DE102011014944A1

DE102011014944A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems

Info

Publication number: DE102011014944A1
Application number: DE102011014944A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Piesker Markus
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: EP2503265A2; US8959937B2; US20130074532A1; EP2503265B1; DE102011014944B4; EP2503265A3

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines insbesondere zur Kühlung von Lebensmitteln an Bord eines Flugzeugs geeigneten Kühlsystems (10) wird beim Anfahren des Kühlsystems (10) eine Teilmenge eines Kälteträgermediums, das im Ruhezustand des Kühlsystems (10) in einem Aufnahmeraum (18) eines Kälteträgermediumbehälters (16) im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert ist, aus dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) in einen Kühlkreislauf (12) des Kühlsystems (10) abgeführt. Die Teilmenge des Kälteträgermediums wird in einen in dem Kühlkreislauf (12) angeordneten Verflüssiger (38) geleitet und in den flüssigen Aggregatzustand überführt. Die von dem Verflüssiger (38) verflüssigte Teilmenge des Kälteträgermediums wird durch einen in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertrager (30) geleitet. Das restliche in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherte Kälteträgermedium wird durch Wärmeenergietransfer auf die den Wärmeübetrager (30) durchströmende Teilmenge des Kälteträgermedium in den flüssigen Aggregatzustand überführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines für einen Betrieb mit einem zweiphasigen Kälteträgermedium ausgelegten Kühlsystems, das insbesondere zur Kühlung von Lebensmitteln an Bord eines Flugzeugs geeignet ist.
Für einen Betrieb mit einem zweiphasigen Kälteträgermedium geeignete Kühlsysteme sind aus der DE 10 2006 005 035 B3 sowie der DE 10 2009 011 797 A1 bekannt und dienen beispielsweise dazu, an Bord eines Passagierflugzeugs gelagerte und zur Ausgabe an die Passagiere vorgesehene Lebensmittel zu kühlen. Typischerweise werden die zur Versorgung der Passagiere vorgesehenen Lebensmittel in mobilen Transportbehältern aufbewahrt. Diese Transportbehälter werden außerhalb des Flugzeugs bestückt, vorgekühlt und nach der Verladung in das Flugzeug an entsprechenden Stellplätzen in der Flugzeugpassagierkabine, beispielsweise in den Bordküchen, abgestellt. Um zu gewährleisten, dass die Lebensmittel bis zur Ausgabe an die Passagiere frisch bleiben, sind im Bereich der Transportbehälterstellplätze Kühlstationen vorgesehen, die von einer zentralen Kälteerzeugungseinrichtung mit Kühlenergie versorgt werden und diese Kühlenergie an die Transportbehälter mit den darin gelagerten Lebensmitteln abgeben.
Ein Kühlsystem mit einer zentralen Kälteerzeugungseinrichtung hat dabei gegenüber separat an den einzelnen Transportbehälterstellplätzen ausgebildeten Kälteerzeugungsaggregaten die Vorteile eines geringeren Einbauvolumens sowie eines geringeren Gewichts und erfordert darüber hinaus weniger Montage- und Wartungsaufwand. Darüber hinaus können beim Einsatz eines Kühlsystems mit einer zentralen, außerhalb der Passagierkabine angeordneten Kälteerzeugungseinrichtung durch im Bereich der Transportbehälterstellplätze platzierte Kälteerzeugungsaggregate erzeugte Maschinengeräusche vermieden werden, die in der Flugzeugpassagierkabine hörbar sind und somit als störend empfunden werden können.
Bei den aus der DE 10 2006 005 035 B3 sowie der DE 10 2009 011 797 A1 bekannten Kühlsystemen ermöglichen die im Betrieb des Systems erfolgenden Phasenumwandlungen des den Kühlkreislauf der Kühlsysteme durchströmenden Kälteträgermediums eine Nutzung des dabei auftretenden latenten Wärmeverbrauchs zu Kühlzwecken. Der zur Bereitstellung einer gewünschten Kühlleistung erforderliche Kälteträgermediummassenstrom ist daher deutlich geringer als z. B. in einem Flüssigkeitskühlsystem, in dem ein einphasiges flüssiges Kälteträgermedium zum Einsatz kommt. Infolge dessen können die in der DE 10 2006 005 035 B3 sowie der DE 10 2009 011 797 A1 beschriebenen Kühlsysteme geringere Leitungsquerschnitte aufweisen als ein Flüssigkeitskühlsystem mit vergleichbarer Kühlleistung. Ferner ermöglicht die Reduktion des Kälteträgermediummassenstroms eine Verringerung der zur Förderung des Kälteträgermediums durch den Kühlkreislauf des Kühlsystems erforderlichen Förderleistung. Dies hat eine gesteigerte Effizienz des Systems zur Folge, da weniger Energie zum Betreiben einer entsprechenden Fördereinrichtung, wie z. B. einer Pumpe nötig ist und überdies weniger zusätzliche Wärme von dem Kühlsystem abgeführt werden muss, die im Betrieb der Fördereinrichtung von der Fördereinrichtung erzeugt wird.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kühlsystemen besteht das Problem, dass es häufig schwierig ist, die Systemkomponenten in dem an Bord eines Flugzeugs nur in sehr begrenztem Umfang vorhandenen Einbauraum unterzubringen oder gar derart relativ zueinander zu positionieren, dass z. B. durch die Ausnutzung der Schwerkraft bei der Prozessführung ein effizienzoptimierter Betrieb des Kühlsystems ermöglicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines für einen Betrieb mit einem zweiphasigen Kälteträgermedium ausgelegten Kühlsystems bereitzustellen, das eine volumen- und gewichtsoptimierte Gestaltung des Kühlsystems ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines für einen Betrieb mit einem zweiphasigen Kälteträgermedium ausgelegten Kühlsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines insbesondere zur Kühlung von Lebensmitteln an Bord eines Flugzeugs geeigneten Kühlsystems wird beim Anfahren des Kühlsystems eine Teilmenge eines Kälteträgermediums, das im Ruhezustand des Kühlsystems in einem Aufnahmeraum eines Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert ist, aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in einen Kühlkreislauf des Kühlsystems abgeführt. Vorzugsweise ist im Ruhezustand des Kühlsystems im Wesentlichen die Gesamtmenge an Kälteträgermedium, die im Normalbetrieb des Kühlsystems im Kühlkreislauf des Kühlsystems zirkuliert, in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters gespeichert. Bei dem Kälteträgermedium handelt es sich um ein zweiphasiges Kälteträgermedium, das bei Abgabe seiner Kühlenergie an eine zu kühlende Einrichtung vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand überführt und anschließend durch eine entsprechende Druck- und Temperatursteuerung wieder in den flüssigen Aggregatzustand zurückversetzt werden kann. Beispielsweise kann als Kälteträgermedium CO₂ oder R134A (CH₂F-CF₃) eingesetzt werden. Die Temperatur des Kälteträgermediums in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters ist im Ruhezustand des Kühlsystems von der Umgebungstemperatur abhängig, so dass sich das Kälteträgermedium in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters, je nach Umgebungsbedingungen, grundsätzlich im flüssigen Zustand, im gasförmigen Zustand oder in einem überkritischen Zustand befinden kann.
