DE10332859A1

DE10332859A1 - Hot gas defrosting for refrigeration systems

Info

Publication number: DE10332859A1
Application number: DE2003132859
Authority: DE
Inventors: Klaus Koch
Original assignee: Linde Kaeltetechnik GmbH
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-02-10
Also published as: EP1498673B1; EP1498673A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, welcher wenigstens einen Verflüssiger, wenigstens zwei Kälteverbraucher und wenigstens einen Verdichter mit wenigstens zwei Leistungsstufen oder wenigstens zwei Verdichter aufweist, und bei der der oder die Verdichter ausgangsseitig über eine Abtauleitung mit den Eingangsseiten der Kälteverbraucher verbunden oder verbindbar sind, wobei in Abhängigkeit von dem Abtaubedarf eines oder mehrerer Kälteverbraucher verdichtetes, warmes Kältemittel über die Abtauleitung dem oder den abzutauenden Kälteverbrauchern zugeführt wird, beschrieben.
Erfindungsgemäß wird das dem oder den abzutauenden Kälteverbrauchern (V1, V2) zugeführte verdichtete, warme Kältemittel vor der Zuführung zu dem oder den abzutauenden Kälteverbrauchern (V1, V2) auf das Saugdruckniveau des Kältemittelkreislaufes entspannt (c, d).It is a method for operating a refrigeration system having at least one refrigerant circuit, which has at least one condenser, at least two refrigeration consumers and at least one compressor with at least two power stages or at least two compressors, and in which the compressor or the compressor on the output side via a Abtauleitung with the input sides of Refrigeration consumers are connected or connectable, being supplied in dependence on the defrost requirement of one or more refrigeration consumers compressed, hot refrigerant via the defrosting the or the defrosted cold consumers described.
According to the invention, the compressed, warm refrigerant supplied to the cold consumer or consumers (V1, V2) to be defrosted is relieved to the suction pressure level of the refrigerant circuit (c, d) before being fed to the cold consumer or consumers to be defrosted (V1, V2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, welcher wenigstens einen Verflüssiger, wenigstens zwei Kälteverbraucher und wenigstens einen Verdichter mit wenigstens zwei Leistungsstufen oder wenigstens zwei Verdichter aufweist, und bei der der oder die Verdichter ausgangsseitig über eine Abtauleitung mit den Eingangsseiten der Kälteverbraucher verbunden oder verbindbar sind, wobei in Abhängigkeit von dem Abtaubedarf eines oder mehrerer Kälteverbraucher verdichtetes, warmes Kältemittel über die Abtauleitung dem oder den abzutauenden Kälteverbrauchern zugeführt wird.The The invention relates to a method for operating a refrigeration system with at least one refrigerant circuit, which at least one liquefier, at least two refrigeration consumers and at least one compressor with at least two power levels or at least two compressors, and wherein the one or more Compressor on the output side via a Abtauleitung connected to the input sides of the refrigeration consumers or are connectable, depending on compacted by the defrost requirement of one or more cold consumers, warm refrigerant over the Abtauleitung the or the thawed cold consumers is supplied.

Unter dem Begriff "Kältemittel" seien nachfolgend sowohl ein- als auch mehrkomponentige Kältemittel zu verstehen.Under the term "refrigerant" are below to understand both single- and multi-component refrigerants.

Unter dem Begriff "Kälteverbraucher" seien nachfolgend insbesondere die in Kühlmöbeln oder Kühlräumen angeordneten Verdampfer und/oder Wärmetauscher, die von einem Kältemittel durchströmt werden, zu verstehen.Under the term "cold consumer" are below especially those arranged in refrigerated cabinets or cold rooms Evaporator and / or heat exchanger, that of a refrigerant flows through be understood.

