CH718262A1 - Kühlgerät mit einem Kühlkreislauf zum Kühlen des Kondensators. - Google Patents
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Abstract
Ein Kühlgerät, insbesondere ein Haushaltskühlgerät, umfasst eine Steuerung (12) und eine Wärmepumpe mit einem Verdampfer (3a, 3b) zur Kühlung eines Nutzraums (1, 2), einem Kondensator zur Abgabe von Wärme, einem Kompressor (4), einer Drossel (6), und einem ersten Kreislauf (7) zur Zirkulation von Kältemittel. Das Kühlgerät weist einen zweiten Kreislauf (8) zur Zirkulation eines Kühlmediums, insbesondere einer Flüssigkeit oder eines Gases, auf, wobei der Kondensator als Wärmetauscher (5) ausgestaltet ist, um Wärme vom Kältemittel an das Kühlmedium des zweiten Kreislaufes (8) abzugeben.
Description
Gebiet der Erfindung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät, insbesondere ein Haushaltskühlgerät mit einer Steuerung und einer Wärmepumpe. Die Wärmepumpe umfasst einen Verdampfer zur Kühlung eines Nutzraums, einen Kondensator zur Abgabe von Wärme, einen Kompressor, eine Drossel, und einen ersten Kreislauf zur Zirkulation von Kältemittel.
Hintergrund
[0002] Die Anforderungen an den Energieverbrauch von herkömmlichen Kühlgeräten in Privathaushalten steigen stetig. Bekannte Massnahmen zur Reduktion des Energieverbrauchs sind beispielsweise verbesserte Isolierungen der Nutzräume oder eine optimierte Auslegung des Kühlaggregats. Der Energieverbrauch ist im Wesentlichen davon abhängig, bei welcher Umgebungstemperatur das Kühlgerät betrieben wird. Je grösser die Temperaturdifferenz zwischen Nutzraum und Umgebung ist, desto grösser ist der Energieverbrauch.
Darstellung der Erfindung
[0003] Es stellt sich die Aufgabe, ein Kühlgerät bereit zu stellen, welches einen reduzierten Energieverbrauch aufweist.
[0004] Diese Aufgabe wird vom Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Demgemäss umfasst ein Kühlgerät, insbesondere ein Haushaltskühlgerat, eine Steuerung und eine Wärmepumpe. Die Wärmepumpe umfasst einen Verdampfer zur Kühlung eines Nutzraums, einen Kondensator zur Abgabe von Wärme, einen Kompressor, eine Drossel, und einen ersten Kreislauf zur Zirkulation von Kältemittel zwischen den einzelnen Komponenten der Wärmepumpe. Im Weiteren umfasst das Kühlgerät einen zweiten Kreislauf zur Zirkulation eines Kühlmediums, insbesondere einer Flüssigkeit oder eines Gases, wobei der Kondensator als Wärmetauscher ausgestaltet ist, um Wärme vom Kältemittel des ersten Kreislaufes an das Kühlmedium des zweiten Kreislaufes abzugeben.
[0005] Das Kühlgerät kann beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank oder eine Kombination von Kühl- und Gefrierschrank oder ein Weinklimaschrank sein.
[0006] Als Kühlmedium dienen beispielsweise Wasser, Grauwasser, Abwasser, Glykole, Wasser-Glykolgemische, Temperieröle, demineralisiertes Wasser oder ein anderes Kältemittel.
