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Verfahren und Vorrichtung zum Abtauen von Luftkühlern und zum Beheizen
von Kühlräumen einer elektrisch vollautomatischen Kühlanlage Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Abtauen von Luftkühlern und zum Beheizen von Kühlräumen einer
elektrisch vollautomatischen Kühlanlage mit einem wassergekühlten Unterkühler zur
Abkühlung des im Kondensator während des Kühlbetriebes verflüssigten Kältemittels
auf ungefähr Kühlwassertemperatur und eine Kühlanlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Bei einer bekannten Anlage geschieht das Verdampfen des im abzutauenden
Verdampfer verflüssigten Kältemittels mittels warmer Luft. Dieser Wärmeaustauscher
ist so, geschaltet, daß er im Kühlbetrieh der Anlage zur Unterkühlung der bereits
kondensierten Flüssigkeit dient und im Abtaubetrieb zur Verdampfung des Kältemittels
benutzbar ist. Dieses Abtauverfahren ist bei sehr kalter Luft, z. B. im Winter,
unbrauchbar, denn es besteht die Gefahr, da,ß bei ungenügende@r Beheizung des Wärmeaustauschers
Flüssigkeit in den Kompressor gelangt. Ferner muß beim Abtauen der Kompressor in
Betrieb gehalten werden.
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Bei einer anderen bekannten Anlage dient ein bei normalem Betrieb
dem Kondensator vorgeschalteter Wärmea,ustauscher mit Wärmespeicher und elektrischer
Heizung während des Abtaubetriebes als Verdampfer für das im abzutauenden Verdampfer-
verflüssigte Kältemittel. Die Wärmezufuhr zum Wärmespeicher erfolgt durch Erwärmung
der in diesem enthaltenen Flüssigkeitsmengen, z. B. Sole, mittels der Überhitzungswärme
des im Kompressor verdichteten Kältemitteldainpfes. Die Verflüssigungswärme wird
dagegen im Kondensator abgeführt. Bei unzureichender Erhitzungswärrne des Kältemitteldampfes
wird im Wärmespeicher die elektrische Zusatzheizung in Funktion gesetzt. Dies hat
den -Nachteil, daß, wenn der Kompressor während der Kühlperiode naß ansaugt, was
praktisch vorkommen kann, sich die aufgespeicherte Sole nicht genügend erwärmen
und somit Flüssigkeit in den Kompressor gelangen kann. Ist andererseits die Überhitzung
hoch, was bei hohem Druckgefälle eintritt, dann wird im Kühlbetrieb der Kaltdampf
aus dein Verdampfer im Wärmespeicher zu stark überhitzt, wodurch der Liefergrad
der Maschine sinkt und der Kraftbedarf zunimmt. Auch hier muß zum Abtauen der Kompressor
in Betrieb gehalten werden.
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ach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß der
Unterkühler der Kühlmaschine während des Abtau- bzw. Heizbetriebes der Anlage bei
ausgeschaltetem Kompressor als Verdampfer des im abzutauenden bzw. zu beheizenden
Luftkühler verflüssigten Kältemittels benutzt wird.
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Gegenüber dem bekannten Verfahren, bei dem der Kompressor während
des Abtauens in Betrieb gehalten wird, ergeben sich beim Verfahren nach der Erfindung
zur Durchführung desselben folgende Vorteile: Da die Abta,uung und die Kühlraumheizung
bei stillgesetzter Kühlmaschine erfolgen und somit keine Flüssigkeit in den Kompressor
gelangen kann, ist der Betrieb nicht nur wirtschaftlicher, sondern auch von erhöhter
Sicherheit. Den abzutauenden Luftkühlern bzw. Lufterhitzern wird nicht heißes Gas,
sondern Kaltdampf zugeführt; eine Temperaturerhöhung im Kühlraum während des Abtaubetriebes
ist daher praktisch ausgeschlossen. Das ganze System steht während des Abtauens
und der Beheizung unter niedrigerem, ausgeglichenem Druck. Da kein zusätzlicher
Verdampfer bzw. keine Thermobank benötigt wird, ist die Anlage einfacher. Die Ölrückführung
erfolgt automatisch, indem das Öl im Strom der Kältemittelflüssigkeit mitgerissen
wird. Im Gegensatz zu bisher erfolgten Vorschlägen wird zur Verdampfung der Kältemittelflüssigkeit
beim Abtau- und Heizbetrieb nicht der Kondensator -der Kühlmaschine, sondern ein
dem Kondensator nachgeschalteter Flüssigkeitsunterkühler benutzt. Der Vorteil besteht
darin, daß die durch die Abtauleistung bedingte große Wärmeaustauschfläche des Unterkühlers
eine starke! Unterkühlung der Kältemittelflüssigkeit annähernd auf Kühlwassertemperatur
im Kühlprozeß ermöglicht, wodurch der Wirkungsgrad des letzteren um 10 bis
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verbessert wird, insbesondere bei Verwendung von Freon als Kältemittel.
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Dabei kann vorzugsweise die für den Wärmetransport von dem als Verdampfer
beheizten Unterkühler zum abzutauenden Luftkühler erforderliche Zirkulation des
Kältemitteldampfes mittels der Schwerkraft der im Luftkühler kondensierten und zum
Unterkühler zurückfließenden Kältemittelflüssigkeit bewirkt werden.
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Vorteilhafterweise kann das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet
sein, daß zur Beheizung des Unterkühlers der Kühlmaschine im Abtau- bzw. Heizbetrieb
Speicherwasser verwendet wird, welches zuvor im Kühlbetrieb bei der Kühlung von
Unterkühler und Kondensator erwärmt und gespeichert worden ist.
