车辆的不同温度水平的供暖和空调设施及用于其的方法与流程

1.本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于车辆的供暖和空调设施。这种空调设施包括用于加热的第一加热回路和冷却回路以及制冷剂回路，所述制冷剂回路至少包括压缩机、膨胀元件、能够作为蒸发器运行的外部热交换器、高压侧的第一热交换器和至少对于空调运行接入或可接入的低压侧的第二热交换器，其中第一热交换器也连接到第一加热回路上，并且第二热交换器也连接到冷却回路上。本发明还涉及用于控制这种供暖和空调设施的方法以及具有这种供暖和空调设施的车辆。尤其，电动车辆或混合动力车辆具有这种设施，尤其以用于冷却或加热车辆内部空间的空气。通常借助该设施还对电动车辆或混合动力车辆的蓄电池进行冷却。
2.制冷剂回路的组件与制冷剂管路连接，以使制冷剂在回路中流动。在压缩机中，制冷剂通过压缩来加热并且达到高压并且在膨胀元件中再次减压，其中所述制冷剂冷却。


背景技术：

3.已知的是用于车辆的冷却设施，所述冷却设施甚至能够提供三种不同的温度水平。因此，ep 3023609a1公开了一种用于车辆的冷却设施，所述冷却设施具有高温冷却剂回路、中温冷却剂回路和低温冷却剂回路，用于以三种不同的温度水平冷却车辆的组件。然而，在此不利的是，冷却液体在所有三个回路中仅通过空气冷却。此外，在该处的冷却系统中没有提供加热。wo2018/009122a1公开了一种用于混合动力车辆的冷却设施，所述冷却设施具有三个冷却剂回路，所述冷却剂回路能够以三种不同的温度水平运行，然而其中高温冷却剂回路仅具有空气冷却装置，以便用借此冷却的冷却液体来冷却内燃机。加热不借助该处的冷却设施提供。
4.虽然在us2006/0032623a1中公开的设施能够用于冷却和加热空气，但是所述冷却设施除了制冷剂回路之外仅具有加热回路和可切换的冷却或加热回路，使得不存在以下可能性：就此能够同时运行三种温度水平。在us2012/0031140a1的图6中公开的具有制冷剂回路和经由热交换器连接到其上的三个加热或冷却液体回路的供暖和空调设施仅能够以最多两种温度水平同时运行。第一高温冷却液体回路在该处仅用于用外部空气间接地冷却制冷剂。
5.而在de102018212693a1中公开的设施能够以三种不同的温度水平运行，然而其中制冷剂回路为了加热在其高压侧上包括仅一个冷凝器/气体冷却器，用于与具有一种温度水平的加热回路的加热液体进行热交换。在该处的高温冷却剂回路中，升温主要通过内燃机的余热实现，使得高温水平不易设定为恒定的，并且为此需要马达的余热。
6.在de102010051976a1中公开的供暖和空调设施也能够以三种不同的温度水平运行，然而其中在加热运行中，用于蒸发的热量仅能够从设施或车辆的内部获得。虽然在us2008/0041071 a1中所示出的供暖和空调设施能够以三种温度水平运行，但是不包含冷却回路，使得制冷剂回路在空气处理单元中具有蒸发器，这与制冷剂的紧凑的实施方案相冲突。
7.在us2017/0297414a1中公开的用于车辆的设施能够以三种不同的温度水平运行，但是制冷剂回路不包含外部热交换器。
8.在de102011105366 a1中公开了一种用于蓄电池的冷却装置，所述冷却装置具有用于蓄电池的冷却回路，所述冷却回路经由潜热储存器与车辆的空调回路热耦合。
9.在de102018129393a1和de102017118425a1中公开的用于车辆的回路系统具有仅一个连接到制冷剂回路上的加热回路和连接到制冷剂回路上的冷却回路。
10.因此，在权利要求1中给出的发明所基于的问题是：在至今已知的用于车辆的供暖和空调设施中，借助于所述设施的制冷剂回路以不同的温度水平加热和冷却是不够的。因此要提供一种用于车辆的尤其关于以不同的温度水平加热和冷却方面改进的供暖和空调设施。
11.在权利要求15中给出的发明基于具有这种供暖和空调设施的车辆的相应的问题。此外，在权利要求17中给出的发明基于用于控制在车辆中的这种供暖和空调设施的方法的相应的问题。


技术实现要素：