[0007] Die Kühlung des Kondensators mittels eines in einem zweiten Kreislauf zirkulierenden Kühlmediums hat den Vorteil, dass der Betrieb des Kühlgeräts weniger stark von den thermischen Bedingungen desjenigen Raumes, in welchem das Kühlgerät angeordnet ist, abhängt. Ist das Kühlgerät beispielsweise in einer Küche installiert und verlaufen die Zirkulationsleitungen des zweiten Kreislaufes vom Kühlgerät als Teil eines Anergie- oder Erdwärmenetzes in den Boden, so kann das Kühlmedium stets, d.h. das ganze Jahr hinüber, Temperaturen annehmen, die signifikant unterhalb der Küchenraumtemperatur liegen. Im Vergleich zu einem Kühlgerät, welches mit Umgebungsluft gekühlt wird, befindet sich das im zweiten Kreislauf zirkulierende Kühlmedium einerseits auf einer tieferen Temperatur und andererseits in einem engeren Temperaturbereich. Denn üblicherweise stehen Kühlgeräte in Räumlichkeiten mit einer Raumtemperatur von 20° C bis 35° C, abhängig von der Jahreszeit.
[0008] Vorteilhaft ist der Wärmetauscher als Plattenwärmetauscher ausgestaltet. Ein Plattenwärmetauscher benötigt verhältnismässig wenig Raum in einem Kühlgerät, sodass beispielsweise mehr Raum für den Nutzraum des Kühlgeräts zur Verfügung steht. Alternativ ist auch der Einsatz von einem Rohr-an-Rohr-Wärmetauscher, einem Rohrin-Rohr-Wärmetauscher oder einem Microchannel-Wärmetauscher denkbar.
[0009] Mit Vorteil ist der zweite Kreislauf ein geschlossener Kreislauf. Dies bedeutet, dass ständig das gleiche Kühlmedium innerhalb des zweiten Kreislaufes zirkuliert, kein Kühlmedium aus dem zweiten Kreislauf austritt oder neues eintritt.
[0010] Im Weiteren kann die Steuerung den zweiten Kreislauf derart steuern, dass im Wärmetauscher oder an dessen Auslass oder Einlass das Kühlmedium eine bestimmte, insbesondere konstante, Temperatur aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Wärmeabgabe vom Kältemittel an das Kühlmedium präzise kontrolliert werden kann und der Wärmetransfer unabhängig von einer Umgebungstemperatur ist. Es begünstigt ebenfalls die Ausstattung der Kühlgeräts mit passiven Drosseleinrichtungen.
[0011] Insbesondere wird die Temperatur des Kühlmediums im Wärmetauscher oder an dessen Auslass oder Einlass in Abhängigkeit einer Umgebungstemperatur, einer Nutzraumtemperatur, oder eines im ersten Kreislauf herrschenden Druckes, insbesondere eines Druckes im Verdampfer oder im Wärmetauscher oder einer Temperatur an den jeweiligen Ein- oder Auslässen des Verdampfers oder des Wärmetauschers, bestimmt. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil der Nutzraum in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur mehr oder weniger Kälteleistung erfordert. Durch die Messung von Zustandswerten des Gerätes kann dieser Bedarf ermittelt und die Temperatur oder der Durchfluss des Kühlmediums eingestellt werden, um die Temperatur innerhalb des Nutzraums auf der gewünschten Solltemperatur zu halten.
[0012] In einer besonderen Ausführungsform steuert die Steuerung den zweiten Kreislauf derart, dass das Kühlmedium mit einem bestimmten Volumenstrom im Wärmetauscher strömt, insbesondere wobei der Volumenstrom in Abhängigkeit einer Umgebungstemperatur, und/oder einer Nutzraumtemperatur, und/oder eines im ersten Kreislauf herrschenden Druckes, insbesondere eines Druckes im Verdampfer oder im Wärmetauscher oder eines Druckes oder Temperatur an den jeweiligen Ein- oder Auslässen des Verdampfers oder des Wärmetauschers, bestimmt ist. Durch die Steuerung des Volumenstroms kann der Wärmetransfer am Wärmetauscher ebenfalls gut beeinflusst werden. Je mehr Volumen des Kühlmediums am Wärmetauscher zur Verfügung steht, desto mehr Wärmeenergie kann dem Kältemittel entzogen werden.
