DE102012017345A1 - Haushalts-Kühlschrank oder -Gefrierschrank - Google Patents

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Abstract

Für einen Kühlmittelkreislauf – bestehend aus Verdampfer (3), Verdichter (4), Kondensator (5) und Expansionsorgan (6) wird vorgeschlagen, dass Verdampfer und Kondensator jeweils in einem mit Wasser gefüllten Behälter (8 bzw. 9) angeordnet sind. Die Wärmeaufnahme des inneren Wasserspeichers und die Wärmeabgabe des äußeren Wasserspeichers erfolgt unabhängig von der Laufzeit des Verdichters. Damit verringert sich die Temperaturspanne zwischen Wärmequelle und Wärmesenke und der Stromverbrauch des Kältegerätes.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Haushalts-Kühlschrank oder -Gefrierschrank, nachfolgend als Kältegerät bezeichnet.
  • Kältegeräte sind in nahezu allen Haushalten – oft mehrfach – zu finden. In den vergangenen Jahren sind erfolgreich große Anstrengungen unternommen worden, um den Stromverbrauch der Kältegeräte zu senken.
  • Vom Niedrig-Energie-Institut (NEI) Detmold (www.NEI-DT.de) wird im Auftrag der Verbraucherzentralen (www.verbraucherzentraleenergieberatung.de) und der Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch ASUE (ww.asue.de) jährlich eine Übersicht über besonders sparsame Haushaltsgeräte herausgegeben. Aus diesen Übersichten ist nachfolgend jeweils für die Gruppe Tisch-/Unterbaugeräte (mit den Abmessungen H/B/T gleich 85 cm/60 cm/60 cm) für die Kältegerätetypen
    • – Kühlschränke ohne Sternefach – Block A
    • – Kühlschränke mit (*/***)-Fach(–18°C) – Block B
    • – Gefrierschränke – Block C
    beispielhaft die Entwicklung des jährlichen Stromverbrauches in den letzten Jahren dargestellt:
    A B C
    L R L R L R
    2005/06 60 150 76 204 79 215
    2006/07 67 144 73 206 59 209
    2007/08 70 140 64 203 61 206
    2008/09 76 135 75 195 70 196
    2009/10 83 129 87 195 74 196
    2010/11 63 121 71 170 50 178
    2011/12 64 116 86 165 56 178
  • Die linke Spalte gibt jeweils die Zahl der untersuchten Geräte und die rechte Spalte den mittleren Stromverbrauch dieser Geräte in kWh/a an.
  • Häufig werden Kühlgerät und Gefriergerät auch in einem Gehäuse als Kühl-Gefrier-Kombination gebaut und eingesetzt. Unabhängig davon, ob diese Kühl-Gefrier-Kombinationen mit einem oder mit zwei Verdichtern betrieben werden, ist infolge der erheblich unterschiedlichen Temperaturniveaus in einem Gehäuse aus thermodynamischer Sicht ein optimales Ergebnis nicht zu erreichen. Die nachfolgende Erfindung bezieht sich deshalb ausdrücklich nicht auf diese Kühl-Gefrier-Kombinationen, zu denen auch die in Block B aufgeführten Kühlschränke mit (*/***)-Fach zählen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, gegenüber dem gegenwärtigen Stand mit einfachen Mitteln eine weitere Senkung des Stromverbrauchs bei Kältegeräten zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Gemäß Bild 1 sind der Verdampfer 4 innen und der Verdichter 5, der Kondensator 6 und das Expansionsorgan 7 außen vor der Rückwand 10 des Kühlgehäuses 1 angeordnet. Sowohl der Verdampfer als auch der Kondensator sind in einem quaderförmigen Wasserbehälter 8 bzw. 9 mit einer großen Wärmeübertragungsfläche zur umgebenden Luft bzw. zum Kühlgut und einer verhältnismäßig geringen Tiefe (ca. 5 bis 10 cm) angeordnet, wobei dem innen angeordneten Wasserbehälter 8 ein Frostschutzmittel zugesetzt ist, so dass das Wasser auch bei tiefen Außentemperaturen stets flüssig bleibt.
  • Diese Lösung hat folgenden Vorteil:
    Wärmeaufnahme des inneren Wasserspeichers und Wärmeabgabe des äußeren Wasserspeichers erfolgen vollkommen unabhängig von der Laufzeit des Verdichters, an den die Wärmeaufnahme des Verdampfers und Wärmeabgabe des Kondensators unmittelbar gekoppelt ist. Dadurch ergibt sich gegenüber dem bisherigen Stand der Technik eine deutlich kleinere Temperaturdifferenz zwischen der Verdampfungstemperatur tV und der Kondensationstemperatur tK.
  • Für die Auslegung des vorgeschlagenen Kühlkreislaufes gelten folgende Berechnungsgleichungen QV = f(tK, tV) N = f(tK, tV) QK = QV + N Qi = QKühl = ki·Ai·(ti – tspV) Qa = QKühl + N = ka·Aa·(tspK – tR) dtV = 0,06·(Qi – QV)/(cw·mSpV) dti = 0,06·(QKühl – Qi)/(cW·mKF) dtK = 0,06·(QK – Qa)/(cW·mSpK)
  • Dabei bedeuten (siehe auch Bild 2)
  • Aa
    Oberfläche Außenspeicher
    Ai
    Oberfläche Innenspeicher
    cW
    Spezifische Wärme von Wasser (4,19 kJ/(kJ·grd)
    ka
    Wärmedurchgangszahl Außenspeicher
