WO2014187535A1 - Fahrzeugklimatisierungseinrichtung - Google Patents

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WO2014187535A1
WO2014187535A1 PCT/EP2014/001254 EP2014001254W WO2014187535A1 WO 2014187535 A1 WO2014187535 A1 WO 2014187535A1 EP 2014001254 W EP2014001254 W EP 2014001254W WO 2014187535 A1 WO2014187535 A1 WO 2014187535A1
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WO
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path
exhaust
air
air path
exhaust air
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/001254
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael BENS
Michael Hafner
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00821—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being ventilating, air admitting or air distributing devices
    • B60H1/00835—Damper doors, e.g. position control
    • B60H1/00849—Damper doors, e.g. position control for selectively commanding the induction of outside or inside air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/03—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant
    • B60H1/039—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant from air leaving the interior of the vehicle, i.e. heat recovery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle air conditioning device, with the aid of which an interior of the vehicle can be conditioned, ie cooled or heated as needed.
  • ambient air can be conveyed into the interior.
  • interior air can escape into the environment through the resulting overpressure in the passenger compartment or underpressure at the desired exit points.
  • an active extraction of indoor air into the environment can be performed.
  • the interior air discharged from the vehicle interior into the environment is generally referred to as "exhaust air.”
  • the ambient air drawn in from the surroundings and supplied to the interior is generally referred to as "supply air”.
  • the present invention deals with the problem for a
  • Vehicle air conditioning device of the aforementioned type to provide an improved embodiment, which is characterized in particular by an increased energy efficiency.
  • the invention is based on the general idea to use the heat or cold contained in the exhaust air to heat or cool the supply air. In this way, the Energy requirement for heating or for cooling the supply air can be reduced.
  • the present invention proposes, in an exhaust path, of a
  • Air conditioning device leads to arrange an exhaust air heat exchanger, with the help of which contained in the exhaust heat or cold can be used.
  • the temperature of the ambient air is lower than the temperature of the indoor air.
  • the supply air must be heated.
  • the exhaust air has a comparatively high temperature level.
  • Temperature of the indoor air is less than the temperature of the ambient air. As a result, the supply air must be cooled.
  • About the exhaust air heat exchanger can be
  • Heat transfer means are thermally coupled to the exhaust air, whereby the heat transfer medium cools, while the exhaust air is heated and thus gives their "cold" to the heat transfer medium.
  • This heat transfer medium can now be used directly or indirectly, for example by means of a corresponding heat exchanger to cool the supply air by applying the heat of the supply air to the
  • Heat transfer medium is transmitted, thereby simultaneously the
  • Heat transfer medium transfers its "coldness" to the supply air, so that the supply air can be efficiently cooled by using the "cold” contained in the exhaust air.
  • the exhaust air heat exchanger can in a first variant directly into a
  • a refrigerant circuit an evaporator for evaporating a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant, a compressor, and at least one expansion valve are conventionally arranged.
  • a cooling circuit which can also be referred to as a "heat pump cycle” or in short as a “heat pump”
  • heat can be transported from the evaporator via the refrigerant to the condenser. It can simultaneously on the evaporator or on
  • Capacitor effective temperature difference can be increased, which improves the energy efficiency of the overall system.
  • the refrigerant circuit is "bidirectional" or “inverse" operable, that means that the functions of capacitor and Evaporator are interchangeable, so that two heat exchangers are provided, which serve selectively and alternately as an evaporator and condenser.
  • an ambient heat exchanger is associated with an environment of the vehicle, while an indoor heat exchanger may be associated with a vehicle interior. If the vehicle interior is to be cooled in a cooling mode, this heat must be promoted from the vehicle interior into the environment. In this cooling mode, the indoor heat exchanger serves as an evaporator while the ambient heat exchange works as a condenser.
  • the ambient heat exchanger serves as an evaporator, while the indoor heat exchanger is then used as a condenser.
  • the exhaust air heat exchanger this means that it represents the ambient heat exchanger based on the above example and depending on the operating state of the refrigerant circuit, that is, depending on whether the heating mode or the cooling mode is present than
  • Condenser in cooling mode or as evaporator (in heating mode) is used.
  • the exhaust air heat exchanger is integrated in a heat exchanger circuit, the heat transfer medium, in contrast to a refrigerant does not undergo a phase change, but is permanently liquid.
  • This heat transfer circuit can then in a refrigerant circuit of the above
  • the invention proposes for this purpose to equip the vehicle air conditioning device with a housing which has at least one exhaust air inlet, at least one exhaust air outlet, at least one Zu povertyeintritt and at least one Zu povertyaustritt.
  • At least one exhaust air path leads in the housing from the respective exhaust air inlet to the respective exhaust air outlet.
  • At least one supply air path leads in the housing from the respective intake air inlet to the respective supply air outlet.
  • at least one exhaust air blower arranged in the respective exhaust air path is arranged for generating an exhaust air flow in the exhaust air path and thus in the housing.
  • at least one supply air blower arranged in the respective supply air path is arranged for generating a supply air flow in the supply air path and thus in the housing.
  • Heating heat exchanger provided for heating the supply air. Furthermore, in the housing at least one arranged in the respective Zu Kunststoffpfad climatic exchanger for
  • Air conditioning of the supply air flow provided.
  • at least one arranged in the respective exhaust path exhaust air heat exchanger is housed in the housing.
  • air conditioning is meant in the present context, both a heating and a cooling.
  • the climatic exchanger can be integrated into an air-conditioning circuit in the conventional manner and serve as an evaporator in order to extract heat from the supply air, ie to cool it.
  • a conventional climate cycle is here
  • the climatic exchanger is always operated as an evaporator.
  • the climatic exchanger is integrated in a "bidirectional" cooling circuit of the type described above with reference to the exhaust air heat exchanger, and there the
  • the climate exchanger can serve as an evaporator in cooling mode again, while it can be used as a condenser in heating mode.
  • the heating heat exchanger following in the supply air flow is integrated in a conventional "heating circuit", such as e.g. an engine cooling circuit for cooling an engine block of an internal combustion engine. Due to the high
  • Cooling medium of the engine cooling circuit relative to the engine block cold while it is hot relative to the vehicle interior, so that the same heat transfer circuit with respect to the engine block represents a cooling circuit, while simultaneously representing a heating circuit with respect to the vehicle interior.
  • the climate exchanger which is directly flowed through by refrigerant, can be replaced by another coolant heat exchanger, which behaves analogously to the climate exchanger and can therefore also be labeled as such. That In cooling mode, this can be flowed through by cold and heating operation of warm coolant - generated by the mentioned refrigerant circuit.
  • the operating modes are identical to the direct ones
  • At least one circulating air path may also be formed in the housing, which fluidly connects the respective exhaust air path to an admixing region of the respective air inlet path, wherein the respective admixing region is arranged in the respective air intake path upstream of the respective heating heat exchanger and upstream of the respective climate exchanger.