[0013] Im Weiteren weist der zweite Kreislauf eine Umgehungsleitung zur Umgehung des Wärmetauschers auf, und/oder der Volumenstrom ist im zweiten Kreislauf von der Steuerung, insbesondere mittels eines Ventils, steuerbar. Durch die Umgehungsleitung wird nicht das gesamte Kühlmedium durch den Wärmetauscher geführt, sondern ein Teil strömt am Wärmetauscher vorbei. Entsprechend unterscheidet sich der Gesamtvolumenstrom desjenigen Kühlmediums, welches im gesamten zweiten Kreislauf zirkuliert, von demjenigen Kühlmedium, welches durch den Wärmetauscher strömt. Die Temperaturen des Kühlmediums im Wärmetauscher und im Rest des zweiten Kreislaufes können dadurch beeinflusst werden.
[0014] Als Ventile kommen beispielsweise On/Off Ventile, Nadelventile mit Steppermotor, thermostatische Expansionsventile oder andere strömungsteilende Ventile infrage.
[0015] In einer besonderen Ausführungsform weist die Drossel mindestens zwei parallel geschaltete Kapillaren, insbesondere mit zwei unterschiedlichen Strömungswiderständen, auf. Diese können mittels Ventilen einzeln geöffnet oder geschlossen werden, sodass eine Durchströmung einzelner oder mehrerer Kapillaren resultiert und damit der Strömungswiderstand der Drossel einstellbar ist. Mit gleichem Zweck kann auch ein Expansionsventil mit einem veränderbaren Strömungswiderstand vorgesehen sein. Expansionsventil und Kapillare können auch in Serie oder parallel geschaltet werden.
[0016] Vorteilhaft erfolgt die Umschaltung der den mindestens zwei parallel geschalteten Kapillaren oder die Umschaltung des Expansionsventils in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur, einer im zweiten Kreislauf vorherrschenden Temperatur des Kühlmediums oder eines im ersten Kreislauf vorherrschenden Drucks des Kältemittels, insbesondere eines Druckes im Verdampfer (3a, 3b) oder im Wärmetauscher (5).
[0017] Weiter geschützt ist ein Gebäude mit einem Innenbereich und einem Aussenbereich, einem im Innenbereich angeordneten Kühlgerät gemäss der vorliegenden Erfindung, wobei der zweite Kreislauf zumindest teilweise im Aussenbereich angeordnet ist. Insbesondere ist der zweite Kreislauf innerhalb eines Bodens des Aussenbereichs, insbesondere tiefer als ein Meter unterhalb der Bodenoberfläche angeordnet.
[0018] Das erfindungsgemässe Kühlgerät kann nicht nur in Privathaushalten, sondern beispielsweise auch in Reinräumen oder Grauräumen zum Einsatz kommen. Das sind Orte, an welchen Luftumwälzungen durch eine Lüftung unerwünscht sind, weshalb eine Kühlung mittels eines zweiten Kreislaufes für solche Räume besonders gut geeignet ist.
[0019] Die Wärmeenergie des zweiten Kreislaufes kann beispielsweise in einen Boden, an einen Wasserspeicher, einen dritten Fluidkreislauf, ans Abwasser oder an Grundwasser abgegeben werden.
[0020] Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung mit dem erfindungsgemässen Kühlgerät und mindestens einem weiteren zu kühlenden Haushaltsgerät und/oder einem wärmebeziehenden Haushaltsgerät, insbesondere ein Geschirrspüler. Dabei ist der zweite Kreislauf mit dem weiteren zu kühlenden Haushaltsgerät und/oder mit dem wärmebeziehenden Haushaltsgerät verbunden. Das weitere zu kühlende Haushaltsgerät kann Wärme an das Kühlmedium des zweiten Kreislaufes abgeben und/oder das wärmebeziehende Haushaltsgerät kann Wärme vom Kühlmedium aufnehmen und dieses damit abkühlen.
