auf der warmen Seite ausgleicht.
Insgesamt zeigt sich damit, dass in dem Kühlbetrieb eine im Vergleich zum Heizbetrieb deutlich höhere Kälteleistung in dem kalten Kühlmittel-Kreislauf zur Verfügung steht, während im Heizbetrieb eine im Vergleich zum Kühlbetrieb deutlich höhere Heizleistung in dem warmen Kühlmittel-Kreislauf zur Verfügung steht. Dementsprechend kann vorzugsweise mithilfe der Steuereinrichtung 15 je nach Einsatz und Verwendungszweck beziehungsweise Bedarf das Heiz- /Kühl-Modul 1 im Heizbetrieb oder im Kühlbetrieb verwendet werden. Vorzugsweise ist die Heiz- beziehungsweise Kühlleistung des Heiz- /Kühl-Moduls 1 , insbesondere über eine Drehzahl des Verdichters 29 Steuer- und/oder regelbar. Hierzu kann insbesondere ein Temperaturfühler in oder an dem zu heizenden oder zu kühlenden Wärmere- servoir vorgesehen sein, der eine Ist-Temperatur an die Steuereinrichtung 15, vorzugsweise über eine Schnittstelle, übermittelt.
Wie bereits ausgeführt, weisen die Anschlüsse 107, 109, 1 1 1 , 1 13 bevorzugt Schnellkupplungen auf, mithilfe derer externe Flüssigkeits- Kühlmittel-Strömungspfade, beispielsweise Rohrleitungen oder Schläuche, an die Anschlüsse anschließbar sind.
Besonders bevorzugt wird das Heiz-/Kühl- odul 1 als kompakte Vorrichtung mit einem als Tragegestell ausgebildeten Rahmengestell beispielsweise in einem Baumarkt zum Kauf oder zur Leihe angeboten, wobei der Entleiher oder Erwerber des Heiz-/Kühl-Moduls 1 dieses über die Anschlüsse 107, 109, 1 11 , 1 13 an seine individuell vorliegende, externe Infrastruktur anschließen kann. Es ist auch möglich, dass ein Erwerber des Heiz-/Kühl-Moduls 1 dieses vorzugswei- se in den Kofferraum seines Kraftfahrzeugs einbaut und dort mit den Wasseranschlüssen desselben verbindet. Das Heiz-/Kühl-Modul 1 dient dann quasi als Nachrüstaggregat für eine Fahrzeug- Klimaanlage.
Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Heiz-/Kühl-Moduls 1 beziehungsweise insbesondere ein zweites Ausführungsbeispiel des Ventilblocks 121 . Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die Funktionalität und Zuordnung der Flüssigkeits-Kühlmittel-Ströme im Heiz- beziehungs- weise Kühlbetrieb des in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiels entspricht vollständig derjenigen des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 4. Es wird insofern auf die vorangegangene Darstellung verwiesen.
Die Ventilvorrichtung 131 ist hier jedoch anders ausgebildet: Sie um- fasst zwei temperaturgesteuerte Ventile 139, 141. Diese umfassen vorzugsweise eine Bimetall-Steuerung beziehungsweise Bimetall- Stellvorrichtung. Über eine gestrichelte Linie L ist angedeutet, dass das erste, temperaturgesteuerte Ventil 139 die Temperatur des Flüssigkeits-Kühlmittels erfasst, welches durch den vierten Anschluss 1 13 in das Heiz-/Kühl-Modul 1 eintritt. Es ist bei niedriger Temperatur geschlossen und öffnet bei einem bevorzugten Ausführungsbei- spiel, wenn das Kühlmittel am Messort, also im Bereich des vierten Anschlusses 113 eine Temperatur von > 15 °C aufweist. Bevorzugt weist das erste temperaturgesteuerte Ventil 139 eine Schalthysterese von besonders bevorzugt ungefähr 3 bis 5 Kelvin auf. Nachdem es durch Temperaturanstieg auf über 15 °C geöffnet wurde, schließt es also vorzugsweise, wenn die Temperatur am Messort auf ungefähr 10 bis 12 °C oder darunter sinkt.