  • a control for controlling the istströmbaren cross sections of the respective exhaust air path, the respective supply air path and the respective Um Kunststoffpfads be provided. Due to the possibility of being able to mix the exhaust air at least partially with the supply air via the respective circulating air path, an efficient preheating of the supply air can likewise be realized.
  • control device can control the flow-through cross-section of the respective supply air path upstream of the admixing area. In this way it is possible to control the inflow of the supply air to Zumisch Scheme, whereby at the same time can regulate the flow rate for the circulating air.
  • control device can flow through the cross section of the respective exhaust air path upstream of the respective
  • Control exhaust air heat exchanger In this way it is achieved that by controlling the exhaust air flow at the same time the circulating air flow can be influenced.
  • supply air which enters the housing via the respective intake air inlet, can be admixed with the exhaust air or even in the absence of exhaust air flow.
  • the exhaust air path are supplied.
  • ambient air drawn in from the surroundings can be guided through the exhaust air heat exchanger with the aid of the exhaust fan.
  • a heat transfer medium which is conveyed through the exhaust air heat exchanger, depending on the temperature level of the ambient air or depending on the requirements of the current operating condition.
  • Recirculation mode is thus sucked only ambient air, passed through the drain heat exchanger and released into the environment.
  • This external recirculation mode is thus to be distinguished from an internal recirculation mode, in the indoor air from the
  • Internal and external recirculation can take place simultaneously. Similarly, operating states are conceivable in which only the external recirculation mode is active or in which only the internal recirculation mode is active. Usually, however, an internal and / or external mixing operation will take place. In internal mixing mode, the internal circulating air supply air can be added. In external mixing mode, the external recirculated air can be mixed with exhaust air.
  • a heat pump cooling state can be adjusted by means of the control device.
  • a heat pump heating state can be set with the aid of the control device.
  • a circulating air flow and a supply air flow enter the respective admixing area, mix and leave the respective admixing area as a mixed air flow along the supply air path.
  • the circulating air can directly cause direct pre-cooling or preheating of the supply air.
  • the mixed air stream either heated indirectly indirectly via the heating heat exchanger or indirectly cooled indirectly via the climatic exchanger.
  • supply air can enter the exhaust air path both in the heat pump cooling state and in the heat pump heating state and mix with the exhaust air flow.
  • the energy content of the ambient air can be used. This is particularly the case in the mixing operation described above, in which an external recirculation mode is present, while the interior of a mixture of supply air and internal circulating air or supply air is supplied.
  • a first heating state can be set with the aid of the control device, in which the respective exhaust air path is blocked, while the respective recirculation air path and the respective supply air path are open.
  • a circulating air flow and a supply air flow can enter into the respective admixing area, mix in it and leave the respective admixing area as mixed airflow along the supply air path.
  • a second Heating state can be adjusted, in which the respective exhaust path and the respective Zu Kunststoffpfad are locked while the respective air circulation path is open. As a result, only one circulating air flow can enter the respective admixing area
  • Exhaust air heat exchanger can be sucked through the exhaust air supply air and transported through the exhaust air heat exchanger, whereby it is possible to transfer heat contained in the ambient air to a heat transfer medium.
  • Heat transfer takes place, as explained above, preferably in conjunction with a cooling circuit, which can be coupled directly or indirectly to the exhaust air heat exchanger.
  • the heat thus extracted from the ambient air can be used for example for preheating a heat transfer medium, with the help of which
  • Heating heat exchanger or the air conditioning heat exchanger, the supply air or the mixed air is heated. fy.
  • the above said to the two heating operations applies analogously to a first and second cooling operation in which heat is discharged from the internal circulating air to the environment in particular via a directly or indirectly coupled to the exhaust air heat exchanger circuit.
  • Demenschend can be set in another advantageous embodiment with the aid of the control device, a first cooling state in which the respective exhaust path is blocked, while the respective recirculation path and the respective supply air path are open.
  • a circulating air flow and a supply air flow can enter the respective admixing area, mix in it and leave the respective admixing area as a mixed air flow along the Zu Kunststoffpfads.
  • a second cooling state can be adjusted, in which the respective exhaust path and the respective supply air path are blocked while the respective recirculation path is open.
  • the housing may define a roof installation for a vehicle, preferably a road vehicle, in which the blowers, the air paths and the control device are formed.
  • the individual heat exchangers are expediently arranged in this housing.
  • a roof system can be very easily placed on a roof of a bus.
  • At least one central exhaust fan is provided, while at least two supply air blowers are provided, which are arranged laterally of the exhaust fan. This makes it possible to realize a particularly compact arrangement.
  • the at least one heating heat exchanger can be integrated into a heating circuit, while the at least one climatic exchanger is integrated in a cooling circuit or, as explained, in a cooling circuit.
  • the at least one exhaust air heat exchanger can also be integrated in a conventional heat exchanger circuit or in a cooling circuit.
  • the exhaust air heat exchanger can serve by means of a switching device optionally as a heat sink or heat source for the respective refrigerant circuit, either directly, by being used as an evaporator or condenser, or indirectly, by means of said heat exchanger circuit with the respective evaporator or Capacitor can be coupled.
  • it can be provided to thermally couple the heating circuit and the cooling circuit via a refrigerant circuit with each other, such that a capacitor of the refrigeration circuit is integrated into the heating circuit while a
  • Evaporator of the refrigeration circuit is integrated into the cooling circuit. Heat from the cooling circuit to the heating circuit can be conveyed via the cooling circuit, which improves heating in the heating circuit and supports cooling in the cooling circuit.
  • the heat content of the exhaust air can be used for heating purposes or the heat absorption capacity of the exhaust air can be used for cooling, either in the heating circuit or in the cooling circuit.
  • 1-3 are each a greatly simplified schematic diagram of a vehicle air conditioning device at different operating conditions.
  • a vehicle air-conditioning device 1 comprises a housing 2 which has at least one exhaust air inlet 3, at least one exhaust air outlet 4, at least one air inlet 5 and at least one air inlet 6.
  • a housing 2 which has at least one exhaust air inlet 3, at least one exhaust air outlet 4, at least one air inlet 5 and at least one air inlet 6.
  • only one exhaust air inlet 3 and only one exhaust air outlet 4 and two Zulufteintritte 5 and two Zu povertyaustritte 6 are provided purely by way of example.
  • the exhaust air outlet 4 and the respective air intake 5 are open to an environment 7 of a vehicle equipped with the air conditioning device 1, while the exhaust air inlet 3 and the respective supply air outlet 6 are then open to an interior 8 of the vehicle.
  • An exhaust air path 9 indicated by arrows leads from the exhaust air inlet 3 to the exhaust air outlet 4.
  • At least one supply air path 10 indicated by arrows leads from the respective air inlet 5 to the respective supply air outlet 6.
  • the housing 2 contains an exhaust fan 11 with whose aid an exhaust air flow 12 is generated in the exhaust air path 9 can.
  • a supply air blower 13 is arranged in the respective supply air path 10, with the aid of which a supply air flow 14 can be generated.