12.在权利要求1中给出的发明所基于的问题通过在权利要求1中详述的特征来实现。通过以下供暖和空调设施解决所述问题，所述供暖和空调设施具有用于加热的包括至少一个泵的第一加热回路并且具有包括至少一个泵的冷却回路以及具有制冷剂回路，所述制冷剂回路至少包括压缩机、膨胀元件、在热泵运行中能够作为蒸发器运行的外部热交换器、高压侧的第一热交换器和至少对于空调运行接入或可接入的低压侧的第二热交换器，其中第一热交换器也连接到第一加热回路上，而第二热交换器也连接到冷却回路上，并且在第一热交换器中，制冷剂回路的制冷剂与第一加热回路的加热液体通过热交换连接直接和/或经由可能的第一潜热储存介质热耦合或可热耦合，并且在第二热交换器中，制冷剂回路的制冷剂与冷却回路的冷却液体通过热交换连接直接和/或经由可能的第二潜热储存介质热耦合或可热耦合，其中供暖和空调设施构成为用于车辆，其中供暖和空调设施包括用于加热的第二加热回路，所述第二加热回路包括至少一个泵，所述制冷剂回路包括相对于第一热交换器沿预设的制冷剂流动方向设置在下游的高压侧的第三热交换器，并且第三热交换器也连接到第二加热回路上，其中在所述第三热交换器中制冷剂回路的制冷剂与第二加热回路的加热液体通过热交换连接直接和/或经由可能的第三潜热储存介质热耦合或可热耦合。
13.所述供暖和空调设施具有以下优点：为了加热，第二加热回路能够以比第一加热回路更低的温度水平运行。此外，冷却回路能够以再更低的第三温度水平运行。制冷剂回路的制冷剂为此有利地用作为热源和冷源。不需要将车辆的驱动马达的余热作为额外的热源。相应的温度水平能够借助供暖和空调设施设定为恒定的，用于加热和冷却。在热泵运行中，即在供暖运行中，制冷剂回路的外部热交换器能够有利地作为蒸发器运行。由此，用于蒸发所需的热量能够直接从外部空气中获得。所述设施的运行尤其由于仅一个制冷剂回路而是不复杂的并且是成本相对低的。制冷剂回路的热交换器不必直接位于车辆内部空间的空气处理区域，这允许制冷剂回路的更紧凑的构成方案。
14.外部热交换器是与外部空气进行热交换的热交换器。
15.潜热储存介质是能够储存潜热的热量储存介质。但是，这并不排除：在其中能够储存显热。通常，潜热储存介质由相变材料构成。
16.本发明的相应的主题的有利的设计方案、改进方案和改进在从属权利要求中给出。
17.优选地，在制冷剂回路中的第一热交换器构成为用于第一温度水平的减温器，并且在制冷剂回路中的第三热交换器构成为用于较低的第二温度水平的再冷却器。因而经由制冷剂回路的高压侧的热交换能够以简单的方式实现借助两个加热回路以不同的温度水平同时加热。
18.根据一个有利的设计方案，第一热交换器和/或第二热交换器和/或第三热交换器也构成为具有相应的潜热储存介质的潜热储存器，并且它们的(多种)潜热储存介质通过(多个)热交换连接一方面与制冷剂回路的制冷剂热耦合或可热耦合，并且另一方面与相应的冷却回路或第一或第二加热回路的相应的冷却液体或加热液体热耦合或可热耦合。因此，冷量或热量有效地储存在相应的第一、第二和/或第三热交换器中。然后，所述冷量或热量例如能够输出给相应的冷却回路或第一或第二加热回路的相应的冷却或加热液体。因此，热管理更灵活。所述设施的部分负荷运行也因此得以改进。例如，在制冷剂回路关断时，借助所储存的热量或冷量能够继续加热或冷却。
19.根据本发明的供暖和空调设施的实施方案也是有利的，其中第一热交换器和/或第二热交换器和/或第三热交换器构成为管-叶片式热交换器。能够将潜热储存介质例如木糖醇或石蜡容易地引入这种热交换器中，使得经由在制冷剂回路的制冷剂和相应的加热或冷却回路的加热液体或冷却液体之间的相应的潜热储存介质来实现间接的热耦合。
20.依照根据本发明的供暖和空调设施的另一有利的设计方案，第一热交换器和/或第二热交换器和/或第三热交换器构成为板式热交换器。在这种液体-制冷剂热交换器中，加热液体或冷却液体与制冷剂回路的制冷剂通过板作为热交换连接的直接的热耦合是特别有效的。
21.优选的是，制冷剂回路构成为，使得所述制冷剂回路能够用制冷剂跨临界地运行。因此能够在制冷剂回路中在高压侧在恒定的压力下实现平滑的温度变化曲线。尤其，为此co2适用于作为制冷剂回路的低成本且无害的制冷剂。
22.根据一个有利的设计方案，根据本发明的供暖和空调设施构成为，使得所述供暖和空调设施能够运行为，使得在第一热交换器中，制冷剂回路的制冷剂具有超过40℃的最高温度，而在第三热交换器中，制冷剂具有在15℃直至40℃的范围内的最高温度，其中包括边界值。因此，第一和第二加热回路能够以明显不同的温度水平运行，其中第一加热回路的温度水平非常适合于借助对流器加热，而第二加热回路的温度水平非常适合于借助在车顶的区域中的空气-液体热交换器加热。
