DE1015019B

DE1015019B - Kaelteanlage fuer direkte Verdampfung mit Speicherung

Info

Publication number: DE1015019B
Application number: DER11878A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Heinze
Original assignee: Ideal Standard GmbH
Current assignee: Ideal Standard GmbH
Priority date: 1953-06-11
Filing date: 1953-06-11
Publication date: 1957-09-05

Description

Kälteanlage für direkte Verdampfung mit Speicherung Bei dem Betrieb von Kälteanlagen besteht an vielen Stellen der Wunsch, Kälte zu speichern und damit Kälteverbrauchsspitzen auszugleichen bzw. die Kälteerzeugung in eine Zeit billigen Energiebezuges zu verlagern, während der Verbrauch außerhalb dieser Zeit liegt.
Hierfür werden Anlagen für den Betrieb mit Sole oder Süßwasser verwendet, bei denen jedoch im Verhältnis zur Anlagengröße Behälter von sehr erheblichen Abmessungen benötigt werden, da man nur beschränkte Temperaturgrenzen zulassen kann, die im Bereich von etwa 10 bis 15° C liegen, so daß pro kg Wasserwert der Speicherflüssigkeit nur 10 bis 15 kcal gespeichert werden. Beim Arbeiten mit Temperaturen über ± 0 kann man sich des Eisansatzes bedienen und spart damit an Behältervolumen.
Das Bestreben geht heute jedoch dahin, weitgehend direkte Verdampfung zu verwenden; hier ist Speicherung schlecht möglich, da die Kältemittelmengen aus Gründen der Kosten der druckfesten Apparatur und der Füllung und der Sicherheit gering gehalten werden müssen. Die Erfindung sieht daher vor, daß an die Kälteanlage für direkte Verdampfung parallel zu dem oder den Verdampfern, die für lange Laufzeiten bemessen werden, ein Speichergefäß mit einer Speicherflüssigkeit, vorteilhaft einer eutektischen Lösung, mit eingebautem Verdampfer angeschlossen wird. Der Erstarrungspunkt der eutektischen Lösung wird so gewählt, daß sie unter der tiefsten Verdampfungstemperatur an den Verbrauchsstellen liegt. Während der Ladeperiode arbeitet die Kältemaschine entweder nur auf den Speicher oder parallel zu den Verbrauchern bei einer Verdampfungstemperatur, die um den zur Wärmeübertragung nötigen Temperatursprung unter der Erstarrungstemperatur der eutektischen Lösung im Speicher liegt. Dabei kann zur Einhaltung konstanter Temperaturverhältnisse an den Verbrauchsstellen ein Konstantdruckventil in die Saugleitung dieser Kühlstellen: eingeschaltet werden. Während der Entnahmeperiode steht der Kompressor still, und das Kältemittel wird mittels einer Pumpe oder durch freie Strömung dein gemeinsamen Flüssigkeitsabscheider oder einem Niederdruckflüssigkeitssammler entnommen und den Verdampfern zugeführt. Der Dampf wird in dem im Speicher eingebauten Kühlsystem niedergeschlagen, und das Kondensat läuft dem Flüssi:gkeitsabscheider bzw. der Sammelflasche zu. Dabei wird die Speicherflüssigkeit erwärmt bzw. die eutektische Lösung aufgetaut, wobei ihre gesamte Erstarrungs- und fühlbare Wärme als Nutzleistung zu den Verbrauchsstellen verlagert wird.
Damit ergeben sich bei einer Anlage gemäß der Erfindung, welche die Kältespeicherung bei einer Anlage mit direkter Verdampfung beinhaltet, deren grundsätzliches Merkmal darin zu sehen ist, daß die Übertragung der Speicherwärme mit Hilfe des eigentlichen Kältemittels, also nicht mit Hilfe der Speicherflüssigkeit erfolgt, wesentliche Verbesserungen. gegenüber den bekanntem Ausführungsformen.
Bei diesen werden beispielsweise die Verbraucher mit Sole betrieben, und die Kältespeicherung erfolgt in flüssiger Sole. Andere bekannte Speicher arbeiten mit umlaufendem Süßwasser, das während der Entnahmeperiode zur Entlastung eines Verdampfers in einem besonderen Süßwassersystem, das diesem Verdampfer vorgeschaltet ist, den Kältevorrat des Speichers abgibt, wobei dieser Hilfskühler mit einer höheren Temperatur als der Verdampfungstemperatur arbeitet.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, als umlaufendes, kälteübertragendes Medium das Kältemittel selbst zu benutzen, wobei sich im Speicher eine ruhende Flüssigkeit, gegebenenfalls im eutektischen Zustand, befindet. Bei derartigen Anlagen ist der Sinn des Speichers jedoch der, bei der eigentlichen Kälteerzeugung im Kühlsystem des Verbrauchers als Kondensator bei niedriger Temperatur zu dienen. Damit soll bei einem einstufigen Kälteverdichter eine so tiefe Temperatur erzeugt werden, wie sie normalerweise mit einstufigen Kältemaschinenanlagen nicht oder wenigstens nicht wirtschaftlich erreicht werden kann. Es handelt sich also um eine zweistufige Kälteerzeugung mit zeitlich versetztem Betrieb der beiden Stufen, wobei der Speicher die Aufgabe hat, die Überbrückung zu ermöglichen.
Demgegenüber ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherflüssigkeit ruht und während der Entleerung das Kältemittel zwischen den Verdampfern und dem im Speicher eingebauten Wärineaustauscher umläuft. Die Verwendung eutektischer Sole gestattet dabei eine Speicherung von etwa 60 000 kcal/m3 Speicherraum.
Bei einer Anlage gemäß der Erfindung steht während der Entladeperiode der Verdichter still, d. h., in dieser Zeit fällt der große Kraftverbraucher aus. Damit wird auch bei direkter Verdampfung eine Speicherung von Kälte und ein Ausgleich der Kält.everbrauchsspitzen erreicht, d. h., die Kälteerzeugung kann weitgehend in eine Zeit billigen Energiebezuges verlagert werden, was bisher nur bei Solekühlanlagen mit wesentlich größeren Kältespeichern möglich war.
Ein weiterer durch die Erfindung erreichter Vorteil ist es, zu gleicher Zeit sowohl Kälte zu speichern, also den Speicher aufzuladen, als auch in den Verdampfern Kälte zu verbrauchen.
Die Entladung des Speichers bei der Erfindung erfolgt bei Stillstand des Verdichters dadurch, daß das an den Verbrauc'hsstcllen verdampfende Kältemittel im Speicher kondensiert wird und von hier aus erneut als Flüssigkeit den Verdampfern zuläuft; dieses kann durch eine Kältemittel- und Zirkulationspumpe geschehen.
Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel nachstehend an Hand der Zeichungen näher erläutert. Abb.1 zeigt beispielsweise eine Kompressionskälteanlage mit Kompressor 1 und Motor 2, den Kondensator 3 mit Hochdrucksammler 4, den Flüssigkeitsabscheider 5 mit Schwimmerregulierung 6, die Kältemittelpumpe 7 mit Motor 8 und Flüssigkeitsverteilung 9 und den Regelabsperrventilen 10 zu den Verdampfern 11 der Verbrauchsstellen, den Speicher 12 mit eingebautem Verdampfer 13 und der Speicherflüssigkeit 14, ferner die Konstantdruckventile 15 in den Saugleitungen der Verdampfer 11. Automatische Regelung ist mit Hilfe von Thermostaten 16 und Magnetventilen 17 an den. Verdampfern der Verbraucher möglich. Die Kältemittelpumpe kann bei überflutetem Betrieb durch Anordnung des Speichers oberhalb der Kühlsysteme erspart werden (Abb. 2).