Die aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums wird in einen in dem Kühlkreislauf angeordneten Verflüssiger geleitet und in den flüssigen Aggregatzustand überführt. Der Verflüssiger kann beispielsweise einen in seinem Innenraum angeordneten Wärmeübertrager umfassen, der von einem weiteren Kälteträgermedium durchströmt wird. Das weitere Kälteträgermedium kann beispielsweise von einer separat ausgebildeten Kälteerzeugungseinrichtung vor seiner Zufuhr in den Verflüssiger auf eine gewünschte tiefe Temperatur gekühlt werden. Als weiteres Kälteträgermedium kann ein flüssiges Kälteträgermedium, aber auch ein zweiphasiges Kälteträgermedium, insbesondere CO₂ oder R134A zum Einsatz kommen. Durch Wärmetransfer auf das den Wärmeübertrager des Verflüssigers durchströmende weitere Kälteträgermedium kann in den Verflüssiger zugeführtes und in einem Innenraum des Verflüssigers aufgenommenes Kälteträgermedium vom gasförmigen Aggregatszustand in den flüssigen Aggregatszustand überführt werden.
Die von dem Verflüssiger verflüssigte Teilmenge des Kälteträgermediums wird durch einen in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager geleitet. Der Wärmeübertrager kann beispielsweise eine spiralförmig oder kegelförmig gewickelte Rohrschlange umfassen und mit im Bereich seiner Außenflächen angeordneten Lamellen versehen sein. Ferner ist eine Koaxialkonfiguration des Wärmeübertragers denkbar. Durch Wärmeenergietransfer auf die den Wärmeübetrager durchströmende Teilmenge des Kälteträgermedium wird das restliche in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherte Kälteträgermedium in den flüssigen Aggregatzustand überführt. Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird folglich die in dem Verflüssiger verflüssigte Teilmenge des Kälteträgermediums dazu genutzt, das restliche in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherte Kälteträgermedium in den flüssigen Aggregatzustand zu überführen.
Dadurch kommt das Kühlsystem ohne separaten Kühlkreislauf zur Verflüssigung des in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherten Kälteträgermediums und ohne Kaskadenschaltung von Kühlkreisläufen aus. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ermöglicht somit eine volumen- und gewichtsoptimierte Gestaltung eines nach dem erfindungsgemäße Verfahren betriebenen Kühlsystems.
Vorzugsweise wird die aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums differenzdruckgetrieben aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf abgeführt. Wenn der mit dem im gasförmigen Aggregatzustand vorliegenden Kälteträgermedium gefüllte Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters unter einem höheren Druck steht als der Kühlkreislauf, kann auf den Einsatz einer Fördereinrichtung zur Förderung der Teilmenge des Kälteträgermediums aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf verzichtet werden. Beim Durchströmen des Kühlkreislaufs und/oder weiterer Komponenten des Kühlsystems expandiert die aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums vorzugsweise und sorgt dadurch für eine Kühlung des Kühlkreislaufs und/oder weiterer Komponenten des Kühlsystems. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass zu einem späteren Betriebszeitpunkt, wenn flüssiges Kälteträgermedium durch den Kühlkreislauf und/oder die weiteren Komponenten des Kühlsystems strömt, das flüssige Kälteträgermedium durch die von den Rohrleitungen des Kühlkreislaufs und/oder den weiteren Komponenten des Kühlsystems abgegebene Wärme verdampft und es dadurch zu Strömungsabrissen kommt.
Die aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf des Kühlsystems abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums kann in Abhängigkeit des Drucks des Kälteträgermediums in dem Kühlkreislauf und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems gesteuert werden. Ferner wird bei der Steuerung der aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf des Kühlsystems abgeführten Teilmenge des Kälteträgermediums vorzugsweise die maximale Druckbelastbarkeit des Kühlkreislaufs und/oder weiterer Komponenten des Kühlsystems berücksichtigt. Insbesondere kann die aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf des Kühlsystems abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums umso größer sein, je geringe der Druck des Kälteträgermediums in dem Kühlkreislauf und/oder den weiteren Komponenten des Kühlsystems ist und/oder je höher druckbelastbar der Kühlkreislauf und/oder die weiteren Komponenten des Kühlsystems ausgelegt sind. Durch eine derartige Prozessführung kann das in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherte Kälteträgermedium so schnell wie möglich verflüssigt werden, ohne den Kühlkreislauf und/oder die weiteren Komponenten des Kühlsystems zu stark zu belasten.
Vor dem Abführen der Teilmenge des im gasförmigen Aggregatzustand vorliegenden Kälteträgermediums aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf kann Kälteträgermedium, das im Ruhezustand des Kühlsystems in dem Kühlkreislauf und/oder weiteren Komponenten, insbesondere einem Speicher des Kühlsystems im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert ist, in den Verflüssiger geleitet und in den flüssigen Aggregatzustand überführt werden. Dadurch sinkt der Druck in dem Kühlkreislauf und/oder den weiteren Komponenten des Kühlsystems. Folglich kann unmittelbar anschließend die Teilmenge des im gasförmigen Aggregatzustand vorliegenden Kälteträgermediums aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf geleitet werden, ohne das System übermäßig zu belasten.
Das von dem Verflüssiger verflüssigte Kälteträgermedium, das heißt die von dem Verflüssiger in den flüssigen Aggregatzustand überführte Teilmenge des im Ruhezustand des Kühlsystems in einem Aufnahmeraum eines Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherten Kälteträgermediums und/oder das Kälteträgermedium, das im Ruhezustand des Kühlsystems in dem Kühlkreislauf und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert ist, kann nach seiner Verflüssigung einem Speicher zugeführt werden. Vorzugsweise wird das Kälteträgermedium vor seiner Zufuhr in den Speicher oder in dem Speicher unterkühlt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Verflüssiger zumindest teilweise mit dem in den Speicher abzuleitenden flüssigen Kälteträgermedium geflutet wird, so dass in dem flüssigen Kälteträgermedium gespeicherte Wärmeenergie auf das den Wärmeübertrager des Verflüssigers durchströmende weitere Kälteträgermedium übertragen werden kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Speicher auch über eine Rezirkulationsleitung mit dem Verflüssiger verbunden werden, so dass Kälteträgermedium aus dem Speicher in den Verflüssiger rezirkuliert und dort unterkühlt werden kann. Schließlich ist es denkbar, dem Speicher zur Unterkühlung des in dem Speicher gespeicherten Kälteträgermediums Kälteenergie von einer externen Kälteerzeugungseinrichtung zuzuführen.
Das Kälteträgermedium, das im Ruhezustand des Kühlsystems in dem Kühlkreislauf und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert und nach seiner Verflüssigung in dem Verflüssiger in dem Speicherbehälter zwischengespeichert ist, kann durch einen Druckanstieg in dem Kühlkreislauf und/oder dem Speicherbehälter, der durch das Abführen der Teilmenge des im gasförmigen Aggregatzustand vorliegenden Kälteträgermediums aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf oder durch eine Druckerhöhung in dem Kühlsystem verursacht wird, in Richtung einer stromabwärts des Speicherbehälters in dem Kühlkreislauf angeordneten Fördereinrichtung geleitet werden. Vorzugsweise ist die Fördereinrichtung als zur Förderung des Kälteträgermediums in seiner flüssigen Phase geeignete Pumpe ausgeführt. Gegenüber einem zur Förderung von gasförmigem Kälteträgermedium geeigneten Kompressor bietet eine Pumpe den Vorteil einer geringen Baugröße, eines geringen Energieverbrauchs und eines geringeren Gewichts.