Kälteanlagen der gattungsgemäßen Art werden beispielsweise in Supermärkten betrieben. Sie versorgen dort im allgemeinen eine Vielzahl von Kälteverbrauchern, wie etwa Kühlräume, Kühl- und Tiefkühlmöbel. Zu diesem Zweck zirkuliert in ihnen ein ein- oder mehrkomponentiges Kältemittel. Eine derartige Kälteanlage – wie sie beispielsweise aus der DE-PS 39 28 430 bekannt ist – weist einen Verflüssiger auf, in dem das unter Druck stehende Kältemittel durch indirekten Wärmetausch, vorzugsweise gegen Außenluft, kondensiert wird.refrigeration systems of the generic type for example in supermarkets operated. They generally supply a large number of refrigeration consumers there, such as refrigerators, refrigerators and Freezer units. To For this purpose circulates in them a one- or multi-component refrigerant. Such a refrigeration system - like her For example, from DE-PS 39 28 430 is known - has a liquefier in which the pressurized refrigerant by indirect Heat exchange, preferably against outside air, is condensed.

Das flüssige Kältemittel aus dem Verflüssiger wird im Regelfall einem Sammelbehälter zugeführt. Innerhalb einer Kälteanlage muss immer soviel Kältemittel vorhanden sein, dass auch bei maximalem Kältebedarf die Verdampfer bzw. Wärmetauscher aller Kälteverbraucher gefüllt werden können. Da jedoch bei niedrigerem Kältebedarf innerhalb einer Verbundkälteanlage einzelne Verdampfer abgeschaltet und abgesaugt sind, muss das überschüssige Kältemittel während dieser Zeiten in dem dafür vorgesehenen Sammelbehälter aufgefangen oder in dem Verflüssiger angestaut werden.The liquid refrigerant from the liquefier is usually fed to a collection container. Inside a refrigeration system always needs so much refrigerant be present that even at maximum cooling demand, the evaporator or heat exchangers all refrigeration consumers filled can be. There but at lower refrigeration demand within a composite refrigeration plant Individual evaporators are switched off and exhausted, the excess refrigerant must while these times in the space provided Clippings caught or in the liquefier are accumulated.

Aus dem Sammelbehälter oder Verflüssiger wird das Kältemittel über die sog. Flüssigkeitsleitung den Kälteverbrauchern zugeführt. Jedem Kälteverbraucher ist eine Expansionseinrichtung, vorzugsweise ein Expansionsventil vorgeschaltet bzw. zugeordnet, in welchem das in den oder die Verdampfer des Kälteverbrauchers strömende Kältemittel entspannt wird. Das so entspannte Kältemittel wird in den Verdampfern der Kältemittelverbraucher verdampft und kühlt so die entsprechenden Kühlmöbel und/oder -räume.Out the collection container or liquefier the refrigerant over the so-called liquid line the cold consumers fed. Every cold consumer is an expansion device, preferably an expansion valve upstream or assigned, in which the in or the evaporator of refrigeration consumer flowing refrigerant is relaxed. The so-relaxed refrigerant is in the evaporators the refrigerant consumer evaporates and cools so the appropriate refrigerated cabinets and / or -spaces.

Das derart verdampfte Kältemittel wird anschließend über eine Saugleitung einer Verdichtereinheit zugeführt. Diese Verdichtereinheiten können ein- oder mehrstufig ausgebildet sein. Die einzelnen Verdichterstufen weisen im Regelfall mehrere parallel geschaltete Verdichter auf. Diese komprimieren das Kältemittel und fördern es über eine Druckleitung wiederum zu dem bereits erwähnten Verflüssiger.The such vaporized refrigerant is then over a Suction line fed to a compressor unit. These compressor units can or be formed in multiple stages. The individual compressor stages As a rule, several compressors are connected in parallel. These compress the refrigerant and promote it over a pressure line in turn to the already mentioned condenser.