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kälteanlage mit direkter Verdampfung mit Speicherbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Verdampfern (11) für die Verbrauchsstellen ein in dein mit einer Kälte speichernden Flüssigkeit (14) versehenen Speicher (12) eingebauter Wärmeaustauscher (13) angeordnet ist, in dem während der Entladeperiode bei Stillstand des Kompressors (1) das in den Verdampfern (11) der Kälteverbrauchsstellen gebildete dampfförmige Kältemittel verflüssigt wird, wobei für"'den Umlauf lediglich die Schwerkraft oder eine kleine Pumpe (7) für flüssiges Kältemittel als Antrieb dient.
2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicherflüssigkeit (14) ° eine eutektische Lösung verwendet wird.
3. Kälteanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältespeicher (12) mit Verdampfer (13) oberhalb der Verdampfer (11) für die Verbraucher angeordnet ist.
4. Kälteanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Saugleitungen der Verdampfer (11) zu den Kältemittelverbrauchern Konstantdruckventile (15) für die Regelung der Temperatur eingebaut sind.
5. Kälteanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von Regelorganen (16), beispielsweise Thermostaten, gesteuerte automatische Absperrventile (17) in die Flüssigkeits- oder Saugleitungen der Verdampfer (11) an den Verbrauchsstellen eingeschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 699 131, 722 899, 723053.