23.优选的是，供暖和空调设施的外部热交换器沿预设的制冷剂流动方向设置在第三热交换器的下游并且构成为，所述外部交换器空气-制冷剂热交换器对于热泵运行能够作为蒸发器运行和对于空调运行能够作为气体冷却器运行。因此，外部热交换器在供暖和空调设施的空调运行和热泵运行中实现制冷剂与外部空气的热交换。在此特别有利的是一个实施方式，其中外部热交换器具有两个制冷剂管路束中的两个分开的制冷剂管路，其中在一个制冷剂管路束中，膨胀元件沿预设的制冷剂流动方向设置在外部热交换器的上游，并
且在另一制冷剂管路束中，第二膨胀元件沿预设的制冷剂流动方向设置在外部热交换器的下游以及在更下游设置第二热交换器，并且两个制冷剂管路束借助于沿预设的制冷剂流动方向设置在第三热交换器下游的至少一个阀在彼此的并联连接中可至少替选地切换。因此，在外部热交换器中彼此分离地将一个制冷剂管路设置用于蒸发器运行，而将另一制冷剂管路设置用于外部热交换器的气体冷却器运行。优选的是，在制冷剂回路中的外部热交换器能够作为混合热交换器同时作为蒸发器和气体冷却器运行，并且能够通过两个制冷剂管路束来调节制冷剂流的大小比例。因此，供暖和空调设施能够有利地在位于纯热泵运行和纯空调运行之间的可调节的混合运行中运行。调节在此例如经由可调节的三通阀在制冷剂回路中在第三热交换器的下游立刻进行。
24.依照根据本发明的供暖和空调设施的一个有利的改进方案，第一加热回路还包括用于定位在车辆内部空间的底部区域中的至少一个对流器和/或还有用于加热驾驶员座椅区域的空气的至少一个空气-液体热交换器。因此确保了以足够热的加热液体来运行对流器和/或驾驶员座椅热交换器。优选地，第二加热回路还包括用于定位在车顶区域中的至少一个空气-液体热交换器，用于加热车辆内部空间或车辆内部空间区域的空气。因此，以不过热的加热液体实现所述空气的充分加热。
25.根据一个有利的设计方案，冷却回路还包括至少一个空气-液体热交换器，用于冷却用于车辆内部空间或车辆内部空间区域的空气。因此能够有效地冷却在车辆内部空间中的空气。
26.按照根据本发明的供暖和空调设施的一个有利的改进方案，所述供暖和空调设施包括用于控制供暖和空调设施的调节装置。因此所述设施能够自动地控制。优选的是，调节装置构成为用于，控制制冷剂回路在空调运行和热泵运行之间的切换，并且在泵功率方面控制第一和第二加热回路的泵以及冷却回路的泵，和/或借助于温度传感器的测量数据控制相应的加热和冷却液体的相应的温度，和/或控制压缩器的功率，和/或控制一个/多个膨胀元件。因此能够特别灵活和自动地控制所述设施。
27.根据一个有利的实施方式，第一和第三热交换器构成为热交换器单元的部分，这作为紧凑的结构类型节省了空间和材料。
28.最后，根据本发明的供暖和空调设施的从属权利要求的特征基本上能够相互自由组合并且不按照在权利要求中存在的顺序进行组合，只要所述特征彼此独立并且不相互排斥。
29.在权利要求15中给出的根据本发明的车辆所基于的问题通过具有根据本发明的供暖和空调设施的车辆，如尤其是公共汽车或轨道车辆来解决。关于其它优点以及有利的实施方案和改进方案，相应地适用在这方面关于根据本发明的供暖和空调设施的上述说明。特别有利的是具有根据本发明的供暖和空调设施的电动车或混合动力车辆。
30.在权利要求17中给出的根据本发明的方法所基于的问题通过一种用于控制在车辆中的根据本发明的供暖和空调设施的方法来解决，所述供暖和空调设施用于加热和/或冷却用于一个或多个车辆内部空间或车辆内部空间区域的空气，其中同时为了加热，将第一加热回路以比第二加热回路更高的温度水平运行。因此，有利地借助于制冷剂回路经由加热液体同时以两种不同的温度水平进行加热，其中附加地以第三温度水平进行冷却也是可行的。
31.关于另外的优点以及有利的实施方案和改进方案，相应地适用在这方面关于对根据本发明的供暖和空调设施的上述说明。
附图说明
32.根据视图阐述本发明的实施例。
33.附图示出：
34.图1示出用于车辆的供暖和空调设施的一个实施例的方框图；
35.图2示出用于车辆的供暖和空调设施的另一实施例的方框图；
36.图3示出也构成为潜热储存器的第一热交换器的一个实施例；