Die vorgenannten Verdampfer bzw. Wärmetauscher der Kälteverbraucher müssen von Zeit zu Zeit abgetaut werden. Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abtauen ist aus der DE-PS 44 10 057 bekannt. Insbesondere dann, wenn als Kältemittel Kohlendioxid Anwendung findet, stoßen die zum Stand der Technik zählenden Abtauverfahren an ihre Grenzen, da die Drucklage zu hoch ist. Aber auch bei der Verwendung anderer Kältemittel kommt es in dem abzutauenden Verdampfer bzw. Wärmetauscher zu einer unerwünschten Kondensat-, zumindest jedoch Nassdampfbildung.The aforementioned evaporator or heat exchanger the cold consumer have to be defrosted from time to time. A generic method for defrosting is known from DE-PS 44 10 057. In particular, then if as a refrigerant Carbon dioxide application, which come to the state of the art counting Defrosting to its limits, since the pressure is too high. But even with the use of other refrigerants it comes in the thawed Evaporator or heat exchanger to an undesirable Condensate, but at least wet steam formation.

Eine derartige Kondensat- bzw. Nassdampfbildung hat zur Folge, dass beim Umschalten eines (zuvor abgetauten) Verdampfers bzw. Wärmetauschers von dem Abtau- auf den Kühlbetrieb das gebildete Kondensat – sofern nicht entsprechende Maßnahmen, die dies verhindern, getroffen werden – von dem oder den Verdichtern der Verdichtereinheit angesaugt werden – dies wird als sog. Nassfahren eines Verdichters bezeichnet –, wodurch der bzw. die Verdichter beschädigt werden können.A Such condensate or wet steam formation has the consequence that when Switching a (previously defrosted) evaporator or heat exchanger from the defrost to the cooling mode the formed condensate - if inappropriate measures, which prevent this from being hit - from the compressor (s) the compressor unit are sucked - this is called so-called. Wet driving a compressor called - whereby the compressor or compressors can be damaged.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage, mit dem sich die bisher im Abtaubetrieb ergebenden Nachteile vermeiden lassen.task The present invention is a generic method for operating a refrigeration system, with which avoid the previously resulting defrosting disadvantages to let.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das dem oder den abzutauenden Kälteverbrauchern zugeführte verdichtete, warme Kältemittel vor der Zuführung zu dem oder den abzutauenden Kälteverbrauchern auf das Saugdruckniveau des Kältemittelkreislaufes entspannt wird.to solution In accordance with this object, a method is proposed which is characterized is that the compressed or the thawed cold consumers supplied compacted, warm refrigerants before the feeder to the cold consumer (s) to be defrosted to the suction pressure level of the refrigerant circuit is relaxed.

Mittels der erfindungsgemäßen Verfahrensführung kann nunmehr sichergestellt werden, dass es in dem oder den abzutauenden Verdampfern bzw. Wärmetauschern zu keiner unerwünschten Kondensat- bzw. Nassdampfbildung kommt. Damit werden auch die bisher beim Umschalten eines (zuvor abgetauten) Verdampfers bzw. Wärmetauschers von dem Abtau- auf den Kühlbetrieb aufgrund der Kondensat- bzw. Nassdampfbildung auftretenden Probleme wirkungsvoll vermieden.By means of the process control according to the invention, it can now be ensured that undesirable condensate or wet steam formation does not occur in the evaporator or heat exchangers to be thawed. Thus, the so far when switching a (previously defrosted) evaporator or heat exchanger of the Defrost on the cooling operation due to the condensation or wet steam formation occurring problems effectively avoided.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are subject matters of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen desselben seien anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The inventive method and further embodiments thereof are based on the in the Figure illustrated embodiment explained in more detail.

Die Figur zeigt eine schematisierte Darstellung des Kältekreislaufes einer Kälteanlage, wobei der Verflüssiger nicht dargestellt ist. Ebenfalls nicht dargestellt sind die den Kälteverbrauchern V1 und V2 vorgeschalteten Expansionseinrichtungen bzw. -ventile, in denen das in den oder die Verdampfer der Kälteverbrauchers V1 und V2 strömende Kältemittel entspannt wird.The Figure shows a schematic representation of the refrigeration cycle a refrigeration system, the liquefier not shown. Also not shown are the cold consumers V1 and V2 upstream expansion devices or valves, in which the refrigerant flowing into the evaporator or evaporators of the refrigeration consumer V1 and V2 is relaxed.

