DE102016123277A1

DE102016123277A1 - Refrigeration system and method for controlling a refrigeration system

Info

Publication number: DE102016123277A1
Application number: DE102016123277.7A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dreisbach; Lukas Patryarcha
Original assignee: Wurm & Co KG Elektronische Systeme GmbH
Current assignee: Wurm & Co KG Elektronische Systeme GmbH
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-06-07
Also published as: EP3330644A1; EP3330644B1

Abstract

Eine Kälteanlage zum Betreiben eines Kältekreises mit einem Kältemittel umfasst einen Sammelbehälter zum Sammeln von Kältemittel, mindestens einen Verdampfer, der derart ausgebildet ist, dass er einen ihm zugeführten flüssigen Anteil des im Sammelbehälter befindlichen Kältemittels verdampft, mindestens einen ersten Verdichter, der derart ausgebildet ist, dass er einen gasförmigen Anteil des im Sammelbehälter befindlichen Kältemittels ansaugt und verdichtet, einen dem mindestens einen ersten Verdichter nachgeschalteten Verflüssiger oder Gaskühler, mindestens einen dem Verflüssiger oder Gaskühler nachgeschalteten Ejektor mit einem jeweiligen Sauganschluss, der mit einem Ausgang des mindestens einen Verdampfers verbunden ist, wobei der mindestens eine Ejektor derart ausgebildet ist, dass er das von dem Verflüssiger oder Gaskühler erhaltene Kältemittel und das von dem mindestens einen Verdampfer über den Sauganschluss angesaugte Kältemittel dem Sammelbehälter zuführt, und eine Regelungseinrichtung zur Regelung des Betriebs des Kältekreises. Die Regelungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie den Betrieb des Kältekreises auf Basis einer vorgegebenen Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer regelt.A refrigeration system for operating a refrigeration circuit with a refrigerant comprises a collecting container for collecting refrigerant, at least one evaporator, which is designed such that it vaporizes a liquid portion of the refrigerant contained in the collecting container, at least one first compressor, which is designed such that it sucks in and compresses a gaseous portion of the refrigerant in the collecting container, a condenser or gas cooler connected downstream of the at least one first compressor, at least one ejector downstream of the condenser or gas cooler with a respective suction port connected to an outlet of the at least one evaporator, wherein the at least one ejector is designed such that it supplies the refrigerant obtained from the condenser or gas cooler and the refrigerant sucked by the at least one evaporator via the suction port to the collecting container , And a control device for controlling the operation of the refrigeration circuit. The control device is designed such that it regulates the operation of the refrigeration circuit on the basis of a predetermined relationship between the state of the refrigerant in the sump and the state of the refrigerant after the at least one evaporator.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kälteanlage und ein Verfahren zur Regelung einer Kälteanlage.The present invention relates to a refrigeration system and a method for controlling a refrigeration system.

Eine Kälteanlage, beispielsweise für eine oder mehrere Kühlstellen in Lebensmittelmärkten, betreibt einen Kältekreis mit einem Kältemittel. Die Kälteanlage umfasst einen Sammelbehälter zum Sammeln von Kältemittel, mindestens einen Verdampfer, der derart ausgebildet ist, dass er einen ihm zugeführten flüssigen Anteil des im Sammelbehälter befindlichen Kältemittels verdampft, mindestens einen ersten Verdichter, der derart ausgebildet ist, dass er einen gasförmigen Anteil des im Sammelbehälter befindlichen Kältemittels ansaugt und verdichtet, einen dem mindestens einen ersten Verdichter nachgeschalteten Verflüssiger oder Gaskühler, mindestens einen dem Verflüssiger oder Gaskühler nachgeschalteten Ejektor mit einem jeweiligen Sauganschluss, der mit einem Ausgang des mindestens einen Verdampfers verbunden ist, wobei der mindestens eine Ejektor derart ausgebildet ist, dass er das von dem Verflüssiger oder Gaskühler erhaltene Kältemittel und das von dem mindestens einen Verdampfer über den Sauganschluss angesaugte Kältemittel dem Sammelbehälter zuführt, und eine Regelungseinrichtung zur Regelung des Betriebs des Kältekreises.A refrigeration system, for example for one or more refrigeration points in food markets, operates a refrigeration circuit with a refrigerant. The refrigeration system comprises a collecting container for collecting refrigerant, at least one evaporator, which is designed such that it vaporizes a liquid portion of the refrigerant contained in the collecting container, at least one first compressor, which is designed such that it forms a gaseous portion of the Sucking and compressing the sump located at least one first compressor downstream condenser or gas cooler, at least one of the condenser or gas cooler downstream ejector with a respective suction port which is connected to an outlet of the at least one evaporator, wherein the at least one ejector is formed in that it supplies the refrigerant obtained from the condenser or gas cooler and the refrigerant sucked from the at least one evaporator via the suction port to the collecting container, and a regulating device for controlling the operation of the refrigeration circuit.

Der Verdampfungsdruck und damit auch die Verdampfungstemperatur, d.h. der Druck und die Temperatur des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer, sind durch die mit dem mindestens einen Verdampfer zu erreichende Kühlstellentemperatur nach oben begrenzt. Bei herkömmlichen Kälteanlagen wird die maximal zulässige Verdampfungstemperatur durch geeignete Regler ermittelt und die Verdampfungstemperatur bzw. der Verdampfungsdruck werden entsprechend nachgeführt.The evaporation pressure and thus also the evaporation temperature, i. the pressure and the temperature of the refrigerant downstream of the at least one evaporator are limited by the cooling point temperature to be reached with the at least one evaporator. In conventional refrigeration systems, the maximum permissible evaporation temperature is determined by suitable regulators and the evaporation temperature and the evaporation pressure are adjusted accordingly.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kälteanlage zu schaffen, die eine höhere Effizienz gegenüber herkömmlichen Kälteanlagen aufweist.An object of the invention is to provide a refrigeration system which has a higher efficiency over conventional refrigeration systems.

Diese Aufgabe wird durch eine Kälteanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und insbesondere dadurch, dass die Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie den Betrieb des Kältekreises auf Basis einer vorgegebenen Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer regelt.This object is achieved by a refrigeration system with the features of claim 1 and in particular by the fact that the control device is designed such that it controls the operation of the refrigeration circuit based on a predetermined relationship between the state of the refrigerant in the reservoir and the state of the refrigerant after the at least regulates an evaporator.

Die erfindungsgemäße Kälteanlage erlaubt es, zumindest eine vorgegebene optimale Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer derart auszuwählen, dass der mindestens eine Ejektor für zumindest einen Betriebszustand des Kältekreises eine maximale Effizienz erreicht und die von dem mindestens einen Ejektor verrichtete Arbeitsleistung maximiert wird. Hierbei kann die genannte vorgegebene Beziehung als konstanter Wert festgelegt sein oder während des Betriebs der Kälteanlage in Abhängigkeit von weiteren Parametern variieren. Indem die vorgegebene Beziehung der Regelung der Kälteanlage zugrunde gelegt wird, wird eine einfache, stabile Regelung ermöglicht.The refrigeration system according to the invention makes it possible to select at least one predetermined optimal relationship between the state of the refrigerant in the collecting container and the state of the refrigerant after the at least one evaporator such that the at least one ejector reaches maximum efficiency for at least one operating state of the refrigerating circuit and that of the at least one ejector performed work is maximized. In this case, said predetermined relationship may be fixed as a constant value or vary during operation of the refrigeration system in dependence on further parameters. By applying the predetermined relationship of control of the refrigeration system, a simple, stable control is made possible.

