DE10137999A1 - Refrigerator for motor vehicle air conditioning has high and low pressure sections with heat exchanger between them - Google Patents
Refrigerator for motor vehicle air conditioning has high and low pressure sections with heat exchanger between themInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage, einen Wärmetauscher hierfür sowie einen Kältemittel-Kreisprozess unter Verwendung eines derartigen Wärmetauschers. The invention relates to a refrigeration system, a heat exchanger therefor and a refrigerant cycle using one Heat exchanger.
Aus WO 90/07683 ist eine Kälteanlage bekannt, bei welcher ein, in einer Kreisleitungsanordnung aufgenommenes Kältemittel durch einen Verdichter aus einem Niederdruck-Systemabschnitt in einen Hochdruck- Systemabschnitt gefördert wird, wobei dem verdichteten Kältemittel durch eine Wärme-Ableitungseinrichtung Wärme entzogen wird und das derart gekühlte und verdichtete Kältemittel einer Expansionseinrichtung zugeführt wird, in welcher das Kältemittel wieder auf das, in dem Niederdruck- Systemabschnitt herrschende Druckniveau entspannt wird und hierbei Wärme aus einem zu kühlenden Bereich aufnimmt. Das derart expandierte und wieder erwärmte Kältemittel gelangt unter Zwischenschaltung eines Innen- Wärmetauschers erneut zu dem Verdichter und wird von diesem wieder in den Hochdruck-Systemabschnitt hineingefördert. In dem Innen- Wärmetauscher erfolgt ein Wärmeübergang von dem sich im Hochdruck- Systemabschnitt befindenden Kältemittel auf das sich im Niederdruck- Systemabschnitt befindende Kältemittel. From WO 90/07683 a refrigeration system is known in which one, in one Circuit arrangement received refrigerant by a compressor from a low-pressure system section to a high-pressure System section is promoted, whereby the compressed refrigerant through a heat dissipation device heat is extracted and that cooled and compressed refrigerant fed to an expansion device in which the refrigerant returns to that in the low-pressure System section prevailing pressure level is relaxed and this Absorbs heat from an area to be cooled. That expanded and reheated refrigerant passes through the interposition of an indoor Heat exchanger again to the compressor and is in again by this conveyed the high pressure system section. In the interior Heat exchanger there is a heat transfer from which in the high pressure System section on the refrigerant in the low-pressure System section refrigerant.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälteanlage zu schaffen bei welcher innerhalb eines breiten Belastungsspektrums ein hoher Systemwirkungsgrad gewährleistet ist. The invention has for its object to provide a refrigeration system which is high within a wide range of loads System efficiency is guaranteed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kälteanlage mit einer Kreisleitungsanordnung, in der ein Kältemittel aufgenommen ist und die einen Hochdruckabschnitt und einen Niederdruckabschnitt aufweist, eine Verdichtereinrichtung zur Förderung des Kältemittels von dem Niederdruckabschnitt in den Hochdruckabschnitt, einer Wärmeableitungseinrichtung zur Ableitung eines Wärmestroms aus dem Hochdruckabschnitt, einer Expansionseinrichtung zur Entspannung des Kältemittels von einem in dem Hochdruckabschnitt herrschenden ersten Systemdruck auf einen in dem Niederdruckabschnitt herrschenden zweiten Systemdruck und einer Innen- Wärmetauscheinrichtung zur Ableitung von Wärme aus dem Hochdruckabschnitt und Zuleitung derselben zu dem Niederdruckabschnitt, wobei das Wärmetauschverhalten der Innen-Wärmetauscheinrichtung einstellbar veränderbar ist. This object is achieved with a refrigeration system a circuit arrangement in which a refrigerant is received and the has a high pressure section and a low pressure section, one Compressor device for conveying the refrigerant from the Low pressure section in the high pressure section, a heat dissipation device for Deriving a heat flow from the high pressure section, one Expansion device to relax the refrigerant from one in the High pressure section prevailing first system pressure on one in the Low pressure section prevailing second system pressure and an internal Heat exchange device for dissipating heat from the High-pressure section and feed thereof to the low-pressure section, the Heat exchange behavior of the indoor heat exchange device adjustable is changeable.