DE1451041B - Universalkühleinheit - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft eine Universalkühleinheit nungen aufweist und durch die Verdampferwand und

mit zu einer betriebsfertigen Kühleinrichtung zu- die Zwischenwand einerseits und durch die Ver-

sammengebautem, durch eine isolierte Zwischenwand flüssigerwand andererseits sowie durch die seitlichen

getrenntem Verflüssiger- und Verdampfersatz samt Begrenzungen hohe Schächte geringer Tiefe gebildet

Zubehör. 5 werden, in denen der Verdampfer und der Ver-

Für transportable Kühlzellen u. dgl. sind bereits flüssiger in senkrechter Richtung von unten nach Kühleinheiten (sogenannte Stopferaggregate) bekannt, oben durchströmt werden, daß die Zwischenwand bei welchen der Verdampfer — getrennt durch eine zwischen Verflüssiger- und Verdampfersatz oberhalb isolierte Zwischenwand (»Stopfer«) — mit dem Ver- und unterhalb des Verflüssigers bzw. des Verflüssigersatz betriebsfertig zusammengebaut ist. Man io dampfers mit verstellbaren Klappen versehen ist und erreichte damit zwar einen einfachen Einbau, doch daß die durch die Verdampferwand und dieVerwerden diese Kühleinheiten in der konventionellen flüssigerwand begrenzte Gesamttiefe der Kühleinheit Bauart sehr unförmig, so daß sie sich nicht allgemein die übliche, sich aus Isolierung, Mauer und Verputz einführen konnten und nur auf die Anwendung in ergebende Dicke von Kühlraumwänden nicht oder transportablen Kühleinrichtungen beschränkt blieben. 15 nur wenig überschreitet.

Es sind auch kleine Kühleinheiten für die Klima- Im einzelnen ergeben sich aus dieser Kombination

tisierung von Räumen bekannt, die betriebsfertig in nachfolgende neue, bei den bekannten Ausführungen

Fensteröffnungen oder Mauerdurchbrüche einsetzbar nicht vorhandene Effekte:

sind. Diese Geräte, bei welchen die Wärmeaus- Der bei der konventionellen Bauweise quer, d. h. tauscher in der Regel quer und horizontal ange- 20 horizontal angeströmte luftgekühlte Verflüssiger blasen werden, haben die Lüfter oder Gebläse auf wird nun in vertikaler Richtung von der Kühlluft gleicher Höhe mit den Wärmeaustauschern oder durchströmt, womit ein kleiner Luftstromquerschnitt unter diesen angeordnet. Dies bedingt eine große erzielbar ist und entweder mit höherer Luftgeschwin-Bautiefe der Kühleinheit, weil im Falle der An- digkeit kleinere Wärmeaustauschflächen ausgeführt Ordnung auf gleicher Höhe das Tiefenmaß aus der 25 werden können oder aber mit gleicher Luftgeschwin-Summe der Wärmeaustauscher- und Lüftertiefen- digkeit gegenüber der Queranströmung kleinere maße bestimmt wird und im Falle der Darunter- Ventilatorleistung und damit geringere Geräuschanordnung des Lüfters zum Schutz gegen herab- bildung erzielbar sind. Mit der vertikalen Luftstromfallende Tauwassertropfen komplizierte Luftleit- richtung von unten nach oben wird außerdem auf der einrichtungen erforderlich sind, welche die Bautiefe 30 Verflüssigerseite die natürliche, durch die Luftebenfalls ungünstig beeinflussen. Hinzu kommt die erwärmung gegebene Strömung unterstützt, wobei ungünstige Beaufschlagung der Wärmeaustauscher, die noch nicht erwärmte Luft den an tiefster Stelle die entweder größere Ubertragungsflächen oder eine angeordneten Flüssigkeitssammler umspült und nahehohe, mit Geräuschverstärkung verbundene Lüfter- zu auf die Temperatur der angesaugten Luft unter- oder Gebläseleistung verlangt. 35 kühlt. Bei Durchströmen des Verflüssigers wird die