Durch die druckgetriebene Zufuhr von flüssigem Kälteträgermedium in Richtung der Pumpe wird das Volumen von in einer Rohrleitung stromaufwärts der Fördereinrichtung eventuell noch vorhandenem Kälteträgermediumgas reduziert. Idealerweise wird die Fördereinrichtung sogar vollständig geflutet. Dadurch wird verhindert, dass die zur Förderung von flüssigem Kälteträgermedium geeignete Fördereinrichtung gasförmiges Kälteträgermedium oder als Nassdampf vorliegendes Kälteträgermedium fördern muss und es dadurch zu Strömungsabrissen oder gar zu einer Beschädigung der Fördereinrichtung kommt. Falls erforderlich, können in dieser Betriebsphase des Kühlsystems weitere Bereiche des Kühlkreislaufs oder weitere Komponenten des Kühlsystems durch eine entsprechende Steuerung entsprechender Ventile für die Zufuhr von gasförmigem Kälteträgermedium aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters geöffnet werden, um den Druck in dem Kühlkreislauf und/oder den weiteren Komponenten des Kühlsystems wie gewünscht zu steuern.
Das durch den in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager geleitete Kälteträgermedium kann beim Durchströmen des Wärmeübertragers durch Kühlenergietransfer auf das restliche in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherten Kälteträgermedium wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überführt und nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers wieder dem Verflüssiger zugeführt wird. Neben der aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters in den Kühlkreislauf abgeführten und von dem Verflüssiger verflüssigten Teilmenge des Kälteträgermediums kann dem in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager auch das Kälteträgermedium zugeführt werden, das im Ruhezustand des Kühlsystems in dem Kühlkreislauf und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert und nach seiner Verflüssigung in dem Verflüssiger in dem Speicherbehälter zwischengespeichert wird. Es versteht sich, dass auch dieses Kälteträgermedium beim Durchströmen des in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertragers durch Kühlenergietransfer auf das restliche in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherten Kälteträgermedium wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überführt und nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers wieder dem Verflüssiger zugeführt werden kann.
Vorzugsweise wird das gesamte den in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager durchströmende Kälteträgermedium beim Kühlenergietransfer auf das restliche in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherte Kälteträgermedium wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überführt. Dadurch kann die gesamte Enthalpiedifferenz zwischen Taulinie und Siedelinie zur Verflüssigung des in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherten Kälteträgermediums genutzt werden.
Der Druck in dem Kühlkreislauf und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems kann gesteuert wird, indem ein Kälteträgermediumvolumenstrom zu dem in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager entsprechend gesteuert wird. Eine Druckreduktion ist durch eine Drosselung des Kälteträgermediumvolumenstroms zu dem in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager möglich. Umgekehrt kann der Druck erhöht werden, indem der Kälteträgermediumvolumenstrom zu dem in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager erhöht wird. Die Steuerung des Kälteträgermediumvolumenstroms kann durch eine entsprechende Steuerung der Fördereinrichtung oder eine entsprechende Ventilsteuerung realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Druck in dem Kühlkreislauf und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems gesteuert werden, indem die Verflüssigungsleistung des Verflüssigers zum Verflüssigen des beim Durchströmen des in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertragers wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überführten Kälteträgermediums erhöht wird. Eine Erhöhung der Verflüssigungsleistung des Verflüssigers kann erreicht werden, indem ein Kälteträgermediumfüllstand in dem Verflüssiger reduziert wird und der Verflüssiger folglich weniger Unterkühlungsleistung und statt dessen mehr Verflüssigungsleistung bereitstellt. Ferner kann durch eine entsprechende Betriebssteuerung eines mehrere Verflüssigereinheiten umfassenden Verflüssigers eine Erhöhung der Verflüssigungsleistung realisiert werden.
Nach dem Überführen des gesamten, im Ruhezustand des Kühlsystems in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters, in dem Kühlkreislauf und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherten Kälteträgermediums in den flüssigen Aggregatzustand kann das im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Kälteträgermedium zur Unterkühlung im Kreislauf durch den in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager, den Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters und den Verflüssiger geleitet werden. Mit anderen Worten, das flüssige Kälteträgermedium wird nach dem Durchströmen des in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertragers in den Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters geleitet. Aus dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters wird das Kälteträgermedium dann in den Verflüssiger rezirkuliert, bevor das Kälteträgermedium erneut dem in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager zugeführt wird. In diesem Betriebszustand wird ein in dem Kühlkreislauf des Kühlsystems angeordneter Speicherbehälter vorzugsweise vollständig leer gefahren, d. h. das gesamte in dem Kühlsystem vorhandene Kälteträgermedium wird in den Unterkühlungskreislauf einbezogen, um eine gleichmäßige Unterkühlung des Kälteträgermediums zu gewährleisten.
Im Normalbetrieb des Kühlsystems kann im flüssigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium mindestens einer Kühlstation zugeführt werden, wobei das Kälteträgermedium bei Abgabe seiner Kühlenergie an die mindestens eine Kühlstation zumindest teilweise vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand überführt wird. Grundsätzlich können die als Verdampfer betreibbaren Kühlstationen mit trockener Verdampfung oder mit überfluteter Verdampfung betrieben werden. Bei der trockenen Verdampfung wird das den Kühlstationen im flüssigen Zustand zugeführte Kälteträgermedium vollständig verdampft und überhitzt. Dabei wird die latente Wärme des Kälteträgermediums vollständig ausgenutzt, so dass eine besonders intensive und effiziente Kühlung der Kühlstationen möglich ist. Somit kann der Fördermassenstrom des zu den Kühlstationen transportierten Kälteträgermediums reduziert werden. Dadurch ist eine geringe Gesamtmenge an Kälteträgermedium nötig. Ferner können die Rohrleitungen des Kühlkreislaufs mit kleinen Durchmessern dimensioniert werden. Bei der überfluteten Verdampfung wird den Kühlstationen dagegen ein derart großer Fördermassenstrom an Kälteträgermedium zugeführt, dass die Verdampfungsleistung der Kühlstationen nicht ausreicht, um den gesamten den Kühlstationen zugeführten Fördermassenstrom an flüssigem Kälteträgermedium zu verdampfen. Durch den Betrieb der Kühlstationen mit überfluteter Verdampfung kann sichergestellt werden, dass auch Leistungsspitzen im Kühlleistungsbedarf der Kühlstationen sicher gedeckt werden können.
Das bei Abgabe seiner Kühlenergie an die mindestens eine Kühlstation zumindest teilweise in den gasförmigen Aggregatzustand überführte Kälteträgermedium kann in den Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters geleitet werden, um durch Wärmeenergietransfer auf das den in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager durchströmende Kälteträgermedium wieder in den flüssigen Aggregatzustand überführt zu werden. Im Normalbetrieb des Kühlsystems kann somit der Kälteträgermediumbehälter als Verflüssiger zur Verflüssigung des in den Kühlstationen in den gasförmigen Aggregatzustand überführten Kälteträgermediums betrieben werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das bei Abgabe seiner Kühlenergie an die mindestens eine Kühlstation zumindest teilweise in den gasförmigen Aggregatzustand überführte Kälteträgermedium auch in den Verflüssiger geleitet werden, um durch Wärmeenergietransfer auf ein einen Wärmeübertrager des Verflüssigers durchströmendes Kälteträgermedium wieder in den flüssigen Aggregatzustand überführt zu werden. Wenn das in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters aufgenommene Kälterträgermedium eine tiefere Temperatur hat als das den Wärmeübertrager durchströmende weitere Kälteträgermedium, kann der Kälteträgermediumbehälter auch als Kältereservoir betrieben und Kühlenergie von im Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters aufgenommenem Kälterträgermedium auf das den Wärmeübetrager durchströmende weitere Kälteträgermedium übertragen werden.