37.图4示出在运行根据本发明的供暖和空调设施的一个实施方式的情况下具有制冷剂回路的周期的压力-焓图表；
38.图5示出根据本发明的供暖和空调设施的第一加热回路的一个实施例的方框图；
39.图6示出根据本发明的供暖和空调设施的第二加热回路的一个实施例的方框图；
40.图7示出具有根据本发明的供暖和空调设施的车辆；和
41.图8示出用于控制根据本发明的供暖和空调设施的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
42.所有附图能够理解为示意性的。为了提高视图的清晰性，没有按比例绘制绘图。
43.在图1中示出用于车辆的供暖和空调设施1的一个实施例的方框图。制冷剂回路3具有压缩制冷剂的压缩机5。在这种情况下，其是可电驱动的、可选地在其转速方面可调节的压缩机5。也可设想的是能够由车辆的驱动马达驱动的压缩机5。制冷剂是co2，其在制冷剂回路3中跨临界地运行。压缩的制冷剂以高的压力和高的温度从压缩机5的输出端通过制冷剂管路流入第一热交换器7中，所述第一热交换器设置为在制冷剂回路3中的减温器。所述第一热交换器是在板式热交换器的实施方案中的液体-制冷剂热交换器。也可设想的是另一适宜类型的热交换器。在第一热交换器7上也连接有第一加热回路9，所述第一加热回路的加热液体是水或例如水-乙二醇混合物。在构成为板式热交换器的第一热交换器7中，制冷剂回路的制冷剂经由热交换连接与第一加热回路9的加热液体直接热耦合。在供暖和空调设施1的加热运行时在该处借助热的制冷剂的超过40℃的最高温度加热的加热液体在第一加热回路9中借助在该情况下构成为可调节的水泵的泵11循环，并且为了加热车辆内部空间的空气而被运送至对流器13，所述对流器例如可定位或定位在车辆内部空间的底部区域中。
44.在制冷剂回路3中沿制冷剂流动方向位于第一热交换器7下游，通过制冷剂管路连接地在高压侧上设置第三热交换器15，所述第三热交换器构成为再冷却器。所述第三热交换器是在板式热交换器的构成方案中的液体-制冷剂热交换器。还可设想的是另一适宜类型的热交换器。第三热交换器15也连接到第二加热回路17上，使得借助于热交换连接在其中存在位于制冷剂回路的制冷剂和第二加热回路17的加热液体之间的热耦合。在供暖和空调设施1的加热运行时，在第三热交换器15中的制冷剂的最高温度在15℃和40℃之间的范围内，其中包括边界值，即低于在第一热交换器7中的温度。因此，第二加热回路17的加热液体不会像第一加热回路9的加热液体那样热，这能够实现以两种不同的温度水平借助供暖
和空调设施1同时加热。第二加热回路17的加热液体是水或例如是水-乙二醇混合物，并且不一定必须是与第一加热回路9的加热液体相同的类型。通过第二加热回路17，加热介质借助在这种情况下构成为可调节的水泵的泵19泵送，并且为了加热车辆内部空间的空气而运送至空气-液体热交换器21，所述空气-液体热交换器例如可定位或定位在车辆内部空间的车顶区域中。
45.在可设想的变型方案中，第一热交换器7和位于下游的第三热交换器15能够构成为热交换器单元的部分。
46.在制冷剂回路3中，在高压侧上沿制冷剂流动方向紧接在第三热交换器15的下游存在分支23，所述分支分为两个制冷剂管路束25a和25b。尤其对于供暖和空调设施1的热泵运行，即加热运行提供的制冷剂管路束25a穿过可选的第一内部热交换器27引导至第一膨胀元件29，所述第一膨胀元件尤其用于使制冷剂膨胀。在这种情况下，第一膨胀元件29构成为可调节的膨胀阀，所述膨胀阀也能够用作为截止阀。可设想的还有在制冷剂回路3中依次设置的截止阀和恒温膨胀阀。在一个制冷剂管路束25a中在低压侧上在第一膨胀机构29的下游存在引导穿过外部热交换器31的制冷剂管路33，所述制冷剂管路用作为蒸发器区域。通过膨胀在该处流动穿过外部热交换器31的被冷却的制冷剂在与外部空气热交换时被蒸发。在这种情况下，外部热交换器31是空气-制冷剂热交换器，所述空气-制冷剂热交换器构成为用于外部空气与制冷剂回路3的制冷剂的热交换。一个制冷剂管路束25a在低压侧上从外部热交换器31继续穿过可选的第一内部热交换器27引导至压缩机5的输入端，其中在这之前两个制冷剂管路束25a和25b再次结合。而尤其设置用于供暖和空调设施1的空调运行的另一制冷剂管路束25b沿制冷剂流动方向在高压侧上从分支23引导至可切换的阀35并且再次引导穿过外部热交换器31的第二制冷剂管路37，所述第二制冷剂管路用作为气体冷却器区域。在该处穿流的制冷剂通过与外部空气的热交换被进一步冷却。因此，外部热交换器31一方面能够在一个制冷剂管路束25a中作为蒸发器运行，并且另一方面能够在另一制冷剂管路束25b中作为气体冷却器运行。两个制冷剂管路33和37在外部热交换器31中分开地伸展。