  • one air-conditioning heat exchanger 15 and one heating heat exchanger 16 are arranged one after the other in the flow direction of the supply air flow 14. With the help of the heating heat exchanger 16, the supply air 14 can be heated.
  • the supply air flow 14 can be cooled or heated, which depends on whether the climatic exchanger 15 is integrated in a conventional unidirectional air conditioning circuit or in a bidirectional cooling circuit. Furthermore, in the exhaust air path 9, an exhaust air heat exchanger 17th
  • the heat exchangers 15, 16, 17 are each arranged upstream of the associated blower 11, 13 in the respective path 9, 10.
  • a recirculation path 18 is formed, which is also indicated by arrows.
  • the respective circulating air path 18 connects the exhaust air path 9 fluidically with an admixing region 19 of the respective supply air path 10.
  • This admixing region 19 is in the respective supply air path 10 upstream of the heating heat exchanger 16 and upstream of the
  • the device 1 is also equipped with a control device 20, by means of which the flow-through cross sections of the exhaust air path 9, the supply air paths 10 and the circulating air paths 18 can be controlled.
  • the control device 20 may for this purpose have corresponding actuators, such as slats, blinds or flaps and the like, with the aid of which the respective flow-through cross section can be changed.
  • the control device 20 for the respective supply air path 10 include a Zu Kunststoffstellglied 21, for the exhaust air path 9, an exhaust air actuator 22 and for the respective circulating air path 18 comprises a recirculation air actuator 23.
  • Control device 20 the flow-through cross-section of the respective supply air path 10 upstream of the admixing area 19.
  • the respective Zu Kunststoffstellglied 21 is arranged upstream of the respective admixing region 19.
  • the control device 20 is expediently designed such that it controls the flow-through cross section of the respective exhaust air path 9 upstream of the respective exhaust air heat exchanger 17.
  • the exhaust air actuator 22 upstream of the exhaust air heat exchanger 17 in the exhaust path 9 is arranged.
  • the housing 2 defines a roof system for the respective vehicle, which is preferably a road vehicle.
  • the vehicle may be a bus.
  • the aforementioned blower 11, 13, the said air paths 9, 10, 18, said heat exchangers 15, 16, 17 and the control device 20 are housed.
  • at least one central exhaust fan 11 is preferably provided, while two or more supply air fans 13 may be present.
  • the Zu Kunststoffgebläse 13 are arranged laterally of the exhaust fan 11. If only two Zu Kunststoffgebläse 13 are provided, these can be useful diametrically
  • axes of rotation 25 of the exhaust fan 11 or 26 of the supply air fan 13 extend parallel to one another.
  • the fans 11, 13 are each configured here as an axial fan.
  • at least the Zu Kunststoffgebläse 13 may be configured as a radial fan, which in particular can also rotate the orientation of their axes of rotation by 90 °.
  • a heat pump cooling state reproduced in FIG. 1 can be set.
  • a reproduced in Figure 2 heat pump heating state can be set.
  • a conventional heating state reproduced in FIG. 3 can be realized with the aid of the control device 20.
  • Recirculation mode a large part of the supply air flow according to the arrows 24 in the Get exhaust air path 9 and mix there with the exhaust air stream 12.
  • the blower 11, 13 are active and the actuators 21, 22, 23 open or closed according to the current requirement or in a quasi arbitrary intermediate position, so that defined volume flows for the exhaust air, the Circulating air and the supply air arise.
  • the exhaust path 9 is blocked.
  • This heating state can also be referred to as the first heating state and is used at low ambient temperatures.
  • the respective Zu Kunststoffpfad 10 is locked, there is a second heating state, which is used at very low ambient temperatures. The same applies to a first cooling state with supply air flow for high
  • Ambient temperatures and a second cooling state without supply air flow for very high ambient temperatures are considered Ambient temperatures and a second cooling state without supply air flow for very high ambient temperatures.

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Abstract

Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, • mit einem Gehäuse (2), mit einem Abluftpfad (9) und mehreren Zuluftpfaden (10), • mit mindestens einem Abluftgebläse (11), • mit wenigstens einem Zuluftgebläse (13), • mit wenigstens einem im jeweiligen Zuluftpfad (10) angeordneten Heizwärmetauscher (16) zum Heizen des Zuluftstroms (14), • mit wenigstens einem im jeweiligen Zuluftpfad (10) angeordneten Klimawärmetauscher (15) zum Klimatisieren des Zuluftstroms (14), • mit wenigstens einem im jeweiligen Abluftpfad (9) angeordneten Abluftwärmetauscher (17), • mit wenigstens einem Umluftpfad (18), der den Abluftpfad (12) mit einem Zumischbereich (19) des jeweiligen Zuluftpfads (10) fluidisch verbindet, der im jeweiligen Zuluftpfad (10) stromauf des jeweiligen Heizwärmetauschers (16) und stromauf des jeweiligen Klimawärmetauschers (15) angeordnet ist, • mit einer Steuereinrichtung (20) zum Steuern der durchströmbaren Querschnitte des jeweiligen Abluftpfads (9), des jeweiligen Zuluftpfads (10) und des jeweiligen Umluftpfads (18).

Description

Fahrzeugklimatisierungseinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, mit deren Hilfe ein Innenraum des Fahrzeugs klimatisiert, also bedarfsabhängig gekühlt oder beheizt werden kann.
Im Rahmen der Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums ist es häufig erwünscht und teilweise sogar erforderlich, einen Luftaustausch zwischen dem Fahrzeuginnenraum und einer Umgebung des Fahrzeugs durchzuführen, um„verbrauchte" Innenraumluft gegen „frische" Umgebungsluft auszutauschen. Hierzu kann Umgebungsluft in den Innenraum gefördert werden. Über Leckagen und Soll-Austrittsstellen kann dabei durch den entstehenden Überdruck im Fahrgastraum bzw. Unterdruck an den Soll-Austrittsstellen Innenraumluft in die Umgebung entweichen. Zusätzlich oder alternativ kann eine aktive Absaugung von Innenraumluft in die Umgebung durchgeführt werden. Die aus dem Fahrzeuginnenraum in die Umgebung abgeführte Innenraumluft wird in der Regel als „Abluft" bezeichnet. Die aus der Umgebung angesaugte und dem Innenraum zugeführte Umgebungsluft wird in der Regel als„Zuluft" bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der vorstehend genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen erhöhten energetischen Wirkungsgrad auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die in der Abluft enthaltene Wärme bzw. Kälte zu nutzen, um die Zuluft zu heizen bzw. zu kühlen. Auf diese Weise kann der Energiebedarf zum Aufheizen bzw. zum Kühlen der Zuluft reduziert werden. Zu diesem Zweck schlägt die vorliegende Erfindung vor, in einem Abluftpfad, der von einem
Ablufteintritt der Klimatisierungseinrichtung zu einem Abluftaustritt der
Klimatisierungseinrichtung führt, einen Abluftwärmetauscher anzuordnen, mit dessen Hilfe die in der Abluft enthaltene Wärme bzw. Kälte genutzt werden kann.