Bei einer bekannten Bauweise ist zwar der Lüfter Luft im Gegenstrom zur Durchflußrichtung des aus baulichen Gründen über dem Verdampfer ange- Kältemittels zuerst mit dem schon kondensierten ordnet, während der Lüfter des Verflüssigers in Kältemittel, dann mit der Kondensationszone und konventioneller Weise neben dem Verflüssiger sitzt zum Schluß mit den vom Kompressor kommenden und diesen in horziontaler Richtung anbläst. Der 40 überhitzten Dämpfen in Wärmeaustausch gebracht, über dem Verdampfer angeordnete Lüfter bläst die womit sich günstigste thermische Verhältnisse erLuft von oben nach unten und muß deshalb mit geben.

einem komplizierten Gehäuse für die Luftführung Die gleichfalls in vertikaler Richtung von unten ausgestattet werden. Bei einer anderen bekannten nach oben den Verdampfer durchströmende Kühl-Ausführung wurde der Verflüssiger über den Ver- 45 raumluft nutzt das Gegenstromprinzip, um mit der dichter gesetzt, doch sitzt auch hier der Lüfter mit im Verdampfer noch nicht abgekühlten Luft eine horizontaler Anblasrichtung neben dem Verflüssiger, Überhitzung der kalten Dämpfe bis nahe an die womit die beabsichtigte Platzeinsparung gering Kühlraumtemperatur ohne eine wesentliche Verbleibt, größerung der Wärmeaustauschflächen des Ver-

Die Erfindung beschäftigt sich deshalb mit der 50 dampfers herbeizuführen. Bei Stillstand der Kälte-Aufgabe, unter Vermeidung der geschilderten maschine und gleichzeitigem Stillstand des Venti-Schwierigkeiten und Nachteile durch die Kombi- lators ergibt sich eine natürliche Luftströmung in nation neuer Merkmale mit teilweise bekannten eine umgekehrter Richtung, die ein selbsttätiges Abtauen Universalkühleinheit zu schaffen, die neben den des Verdampfers — bei Plustemperaturen im Kühldurch die fabrikmäßige Fertigungsmöglichkeit ge- 55 raum — sicherstellt.

gebenen preislichen und einbaulichen Vorteilen auch Bei Tieftemperatur-Räumen mit Minus-Temperaräumliche Vorteile bringt und darüber hinaus auch türen bietet die erfindungsgemäße Kühleinheit mit noch kältetechnischen Fortschritt mit universeller den in der isolierten Zwischenwand ober- und unterAnwendung verbindet. halb der Wärmeaustauscher angeordneten Klappen

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Korn- 60 die Möglichkeit, mit Außenluft und Ventilatorhilfe

bination der Merkmale, daß der Verflüssiger und der ohne Erwärmung des Kühlraumes den Verdampfer

Verdampfer etwa auf gleicher Höhe angeordnet sind, abzutauen.

daß die Lüfter über dem zugehörigen Verflüssiger Die gleichen Klappen eignen sich bei entspre-

bzw. Verdampfer ebenfalls auf etwa gleicher Höhe chender Einstellung für die Frischluftzufuhr, wobei

sitzen, daß die den Verflüssiger bzw. den Verdampfer 65 man mit einem kleinen, durch die Klappe gebildeten

einschließende Verflüssigerwand bzw. Verdampfer- Luftspalt eine kontinuierliche Belüftung oder aber

wand jeweils oberhalb und unterhalb des Ver- auch bei voller Klappenöffnung eine kurzzeitige in-

flüssigers bzw. des Verdampfers Luftdurchlaßöff- tensive Lufterneuerung erreichen kann. In beiden

Fällen ist kein zusätzlicher Ventilator erforderlich, und die angesaugte Frischluft wird zunächst über den Verdampfer geleitet, wo sie sich abkühlt und von der überschüssigen Feuchtigkeit befreit erst das Kühlgut erreicht.