47.也可设想的是具有两个外部热交换器31的变型方案，其中一个外部热交换器能够作为蒸发器运行，并且另一外部热交换器能够作为气体冷却器运行。
48.设置用于空调运行的制冷剂管路束25b从外部热交换器31继续在高压侧上穿过可选的内部的第二热交换器39引导至第二膨胀元件41，所述第二膨胀元件在该情况下构成为可调节的膨胀阀。也可设想的是另一常见的适宜类型的膨胀元件41。在制冷剂回路3中在低压侧上在第二膨胀元件41的下游设置有经由制冷剂管路连接的第二热交换器43，在所述第二热交换器中在该处穿流的预先通过膨胀冷却的制冷剂被蒸发。在这种情况下，第二热交换器43是构成为板式热交换器的液体-制冷剂热交换器，其也连接到冷却回路45上。在第二热交换器43中，借助于热交换连接将制冷剂回路3的制冷剂与冷却回路45的冷却液体热耦合或可热耦合。在供暖和空调设施1的空调运行中，冷却液体在该处被冷却并且借助于集成在冷却回路45中的可调节的泵47运送至同样设置在冷却回路45中的空气-液体热交换器49，所述空气-液体热交换器为了冷却车辆内部空间的空气例如可定位或已经定位在车辆内部空间的车顶区域中。可设想的还有用于在冷却回路45中冷却的更多数量的空气-液体热交换器49。此外可设想以下实施方案，其中还将用于冷却车辆组件例如蓄电池的热交换
器集成在冷却回路45中。因此，经由全部热联接到制冷剂回路3上的第一加热回路9、第二加热回路17和冷却回路45，借助供暖和空调设施1以三种不同的温度水平来加热和冷却是可行的，其中这甚至能够同时实现。
49.设置用于空调运行的制冷剂管路束25b从第二热交换器43继续穿过可选的内部的第二热交换器39的低压侧向回引导至压缩机5的输入端。
50.供暖和空调设施1设置用于车辆，例如公共汽车或轨道车辆。这种车辆例如能够是混合动力车辆或纯电动车。
51.借助调节装置50控制供暖和空调设施1。在这种情况下，所述调节装置包括用于自动控制的处理器。所述处理器调节两个膨胀元件29和41、阀35、泵11、19和47以及压缩机5的功率。
52.所述调节装置构成为用于，接收例如用于外部空气温度和车辆内部空间温度的在图1中未示出的温度传感器的测量信号。
53.在图2中示出用于车辆的供暖和空调设施1的另一实施例的方框图。供暖和空调设施1对应于在图1中示出的供暖和空调设施，然而其中第一、第二和第三热交换器7、43和15分别还构成为潜热储存器。附图标记和用附图标记表示的组件对应于图1中的附图标记和组件。因此，在一个压缩机5上，将两个膨胀元件29和41、可切换的阀35、既能够作为蒸发器也能够作为气体冷却器运行的外部热交换器31和包括两个内部热交换器27和39的制冷剂回路3经由第一加热回路9的第一热交换器7、经由第二加热回路17的第三热交换器15以及经由冷却回路45的第二热交换器43热耦合。
54.也可设想的是具有两个外部热交换器31的变型方案，其中一个外部热交换器能够作为蒸发器运行，而另一个外部热交换器能够作为气体冷却器运行。
55.第一热交换器7包含第一潜热储存介质14，所述第一潜热储存介质设置在第一热交换器7的制冷剂管路和加热液体管路之间。所述第一热交换器构成为管-叶片式热交换器。还能够设想的是具有第一潜热储存介质14的另一类型的热交换器，例如具有第一潜热储存介质层14的板式热交换器，所述第一潜热储存介质层位于引导制冷剂的层和引导加热液体的层之间。在这种情况下，第一潜热储存介质14是作为相变材料的石蜡，其熔点位于大约60℃的范围内。也能够设想的是适用于第一热交换器7的高温区域的另一第一潜热储存介质14，例如糖醇，如尤其是木糖醇或具有足够高熔化温度的氢化盐。制冷剂回路3的制冷剂在第一热交换器7中经由第一潜热储存介质14与第一加热回路9的加热液体热耦合。