Liegt beispielsweise ein Heizbetrieb vor, bei dem der Fahrzeuginnenraum beheizt werden soll, kann davon ausgegangen werden, dass die Temperatur der Umgebungsluft geringer ist als die Temperatur der Innenraumluft. In der Folge muss die Zuluft beheizt werden. Gleichzeitig besitzt die Abluft ein vergleichsweise hohes Temperaturniveau. Durch Entziehen der Wärme aus der Abluft und durch Übertragen dieser Wärme auf die Zuluft kann der Energiebedarf zum Beheizen des Innenraums reduziert werden.
Herrscht dagegen ein Kühlbetrieb, kann davon ausgegangen werden, dass die
Temperatur der Innenraumluft kleiner ist als die Temperatur der Umgebungsluft. In der Folge muss die Zuluft gekühlt werden. Über den Abluftwärmetauscher kann ein
Wärmeübertragungsmittel mit der Abluft thermisch gekoppelt werden, wodurch sich das Wärmeübertragungsmittel abkühlt, während die Abluft erwärmt wird und somit ihre„Kälte" an das Wärmeübertragungsmittel abgibt. Dieses Wärmeübertragungsmittel kann nun direkt oder indirekt dazu genutzt werden, beispielsweise mittels eines entsprechenden Wärmetauschers, die Zuluft abzukühlen, indem die Wärme der Zuluft auf das
Wärmeübertragungsmittel übertragen wird, wodurch gleichzeitig das
Wärmeübertragungsmittel seine„Kälte" auf die Zuluft überträgt. Somit lässt sich die Zuluft durch Nutzung der in der Abluft enthaltenen "Kälte" effizient kühlen.
Der Abluftwärmetauscher kann dabei in einer ersten Variante unmittelbar in einen
Kältekreis eingebunden sein. In einem Kältekreis sind in üblicher Weise ein Verdampfer zum Verdampfen eines Kältemittels, ein Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels, ein Kompressor und wenigstens ein Expansionsventil angeordnet. Mit Hilfe eines derartigen Kühlkreises, der auch als "Wärmepumpenkreis" oder kurz als "Wärmepumpe" bezeichnet werden kann, lässt sich Wärme vom Verdampfer über das Kältemittel zum Kondensator transportieren. Dabei kann gleichzeitig die am Verdampfer bzw. am
Kondensator wirksame Temperaturdifferenz vergrößert werden, was die energetische Effizienz des Gesamtsystems verbessert. Zweckmäßig ist der Kältekreis "bidirektional" oder "invers" betreibbar, das bedeutet, dass die Funktionen von Kondensator und Verdampfer austauschbar sind, so dass zwei Wärmetauscher vorgesehen sind, die wahlweise und abwechselnd als Verdampfer und Kondensator dienen. Beispielsweise ist ein Umgebungswärmetauscher einer Umgebung des Fahrzeugs zugeordnet, während ein Innenraumwärmetauscher einem Fahrzeuginnenraum zugeordnet sein kann. Soll der Fahrzeuginnenraum in einem Kühlbetrieb gekühlt werden, muss hierzu Wärme vom Fahrzeuginnenraum in die Umgebung gefördert werden. In diesem Kühlbetrieb, dient der Innenraumwärmetauscher als Verdampfer, während der Umgebungswärmetausch als Kondensator arbeitet. Soll dagegen der Fahrzeuginnenraum in einem Heizbetrieb beheizt werden, muss hierzu Wärme aus der Umgebung in den Fahrzeuginnenraum gefördert werden. In diesem Heizbetrieb dient der Umgebungswärmetauscher als Verdampfer, während der Innenraumwärmetauscher dann als Kondensator verwendet wird. Für den Abluftwärmetauscher bedeutet dies, dass er bezogen auf das vorstehende Beispiel den Umgebungswärmetauscher repräsentiert und je nach Betriebszustand des Kältekreises, also abhängig davon, ob nun der Heizbetrieb oder der Kühlbetrieb vorliegt, als
Kondensator (im Kühlbetrieb) oder als Verdampfer (im Heizbetrieb) verwendet wird.
Bei einer zweiten Variante kann vorgesehen sein, dass der Abluftwärmetauscher in einen Wärmeübertragerkreis eingebunden ist, dessen Wärmeübertragungsmittel im Unterschied zu einem Kältemittel keinen Phasenwechsel durchläuft, sondern permanent flüssig ist. Dieser Wärmeübertragerkreis kann dann in einen Kältekreis der vorstehend
beschriebenen Art eingebunden sein, und zwar zweckmäßig als
Umgebungswärmetauscher. Bei dieser zweiten Variante ist der Abluftwärmetauscher somit nur indirekt mit dem Kältekreis gekoppelt.
Im Einzelnen schlägt die Erfindung hierfür vor, die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung mit einem Gehäuse auszustatten, das zumindest einen Ablufteintritt, zumindest einen Abluftaustritt, zumindest einen Zulufteintritt und zumindest einen Zuluftaustritt aufweist. Zumindest ein Abluftpfad führt im Gehäuse vom jeweiligen Ablufteintritt zum jeweiligen Abluftaustritt. Zumindest ein Zuluftpfad führt im Gehäuse vom jeweiligen Zulufteintritt zum jeweiligen Zuluftaustritt. Ferner ist zumindest ein im jeweiligen Abluftpfad angeordnetes Abluftgebläse zum Erzeugen eines Abluftstroms im Abluftpfad und somit im Gehäuse angeordnet. Ferner ist zumindest ein im jeweiligen Zuluftpfad angeordnetes Zuluftgebläse zum Erzeugen eines Zuluftstroms im Zuluftpfad und somit im Gehäuse angeordnet. Des Weiteren ist im Gehäuse zumindest ein im jeweiligen Zuluftpfad angeordneter
Heizwärmetauscher zum Heizen des Zuluftstroms vorgesehen. Ferner ist im Gehäuse wenigstens ein im jeweiligen Zuluftpfad angeordneter Klimawärmetauscher zum
Klimatisieren des Zuluftstroms vorgesehen. Schließlich ist noch wenigstens ein im jeweiligen Abluftpfad angeordneter Abluftwärmetauscher im Gehäuse untergebracht. Unter "Klimatisieren" wird in vorliegendem Zusammenhang sowohl ein Heizen als auch ein Kühlen verstanden. Der Klimawärmetauscher kann nach konventioneller Art in einen Klimakreis eingebunden sein und darin als Verdampfer dienen, um der Zuluft Wärme zu entziehen, diese also zu kühlen. Ein herkömmlicher Klimakreis ist dabei ein
"unidirektionaler" Kältekreis, so dass der Klimawärmetauscher immer als Verdampfer betrieben wird. Bei einer alternative Bauart kann dagegen vorgesehen sein, dass der Klimawärmetauscher in einen "bidirektionalen" Kältekreis der vorstehend mit Bezug auf den Abluftwärmetauscher beschriebenen Art eingebunden ist, und dort den
Innenraumwärmetauscher repräsentiert. In diesem Fall kann der Klimawärmetauscher im Kühlbetrieb wieder als Verdampfer dienen, während er im Heizbetrieb als Kondensator genutzt werden kann. Der im Zuluftstrom nachfolgende Heizwärmetauscher ist dagegen in einen konventionellen "Heizkreis" eingebunden, wie z.B. einen Motorkühlkreis zum Kühlen eines Motorblocks einer Brennkraftmaschine. Aufgrund des hohen
Temperaturunterschieds zwischen Motorblock und Fahrzeuginnenraum ist das
Kühlmedium des Motorkühlkreises relativ zum Motorblock kalt, während es relativ zum Fahrzeuginnenraum heiß ist, so dass derselbe Wärmeübertragerkreis mit Bezug auf den Motorblock einen Kühlkreis repräsentiert, während er gleichzeitig mit Bezug auf den Fahrzeuginnenraum einen Heizkreis repräsentiert.