Über Leitung 1 wird das flüssige Kältemittel aus dem nicht dargestellten Verflüssiger einem optional vorzusehenden Sammelbehälter S1 zugeführt. Aus diesem wird das Kältemittel über die sog. Flüssigkeitsleitungen 2 sowie 2' und/oder 2'' einem oder zeitgleich beiden Kälteverbrauchern V1 und V2 zugeführt.Via wire 1 the liquid refrigerant is fed from the condenser, not shown, to an optionally provided collecting tank S1. For this, the refrigerant via the so-called. Liquid lines 2 such as 2 ' and or 2 '' one or simultaneously two refrigeration consumers V1 and V2 supplied.

Das in den Verdampfern der Kälteverbraucher V1 und V2 verdampfte Kältemittel wird aus diesen über die Leitungen 3, 3' und 3'' abgezogen und einem den Verdichtern X, Y und Z vorgeschalteten Sammelbehälter S2 zugeführt. Auch dieser Sammelbehälter S2, der der Abtrennung von in dem Kältemittel mitgerissenem Öl dient, ist nicht zwingend erforderlich.The vaporized in the evaporators of the refrigeration consumers V1 and V2 refrigerant from these via the lines 3 . 3 ' and 3 '' withdrawn and fed to the compressors X, Y and Z upstream collection container S2. This collection container S2, which serves to separate entrained oil in the refrigerant, is not absolutely necessary.

Das in dem Sammelbehälter S2 vorliegende verdampfte Kältemittel wird von den Verdichtern X, Y und Z auf den gewünschten Kreislaufdruck verdichtet und anschließend über die sog. Druckleitung 5 wieder dem Verflüssiger zugeführt.The vaporized refrigerant present in the collecting tank S2 is compressed by the compressors X, Y and Z to the desired circuit pressure and then via the so-called pressure line 5 returned to the condenser.

Erfindungsgemäß sind nunmehr die Verdichter X, Y und Z ausgangsseitig über die Abtauleitungen 6 sowie 8 und/oder 9 mit den Eingangsseiten der Kälteverbraucher V1 und V2 verbunden bzw. verbindbar. In Abhängigkeit von dem Abtaubedarf der Kälteverbraucher V1 und V2 kann – bei geöffnetem Ventil a sowie geöffneten Ventilen c und/oder d dem oder den abzutauenden Kälteverbrauchern V1 und V2 zumindest ein Teilstrom des verdichteten, warmen Kältemittels, durch den der Verdampfer bzw. Wärmetauscher des abzutauenden Kälteverbrauchers V1 oder V2 abgetaut wird, zugeführt werden.According to the invention now the compressor X, Y and Z on the output side via the Abtauleitungen 6 such as 8th and or 9 connected to the input sides of the refrigeration consumers V1 and V2 or connectable. Depending on the defrost requirement of the refrigeration consumers V1 and V2 can - with open valve a and open valves c and / or d or the thawed cold consumers V1 and V2 at least a partial flow of the compressed, warm refrigerant through which the evaporator or heat exchanger of the thawed Refrigeration consumer V1 or V2 is defrosted, are supplied.

Sofern der Kältekreislauf lediglich zwei Kälteverbraucher V1 und V2 aufweist, kann jeweils nur ein Kälteverbraucher bzw. dessen Verdampfer abgetaut werden, während sich der Verdampfer des jeweils anderen Kälteverbrauchers im Kühlbetrieb befindet. Sind hingegen drei oder mehr Kälteverbraucher in den Kältekreislauf eingebunden, können zeitgleich wenigstens zwei Kälteverbraucher bzw. deren Verdampfer abgetaut werden. Es muss somit lediglich sichergestellt sein, dass sich wenigstens der Verdampfer eines Kälteverbrauchers im Kühlbetrieb befindet.Provided the refrigeration cycle only two refrigeration consumers V1 and V2, in each case only one cold consumer or its Evaporators are defrosted while the evaporator of the other cold consumer in cooling mode located. If, on the other hand, three or more refrigeration consumers enter the refrigeration cycle involved, can at least two refrigeration consumers at the same time or their evaporator are defrosted. It only has to be ensured be that at least the evaporator of a cold consumer in cooling mode located.