Die genannte vorgegebene Beziehung kann einen einzelnen Wert (z.B. einen einzelnen kontanten oder variablen Wert) oder eine Vielzahl von Werten (z.B. in Form einer Kennlinie, die zusätzliche Abhängigkeiten enthält) umfassen. Insbesondere können durch Verwendung einer Kennlinie unterschiedliche Betriebszustände (einschließlich unterschiedlicher Betriebsparameter) berücksichtigt werden, wie beispielsweise unterschiedliche Druckwerte oder Temperaturwerte des Kältemittels am Eingang des Ejektors oder beispielsweise eine unterschiedliche Parametrierung für einen Sommer- und Winterbetrieb.Said predetermined relationship may comprise a single value (e.g., a single contant or variable value) or a plurality of values (e.g., in the form of a characteristic including additional dependencies). In particular, by using a characteristic curve, different operating states (including different operating parameters) can be taken into account, such as different pressure values or temperature values of the refrigerant at the inlet of the ejector or, for example, a different parameterization for a summer and winter operation.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen genannt und werden nachfolgend erläutert.Advantageous embodiments of the invention are mentioned in the dependent claims and are explained below.

Vorzugsweise ist der genannte Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter durch den Druck und/oder die Temperatur des Kältemittels im Sammelbehälter gegeben, und der genannte Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer ist durch den Druck und/oder die Temperatur des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer gegeben.Preferably, said state of the refrigerant in the sump is given by the pressure and / or the temperature of the refrigerant in the sump, and said state of the refrigerant after the at least one evaporator is by the pressure and / or the temperature of the refrigerant after the at least one evaporator given.

In besonders vorteilhafter Weise kann die genannte vorgegebene Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer ein vorgegebenes Verhältnis zwischen dem Druck des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Druck des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer sein. Alternativ kann die genannte vorgegebene Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer auch ein vorgegebenes Verhältnis zwischen der Temperatur des Kältemittels im Sammelbehälter und der Temperatur des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer sein.In a particularly advantageous manner, said predetermined relationship between the state of the refrigerant in the sump and the state of the refrigerant after the at least one evaporator may be a predetermined ratio between the pressure of the refrigerant in the sump and the pressure of the refrigerant after the at least one evaporator. Alternatively, said predetermined relationship between the state of the refrigerant in the sump and the state of the refrigerant after at least one evaporator also be a predetermined ratio between the temperature of the refrigerant in the sump and the temperature of the refrigerant after the at least one evaporator.

Die Regelungseinrichtung kann ferner derart ausgebildet sein, dass sie den Druck des Kältemittels im Sammelbehälter auf einen Sollwert oder einen Sollwertbereich anhand des vorgegebenen Druckverhältnisses (also des vorgegebenen Verhältnisses zwischen dem Druck des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Druck des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer) regelt. Alternativ kann die Regelungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie die Temperatur des Kältemittels im Sammelbehälter auf einen Sollwert oder einen Sollwertbereich anhand des vorgegebenen Temperaturverhältnisses (also des vorgegebenen Verhältnisses zwischen der Temperatur des Kältemittels im Sammelbehälter und der Temperatur des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer) regelt. Dieses Vorgehen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein erwünschter Wert für den Druck oder die Temperatur des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer vorgegeben ist. Dieser Wert kann über den vorab festgelegten Wert des vorgegebenen Verhältnisses in den Sollwert für den Druck oder die Temperatur des Kältemittels im Sammelbehälter umgerechnet werden, welcher der Regelung zugrunde gelegt wird. Der für die Regelung benötigte Istwert des Drucks bzw. der Temperatur des Kältemittels im Sammelbehälter kann mittels eines am oder im Sammelbehälter vorgesehenen Sensors ermittelt werden.The control device may also be designed such that it regulates the pressure of the refrigerant in the collecting container to a desired value or a setpoint range based on the predetermined pressure ratio (ie the predetermined ratio between the pressure of the refrigerant in the sump and the pressure of the refrigerant after the at least one evaporator) , Alternatively, the control device may be designed such that it regulates the temperature of the refrigerant in the collecting container to a desired value or a setpoint range based on the predetermined temperature ratio (ie the predetermined ratio between the temperature of the refrigerant in the sump and the temperature of the refrigerant after the at least one evaporator) , This procedure is particularly advantageous if a desired value for the pressure or the temperature of the refrigerant after the at least one evaporator is predetermined. This value can be converted over the predetermined value of the predetermined ratio into the desired value for the pressure or the temperature of the refrigerant in the collecting container, which is the basis of the regulation. The actual value of the pressure or the temperature of the refrigerant in the collecting container required for the regulation can be determined by means of a sensor provided on or in the collecting container.

Der jeweilige Sollwert kann insbesondere auch einer Begrenzung nach oben und unten unterzogen werden, um einen Sollwertbereich zu erhalten.In particular, the respective setpoint value can also be subjected to an upper and lower limitation in order to obtain a setpoint range.

In besonders vorteilhafter Weise kann die Regelungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie den Druck des Kältemittels im Sammelbehälter auf einen Sollwert P_MD-Sollwert oder einen vorgegebenen Bereich um den Sollwert P_MD-Sollwert regelt, wobei der Sollwert P_MD-Sollwert sich aus der Gleichung P_MD-Sollwert = η_OPT * P₀ ergibt. In der vorstehenden Gleichung ist η_OPT ein vorgegebener Wert für die Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer. P₀ ist vorzugsweise ein Sollwert für den Druck des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer. P₀ kann aber auch der Istwert des Drucks des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer sein, der von einem entsprechenden Sensor gemessen werden kann.In a particularly advantageous manner, the control device may be designed such that it regulates the pressure of the refrigerant in the reservoir to a target value P _{MD setpoint} or a predetermined range around the setpoint P _{MD setpoint} , wherein the setpoint P _{MD setpoint} is from the equation P _{MD setpoint} = η _OPT * P ₀ . In the above equation, η _{OPT is} a predetermined value for the relationship between the state of the refrigerant in the sump and the state of the refrigerant after the at least one evaporator. P ₀ is preferably a desired value for the pressure of the refrigerant after the at least one evaporator. P ₀ can also be the actual value of the pressure of the refrigerant after the at least one evaporator, which can be measured by a corresponding sensor.