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, über die Innen- Wärmetauscheinrichtung das Temperaturniveau des über den Hochdruckabschnitt der Expansionseinrichtung zufließenden Kältemittels sowie des der Verdichtereinrichtung zufließenden Kältemittels auf die momentanen Betriebsbedingungen der Kälteanlage derart abzustimmen, dass die Verdichtereinrichtung jeweils in - oder nahe an einem optimalen Betriebspunkt betreibbar ist. Hierbei ergibt sich auf ökologisch vorteilhafte Weise ein hoher Systemwirkungsgrad. This advantageously makes it possible to use the interior Heat exchange device the temperature level of the over High-pressure section of the refrigerant flowing in and of the expansion device Compressor device inflowing refrigerant to the current Coordinate operating conditions of the refrigeration system such that the Compressor device in or near an optimal operating point is operable. This results in a high level in an ecologically advantageous manner System efficiency.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist die Innen-Wärmetauscheinrichtung derart ausgebildet, dass diese Wärmetausch-Leitungsabschnitte aufweist, die selektiv in den Kältemittelkreislauf einbindbar sind. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, das Wärmetauschvermögen der Innen-Wärmetauscheinrichtung durch zu- oder abschalten ausgewählter Wärmetauschleitungsabschnitte abzustimmen. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the Interior heat exchange device designed such that this Has heat exchange line sections that are selectively in the refrigerant circuit can be integrated. This makes it possible in an advantageous manner Heat exchange capacity of the indoor heat exchange device by adding or switch off selected heat exchange pipe sections.
Die Wärmetauschleitungen sind vorzugsweise, zumindest in einem Betriebszustand der Innen-Wärmetauscheinrichtung derart gekoppelt, dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Hochdruckabschnitt und dem Niederdruckabschnitt nach dem Gegenstromprinzip erfolgt. Hierdurch können besonders niedrige Temperaturen des Kältemittels im Hochdruckabschnitt sowie besonders hohe Temperaturen des Kältemittels im Niederdruckabschnitt erreicht werden. The heat exchange lines are preferably, at least in one Operating state of the indoor heat exchange device coupled such that a Heat exchange between the high pressure section and the Low-pressure section takes place according to the counterflow principle. This can make it special low temperatures of the refrigerant in the high pressure section as well particularly high temperatures of the refrigerant in the low pressure section can be achieved.
Insbesondere zum Betrieb der Innen-Wärmetauscheinrichtung in einem Zustand verminderter Wärmetauschleistung können die Wärmetauschstrecken der Innen-Wärmetauscheinrichtung derart von dem Kältemittel durchströmt werden, dass ein Wärmetausch nach dem Gleichstromprinzip erfolgt. In particular for the operation of the indoor heat exchange device in one The heat exchange sections can be in a state of reduced heat exchange performance the internal heat exchange device flows through the refrigerant that a heat exchange takes place according to the direct current principle.
Es ist möglich, die Innen-Wärmetauscheinrichtung derart in die Kreisleitungsanordnung einzukoppeln, dass die Innen-Wärmetauscheinrichtung selektiv, zumindest abschnittsweise nach dem Gleich- oder Gegenstromprinzip betreibbar ist. It is possible to insert the indoor heat exchange device in such a way Circuit arrangement that couple the indoor heat exchanger selective, at least in sections according to the cocurrent or countercurrent principle is operable.
Eine unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten besonders vorteilhaft realisierbare Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kälteanlage ist dadurch gegeben, dass die Innen-Wärmetauscheinrichtung als Rohrmantel- Wärmetauscher ausgebildet ist. Vorzugsweise bildet hierbei ein Außenringkanal des Rohr-Wärmetauschers Teil des Niederdruck-Systemabschnittes. Der Innenkanal des Rohr-Wärmetauschers bildet vorzugsweise einen Leitungsabschnitt des Hochdruckbereiches der Kälteanlage. A particularly advantageous from a manufacturing point of view Realizable embodiment of the refrigeration system according to the invention is thereby given that the interior heat exchange device as a tubular jacket Heat exchanger is formed. Preferably forms a Outer ring duct of the tube heat exchanger part of the low-pressure system section. The inner channel of the tube heat exchanger preferably forms one Line section of the high-pressure area of the refrigeration system.