So bietet die Art der Klappenstellung eine Vielzahl zweckdienlicher Möglichkeiten, die mit den herausgegriffenen Beispielen keineswegs vollzählig sind. Erwähnt sei lediglich noch, daß auch die Beheizung des Raumes bei zu tiefer Umgebungstemperatur damit erreicht und Aufgaben der Raum-Entfeuchtung mit der genau gleichen Einrichtung gelöst werden können.

Die von Kühlmöbeln her an sich bekannte Verdunstung des Verdampfer-Tauwassers mit Hilfe der Kompressions- und Motorwärme ist bei der geschilderten neuartigen Bauweise auch für gewerbliche Raumkühlanlagen anwendbar. Das Tauwasser wird aus der Sammelrinne des Verdampfers oder bei Außenluftabtauung von der unteren Luftleitklappe zum darunterliegenden Maschinenfach geleitet, wo es in einer von der angesaugten Verflüssigerkühlluft bestrichenen und vom Motorkompressor erwärmten Verdunstungsschale verdunstet und auf diese Weise bei gleichzeitiger wirksamer Unterstützung der Wärmeabfuhr keinen Anschluß an eine Abwasserleitung erfordert.

Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Konstruktion ist die Möglichkeit, den Verdampfer- und Verflüssigerlüfterflügel durch einen gemeinsamen Motor anzutreiben, womit ohne zusätzliche Überwachungsgeräte eine Überdrucksicherung auf der Verflüssigerseite erreicht wird. Fällt bei einer luftgekühlten Kältemaschine hermetischer oder halbhermetischer Bauart der Motor des Verflüssigerlüfters aus, dann steigt der Verflüssigungsdruck auf gefahrdrohende Höhe an. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung würde bei Ausfall des Lüftermotors nicht nur die Verflüssigerbelüftung, sondern auch die Verdampferbelüftung ausfallen. Mit dem dadurch auch auf der Verdampferseite stark verminderten Wärmeübergang reduziert sich die Kälteleistung so weit, daß durch die Kammwirkung im Verflüssigerschacht die natürliche Luftströmung ausreicht, um ein bedrohliches Ansteigen des Verflüssigungsdruckes zu verhindern.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in Beispielen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einem Raum mit Ansicht der Universalkühleinheit im Aufriß,

Fig. 2 einen Querschnitt des Erfindungsgegenstandes,

F i g. 3 einen Ausschnitt aus einem Kühlraum mit Ansicht von der Kühlraumseite,

F i g. 4 ein Beispiel mit Klappenstellung zur Raumbelüftung im schematischen Querschnitt,

F i g. 5 in gleicher Darstellungsweise eine Klappenstellung zur Verdampf erabtauung und

F i g. 6 ein Klappenstellungsbeispiel für die Raumbeheizung bzw. Entfeuchtung.

Die wesentlichen Bestandteile einer Kältemaschine, der Motorkompressor 1, der Verflüssiger 2, der Verdampfer 3, der Lüftermotor 4 mit dem Verflüssigerlüfter 5 und dem Verdampferlüfter 6, sind mittels der isolierten Zwischenwand 7, der isolierten Verdampferwand 8 und der Verflüssigerwand 9 sowie mit Hilfe anderer nicht dargestellter und für das Prinzip der Erfindung nicht maßgeblicher Verbindungsmittel mitsamt allem anderen Zubehör zu einer Einheit zusammengefaßt, die betriebsfertig in eine den Abmessungen der Kühleinheit entsprechende Maueröffnung eingesetzt und verankert wird. Zur Inbetrieb-Setzung genügt dann der elektrische Anschluß mittels einer Steckdose oder an einer Verteilerdose.

Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die aus der Mauer M, der Isolierung / und dem Verputz V gebildete Wanddicke in der Regel ausreicht, um die Kühleinheit ohne Inanspruchnahme zusätzlichen Raumes einzubauen, so daß weder der Kühlraum durch Kühler-Einbauten noch andere Räume durch die Maschinenunterbringung in ihrer Nutzung geschmälert werden.