Die von der Regelungseinrichtung verwendete vorgegebene Beziehung zwischen dem Zustand (z.B. Druck oder Temperatur) des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Zustand (z.B. Druck oder Temperatur) des Kältemittels nach dem Verdampfer kann insbesondere auf Basis der besonderen Gegebenheiten des oder der Ejektors/en (z.B. Geometrie des Ejektors) festgelegt sein. Da der jeweilige Ejektor eine Vorverdichtung des gasförmigen Kältemittels durchführt und somit für den oder die ersten Verdichter eine Arbeitsentlastung bewirkt, steigt aufgrund der gesteigerten Effizienz des Ejektors auch (indirekt) die Effizienz der gesamten Kälteanlage.The predetermined relationship between the state (eg pressure or temperature) of the refrigerant in the collecting container and the state (eg pressure or temperature) of the refrigerant downstream of the evaporator used by the regulating device can in particular be based on the particular conditions of the ejector (s) (eg geometry the ejector). Since the respective ejector performs a pre-compression of the gaseous refrigerant and thus causes a work relief for the first compressor or compressors, the efficiency of the entire refrigeration system also increases (indirectly) due to the increased efficiency of the ejector.

Zusätzlich zu den besonderen Gegebenheiten des Ejektors können für die Festlegung der genannten vorgegebenen Beziehung weitere Parameter, welche den Gesamtwirkungsgrad der Kälteanlage beeinflussen, jedoch auch unmittelbar berücksichtigt werden. Ein derartiger weiterer Parameter ist insbesondere die Effizienz bzw. Leistungszahl des oder der ersten Verdichter(s). Die Effizienz von Kälteverdichtern hängt maßgeblich von den Eintritts- und Austrittsbedingungen des Verdichters ab. So steigt die Effizienz beispielsweise, wenn in einem vorgelagerten Sammelbehälter und somit am Verdichtereingang der Druck erhöht ist. Die vorstehend im Zusammenhang mit dem Ejektor erläuterte vorteilhafte Wirkung der Vorverdichtung des gasförmigen Kältemittels kann somit gemäß einer Ausführungsform auch dadurch berücksichtigt werden, dass die Regelung des Betriebs des Kältekreises auf einer „überlagerten“ Effizienzkennlinie aus Ejektoreffizienz und Verdichtereffizienz basiert, d.h. die genannte vorgegebene Beziehung kann auf Basis einer kombinierten Kennlinie aus Effizienz des mindestens einen Ejektors und Effizienz des mindestens einen ersten Verdichters festgelegt sein. Insbesondere kann die Wahl des genannten Sollwerts für den Druck oder die Temperatur des Kältemittels im Sammelbehälter auf einer solchen „überlagerten“ Effizienzkennlinie basieren.In addition to the particular conditions of the ejector, further parameters influencing the overall efficiency of the refrigeration system can also be taken into account directly for the determination of the named predetermined relationship. Such a further parameter is in particular the efficiency or coefficient of performance of the first compressor (s). The efficiency of refrigeration compressors depends largely on the inlet and outlet conditions of the compressor. For example, the efficiency increases when the pressure in an upstream collecting container and thus at the compressor inlet is increased. The advantageous effect of the precompression of the gaseous refrigerant explained above in connection with the ejector can thus also be taken into account, according to one embodiment, by the fact that the regulation of the operation of the refrigeration circuit is based on a "superposed" efficiency characteristic of ejector efficiency and compressor efficiency, i. said predetermined relationship may be determined based on a combined characteristic of efficiency of the at least one ejector and efficiency of the at least one first compressor. In particular, the choice of said setpoint for the pressure or temperature of the refrigerant in the sump can be based on such a "superimposed" efficiency curve.

Als Stellgröße für die von der Regelungseinrichtung durchgeführte Regelung können verschiedene Größen herangezogen werden.As a manipulated variable for the performed by the control device regulation different sizes can be used.

Insbesondere kann die Regelungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie zur Regelung des Betriebs des Kältekreises die Saugleistung des oder der ersten Verdichter(s) steuert. Die Steuerung der Saugleistung des jeweiligen Verdichters kann insbesondere durch Anpassen der Drehzahl des Verdichters oder -je nach Typ des Verdichters - durch andere Maßnahmen erfolgen, wie beispielsweise durch Variieren der Anzahl der aktiven Zylinderbänke des Verdichters. Eine Erhöhung der Leistung des jeweiligen ersten Verdichters führt zu einer Absenkung des Drucks des Kältemittels im Sammelbehälter, wohingegen eine Absenkung der Leistung des jeweiligen ersten Verdichters den Druck des Kältemittels im Sammelbehälter erhöht.In particular, the control device can be designed such that it controls the control of the operation of the refrigerant circuit, the suction power of the first or the first compressor (s). The control of the suction power of the respective compressor can be effected in particular by adjusting the speed of the compressor or-depending on the type of compressor-by other means, such as by varying the number of active cylinder banks of the compressor. An increase in the performance of the respective first compressor leads to a lowering of the pressure of the refrigerant in the collecting container, whereas a reduction of the power of the respective first compressor increases the pressure of the refrigerant in the collecting container.

Ferner kann die Regelungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie parallel zur Regelung des Betriebs des Kältekreises über die Leistung des oder der ersten Verdichter(s), oder auch anstelle dieser Steuerung, einen durch den oder die Ejektor(en) strömenden Treibmittelmassenstrom steuert. Hierfür kann ein (Absperr- oder Regel-)Ventil dem Eingang des jeweiligen Ejektors vorgeschaltet oder in den Ejektor integriert sein, wobei über das Ventil bzw. über dessen Öffnungsquerschnitt der Treibmittelmassenstrom des Ejektors angepasst und somit die Saugleistung des Ejektors variiert werden. Ein solches (Absperr- oder Regel-)Ventil kann stetig oder stufig ausgeführt sein.Furthermore, the control device may be designed such that it controls, in parallel with the regulation of the operation of the refrigeration circuit via the power of the first compressor (s), or also instead of this control, a propellant mass flow flowing through the ejector (s). For this purpose, a (shut-off or control) valve upstream of the input of the respective ejector or be integrated into the ejector, being adapted via the valve or the opening cross-section of the propellant mass flow of the ejector and thus the suction power of the ejector can be varied. Such a (shut-off or control) valve can be carried out continuously or in stages.

Alternativ zu einem derartigen Ventil am Eingang des jeweiligen Ejektors oder als integrierter Bestandteil des Ejektors kann der Treibmittelmassenstrom durch den Ejektor auch auf andere Weise einstellbar sein, oder es kann ein (Absperr- oder Regel-)Ventil am Ausgang des Ejektors vorgesehen sein.As an alternative to such a valve at the inlet of the respective ejector or as an integral part of the ejector, the propellant mass flow through the ejector can also be adjusted in another way, or a (shut-off or regulating) valve can be provided at the outlet of the ejector.