[0021] Anzumerken ist, dass das erfindungsgemässe Kühlgerät zusätzlich auch eine konventionelle Kühlung des Wärmepumpenkondensators mittels Umgebungsluft vorsehen könnte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0022] Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kühlgeräts, und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kühlgeräts.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0023] Die Fig. 1 zeigt ein Kühlgerät mit einem Nutzraum, welcher aus einem Gefrierfach 1 und einem Kühlfach 2 besteht. Im Gefrierfach 1 herrschen Temperaturen von weniger als -18°C und im Kühlfach herrschen Temperaturen zwischen 2°C und 5°C. Dies sind allerdings nur Beispielangaben und es können auch andere Nutzraumfächer mit anderen Temperaturbereichen vorgesehen sein.
[0024] Die Kühlung des Gefrierfaches 1 und des Kühlfaches 2 erfolgt mittels einer Wärmepumpe. Die Wärmepumpe umfasst zwei Verdampfer 3a und 3b, welche dem Gefrierfach 1 und dem Kühlfach 2 zugeordnet sind, einen Kompressor 4, einen Wärmetauscher 5, welcher im System der Wärmepumpe als Kondensator dient, und eine als Kapillare ausgestaltete Drossel 6. Zum Transport der Wärmeenergie zirkuliert zwischen den einzelnen Komponenten der Wärmepumpe ein Kältemittel in Leitungen eines ersten Zirkulationskreislaufes 7. Durch Verdampfung des Kältemittels entziehen die Verdampfer 3a und 3b dem Gefrierfach 1 und dem Kühlfach 2 Wärmeenergie, welche von der Wärmepumpe am Wärmetauscher 5 durch Kondensation des Kältemittels wieder abgegeben wird.
[0025] Am Wärmetauscher 5 findet ein Wärmetausch zwischen dem in der Wärmepumpe zirkulierenden Kältemittel und einem in einem zweiten Kreislauf 8 zirkulierenden Kühlmedium statt. Wärmeenergie wird vom Kältemittel an das Kühlmedium abgegeben. Dadurch wird das Kältemittel abgekühlt und in der Drossel 6 expandiert, und ist damit wieder bereit, in den Verdampfern 3a und 3b erneut Wärmeenergie vom Gefrierfach 1 und dem Kühlfach 2 aufzunehmen. Als Kühlmedium dient beispielsweise Wasser oder eine Sole. Der Wärmetauscher 5 ist als Plattenwärmetauscher ausgestaltet. Dies ermöglicht ein effizienter Wärmetausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmedium. Im Weiteren ist der Plattenwärmetauscher im Vergleich zu anderen Formen von Wärmetauschern sehr platzsparend.
[0026] Der zweite Kreislauf 8 ist ein geschlossener Kreislauf, d.h. das Kühlmedium tritt weder aus dem Kreislauf aus, noch tritt neues Kühlmedium in den Kreislauf ein. Der zweite Kreislauf 8 umfasst einen Durchlauf durch den Wärmetauscher 5, eine Pumpe 9, Abkühlleitungen 10, zwei Ventile 11a und 11b und eine Umlaufleitung 11c. Diese Ventile könnten alternativ auch durch ein einzelnes Ventil am Verzweigungspunkt ersetzt werden.
[0027] Mittels der Pumpe 9 wird das Kühlmedium innerhalb des zweiten Kreislaufs 8 gefördert. Die Pumpenleistung bestimmt den Gesamtvolumenstrom. Dieser strömt vollständig durch die Abkühlleitungen 10. Die Abkühlleitungen 10 können beispielsweise 1.5 Meter unterhalb einer Bodenoberfläche verlaufen, d.h. an einem Ort, in welchem das Erdreich eine genügend tiefe Temperatur aufweist, sodass das Kühlmedium während der Zirkulation durch die Abkühlleitungen 10 Wärmeenergie an das Erdreich abgeben kann. Ist das Kühlgerät beispielsweise in einem Privathaushalt installiert, können die Abkühlleitungen 10 im Erdreich des Gartens verlaufen.