Die eingangs angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch einen Innen-Wärmetauscher für eine Kälteanlage mit einem Hochdruckleitungsabschnitt und einem mit diesem im Wärmetauschverbund stehenden Niederdruckleitungsabschnitt, wobei einer der Leitungsabschnitte selektiv derart in einem ersten Wärmetauschmodus oder in einem zweiten Wärmetauschmodus betreibbar ist, dass sich für die beiden Wärmetauschmodi unterschiedliche Wärmeaustauschvermögen ergeben. The object specified at the outset is also achieved according to the invention by an indoor heat exchanger for a refrigeration system with a High-pressure line section and with this in the heat exchange network Low pressure line section, wherein one of the line sections is selective such in a first heat exchange mode or in a second Heat exchange mode is operable for the two heat exchange modes result in different heat exchanges.
Vorzugsweise weist der Niederdruckabschnitt eine erste Eintrittszone, eine zweite Eintrittszone und eine Kältemittelaustrittszone auf, wobei eine zwischen der ersten Eintrittszone und der Kältemittelaustrittszone gebildete Wärmetauschstrecke eines größeres Wärmetauschvermögen hat als eine zwischen der zweiten Eintrittszone und der Kältemittelaustrittszone gebildete zweite Wärmetauschstrecke. The low-pressure section preferably has a first entry zone, a second entry zone and a refrigerant exit zone, one formed between the first entry zone and the refrigerant exit zone Heat exchange path has a greater heat exchange capacity than one formed between the second entry zone and the refrigerant exit zone second heat exchange line.
Die zweite Wärmetauschstrecke bildet in vorteilhafter Weise Teil der ersten Wärmetauschstrecke. The second heat exchange section advantageously forms part of the first Heat exchange path.
Der Innen-Wärmetauscher ist vorzugsweise derart in einen Kältemittelkreislauf eingebunden, dass dieser selektiv als Gegenstrom- oder Gleichstrom- Wärmetauscher betreibbar ist. The internal heat exchanger is preferably one of these Refrigerant circuit integrated that this selectively as a countercurrent or cocurrent Heat exchanger is operable.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die eingangs angegebene Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen Kältemittelkreisprozess bei welchem im Rahmen eines Verdichtungsvorganges ein Kältemittel von einem Niederdruckniveau auf ein Hochdruckniveau gefördert wird, dem hierbei verdichteten Kältemittel Wärme entzogen wird, das verdichtete und durch Wärmeentzug gekühlte Kältemittel anschließend auf das Niederdruckniveau expandiert und hierbei Wärme aufnimmt und zwischen dem expandierten und erwärmten Kältemittel und dem verdichteten Kältemittel ein Wärmeaustausch erfolgt, wobei der Wärmeaustausch zwischen dem expandierten und dem verdichteten Kältemittel in Abhängigkeit von dem Kältemittelzustand im Hochdruck und/oder Niederdruckabschnitt durch Änderung des Wärmetauschvermögens eines Innen-Wärmetauscher abgestimmt wird. From a procedural point of view, the task specified at the outset solved according to the invention by a refrigerant cycle in which As part of a compression process a refrigerant from one Low pressure level is promoted to a high pressure level, which in this case compressed refrigerant is extracted from the compressed and through heat Heat-extracted refrigerants then expanded to the low pressure level and absorbs heat and between the expanded and heated refrigerant and the compressed refrigerant heat exchange takes place, the heat exchange between the expanded and the compressed refrigerant depending on the refrigerant condition in the High pressure and / or low pressure section by changing the Heat exchange capacity of an indoor heat exchanger is matched.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Further details of the invention emerge from the following Description in connection with the drawing.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 Eine Prinzipskizze zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kälteanlage mit einem, hinsichtlich seines Wärmeübertragungsvermögens einstellbaren Innen-Wärmetauscher; Fig. 1 is a schematic diagram to explain a preferred embodiment of a refrigeration system according to the invention with an adjustable in terms of its heat transfer capacity internal heat exchanger;
Fig. 2 Eine Skizze eines erfindungsgemäßen Innen-Wärmetauschers wie er beispielsweise bei der Kälteanlage nach Fig. 1 Anwendung findet. Fig. 2 A sketch of an internal heat exchanger according to the invention as it is used for example in the refrigeration system according to Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte Kälteanlage umfasst einen Verdichter 1 zur Förderung eines Kältemittels von einem hier, mit einer Strichpunktlinie umrahmten Niederdruckabschnitt 2, in einen von einer Strichlinie umrahmten Hochdruckabschnitt 3. The refrigeration system shown in FIG. 1 comprises a compressor 1 for conveying a refrigerant from a low-pressure section 2 framed here with a dash-dotted line to a high-pressure section 3 framed by a dash-dotted line.