Sofern die Druckdifferenz über den jeweiligen Ejektor konstant ist, führt ein größerer Treibmittelmassenstrom durch den Ejektor zu einer Zunahme der beim Drosselvorgang freiwerdenden Energie und somit zu einer höheren Saugleistung des Ejektors. Mit einer höheren Saugleistung stellt sich tendenziell auch ein tieferer Druck des Kältemittels nach dem jeweiligen Verdampfer ein. Ein kleinerer Treibmittelmassenstrom führt demgegenüber zu einer niedrigeren Saugleistung des Ejektors und somit zu einem höheren Druck des Kältemittels nach dem jeweiligen Verdampfer.If the pressure difference across the respective ejector is constant, a larger propellant mass flow through the ejector leads to an increase in the energy released during the throttling process and thus to a higher suction power of the ejector. With a higher suction power, a lower pressure of the refrigerant also tends to occur after the respective evaporator. In contrast, a smaller propellant mass flow leads to a lower suction power of the ejector and thus to a higher pressure of the refrigerant after the respective evaporator.

Weiterhin kann zwischen dem Verflüssiger oder Gaskühler und dem Sammelbehälter ein Expansionsventil angeordnet sein, welches parallel zu dem mindestens einen Ejektor geschaltet ist.Furthermore, an expansion valve can be arranged between the condenser or gas cooler and the collecting container, which is connected in parallel to the at least one ejector.

Gemäß einer Ausführungsform kann mindestens ein zweiter Verdichter zwischen dem mindestens einen Verdampfer und dem Verflüssiger oder Gaskühler angeordnet sein, um gasförmiges Kältemittel vom Ausgang des mindestens einen Verdampfers zu dem Verflüssiger oder Gaskühler zu fördern. Dadurch kann ein Teil des von dem mindestens einen Verdampfer erzeugten Gases direkt wieder dem Verflüssiger oder Gaskühler zugeführt werden.According to one embodiment, at least one second compressor may be disposed between the at least one evaporator and the condenser or gas cooler for conveying gaseous refrigerant from the outlet of the at least one evaporator to the condenser or gas cooler. As a result, part of the gas generated by the at least one evaporator can be returned directly to the condenser or gas cooler.

Weiterhin kann gasförmiges Kältemittel durch ein zwischen dem Sammelbehälter und dem mindestens einen zweiten Verdichter angeordnetes weiteres Expansionsventil direkt von dem Sammelbehälter zu dem mindestens einen zweiten Verdichter einstellbar strömen, ohne dass dieses Kältemittel den mindestens einen Verdampfer durchläuft.Furthermore, gaseous refrigerant can be adjusted to flow directly from the collecting container to the at least one second compressor by means of a further expansion valve arranged between the collecting container and the at least one second compressor, without this refrigerant passing through the at least one evaporator.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Regelung einer Kälteanlage, die einen Kältekreis mit einem Kältemittel betreibt. Die Kälteanlage umfasst einen Sammelbehälter zum Sammeln von Kältemittel, mindestens einen Verdampfer, der einen ihm zugeführten flüssigen Anteil des im Sammelbehälter befindlichen Kältemittels verdampft, mindestens einen ersten Verdichter, der einen gasförmigen Anteil des im Sammelbehälter befindlichen Kältemittels ansaugt und verdichtet, einen dem mindestens einen ersten Verdichter nachgeschalteten Verflüssiger oder Gaskühler, und mindestens einen dem Verflüssiger oder Gaskühler nachgeschalteten Ejektor mit einem jeweiligen Sauganschluss, der mit einem Ausgang des mindestens einen Verdampfers verbunden ist, wobei der mindestens eine Ejektor das von dem Verflüssiger oder Gaskühler erhaltene Kältemittel und das von dem mindestens einen Verdampfer über den Sauganschluss angesaugte Kältemittel dem Sammelbehälter zuführt. Der Betrieb des Kältekreises wird auf Basis einer vorgegebenen Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer geregelt.The invention also relates to a method for controlling a refrigeration system, which operates a refrigerant circuit with a refrigerant. The refrigeration system comprises a collecting container for collecting refrigerant, at least one evaporator which evaporates a liquid portion of the refrigerant contained in the collecting container, at least one first compressor, which sucks and compresses a gaseous portion of the refrigerant located in the collecting container, one the at least one first Compressor downstream condenser or gas cooler, and at least one of the condenser or gas cooler downstream ejector with a respective suction port which is connected to an output of the at least one evaporator, wherein the at least one ejector obtained from the condenser or gas cooler refrigerant and that of the at least one The evaporator feeds suctioned refrigerant to the sump via the suction connection. The operation of the refrigeration cycle is controlled based on a predetermined relationship between the state of the refrigerant in the sump and the state of the refrigerant after the at least one evaporator.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Regelungseinrichtung für eine Kälteanlage, wobei die Regelungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.Furthermore, the invention relates to a control device for a refrigeration system, wherein the control device is designed according to an embodiment of the method according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer Kälteanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer Kälteanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

The invention will now be described by way of example only with reference to the drawings.

1 shows a schematic representation of the structure of a refrigeration system according to a first embodiment.
2 shows a schematic representation of the structure of a refrigeration system according to a second embodiment.

1 zeigt eine transkritische Kälteanlage 10 zum Betreiben eines Kältekreises mit einem Kältemittel. Die Kälteanlage 10 dient beispielsweise in einem Lebensmittelmarkt zum Kühlen eines Kühlraums, des Inhalts eines Kühlmöbels der Normalkühlung und/oder des Inhalts eines Kühlmöbels der Tiefkühlung. Das Kältemittel kann ein synthetisches oder natürliches Kältemittel, insbesondere CO₂, sein. In 1 sind Leitungen, durch die das Kältemittel strömt, durch durchgezogene Linien gekennzeichnet, wobei Pfeile die Strömungsrichtung des Kältemittels anzeigen. Signalleitungen zur Übertragung elektrischer und/oder optischer Signale sind durch gestrichelte Linien dargestellt. 1 shows a transcritical refrigeration plant 10 for operating a refrigeration circuit with a refrigerant. The refrigeration system 10 is used, for example, in a food market for cooling a cold room, the contents of a cooling cabinet of the normal cooling and / or the contents of a refrigerated cabinet of deep freezing. The refrigerant may be a synthetic or natural refrigerant, especially CO ₂ . In 1 are lines through which the refrigerant flows, indicated by solid lines, wherein arrows indicate the flow direction of the refrigerant. Signal lines for transmitting electrical and / or optical signals are shown by dashed lines.

Die Kälteanlage 10 umfasst einen Sammelbehälter 11 zum Sammeln von Kältemittel, mindestens einen Verdampfer 12, mindestens einen ersten Verdichter 13, einen Verflüssiger oder Gaskühler 14, mindestens einen Ejektor 15 mit einem jeweiligen Sauganschluss 16 und eine Regelungseinrichtung 17.The refrigeration system 10 includes a collection container 11 for collecting refrigerant, at least one evaporator 12 , at least one first compressor 13 , a condenser or gas cooler 14 , at least one ejector 15 with a respective suction connection 16 and a control device 17 ,

Der Eingang des Verdampfers 12 ist über eine Leitung 18 mit dem Sammelbehälter 11 verbunden, wobei die Leitung 18 im unteren Bereich des Sammelbehälters 11 abzweigt. In die Leitung 18 ist stromaufwärts von dem Verdampfer 12 ein Expansionsventil 19 geschaltet.The entrance of the evaporator 12 is over a line 18 with the collection container 11 connected, the line 18 branches off in the lower part of the collecting container 11. Into the line 18 is upstream of the evaporator 12 an expansion valve 19 connected.