[0028] Bei einer solchen Anordnung der Abkühlleitungen wird von einem, insbesondere horizontal, angeordneten Flächenregister gesprochen. Anstelle einer Erdsondenbohrung werden Abkühlleitungen flächig unter dem Boden verlegt. Wird ein solches Flächenregister in Kombination mit einer Heizungswärmepumpe eingesetzt, können die Abkühlleitungen auch als Aufwärmleitungen dienen. D.h. das Kühlgerät hilft, ein Fluid für die Heizungswärmepumpe zu erwärmen.
[0029] Durch Einstellung der Ventile 11a und 11b kann der Durchlauf durch den Wärmetauscher 5 eingestellt werden. Entweder strömt der Gesamtvolumenstrom des zweiten Kreislaufes 8 vollständig durch den Wärmetauscher 5, sodass die Kühlleistung am grössten ist. Alternativ strömt der Gesamtvolumenstrom vollständig durch die Umlaufleitung 11c, sodass am Wärmetauscher 5 kein Wärmetausch stattfindet. Auch kann der Gesamtvolumenstrom teilweise durch den Wärmetauscher 5 und teilweise durch die Umlaufleitung 11c strömen. Beispielsweise kann das Kühlmedium mit einem Volumenstrom von 0 bis 100 Liter, beispielsweise 20 Liter, pro Stunde durch den Wärmetauscher 5 strömen.
[0030] Während bei den Abkühlleitungen 10 ein möglichst guter Wärmetausch mit dem Erdreich erwünscht ist, sind die restlichen Leitungen des zweiten Kreislaufes 8 möglichst gut zu isolieren, damit sich das Kühlmedium durch die Umgebung nicht unnötig erwärmt. Zudem verhindert die Isolation Kondensatbildung, welche zu Gebäudeschäden führen würde. Soweit die Leitungen des zweiten Kreislaufes 8 innerhalb des Gehäuses des Kühlgeräts verlaufen, können die Leitungen beispielsweise eingeschäumt oder mit gut isolierenden Abdeckungen zugedeckt werden. Das gesamte System, d.h. sowohl der erste Kreislauf 7, als auch der zweite Kreislauf 8 werden von einer Steuerung 12 gesteuert. Die Steuerung 12 empfängt Messdaten von unterschiedlichen Sensoren. Gemessen werden beispielsweise die Temperaturen im Gefrierfach 1 und im Kühlfach 2 mittels Temperatursensoren 13a und 13b. Mittels Temperatursensoren 14 und/oder 15 werden die Temperatur des Kältemittels des ersten Kreislaufes 7 am Auslass des Wärmetauschers 5 und die Temperatur des Kühlmediums des zweiten Kreislaufes 8 am Auslass des Wärmetauschers 5 gemessen. Ein Sensor 16 misst die Umgebungstemperatur.
[0031] Die Steuerung könnte nun wie folgt sein: In Abhängigkeit der Umgebungstemperatur ist der Bedarf, Wärmeenergie mittels den Verdampfern 3a und 3b aus dem Gefrierfach 1 und dem Kühlfach 2 zu entziehen grösser oder kleiner. Entsprechend muss die Steuerung 12 die Leistung des Kompressors 4 anpassen. Je mehr Wärmeenergie bei den Verdampfern 3a und 3b in den ersten Kreislauf gelangt, umso mehr Wärmeenergie muss auch am Wärmetauscher 5 an den zweiten Kreislauf abgeführt werden. Zusätzlich muss die Abstimmung der Temperaturniveaus in 1 und 2 gewährleistet bleiben, was bei konventionellen Geräten mit passiver Drossel selbstregulierend mit steigender Umgebungstemperatur 16 geschieht. Der Temperatursensor 15 misst am Auslass des Wärmetauschers 5 die Temperatur des Kühlmediums des zweiten Kreislaufes 8 und der Temperatursensor 14 am Auslass des Wärmetauschers 5 die Temperatur des Kältemittels des ersten Kreislaufes 7. Beispielsweise wird bestimmt, dass die Temperatur des Kühlmittels am Auslass des Wärmetauschers 5 stets die Umgebungstemperatur abzüglich 13 Kelvin betragen muss, d.h. TAuslass(15) = TUmgebung(16) - 13K. Steigt die Temperatur am Temperatursensor 15 an, kann die Förderleistung der Pumpe 9 verändert, oder die Ventile 11 können entsprechend eingestellt werden, sodass sich der Volumenstrom des zweiten Kreislaufs 8 durch den Wärmetauscher 5 anpasst. Die Kühlleistung steigt insgesamt an und die Temperaturen im Gefrierfach 1 oder im Kühlfach 2 können auch bei höherer Umgebungstemperatur tief gehalten werden.