Das durch den Verdichter 1 geförderte Kältemittel gelangt in dem Hochdruckabschnitt 3 in eine Wärmeableitungseinrichtung 4, die beispielsweise als Umgebungsluftkühler ausgebildet sein kann. In dieser Wärmeableitungseinrichtung 4 wird dem verdichteten Kältemittel Wärme entzogen, indem dieses beispielsweise annähernd auf Umgebungslufttemperatur abgekühlt wird. Das durch die Wärmeableitungseinrichtung 4 gegenüber seiner Temperatur am Austritt des Verdichters 1 abgekühlte Kältemittel gelangt über einen Hochdruckleitungsabschnitt 5 zu einer Innen-Wärmetauscheinrichtung 6. Diese Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 umfasst Hochdruck- Kältemittelleitungen 7, die Teil des Hochdruckabschnittes 3 bilden sowie Niederdruck-Kältemittelleitungen 8, die Teil des Niederdruckabschnitts 2 bilden. The refrigerant delivered by the compressor 1 arrives in the high-pressure section 3 in a heat dissipation device 4 , which can be designed, for example, as an ambient air cooler. In this heat dissipation device 4 , heat is extracted from the compressed refrigerant, for example by cooling it approximately to ambient air temperature. The refrigerant cooled by the heat dissipation device 4 in relation to its temperature at the outlet of the compressor 1 reaches an internal heat exchange device 6 via a high-pressure line section 5 . This internal heat exchange device 6 comprises high-pressure refrigerant lines 7 , which form part of the high-pressure section 3 , and low-pressure refrigerant lines 8 , which form part of the low-pressure section 2 .
Durch die Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 ist es möglich, einen Wärmeaustausch zwischen dem die Hochdruck-Kältemittelleitung 7 durchströmenden Kältemittel und dem die Niederdruck-Kältemittelleitung 8 durchströmenden Kältemittel vorzunehmen. The internal heat exchange device 6 enables heat to be exchanged between the refrigerant flowing through the high-pressure refrigerant line 7 and the refrigerant flowing through the low-pressure refrigerant line 8 .
Das die Hochdruck-Kältemittelleitung 7 durchströmende Kältemittel gelangt über eine Expansionseinrichtung 9 aus dem Hochdruckabschnitt 3 in den Niederdruckabschnitt 2. Das derart entspannte Kältemittel kann über eine Kühlanordnung 10 einem zu kühlendem Medium Wärme entziehen. Das hierbei erwärmte Kältemittel gelangt über einen Niederdruckleitungsabschnitt 11 zu einer Steuereinrichtung 12, über welche das Kältemittel selektiv entweder über einen Überbrückungsleitungsabschnitt 13 an der Innen- Wärmetauscheinrichtung 6 vorbei geleitet wird, oder dieser Innen- Wärmetauscheinrichtung 6 derart zugeführt wird, dass sich für die Wärmetauscheinrichtung 6 ein gewünschtes Wärmetauschvermögen ergibt. The refrigerant flowing through the high-pressure refrigerant line 7 passes from the high-pressure section 3 into the low-pressure section 2 via an expansion device 9 . The refrigerant which has been expanded in this way can extract heat from a medium to be cooled via a cooling arrangement 10 . The hereby heated refrigerant passes through a low pressure line section 11 to a control means 12, through which the refrigerant is selectively directed either via a bridging duct section 13 at the indoor heat exchanger device 6 over, or the inner, heat exchange device 6 is supplied such that the heat exchange means 6 results in a desired heat exchange capacity.
Die Steuereinrichtung 12 umfasst hierzu eine Ventileinrichtung, über welche das Kältemittel selektiv einer ersten Eintrittszone 14 oder einer zweiten Eintrittszone 15 der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 zufließt. For this purpose, the control device 12 comprises a valve device, via which the refrigerant flows selectively to a first entry zone 14 or a second entry zone 15 of the internal heat exchange device 6 .