Durch eine gestrichelte Linie L' ist angedeutet, dass das zweite, temperaturgesteuerte Ventil 141 die Temperatur des Flüssigkeits- Kühlmittels im Bereich der sechsten Kühlmittel-Schnittstelle 19, also am Kühlmittelausgang des Flüssigkeits-Kühlmantels 55 des Verdichters 29 beziehungsweise der in Reihe geschalteten Flüssigkeits- Kühlmäntel erfasst. Es ist geöffnet, wenn das Kühlmittel vergleichweise kalt ist, und schließt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bei einer Temperatur des Kühlmittels am Messort von > 50 °C. Bevorzugt weist auch das zweite, temperaturgesteuerte Ventil 141 eine Schalthysterese von besonders bevorzugt ungefähr 3 bis 5 Kelvin auf. Nachdem es durch Temperaturanstieg auf über 50 °C geschlossen wurde, öffnet es also vorzugsweise wieder, wenn die Temperatur am Messort auf ungefähr 45 bis 47 °C oder darunter sinkt.
Das erste, temperaturgesteuerte Ventil 139 steht mit seinem Einlass mit dem ersten Knoten e in Fluidverbindung. Sein Auslass steht mit dem vierten Knoten h in Fluidverbindung. Der Einlass des zweiten, temperaturgesteuerten Ventils 141 steht mit dem zweiten Knoten f in Fluidverbindung. Der Auslass des zweiten, temperaturgesteuerten Ventils 141 steht mit dem dritten Knoten g in Fluidverbindung.
Bezüglich des ersten, temperaturgesteuerten Ventils 139 zeigt sich Folgendes:
Im Heizbetrieb gelangt das vom Verdampfer 95 über den dritten An- schluss 1 1 1 zu einem externen Verbraucher oder Wärmetauscher strömende Kühlmittel wieder zum vierten Anschluss 1 3, wo es dann eine Temperatur aufweist, bei welcher das erste, temperaturgesteu- erte Ventil 139 geschlossen ist. Daher strömt es - wie bereits in Zusammenhang mit Figur 4 erläutert - über den Knoten e zu dem mit H gekennzeichneten Anschluss des ersten Umschaltventils 123. Es durchströmt somit im Heizbetrieb nicht das erste, temperaturgesteuerte Ventil 139. Im Kühlbetrieb nimmt das Flüssigkeits-Kühlmittel aufgrund der schwerpunktmäßig erfolgenden Kühlung eines Wärmereservoirs beziehungsweise aufgrund der vergrößerten Kühlleistung im externen Verbraucher oder Wärmetauscher vergleichsweise viel Wärme auf und gelangt daher mit einer Temperatur zu dem vierten Anschluss 1 13, bei welcher das erste, temperaturgesteuerte Ventil 139 geöffnet ist. Da im Kühlbetrieb der mit H gekennzeichnete Anschluss des ersten Umschaltventils 123 gesperrt ist, durchströmt das Flüssigkeits- Kühlmittel über den Knoten e das erste, temperaturgesteuerte Ventil 139 und gelangt so über den Knoten h zu der dritten Kühlmittel- Schnittstelle 1 1 , wo es in die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 eintritt. Bezüglich des zweiten, temperaturgesteuerten Ventils 141 zeigt sich Folgendes:
Das im Heizbetrieb zu dem Messort des zweiten, temperaturgesteuerten Ventils 141 strömende Flüssigkeits-Kühlmittel hat nicht den Gaskühler 25 sondern lediglich den Flüssigkeits-Kühlmantel 55 des Verdichters 29 und gegebenenfalls mindestens einen weiteren Flüssigkeits-Kühlmantel passiert. Es ist daher vergleichsweise kalt, beziehungsweise weist eine Temperatur auf, bei welcher das zweite, temperaturgesteuerte Ventil 141 geöffnet ist. Daher kann das vom Gaskühler 25 über die zweite Kühlmittel-Schnittstelle 9 strömende Flüssigkeits-Kühlmittel über den Knoten f durch das geöffnete zweite, temperaturgesteuerte Ventil 141 und den Knoten g zu dem ersten Anschluss 107 strömen.