Der Eingang des ersten Verdichters 13 ist über eine Saugleitung 20 mit dem Sammelbehälter 11 verbunden, wobei die Saugleitung 20 im oberen Bereich des Sammelbehälters 11 abzweigt. Der Verflüssiger oder Gaskühler 14 ist dem ersten Verdichter 13 nachgeschaltet.The entrance of the first compressor 13 is via a suction line 20 with the collection container 11 connected, the suction line 20 in the upper area of the collection container 11 branches. The condenser or gas cooler 14 is the first compressor 13 downstream.

Der Ejektor 15, der statisch oder regelbar sein kann, ist in dem Kältekreis stromabwärts von dem Verflüssiger oder Gaskühler 14 angeordnet. Der Sauganschluss 16 des Ejektors 15 ist über eine Leitung 21 mit dem Ausgang des Verdampfers 12 verbunden. Einem Eingang des Ejektors 15 ist ein Absperr- oder Regelventil 22 vorgeschaltet. Das Absperr- oder Regelventil 22 kann auch in den Ejektor 15 integriert sein. Sofern die Kälteanlage 10 mehrere Ejektoren 15 enthält, sind diese in parallelen Zweigen angeordnet und ihre Sauganschlüsse 16 sind jeweils mit dem Ausgang des Verdampfers 12 verbunden. Außerdem sind den Ejektoren 15 entsprechende Absperr- oder Regelventile 22 vorgeschaltet oder diese sind in die Ejektoren 15 integriert.The ejector 15 , which may be static or controllable, is in the refrigeration circuit downstream of the condenser or gas cooler 14 arranged. The suction port 16 of the ejector 15 is over a line 21 with the outlet of the evaporator 12 connected. An input of the ejector 15 is a shut-off or control valve 22 upstream. The shut-off or control valve 22 can also be in the ejector 15 be integrated. Unless the refrigeration system 10 several ejectors 15 contains, these are arranged in parallel branches and their suction ports 16 are each with the output of the evaporator 12 connected. Besides, the ejectors 15 appropriate shut-off or control valves 22 upstream or these are in the ejectors 15 integrated.

Sofern die Kälteanlage 10 mehrere Verdampfer 12 umfasst, können ein oder mehrere Ejektoren 15 mit einem jeweiligen Verdampfer 12 über ihre Sauganschlüsse 16 verbunden sein. Ferner ist in diesem Fall stromaufwärts von jedem der Verdampfer 12 ein jeweiliges Expansionsventil 19 angeordnet.Unless the refrigeration system 10 several evaporators 12 includes, one or more ejectors 15 with a respective evaporator 12 be connected via their suction ports 16. Further, in this case, upstream of each of the evaporators 12 a respective expansion valve 19 arranged.

Darüber hinaus enthält die Kälteanlage 10 einen zu dem Ejektor 15 parallelen Zweig mit einem darin angeordneten Expansionsventil 23, auch Hochdruckdrosselventil genannt. Auf den Zweig mit dem Expansionsventil 23 kann alternativ auch verzichtet werden.In addition, the refrigeration system contains 10 one to the ejector 15 parallel branch with an expansion valve arranged therein 23 , also called high-pressure throttle valve. On the branch with the expansion valve 23 Alternatively, it can be dispensed with.

Die parallelen Zweige mit dem mindestens einen Ejektor 15 und dem Expansionsventil 23 führen zu dem Sammelbehälter 11, auch Mitteldruckbehälter oder Separator genannt.The parallel branches with the at least one ejector 15 and the expansion valve 23 lead to the collection container 11 , also called medium pressure vessel or separator.

Stromabwärts von dem Verdampfer 12 ist ein Sensor 24 vorgesehen, der den Druck und/oder die Temperatur in der Leitung 21 misst. Ferner misst ein Sensor 25 den Druck und/oder die Temperatur in dem Sammelbehälter 11, und ein Sensor 26 misst den Druck und/oder die Temperatur stromabwärts von dem Verflüssiger oder Verdampfer 14.Downstream of the evaporator 12 is a sensor 24 provided that the pressure and / or the temperature in the pipe 21 measures. Further, a sensor 25 measures the pressure and / or temperature in the sump 11 , and a sensor 26 measures the pressure and / or temperature downstream of the condenser or evaporator 14 ,

Signalleitungen 27 und 28 verbinden Signalausgänge des Sensors 24 bzw. des Sensors 25 mit Signaleingängen der Regelungseinrichtung 17 und dienen dazu, die von den Sensoren 24 und 25 ermittelten Messwerte der Regelungseinrichtung 17 zuzuführen. Obgleich eine entsprechende Signalleitung in 1 nicht eingezeichnet ist, können auch die von dem Sensor 26 ermittelten Messwerte der Regelungseinrichtung 17 zugeführt werden. Die Regelungseinrichtung 17 erzeugt anhand der ihr zugeführten Messwerte Steuersignale, die über Signalleitungen 29 und 30 in Steuereingänge des ersten Verdichters 13 und des Absperr- oder Regelventils 22 eingespeist werden.signal lines 27 and 28 connect signal outputs of the sensor 24 or the sensor 25 with signal inputs of the control device 17 and serve those of the sensors 24 and 25 supplied measured values of the control device 17 supply. Although a corresponding signal line in 1 not shown, can also from the sensor 26 determined measured values of the control device 17 be supplied. The control device 17 uses the measured values supplied to it to generate control signals via signal lines 29 and 30 in control inputs of the first compressor 13 and the shut-off or control valve 22 be fed.

Während des Betriebs der Kälteanlage 10 wird der flüssige Anteil des in dem Sammelbehälter 11 gesammelten Kältemittels über die Leitung 18 dem Expansionsventil 19 zugeführt, welches das flüssige Kältemittel in den Verdampfer 12 einspritzt. Der Verdampfer 12 erzeugt ein Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Kältemittel, auch Nassdampf genannt, das von dem Ejektor 15 über die Leitung 21 abgesaugt und auf ein höheres Druckniveau gebracht wird. Die von dem Ejektor 15 durchgeführte Vorverdichtung bedeutet eine Arbeitsentlastung für den ersten Verdichter 13. Von dem Ejektor 15 strömt das Kältemittel in den Sammelbehälter 11.During operation of the refrigeration system 10 is the liquid portion of the in the sump 11 collected refrigerant via the line 18 the expansion valve 19 fed to the liquid refrigerant in the evaporator 12 injects. The evaporator 12 produces a mixture of gaseous and liquid refrigerant, also called wet steam, from the ejector 15 over the line 21 is sucked off and brought to a higher pressure level. The pre-compression performed by the ejector 15 means an unloading of the first compressor 13 , From the ejector 15 the refrigerant flows into the collecting container 11th

Der gasförmige Anteil des im Sammelbehälter 11 befindlichen Kältemittels wird von dem ersten Verdichter 13 über die Saugleitung 20 angesaugt und nach der Verdichtung dem Verflüssiger oder Gaskühler 14 zugeführt. Beim anschließenden Drosselvorgang über den Ejektor 15 bzw. das Expansionsventil 23 entsteht zum einen flüssiges Kältemittel für die Versorgung des Verdampfers 12 und zum anderen Drosselgas, welches wieder von dem ersten Verdichter 13 abgeführt werden muss. The gaseous portion of the collection container 11 located refrigerant is from the first compressor 13 over the suction line 20 aspirated and after compression to the condenser or gas cooler 14 fed. During the subsequent throttling process via the ejector 15 or the expansion valve 23 On the one hand, liquid refrigerant is generated for the supply of the evaporator 12 and on the other throttle gas, which again from the first compressor 13 must be dissipated.