Im Falle einer Beaufschlagung der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 über die erste Eintrittszone, ergibt sich zwischen dieser ersten Eintrittszone 14 und einer Kältemittelaustrittszone 16 eine große Wärmetauschstrecke und damit ein großes Wärmetauschvermögen der Innen- Wärmetauscheinrichtung 6. Der Wärmeaustausch zwischen dem, die Hochdruck-Kältemittelleitung 7 durchströmenden Kältemittel und dem, die Niederdruck-Kältemittelleitung 8 durchströmenden Kältemittel, erfolgt hierbei nach dem Gegenstromprinzip. Das die Hochdruck-Kältemittelleitung 7 durchströmende Kältemittel wird hierbei durch das die Niederdruck-Kältemittelleitung 8 durchströmende Kältemittel gekühlt. If the internal heat exchange device 6 is acted upon via the first entry zone, there is a large heat exchange section between this first entry zone 14 and a refrigerant exit zone 16 and thus a large heat exchange capacity of the internal heat exchange device 6 . The heat exchange between the refrigerant flowing through the high-pressure refrigerant line 7 and the refrigerant flowing through the low-pressure refrigerant line 8 takes place according to the counterflow principle. The refrigerant flowing through the high-pressure refrigerant line 7 is cooled here by the refrigerant flowing through the low-pressure refrigerant line 8 .
Zum Betrieb der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 in einem Betriebszustand mit vermindertem Wärmetauschvermögen wird durch die Steuereinrichtung 12 eine Zuleitung des Kältemittels zu der zweiten Eintrittszone 15 und eine Absperrung einer zur ersten Eintrittszone hin führenden Verbindungsleitung veranlasst. Zwischen der zweiten Eintrittszone 15 und der Kältemittelaustrittszone 16 ergibt sich eine Wärmetauschstrecke mit einem gegenüber dem Wärmetauschvermögen der Wärmetauschstrecke zwischen der ersten Eintrittszone 14 und der Kältemittelaustrittszone 16 verminderten Wärmetauschvermögen. In order to operate the interior heat exchange device 6 in an operating state with reduced heat exchange capacity, the control device 12 causes the refrigerant to be supplied to the second entry zone 15 and to shut off a connecting line leading to the first entry zone. Between the second inlet zone 15 and the refrigerant outlet zone 16 there is a heat exchange path with a heat exchange capacity which is reduced compared to the heat exchange capacity of the heat exchange path between the first inlet zone 14 and the refrigerant outlet zone 16 .
Das über die Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 auf den momentanen Betriebszustand der Kälteanlage abgestimmt erwärmte Kältemittel des Niederdruckabschnittes 2 gelangt über eine Verdichtersaugleitung 17 die Teil des Niederdruckabschnittes 2 bildet, zurück zu dem Verdichter 1. The refrigerant of the low-pressure section 2 , which has been heated to match the current operating state of the refrigeration system via the internal heat exchange device 6 , is returned to the compressor 1 via a compressor suction line 17 which forms part of the low-pressure section 2 .
Bei der vorangehend beschriebenen Kälteanlage wird über die Wärmeableitungseinrichtung 4 ein Wärmestrom Q1 abgeführt, welcher der Summe des in der Kühlanordnung 10 dem Kältemittel zufließenden Wärmestrom Q2 und der dem Verdichter 1 zugeführten Arbeit A entspricht. In the refrigeration system described above, a heat flow Q1 is discharged via the heat dissipation device 4 , which corresponds to the sum of the heat flow Q2 flowing to the refrigerant in the cooling arrangement 10 and the work A fed to the compressor 1 .
Durch die erfindungsgemäß vorgenommene Abstimmung der durch die erfindungsgemäße Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 zwischen dem Hochdruckabschnitt 3 und dem Niederdruckabschnitt 2 ausgetauschten Wärme Q1 wird es möglich, das System in einem Betriebspunkt zu betreiben, bei welchen sich in Abhängigkeit von der Temperatur T2 an der Kühlanordnung 10 und der Temperatur T1 an der Wärmeableitungseinrichtung 4 ein optimaler Systemwirkungsgrad ergibt. Es ist möglich, durch eine der Expansionseinrichtung 9 vorgeschaltete Drossel/Tankanordnung 28, den Zustand des Kältemittels vor der Expansionseinrichtung ebenfalls abzustimmen. The tuning of the heat Q1 exchanged between the high-pressure section 3 and the low-pressure section 2 by the interior heat exchange device 6 according to the invention makes it possible to operate the system at an operating point at which, depending on the temperature T2, the cooling arrangement 10 and the temperature T1 at the heat dissipation device 4 results in an optimal system efficiency. It is possible, by means of a throttle / tank arrangement 28 connected upstream of the expansion device 9 , to also coordinate the state of the refrigerant in front of the expansion device.