Im Kühlbetrieb hat das Flüssigkeits-Kühlmittel, welches zum Messort des zweiten, temperaturgesteuerten Ventils 141 gelangt, zuvor nicht nur mindestens einen Flüssigkeits-Kühlmantel, sondern zusätzlich den Gaskühler 25 passiert. Es ist daher vergleichsweise warm und weist insbesondere eine Temperatur auf, bei welcher das zweite, temperaturgesteuerte Ventil 141 geschlossen ist. Daher kann das vom Gaskühler 25 über die zweite Kühlmittel-Schnittstelle 9 strömende Flüssigkeits-Kühlmittel nicht über das zweite, temperaturgesteuerte Ventil 141 strömen, sondern es strömt stattdessen über den Knoten f und den mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbundenen, mit K gekennzeichneten Anschluss des ersten Umschalt- ventils 123.
Die mit zwei temperaturgesteuerten Ventilen 139, 141 ausgestattete Ventilvorrichtung 131 verwirklicht demnach die gleiche Funktionalität wie die entsprechende Ventilvorrichtung 131 gemäß Figur 4, welche das Motorventil 133 umfasst. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist jedoch keine externe Steuerungslogik erforderlich, um die Ventile 139, 141 zu steuern. Stattdessen regeln diese ihren Öff- nungs- beziehungsweise Schließzustand selbst aufgrund der an den Messorten herrschenden Temperatur des Flüssigkeits-Kühlmittels. Daher ist dieses Ausführungsbeispiel des Heiz-/Kühl-Moduls 1 beziehungsweise des Ventilblocks 121 einfacher aufgebaut, aber nicht so variabel hinsichtlich der Schalttemperaturen. Verschiedene Schalttemperaturen können allerdings über verschiedene temperaturgesteuerte Ventile mit verschiedener Schaltcharakteristik, insbesondere mit verschiedenen Bimetall-Stellvorrichtungen, die verschiedene Schalttemperaturen aufweisen, eingestellt werden.
Bevorzugt ist von dem Ventilblock 121 noch ein zusätzliches, nicht dargestelltes Ventil umfasst, über das Wärme aus dem den Gaskühler 25 durchsetzenden Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf im Heizbetrieb in den Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf einbringbar ist, welcher den Verdampfer 95 durchsetzt. Dieses Ventil ist bevorzugt als Rückschlagventil und insbesondere so ausgebildet, dass gezielt eine Le- ckage realisierbar ist. Es kann dann dem Verdampfer 95 aus dem Gaskühler 25 zusätzliche Wärme zugeführt werden, was insbesondere in einer ersten Aufheizphase des Heizbetnebs für ein rasches Aufheizen sinnvoll ist. Das zusätzliche Ventil kann auch als elektrisches oder thermostatisches Ventil ausgebildet sein, insbesondere wenn gezielt eine derartige Ansteuerung gewünscht ist. Durch das Ventil werden also die an sich getrennten warmen und kalten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreisläufe verbunden, um einen Teil der Wärme aus dem warmen Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf in den kalten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf und dort insbesondere dem Ver- dampfer 95 zuzuführen. Obwohl dies scheinbar die im warmen Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zur Verfügung stehende Wärme vermindert, erhöht sich insgesamt die Heizleistung, weil die zusätzliche Wärme in den Kältemittel-Kreislauf eingekoppelt wird, um dort unter Zufuhr mechanischer Energie mittels des Verdichters 29 als vermehrte Heizleistung - gemäß dem Prinzip der Wärmepumpe - wiederum dem Gaskühler 25 und damit dem warmen Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf zugeführt zu werden.
Schließlich umfasst der Ventilblock 121 bevorzugt noch ein ebenfalls nicht dargestelltes Mischventil, durch welches warmes Flüssigkeits- Kühlmittel aus dem warmen Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf mit kaltem Flüssigkeits-Kühlmittel aus dem kalten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf gemischt werden kann. Das dem Mischventil entnehmbare Flüssigkeits-Kühlmittel steht dann zur Temperierung eines Verbrau- chers mit Flüssigkeits-Kühlmittel einer gewünschten Temperatur zur Verfügung. Hierzu ist die Temperatur des aus dem Mischventil zu einem Verbraucher fließenden Flüssigkeits-Kühlmittels vorzugsweise Steuer- und/oder regelbar. Die entsprechend Steuerung und/oder Regelung wird bevorzugt ebenfalls von der Steuereinrichtung 15 übernommen.