Falls gewünscht, kann das Kälteträgermedium in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters und/oder dem Verflüssiger auch unterkühlt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters und/oder der Verflüssiger zumindest teilweise mit dem verflüssigten Kälteträgermedium geflutet wird/werden. Ferner kann bei Bedarf die Zufuhr von Kälteträgermedium zu den Kühlstationen unterbrochen werden, bis das Kälteträgermedium in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters und/oder dem Verflüssiger auf eine gewünschte Temperatur unterkühlt ist.
Das im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Kälteträgermedium kann dem in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager und/oder der mindestens einen Kühlstation kontinuierlich oder chargenweise zugeführt wird. Überschüssiges, in den Kühlstationen und/oder in dem in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager nicht benötigtes Kälteträgermedium kann ggf. als Bypass in den Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters geleitet werden. Dadurch wird eine permanente Unterkühlung des Kälteträgermediums in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters gewährleistet.
In ähnlicher Weise kann das bei Abgabe seiner Kühlenergie an die mindestens eine Kühlstation zumindest teilweise vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand überführte Kälteträgermedium dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters kontinuierlich oder chargenweise zugeführt werden. Durch das chargenweise Zuführen des gasförmigen Kälteträgermediums in den Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters können Flüssigkeitsansammlungen in den die Kühlstationen mit dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters verbindenden Rohrleitungen vermieden werden.
Beim Herunterfahren des Kühlsystems kann im flüssigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium aus der mindestens einen Kühlstation in den Verflüssiger geleitet und durch Wärmeenergietransfer auf ein einen Wärmeübertrager des Verflüssigers durchströmendes Kälteträgermedium unterkühlt werden. Anschließend kann das Kälteträgermedium in den Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters geleitet werden.
Ferner kann beim Herunterfahren des Kühlsystems im gasförmigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium aus der mindestens einen Kühlstation und/oder dem in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager in den Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters und/oder den Verflüssiger geleitet werden, um durch Wärmeenergietransfer auf das den in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Wärmeübertrager durchströmende Kälteträgermedium und/oder ein einen Wärmeübertrager des Verflüssigers durchströmendes Kälteträgermedium wieder in den flüssigen Aggregatzustand überführt zu werden. Durch die Verflüssigung des Kälteträgermediums sinkt der Druck in dem Kühlsystem, so dass in dem System vorhandene Flüssigkeitsansammlungen verdampfen. Das dabei verdampfte Kälteträgermedium kann in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters und/oder dem Verflüssiger verflüssigt werden. Vorzugsweise wird das verflüssigte Kälteträgermedium in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters und/oder dem Verflüssiger unterkühlt. Dies kann durch zumindest teilweises Fluten des Aufnahmeraums des Kälteträgermediumbehälters und/oder des Verflüssigers erreicht werden.
Beim Herunterfahren des Kühlsystems kann der Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters gegenüber dem Kühlkreislauf und den weiteren Komponenten des Kühlsystems hermetisch abgesperrt werden, sobald das in dem Kühlkreislauf zirkulierende Kälteträgermedium im Wesentlichen in den Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters geleitet worden ist und insbesondere der Druck des Kälteträgermediums in dem Kühlkreislauf und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems unter einen vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist. Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum groß genug, um die Gesamtmenge an Kälteträgermedium aufzunehmen, die im Betrieb eines mit dem Kälteträgermediumbehälter ausgestatteten Kühlsystems im Kühlkreislauf des Kühlsystems zirkuliert. Ferner ist der der Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters vorzugsweise so ausgelegt, dass er dazu in der Lage ist, eine in dem Aufnahmeraum aufzunehmende Gesamtmenge an Kälteträgermedium auch dann sicher aufzunehmen, wenn sich das Kälteträgermedium vollständig im gasförmigen Aggregatzustand befindet. Der Aufnahmeraum bzw. eine den Aufnahmeraum umgebende Umhüllung muss dann so ausgelegt sein, dass sie dem Druck des sich im gasförmigen Aggregatzustand befindenden Kälteträgermediums standhalten kann, ohne Schaden zu nehmen. Der Kälteträgermediumbehälter ist somit als Hochdrucksammler für das im Betrieb des Kühlsystems im Kühlkreislauf des Kühlsystems zirkulierende Kälteträgermedium einsetzbar.
Wenn der Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters gegenüber dem Kühlkreislauf und den weiteren Komponenten des Kühlsystems hermetisch abgesperrt wird, kann wirksam verhindert werden, dass im Ruhezustand des Kühlsystems, wenn das Kälteträgermedium, das im Betrieb des Kühlsystems im Kühlkreislauf des Kühlsystems zirkuliert, in dem Aufnahmeraum des Kälteträgermediumbehälters aufgenommene Kälteträgermedium infolge hoher Umgebungstemperaturen verdampft, der Kühlkreislauf und/oder weitere Komponenten des Kühlsystems mit dem hohen maximalen Ruhedruck des Kälteträgermediums beaufschlagt werden. Stattdessen können außerhalb des Kälteträgermediumbehälters liegende Bereiche des Kühlkreislaufs unter einem vergleichsweise geringen Betriebsdruck gehalten werden.
Die mechanischen Belastungen, denen das Leitungssystem sowie andere Komponenten des Kühlsystems ausgesetzt sind, können dadurch deutlich verringert werden. Eine an die verringerten mechanischen Belastungen angepasste Auslegung dieser Komponenten ermöglicht daher Gewichts- und Volumenreduktionen, die sich insbesondere bei einem Einsatz des Kühlsystems an Bord eines Flugzeugs positiv auswirken und zu einer Senkung der Herstellungs- und Betriebskosten führen. Darüber hinaus zeichnet sich ein Kühlsystem aufgrund des verringerten Drucks, der im Ruhezustand des Kühlsystems in weiten Bereichen des Kühlkreislaufs vorherrscht, durch eine erhöhte Betriebssicherheit und eine verringerte Leckageanfälligkeit aus. Schließlich werden Montage- und Wartungsarbeiten vereinfacht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert, von denen
1 eine erste Ausführungsform eines zum Einsatz in einem Flugzeug geeigneten Kühlsystems zeigt,
2 eine zweite Ausführungsform eines zum Einsatz in einem Flugzeug geeigneten Kühlsystems zeigt,
3 eine dritte Ausführungsform eines zum Einsatz in einem Flugzeug geeigneten Kühlsystems zeigt, und
4 eine vierte Ausführungsform eines zum Einsatz in einem Flugzeug geeigneten Kühlsystems zeigt.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Kühlsystems 10, das insbesondere zur Kühlung von Lebensmitteln an Bord eines Flugzeugs geeignet ist. Das Kühlsystem 10 umfasst einen Kühlkreislauf 12, in dem zwei als Verdampfer betreibbare Kühlstationen 14a und 14b angeordnet sind. In dem Kühlkreislauf 12 zirkuliert ein zweiphasiges Kälteträgermedium, beispielsweise CO₂ oder R134A. Das Kühlsystem 10 umfasst ferner einen Kälteträgermediumbehälter 16, welcher einen in einem Innenraum des Kälteträgermediumbehälters angeordneten Aufnahmeraum 18 umfasst.