In Fig. 2 ist schematisch der bei der Kälteanlage nach Fig. 1 verwendete Innen-Wärmetauscher 6 dargestellt. Bei einer Beaufschlagung der Niederdruck-Kältemittelleitung 8 mit Kältemittel über die erste Eintrittszone 14, ergibt sich ein maximales Wärmeübertragungsvermögen zwischen der Niederdruck-Kältemittelleitung 8 und der Hochdruck-Kältemittelleitung 7 nach dem Gegenstromprinzip. Bei einer Beaufschlagung der Niederdruck- Kältemittelleitung 8 über die zweite Eintrittszone 15, ergibt sich ein vermindertes Wärmetauschvermögen zwischen den beiden Leitungen 7, 8. Die Niederdruck-Kältemittelleitung 8 des Innen-Wärmetauschers 6 kann nach Maßgabe der Steuereinrichtung 12 durch die Beipassleitung 13 überbrückt werden, so dass sich die Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 als im wesentlichen passive Baugruppe verhält. Die Zuleitung des Kältemittels zu der Steuereinrichtung 12 erfolgt vorzugsweise über den in Fig. 1 dargestellten Niederdruckleitungsabschnitt 11. FIG. 2 schematically shows the internal heat exchanger 6 used in the refrigeration system according to FIG. 1. When refrigerant is applied to the low-pressure refrigerant line 8 via the first entry zone 14 , there is a maximum heat transfer capacity between the low-pressure refrigerant line 8 and the high-pressure refrigerant line 7 according to the counterflow principle. When the low-pressure refrigerant line 8 is acted upon via the second inlet zone 15 , there is a reduced heat exchange capacity between the two lines 7 , 8 . The low-pressure refrigerant line 8 of the interior heat exchanger 6 can be bridged by the bypass line 13 in accordance with the control device 12 , so that the interior heat exchange device 6 behaves as an essentially passive assembly. The refrigerant is preferably supplied to the control device 12 via the low-pressure line section 11 shown in FIG. 1.
Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, das Wärmetauschvermögen der Innen-Wärmetauscheinrichtung durch selektive Passivierung/Aktivierung von Wärmetauschabschnitten der Hochdruck- Kältemittelleitung 7 abzustimmen. As an alternative to the illustrated embodiment, it is also possible to match the heat exchange capacity of the interior heat exchange device by selective passivation / activation of heat exchange sections of the high-pressure refrigerant line 7 .
Die Abstimmung des Wärmetauschvermögens der Innen- Wärmetauscheinrichtung 6 erfolgt vorzugsweise nach Maßgabe von Temperatursignalen, über wenigstens eine Temperaturfühler-Einrichtung 18 erfasst werden. Es ist möglich, die Steuereinrichtung 12 mit einem thermisch aktivierten Ventilelement zu versehen, wobei die Führungstemperatur dieses Ventilelements vorzugsweise aus dem Hochdruck-Leitungsabschnitt 5 abgegriffen wird. The tuning of the heat exchange capacity of the interior heat exchange device 6 is preferably carried out in accordance with temperature signals, which are detected by at least one temperature sensor device 18 . It is possible to provide the control device 12 with a thermally activated valve element, the lead temperature of this valve element preferably being tapped from the high-pressure line section 5 .
Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, beispielsweise die Temperatur T2 des zu kühlenden Mediums, die Kühlleistung der Wärmeableitungseinrichtung 4 bestimmende Temperatur T1 und den Leistungsbezug des Verdichters 1 zu erfassen und auf Grundlage dieser Systemparameter das Wärmetauschvermögen der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 abzustimmen. As an alternative to this, however, it is also possible, for example, to record the temperature T2 of the medium to be cooled, the temperature T1 determining the cooling output of the heat dissipation device 4 and the power consumption of the compressor 1 and to coordinate the heat exchange capacity of the internal heat exchange device 6 on the basis of these system parameters.