56.第二热交换器43包含第二潜热储存介质14a，所述第二潜热储存介质设置在第二热交换器43的制冷剂管路和冷却液体管路之间。所述第二热交换器构成为管-叶片式热交换器。也可设想的是具有第二潜热储存介质14a的另一种类型的热交换器。在这种情况下，第二热交换器43的第二潜热储存介质14a是水，使得第二热交换器43能够用作为储冰器。也能够设想的是适用于第二热交换器43的低温区域的另一第二潜热储存介质14a，例如含水的盐溶液。制冷剂回路3的制冷剂在第二热交换器43中经由第二潜热储存介质14a与冷却回路17的冷却液体热耦合。
57.第三热交换器15包含第三潜热储存介质14b，所述第三潜热储存介质设置在第三热交换器15的制冷剂管路和加热液体管路之间。所述第三热交换器构成为管-叶片式热交换器。还能够设想的是具有第三潜热储存介质14b的另一类型的热交换器。在这种情况下，
第三热交换器15的第三潜热储存介质14b是具有比在第一热交换器7中的潜热储存介质更低的约40℃的熔化温度的石蜡。也可设想的是适合用于第三热交换器15的中等温度范围的另一第三潜热储存介质14b作为相变材料，如具有约40℃的熔化温度的氢化盐。制冷剂回路3的制冷剂在第三热交换器15中经由第三潜热储存介质14b与第二加热回路17的加热液体热耦合。
58.借助调节装置50控制供暖和空调设施1。在这种情况下，所述调节装置包括用于自动控制的处理器。所述处理器调节两个膨胀元件29和41、阀35、泵11、19和47以及压缩机5的功率。所述调节装置构成为用于，接收关于在第一、第二和第三热交换器7、43和15的潜热储存介质14、14a和14b中储存的热量和冷量的测量信号以及例如用于外部空气温度和车辆内部空间的温度的在图2中未示出的温度传感器的测量信号。
59.作为根据本发明的供暖和空调设施1的变型方案也可设想在图1和图2中示出的实施例的混合形式，即使得第一、第二和第三热交换器7、43和15中的仅一个或两个也构成为潜热储存器，例如仅具有第三潜热储存介质14b的第三热交换器15。
60.在图3中示出也构成为潜热储存器的第一热交换器7的一个实施例。在这种情况下，所述第一热交换器是管-叶片式热交换器。设置用于制冷剂回路的制冷剂的管状制冷剂管路8在第一热交换器7的下部区域中引导穿过第一潜热储存介质14，在这种情况下，所述第一潜热储存介质是具有在60
°
至100℃的范围内的高的熔化温度的石蜡。设置用于第一加热回路的加热液体的管10在第一热交换器7的上部区域中平行于制冷剂管路8同样伸展穿过第一潜热储存介质14。多个彼此平行设置的板状叶片12位于垂直于制冷剂管路8的和设置用于加热液体的管10的纵轴线的平面中。所述板状叶片由良好导热的材料、例如铝或铜构成。叶片12与制冷剂管路8以及与设置用于加热液体的管10以及还有第一潜热储存介质14导热连接。
61.原则上，第二热交换器和第三热交换器也能够以与第一热交换器7结构相同的方式构造，其中使用适合用于分别预设的温度范围的潜热储存介质，例如在第二热交换器中为水，而在第三热交换器中为具有约40℃的熔化温度的的石蜡。
62.在图4中示出具有在根据本发明的供暖和空调设施的实施方式运行时制冷剂回路的周期的压力-焓图表。等温线绘制在图表的右侧部分中。制冷剂是co2。通过在压缩机中压缩，co2从e点到a点达到高压和高温。在这种情况下，制冷剂co2在从a点至c点的线上的冷却在约90bar的不变的高压下处于从90℃降至15℃的平滑的温度变化曲线中。在此，制冷剂co2保持在临界点上方。将制冷剂co2的高压保持在临界点上方例如借助于制冷剂回路中的相应的液位位移来实现。从第一热交换器中的制冷剂co2将热量散发到是高温回路的第一加热回路的加热液体在点a至点b之间的线上在约65℃降至约43℃的温度范围(ht)内进行。在这种情况下，加热液体是水。因为在第一加热回路中的加热液体在运行中高于40℃，所以热量散发受到限制，使得在第一热交换器中制冷剂co2的温度不能低于40℃等温线。在第三热交换器中，制冷剂进一步将热量在高压侧上在位于点b至点c之间的线上散发给在40℃和15℃之间的中等温度范围(mt)内的第二加热回路的加热液体。在膨胀元件中在所绘出的周期中跟随的膨胀的情况下，制冷剂的压力急剧下降至点d，并且其温度以绝热的方式明显下降。在从点d到点e的低压侧上，在图表中绘出的周期中，尤其通过例如在外部热交换器中的蒸发将制冷剂的焓提高，直至最终在回路中在图表中再次到达点e。在制冷剂回路中，点e对
应于在压缩机输入端处的制冷剂的状态。