Der Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 ist so ausgelegt, dass er die Gesamtmenge an Kälteträgermedium, die im Betrieb des Kühlsystems 10 im Kühlkreislauf 12 zirkuliert, selbst dann aufnehmen kann, wenn sich das Kälteträgermedium, beispielsweise im Ruhezustand des Kühlsystems 10, im gasförmigen Aggregatzustand befindet. Der Aufnahmeraum 18 ist folglich so ausgelegt, dass er dem Druck des sich im gasförmigen Aggregatzustand befindenden Kälteträgermediums standhalten kann, ohne Schaden zu nehmen. Der Kälteträgermediumbehälter 16 ist somit als Hochdrucksammler für das im Betrieb des Kühlsystems 10 im Kühlkreislauf 12 zirkulierende Kälteträgermedium einsetzbar.
Der Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 ist durch Aufnahmeraumleitungen 20, 22 mit dem Kühlkreislauf 12 verbunden. Die Aufnahmeraumleitung 22 ist in einem oberen Bereich des Kälteträgermediumbehälters 16 mit dem Aufnahmeraum 18 verbunden. Die Aufnahmeraumleitung 20 ist dagegen mit einem Sumpf des Aufnahmeraums 18 verbunden. Durch die Aufnahmeraumleitungen 20, 22 kann dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 Kälteträgermedium zugeführt und/oder Kälteträgermedium aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 abgeführt werden.
In der Aufnahmeraumleitung 20 ist ein Ventil 26 zur Steuerung der Strömung des Kälteträgermediums durch die Aufnahmeraumleitung 20 angeordnet. Ferner ist in der Aufnahmeraumleitung 22 ein Ventil 28 zur Steuerung der Strömung des Kälteträgermediums durch die Aufnahmeraumleitung 22 angeordnet. Die Ventile 26, 28 sind auch geeignet, den Druck des die Aufnahmeraumleitungen 20, 22 durchströmenden Kälteträgermediums zu steuern. Insbesondere dienen die Ventile 26, 28 jedoch dazu, den Kälteträgermediumbehälter 16 bzw. den Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 von dem Kühlkreislauf 12 zu trennen. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass in Betriebsphasen des Kühlsystems 10, in denen das Kälteträgermedium, das im Normalbetrieb des Kühlsystems 10 im Kühlkreislauf 12 zirkuliert, im gasförmigen Aggregatzustand in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 aufgenommen ist, der Kühlkreislauf 12 sowie in dem Kühlkreislauf angeordnete weitere Komponenten des Kühlsystems 10 mit hohem Druck beaufschlagt werden.
In dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 ist ein Wärmeübertrager 30 angeordnet. Der Wärmeübertrager 30 ist mit einer ersten Wärmeübertragerleitung 32 zur Zufuhr von Kälteträgermedium in den Wärmeübertrager 30 sowie einer zweiten Wärmeübertragerleitung 34 zur Abfuhr von Kälteträgermedium aus dem Wärmeübertrager 30 verbunden. Das Kühlsystem 10 umfasst außerdem eine in Form einer Pumpe ausgeführte Fördereinrichtung 36, die dazu eingerichtet ist, im Wesentlichen im flüssigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium durch den Kühlkreislauf 12 zu fördern.
Ferner ist ein Verflüssiger 38 vorgesehen, der eine erste und eine zweite Verflüssigereinheit 38a, 38b umfasst. Jede Verflüssigereinheit 38a, 38b umfasst einen in ihrem Innenraum angeordneten Wärmeübertrager 40a, 40b, der von einem weiteren Kälteträgermedium durchströmt wird. Das weitere Kälteträgermedium kann beispielsweise von einer separat ausgebildeten Kälteerzeugungseinrichtung vor seiner Zufuhr in die Verflüssigereinheiten 38a, 38b auf eine gewünschte tiefe Temperatur gekühlt werden. Als weiteres Kälteträgermedium kann ein flüssiges Kälteträgermedium, aber auch ein zweiphasiges Kälteträgermedium, insbesondere CO₂ oder R134A zum Einsatz kommen. Schließlich ist in dem Kühlkreislauf 12 ein Speicher 42 angeordnet.
In 1 ist neben der Abbildung des Kühlsystems 10 eine qualitative Höhenskala 55 zu erkennen, die einen Anhaltspunkt über die Höhenlage der Komponenten des Kühlsystems 10 in einem im Flugzeug installierten Zustand des Kühlsystems 10 gibt. Dabei stellen H-1 eine niedrige, H-2 und H-3 eine mittlere und H-4 eine große Höhe über einem niedrigsten Punkt der Flugzeugunterseite dar.
Im Folgenden werden die Funktionsweise und der Betrieb des Kühlsystems 10 näher erläutert.
Im Ruhezustand des Kühlsystems 10 ist der größte Teil des im Betrieb des Systems 10 in dem Kühlkreislauf zirkulierenden Kälteträgermediums in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 aufgenommen. In Abhängigkeit der Umgebungstemperatur befindet sich das Kälteträgermedium in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 im flüssigen Zustand, im gasförmigen Zustand oder in einem überkritischen Zustand. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass das in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 aufgenommene Kälteträgermedium im gasförmigen Zustand vorliegt. Die in den Aufnahmeraumleitungen 20, 22 angeordneten Ventile 26, 28 sind geschlossen, so dass der Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 hermetisch abgesperrt ist. Geringe Mengen an gasförmigem Kälteträgermedium sind jedoch auch noch in den Rohrleitungen des Kühlkreislaufs 12 und den in dem Kühlkreislaufs 12 angeordneten Kühlsystemkomponenten gespeichert.
Zum Anfahren des Kühlsystems 10 wird zunächst der Verflüssiger 38 in Betrieb genommen und das in den Rohrleitungen des Kühlkreislaufs 12 und den in dem Kühlkreislaufs 12 angeordneten Kühlsystemkomponenten gespeicherte gasförmige Kälteträgermedium in dem Verflüssiger 38 in den flüssigen Aggregatzustand überführt. Dadurch sinkt der Druck in dem Kühlkreislauf 12 und den weiteren Komponenten des Kühlsystems 10. Das von dem Verflüssiger 38 verflüssigte Kälteträgermedium wird dem Speicher 42 zugeführt. Falls gewünscht, kann das Kälteträgermedium vor seiner Zufuhr in den Speicher 42 oder in dem Speicher 42 unterkühlt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Verflüssiger 38 bzw. die zum Verflüssigen des Kälterträgermediums genutzte Verflüssigereinheit 38a zumindest teilweise mit dem in den Speicher 42 abzuleitenden flüssigen Kälteträgermedium geflutet wird, so dass in dem flüssigen Kälteträgermedium gespeicherte Wärmeenergie auf das den Wärmeübertrager 38a der Verflüssigereinheit 38a durchströmende weitere Kälteträgermedium übertragen werden kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Speicher auch über eine Rezirkulationsleitung mit einer der Verflüssigereinheiten 38a, 38b oder beiden Verflüssigereinheiten 38a, 38b verbunden werden, so dass Kälteträgermedium aus dem Speicher 42 in die Verflüssigereinheit(en) 38a, 38b rezirkuliert und dort unterkühlt werden kann. Schließlich ist es denkbar, dem Speicher 42 zur Unterkühlung des in dem Speicher 42 gespeicherten Kälteträgermediums Kälteenergie von einer externen Kälteerzeugungseinrichtung zuzuführen. In dieser Betriebsphase des Systems 10 bleiben die in den Aufnahmeraumleitungen 20, 22 angeordneten Ventile 26, 28 geschlossen.