Die Regelungseinrichtung 17 regelt den Betrieb des Kältekreises auf Basis einer zuvor festgelegten optimalen Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter 11 und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer 12. Die vorherige Festlegung der genannten optimalen Beziehung kann empirisch (z.B. aufgrund eines oder mehrerer Kalibrierungsläufe des Kältekreises) oder rechnerisch (insbesondere gemäß der speziellen Geometrie des Ejektors und/oder der Auslegung des Kältekreises) erfolgen.The control device 17 controls the operation of the refrigerant circuit based on a predetermined optimal relationship between the state of the refrigerant in the sump 11 and the state of the refrigerant after the at least one evaporator 12 , The prior determination of the said optimal relationship can be made empirically (eg due to one or more calibration runs of the refrigeration circuit) or mathematically (in particular according to the specific geometry of the ejector and / or the design of the refrigeration circuit).

Ein erwünschter Wert für den Druck P₀ des Kältemittels stromabwärts von dem Verdampfer 12, auch Verdampfungsdruck genannt, oder für die Temperatur T₀ des Kältemittels stromabwärts von dem Verdampfer 12, auch Verdampfungstemperatur genannt, wird über die zuvor festgelegte optimale Beziehung in einen Sollwert für den Druck P_MD des Kältemittels im Sammelbehälter 11, auch Sammler- oder Mitteldruck genannt, oder für die Temperatur T_MD des Kältemittels im Sammelbehälter 11, auch Sammler- oder Mitteltemperatur genannt, umgerechnet. Dieser Sollwert wird der Regelung zugrunde gelegt. Der Druck P₀ und die Temperatur T₀ werden von dem Sensor 24 gemessen, und der Druck P_MD und die Temperatur T_MD werden von dem Sensor 25 gemessen.A desired value for the pressure P _{0 of} the refrigerant downstream of the evaporator 12 , also called evaporation pressure, or for the temperature T _{0 of} the refrigerant downstream of the evaporator 12 , Also called evaporation temperature, is above the predetermined optimal relationship in a set value for the pressure P _{MD of} the refrigerant in the sump 11 , also called collector or medium pressure, or for the temperature T _{MD of} the refrigerant in the reservoir 11 , also called collector or middle temperature, converted. This setpoint is used as the basis for the control. The pressure P ₀ and the temperature T ₀ are from the sensor 24 measured, and the pressure P _MD and the temperature T _MD are from the sensor 25 measured.

Bei der zuvor festgelegten optimalen Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter 11 und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer 12 kann es sich insbesondere um ein optimales Druckverhältnis η_OPT zwischen dem Druck P_MD im Sammelbehälter 11 und dem Druck P₀ des Kältemittels am Ausgang des Verdampfers 12 handeln: $η_{OPT} = P_{MD} {/P}_{0}$

At the predetermined optimal relationship between the state of the refrigerant in the sump 11 and the state of the refrigerant after the at least one evaporator 12 in particular, this may be an optimum pressure ratio η _OPT between the pressure P _MD in the collecting container 11 and the pressure P _{0 of} the refrigerant at the outlet of the evaporator 12 act:

η_{OPT} = P_{MD} {/ P}_{0}

Alternativ können die Drücke P_MD und P₀ auch über die korrespondierenden Temperaturen T_MD und T₀ ausgedrückt werden.Alternatively, the pressures P _MD and P _{0 can} also be expressed via the corresponding temperatures T _MD and T ₀ .

Die entsprechende Gleichung zur Berechnung des Sollwerts P_MD-Sollwert für den Druck P_MD im Sammelbehälter 11 lautet dann: $P_{MD_Sollwert} = η_{OPT} {*P}_{0}$

The corresponding equation for calculating the setpoint P _{MD setpoint} for the pressure P _MD in the sump 11 is then:

P_{MD_Sollwert} = η_{OPT} {* P}_{0}

Für den Druck P₀ wird bevorzugt der Sollwert des Verdampfungsdrucks eingesetzt. Allerdings ist es grundsätzlich auch möglich, den Istwert des von dem Sensor 24 gemessenen Drucks zu verwenden.For the pressure P ₀ , the desired value of the evaporation pressure is preferably used. However, it is also possible in principle to read the actual value of the sensor 24 to use measured pressure.

Der durch die Umrechnung ermittelte Sollwert P_MD-Sollwert kann einer Begrenzung nach oben und unten unterzogen werden, um einen Sollwertbereich zu erhalten. Die Bereichsgrenzen können fest oder einstellbar sein oder können durch andere Regelprozesse vorgegeben werden. Dadurch wird der Druck P_MD unabhängig von dem Sollwert P_MD-Sollwert über das optimale Druckverhältnis η_OPT in einem vorgebbaren Arbeitsbereich gehalten. Beim Überschreiten der Bereichsgrenzen wird der optimierte Betrieb gezielt verlassen.The setpoint P _{MD set point} determined by the conversion may be subjected to an up and down limitation to obtain a set point range. The range limits can be fixed or adjustable or can be specified by other control processes. As a result, the pressure P _{MD is} kept within a predefinable working range independent of the desired value P _{MD setpoint} via the optimum pressure ratio η _OPT . When the range limits are exceeded, the optimized operation is deliberately left.

Die optimalen Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter 11 und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer 12 kann beispielsweise von der Geometrie des Ejektors 15, von der Einbausituation des Ejektors 15 und/oder von den generellen Betriebsparametern des Kältekreises, z. B. den Temperaturniveaus, abhängen. Für einen jeweiligen Betrieb der Kälteanlage 10 wird die optimale Beziehung zwischen dem Zustand des Kältemittels im Sammelbehälter 11 und dem Zustand des Kältemittels nach dem mindestens einen Verdampfer 12 jedoch stets vorab festgelegt und im Betrieb, beispielsweise als Umrechnungswert η_OPT, beibehalten. Bei einem optimalen Druckverhältnis η_OPT wird die maximale Effizienz des Ejektors 15 erreicht und die vom Ejektor 15 verrichtete Arbeitsleistung wird maximal. Die Regelung des Betriebs des Kältekreises ist auf dieser Grundlage einfach zu implementieren.The optimal relationship between the condition of the refrigerant in the sump 11 and the state of the refrigerant after the at least one evaporator 12 For example, the geometry of the ejector 15 , of the installation situation of the ejector 15 and / or the general operating parameters of the refrigeration circuit, z. As the temperature levels depend. For a respective operation of the refrigeration system 10 the optimal relationship between the state of the refrigerant in the sump 11 and the state of the refrigerant after the at least one evaporator 12 however, always fixed in advance and maintained during operation, for example as a conversion value η _OPT . At an optimum pressure ratio η _OPT , the maximum efficiency of the ejector becomes 15 achieved and that of the ejector 15 Work done will be maximum. The regulation of the operation of the refrigeration circuit is easy to implement on this basis.