Im Falle eines vollständig indirekten Kältekreises kann der direkt von Kältemittel durchströmte Klimawärmetauscher durch einen weiteren Kühlmittelwärmetauscher - der sich analog zum Klimawärmetauscher verhält und daher auch als ein solcher betitelt werden kann - ersetzt werden. D.h. im Kühlbetrieb kann wird dieser von kaltem- und im Heizbetrieb von warmem Kühlmittel - erzeugt durch den erwähnten Kältekreis - durchströmt werden. Die Betriebsmodi sind hierbei identisch zum direkt
kältemitteldurchströmten Klimawärmetauscher.
Optional kann außerdem zumindest ein Umluftpfad im Gehäuse ausgebildet sein, der den jeweiligen Abluftpfad mit einem Zumischbereich des jeweiligen Zuluftpfads fluidisch verbindet, wobei der jeweilige Zumischbereich im jeweiligen Zuluftpfad stromauf des jeweiligen Heizwärmetauschers und stromauf des jeweiligen Klimawärmetauschers angeordnet ist. Des Weiteren kann zweckmäßig eine Steuerung zum Steuern der durchströmbaren Querschnitte des jeweiligen Abluftpfads, des jeweiligen Zuluftpfads und des jeweiligen Umluftpfads vorgesehen sein. Durch die Möglichkeit, die Abluft über den jeweiligen Umluftpfad zumindest teilweise der Zuluft zumischen zu können, ist ebenfalls eine effiziente Vorheizung der Zuluft realisierbar.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Steuereinrichtung den durchströmbaren Querschnitt des jeweiligen Zuluftpfads stromauf des Zumischbereichs steuern. Auf diese Weise ist es möglich, den Zustrom der Zuluft zum Zumischbereich zu steuern, wodurch sich gleichzeitig der Volumenstrom für die Umluft regulieren lässt. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Steuereinrichtung den durchströmbaren Querschnitt des jeweiligen Abluftpfads stromauf des jeweiligen
Abluftwärmetauschers steuern. Auf diese Weise wird erreicht, dass durch die Steuerung des Abluftstroms gleichzeitig auch der Umluftstrom beeinflusst werden kann.
Insgesamt lässt sich mit Hilfe der Steuereinrichtung durch Verändern der
durchströmbaren Querschnitte des jeweiligen Abluftpfads, des jeweiligen Zuluftpfads und des jeweiligen Umluftpfads der Luftanteil, der von der über den Ablufteintritt in das Gehäuse eintretenden Abluft der Zuluft zugemischt wird, relativ genau einstellen.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der jeweilige Zuluftpfad stromauf des jeweiligen Zumischbereichs zum Abluftpfad offen ist. Bei dieser
Ausführungsform kann somit Zuluft, die über den jeweiligen Zulufteintritt in das Gehäuse gelangt, der Abluft zugemischt werden bzw. auch bei fehlendem Abluftstrom,
beispielsweise in einem reinen externen Umluftbetrieb, dem Abluftpfad zugeführt werden. Somit kann aus der Umgebung angesaugte Umgebungsluft mit Hilfe des Abluftgebläses durch den Abluftwärmetauscher geführt werden. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, unabhängig vom Abluftstrom Umgebungsluft durch den Abluftwärmetauscher zu führen, um ein Wärmeübertragungsmittel, das durch den Abluftwärmetauscher gefördert wird, zu kühlen oder zu heizen, je nach Temperaturniveau der Umgebungsluft bzw. je nach den Anforderungen des aktuellen Betriebszustands. Bei diesem externen
Umluftbetrieb wird somit nur Umgebungsluft angesaugt, durch den Ablaufwärmetauscher geführt und wieder in die Umgebung entlassen. Dieser externe Umluftbetrieb ist somit von einem internen Umluftbetrieb zu unterscheiden, bei dem Innenraumluft aus dem
Innenraum angesaugt, durch einen Wärmetauscher und wieder dem Innenraum zugeführt wird. Interner und externer Umluftbetrieb können gleichzeitig voneinander stattfinden. Ebenso sind Betriebszustände denkbar, bei denen nur der externe Umluftbetrieb aktiv ist oder bei denen nur der interne Umluftbetrieb aktiv ist. Üblicherweise wird jedoch ein interner und/oder externer Mischbetrieb stattfinden. Beim internen Mischbetrieb kann der internen Umluft Zuluft zugemischt werden. Beim externen Mischbetrieb kann der externen Umluft Abluft zugemischt werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann mit Hilfe der Steuereinrichtung ein Wärmepumpe-Kühlzustand eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann mit Hilfe der Steuereinrichtung ein Wärmepumpe-Heizzustand eingestellt werden. In beiden vorgenannten Zuständen treten ein Umluftstrom und ein Zuluftstrom in den jeweiligen Zumischbereich ein, vermischen sich darin und verlassen den jeweiligen Zumischbereich als Mischluftstrom entlang des Zuluftpfads. Im jeweiligen Zustand kann die Umluft unmittelbar ein direktes Vorkühlen bzw. Vorheizen der Zuluft bewirken. Gleichzeitig kann durch die Nutzung des Temperaturniveaus der Abluft im Abluftwärmetauscher,
insbesondere in Verbindung mit dem direkt oder indirekt damit gekoppelten Kältekreis der vorstehend beschriebenen Art, der Mischluftstrom entweder über den Heizwärmetauscher indirekt effizient beheizt oder über den Klimawärmetauscher indirekt effizient gekühlt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann sowohl im Wärmepumpe-Kühlzustand als auch im Wärmepumpe-Heizzustand Zuluft in den Abluftpfad gelangen und sich mit dem Abluftstrom vermischen. Auf diese Weise lässt sich der Energieinhalt der Umgebungsluft nutzen. Dies ist insbesondere in dem vorstehend beschriebenen Mischbetrieb der Fall, bei dem ein externer Umluftbetrieb vorliegt, während dem Innenraum eine Mischung aus Zuluft und interner Umluft oder nur Zuluft zugeführt wird.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann mit Hilfe der Steuereinrichtung ein erster Heizzustand eingestellt werden, bei dem der jeweilige Abluftpfad gesperrt ist, während der jeweilige Umluftpfad und der jeweilige Zuluftpfad offen sind. In der Folge können ein Umluftstrom und ein Zuluftstrom in den jeweiligen Zumischbereich eintreten, sich darin vermischen und den jeweiligen Zumischbereich als Mischluftstrom entlang des Zuluftpfads verlassen.