Sobald der Druck in dem Kühlsystem 10 einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, wird das in der Aufnahmeraumleitung 22 angeordnete Ventil 28 geöffnet und eine Teilmenge des im gasförmigen Aggregatzustand vorliegenden Kälteträgermediums aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 differenzdruckgetrieben in den Kühlkreislauf 12 abgeführt. Beim Durchströmen des Kühlkreislaufs 12 und weiterer Komponenten des Kühlsystems 10 expandiert die aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 in den Kühlkreislauf 12 abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums und sorgt dadurch für eine Kühlung des Kühlkreislaufs 12 und weiterer Komponenten des Kühlsystems 10. Der Systemdruck erhöht sich.
Die aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 in den Kühlkreislauf 12 des Kühlsystems 10 abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums wird durch das Ventil 28 in Abhängigkeit des Drucks des Kälteträgermediums in dem Kühlkreislauf 12 und weiteren Komponenten des Kühlsystems 10 gesteuert. Ferner wird bei der Steuerung der aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 in den Kühlkreislauf 12 des Kühlsystems 10 abgeführten Teilmenge des Kälteträgermediums die maximale Druckbelastbarkeit des Kühlkreislaufs 12 und weiterer Komponenten des Kühlsystems 10 berücksichtigt. Die aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 in den Kühlkreislauf 12 des Kühlsystems 10 abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums kann umso größer sein, je geringe der Druck des Kälteträgermediums in dem Kühlkreislauf 12 und den weiteren Komponenten des Kühlsystems 10 ist und/oder je höher druckbelastbar der Kühlkreislauf 12 und die weiteren Komponenten des Kühlsystems 10 ausgelegt sind.
Das Kälteträgermedium, das im Ruhezustand des Kühlsystems 10 in dem Kühlkreislauf 12 und weiteren Komponenten des Kühlsystems 10 im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert und nach seiner Verflüssigung in dem Verflüssiger 38 in dem Speicherbehälter 42 zwischengespeichert ist, wird durch den Druckanstieg in dem Kühlkreislauf 12 und folglich dem Speicherbehälter 42, der durch das Abführen der Teilmenge des im gasförmigen Aggregatzustand vorliegenden Kälteträgermediums aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 in den Kühlkreislauf 12 verursacht wird, in Richtung der stromabwärts des Speicherbehälters 42 in dem Kühlkreislauf 12 angeordneten Fördereinrichtung 36 geleitet.
Durch die druckgetriebene Zufuhr von flüssigem Kälteträgermedium in Richtung der Fördereinrichtung 36 wird das Volumen von in einer Rohrleitung stromaufwärts der Fördereinrichtung 36 eventuell noch vorhandenem Kälteträgermediumgas reduziert. Idealerweise wird die Fördereinrichtung 36 sogar vollständig geflutet. Dadurch wird verhindert, dass die zur Förderung von flüssigem Kälteträgermedium geeignete Fördereinrichtung 36 gasförmiges Kälteträgermedium oder als Nassdampf vorliegendes Kälteträgermedium fördern muss und es dadurch zu Strömungsabrissen oder gar zu einer Beschädigung der Fördereinrichtung kommt. Falls erforderlich, können in dieser Betriebsphase des Kühlsystems 10 weitere Bereiche des Kühlkreislaufs 12 oder weitere Komponenten des Kühlsystems 12 für die Zufuhr von gasförmigem Kälteträgermedium aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 geöffnet werden, um den Druck in dem Kühlkreislauf 12 und den weiteren Komponenten des Kühlsystems 12 wie gewünscht zu steuern.
Die aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 in den Kühlkreislauf 12 des Kühlsystems 10 abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums wird dem Verflüssiger 38, insbesondere der Verflüssigereinheit 38a zugeführt. In der Verflüssigereinheit 38a wird das Kälteträgermedium in den flüssigen Aggregatzustand überführt und anschließend in den Speicher 42 geleitet. Das Kälteträgermedium kann vor seiner Zufuhr in den Speicher 42 oder in dem Speicher 42, wie oben beschrieben, unterkühlt werden. Insbesondere ist eine Unterkühlung des Kälteträgermediums sowie ein Kaltfahren eines Teilbereichs des Kühlkreislaufs möglich, indem das Kälteträgermedium im Kreislauf durch die Verflüssigereinheit 38a, den Speicher 42, die Fördereinrichtung 36 und die Verflüssigereinheit 38b geleitet wird.
Die von dem Verflüssiger 38 verflüssigte und ggf. in dem Speicher 42 zwischengespeicherte Teilmenge des Kälteträgermediums wird im nächsten Schritt durch den in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertrager 30 geleitet. Hierzu wird das Kälteträgermedium mittels der Fördereinrichtung 36 in die Wärmeübertragerleitung 32 gefördert. Beim Durchströmen des Wärmeübertragers 30 gibt das Kälteträgermedium seine Kühlenergie an das in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherte Kälteträgermedium ab. Das in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherte Kälteträgermedium wird dadurch in den flüssigen Aggregatzustand überführt.
Im Gegensatz dazu verdampft das den Wärmeübertrager 30 durchströmende Kälteträgermedium und wird über die Wärmeübertragerleitung 34 und den Kühlkreislauf 12 in den Verflüssiger 38 zurückgeführt. Grundsätzlich ist es möglich, das über die Wärmeübertragerleitung 34 aus dem Wärmeübertrager 30 abgeführte Kälteträgermedium der Verflüssigereinheit 38a zuzuleiten und in der Verflüssigereinheit 38a zu verflüssigen. Aus der Verflüssigereinheit 38a kann das Kälteträgermedium dem Speicher 42 zugeführt werden. Die Fördereinrichtung 36 kann das Kälteträgermedium aus dem Speicher 42 zur Unterkühlung durch die Verflüssigereinheit 38b führen und anschließend über die Wärmeübertragerleitung 32 wieder in den Wärmeübertrager 30 fördern. Alternativ dazu kann das über die Wärmeübertragerleitung 34 aus dem Wärmeübertrager 30 abgeführte Kälteträgermedium auch parallel der Verflüssigereinheit 38a und der Verflüssigereinheit 38b zur raschen und effizienten Verflüssigung zugeführt werden. Die Fördereinrichtung 36 fördert das Kälteträgermedium dann unmittelbar über die Wärmeübertragerleitung 32 wieder in den Wärmeübertrager 30 zurück.
Der Druck in dem Kühlkreislauf 12 und weiteren Komponenten des Kühlsystems 10 wird in dieser Betriebsphase gesteuert, indem der Kälteträgermediumvolumenstrom zu dem in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertrager 30 entsprechend gesteuert wird. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Druck in dem Kühlkreislauf 12 und weiteren Komponenten des Kühlsystems gesteuert werden, indem die Verflüssigungsleistung des Verflüssigers 38 zum Verflüssigen des beim Durchströmen des in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertragers 30 wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überführten Kälteträgermediums, beispielsweise durch die oben beschriebene Parallelschaltung der Verflüssigereinheiten 38a, 38b erhöht wird.