Selbst bei Einrichtung von Kühlräumen in bestehenden Gebäuden und nachträglicher Anbringung der Isolierung J am Boden B, der Decke D und den Umfassungsmauern M genügt die Verankerung der Kühleinheit in der Mauer, womit sich auch der sonst übliche Maschinensockel erübrigt.

Bei normalem Betrieb der Kühleinrichtung werden die aus dem Verdampfer 3 vom Motorkompressor 1 abgesaugten und verdichteten Dämpfe in den Verflüssiger 2 an höchster Stelle eingeleitet und gelangen von oben nach unten verflüssigt in den nicht dargestellten, aber aus thermischen Gründen möglichst tief unten angeordneten Flüssigkeitssammler. Im Gegenstrom dazu saugt der Lüfter 5 durch den Luftschlitz 18 frische Umgebungsluft an, die im kältesten Zustand den Sammler umspült und so eine gewisse Kältemittelunterkühlung herbeiführt und die dann am Motorkompressor 1 vorbei und über die Verdunstungsschale 16 hinwegstreichend bei geschlossenen Luftführungsklappen 10 und 11 den Verflüssiger2 von unten nach oben durchströmt, so daß eine progressive Abkühlung zunächst des überhitzten und dann des verflüssigten Dampfes zustande kommt. An höchster Stelle wird die erwärmte Luft horizontal ausgeblasen und hat damit selbst in geschlossenen Räumen genügend Möglichkeit, sich durch Mischung und Wärmeaustausch an den Wänden abzukühlen, bevor sie unten am Luftschlitz 18 wieder angesaugt wird. Auch bei Maschinenstillstand findet durch die Kaminwirkung in dem von der Zwischenwand?

und der Verflüssigerwand 9 gebildeten Verflüssigerschacht noch eine vorteilhafte Nachkühlung des Verflüssigersatzes statt.

Das verflüssigte Kältemittel gelangt vom Sammler über ein Expansionsventil zum Verdampfer 3, wo es oben eingespritzt wird, bei annähernd gleichbleibender Temperatur verdampft und im untersten Teil des Verdampfers (durch die unten am Ansaugschlitz 19 ein- und oben am Lüfter 6 austretende Luft) zur Verhütung »nasser Arbeitsweise« des Kompressors mit kleinstmöglicher Kühlflächenbeanspruchung nahezu auf Kühlraumtemperatur überhitzt wird. Bei Maschinenstillstand stellt sich, solange der Verdampfer kälter als die Kühlraumtemperatur ist, eine natürliche Luftströmung durch den Verdampfer von oben nach unten ein, die bei Plustemperaturen im Kühlraum den Verdampfer in den Betriebspausen selbsttätig abtaut. Das Tauwasser sammelt sich in der Mulde 14 und gelangt durch das Abflußrohr 15 in die oberhalb des Motorverdichters 1 angebrachte Verdunstungswanne 16, wo das Wasser in der nächsten Maschinenlaufperiode unter Einfluß der Kompressions- und Motorverlustwärme sowie der darüber hinwegstreichenden Verflüssigerkühlluft verdunstet. Für

den Fall, daß durch ungünstige Betriebsverhältnisse das Fassungsvermögen der Verdunstungswanne nicht ausreicht, ist ein nicht gezeichneter Überlauf vorgesehen, der das überschüssige Tauwasser in die Bodenwanne 17 ableitet, wo es wiederum Verdunstungsmöglichkeit hat oder gegebenenfalls auch abgelassen werden kann.

Die im gezeichneten Beispiel angedeuteten Verstelleinrichtungen 12 und 13 zu den Klappen 10 und 11 dienen vielerlei Funktionen, von welchen nur einige herausgegriffen und beschrieben werden.