Falls die Umgebungstemperaturen sehr niedrig sind, kann bei einer vorteilhaften
Weiterbildung vorgesehen sein, dass mit Hilfe der Steuereinrichtung ein zweiter Heizzustand eingestellt werden kann, bei dem der jeweilige Abluftpfad und der jeweilige Zuluftpfad gesperrt sind, während der jeweilige Umluftpfad offen ist. In der Folge kann nur noch ein Umluftstrom in den jeweiligen Zumischbereich eintreten den jeweiligen
Zumischbereich als reiner Umluftstrom entlang des Zuluftpfads verlassen.
In diesen beiden Heizbetriebszuständen findet somit keine aktive Absaugung von
Innenraumluft in die Umgebung statt. In diesen Heizzuständen ist es grundsätzlich möglich, das Abluftgebläse auszuschalten, insbesondere dann, wenn die Temperatur der Umgebungsluft zu niedrig ist, um ihr effizient Wärme entziehen zu können. Lässt die Umgebungslufttemperatur jedoch eine effiziente Wärmeentnahme zu, kann auch im jeweiligen Heizbetrieb das Abluftgebläse eingeschaltet werden, auch wenn der Abluftpfad stromauf des Abluftwärmetauschers gesperrt ist. Durch die offene Verbindung des Zuluftpfads mit dem Abluftpfad zwischen der Sperrung des Abluftpfads und dem
Abluftwärmetauscher kann über das Abluftgebläse Zuluft angesaugt und durch den Abluftwärmetauscher transportiert werden, wodurch es möglich ist, in der Umgebungsluft enthaltene Wärme auf ein Wärmeübertragungsmittel zu übertragen. Diese
Wärmeübertragung erfolgt wie zuvor erläutert vorzugsweise in Verbindung mit einem Kältekreis, der direkt oder indirekt mit dem Abluftwärmetauscher gekoppelt sein kann. Die so der Umgebungsluft entzogene Wärme kann beispielsweise zum Vorheizen eines Wärmeübertragungsmittels genutzt werden, mit dessen Hilfe über den
Heizwärmetauscher oder den Klimawärmetauscher die Zuluft bzw. die Mischluft beheizt wird. fy.
Das vorstehende zu den beiden Heizbetrieben Gesagte gilt analog auch für einen ersten und zweiten Kühlbetrieb, bei dem insbesondere über einen direkt oder indirekt mit dem Abluftwärmetauscher gekoppelten Kältekreis Wärme aus der internen Umluft an die Umgebung abgegeben wird.
Demensprechend kann bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform mit Hilfe der Steuereinrichtung ein erster Kühlzustand eingestellt werden, bei dem der jeweilige Abluftpfad gesperrt ist, während der jeweilige Umluftpfad und der jeweilige Zuluftpfad offen sind. In der Folge können ein Umluftstrom und ein Zuluftstrom in den jeweiligen Zumischbereich eintreten, sich darin vermischen und den jeweiligen Zumischbereich als Misch luftstrom entlang des Zuluftpfads verlassen. Falls die Umgebungstemperaturen sehr hoch sind, kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen sein, dass mit Hilfe der Steuereinrichtung ein zweiter Kühlzustand eingestellt werden kann, bei dem der jeweilige Abluftpfad und der jeweilige Zuluftpfad gesperrt sind, während der jeweilige Umluftpfad offen ist. In der Folge kann nur noch ein Umluftstrom in den jeweiligen Zumischbereich eintreten den jeweiligen Zumischbereich als reiner Umluftstrom entlang des Zuluftpfads verlassen. In diesen beiden Kühlbetriebszuständen findet somit keine aktive Absaugung von Innenraumluft in die Umgebung statt. Da jedoch davon auszuegehen ist, dass immer eine Wärmeabgabe an die Umgebungsluft möglich ist - und hierführ das Abluftgebläse benötigt wird - ist im Kühlbetrieb immer das Abluftgebläse eingeschaltet, auch wenn der Abluftpfad stromauf des Abluftwärmetauschers gesperrt ist. Durch die offene Verbindung des Zuluftpfads mit dem Abluftpfad zwischen der Sperrung des Abluftpfads und dem Abluftwärmetauscher kann über das Abluftgebläse Zuluft angesaugt und durch den Abluftwärmetauscher transportiert werden, wodurch es möglich ist, Wärme von einem Wärmeübertragungsmittel auf die Umgebungsluft zu übertragen.
Gemäß einer anderen besonders vorteilhaften Ausführungsform kann das Gehäuse eine Dachanlage für ein Fahrzeug, vorzugsweise ein Straßenfahrzeug, definieren, in der die Gebläse, die Luftpfade und die Steuereinrichtung ausgebildet sind. Ebenso sind in diesem Gehäuse zweckmäßig die einzelnen Wärmetauscher angeordnet. Beispielsweise kann eine derartige Dachanlage besonders einfach auf ein Dach eines Busses aufgesetzt werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass mindestens ein zentrales Abluftgebläse vorgesehen ist, während zumindest zwei Zuluftgebläse vorgesehen sind, die seitlich des Abluftgebläses angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine besonders kompakte Anordnung realisieren.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Heizwärmetauscher in einen Heizkreis eingebunden sein, während der wenigstens eine Klimawärmetauscher in einen Kühlkreis oder - wie erläutert - in einen Kältekreis eingebunden ist. Darüber hinaus kann der wenigstens eine Abluftwärmetauscher ebenfalls in einen konventionellen Wärmeübertragerkreis oder in einen Kältekreis eingebunden sein. Ferner kann der Abluftwärmetauscher mittels einer Schalteinrichtung wahlweise als Wärmesenke oder Wärmequelle für den jeweiligen Kältekreis dienen, entweder direkt, indem er als Verdampfer oder Kondensator verwendet wird, oder indirekt, indem er über besagten Wärmeübertragerkreis mit dem jeweiligen Verdampfer bzw. Kondensator gekoppelt werden kann. Des Weiteren kann vorgesehen sein, den Heizkreis und den Kühlkreis über einen Kältekreis thermisch miteinander zu koppeln, derart, dass ein Kondensator des Kältekreises in den Heizkreis eingebunden ist, während ein
Verdampfer des Kältekreises in den Kühlkreis eingebunden ist. Über den Kältekreis kann Wärme vom Kühlkreis zum Heizkreis gefördert werden, was die Aufheizung im Heizkreis verbessert und die Kühlung im Kühlkreis unterstützt. Durch die Möglichkeit den
Abluftwärmetauscher wahlweise in den Heizkreis oder in den Kühlkreis einzubinden, lässt sich je nach Betriebszustand der Wärmeinhalt der Abluft zum Heizen nutzen oder die Wärmeaufnahmekapazität der Abluft zum Kühlen verwenden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1-3 jeweils eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung bei unterschiedlichen Betriebszuständen.