Nach dem Überführen des gesamten, im Ruhezustand des Kühlsystems 12 in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16, in dem Kühlkreislauf 12 und weiteren Komponenten des Kühlsystems 10 im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherten Kälteträgermediums in den flüssigen Aggregatzustand wird das im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Kälteträgermedium zur Unterkühlung im Kreislauf 12 durch den in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertrager 30, den Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 und den Verflüssiger 38 geleitet. Mit anderen Worten, das flüssige Kälteträgermedium wird nach dem Durchströmen des in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertragers 30 nicht über die Wärmeübertragerleitung 34 aus dem Kälteträgermediumbehälter 16 abgeführt, sondern in den Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 geleitet.
Aus dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 wird das Kälteträgermedium dann in den Verflüssiger 38 rezirkuliert, bevor das Kälteträgermedium erneut dem in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertrager zugeführt wird. In diesem Betriebszustand wird der Speicherbehälter 42 vollständig leer gefahren, d. h. das gesamte in dem Kühlsystem 10 vorhandene Kälteträgermedium wird in den Unterkühlungskreislauf einbezogen, um eine gleichmäßige Unterkühlung des Kälteträgermediums zu gewährleisten. Die Verflüssigereinheiten 38a, 38b können dabei hintereinander oder parallel zueinander von dem Kälteträgermedium durchströmt werden.
Im Normalbetrieb des Kühlsystems 10 wird im flüssigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium mindestens einer der Kühlstationen 14a, 14b zugeführt. Das bei Abgabe seiner Kühlenergie an eine Kühlstation 14a, 14b zumindest teilweise in den gasförmigen Aggregatzustand überführte Kälteträgermedium wird in den Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 geleitet, um durch Wärmeenergietransfer auf das den in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertrager 30 durchströmende Kälteträgermedium wieder in den flüssigen Aggregatzustand überführt zu werden. Im Normalbetrieb des Kühlsystems 10 wird somit der Kälteträgermediumbehälter 16 als Verflüssiger zur Verflüssigung des in den Kühlstationen 14a, 14b in den gasförmigen Aggregatzustand überführten Kälteträgermediums betrieben. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das bei Abgabe seiner Kühlenergie an eine Kühlstation 14a, 14b zumindest teilweise in den gasförmigen Aggregatzustand überführte Kälteträgermedium auch in den Verflüssiger 38 geleitet werden, um durch Wärmeenergietransfer auf ein Kälteträgermedium, das einen Wärmeübertrager 40a, 40b des Verflüssigers 38 durchströmt, wieder in den flüssigen Aggregatzustand überführt zu werden.
Falls gewünscht, kann das Kälteträgermedium in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 und/oder dem Verflüssiger 38 auch unterkühlt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 und/oder der Verflüssiger 38 zumindest teilweise mit dem verflüssigten Kälteträgermedium geflutet wird/werden. Ferner kann bei Bedarf die Zufuhr von Kälteträgermedium zu den Kühlstationen 14a, 14b unterbrochen werden, bis das Kälteträgermedium in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 und/oder dem Verflüssiger 38 auf eine gewünschte Temperatur unterkühlt ist.
Das im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Kälteträgermedium kann dem in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertrager 30 und/oder den Kühlstationen 14a, 14b kontinuierlich oder chargenweise zugeführt werden. Überschüssiges, in den Kühlstationen 14a, 14b und/oder in dem in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertrager 30 nicht benötigtes Kälteträgermedium kann ggf. als Bypass in den Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 geleitet werden. In ähnlicher Weise kann das bei Abgabe seiner Kühlenergie an eine Kühlstation 14a, 14b zumindest teilweise vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand überführte Kälteträgermedium dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 kontinuierlich oder chargenweise zugeführt werden.
Beim Herunterfahren des Kühlsystems 10 kann im flüssigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium aus den Kühlstationen 14a, 14b in den Verflüssiger 38 geleitet und durch Wärmeenergietransfer auf ein einen Wärmeübertrager 40a, 40b des Verflüssigers 38 durchströmendes Kälteträgermedium unterkühlt werden. Anschließend kann das Kälteträgermedium in den Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 geleitet werden.
Ferner kann beim Herunterfahren des Kühlsystems 10 im gasförmigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium aus den Kühlstationen und/oder dem in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertrager 30 in den Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 und/oder den Verflüssiger 38 geleitet werden, um durch Wärmeenergietransfer auf das den in dem Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 angeordneten Wärmeübertrager 30 durchströmende Kälteträgermedium und/oder das einen Wärmeübertrager 40a, 40b des Verflüssigers 38 durchströmendes Kälteträgermedium wieder in den flüssigen Aggregatzustand überführt zu werden.
Schließlich wird der Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 gegenüber dem Kühlkreislauf 12 und den weiteren Komponenten des Kühlsystems 10 hermetisch abgesperrt, sobald das in dem Kühlkreislauf 12 zirkulierende Kälteträgermedium im Wesentlichen in den Aufnahmeraum 18 des Kälteträgermediumbehälters 16 geleitet worden ist und insbesondere der Druck des Kälteträgermediums in dem Kühlkreislauf 12 und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems 10 unter einen vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Kühlsystems 10, welches sich von der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Kühlsystems 10 dadurch unterscheidet, dass anstatt einer als Pumpe ausgebildeten Fördereinrichtung eine als Kompressor ausgebildete Fördereinrichtung 36 die Förderung von überwiegend in seiner gasförmigen Phase vorliegendem Kälteträgermedium übernimmt. Die Fördereinrichtung 36 ist in dem Kühlkreislauf 12 stromabwärts der Kühlstationen 14a, 14b und stromabwärts eines Verbindungspunkts der Wärmeübertragerleitung 34 mit dem dem Kühlkreislauf 12 angeordnet. Der Vorteil einer als Kompressor ausgebildeten Fördereinrichtung 36 besteht darin, dass Flüssigkeitssäcke aus dem Kühlkreislauf 12 leichter verdampft werden können, indem der Kälteträgermediumbehälter 16 bei niedrigen Temperaturen gefahren wird und der Kühlkreislauf 12 von warmem und komprimiertem gasförmigem Kälteträgermedium durchströmt wird. Im Übrigen entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise des in 2 gezeigten Kühlsystems 10 dem Aufbau und der Funktionsweise der Anordnung gemäß 1.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Kühlsystems 10, welches sich von der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Kühlsystems 10 durch seine einfachere Gestaltung unterscheidet. Die Funktionsweise des in 3 gezeigten Kühlsystems 10 entspricht jedoch der Funktionsweise der Anordnung gemäß 1.
4 zeigt schließlich eine noch weiter vereinfachte vierte Ausführungsform eines Kühlsystems 10, bei der die Aufnahmeraumleitung 20 ohne Zwischenschaltung der Fördereinrichtung 36 in den Verflüssiger 38 mündet. Die Fördereinrichtung 36 ist stromabwärts des Speichers 42 positioniert. Die Funktionsweise des in 4 gezeigten Kühlsystems 10 entspricht der Funktionsweise der Anordnung gemäß 1.