    ki
    Wärmedurchgangszahl Innenspeicher
    mKF
    Masse des Kühlfachs
    mSpK
    Masse des Kondensator-Wasserspeichers
    mSpV
    Masse des Verdampfer-Wasserspeichers
    N
    Verdichterleistung
    QKühl
    Kühlleistung
    Qa
    Wärmeabgabe Kondensator-Wasserspeicher
    Qi
    Wärmeaufnahme Verdampfer-Wasserspeicher
    QK
    Kondensationswärme
    QV
    Verdampfungswärme
    ti
    Kühlfachtemperatur
    tR
    Raumtemperatur
    tK
    Kondensationstemperatur
    tV
    Verdampfungstemperatur
    tspK
    Wassertemperatur Kondensator-Speicher
    tspV
    Wassertemperatur Verdampfer-Speicher (Die Wärmedurchgangszahl zwischen Wasser und dem verdampfenden bzw. kondensierenden Kältemittel liegt im Bereich von 1000 W/(m2·grd). Damit ist die Temperaturdifferenz zwischen tspK und tK einerseits sowie zwischen tspV und tV anderseits vernachlässigbar im Vergleich zur Temperaturdifferenz zwischen tspK und tR sowie tspV und ta.)
  • Eingesetzt werden in Kältegeräten üblicherweise vollhermetische Hubkolbenverdichter, die von wenigen Herstellern in sehr großen Stückzahlen produziert werden und die vollkommen wartungsfrei sind und über 10 und mehr Jahre störungsfrei arbeiten.
  • Für ein Berechnungsbeispiel wird der Verdichter TLES 5 K des Danfoss-Konzerns gewählt, der folgende Kennwerte hat
    Verdampfungstemperatur tV = –35 bis 0°C
    Kondensationstemperatur tK = 30 bis 60°C
    Kältemittel R 600 a
    Hubvolumen VHub = 5,08 cm3
    Motorleistung N = 70 W
  • Von Danfoss wird auf seiner Internetseite www.danfoss.de das Berechnungsprogramm „RS + 3” bereitgestellt, mit dem die Abhängigkeit der Kälteleistung QK und der Leistungsaufnahme N in Abhängigkeit von tV und tK berechnet werden kann.
  • Diese Werte können in Form einer Potenzreihe wiedergegeben werden N = 48,6 – 0,705·tV + 0,94·tK – 0,0115·tV 2 + 0,042·tV·tK in W QK = 309 + 9,9125·tV – 2,2·tK + 0,08825·tV 2 – 0,03825·tV·tK in W
  • Beispielsweise ergibt sich für tV = 0°C und tK = 30°C
    N = 76,8 W und QK =243 W.
  • Als weitere Werte für das Berechnungsbeispiel werden gewählt
    QKühl = 15 W
    tR = 20°C
    mKF = 10 kg
    mSpV = mSpK = 5 kg
    Aa = Ai = 0,5 m2
    ka = ki = 10 W/(m2·grd)
  • Für den Startzeitpunkt wird angenommen
    tV = ti = 6,50°C und tK = tR = 20,00°C
  • Mit einer Zweipunktregelung wird der Verdichter eingeschaltet, wenn ti den Wert von 6,50°C erreicht oder überschreitet, und ausgeschaltet, wenn ti den Wert von 6,00°C erreicht oder unterschreitet.
  • Die Berechnung erfolgt in Zeitschritten von einer Minute. Bei diesen kleinen Zeitschritten können ohne Einbuße an Genauigkeit die differentiellen Größen dt und dτ durch Differenzwerte Δt und Δτ ersetzt werden.
  • In Tabelle 1 sind für die ersten 30 Minuten die Veränderung der wesentlichen Werte angegeben.
  • Durch Aufsummierung dieser Werte können die Energieströme im Verlauf des Tages und die Gesamtwerte bestimmt werden. In Tabelle 2 sind auf der linken Seite die Momentanwerte zum Stundenbeginn für tV, ti und tK und auf der rechten Seite die Energieströme in kWh angegeben. Beispielsweise schaltet der Verdichter im Verlauf der 24 Stunden fünfmal ein und aus und verbraucht 0,1123 kWh Strom. Dieser Verbrauch kann nicht unmittelbar auf den Jahresverbrauch hochgerechnet werden, da sich die letzte Periode über 0.00 Uhr in den Folgetag erstreckt. Von diesem Periodenverbrauch in Höhe von 0,0222 kWh entfallen 0,0030 kWh auf den Folgetag. Der zeitechte Verbrauch beträgt damit 0,1093 kWh/d bzw. 39,9 kWh/a.
  • Bei der Gestaltung der Wasserspeicher hinsichtlich Oberfläche und Masse gibt es Freiheitsgrade. In Tabelle 3 sind die Ergebnisse einiger Auslegungsvarianten dargestellt. Sie zeigen
    • – Der Stromverbrauch des Verdichters wird – nicht überraschend – entscheidend von der Höhe der Kühlleistung, also des Wärmeeintrags in den Kühlschrank bestimmt.
    • – Die Füllung des Kühlschranks hat demgegenüber einen deutlich kleineren Einfluss, wobei ein weniger gefüllter Kühlschrank einen niedrigeren Verbrauch hat
    • – Bei den vier untersuchten Varianten hinsichtlich der Speichergestaltung ergeben sich beim Stromverbrauch jeweils deutliche Unterschiede zwischen der besten und der schlechtesten Variante.
    • – Alle ausgewiesenen Jahresstromverbräuche liegen mehr oder weiniger deutlich über den vorn genanten Stromverbrauchswerten.
    Figure DE102012017345A1_0002
    Figure DE102012017345A1_0003
    Figure DE102012017345A1_0004

Claims (1)

  1. Haushalts-Kühlschrank oder -Gefrierschrank bestehend aus dem Gehäuse (1) und der Tür (2), die den Kühlraum (3) umschließen – nachfolgend als Kältegerät bezeichnet –, mit einem Kühlmittelkreislauf – bestehend aus Verdampfer (4), Verdichter (5), Kondensator (6) und Expansionsorgan (7) –, dadurch gekennzeichnet, dass – der Verdampfer innen vor der Rückwand (10) des Kältegerätes in einem quaderförmigen, mit Wasser gefüllten Behälter (8) mit einer im Verhältnis zu Breite und Höhe geringen Tiefe angeordnet ist, wobei dem Wasser ein Frostschutzmittel zugesetzt ist, so dass das Wasser auch bei tiefen Verdampfungstemperaturen flüssig bleibt – der Kondensator außen vor der Rückwand des Kältegerätes in einem mit Wasser gefüllten Behälter (9) mit einer im Verhältnis zu Breite und Höhe geringen Tiefe angeordnet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015015084B3 (de) * 2015-11-18 2017-03-09 Johannes Georg Mehlig Haushalts-Kühlschrank bzw. -Gefrierschrank
US10871315B2 (en) 2016-03-16 2020-12-22 Liebherr-Hausgerate Lienz Gmbh Refrigerant circuit for a cooling and/or freezing appliance

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR880816A (fr) * 1941-04-19 1943-04-06 Perfectionnements aux condenseurs frigorifiques
DD293638A5 (de) * 1990-04-09 1991-09-05 Veb Kombinat Ilka Luft- Und Kaeltetechnik,De Kuehlmoebelgehaeuse
DE9213250U1 (de) * 1992-10-07 1993-01-14 dkk Scharfenstein GmbH i.L., O-9366 Scharfenstein Haushaltkälteschrank
WO1994005959A1 (en) * 1992-09-01 1994-03-17 Allan John Cassell Refrigerator and freezer units
EP0866289A2 (de) * 1997-03-18 1998-09-23 Société d'Electromenager du Nord Selnor Wärmetauscher wie ein Verflüssiger und/oder Verdampfer für Kältegerät
EP1010956A1 (de) * 1998-12-15 2000-06-21 OCEAN S.p.A. Verflüssiger für Kühlschrank, Gefrierschrank, oder deren Kombination
WO2002066911A1 (en) * 2001-02-16 2002-08-29 Multibrás S.A. Eletrodomésticos Condenser for a refrigeration appliance
DE69915995T2 (de) * 1998-12-18 2005-02-10 Brandt Italia S.P.A. Verdampfer für einen Kühlschrank oder dergleichen
DE60214056T2 (de) * 2001-02-02 2007-03-01 Whirlpool Corp., Benton Harbor Kühlschrank oder Gefriergerät mit einem Verflüssiger
DE102007062022A1 (de) * 2007-12-21 2009-06-25 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Kältegerät

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR880816A (fr) * 1941-04-19 1943-04-06 Perfectionnements aux condenseurs frigorifiques
DD293638A5 (de) * 1990-04-09 1991-09-05 Veb Kombinat Ilka Luft- Und Kaeltetechnik,De Kuehlmoebelgehaeuse
WO1994005959A1 (en) * 1992-09-01 1994-03-17 Allan John Cassell Refrigerator and freezer units
DE9213250U1 (de) * 1992-10-07 1993-01-14 dkk Scharfenstein GmbH i.L., O-9366 Scharfenstein Haushaltkälteschrank
EP0866289A2 (de) * 1997-03-18 1998-09-23 Société d'Electromenager du Nord Selnor Wärmetauscher wie ein Verflüssiger und/oder Verdampfer für Kältegerät
EP1010956A1 (de) * 1998-12-15 2000-06-21 OCEAN S.p.A. Verflüssiger für Kühlschrank, Gefrierschrank, oder deren Kombination
DE69915995T2 (de) * 1998-12-18 2005-02-10 Brandt Italia S.P.A. Verdampfer für einen Kühlschrank oder dergleichen
DE60214056T2 (de) * 2001-02-02 2007-03-01 Whirlpool Corp., Benton Harbor Kühlschrank oder Gefriergerät mit einem Verflüssiger
WO2002066911A1 (en) * 2001-02-16 2002-08-29 Multibrás S.A. Eletrodomésticos Condenser for a refrigeration appliance
DE102007062022A1 (de) * 2007-12-21 2009-06-25 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Kältegerät

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015015084B3 (de) * 2015-11-18 2017-03-09 Johannes Georg Mehlig Haushalts-Kühlschrank bzw. -Gefrierschrank
US10871315B2 (en) 2016-03-16 2020-12-22 Liebherr-Hausgerate Lienz Gmbh Refrigerant circuit for a cooling and/or freezing appliance

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