DD282744A5 - Anordnung zur kaeltebereitstellung in kaltlagerraeumen mit sehr unterschiedlichen waermelasten und temperaturdifferenzen zwischen aussen- und lagerraumlufttemperatur - Google Patents

Abstract

Mit einer Anordnung zur Kaeltebereitstellung in Kaltlagerraeumen mit sehr unterschiedlichen Waermelasten und Temperaturdifferenzen zwischen Auszen- und Lagerraumlufttemperatur soll die energetisch wirtschaftliche Bereitstellung einer dem Bedarf angepaszten Kaelteleistung beim Einsatz von herkoemmlichen Fluorchlorkohlenwasserstoffkaeltemitteln ermoeglicht werden. Erfindungsgemaesz wird diese Aufgabe dadurch geloest, dasz zwei mechanische Kaeltemittelverdichter, ein Kondensator, ein Verdampfer und ein Verdampferkondensator so angeordnet und miteinander durch Bohrleitungen verbunden sind, dasz mit Hilfe schaltbarer Ventile bei groszen Temperaturdifferenzen zwischen Auszen- und Lagerraumlufttemperatur, z. B. bei Gefriergutlagerung, ein Betreiben der Anlage nach dem Kaskadenprinzip oder bei geringeren Temperaturdifferenzen als einstufige Kaltdampfkaeltemaschine mit wahlweisem Einsatz eines der beiden Verdichter je nach Temperaturdifferenz zwischen Auszen- und Lagerraumlufttemperatur und Waermelast moeglich ist.{Kaeltemittel; mechanische Kaeltemittelverdichter; Waermelast; Gefriergutlagerung; Kaskadenprinzip; Temperaturdifferenzen; Fluorchlorkohlenwasserstoff; Kaltdampfkaeltemaschine}

Description

Z. 'indungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei mechanische Kältemittelverdichter, ein Kondensator, ein V .rdampfer und ein Verdampferkondensator so angeordnet und miteinander durch Rohrleitungen verbunden sind, daß mit Hilfe schaltbarer Ventile bei großen Temperaturdifferenzen zwischen Außen- und Lagerraumlufttemperatur, z. B. bei Gefriergutlagerung, ein Betreiben der Anlage nach dem Kaskadenprinzip oder bei geringeren Temperaturdifferenzen als einstufige Kaltdampfkältemaschine mit wahlweisem Einsatz eines der beiden Verdichter je nach Temperatiirdifferenz zwischen Außen- und Lagerraumlufttemperatur und Wärmelast möglich ist.

Durch die unterschiedlichen Betriebsvarianten werden entsprechend den Wärmelasten verschiedene Stufungen der Kälteleistung möglich, wobei die eingesetzten Verdichter stets in einem energetisch günstigen Temperatur- und Druckbereich arbeiten.

Den in verschiedenen Einsatzfällen auftretenden Wärmelasten entsprechend können unterschiedliche Verdichterbaugröiien eingesetzt und die Teilkreisläufe mit unterschiedlichen Kältemitteln betrieben werden.

Letzteres ermöglicht im Falle des Einsatzes von Alternativkältemitteln bei richtiger Abstimmung der Verdichtertypen und der Kältemittelpaarungen eine Kompensation der energetischen Nachteile der Alternativkältemittel im Vergleich zu herkömmlichen Kaltdampfkältemaschinenschaltungen mit mechanischen Verdichtern.

Eine Massenreduzierung, die sich besonders bei mobilen Anlagen positiv auswirkt, kann durch die gemeinsame Unterbringung der Kältemittelverdichter (1) und (2) in einem Gehäuse erzielt werden. Günstig ist es außerdem, wenn sie von einem Antriebsmotor über schaltbare Kupplungen angetrieben werden.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an zwe· Ausführungsbeispielen entsprechend Fig. 1 und Fig.2 näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 di». -"Ordnung bei Betrieb der Anlage mit einem Kältemittel u.id Fig. 2 die Anordnung bei Betrieb der Anlage mit zwei unterschie !liehen Kältemitteln.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung s nd die Kältemittelverdichter 1 und 2, t'er Verdampfer 3, der Verdampferkondensator 4, der Kondensator 5 sowie die Expansior sventile 6 und 7 als Kompressionskältemaschine in Kaskadenschaltung angeordnet, wobei in beiden Teilkreisläufen I und Il dasselbe Kältemittel verwendet wird.

Bei niedrigen Lagerraumlufttemperaturin kleiner -15⁰C und hohen Außenlufttemperaturen größer 30 ⁰C bleiben die Kältemittelleitungen 8,9 und 10 durch die schaltbaren Dreiwegeventile 11,12 und 13 versperrt, so daß die Anlage nach dem Kaskadenprinzip arbeitet und unter den gerannten Temperaturbedingungen eine höhere Gesamtkälteleistungszahl im Vergleich zu einer einstufigen Kältemaschine erreicht wird.

Bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen Außen- und Lagerraumlufttemperatur sind die energetischen Vorteile einer Kaskadenkälternaschine gegenüber einer einstufigen Anlage nicht mehr gegeben. Unter diesen Bedingungen kann die Anlage deshalb einstufig betrieben werden. Durch Betätigen der schaltbaren Dreiwegeventile 12 und 13 wird das Kältemittel über die Kältemittelleitung 9, den Kondensator 5, die Kältemitteüeitung 10, das Expansionsventil 7, den Verdampfer 3 und den Verdichter 1 geführt. Der Kältemittelverdichter 2 bleibt in dieser Betriebsart abgeschaltet, der Verdampferkondensator 4 und das Expansionsventil 6 werden überbrückt, so daß die Gesamtanlage unter Nutzung des Kältemittelverdichters 1 einstufig arbeitet.

Durch Betätigen der schaltbaren Dreiwegeventile 11 und 13 läßt sich die Anlage über die Kältemittelleitungen 8 und 1OaIs Einstufenanlage unter Nutzung des Kältemittelverdichters 2 betreiben. Der Kältemittelkreislauf wird hierbei über den Verdichtet, den Kondensator 5, die Kältemittelleitung 10, das Expansionsventil 7, den Verdampfer 3 und die Kältemittelleitung 8 geführt. Der Kältemittelverdichter 1 bleibt in dieser Betriebsart abgeschaltet, der Verdampferkondensator 4 und das Expansionsventil 6 sind überbrückt.

Der Einstufenbetrieb der Anlage mit wahlweisem Einsatz eines der beiden Kältemittelverdichter 1 oder 2 gewährleistet infolge der unterschiedlich wählbaren Verdichterbaugrößen eine der Wärmelast entsprechende Anpassung der Kälteleistung in mehreren Stufen.

Fig. 2 zeigt die Anordnung bei Verwendung zweier unterschiedlicher Kältemittel in den einzelnen Teilkreisläufen I und Il der Anlage.

Hierbei sind der Kondensator 15 und der Verdampfer 14 mit einer getrennten Leitungsführung versehen, die eine Vermischung der eingesetzten Kältemittel verhindern. Weiterhin sind die Kältemittelleitungen 8,9,10 und 16 sowie ein zusätzliches Expansionsventil 17 und ein Rückschlagventil 18 eingebaut.

Wird die Anlage bei den entsprechenden Temperaturdifferenzen zwischen Außen- und Raumlufttemperatur als Kaskadenanlage betrieben, bleiben die Kältemittelleitungen 8,9 und 16 durch die schaltbaren Dreiwegeventile 12 und 13 verschlossen. Die druckbeaufschlagte Kältemittelleitung 10 wird vom Rückschlagventil 18 versperrt. Die Kaskadenschaltung wird durch die Anlagenteile Kältemittelverdichter 1 und2, Ve(dämpfer 14, Kondensator 15, Verdampferkondensator 4 und die Expansionsventile 6 und 7 gebildet. Erfordern die Temperatur- und Wärmelastbedingungen die einstufige Betriebsweise der Anlage, ist das wiederum durch den v/ahlweisen Einsatz der Verdichter 1 oder 2 realisierbar. Im ersten Fall werden durch Betätigung des schaltbaren Dreiwegeventils 12 die Kä.kemittelleitungen 9 und 10 geöffnet. Mit dem Kältemittel des Teilkreislaufes I wird ausgehend vom Verdichter 1 über das Dreiwegeventil 12, die Kältemittelleitung 9, den Kondensator 15, die Kältemittelleitung 10, das Rückschlagventil 18, das Expansionsventil 7 und den Verdampfer 14 ein einstufiger Betrieb ermöglicht.

Der Verdichter 2 ist außer Betrieb.

Bei dem einstufigen Betrieb der Anlage mit dem Kältemittel des Teilkreislaufes Il wird das schaltbare Dreiwegeventil 13 betätigt, so daß der Kältemittelkreislauf über den Verdichter 2, den Kondensator 15, das Dreiwegeventil 13, die Kältemittelleitung 16, das Expansionsventil 17, den Verdampfer 14 und die Kältemittelleitung 8 goführt wird. Der Verdichter 1 arbeitet in dieser Betriebsweise nicht.

Im Gegensatz zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung besteht bei der in Fig. 2 vorgestellten Anordnung die Möglichkeit, beide Verdichter gleichzeitig im einstufigen Betrieb einzusetzen, was eine weitere Möglichkeit zur Anpassung der Kälteleistung an die Wärmelast darstellt.

