[发明专利]特别用于加热车辆内部的热泵及运行热泵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前述特征部分的特别用于加热车辆内部的热泵，以及根据权利要求5的前述特征部分的用于运行热泵的方法。

背景技术

为了产生冷和热，压缩/冷蒸气循环过程(KKKP)大体是已知的，使用的工作介质(冷却剂)为符合DIN 8962的烃。为了加热车辆内部，例如公共汽车的乘客空间或驾驶员室，已经使用了热泵，其中实现了左旋(linksl?ufiger)压缩/冷蒸气循环过程(KKKP)，通常采用的冷却剂使R 134a。

在这种热泵循环过程中，压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器连续布置。工作介质(冷却剂)作为过热流体在压缩机中被压缩且输送到冷凝器，冷凝器将潜热和显热直接排出到车辆内部中或将其作为可使用的热间接传递到辅助回路。在冷凝器中的气体到液体的相变之后，通过焦耳-开尔文效应在之后的节流阀中对工作介质进行节流，并且在节流过程的结束时实现湿蒸汽参数。液体到气体的相变在之后的蒸发器中进行，为此，热从环境输送到蒸发器。

这个已知热泵循环过程的热效率取决于压缩机功率且需要较高的驱动能量。

本发明的目标是开发一种热泵和运行热泵的方法，使得压缩机的驱动能量的消耗较低且因此提高热效率。

发明内容

此目标借助于独立权利要求的特征来实现。有利的改进是回头对独立权利要求进行引用的从属权利要求的主题。

借助于根据本发明的热泵，气态工作介质在热泵回路中、在压缩机中被压缩，并且压缩工作介质输送到冷凝器，工作介质在冷凝器中冷凝，同时放热。在那里出现的热作为可使用的热直接或间接地输送到至少一个消耗装置、特别是乘客内部。

根据本发明的热泵回路通过另外的功能元件补充且相对于已知的热泵回路进行改良。因而，冷凝器之后是射流泵，一方面，在高压力下流出冷凝器的大部分为液体的工作介质作为驱动介质通过驱动喷嘴输送到射流泵。用语“射流泵”在这里借助于示例表示其中通过流体射流(“驱动介质”)产生泵吸动作的任何装置，流体射流通过脉冲交换吸入另一种介质(“吸入介质”)，并且使其加速且对其进行压缩/传送，只要其处于足够的压力。

另一方面，在较低的压力下流出蒸发器的大部分为气态的工作介质输送作为吸入介质。在这个情况下，由驱动介质和吸入介质构成的整个介质在射流泵中、优选在射流泵的扩散器中压缩成两相混合物。

射流泵出口之后是分离器，气态工作介质在分离器中与液体工作介质分离。

分离器的气体出口连接到压缩机的入口上，并且分离器的液体出口连接到节流阀的入口上。在节流阀中，对大部分为液体的工作介质进行节流，并且将其输送到蒸发器，通过供应热，使作为吸入介质输送到射流泵的吸入介质入口的气态工作介质在蒸发器中进行相变。

根据本发明在循环过程中使用射流泵显著减少压缩机的压缩工作且因此有利地提高热效率。热泵的较低的驱动能量消耗因此增加车辆、特别是公共汽车的传动系中的总热动态效率，并且因此以能量节约的方式减少燃料消耗并且环保地减少CO₂排放。

根据本发明的热泵回路的有利发展具有中间热交换器，借助于此，一方面，工作介质从冷凝器被引导到射流泵，以及，另一方面，工作介质从分离器被引导到压缩机。相关联的热再生有利地导致回路中减少火用损失(Exergieverluste)。

必须针对热泵回路规定压力水平，使得压缩机的出口压力确定最高压力水平，并且蒸发器的饱和温度确定最低压力水平。射流泵下游和节流阀下游的运行压力产生两个中间额外的压力水平。

根据本发明的热泵的热泵回路可有利地利用由二氧化碳-CO₂(名称R 744)构成的工作介质运行。这个自然工作介质是环保的且成本有效的，并且二氧化碳的正的热动态属性允许有效地用在热泵中。此外，生态性方面变得越来越得到关注(例如，欧洲议会和理事会的标准2006/40/EC)，并且可通过作为工作介质的二氧化碳-CO₂满足。

可借助于根据本发明的过程实现的优点对应于热泵的那些。

附图说明

借助于图来更详细地阐述本发明：

图1 显示喷射器内的CO₂热泵的示意图，热泵为射流泵且具有压缩机，

图2 显示根据图1的热泵的左旋CO₂热泵回路的Inp-h图，

图3 显示T-s图以示出压缩工作的节约，

图4 显示没有射流泵的热泵(现有技术)的图，以及

图5 显示根据图4的热泵的没有射流泵的左旋热泵回路的Inp-h图。