Bevorzugt ist das Mischventil mit seinem Anschluss für warmes Flüssigkeits-Kühlmittel mit einem wärmsten Punkt des Heiz-/Kühl- Moduls 1 verbunden, der in Figur 5 mit dem Buchstaben W gekennzeichnet ist. Dieser ist direkt am Austritt des Flüssigkeits-Kühlmittels aus dem Gaskühler 25 angeordnet.
Mit seinem kalten Anschluss ist das Mischventil vorzugsweise mit einem kältesten Punkt des Heiz-/Kühl-Moduls 1 verbunden, der in Figur 5 mit dem Buchstaben C gekennzeichnet ist. Dieser ist direkt am Ausgang des Verdampfers 95 angeordnet.
In dem kompakten Heiz-/Kühl-Modul 1 sind bevorzugt Leitungen für das Flüssigkeits-Kühlmittel gemeinsam mit dem Ventilblock 121 zu einem Kühlmittel-Block baulich zusammengefasst. Außerdem sind vorzugsweise die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit 3 und die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5 zu einem Kältemittel-Block baulich zusammengefasst. Damit können vorzugsweise die Strömungspfade für Flüssigkeits-Kühlmittel einerseits und Kältemittel anderer- seits weitestgehend baulich voneinander getrennt werden, wodurch das Heiz-/Kühl-Modul 1 besonders kompakt realisierbar ist.
Figur 6 zeigt eine Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Heiz-/Kühl-Moduls 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. In Figur 6 ist insbesondere das Rahmengestell 143 dargestellt, welches die Verdichter- Wärmetauscher-Einheit 3, die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit 5, die Steuereinrichtung 15, die nicht dargestellten Anschlüsse 107, 109, 11 1 , 1 13 und vorzugsweise auch den ebenfalls nicht dargestell- ten Ventilblock 121 umfasst.
Das Rahmengestell 143 ist als Tragegestell ausgebildet und umfasst hier an einer Oberseite des Heiz-/Kühl-Moduls 1 einen ersten Tragebereich 145 mit einem Tragegriff 147. Das Heiz-/Kühl-Modul 1 kann somit sehr einfach gegriffen und wie ein Koffer getragen werden. Seitlich an dem Rahmengestell 143 sind vorzugsweise weitere Tragebereiche 149, 149' ausgebildet, die hier jeweils zwei Griffbereiche 151 , 153, 151 ', 153' umfassen. Somit kann das Rahmengestell 143 und damit das Heiz-/Kühl-Modul 1 auch sehr einfach seitlich und insbesondere auch leicht durch zwei Personen gegriffen, getragen und gehoben werden.
Zugleich zeigt sich anhand von Figur 6, dass das Rahmengestell 143 das Heiz-/Kühl-Modul 1 vorzugsweise von allen Seiten umgreift, sodass es dieses effektiv gegen Stöße insbesondere beim Transport sichert. Weiterhin ist das Heiz-/Kühl-Modul 1 sehr kompakt aufgebaut, weil keine Elemente desselben über das Rahmengestell 143 hinaus vorstehen. Insgesamt zeigt sich, dass mit dem Heiz-/Kühl-Modul 1 ein kompaktes, flexibel und vielfältig einsetzbares Modul für Heiz-, Kühl- und kombinierte Heiz-/Kühl-Anwendungen insbesondere im stationären und ganz besonders im Haus-, Hof- und Gartenbereich gegeben ist.