Claims (3)

1. Anordnung zur Kältebereitstellung in Kaltlagerräumen mit sehr unterschiedlichen Wärmelasten und Temperaturdifferenzen zwischen Außen- und Lagerraumlufttemperatur, gekennzeichnet dadurch, daß zwei einstufige Kompressionskältemaschinen mit mechanischem Verdichter über einen Verdampferkondensator (4) energetisch und durch mittels Ventilen zu- und abschaltbare Kältemittelleitungen (8), (9) und (10) zur Umgehung der Verdichter (1) oder (2), des Verdampferkondensators (4) und des Expansionsventils (6) stofflich gekoppelt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den Teilkreisläufen (I) und (II) unterschiedliche Kältemittel zirkulieren, der Verdampfer (14) und der Kondensator (15) mit einer jeweils getrennten Leitungsführung versehen sowie in der Kältemittelleitung (16) mit einem Expansionsventil (17) zwischen dem Kondensator (15) und dem Verdampfer (14) und in der Kältemittelleitung (10) ein Venti' (18) angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Kältemittelverdichter (1) und (2) in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und mittels schaltbarer Kupplungen mit einem gemeinsamen Antriebsmotor gekoppelt sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kältebereitstellung in Kaltlagerräumen mit sehr unterschiedlichen Wärmelasten und Temperaturdifferenzen zwischen Außsn- und Lagerraumlufttemperatur, wie sie z. B. in Transportlagerräumen, Kühlzellen, Kühlcontainern und Kleinkühlhäusern auftreten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß entsprechend dem Stand der Technik zur Kältebereitstellung in Kaltlägerräumen Kaltdampfkältemaschinen mit mechanischen Verdichtern eingesetzt werden. In diesen Räumen treten infolge der möglichen Außenlufttemperaturen und verschiedener Lagergüter (Kühl- und Gefriergut) sehr unterschiedliche Wärmelasten auf, die durch eine entsprechend angepaßte Kälteleistung der Kältemaschine bei oft sehr unterschiedlichen Temperaturdifferenzen zwischen Außen- und Lagerraumlufttemperatur kompensiert werden müssen-siehe: Drees, H.: Kühlanlagen.-Berlin: VEB Verlag Technik, 1987-. Aufgrund der physikalischen Wirkprinzipien von Kaltdampfkältemaschinen mit mechanischen Verdichtern arbeiten diese nur in einem eng begrenzten Bereich der Temperaturdifferenz zwischen Außen- und Lagerraumlufttemperatur energetisch günstig vgl. hierzu: Jungnickel, H.: Grundlegender Kältetechnik/ -Agsten, R.; Kraus, E.-Berlin: VEB Verlag Technik, 1985-.Zur Kondensation der sehr unterschiedlichen Wärmelasten ist das Be'reibon der Kältemaschine auch häufig außerhalb dieses energetisch günstigen Einsatzbereiches notwendig.

Die Anpassung der Kälteleistung an die sehr unterschiedlichen Wärmelasten kann durch eine Leistungsregelung am Verdichter erfolgen, wobei sich aber die energetischen Kennziffern der Kältemaschine vor allem im Teillastbereich verschlechtern. Eine andere Möglichkeit der Kälteleistungsanpassung stellt eine Parallelanordnung zweier Kältemaschinen mit mechanischen Verdichtern, wie sie von Schroth, H. H.: Kompaktkältesatz für den universellen Setriebseinsatz der Lagerraum- und Transportkühlung. - In: Luft- und Kältetechnik. - Berlin 24 (1988) 1, S. 20-22 vorgestellt wird, dar die aber mit einem großen Vlaterialeinsatz verbunden ist.

Bei der aus Gründen des Umweltschutzes notwendigen Ablösung herkömmlicher Fluorchlorkohlenwasserstoffkältemittel (FCKW) ist nach Morgenstern, J.: Untersuchungen zur Optimierung von Fahrzeugkältesätzen hinsichtlich Energie- und Materialökonomie sowie Umweltverträglichkeit. - Hochschule für Verkehrswesen Dresden, - Diplomarbeit, 1989 - mit einer allgemeinen Verschlechterung der energetischen Kennziffern der als Alternativkältemittel bezeichneten einzusetzenden FluorkohlenwasserstoffkälteTiittel (FKW) zu rechnen, die sich bei herkömmlicher Prozeßführung negativ auf die Energiiieffektivität der Kältemaschine auswirkt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Kältebei zustellung in Kaltlagerräumen mit sehr unterschiedlichen Wärmelasten und Temperaturdifferenzen zwischen Außen - und Lagerraumlufttemperatur vorzuschlagen, die die energetisch wirtschaftliche Bereitstellung einer dem Bedarf angepaßten Kälteleistung bei dem Einsatz von herkömmlichen Fluorchlorkohienwasserstoffkältemitteln und neuartigen, umweltfreundlichen Fluorkohlenwasserstoffkältemitteln ermf.gh'ciit.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Kälteberei'.stellung in Kaltlagerräumen mit sehr unterschiedlichen Wärmelasten und Temperaturdifferenzen zwischen Außen· und Lagerraumlufttemperatur zu entwickeln, die die energetisch wirtschaftliche Bereitstellung einer dem Bedarf angepaßten Kälteleistung bei dem Einsatz von herkömmlichen Fluorchlorkohlenwasserstoffkältemitteln und neuartigen, umweltfreundlicheren Fluorkohlenwasserstoffkältemitteln ermöglicht.