Entsprechend den Figuren 1 bis 3 umfasst eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 ein Gehäuse 2, das zumindest einen Ablufteintritt 3, zumindest einen Abluftaustritt 4, zumindest einen Zulufteintritt 5 und zumindest einen Zuluftaustritt 6 aufweist. Im Beispiel sind rein exemplarisch nur ein Ablufteintritt 3 und nur ein Abluftaustritt 4 sowie zwei Zulufteintritte 5 und zwei Zuluftaustritte 6 vorgesehen. Im montierten Zustand sind der Abluftaustritt 4 und der jeweilige Zulufteintritt 5 zu einer Umgebung 7 eines mit der Klimatisierungseinrichtung 1 ausgestatteten Fahrzeugs offen, während der Ablufteintritt 3 und der jeweilige Zuluftaustritt 6 dann zu einem Innenraum 8 des Fahrzeugs offen sind. Ein durch Pfeile angedeuteter Abluftpfad 9 führt vom Ablufteintritt 3 zum Abluftaustritt 4 Wenigstens ein durch Pfeile angedeuteter Zuluftpfad 10 führt vom jeweiligen Zulufteintritt 5 zum jeweiligen Zuluftaustritt 6. Ferner enthält das Gehäuse 2 ein Abluftgebläse 11 , mit dessen Hilfe im Abluftpfad 9 ein Abluftstrom 12 generiert werden kann. Im jeweiligen Zuluftpfad 10 ist außerdem jeweils ein Zuluftgebläse 13 angeordnet, mit dessen Hilfe ein Zuluftstrom 14 erzeugt werden kann. Im jeweiligen Zuluftpfad 10 sind außerdem in der Strömungsrichtung des Zuluftstroms 14 nacheinander jeweils ein Klimawärmetauscher 15 und ein Heizwärmetauscher 16 angeordnet. Mit Hilfe des Heizwärmetauschers 16 kann der Zuluft 14 beheizt werden. Mit Hilfe des Klimawärmetauschers 15 kann der Zuluftstrom 14 gekühlt oder beheizt werden, was davon abhängt, ob der Klimawärmetauscher 15 in einen konventionellen unidirektionalen Klimakreis oder in einen bidirektionalen Kältekreis eingebunden ist. Des Weiteren ist im Abluftpfad 9 ein Abluftwärmetauscher 17
angeordnet. Die Wärmetauscher 15, 16, 17 sind jeweils stromauf des zugehörigen Gebläses 11 , 13 im jeweiligen Pfad 9, 10 angeordnet.
Des Weiteren ist im Gehäuse 2 ein Umluftpfad 18 ausgebildet, der ebenfalls durch Pfeile angedeutet ist. Der jeweilige Umluftpfad 18 verbindet den Abluftpfad 9 fluidisch mit einem Zumischbereich 19 des jeweiligen Zuluftpfads 10. Dieser Zumischbereich 19 ist dabei im jeweiligen Zuluftpfad 10 stromauf des Heizwärmetauschers 16 und stromauf des
Klimawärmetauschers 15 angeordnet.
Die Einrichtung 1 ist außerdem mit einer Steuereinrichtung 20 ausgestattet, mit deren Hilfe die durchströmbaren Querschnitte des Abluftpfads 9, der Zuluftpfade 10 und der Umluftpfade 18 gesteuert werden können. Die Steuereinrichtung 20 kann hierzu entsprechende Stellglieder, wie Lamellen, Jalousien oder Klappen und dergleichen aufweisen, mit deren Hilfe der jeweilige durchströmbare Querschnitt verändert werden kann. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 20 für den jeweiligen Zuluftpfad 10 ein Zuluftstellglied 21 , für den Abluftpfad 9 ein Abluftstellglied 22 und für den jeweiligen Umluftpfad 18 ein Umluftstellglied 23 umfassen. Zweckmäßig steuert die
Steuereinrichtung 20 den durchströmbaren Querschnitt des jeweiligen Zuluftpfads 10 stromauf des Zumischbereichs 19. Hierzu ist das jeweilige Zuluftstellglied 21 stromaus des jeweiligen Zumischbereichs 19 angeordnet. Ferner ist die Steuereinrichtung 20 zweckmäßig so ausgestaltet, dass sie den durchströmbaren Querschnitt des jeweiligen Abluftpfads 9 stromauf des jeweiligen Abluftwärmetauschers 17 steuert. Zu diesem Zweck ist hier das Abluftstellglied 22 stromauf des Abluftwärmetauschers 17 im Abluftpfad 9 angeordnet.
Bei der hier gezeigten, besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der jeweilige
Zuluftpfad 10 stromauf des zugehörigen Zumischbereichs 19 zum Abluftpfad 9 hin offen. Dementsprechend kann Luft aus der Umgebung 7 entsprechend Pfeilen 24 direkt vom Zuluftpfad 10 zum Abluftpfad 9 gelangen.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform definiert das Gehäuse 2 eine Dachanlage für das jeweilige Fahrzeug, bei dem es sich bevorzugt um ein Straßenfahrzeug handelt.
Insbesondere kann es sich beim Fahrzeug um einen Omnibus handeln. In dieser Dachanlage, also im Gehäuse 2 sind die genannten Gebläse 11, 13, die genannten Luftpfade 9, 10, 18, die genannten Wärmetauscher 15, 16, 17 und die Steuereinrichtung 20 untergebracht. Bevorzugt ist hierbei zumindest ein zentrales Abluftgebläse 11 vorgesehen, während zwei oder mehr Zuluftgebläse 13 vorhanden sein können. Die Zuluftgebläse 13 sind dabei seitlich des Abluftgebläses 11 angeordnet. Sofern nur zwei Zuluftgebläse 13 vorgesehen sind, können diese zweckmäßig diametral
gegenüberliegend angeordnet sein. Im vereinfachten Beispiel der Fig. 1 bis 3 erstrecken sich Rotationsachsen 25 des Abluftgebläses 11 bzw. 26 der Zuluftgebläse 13 parallel zueinander. Die Gebläse 11 , 13 sind hier jeweils als Axialgebläse konfiguriert. Ebenso können zumindest die Zuluftgebläse 13 als Radialgebläse ausgestaltet sein, wodurch sich insbesondere auch die Ausrichtung ihrer Rotationsachsen um 90° drehen kann.
Insbesondere kann mit Hilfe der Steuereinrichtung 20 ein in Figur 1 wiedergegebener Wärmepumpe-Kühlzustand eingestellt werden. Ebenso lässt sich ein in Figur 2 wiedergegebener Wärmepumpe-Heizzustand einstellen. Schließlich lässt sich ein in Figur 3 wiedergegebener konventioneller Heizzustand mit Hilfe der Steuereinrichtung 20 realisieren.