Die vorangehend beschriebene Kälteanlage wird vorzugsweise mit einem Kältemittel betrieben, dessen Siededruck bei der Temperatur T1 auf oder unter dem Druckniveau im Hochdruckabschnitt 3 liegt. Der Druck im Niederdruckabschnitt 2 liegt vorzugsweise unter dem Siededruck des Kältemittels bei der Temperatur T2. The refrigeration system described above is preferably operated with a refrigerant whose boiling pressure at temperature T1 is at or below the pressure level in the high-pressure section 3 . The pressure in the low-pressure section 2 is preferably below the boiling pressure of the refrigerant at the temperature T2.
Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Kälteanlage mit einem bei allen Systemdrücken durchgängig gasförmigen Kältemittel zu betreiben. As an alternative, however, it is also possible to use the refrigeration system with a to operate gaseous refrigerants throughout all system pressures.
Für die erfindungsgemäße Kälteanlage eignet sich in besonders vorteilhafter Weise das Kältemittel CO2. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Kälteanlage mit anderweitigen Kältemitteln, insbesondere Propan, Butan-Kältemitteln zu betreiben. The refrigerant CO 2 is particularly advantageously suitable for the refrigeration system according to the invention. As an alternative to this, however, it is also possible to operate the refrigeration system according to the invention with other refrigerants, in particular propane, butane refrigerants.
Die jeweiligen Betriebszustände der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 werden vorzugsweise nach einer Druck und/oder Temperatursteuerung gesteuert. Die Temperatur, die bei der Einstellung des Betriebszustandes der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 berücksichtigt wird, kann die Umgebungstemperatur, die Austrittstemperatur des Kältemittels an der Wärmeableitungseinrichtung oder auch die Austrittstemperatur des Kältemittels am Austritt der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 sein. Die Temperatur des Kältemittels am Austritt der Wärmeableitungseinrichtung 4 wird im wesentlichen von der Umgebungstemperatur T1 bestimmt. Die Einstellung des Austauschgrades der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 erfolgt vorzugsweise auf Grundlage einer Funktion bzw. eines Kennfeldes, das insbesondere die Temperatur des Kältemittels am Austritt der Wärmeableitungseinrichtung 4 berücksichtigt. Werden beispielsweise bei hohen Umgebungstemperaturen nur hohe Austrittstemperaturen des Kältemittels am Austritt der Wärmeableitungseinrichtung 4 erreicht, so wird die Innen- Wärmetauscheinrichtung 6 vorzugsweise derart betrieben, dass diese ein maximales Wärmeübertragungsvermögen bereitstellt und damit die größtmögliche Kühlung des Kältemittels im Hochdruckabschnitt 3 durch das Kältemittel im Niederdruckabschnitt 2 ermöglicht. Bei niedrigen Temperaturen des Kältemittels am Austritt der Wärmeableitungseinrichtung 4 kann der Austauschgrad in der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 verringert werden. Die Ansteuerung der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Es ist möglich, den Austauschgrad mit Hilfe eines Thermostatventils (mit Proportionalanteil), einer Bi-Metalleinrichtung oder anderen temperaturabhängig gesteuerten Einrichtungen vorzunehmen. Alternativ hierzu oder auch in Kombination hiermit, ist es möglich, elektronische Mittel, insbesondere eine Rechnereinrichtung vorzusehen, um den Betriebszustand der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 auf die Betriebsbedingungen der Kälteanlage abzustimmen. The respective operating states of the interior heat exchange device 6 are preferably controlled according to a pressure and / or temperature control. The temperature that is taken into account when setting the operating state of the interior heat exchange device 6 can be the ambient temperature, the outlet temperature of the refrigerant at the heat dissipation device or also the outlet temperature of the refrigerant at the outlet of the interior heat exchange device 6 . The temperature of the refrigerant at the outlet of the heat dissipation device 4 is essentially determined by the ambient temperature T1. The degree of exchange of the interior heat exchange device 6 is preferably set on the basis of a function or a map, which takes into account in particular the temperature of the refrigerant at the outlet of the heat dissipation device 4 . If, for example at high ambient temperatures, only high outlet temperatures of the refrigerant are reached at the outlet of the heat dissipation device 4 , the internal heat exchange device 6 is preferably operated in such a way that it provides maximum heat transfer capacity and thus the greatest possible cooling of the refrigerant in the high pressure section 3 by the refrigerant in the low pressure section 2 allows. At low temperatures of the refrigerant at the outlet of the heat dissipation device 4 , the degree of exchange in the interior heat exchange device 6 can be reduced. The interior heat exchange device 6 can be actuated in various ways. It is possible to carry out the degree of exchange using a thermostatic valve (with proportional component), a bi-metal device or other temperature-controlled devices. As an alternative to this or in combination with this, it is possible to provide electronic means, in particular a computer device, in order to match the operating state of the interior heat exchange device 6 to the operating conditions of the refrigeration system.
Durch intervallweisen Betrieb der Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 in unterschiedlichen Betriebsmodi ist es insbesondere in Verbindung mit der Drossel/Tankanordnung 28 möglich, den Betriebszustand der Kälteanlage weiter zu optimieren. By intermittent operation of the interior heat exchange device 6 in different operating modes, in particular in connection with the throttle / tank arrangement 28, it is possible to further optimize the operating state of the refrigeration system.
Bei hohen Umgebungstemperaturen wird die Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 vorzugsweise derart betrieben, dass diese ihr maximales Wärmeübertragungsvermögen zur Verfügung stellt. Bei mittleren Umgebungstemperaturen wird die Innen-Wärmetauscheinrichtung 6 vorzugsweise derart betrieben, dass diese ein reduziertes Wärmetauschvermögen zur Verfügung stellt. Das Kältemittel wird hierzu vorzugsweise ventilgesteuert erst in die zweite Eintrittszone 15 eingespeist. Bei vergleichsweise kühlen Umgebungstemperaturen ist es möglich, den Innen-Wärmetauscher zu überbrücken, so dass das Kältemittel niederdruckseitig an der Innen-Wärmetauscheinrichtung vorbeigeleitet wird. At high ambient temperatures, the interior heat exchange device 6 is preferably operated in such a way that it provides its maximum heat transfer capacity. At medium ambient temperatures, the internal heat exchange device 6 is preferably operated in such a way that it provides a reduced heat exchange capacity. For this purpose, the refrigerant is preferably fed into the second entry zone 15 , preferably under valve control. At comparatively cool ambient temperatures, it is possible to bypass the interior heat exchanger so that the refrigerant is directed past the interior heat exchange device on the low pressure side.
Claims (13)
einer Verdichtereinrichtung (1) zur Förderung des Kältemittels von dem Niederdruckabschnitt (2) in den Hochdruckabschnitt (3), einer Wärmeableitungseinrichtung (4) zur Ableitung eines Wärmestromes (Q1) aus dem Hochdruckabschnitt (3),
einer Expansionseinrichtung (9) zur Entspannung des Kältemittels von einem in dem Hochdruckabschnitt (3) herrschenden ersten Systemdruck (P1), auf einen in dem Niederdruckabschnitt (2) herrschenden zweiten Systemdruck (P2) und einer Innen-Wärmetauscheinrichtung (6) zur Ableitung von Wärme aus dem Hochdruckabschnitt (3) und Zuleitung derselben zu dem Niederdruckabschnitt (2), wobei das Wärmetauschverhalten der Innen-Wärmetauscheinrichtung (6) einstellbar veränderbar ist. 1. refrigeration system with a circuit arrangement in which a refrigerant is received and which has a high-pressure section ( 3 ) and a low-pressure section ( 2 ),
a compressor device ( 1 ) for conveying the refrigerant from the low pressure section ( 2 ) into the high pressure section ( 3 ), a heat dissipation device ( 4 ) for dissipating a heat flow (Q1) from the high pressure section ( 3 ),
an expansion device ( 9 ) for expanding the refrigerant from a first system pressure (P1) prevailing in the high pressure section ( 3 ) to a second system pressure (P2) prevailing in the low pressure section ( 2 ) and an internal heat exchange device ( 6 ) for dissipating heat from the high-pressure section ( 3 ) and supplying the same to the low-pressure section ( 2 ), the heat exchange behavior of the internal heat exchange device ( 6 ) being adjustable.
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