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Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
vorteilhafterweise: dadurch gekennzeichnet sein, daß der Unterkühler und der Kondensator
der Kältemaschine derart zusammengebaut sind, daß die Kondensation im oberen und
die Unterkühlung im unteren Teil des Apparates erfolgt. Dabei kann vorzugsweise
der Speicher für das bei Kühlbetrieb zur Kühlung von Unterkühler und Kondensator
verwendete Wasser beheizbar und mit einem Frischwasserzulauf versehen sein.
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In der Zeichnung ist zur näheren Erläuterung des Verfahrens und der
Anlage nach der Erfindung eine Ausführungsform der Anlage nach der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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In der dargestellten elektrisch vollautomatischen Kühlanlage vollzieht
sich bei Kühlbetrieb der übliche Kreislauf des Kältemittels vom Kompressor 10 durch
die Leitung 11, den wassergekühlten Kondensator 12, die Leitung 13, den durch dem
Kondensator 12 zufließendes Kühlwasser gekühlten Unterkühler 14, die Leitung 15
und durch das thermostatisch gesteuerte Einspritzventil 16 in den Luftkühler 17
und von dort durch die, Leitung 18 zurück zum Kompressor 10. Das Wasser zur Kühlung
des Kondensators 12 fließt also zunächst durch die Zuleitung 19 im Gegenstrom durch
den Unterkühler 14 und von diesem durch die Leitung 20 in den Kondensator 12, von
wo das auf etwa 30° C erwärmte Kühlwasser durch die Leitung 21 in einen wärmeisolierten
Warmwasserspeicher 22 gelangt, der eine überlauf leitung 23 aufweist. Im Unterkühler
14 wird dabei das im Kondensator 12 verflüssigte Kältemittel auf ungefähr Kühlwassertemperatur
abgekühlt. Eine das obere Ende des Unterkühlers 14 mit der Leitung 18 verbindende
Leitung 24 ist bei Kühlbetrieb durch ein elektrisch gesteuertes Absperrventil 25
geschlossen. 26 bezeichnet das Flüssigkeitsstandrohr des Unterkühlers.
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Zur Herbeiführung des automatischen Abtauens des Luftkühlers 17 wird
der Kompressor 10 abgestellt und das Solenoidventil 25 geöffnet, wodurch sich der
Druck zwischen dem Unterkühler 14 und dem Luftkühler 17 rasch ausgleicht. Gleichzeitig
wird ein in der Kühlwasserzuleitung 19 vorgesehenes, über die Leitung 27 pressostatisch
gesteuertes Wasserventil 28 automatisch geschlossen, während ein elektrisch gesteuertes
Absperrventil 29 in einer zwischen dem Wasserventil 28 und dem Unterkühler 14 von
der Zuleitung 19 abzweigenden Austrittsleitung 30 geöffnet wird, so daß der Unterkühler
14 nun mit Warmwasser von 25 bis 30° C aus dem Speicher 22 beheizt wird und somit
als Verdampfer arbeitet. Die Kältemittelflüssigkeit im Unterkühler 14 wird verdampft
und gelangt als Kaltdampf durch die Leitungen 24 und 18 in den Luftkühler 17, wo
der Kaltdampf unter Abgabe der Kondensationswärtne verflüssigt wird, so daß der
Einsatz abschmilzt. Die in der Nähe des Luftkühlers 17 vorgesehenen Ventilatoren
31, die während des Kühlbetriebes laufen, sind bei Beginn des Abtaubetriebes stillgesetzt
worden. Das sich im Luftkühler 17 sammelnde Kondensat fließt durch die Leitung 32,
das durch die Flüssigkeitssäule geöffnete Rückschlagv entil 33 in die Leitung 15
und den Unterkühler 14 zurück, wobei .die für den Wärmetransport vom Unterkühler
14 zum abzutauenden Luftkühler 17 erforderliche Zirkulation mittels der Schwerkraft
des zurückfließenden Kondensats bewirkt wird.
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Zur Beheizung des Kühlraumes mittels des als Kondensator arbeitenden
Luftkühlers 17 wird der Betrieb in gleicher Weise fortgesetzt, nur d@aß nach Beendigung
der Abtauung die Ventilatoren 31 wieder in Tätigkeit gesetzt werden. Reicht die
im Speicher 22 enthaltene Warmwassermenge nicht aus, um z. B. während einigen Tagen
anhaltend kalter Witterung dem Kühlraum genügend Wärme mittels der Kälteanlage zuzuführen,
so erfolgt automatisch die Zuspeisung von kaltem Wasser durch Öffnen des elektrisch
gesteuerten Absperrventils 34 in der Wasserzuleitung 35 zum Speicher 22 und die
gleichzeitige Einschaltung eines elektrischen Heizelementes 36 im Speicher.
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Die Steuerung der Ventile 25 und 29 läßt sich sehr leicht automatisieren,
indem für den Abtaubetrieb z. B. eine nicht gezeigte, elektrische Schaltuhr in gewissen
Intervallen den Kompressor 10 und die Ventilatoren 31 für kurze Zeit abstellt und
gleichzeitig die Ventile 25 und 29 öffnet.
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Selbstverständlich kann die Kühlanlage mehrere Luftkühler aufweisen,
die unter sich parallel geschaltet sind. Der Unterkühler und der Kondensator können
derart zusammengebaut sein, daß die Kondensation im oberen und die Unterkühlung
im unteren Teil des Apparates erfolgt.