Im Wärmepumpe-Kühlzustand gemäß Figur 1 und im Wärmepumpe-Heizzustand gemäß Figur 2 treten ein Umluftstrom 38 und der Zuluftstrom 14 in den jeweiligen
Zumischbereich 19 ein, vermischen sich darin und verlassen den Zumischbereich 19 als Mischluftstrom entlang des Zuluftpfads 10. Sowohl im Wärmepumpe-Kühlzustand gemäß Figur 1 als auch im Wärmepumpe-Heizzustand gemäß Figur 2 kann bei externem
Umluftbetrieb ein großer Teil des Zuluftstroms entsprechend den Pfeilen 24 in den Abluftpfad 9 gelangen und sich dort mit dem Abluftstrom 12 vermischen. Sowohl im Wärmepumpe-Kühlzustand als auch im Wärmepumpe-Heizzustand sind die Gebläse 11 , 13 aktiv und sind die Stellglieder 21 , 22, 23 entsprechend der aktuellen Anforderung geöffnet oder geschlossen oder in einer quasi beliebigen Zwischenstellung, so dass definierte Volumenströme für die Abluft, die Umluft und die Zuluft entstehen.
Im Heizzustand der Fig. 3 ist der Abluftpfad 9 gesperrt. Dieser Heizzustand kann auch als erster Heizzustand bezeichnet werden und kommt bei niedrigen Umgebungstemperaturen zum Einsatz. Falls außerdem der jeweilige Zuluftpfad 10 gesperrt wird, liegt ein zweiter Heizzustand vor, der bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen zum Einsatz kommt. Entsprechendes gilt für einen ersten Kühlzustand mit Zuluftstrom für hohe
Umgebungstemperaturen und einen zweiten Kühlzustand ohne Zuluftstrom für sehr hohe Umgebungstemperaturen.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugklimatisierungseinrichtung,
- mit einem Gehäuse (2), das wenigstens einen Ablufteintritt (3), wenigstens einen Abluftaustritt (4), wenigstens einen Zulufteintritt (5) und wenigstens einen Zuluftaustritt (6) aufweist, wobei wenigstens ein Abluftpfad (9) vom jeweiligen Ablufteintritt (3) zum jeweiligen Abluftaustritt (4) führt, während wenigstens ein Zuluftpfad (10) vom jeweiligen Zulufteintritt (5) zum jeweiligen Zuluftaustritt (6) führt,
- mit mindestens einem im jeweiligen Abluftpfad (9) angeordneten Abluftgebläse (11) zum Erzeugen eines Abluftstroms (12) im Abluftpfad (9),
- mit wenigstens einem im jeweiligen Zuluftpfad (10) angeordneten Zuluftgebläse (13) zum Erzeugen eines Zuluftstroms (14) im Zuluftpfad (10),
- mit wenigstens einem im jeweiligen Zuluftpfad (10) angeordneten
Heizwärmetauscher (16) zum Heizen des Zuluftstroms (14),
- mit wenigstens einem im jeweiligen Zuluftpfad (10) angeordneten
Klimawärmetauscher (15) zum Klimatisieren des Zuluftstroms (14),
- mit wenigstens einem im jeweiligen Abluftpfad (9) angeordneten
Abluftwärmetauscher (17),
- mit wenigstens einem Umluftpfad (18), der den Abluftpfad (12) mit einem Zumischbereich (19) des jeweiligen Zuluftpfads (10) fluidisch verbindet, der im jeweiligen Zuluftpfad (10) stromauf des jeweiligen Heizwärmetauschers (16) und stromauf des jeweiligen Klimawärmetauschers (15) angeordnet ist,
- mit einer Steuereinrichtung (20) zum Steuern der durchströmbaren Querschnitte des jeweiligen Abluftpfads (9), des jeweiligen Zuluftpfads (10) und des jeweiligen Umluftpfads (18).
2. Einrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) den durchströmbaren Querschnitt des jeweiligen Zuluftpfads (10) stromauf des Zumischbereichs (19) steuert.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (20) den durchströmbaren Querschnitt des jeweiligen Abluftpfads (9) stromauf des jeweiligen Abluftwärmetauschers (17) steuert.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet, dass
der jeweilige Zuluftpfad (10) stromauf des jeweiligen Zumischbereichs (19) zum Abluftpfad (9) offen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Steuereinrichtung (20) ein Wärmepumpe-Kühlzustand und/oder ein Wärmepumpe-Heizzustand einstellbar ist/sind, bei dem der Abluftpfad (9) offen ist und bei dem ein Umluftstrom (38) und ein Zuluftstrom (14) in den jeweiligen Zumischbereich (19) eintreten, sich darin vermischen und den jeweiligen
Zumischbereich (19) als Mischluftstrom entlang des Zuluftpfads (10) verlassen.
Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Kühlzustand und/oder im Wärmepumpe-Heizzustand ein Teil des Zuluftstroms (24) in den Abluftpfad (9) gelangt und sich mit dem Abluftstrom (12) vermischt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Steuereinrichtung (20) ein erster Heizzustand und/oder ein erster
Kühlzustand einstellbar ist, bei dem der jeweilige Abluftpfad (9) gesperrt ist, während der jeweilige Umluftpfad (18) und der jeweilige Zuluftpfad (10) offen sind, so dass ein Umluftstrom (38) und ein Zuluftstrom (14) in den jeweiligen
Zumischbereich (19) eintreten, sich darin vermischen und den jeweiligen
Zumischbereich (19) als Mischluftstrom entlang des Zuluftpfads (10) verlassen.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Steuereinrichtung (20) ein zweiter Heizzustand und/oder ein zweiter Kühlzustand einstellbar ist, bei dem der jeweilige Abluftpfad (9) und der jeweilige Zuluftpfad (10) gesperrt sind, während der jeweilige Umluftpfad (18) offen ist, so dass nur ein Umluftstrom (38) in den jeweiligen Zumischbereich (19) eintritt und den jeweiligen Zumischbereich (19) als Umluftstrom (38) entlang des Zuluftpfads (10) verlässt.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (2) eine Dachanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein
Straßenfahrzeug, definiert, in der die Gebläse (11 , 13), die Luftpfade (9, 10, 18) und die Steuereinrichtung (20) ausgebildet sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der wenigstens eine Heizwärmetauscher (16) in einen Heizkreis eingebunden ist,
- dass der wenigstens eine Klimawärmetauscher (15) in einen Klimakreis oder in einen Kältekreis eingebunden ist,
- dass der wenigstens eine Abluftwärmetauscher (17) in einen Wärmeübertragerkreis oder in einen Kältekreis eingebunden ist,
- wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass der Abluftwärmetauscher (17) und der jeweilige Klimawärmetauscher (15) über den jeweiligen Kältekreis thermisch miteinander gekoppelt sind.
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