63.在图5中示出根据本发明的供暖和空调设施的第一加热回路9的一个实施例的方框图。在第一加热回路9中，加热液体在加热运行中借助泵11循环。加热液体是水或水-乙二醇混合物。也可设想的是其它适宜的加热液体。第一加热回路9是高温回路。加热液体以超过40℃的温度水平运行。为此，第一加热回路9连接到第一热交换器7上。所述第一热交换器作为减温器紧接在压缩机的输出端之后结合在供暖和空调设施的制冷剂回路中，使得在该处为了与加热液体热交换，被压缩的制冷剂、例如co2是特别热的。在这种情况下，第一热交换器7是构成为板式热交换器的液体-制冷剂热交换器。也可设想的是作为具有第一潜热储存介质、例如糖醇的热交换器的设计方案。在这种变型方案中，第一热交换器7同时也是潜热储存器。泵11是可调节的电动泵。所述泵将第一加热回路9中的加热液体泵送穿过第一热交换器7，并且然后泵送穿过可选的接入的电辅助加热器51，如果要附加地加热所述加热液体，能够接通所述电辅助加热器。沿着在电辅助加热器51之后的加热液体的流动方向，液体管路在第一分支53处分支，其中一个液体管路束55a伸展至可调节的阀57，用于通过位于下游的对流器13调节穿流量。对流器13设置用于，能够定位在车辆内部空间的底部区域中。该液体管路束55a从对流器13的输出端向回引导至泵11的输入端。在三通阀59处的分支53之后，另一液体管路束55b分成两个可切换的管路支路，其中管路支路之一直接伸展至泵11的输入端，而另一管路支路在其到达泵11的输入端之前仍然伸展穿过驾驶员座椅热交换器61，以设置用于加热驾驶员座椅的区域。在这种情况下，能够调节三通阀59。所述三通阀构成为，使得从其分出的两个管路支路5能够彼此独立地打开和关闭，以使加热液体穿流。第一加热回路9能够通过调节泵11、阀57、辅助加热器51和三通阀59来控制。
64.在图6中示出根据本发明的供暖和空调设施的第二加热回路17的一个实施例的方框图。在第二加热回路17中，加热液体在加热运行中借助泵19循环。加热液体是水或水-乙二醇混合物。也可设想的是其它适宜的加热液体。第二加热回路17是中温回路。温度水平低于第一加热回路的温度水平。加热液体的最高起动前温度在40℃或以下。起动后温度以在15℃至30℃(包括边界值)的范围内的温度水平运行。为此，第二加热回路17连接到第三热交换器15上。所述第三热交换器在高压侧上作为在第一热交换器后方的再冷却器结合在供暖和空调设施的制冷剂回路中，使得在该处为了与加热液体热交换，被压缩的制冷剂、例如co2是不再像在第一热交换器中那样热。在这种情况下，第三热交换器15是构成为板式热交换器的液体-制冷剂热交换器。也可设想的是作为具有第三潜热储存介质、例如石蜡的热交换器的设计方案。在这种变型方案中，第三热交换器15同时也是潜热储存器。泵19是可调节的电动泵。所述泵将在第二加热回路17中的加热液体泵送穿过第三热交换器15，并且然后泵送穿过能够可选地接入的电辅助加热器65，如果要附加地加热所述加热液体，能够接通所述电辅助加热器65。沿着加热液体的流动方向，在电辅助加热器65之后，液体管路在可调节的三通阀67处分支。一个液体管路束69a从三通阀67的输出端向回直接引导至泵19的输入端。另一液体管路束69b伸展至设置用于加热车辆内部空间的空气的、用于可定位或定位在车辆内部空间的车顶中或车顶上的车顶单元70的两个空气-液体热交换器21。取决于供暖和空调设施的功率强度和空间关系，也可设想的是其它数量的空气-液体热交换器21。在经过空气-液体热交换器21之后，在第二加热回路15中，液体管路向回伸展至泵19的输入端。通过调节所述泵19、辅助加热器65和三通阀67，能够控制第二加热回路17。
65.在图7中示出具有根据本发明的供暖和空调设施1的车辆81。供暖和空调设施1例如对应于在图1或图2中所示出的实施方案之一。车辆81是公共汽车。公共汽车具有纯电动驱动器。也可设想的例如是混合动力驱动器。制冷剂回路3及其在图1或2中描述的组件位于车顶83的区域中。为了制冷剂与外部空气热交换，外部热交换器直接位于车顶83上的通风单元85下方。经由第一热交换器在高压侧上热连接到制冷剂回路3上的第一加热回路9引导穿过在客舱87的底部区域中的对流器13，所述对流器用于加热在客舱87中的空气。第一加热回路9与其组件，如尤其是泵，对应于在图1和2中所描述那样。第一加热回路是高温回路。