[0032] Im Vergleich zu einem herkömmlichen Kühlschrank, bei welchem Wärmeenergie vom Kältemittel am Wärmetauscher an die Umgebungsluft abgegeben wird, hat das vorliegende System den Vorteil, dass am Wärmetauscher 5 ein Kühlmedium zur Verfügung steht, welches eine deutlich tiefere Temperatur und eine deutlich höhere Wärmekapazität aufweist als die Umgebungsluft. Der Wärmetausch am Wärmetauscher 5 ist dadurch deutlich effizienter und kompakt. Die am Wärmetauscher 5 vorherrschende tiefe Temperatur des Kühlmediums ermöglicht, dass der Kompressor mit einer tieferen Leistung betrieben werden kann, weil das Kältemittel am Wärmetauscher 5 bereits bei einer vergleichsweise tiefen Temperatur Wärmeenergie abgeben kann. Entsprechend verfügt das System über eine höhere Leistungszahl und kann sehr energiesparend betrieben werden.
[0033] Fig. 2 zeigt einen annähernd identischen Aufbau des erfindungsgemässen Kühlgeräts. Der einzige Unterschied liegt darin, dass die Drossel 6 des ersten Kreislaufes 7 im Vergleich zur Ausführungsform gemäss der Fig. 1 nicht nur eine einzelne Kapillare, sondern zwei parallel geschaltete Kapillaren 6a und 6b aufweist. Der Durchfluss des Kältemittels durch die Kapillaren 6a und/oder 6b kann über eine Weiche 6c gesteuert werden. Parallel geschaltete Kapillaren ermöglichen das Einstellen unterschiedlicher Strömungswiderstände an der Drossel 6. Unterschiedliche Strömungswiderstände können erzeugt werden, indem die beiden Kapillaren 6a und 6b unterschiedliche Längen oder unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen. Denkbar sind beispielsweise ein Innendurchmesser von 0.7 mm und eine Länge von 3 m. Eine Umschaltung der Strömungswiderstände könnte auch mittels eines Expansionsventils erzielt werden. Denkbar wäre auch eine serielle Anordnung der Kapillaren 6a und 6b.
[0034] Da die Temperatur des Kühlmediums am Wärmetauscher 5 stets und unabhängig von der Umgebungstemperatur eine ähnliche Temperatur aufweist, kann auch das am Wärmetauscher 5 zirkulierende Kältemittel stets ähnliche Temperatur- und Druckbedingungen aufweisen. Da aber der Kühlbedarf bei höherer Umgebungstemperatur im Gefrierfach 1 und im Kühlfach 2 höher ist, muss der Kompressor 4 mit einer höheren Leistung betrieben werden. Ebenfalls verändert sich das Leistungsverhältnis von Gefrierfach 1 und Kühlfach 2. Durch Umschalten des Strömungswiderstandes der Drossel 6, d.h. durch Umschalten zwischen den unterschiedlichen Kapillaren 6a und 6b ist es möglich zu verhindern, dass trotz geänderter Kompressorleistung die Temperatur- und Druckbedingungen am Wärmetauscher 5 und die Temperaturniveaus in Gefrierfach 1 und Kühlfach 2 annähernd unverändert bleiben. Der Energieverbrauch des Kühlgeräts kann dadurch optimiert werden.