Durch Variation des Druckverhältnisses η_OPT können der vom Ejektor 15 geförderte Massenstrom sowie der sich einstellende Druckhub zwischen den Drücken P₀ und P_MD angepasst werden. Bei steigendem Druckhub P_MD - P₀ sinkt der geförderte Massenstrom und bei sinkendem Druckhub P_MD - P₀ steigt der geförderte Massenstrom. By varying the pressure ratio η _OPT , the ejector 15 promoted mass flow and the self-adjusting pressure stroke between the pressures P ₀ and P _{MD are} adjusted. With increasing pressure stroke P _MD - P ₀ the delivered mass flow decreases and with decreasing pressure stroke P _MD - P ₀ the delivered mass flow increases.

Zur Einstellung des gewünschten Drucks P_MD-Sollwert kann die Regelungseinrichtung 17 die Leistung und insbesondere die Drehzahl des ersten Verdichters 13, der vorzugsweise über einen Frequenzumrichter stetig regelbar ist, anpassen und so direkt Einfluss auf den Druck P_MD nehmen. Eine Erhöhung der Leistung des ersten Verdichters 13 führt zu einer Absenkung des Drucks P_MD. Eine Absenkung der Leistung des ersten Verdichters 13 führt zu einer Erhöhung des Drucks P_MD. Die Regelungseinrichtung 17 regelt über die Leistung des ersten Verdichters 13 den Druck P_MD so, dass sich das optimale Druckverhältnis η_OPT einstellt.To set the desired pressure P _{MD setpoint} , the control device 17, the power and in particular the speed of the first compressor 13 , which is preferably continuously controlled via a frequency converter, adjust and thus directly influence the pressure P _MD . An increase in the performance of the first compressor 13 leads to a lowering of the pressure P _MD . A reduction in the power of the first compressor 13 leads to an increase in pressure P _MD . The control device 17 regulates the performance of the first compressor 13 the pressure P _MD so that the optimum pressure ratio η _OPT sets.

Als Alternative zur Regelung über die Leistung des ersten Verdichters 13 oder parallel dazu kann die Regelungseinrichtung 17 über das Absperr- oder Regelventil 22 den Treibmittelmassenstrom des Ejektors 15 anpassen und somit die Saugleistung des Ejektors 15 variieren. Das Absperr- oder Regelventil 22 kann stetig oder stufig ausgeführt sein. Sofern die Druckdifferenz P_GC - P_MD konstant ist, wobei der Druck P_GC von dem Sensor 26 stromabwärts vom Verflüssiger oder Gaskühler 14 gemessen wird, führt ein größerer Treibmittelmassenstrom zu einer Zunahme der beim Drosselvorgang freiwerdenden Energie und somit zu einer höheren Saugleistung des Ejektors 15. Mit einer höheren Saugleistung stellt sich tendenziell auch ein tieferer Druck P₀ ein. Ein kleinerer Treibmittelmassenstrom führt bei konstanter Druckdifferenz P_GC - P_MD zu einer niedrigeren Saugleistung des Ejektors 15 und somit zu einem höheren Druck P₀. Vorzugsweise wird das optimale Druckverhältnis η_OPT über die Leistung (z.B. Drehzahl) des ersten Verdichters 13 eingestellt.As an alternative to the regulation on the performance of the first compressor 13 or in parallel, the control device 17 via the shut-off or control valve 22, the propellant mass flow of the ejector 15 adjust and thus the suction power of the ejector 15 vary. The shut-off or control valve 22 can be continuous or in stages. Unless the pressure difference P _GC - P _{MD is} constant, the pressure P _GC from the sensor 26 downstream of the condenser or gas cooler 14 is measured, a larger propellant mass flow leads to an increase in the energy released during the throttling process and thus to a higher suction power of the ejector 15 , With a higher suction power, a lower pressure P ₀ also tends to occur. A smaller propellant mass flow leads at constant pressure difference P _GC - P _MD to a lower suction power of the ejector 15 and thus to a higher pressure P ₀ . Preferably, the optimum pressure ratio η _OPT on the performance (eg speed) of the first compressor 13 set.

2 zeigt eine Kälteanlage 40 zum Betreiben eines Kältekreises mit einem Kältemittel, die eine Weiterbildung der in 1 dargestellten Kälteanlage 10 ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in 1 und 2 gleiche Komponenten, welche die oben beschriebenen Funktionen aufweisen. 2 shows a refrigeration system 40 for operating a refrigeration circuit with a refrigerant, which is a development of in 1 illustrated refrigeration system 10 is. Like reference numerals refer to FIG 1 and 2 same components having the functions described above.

Die Kälteanlage 40 enthält zusätzlich zu den Komponenten der Kälteanlage 10 einen zweiten Verdichter 41, auch Niederdruckverdichter genannt, der das gasförmige Kältemittel vom Ausgang des Verdampfers 12 absaugt und verdichtet und anschließend direkt zu dem Verflüssiger oder Gaskühler 14 fördert. Ferner weist die Kälteanlage 40 eine Verbindungsleitung 42 auf, welche die Saugleitung 20 mit dem Eingang des zweiten Verdichters 41 und dem Sauganschluss 16 des Ejektors 15 verbindet. In die Verbindungsleitung 42 ist ein Expansionsventil 43 geschaltet.The refrigeration system 40 contains in addition to the components of the refrigeration system 10 a second compressor 41 , also called low-pressure compressor, which supplies the gaseous refrigerant from the outlet of the evaporator 12 sucks and compacts and then directly to the condenser or gas cooler 14 promotes. Furthermore, the refrigeration system 40 a connection line 42 on which the suction line 20 with the input of the second compressor 41 and the suction connection 16 of the ejector 15 connects. In the connection line 42 is an expansion valve 43 connected.