66.经由第三热交换器在高压侧上热连接到制冷剂回路3上的第二加热回路17引导至在客舱87的车顶区域中的空气-液体热交换器21，所述空气-液体热交换器用于加热客舱87的空气。第二加热回路17及其组件，如尤其是泵，对应于在图1和2中所描述那样。所述第二加热回路是中温回路。
67.经由第二热交换器在低压侧上热连接到制冷剂回路3上的冷却回路45引导至也在客舱87的车顶区域中的空气-液体热交换器49，所述空气-液体热交换器用于冷却客舱87的空气。冷却回路45及其组件，如尤其是泵，对应于在图1和2中所描述那样。所述冷却回路是低温回路。
68.借助调节装置50控制供暖和空调设施1。为此，所述调节装置接收来自外部空气温度传感器89和车辆内部空间温度传感器91的测量信号。
69.轨道车辆，例如有轨电车也能够考虑作为具有根据本发明的供暖和空调设施1的车辆81。
70.在图8中示出用于控制车辆、例如公共汽车的根据本发明的供暖和空调设施的方法的一个实施例的流程图。供暖和空调设施对应于在图1中所示出那样。借助于调节装置进行控制。在第一方法步骤100中，调节装置接收来自用于外部空气的温度和车辆内部空间、如尤其是乘客区域中的空气的温度的温度传感器的测量数据。在第二方法步骤110中，根据测量到的温度和预设的期望温度，调节装置决定：供暖和空调设施是否应该保持运行或者投入运行。如果否，那么供暖和空调设施只要仍在运行就停止，并且该方法在例如一秒的等待时间之后重新开始。然而，如果在方法步骤110中的结果是，供暖和空调设施接通或保持接通，那么在下一方法步骤120中决定：所述供暖和空调设施应在用于加热的热泵运行中还是在用于冷却的空调运行中运行。只要热泵运行的结果为“是”，那么为此在方法步骤130中在制冷剂回路中，在第三热交换器与外部热交换器的气体冷却器区域之间的、构成为截止阀的阀关闭，而在外部热交换器的蒸发器区域之前的、用于使制冷剂膨胀的第一膨胀元件打开，以及制冷剂回路的压缩机接通或保持接通。此外，冷却回路的泵关断或保持关断。
71.在下一方法步骤140中，用作为高温回路的第一加热回路的泵被接通。因此，通过与在设置为减温器的第一热交换器中的在高压下超过40℃的热的制冷剂进行热交换来加热的方式，加热液体以至少40℃的温度水平流动穿过第一加热回路，进而也流动穿过在车辆内部空间的底部区域中的对流器，这加热在该处的空气。制冷剂是co2。
72.在方法步骤150中，接通第二加热回路的泵。因此，在作为再冷却器在制冷剂回路中设置在第一热交换器之后的第三热交换器中，第二加热回路的被加热的加热液体通过在车辆内部空间的车顶区域中的空气-液体热交换器循环。在该处，加热车辆内部空间的空气。第二加热回路的加热液体，例如水具有比第一加热回路更低的温度水平。第二加热回路
的加热液体的温度在此位于15℃和40℃之间。在第三热交换器中，在高压下的制冷剂的温度已经下降到位于15℃和40℃之间的范围内，使得在热交换时，第二加热回路的加热液体不会被加热到更高的温度。还能够设想的是，方法步骤130、140和150不依次进行，而是同时并行进行。
73.然后，在例如一秒钟的等待时间之后，重新开始执行该方法。
74.然而，如果在方法步骤120中，用于冷却的空调运行的结果是“否”，那么在随后的方法步骤130a中，在外部热交换器的蒸发器区域之前的第一膨胀元件关闭，并且构成为截止阀的阀在第三热交换器和外部热交换器的气体冷却器区域之间打开，以及制冷剂回路的压缩机接通或保持接通。此外，第一和第二加热回路的泵被关断或保持关断。在步骤140a中，用作为低温回路的冷却回路的泵接通或保持接通。由此，冷却液体在其中循环并且流动穿过用作为蒸发器的第二热交换器，在所述第二热交换器中，所述冷却液体借助于与制冷剂回路的在低压侧蒸发的冷的制冷剂的热交换而被冷却。在这种情况下，冷却液体是乙二醇-水混合物。所述冷却液体在其冷却之后继续流动穿过位于车辆内部空间的车顶区域中的空气-液体热交换器，并且在该处冷却车辆内部空间的空气。
75.在例如一秒钟的等待时间之后，该方法重新开始。
76.该方法相应地也运行用于控制在图2中示出的供暖和空调设施，然而其中在从制冷剂到第一和第二加热回路的加热液体进行热交换时以及在从制冷剂到冷却回路的冷却液体进行热交换时，在第一、第二和第三热交换器的相应的潜热储存介质中进行储存热量或冷量的中间步骤。