[0035] Anzumerken ist, dass die Leitungsteile des zweiten Kreislaufes 8, möglichst flexibel auszugestalten sind, damit die Montage des Kühlgeräts in einer Küchennische besonders einfach erfolgen kann. Die Leitungen werden in einem ersten Schritt vor der Nische am Kühlgerät vormontiert und in einem zweiten Schritt kann das Kühlgerät in der Küchennische an richtiger Position fixiert werden.
[0036] Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.
Claims (11)
1. Kühlgerät, insbesondere ein Haushaltskühlgerät, umfassend eine Steuerung (12) und eine Wärmepumpe mit
– einem Verdampfer (3a, 3b) zur Kühlung eines Nutzraums (1, 2),
– einem Kondensator zur Abgabe von Wärme,
– einem Kompressor (4),
– einer Drossel (6), und
– einem ersten Kreislauf (7) zur Zirkulation von Kältemittel,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgerät einen zweiten Kreislauf (8) zur Zirkulation eines Kühlmediums, insbesondere einer Flüssigkeit oder eines Gases, aufweist, wobei der Kondensator als Wärmetauscher (5) ausgestaltet ist, um Wärme vom Kältemittel an das Kühlmedium des zweiten Kreislaufes (8) abzugeben.
2. Kühlgerät nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher (5) ein Plattenwärmetauscher ist.
3. Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Kreislauf (8) ein geschlossener Kreislauf ist.
4. Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (12) den zweiten Kreislauf derart steuert, dass im Wärmetauscher (5) oder an dessen Auslass oder Einlass das Kühlmedium eine bestimmte, insbesondere konstante, Temperatur aufweist.
5. Kühlgerät nach Anspruch 4, wobei die Temperatur des Kühlmediums im Wärmetauscher (5) oder an dessen Auslass oder Einlass in Abhängigkeit
– einer Umgebungstemperatur,
– einer Nutzraumtemperatur,
– eines im ersten Kreislauf (7) herrschenden Druckes, insbesondere eines Druckes im Verdampfer (3a, 3b) oder im Wärmetauscher (5) oder eines Druckes an den jeweiligen Ein- oder Auslässen des Verdampfers (3a, 3b) oder des Wärmetauschers (5),
bestimmt ist.
6. Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (12) den zweiten Kreislauf (8) derart steuert, dass das Kühlmedium im Wärmetauscher (5) mit einem bestimmten Volumenstrom strömt,
insbesondere wobei der Volumenstrom in Abhängigkeit
– einer Umgebungstemperatur, und/oder
– einer Nutzraumtemperatur, und/oder
– eines im ersten Kreislauf (7) herrschenden Druckes, insbesondere eines Druckes im Verdampfer (3a, 3b) oder im Wärmetauscher (5) oder eines Druckes an den jeweiligen Ein- oder Auslässen des Verdampfers (3a, 3b) oder des Wärmetauschers (5),
bestimmt ist.
7. Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
– der zweite Kreislauf (8) eine Umgehungsleitung (11c) zur Umgehung des Wärmetauschers (5) aufweist, und/oder
– der Volumenstrom im zweiten Kreislauf (8) von der Steuerung (12), insbesondere mittels eines Ventils (11a, 11b) und/oder einer Pumpe (9), steuerbar ist.
8. Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
– die Drossel (6) mindestens zwei parallel geschaltete Kapillaren (6a, 6b), insbesondere mit zwei unterschiedlichen Strömungswiderständen, aufweist, welche einzeln öffen- und schliessbar sind, oder wobei
– die Drossel (6) ein Expansionsventil mit veränderbarem Strömungswiderstand aufweist.