Bezugszeichen liste
1 Heiz-/Kühl-Modul
3 Verdichter-Wärmetauscher-Einheit
5 Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit
6 Isolationsbereich
7 erste Kühlmittel-Schnittstelle g zweite Kühlmittel-Schnittstelle
1 1 dritte Kühlmittel-Schnittstelle
13 vierte Kühlmittel-Schnittstelle
15 Steuereinrichtung
17 fünfte Kühlmittel-Schnittstelle
19 sechste Kühlmittel-Schnittstelle
21 Schnittstelle
23 Flüssigkeits-Wärmetauscher
25 Gaskühler
27 Kältemittel-Schnittstelle
29 Verdichter
31 Doppelrohr
33 inneres Rohr
35 äußeres Rohr
37 inneres Rohrvolumen
39 äußeres Rohrvolumen
41 Gehäuseteil
43 Schnittstelle
45 Flüssigkeits-Kühlmantel
47 Motor
49 Außenläufer
51 Welle Bereich
Flüssigkeits-Kühlmantel siebte Kühlmittel-Schnittstelle achte Kühlmittel-Schnittstelle
Gehäuse
erstes Gehäuseteil zweites Gehäuseteil
Verteilerplatte
Deckel
Kältemittel-Sammelbehälter
Kältemittel-Dock
dritte Kältemittel-Schnittstelle vierte Kältemittel-Schnittstelle
Kanal
interner Wärmetauscher
Kanal
Expansionsorganausnehmung
Expansionsorgan
Festdrossel
Einlassausnehmung
Flüssigkeits-Wärmetauscher
Verdampfer
Verdampferrohrschlange
Verbindungskanal
Auslasskanal
Auslassausnehmung
Innenraum
erster Anschluss
zweiter Anschluss 1 1 1 dritter Anschluss
1 13 vierter Anschluss
1 15 Pfeil
1 17 Pfeil
1 19 gestrichelte Linie
121 Ventilblock
123 erstes Umschaltventil
125 zweites Umschaltventil
127 Motor
129 Motor
131 Ventilvorrichtung
133 Motorventil
135 Ventilstellglied
137 Ventilstellglied
139 temperaturgesteuertes Ventil
141 temperaturgesteuertes Ventil
143 Rahmengestell
145 Tragebereich
147 Tragegriff
149, 149' Tragebereiche
151 , 151 ' Griffbereiche
153, 153' Griffbereiche
w wärmster Punkt
C kältester Punkt
e Knoten
f Knoten
g Knoten
h Knoten

Claims

Ansprüche
1 . Heiz-/Kühl-Modul, mit
- einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdichter (29), einen Gaskühler (25), ein Expansionsorgan (87) und einen Verdampfer (95) umfasst, wobei
- der Gaskühler (25) einen ersten, von einem Kühlmittel durchströmten Flüssigkeits-Wärmetauscher (23) umfasst, und wobei
- der Verdampfer (95) einen zweiten, von einem Kühlmittel durchströmten Flüssigkeits-Wärmetauscher (93) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Verdichter (29) und der Gaskühler (25) und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher (23) zusammen in thermischem Kontakt miteinander angeordnet sind, dass
- das Expansionsorgan (87), der Verdampfer (95) und damit auch der zweite Flüssigkeits-Wärmetauscher (93) zusammen in thermischem Kontakt miteinander angeordnet sind, und dass
- der Verdichter (29) und der Gaskühler (25) und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher (23) einerseits und das Expansionsorgan (87), der Verdampfer (95) und damit auch der zweite Flüssigkeits-Wärmetauscher (93) andererseits durch einen thermischen Isolationsbereich voneinander getrennt angeordnet sind.
2. Heiz-/Kühl-Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (29) und der Gaskühler (25) und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher (23) gemeinsam als kompakte Verdichter-Wärmetauscher-Einheit (3) ausgebildet und vorzugsweise ineinander geschachtelt angeordnet sind.
3. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsorgan (87), der Verdampfer (95) und damit auch der zweite Flüssigkeits- Wärmetauscher (93) gemeinsam als kompakte Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit (5) ausgebildet und vorzugsweise ineinander geschachtelt angeordnet sind.
4. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Isolationsbereich einen Luftspait umfasst, vorzugsweise als Luftspalt ausgebildet ist.
5. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Heiz-/Kühl-Modul (1 ) einen ersten Anschluss (107) als Kühlmittel-Vorlauf einer warmen Seite, einen zweiten Anschluss (109) als Kühlmittel-Rücklauf der warmen Seite, einen dritten Anschluss (1 1 1 ) als Kühlmittel-Vorlauf einer kalten Seite und einen vierten Anschluss (1 13) als Kühlmittel-Rücklauf der kalten Seite aufweist.
6. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (15) zur An- steuerung des Verdichters (29).
7. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (29), der Gaskühler (25) und damit auch der erste Flüssigkeits-Wärmetauscher (23), das Expansionsorgan (87), der Verdampfer (95) und damit auch der zweite Flüssigkeits-Wärmetauscher (93), die Anschlüsse (107, 109, 1 1 , 1 13) und vorzugsweise die Steuereinrichtung (15) zur Ansteuerung des Verdichters (29) insgesamt an oder in einer gemeinsamen Halterung angeordnet sind.
8. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittel-Kreislauf einen Kältemittel-Sammelbehälter (71 ) umfasst, der zusammen mit dem Expansionsorgan (87), dem Verdampfer (95) und damit auch dem zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher (93) und in thermischem Kon- takt mit diesen angeordnet ist, wobei er vorzugsweise von der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit (5) umfasst ist.
9. Heiz-/Kühl-Modul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Halterung als Rahmengestell (143) ausgebildet ist, welches vorzugsweise die Verdichter-Wärmetauscher- Einheit (3), die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit (5), die Anschlüsse (107, 109,1 1 1 ,113) und vorzugsweise die Steuereinrichtung (15) zur Ansteuerung des Verdichters (29) umfasst.
10. Heiz-/Kühl- odul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmengestell (143) als Tragegestell ausgebildet ist, wobei das kompakte Heiz-/Kühl-Modul (1 ) tragbar ausgebildet ist.
1 1 . Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Verdichter- Wärmetauscher-Einheit (3) eine erste Kühlmittel-Schnittstelle (7) und eine zweite Kühimittel- Schnittstelle (9) aufweist, und dass - die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit (5) eine dritte Kühlmittel-Schnittstelle (11 ) und eine vierte Kühlmittel- Schnittstelle (13) aufweist, wobei
- der erste Anschluss (107) mit der zweiten Kühlmittel- Schnittstelle (9),
- der zweite Anschluss (109) mit der ersten Kühlmittel- Schnittstelle (7),
- der dritte Anschluss (1 1 1 ) mit der vierten Kühlmittel- Schnittstelle (13), und
- der vierte Anschluss (113) mit der dritten Kühlmittel- Schnittstelle (1 1 ) verbindbar ist.
12. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Ventilblock (121 ) zur Schaltung zumindest einiger der Anschlüsse (107,109, 1 11 ,1 13), so dass ein Heizbetrieb und ein Kühlbetrieb realisierbar sind, wobei der Ventilblock (121 ) bevorzugt von der gemeinsamen Halterung umfasst und besonders bevorzugt von der Steuereinrichtung (15) ansteuerbar ist, um den Heiz- und den Kühlbetrieb zu realisieren.
13. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Verdichter-Wärmetauscher-Einheit (3) eine erste Kühlmittel-Schnittstelle (7) und eine zweite Kühlmittel- Schnittstelle (9) aufweist, dass
- die Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit (5) eine dritte Kühlmittel-Schnittstelle (1 1 ) und eine vierte Kühlmittel- Schnittstelle (13) aufweist, und dass
- der Verdichter (29) einen Flüssigkeits-Kühlmantel (55) aufweist, der mit einer fünften Kühlmittel-Schnittstelle (17) und mit einer sechsten Kühlmittel-Schnittstelle (19) in Flu- idverbindung steht, wobei mit dem Ventilblock (121)
- der erste Anschluss (107) in dem Kühlbetrieb mit der sechsten Kühlmittel-Schnittstelle (19) und in dem Heizbe- trieb mit der zweiten Kühlmittel-Schnittstelle (9),
- der zweite Anschluss (109) in dem Kühlbetrieb und in dem Heizbetrieb mit der ersten Kühlmittel-Schnittstelle (7),
- der dritte Anschluss (1 1 1) in dem Kühlbetrieb und in dem Heizbetrieb mit der vierten Kühlmittel-Schnittstelle (13), und
- der vierte Anschluss (1 13) in dem Kühlbetrieb mit der dritten Kühlmittel-Schnittstelle (1 1) und in dem Heizbetrieb mit der fünften Kühlmittel-Schnittstelle (17) verbindbar ist.