Hier im Zusammenhang mit einzelnen Ausführungsformen des Kühlsystems beschriebene Merkmale können selbstverständlich auch in anderen Ausführungsformen des Kühlsystems verwirklicht werden. Im Zusammenhang mit spezifischen Ausführungsformen des Kühlsystems beschriebene Merkmale sind folglich in beliebiger Kombination auf andere Ausführungsformen des Kühlsystems übertragbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006005035 B3 [0002, 0004, 0004]
DE 102009011797 A1 [0002, 0004, 0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines insbesondere zur Kühlung von Lebensmitteln an Bord eines Flugzeugs geeigneten Kühlsystems (10), bei dem beim Anfahren des Kühlsystems (10) die folgenden Schritte ausgeführt werden: – Abführen einer Teilmenge eines Kälteträgermediums, das im Ruhezustand des Kühlsystems (10) in einem Aufnahmeraum (18) eines Kälteträgermediumbehälters (16) im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert ist, aus dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) in einen Kühlkreislauf (12) des Kühlsystems (10), – Leiten der Teilmenge des Kälteträgermediums in einen in dem Kühlkreislauf (12) angeordneten Verflüssiger (38) und Überführen der Teilmenge des Kälteträgermediums in den flüssigen Aggregatzustand, – Leiten der von dem Verflüssiger (38) verflüssigten Teilmenge des Kälteträgermediums durch einen in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertrager (30), – Überführen des restlichen in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherten Kälteträgermediums in den flüssigen Aggregatzustand durch Wärmeenergietransfer auf die den Wärmeübetrager (30) durchströmende Teilmenge des Kälteträgermediums.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) in den Kühlkreislauf (12) abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums differenzdruckgetrieben aus dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) in den Kühlkreislauf (12) abgeführt wird, beim Durchströmen des Kühlkreislaufs (12) und/oder weiterer Komponenten des Kühlsystems (10) expandiert und dadurch für eine Kühlung des Kühlkreislaufs (12) und/oder weiterer Komponenten des Kühlsystems (10) sorgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) in den Kühlkreislauf (12) des Kühlsystems (10) abgeführte Teilmenge des Kälteträgermediums in Abhängigkeit des Drucks des Kälteträgermediums in dem Kühlkreislauf (12) und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems (10) und/oder in Abhängigkeit der maximalen Druckbelastbarkeit des Kühlkreislaufs (12) und/oder weiterer Komponenten des Kühlsystems (10) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abführen der Teilmenge des im gasförmigen Aggregatzustand vorliegenden Kälteträgermediums aus dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) in den Kühlkreislauf (12) Kälteträgermedium, das im Ruhezustand des Kühlsystems (10) in dem Kühlkreislauf (12) und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems (10) im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert ist, in den Verflüssiger (38) geleitet und in den flüssigen Aggregatzustand überführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Verflüssiger (38) verflüssigte Kälteträgermedium in einem Speicherbehälter (42) zwischengespeichert und vorzugsweise unterkühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kälteträgermedium, das im Ruhezustand des Kühlsystems (10) in dem Kühlkreislauf (12) und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems (10) im gasförmigen Aggregatzustand gespeichert und nach seiner Verflüssigung in dem Verflüssiger (38) in dem Speicherbehälter (42) zwischengespeichert ist, durch einen Druckanstieg in dem Kühlkreislauf (12) und/oder dem Speicherbehälter (42), der durch das Abführen der Teilmenge des im gasförmigen Aggregatzustand vorliegenden Kälteträgermediums aus dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) in den Kühlkreislauf (12) und/oder eine Druckerhöhung in dem Kühlsystem (10) verursacht wird, in Richtung einer stromabwärts des Speicherbehälters (42) in dem Kühlkreislauf (12) angeordneten Fördereinrichtung (36) geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertrager (30) geleitete Kälteträgermedium beim Durchströmen des Wärmeübertragers (30) durch Kühlenergietransfer auf das restliche in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherte Kälteträgermedium wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überführt und nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers (30) wieder dem Verflüssiger (38) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Kühlkreislauf (12) und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems (10) gesteuert wird, indem (i) ein Kälteträgermediumvolumenstrom zu dem in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertrager (30) entsprechend gesteuert wird und/oder (ii) die Verflüssigungsleistung des Verflüssigers (38) zum Verflüssigen des beim Durchströmen des in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertragers (30) wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überführten Kälteträgermediums erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Überführen des gesamten, im Ruhezustand des Kühlsystems (10) in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16), in dem Kühlkreislauf (12) und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems (10) im gasförmigen Aggregatzustand gespeicherten Kälteträgermediums in den flüssigen Aggregatzustand das im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Kälteträgermedium zur Unterkühlung im Kreislauf durch den in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertrager (30), den Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) und den Verflüssiger (38) geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb des Kühlsystems (10) im flüssigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium mindestens einer Kühlstation (14a, 14b) zugeführt wird, wobei das Kälteträgermedium bei Abgabe seiner Kühlenergie an die mindestens eine Kühlstation (14a, 14b) zumindest teilweise vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand überführt wird, und wobei das bei Abgabe seiner Kühlenergie an die mindestens eine Kühlstation (14a, 14b) zumindest teilweise in den gasförmigen Aggregatzustand überführte Kälteträgermedium in den Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) und/oder den Verflüssiger (38) geleitet wird, um durch Wärmeenergietransfer auf das den in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertrager (30) durchströmende Kälteträgermedium und/oder ein einen Wärmeübertrager (30) des Verflüssigers (38) durchströmendes Kälteträgermedium wieder in den flüssigen Aggregatzustand überführt zu werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das im flüssigen Aggregatzustand vorliegende Kälteträgermedium dem in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertrager (30) und/oder der mindestens einen Kühlstation (14a, 14b) kontinuierlich oder chargenweise zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das bei Abgabe seiner Kühlenergie an die mindestens eine Kühlstation (14a, 14b) zumindest teilweise vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand überführte Kälteträgermedium dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) kontinuierlich oder chargenweise zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herunterfahren des Kühlsystems (10) im flüssigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium aus der mindestens einen Kühlstation (14a, 14b) in den Verflüssiger (38) geleitet und durch Wärmeenergietransfer auf ein einen Wärmeübertrager (30) des Verflüssigers (38) durchströmendes Kälteträgermedium unterkühlt wird, bevor es in den Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herunterfahren des Kühlsystems (10) im gasförmigen Aggregatzustand vorliegendes Kälteträgermedium aus der mindestens einen Kühlstation (14a, 14b) und/oder dem in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertrager (30) in den Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) und/oder den Verflüssiger (38) geleitet wird, um durch Wärmeenergietransfer auf das den in dem Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) angeordneten Wärmeübertrager (30) durchströmende Kälteträgermedium und/oder ein einen Wärmeübertrager (30) des Verflüssigers (38) durchströmendes Kälteträgermedium wieder in den flüssigen Aggregatzustand überführt zu werden, wobei das verflüssigte Kälteträgermedium vorzugsweise unterkühlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herunterfahren des Kühlsystems (10) der Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) gegenüber dem Kühlkreislauf (12) und den weiteren Komponenten des Kühlsystems (10) hermetisch abgesperrt wird, sobald das in dem Kühlkreislauf (12) zirkulierende Kälteträgermedium im Wesentlichen in den Aufnahmeraum (18) des Kälteträgermediumbehälters (16) geleitet worden ist und insbesondere der Druck des Kälteträgermediums in dem Kühlkreislauf (12) und/oder weiteren Komponenten des Kühlsystems (10) unter einen vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist.