DE102014000541A1 - Device for obtaining the subcritical operating state at high gas cooler inlet temperatures of a compressed air refrigerant dryer - Google Patents

Device for obtaining the subcritical operating state at high gas cooler inlet temperatures of a compressed air refrigerant dryer Download PDF

Info

Publication number
DE102014000541A1
DE102014000541A1 DE102014000541.0A DE102014000541A DE102014000541A1 DE 102014000541 A1 DE102014000541 A1 DE 102014000541A1 DE 102014000541 A DE102014000541 A DE 102014000541A DE 102014000541 A1 DE102014000541 A1 DE 102014000541A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
refrigerant
compressed air
gas cooler
dryer
aftercooler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014000541.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Lars Brauer
Walter Nestler
Steffen Oberländer
Eberhard Wobst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Engie Refrigeration GmbH
Original Assignee
THERMEA ENERGIESYSTEME GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by THERMEA ENERGIESYSTEME GmbH filed Critical THERMEA ENERGIESYSTEME GmbH
Priority to DE102014000541.0A priority Critical patent/DE102014000541A1/en
Publication of DE102014000541A1 publication Critical patent/DE102014000541A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B45/00—Arrangements for charging or discharging refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0411—Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0415—Refrigeration circuit bypassing means for the receiver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/23—High amount of refrigerant in the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/24—Low amount of refrigerant in the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/17—Control issues by controlling the pressure of the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2509—Economiser valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2523—Receiver valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2116—Temperatures of a condenser
    • F25B2700/21161—Temperatures of a condenser of the fluid heated by the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zusatz zum Druckluft-Kältetrockner zum Entfeuchten von Druckluft mittels eines Kältemittelkreislaufs mit Kohlendioxid als Kältemittel gemäß DE 10 2012 110 237.6, zusätzlich aufweisend einen zwischen Kältemittelaustritt des Gaskühlers (3) und Regelventil (12) angeordneten Kältemittel-Nachkühler. Dieser Kältemittel-Nachkühler kühlt das aus dem Gaskühler (3) strömende Kältemittel weiter ab, sodass unabhängig von den Rückkühlbedingungen am Gaskühler (3) ein unterkritischer Betrieb des Druckluft-Kältetrockners möglich ist.The invention relates to an addition to the compressed air refrigerant dryer for dehumidifying compressed air by means of a refrigerant circuit with carbon dioxide as a refrigerant according to DE 10 2012 110 237.6, additionally comprising a between refrigerant outlet of the gas cooler (3) and control valve (12) arranged refrigerant aftercooler. This refrigerant aftercooler further cools the refrigerant flowing out of the gas cooler (3), so that a subcritical operation of the compressed air refrigerant dryer is possible regardless of the recooling conditions at the gas cooler (3).

Description

Die Erfindung betrifft Ausgestaltungen des Druckluft-Kältetrockners gemäß DE 10 2012 110 237.6 , die einen hochdruckseitig unterkritischen Betrieb auch bei unzureichend kaltem Kühlwasser am Kühlwassereingang des Gaskühlers (3) bzw. einen automatischen Wechsel zwischen hochdruckseitig unterkritischem und überkritischem Betrieb ermöglichen.The invention relates to embodiments of the compressed air refrigeration dryer according to DE 10 2012 110 237.6 , the subcritical high pressure side operation even with insufficiently cold cooling water at the cooling water inlet of the gas cooler ( 3 ) or allow an automatic change between high pressure side subcritical and supercritical operation.

Aufgrund des besseren COP (Coefficient of Performance – Effektivität von Kältemaschinen) wird eine Kälteanlage mit Kohlendioxid (CO2) als Kältemittel nach Möglichkeit unterkritisch (subkritisch) betrieben. Hierfür ist es allerdings notwendig, das verdichtete Kohlendioxid am Gaskühler bei einer Temperatur unterhalb 31°C (kritische Temperatur) zu verflüssigen, wobei der Gaskühler in diesem Fall als Verflüssiger funktioniert. Diese sogenannte Rückkühlung wird in bekannter Weise mit Kühlwasser, beispielsweise aus einem offenen oder geschlossenem Kühlturm, einem Fluss oder Teich, durchgeführt. Es ist auch bekannt, die Rückkühlung in luftbeaufschlagten trockenen oder berieselten (Hybrid-)CO2-Wärmetauschern durchzuführen. Die Möglichkeit, den Druckluft-Kältetrockner hochdruckseitig unterkritisch betreiben zu können ist somit abhängig von den Rückkühlbedingungen, d. h. der Temperatur des Kühlwassers bzw. den Außenluftzuständen. Während bei Kühlwasser- oder Außenlufttemperaturen von weniger als 25°C ein unterkritischer Betrieb möglich ist, kann bei Kühlmedientemperaturen oberhalb von etwa 25°C bis 27°C aufgrund der dann herrschenden schlechteren Rückkühlbedingungen eine CO2-betriebene Kälteanlage entweder nicht mehr oder hochdruckseitig nur überkritisch betrieben werden. Der überkritische Betrieb ist allerdings weniger effizient.Due to the better COP (coefficient of performance - effectiveness of chillers), a refrigeration system with carbon dioxide (CO 2 ) as the refrigerant is operated subcritical (subcritical) if possible. For this purpose, however, it is necessary to liquefy the compressed carbon dioxide at the gas cooler at a temperature below 31 ° C (critical temperature), the gas cooler in this case works as a condenser. This so-called recooling is carried out in a known manner with cooling water, for example from an open or closed cooling tower, a river or pond. It is also known to carry out the recooling in air-dried dry or sprinkled (hybrid) CO 2 heat exchangers. The ability to operate the compressed air refrigerant dryer subcritically high pressure side is thus dependent on the recooling conditions, ie the temperature of the cooling water or the outside air conditions. While at cooling water or outside air temperatures of less than 25 ° C, a subcritical operation is possible, at cooling media temperatures above about 25 ° C to 27 ° C due to then prevailing worse Rückkühlbedingungen a CO 2- powered refrigeration system either no longer or high pressure side only supercritical operate. However, supercritical operation is less efficient.

Wünschenswert wäre es, einen Druckluft-Kältetrockner hochdruckseitig noch weiter unterkritisch betreiben zu können, wenn die Rückkühlbedingungen bereits einen überkritischen Betrieb erfordern.It would be desirable to be able to operate a compressed air refrigerant dryer on the high pressure side even more subcritically, if the recooling conditions already require a supercritical operation.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, die es ermöglicht, den unterkritischen Betrieb auf höhere Rückkühltemperaturen zu erweitern.The object of the invention is to provide a solution which makes it possible to extend the subcritical operation to higher recooling temperatures.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß Patentanspruch 1; zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen befinden sich in den Unteransprüchen 2 bis 5.The solution of this task is carried out according to claim 1; expedient embodiments of the invention are located in the subclaims 2 to 5.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, den Kältetrockner mit einem Kältemittel-Nachkühler auszustatten, indem in die Kältemittelleitung hinter dem Gaskühler und vor dem Regelventil ein weiterer Wärmeübertrager als Kältemittel-Nachkühler eingebunden wird. Dieser Kältemittel-Nachkühler soll eine zusätzliche Kühlung des aus dem Gaskühler kommenden Kohlendioxids erlauben. Auf diese Art kann der Betrieb des Kältetrockners im unterkritischen Modus auf Bereiche ausgedehnt werden, die ohne zusätzliche Kühlung des Kohlendioxids nicht möglich wären.According to the invention, it is provided to equip the refrigerant dryer with a refrigerant aftercooler by a further heat exchanger is integrated as a refrigerant aftercooler in the refrigerant line behind the gas cooler and in front of the control valve. This refrigerant aftercooler should allow additional cooling of the coming from the gas cooler carbon dioxide. In this way, the operation of the refrigeration dryer in the subcritical mode can be extended to areas that would not be possible without additional cooling of the carbon dioxide.

Vorzugsweise ist der Kältemittel-Nachkühler als Verdampfer eines Kältemittel-Nebenkreislaufs ausgebildet, wobei der Nebenkreislauf mit Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf, im Folgenden als Hauptkreislauf bezeichnet, im Druckluft-Kältetrockner gespeist und der Gaskühler von beiden Kreisläufen (d. h. Haupt- und Nebenkreislauf) gemeinsam genutzt wird. Hierzu ist zwischen dem Gaskühler und dem Wärmetauscher des Kältemittel-Nachkühlers ein Abzweig mit einem nachgeschalteten Expansionsventil in die Kältemittelleitung eingesetzt. Von diesem Abzweig fließt ein Teil des aus dem Gaskühler kommenden Kohlendioxids in das Expansionsventil des Nebenkreislaufs und wird dort entspannt. Das entspannte Kohlendioxid wird vom Expansionsventil des Nebenkreislaufs in den Kältemitteleingang des Verdampfers im Nebenkreislauf (d. h. in die Verdampferseite des Nachkühlers) eingeleitet, wo es durch Verdampfen dem Kältemittel des Hauptkreislaufs, d. h. dem aus dem Gaskühler kommenden Kohlendioxid, welches auf der anderen Seite im Wärmetauscher (d. h. Verdampfer) des Kältemittel-Nachkühlers eingeleitet wird, Wärme entzieht. Der als Verdampfer des Nebenkreislaufs ausgeführte Wärmetauscher des Kältemittel-Nachkühlers bildet also einen Kältemittel-Kältemittel-Wärmeübertrager. Der Nebenkreislauf weist ferner einen eigenen Verdichter auf, der aufgrund der geringen notwendigen Kälteleistung zur Nachkühlung des Kohlendioxids vergleichsweise klein bezüglich der aufzubringenden Leistung ausfallen kann. Von der Hochdruckseite des Verdichters im Nebenkreislauf wird das Kohlendioxid wieder in den Hauptkreislauf in die Kältemittelleitung zwischen Verdichter des Hauptkreislaufs und Gaskühler zurück geführt.Preferably, the refrigerant aftercooler is designed as an evaporator of a refrigerant secondary circuit, wherein the secondary circuit with refrigerant from the refrigerant circuit, hereinafter referred to as the main circuit, fed in the compressed air refrigerant dryer and the gas cooler of both circuits (ie main and secondary circuit) is shared , For this purpose, a branch with a downstream expansion valve is inserted into the refrigerant line between the gas cooler and the heat exchanger of the refrigerant aftercooler. From this branch part of the coming out of the gas cooler carbon dioxide flows into the expansion valve of the secondary circuit and is relaxed there. The expanded carbon dioxide is introduced from the secondary circuit expansion valve into the refrigerant inlet of the evaporator in the secondary circuit (i.e., the after-cooler evaporator side), where it evaporates to the refrigerant of the main circuit, i. H. The resulting from the gas cooler carbon dioxide, which is introduced on the other side in the heat exchanger (ie, evaporator) of the refrigerant aftercooler, heat extracted. The designed as an evaporator of the secondary circuit heat exchanger of the refrigerant aftercooler thus forms a refrigerant-refrigerant heat exchanger. The secondary circuit also has its own compressor, which may be relatively small in terms of applied power due to the low cooling capacity required for the aftercooling of the carbon dioxide. From the high pressure side of the compressor in the secondary circuit, the carbon dioxide is fed back into the main circuit in the refrigerant line between the compressor of the main circuit and gas cooler.

Eine weitere Ausgestaltungsvariante des Kältemittel-Nachkühlers sieht einen Wärmetauscher vor, der Teil einer eigenständigen Kälteanlage ist. Diese Kälteanlage kann beispielsweise als ein zweiter, unabhängiger Kältemittelkreislauf ausgebildet sein. Somit ist diese eigenständige Kälteanlage unabhängig vom Kältemittelkreislauf des Druckluft-Kältetrockners, wodurch gegebenenfalls der Kältemittelkreislauf der eigenständigen Kälteanlage nicht zwangsläufig mit Kohlendioxid, sondern auch mit einem anderen Kältemittel, beispielsweise einem Fluorchlorkohlenwasserstoff, betrieben sein kann.A further embodiment variant of the refrigerant aftercooler provides a heat exchanger, which is part of an independent refrigeration system. This refrigeration system can be designed, for example, as a second, independent refrigerant circuit. Thus, this independent refrigeration system is independent of the refrigerant circuit of the compressed air refrigerant dryer, whereby optionally the refrigerant circuit of the independent refrigeration system can not necessarily be operated with carbon dioxide, but also with another refrigerant, such as a chlorofluorocarbon.

Weitere Ausgestaltungsvarianten des Kältemittel-Nachkühlers sehen Wärmetauscher vor, in welchen das Kohlendioxid z. B. durch Kaltwasser, Kühlwasser aus einem separaten Kühlwasserkreislauf (das trifft z. B. zu, wenn aus technologischen Gründen der Hauptkühlwasserkreis auf einem höheren Temperaturniveau gefahren wird) oder Außenluft gekühlt wird.Further design variants of the refrigerant aftercooler provide heat exchangers in which the carbon dioxide z. B. by cold water, cooling water from a separate Cooling water circuit (this applies, for example, if, for technological reasons, the main cooling water circuit is operated at a higher temperature level) or outside air is cooled.

In einer weiteren Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Druckluft-Kältetrockners ist es vorgesehen, den Kältetrockner mit einer Steuerungseinheit auszustatten, die derart gestaltet ist, dass der Kältetrockner, abhängig von den Rückkühlbedingungen, automatisch zwischen der hochdruckseitig unter- oder überkritischen Betriebsweise hin und her geschaltet werden kann. Dazu sind Sensoren zur Erfassung der Rückkühlbedingungen, wie beispielsweise Kühlwassertemperaturen am Ein- und/oder Austritt des Gaskühlers, und/oder der Betriebsparameter, wie beispielsweise Druck und Temperatur, des Kältemittels Kohlendioxid in der Kälteleitung Vor einem, zum Beispiel hinter dem Kältemittelaustritt des Gaskühlers angeordneten, Regelventil vorgesehen,In a further embodiment variant of the compressed air refrigerant dryer according to the invention, it is provided to equip the refrigerant dryer with a control unit which is designed such that the refrigerant dryer, depending on the Rückkühlbedingungen, automatically switched between the high pressure side subcritical or supercritical operation back and forth. These sensors for detecting the recooling conditions, such as cooling water temperatures at the inlet and / or outlet of the gas cooler, and / or the operating parameters, such as pressure and temperature, the refrigerant carbon dioxide in the refrigerant line Before, for example, arranged behind the refrigerant outlet of the gas cooler , Control valve provided,

Die Steuerungseinheit ist mit den Sensoren zur Erfassung der Rückkühlbedingungen und der Kohlendioxid-Betriebsparameter verbunden und derart konfiguriert, dass in Abhängigkeit der erfassten Sensordaten mittels eines hinter dem Gaskühler in dem Kältemittelkreislauf angeordneten Regelventils der Gasdruck des Kohlendioxids in dem Gaskühler und den Kältemittelleitungen zwischen Verdichter und dem Regelventil entsprechend einem hochdruckseitig unter- oder überkritischem Betrieb eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann die Steuerungseinheit durch Druckerhöhung von einem unter- auf einen überkritischen Betrieb wechseln, wenn die Kühlwassertemperatur am Eingang des Gaskühlers über beispielsweise 25°C steigt.The control unit is connected to the sensors for detecting the recooling conditions and the carbon dioxide operating parameters and is configured such that the gas pressure of the carbon dioxide in the gas cooler and the refrigerant lines between the compressor and the compressor are dependent on the detected sensor data by means of a control valve arranged behind the gas cooler in the refrigerant circuit Control valve can be adjusted according to a high pressure side under or supercritical operation. For example, by increasing the pressure, the control unit may change from under- to supercritical operation when the cooling water temperature at the inlet of the gas cooler rises above, for example, 25 ° C.

Ein Wechsel von einem unterkritischen in einen überkritischen Betrieb kann erfolgen, wenn die Kältemitteltemperatur am Austritt des Gaskühlers einen vorgegebenen, ersten (oberen) Schwellenwert überschreitet. Dieser erste Schwellenwert kann im Bereich von 25°C bis nahe der kritischen Temperatur, vorzugsweise bei 27°C, liegen. Der in der Steuereinheit hinterlegte Algorithmus ermittelt die beiden Schwellenwerte in Abhängigkeit von den Rückkühlbedingungen so, dass der COP den jeweils optimalen Wert erreicht.A change from subcritical to supercritical operation may occur when the refrigerant temperature at the exit of the gas cooler exceeds a predetermined, first (upper) threshold. This first threshold may range from 25 ° C to near the critical temperature, preferably at 27 ° C. The algorithm stored in the control unit determines the two threshold values as a function of the recooling conditions such that the COP reaches the respectively optimum value.

Erfindungsgemäß werden auch bei überkritischer Betriebsweise die Sensordaten laufend ausgelesen. Zeigen die gemessenen Parameter, wie beispielsweise die Kühlwassertemperatur am Eingang des Gaskühlers, an, dass ein unterkritischer Betrieb des Kältetrockners möglich ist, so reduziert die Steuerungseinheit mittels des Regelventils den Gasdruck des Kohlendioxids im Gaskühler und den Kältemittelleitungen zwischen Verdichter und Regelventil. Die zweiten (unteren) Schwellenwerte für ein Umschalten vom überkritischen zum unterkritischen Betrieb liegen vorzugsweise unterhalb der ersten (oberen) Schwellenwerte für ein Umschalten vom unterkritischen zum überkritischen Betrieb. Dadurch soll sichergestellt werden, dass ein zu häufiges Umschalten von einem überkritischen zu einem unterkritischen Betrieb vermieden wird.According to the invention, the sensor data are continuously read even in supercritical operation. If the measured parameters, such as the cooling water temperature at the inlet of the gas cooler, indicate that subcritical operation of the refrigeration dryer is possible, the control unit reduces the gas pressure of the carbon dioxide in the gas cooler and the refrigerant lines between the compressor and the control valve by means of the control valve. The second (lower) thresholds for switching from supercritical to subcritical operation are preferably below the first (upper) thresholds for subcritical to supercritical operation. This is to ensure that too frequent switching from supercritical to subcritical operation is avoided.

Aufgrund des Einsatzes eines Kältemittel-Nachkühlers bleibt ein unterkritischer Betrieb des Druckluft-Kältetrockners selbst dann noch möglich, wenn der erste Schwellenwert der Kühlwassereingangstemperatur, von beispielsweise 25°C, überschritten wird.Due to the use of a refrigerant aftercooler subcritical operation of the compressed air refrigeration dryer is still possible even when the first threshold of the cooling water inlet temperature, for example, 25 ° C, is exceeded.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dazu zeigt in schematischer Darstellung die Figur einen Kältemittelkreislauf eines Druckluft-Kältetrockners.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. For this purpose, the figure shows a refrigerant circuit of a compressed air refrigerant dryer in a schematic representation.

Der Kältemittelkreislauf des Trockners umfasst einen Kältemittel-Hauptkreislauf, aufweisend einen Verdichter 1, einen Verdampfer 2, in dem Druckluft mittels des verdampfenden Kältemittels abgekühlt (und entfeuchtet) wird, einen Gaskühler 3, in dem das verdichtete Kältemittel mittels Wasser gekühlt wird, einen ggf. temperierbaren Kältemittelsammler 11 und ein diesem Kältemittelsammler 11 parallel geschaltetes Expansionsventil 6. Vor dem Eintritt des Kältemittelsammlers 11 ist ein erstes Regelventil 12 und hinter dem Austritt ein zweites Regelventil 13 installiert, mit denen die Kältemittelfüllung im Kreislauf so geregelt wird, dass sich der optimale Hochdruck im Trockner einstellt.The refrigerant circuit of the dryer comprises a refrigerant main circuit comprising a compressor 1 , an evaporator 2 in which compressed air is cooled (and dehumidified) by means of the evaporating refrigerant, a gas cooler 3 , in which the compressed refrigerant is cooled by means of water, a possibly temperature-controlled refrigerant collector 11 and a refrigerant collector 11 parallel connected expansion valve 6 , Before entering the refrigerant collector 11 is a first control valve 12 and behind the outlet, a second control valve 13 installed, which regulate the refrigerant charge in the circuit so that the optimum high pressure in the dryer adjusts itself.

Außerdem umfasst der Kältemittelkreislauf des Trockners einen Kältemittel-Nachkühler 60 in Form eines Kältemittel-Nebenkreislaufs, der mit dem Kältemittel des Hauptkreislaufs gespeist wird. Dieser Kältemittel-Nebenkreislauf umfasst einen Verdampfer 61, der als Kältemittel-Kältemittel-Wärmeübertrager fungiert, ein Expansionsventil 63 und einen, im Vergleich zum Verdichter 1 deutlich kleiner dimensionierten, Verdichter 65. Als Gaskühler des Kältemittel-Nebenkreislaufs wird der Gaskühler 3 des Hauptkreislaufs mit genutzt.In addition, the refrigerant circuit of the dryer includes a refrigerant aftercooler 60 in the form of a secondary refrigerant circuit, which is supplied with the refrigerant of the main circuit. This secondary refrigerant circuit includes an evaporator 61 , which acts as a refrigerant-refrigerant heat exchanger, an expansion valve 63 and one, compared to the compressor 1 significantly smaller dimensioned, compressor 65 , The gas cooler is the gas cooler of the refrigerant secondary circuit 3 of the main circuit with used.

Der Nebenkreislauf ist somit ein nahezu eigenständiger Kältemittelkreislauf, der im Hauptkreislauf zur Kühlung des aus dem Gaskühler 3 strömenden Kältemittels dient.The secondary circuit is thus an almost independent refrigerant circuit in the main circuit for cooling the gas cooler 3 flowing refrigerant serves.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verdichtercompressor
22
VerdampferEvaporator
33
Gaskühlergas cooler
66
Expansionsventilexpansion valve
1111
Temperierbarer KältemittelsammlerTemperature-controlled refrigerant collector
1212
Erstes RegelventilFirst control valve
1313
Zweites RegelventilSecond control valve
60 60
Kältemittel-NachkühlerRefrigerant cooler
6161
Verdampfer/Wärmetauscher des NachkühlersEvaporator / heat exchanger of the aftercooler
6363
Expansionsventil des NachkühlersExpansion valve of the aftercooler
6565
Verdichter des NachkühlersCompressor of the aftercooler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012110237 [0001] DE 102012110237 [0001]

Claims (5)

Druckluft-Kältetrockner zum Entfeuchten von Druckluft mittels eines Kältemittelkreislaufs, aufweisend mindestens einen Verdichter (1), einen Gaskühler (3), einen Verdampfer (2), der dazu eingerichtet ist, an seiner kalten Oberfläche sekundärseitig vorbeigeführte Druckluft zu entfeuchten, einen Kältemittelsammler (11), ein Expansionsventil (6) oder einen Ejektor, und einen Wärmetauscher zum Erwärmen der getrockneten Druckluft, der dem Verdampfer (2) an dessen luftseitigem Austritt nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kältemittelkreislauf ein Kältemittel-Nachkühler in der Kältemittelleitung hinter dem Kältemittelaustritt des Gaskühlers (3) angeordnet ist.Compressed air refrigeration dryer for dehumidifying compressed air by means of a refrigerant circuit, comprising at least one compressor ( 1 ), a gas cooler ( 3 ), an evaporator ( 2 ), which is adapted to dehumidify the compressed air bypassed on its cold surface on the secondary side, a refrigerant collector ( 11 ), an expansion valve ( 6 ) or an ejector, and a heat exchanger for heating the dried compressed air supplied to the evaporator ( 2 ) is connected downstream of the air-side outlet, characterized in that in the refrigerant circuit, a refrigerant aftercooler in the refrigerant line behind the refrigerant outlet of the gas cooler ( 3 ) is arranged. Druckluft-Kältetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittel-Nachkühler (60) ein Wärmetauscher in Form eines Verdampfers (61) eines Kältemittel-Nebenkreislaufs ist, umfassend einen hinter dem Kältemittelaustritt des Gaskühlers (3) angeordneten Kältemittelabzweig in der Kältemittelleitung, ein Expansionsventil (63), den Verdampfer (61), einen Verdichter (65) und eine vor dem Kältemitteleintritt des Gaskühlers (3) angeordnete Kältemittelrückführung, die das Kältemittel aus dem Nebenkreislauf in die zwischen dem Kältemittelaustritt des Verdichters (1) und dem Kältemitteleintritt des Gaskühlers (3) angeordnete Kältemittelleitung zurück speist.Compressed air refrigerant dryer according to claim 1, characterized in that the refrigerant aftercooler ( 60 ) a heat exchanger in the form of an evaporator ( 61 ) of a refrigerant secondary circuit, comprising a downstream of the refrigerant outlet of the gas cooler ( 3 ) arranged refrigerant branch in the refrigerant line, an expansion valve ( 63 ), the evaporator ( 61 ), a compressor ( 65 ) and one before the refrigerant inlet of the gas cooler ( 3 ) arranged refrigerant return, the refrigerant from the secondary circuit in between the refrigerant outlet of the compressor ( 1 ) and the refrigerant inlet of the gas cooler ( 3 ) fed back refrigerant line. Druckluft-Kältetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittel-Nachkühler ein von einer eigenständigen Kälteanlage gekühlter Wärmetauscher ist, wobei die eigenständige Kälteanlage eine zum Abkühlen des aus dem Kältemittelaustritt des Gaskühlers (3) austretenden Kältemittels notwendige Kälteleistung aufbringt.Compressed air refrigerant dryer according to claim 1, characterized in that the refrigerant aftercooler is a cooled by a stand-alone refrigeration heat exchanger, wherein the independent refrigeration system for cooling the from the refrigerant outlet of the gas cooler ( 3 ) exiting refrigerant necessary cooling capacity applies. Druckluft-Kältetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittel-Nachkühler ein Wärmetauscher ist, der mittels Wasser oder Außenluft das aus dem Kältemittelaustritt des Gaskühlers (3) austretende Kältemittel weiter abkühlt.Compressed air refrigerant dryer according to claim 1, characterized in that the refrigerant aftercooler is a heat exchanger, which by means of water or outside air from the refrigerant outlet of the gas cooler ( 3 ) escaping refrigerant continues to cool. Druckluft-Kältetrockner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluft-Kältetrockner mit mindestens je einem Kühlmedium-Temperatursensor zur Messung einer Kühlmediumtemperatur an einem Kühlmediumeingang des Gaskühlers (3) und an einem Kühlmediumausgang des Gaskühlers (3), mindestens einem Kältemittel-Temperatursensor zur Messung einer Kältemitteltemperatur und mindestens einem Drucksensor zur Messung eines Kältemitteldruckes in der Kältemittelleitung vor dem Regelventil (12) sowie einer Steuerungseinheit ausgestattet ist, wobei die Steuerungseinheit mit den Temperatur- und Drucksensoren und dem Regelventil (12) verbunden und derart ausgebildet ist, dass bei Überschreiten einer mit dem mindestens einen Kühlmedium-Temperatursensor gemessenen Kühlmediumtemperatur über einen vorgegebenen oberen Kühlmediumtemperatur-Schwellenwert oder bei Überschreiten einer mit dem mindestens einen Kältemittel-Temperatursensor gemessenen Kältemitteltemperatur über einen vorgegebenen oberen Kältemitteltemperatur-Schwellenwert der Druckluft-Kältetrockner mittels Druckerhöhung am Regelventil (12) überkritisch betrieben wird und bei Unterschreiten der mit dem mindestens einen Kühlmedium-Temperatursensor gemessenen Kühlmediumtemperatur unter einen vorgegebenen unteren Kühlmediumtemperatur-Schwellenwert oder bei Unterschreiten des mit dem mindestens einen Drucksensor gemessenen Kältemitteldrucks unter einen vorgegebenen Kältemitteldruck-Schwellenwert der Druckluft-Kältetrockner mittels Druckabsenkung am Regelventil (12) unterkritisch betrieben wird.Compressed air refrigerant dryer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the compressed air refrigerant dryer with at least one cooling medium temperature sensor for measuring a cooling medium temperature at a cooling medium inlet of the gas cooler ( 3 ) and at a cooling medium outlet of the gas cooler ( 3 ), at least one refrigerant temperature sensor for measuring a refrigerant temperature and at least one pressure sensor for measuring a refrigerant pressure in the refrigerant line in front of the control valve ( 12 ) and a control unit, wherein the control unit with the temperature and pressure sensors and the control valve ( 12 ) and is configured such that when a coolant temperature measured with the at least one cooling medium temperature sensor is exceeded above a predetermined upper coolant temperature threshold value or when a coolant temperature measured with the at least one coolant temperature sensor exceeds a predetermined upper coolant temperature threshold value of the compressed air temperature threshold value. Refrigerated dryer by means of pressure increase at the control valve ( 12 ) is operated supercritically and falls below the measured with the at least one cooling medium temperature sensor coolant temperature below a predetermined lower cooling medium temperature threshold or falls below the measured with the at least one pressure sensor refrigerant pressure below a predetermined refrigerant pressure threshold value of the compressed air refrigerant dryer by means of pressure reduction at the control valve ( 12 ) is operated subcritically.
DE102014000541.0A 2014-01-15 2014-01-15 Device for obtaining the subcritical operating state at high gas cooler inlet temperatures of a compressed air refrigerant dryer Withdrawn DE102014000541A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014000541.0A DE102014000541A1 (en) 2014-01-15 2014-01-15 Device for obtaining the subcritical operating state at high gas cooler inlet temperatures of a compressed air refrigerant dryer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014000541.0A DE102014000541A1 (en) 2014-01-15 2014-01-15 Device for obtaining the subcritical operating state at high gas cooler inlet temperatures of a compressed air refrigerant dryer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014000541A1 true DE102014000541A1 (en) 2015-07-30

Family

ID=53522641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014000541.0A Withdrawn DE102014000541A1 (en) 2014-01-15 2014-01-15 Device for obtaining the subcritical operating state at high gas cooler inlet temperatures of a compressed air refrigerant dryer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014000541A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017069281A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 Mitsubishi Electric Corporation Vapor compression system and method for controlling operation of vapor compression system
WO2018169844A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Carrier Corporation Pressure relief and recover circuit for refrigeration system, co2 refrigeration system and control method thereof
EP3714963A1 (en) * 2019-03-29 2020-09-30 Kaeser Kompressoren SE Compressed air station
EP3714962A1 (en) * 2019-03-29 2020-09-30 Kaeser Kompressoren SE Compressed air station

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012110237A1 (en) 2012-07-31 2014-02-06 Thermea. Energiesysteme Gmbh refrigeration dryer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012110237A1 (en) 2012-07-31 2014-02-06 Thermea. Energiesysteme Gmbh refrigeration dryer

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017069281A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 Mitsubishi Electric Corporation Vapor compression system and method for controlling operation of vapor compression system
US10830515B2 (en) 2015-10-21 2020-11-10 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System and method for controlling refrigerant in vapor compression system
WO2018169844A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Carrier Corporation Pressure relief and recover circuit for refrigeration system, co2 refrigeration system and control method thereof
EP3714963A1 (en) * 2019-03-29 2020-09-30 Kaeser Kompressoren SE Compressed air station
EP3714962A1 (en) * 2019-03-29 2020-09-30 Kaeser Kompressoren SE Compressed air station
WO2020200904A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 Kaeser Kompressoren Se Compressed air station
WO2020200906A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 Kaeser Kompressoren Se Compressed air station
CN113660994A (en) * 2019-03-29 2021-11-16 凯撒空压机股份有限公司 Compressed air station
CN113710348A (en) * 2019-03-29 2021-11-26 凯撒空压机股份有限公司 Compressed air station

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1926400B1 (en) Method and apparatus for creating an air-conditioned atmosphere
EP1526974B1 (en) Air conditioner for a motor vehicle
DE102017218424A1 (en) Method for operating a refrigerant circuit and vehicle refrigeration system
DE102013206626A1 (en) Heat pump system and method for air conditioning a vehicle
DE102015212550A1 (en) Refrigeration circuit, method for air conditioning of a vehicle and vehicle
EP2256438B1 (en) Improved cooler, in particular for airplanes
DE102014000541A1 (en) Device for obtaining the subcritical operating state at high gas cooler inlet temperatures of a compressed air refrigerant dryer
DE102014108989A1 (en) Branch for a refrigerant flow of a refrigerant circuit
DE102014109331A1 (en) Constant temperature liquid circulating device and method of operation therefor
DE60118588T2 (en) VEHICLE AIR CONDITIONING USING AN OVERCRITICAL CIRCULATION
DE102006014596A1 (en) Device for cooling air using the magnetocaloric effect
EP2692416B1 (en) Refrigerant type dryer
DE102015118105B4 (en) Method and apparatus for operating a refrigeration cycle with a sublimator for carbon dioxide as a refrigerant
DE102017110560A1 (en) Refrigerant circuit of a refrigeration system with an arrangement for defrosting a heat exchanger and method for operating the refrigerant circuit
DE102011014955A1 (en) Cooling system and method for operating a cooling system
DE102012222620A1 (en) Gas cooling device for use in air conditioning apparatus of motor car, has extraction unit over which fluid emerges from device, and switching unit changing heat exchanger surface, over which fluid flows
DE102020206529A1 (en) System for cooling a battery of a motor vehicle and motor vehicle
DE112011100614T5 (en) Arrangement for defrosting an intercooler
DE102019121519A1 (en) Efficiency-optimized cooling circuit for electric vehicles
DE102016103250A1 (en) Motor vehicle air-conditioning circuit
DE102015007564A1 (en) Air conditioning and method of operating an air conditioner
EP2744675A1 (en) Heating/cooling device and method for operating a heating/cooling device
DE102013113229A1 (en) Refrigeration system for a motor vehicle with central or rear engine and method for air conditioning of a motor vehicle with central or rear engine
DE102014108999A1 (en) Method for operating a battery cooler system and battery cooler system
DE112009000657B4 (en) Method for operating a cooling device and cooling device for carrying out such a method

Legal Events

Date Code Title Description
R139 Application of addition to

Ref document number: 102012110237

Country of ref document: DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ENGIE REFRIGERATION GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: THERMEA. ENERGIESYSTEME GMBH, 01458 OTTENDORF-OKRILLA, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: BTB IP BUNGARTZ BALTZER PARTNERSCHAFT MBB PATE, DE

Representative=s name: BUNGARTZ CHRISTOPHERSEN PARTNERSCHAFT MBB PATE, DE

R012 Request for examination validly filed
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination
R409 Internal rectification of the legal status completed