Befindet sich also bspw. der Verdampfer des Kälteverbrauchers V1 im Kühlbetrieb und soll der Verdampfer des Kälteverbrauchers V2 abgetaut werden, so wird dem Kälteverbraucher V2 das warme Kältemittel über die Abtauleitungen 6 und 9 zugeführt und im Ventil d – Ventil c ist währenddessen geschlossen – auf das Saugdruckniveau des Kältekreislaufes entspannt.Thus, if, for example, the evaporator of the refrigeration consumer V1 is in cooling mode and if the evaporator of the refrigeration appliance V2 is to be defrosted, then the refrigeration consumer V2 becomes the warm refrigerant via the defrosting lines 6 and 9 supplied and in the valve d - valve c is meanwhile closed - relaxed to the suction pressure level of the refrigeration circuit.

Vorteilhafterweise ist zudem eine mit den Eingangsseiten der Verdichter X, Y und Z verbundene oder verbindbare Absaugleitung 7, in der ein Absperrventil b angeordnet ist, vorgesehen. Über diese kann nach Beendigung eines Abtauvorganges ein Absaugen von noch in den Abtauleitungen 6 sowie 8 und/oder 9 verbliebenem Kältemittel erfolgen.Advantageously, in addition to the input sides of the compressor X, Y and Z connected or connectable suction line 7 in which a check valve b is arranged provided. About this can after completion of a defrosting a suction of even in the defrosting 6 such as 8th and or 9 remaining refrigerant done.

Darüber hinaus kann über die Absaugleitung 7 der für das sichere Schließen der Ventile a, c und/oder d erforderliche Schließdruck erzeugt werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Ventile a, c und/oder d als (servogesteuerte) Magnetventile ausgebildet sind, was den Regelfall darstellen dürfte.In addition, via the suction line 7 the closing pressure required for the safe closing of the valves a, c and / or d are generated. This is particularly important if the valves a, c and / or d are designed as (servo-controlled) solenoid valves, which should be the rule.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage ermöglicht – unabhängig von der Art des verwendeten Kältemittels und somit auch bei der Verwendung von Kohlendioxid als Kältemittel – einen kostengünstigen und verfahrenstechnisch einfachen Abtauprozess.The inventive method for operating a refrigeration system allows - regardless of the type of refrigerant used and therefore also when using carbon dioxide as a refrigerant - one inexpensive and procedurally simple defrosting process.

Die Erfindung ermöglicht es ferner, Kälteverbraucher einzeln abzutauen. Die steuerungstechnische Auslegung der erfindungsgemäßen Kälteanlage sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vergleichsweise wenig aufwendig zu bezeichnen.The Invention allows it further, cold consumers to defrost individually. The control engineering design of the refrigeration system according to the invention and the method according to the invention are to be described as relatively inexpensive.

Claims

Method for operating a refrigeration system with at least one refrigerant circuit, which has at least one condenser, at least two refrigeration consumers and at least one compressor with at least two power stages or at least two compressors, and in which the compressor or the compressor on the output side via a defrost line with the Input sides of the refrigeration consumers are connected or connectable, being supplied in dependence on the defrosting of one or more refrigeration consumers compressed, warm refrigerant via the defrosting the or the defrosting cold consumers, characterized in that the one or more thawed cold consumers (V1, V2) supplied compressed , Warm refrigerant before feeding to the or the thawed cold consumers (V1, V2) to the suction pressure level of the refrigerant circuit is relaxed (c, d).

Method for operating a refrigeration system according to claim 1, wherein the defrosting line is connected or connectable to the inlet sides of the compressor via a suction line, characterized in that after completion of a defrosting process via the suction line ( 7 ) sucking the defrosting line ( 6 . 8th . 9 ) he follows.