9. Kühlgerät nach Anspruch 8, wobei die Umschaltung der mindestens zwei parallel geschalteten Kapillaren (6a, 6b) oder die Umschaltung des Expansionsventils in Abhängigkeit
– der Umgebungstemperatur,
– einer im zweiten Kreislauf (8) vorherrschenden Temperatur des Kühlmediums oder eines im ersten Kreislauf (7) vorherrschenden Drucks des Kältemittels, insbesondere gemessen am Einlass oder am Auslass des Wärmetauschers (5),
erfolgt.
10. Gebäude umfassend
– einen Innenbereich und einen Aussenbereich,
– ein im Innenbereich angeordnetes Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kreislauf (8) zumindest teilweise im Aussenbereich des Gebäudes angeordnet ist,
insbesondere innerhalb eines Bodens des Aussenbereichs oder unterhalb des Gebäudes.
11. Anordnung umfassend
– das Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
– mindestens ein weiteres zu kühlendes Haushaltsgerät, insbesondere das Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, und/oder ein wärmebeziehendes Haushaltsgerät, insbesondere ein Geschirrspüler,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kreislauf (8) mit dem weiteren zu kühlenden Haushaltsgerät und/oder mit dem wärmebeziehenden Haushaltsgerät verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH00371/22A CH718262A1 (de) | 2022-04-01 | 2022-04-01 | Kühlgerät mit einem Kühlkreislauf zum Kühlen des Kondensators. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH00371/22A CH718262A1 (de) | 2022-04-01 | 2022-04-01 | Kühlgerät mit einem Kühlkreislauf zum Kühlen des Kondensators. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH718262A1 true CH718262A1 (de) | 2022-07-15 |
Family
ID=82361148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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CH00371/22A CH718262A1 (de) | 2022-04-01 | 2022-04-01 | Kühlgerät mit einem Kühlkreislauf zum Kühlen des Kondensators. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH718262A1 (de) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1573257A1 (de) * | 2002-12-18 | 2005-09-14 | Kendro Laboratory Products, L.P. | Ultratieftemperaturgefriergerät mit zwei unabhängigen kühlkammern |
US20150121949A1 (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-07 | Lg Electronics Inc. | Refrigeration cycle of refrigerator |
WO2020170470A1 (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
CN212234355U (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-29 | 慧生能源科技有限公司 | 一种空调余热利用富氢洗碗机 |
CN213657181U (zh) * | 2020-09-23 | 2021-07-09 | 苏州黑盾环境股份有限公司 | 一种新型储能电池水冷机组系统 |
WO2022014984A1 (ko) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | 엘지전자 주식회사 | 히트펌프 및 그 제어방법 |
JP2022020088A (ja) * | 2020-06-26 | 2022-02-01 | キヤノン株式会社 | 冷却装置、半導体製造装置および半導体製造方法 |
-
2022
- 2022-04-01 CH CH00371/22A patent/CH718262A1/de unknown
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1573257A1 (de) * | 2002-12-18 | 2005-09-14 | Kendro Laboratory Products, L.P. | Ultratieftemperaturgefriergerät mit zwei unabhängigen kühlkammern |
US20150121949A1 (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-07 | Lg Electronics Inc. | Refrigeration cycle of refrigerator |
WO2020170470A1 (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
JP2022020088A (ja) * | 2020-06-26 | 2022-02-01 | キヤノン株式会社 | 冷却装置、半導体製造装置および半導体製造方法 |
WO2022014984A1 (ko) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | 엘지전자 주식회사 | 히트펌프 및 그 제어방법 |
CN212234355U (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-29 | 慧生能源科技有限公司 | 一种空调余热利用富氢洗碗机 |
CN213657181U (zh) * | 2020-09-23 | 2021-07-09 | 苏州黑盾环境股份有限公司 | 一种新型储能电池水冷机组系统 |
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