14. Heiz-/Kühl-Modul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich- net, dass der Verdichter (29) einen Motor (47) aufweist, der vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet ist, und der den Flüssigkeits- Kühlmantel (55) aufweist, der mithilfe des Ventilblocks (121) insbesondere in dem Heizbetrieb in einen Kühlmittel-Strömungspfad zwischen der fünften Kühlmittel-Schnittestelle (17) und der sechsten Kühlmittel-Schnittstelle (19) einbeziehbar ist.
15. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungspfad des ersten Flüssigkeits-Wärmetauschers (23) konzentrisch und vorzugsweise spiralförmig um den Verdichter (29) herum angeordnet ist, wobei der Verdichter (29) radial innerhalb des Strömungskanals angeordnet ist.
16. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittel-Kreislauf einen internen Wärmetauscher (81 ) umfasst, der zusammen mit dem Expansionsorgan (87), dem Verdampfer (95) und damit auch dem zweiten Flüssigkeits-Wärmetauscher (93) sowie in thermischem Kontakt zu diesen angeordnet ist, wobei er vorzugsweise an der Verdampfer-Wärmeta uscher-Einheit (5) angeordnet, besonders bevorzugt in diese integriert ist.
17. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsorgan (87) an der Verdampfer-Wärmetauscher-Einheit (5) angeordnet, vorzugs- weise in diese integriert ist.
18. Heiz-/Kühl- odul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfer- Wärmetauscher-Einheit (5) ein Gehäuse (61) aufweist, das den Verdampfer (95) und damit auch den zweiten Flüssigkeits- Wärmetauscher (93) aufnimmt, wobei vorzugsweise das Expansionsorgan (87) an dem Gehäuse (61) angeordnet ist.
19. Heiz-/Kühl-Modul nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittel-Sammelbehälter (71) in dem Gehäuse (61) aufgenommen und vorzugsweise von dem Verdampfer (95) umgrif- fen ist.
20. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünfter Anschluss als Kühlmittel-Vorlauf für gemischt-temperiertes Kühlmittel und vorzugsweise ein sechster Anschluss als Kühlmittel-Rücklauf für gemischt- temperiertes Kühlmittel vorgesehen ist/sind, wobei der fünfte Anschluss mit Hilfe des Ventilblocks (121) mit gemischt-temperiertem Kühlmittel beaufschlagbar ist.
21. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (107,109, 1 1 1 ,1 13) Schnellkupplungen zur Kopplung mit externen Strömungspfaden für Flüssigkeits-Kühlmittel aufweisen.
22. Heiz-/Kühl-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektroanschluss für den Elektromotor des Verdichters (29) und vorzugsweise auch für die Steuereinrichtung (15) vorgesehen ist.
23. Heiz-/Kühl-Modu! nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Heiz-/Kühl-Modul (1 ) ein natürliches Gas, vorzugsweise Propan, Butan, insbesondere Isobutan, oder besonders bevorzugt C02 als Kältemittel umfasst.
24. Verwendung eines Heiz-Kühl-Moduls, insbesondere eines Heiz-/Kühl- oduls nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das kompakte Heiz-/Kühl-Modul (1)
- für eine reine Heizfunktion,
- für eine reine Kälteanlagen- oder Klimatisierungsfunktion, oder
- in einer kombinierten Heiz-/Kühl-Funktion eingesetzt wird.
25. Verwendung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das kompakte Heiz-/Kühl-Modul (1 ) in einem Hetzbetrieb oder in einem Kühlbetrieb verwendbar ist, wobei insbesondere in der kombinierten Heiz-/Kühl-Funktion im Heizbetrieb der Schwerpunkt der Funktion des Heiz-/Kühl-Moduls (1 ) auf dem Erwärmen eines Wärmereservoirs liegt, wobei in dem Kühlbetrieb der Schwerpunkt der Funktion auf einem Abkühlen eines Wärmereservoirs liegt.
26. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass das kompakte Heiz-/Kühl- Modul (1 ) in einer stationären Umgebung, insbesondere in einem Gebäude oder im Hof- und Gartenbereich, bevorzugt in der kombinierten Heiz-/Kühl-Funktion verwendet wird.
27. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in dem kompakten Heiz- /Kühl-Modul (1 ) ein natürliches Gas, vorzugsweise Propan, Butan, insbesondere Isobutan, oder besonders bevorzugt Kohlendioxid als Kältemittel verwendet wird.
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