Über das Expansionsventil 43 wird dem zweiten Verdichter 41 gasförmiges Kältemittel aus dem Sammelbehälter 11 zugeführt. Ferner kann dem Verdampfer 12 ein in 2 nicht dargestellter Behälter zum Sammeln von Kältemittel, auch Saugakkumulator, nachgeschaltet sein.About the expansion valve 43 becomes the second compressor 41 gaseous refrigerant from the sump 11 fed. Furthermore, the evaporator 12 a in 2 not shown container for collecting refrigerant, also Saugakkumulator be connected downstream.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Kälteanlagerefrigeration plant
1111: SammelbehälterClippings
1212: VerdampferEvaporator
1313: Verdichtercompressor
1414: Verflüssiger oder GaskühlerCondenser or gas cooler
1515: Ejektorejector
1616: Sauganschlusssuction
1717: Regelungseinrichtungcontrol device
1818: Leitungmanagement
1919: Expansionsventilexpansion valve
2020: Saugleitungsuction
2121: Leitungmanagement
2222: Absperr- oder RegelventilShut-off or control valve
2323: Expansionsventilexpansion valve
2424: Sensorsensor
2525: Sensorsensor
2626: Sensorsensor
2727: Signalleitungsignal line
2828: Signalleitungsignal line
2929: Signalleitungsignal line
3030: Signalleitungsignal line
4040: Kälteanlagerefrigeration plant
4141: Verdichtercompressor
4242: Verbindungsleitungconnecting line
4343: Expansionsventilexpansion valve

Claims

A refrigeration system (10, 40) for operating a refrigeration circuit with a refrigerant, comprising: - a collecting container (11) for collecting refrigerant, - at least one evaporator (12), which is designed such that it a liquid supplied to the evaporator (12) Proportion of the refrigerant in the collecting container (11) evaporates, - at least one first compressor (13), which is designed such that it draws in a gaseous portion of the refrigerant in the collecting container (11) and compresses, - a the at least one first compressor ( 13) downstream condenser or gas cooler (14), - at least one condenser or gas cooler (14) downstream ejector (15) with a respective suction port (16) which is connected to an output of the at least one evaporator (12), wherein the at least an ejector (15) is designed such that it receives the refrigerant obtained from the condenser or gas cooler (14) and that of the minde at least one evaporator (12) via the suction port (16) sucked refrigerant to the collecting container (11), and - a control device (17) for controlling the operation of the refrigeration circuit, characterized in that - the control device (17) is designed such that it controls the operation of the refrigeration cycle based on a predetermined relationship between the state of the refrigerant in the sump (11) and the state of the refrigerant after the at least one evaporator (12).

Refrigeration system (10, 40) after Claim 1 characterized in that the state of the refrigerant in the sump (11) is given by the pressure and / or the temperature of the refrigerant in the sump (11) and the state of the refrigerant after the at least one evaporator (12) by the pressure and / or the temperature of the refrigerant after the at least one evaporator (12) is given.

Refrigeration system (10, 40) after Claim 1 or 2 characterized in that the predetermined relationship between the state of the refrigerant in the sump (11) and the state of the refrigerant after the at least one evaporator (12) a predetermined pressure ratio between the pressure of the refrigerant in the sump (11) and the pressure of the refrigerant after the at least one evaporator (12) or a predetermined temperature ratio between the temperature of the refrigerant in the collecting container (11) and the temperature of the refrigerant after the at least one evaporator (12).

Refrigeration system (10, 40) after Claim 3 , characterized in that the control device (17) is further configured such that it regulates the pressure of the refrigerant in the collecting container (11) to a desired value or a setpoint range based on the predetermined pressure ratio or that they the temperature of the refrigerant in the collecting container (11) regulates a setpoint or a setpoint range based on the predetermined temperature ratio.

Refrigeration system (10, 40) after Claim 1 or 2 characterized in that the control means (17) is further adapted to control the pressure of the refrigerant in the sump (11) to a setpoint P _MD _setpoint or a predetermined range around the setpoint P _{MD setpoint} , the setpoint P _{MD Setpoint value} is given by the equation P _{MD setpoint value} = η _OPT * P ₀ , and wherein η _{OPT is} a predetermined value for the relationship between the state of the refrigerant in the sump (11) and the state of the Refrigerant after the at least one evaporator (12) and P _{0 is} a desired value or the actual value of the pressure of the refrigerant after the at least one evaporator (12).

Refrigeration system (10, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that the predetermined relationship between the state of the refrigerant in the collecting container (11) and the state of the refrigerant after the at least one evaporator (12) based on an efficiency of the at least one ejector (15), or based on a combined characteristic of efficiency of the at least one ejector (15) and efficiency of the at least one first compressor (13) is set.

Refrigeration system (10, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that the control device (17) is further designed such that it controls the performance of the at least one first compressor (13) for controlling the operation of the refrigeration circuit.

Refrigeration system (10, 40) according to any one of the preceding claims, characterized in that the control device (17) is further configured such that it controls to control the operation of the refrigerant circuit by the at least one ejector (15) flowing propellant mass flow.

Refrigeration system (10, 40) according to any one of the preceding claims, characterized by a between the condenser or gas cooler (14) and the collecting container (11) arranged expansion valve (23) which is connected in parallel to the at least one ejector (15).

Refrigeration system (40) according to one of the preceding claims, characterized by at least one between the at least one evaporator (12) and the condenser or gas cooler (14) arranged second compressor (41) which is adapted to gaseous refrigerant from the outlet of the at least one evaporator (12) to the condenser or gas cooler (14) to promote.

Refrigeration system (40) after Claim 10 characterized by a further expansion valve (43) disposed between the sump (11) and the at least one second compressor (41) adapted to controllably flow gaseous refrigerant from the sump (11) to the at least one second compressor (41) to let.

A method for controlling a refrigeration system (10, 40), which operates a refrigerant circuit with a refrigerant, wherein the refrigeration system (10, 40) comprises: - a collecting container (11) for collecting refrigerant, - at least one evaporator (12), the one it supplied liquid portion of the in the collecting container (11) located refrigerant vaporizes, - at least a first compressor (13), which sucks a gaseous portion of the collecting container (11) located refrigerant and compressed, - the at least one first compressor (13) downstream Condenser or gas cooler (14), and - at least one of the condenser or gas cooler (14) downstream ejector (15) with a respective suction port (16) which is connected to an output of the at least one evaporator (12), wherein the at least one ejector (15) the refrigerant obtained from the condenser or gas cooler (14) and that from the at least one evaporator (12) via the suction port (16) supplies sucked refrigerant to the sump (11), characterized in that - the operation of the refrigeration cycle is controlled based on a predetermined relationship between the state of the refrigerant in the sump (11) and the state of the refrigerant after the at least one evaporator (12) becomes.

Method according to Claim 12 characterized in that the state of the refrigerant in the sump (11) is given by the pressure and / or the temperature of the refrigerant in the sump (11) and the state of the refrigerant after the at least one evaporator (12) by the pressure and / or the temperature of the refrigerant after the at least one evaporator (12) is given.

Method according to Claim 12 or 13 characterized in that the predetermined relationship between the state of the refrigerant in the sump (11) and the state of the refrigerant after the at least one evaporator (12) a predetermined pressure ratio between the pressure of the refrigerant in the sump (11) and the pressure of the refrigerant after the at least one evaporator (12) or a predetermined temperature ratio between the temperature of the refrigerant in the collecting container (11) and the temperature of the refrigerant after the at least one evaporator (12).

Method according to Claim 14 , characterized in that the pressure of the refrigerant in the collecting container (11) is regulated to a desired value or a setpoint range based on the predetermined pressure ratio or that the temperature of the refrigerant in the collecting container (11) is controlled to a desired value or a setpoint range based on the predetermined temperature ratio.

Control device (17) for a refrigeration system (10, 40), characterized in that the control device (17) for controlling the refrigeration system (10, 40) according to a method according to one of Claims 12 to 15 is trained.