Bei vollständig geöffneter Klappe 10 und geschlossener Klappe 11 nach F i g. 4 erzielt man eine intensive Zwangsbelüftung, wobei die Abluft durch nicht dargestellte Lüftungsöffnungen in der entgegengesetzten Kühlraumwand abströmt. Die durch den Lüfter 6 angesaugte Frischluft erfährt durch den Motorkompressor nur eine ganz geringfügige Erwärmung, weil dieser durch die doppelte Luftmenge (Lüfter 5 und 6) beaufschlagt wird, erhält dann aber im Verdampfer 3 eine starke Abkühlung, so daß sie befreit von überschüssiger Feuchtigkeit und ausreichend vorgekühlt in den Kühlraum eingeblasen wird.

Öffnet man die Klappe 11 nicht ganz, sondern nur teilweise, so kann man eine beliebig dosierbare Dauerbelüftung erzielen.

Entgegengesetzt zu Fig. 4 ist auch eine Intensiv- und Dauerbelüftung bei geschlossener unterer Klappe 10 und geöffneter oberer Klappe 11 möglich, die zweckmäßig wird, wenn durch die Lüftungsöffnungen in der entgegengesetzten Kühlraumwand frische und kalte Außenluft einströmen kann. Die dann durch den Lüfter 5 aus dem Kühlraum angesaugte und in einen Gebäuderaum eingeblasene Abluft kommt im Kreislauf der Kondensatorkühlung zugute. Diese Belüftungsart wird man zweckmäßigerweise bei abgestelltem Motorkompressor 1 vornehmen.

Reicht die selbsttätige Verdampferabtauung in den Betriebspausen nicht aus oder wenn sie infolge Tiefkühlung des Kühlraumes (unter 0° C) nicht möglich ist, dann kann eine Zwangsabtauung mittels warmer Außenluft nach Fig. 5 vorgenommen werden. Zu diesem Zwecke werden beide Klappen 10 und 11 in der dargestellten Weise geöffnet, so daß der Lüfter 5 bei abgestelltem Motorkompressor 1 die im Luftschlitz 18 eintretende warme Außenluft auch über den Verdampfer 3 ansaugt und diesen somit abtaut. Das Abtauen kann bei Bedarf oder in der kalten Jahreszeit noch durch Beheizung der Luft oder des Verdampfers unterstützt und beschleunigt werden. Wesentlich dabei ist, daß der gesamte Abtauprozeß hinter der isolierten Verdampferwand 8 und abgeschirmt durch die isolierten Klappen 10 und 11 ohne Erwärmung des Kühlraumes vor sich geht.

Soll bei langanhaltenden tiefen Außentemperaturen (wirklichen Frostzeiten) ein Absinken der Kühlraumtemperatur unter die zulässige Grenze verhindert werden, dann ist gegebenenfalls eine Beheizung des Kühlraumes erforderlich. Mit speziell ausgebildeten Klappen, die auch gegen den Kondensatorschacht hin geöffnet werden können, läßt sich mit dem Erfindungsgegenstand auch diese Forderung ohne zusätzliche Heizung nach Fig. 6 erfüllen. Die vom Lüfter6 durch den Luftschlitz 19 angesaugte Luft durchströmt nun auch den Verflüssiger 2, wobei sie sich erwärmt und — weil die auf der Verflüssigerseite abgeführte Wärme durch die Kompressionswärme immer größer ist als die Verdampfungswärme — in der Austrittsmischung am Lüfter 6 eine höhere Temperatur hat als beim Eintritt im Luftschlitz 19.

Mit gleicher Klappenstellung kann die Universalkühleinheit auch für Zwecke der Raumentfeuchtung eingesetzt werden. Aus dem über den Verdampfer 3 geleiteten Teilluftstrom kondensiert Wasserdampf an den kalten Verdampferflächen, so daß nach der Mischung mit der über den Verflüssiger 2 geführten Luft der absolute und relative Feuchtigkeitsgehalt niedriger ist als am Eintritt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Universalkühleinheit mit zu einer betriebsfertigen Kühleinrichtung zusammengebautem, durch eine isolierte Zwischenwand getrenntem Verflüssiger- und Verdampfersatz samt Zubehör, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß der Verflüssiger (2) und der Verdampfer (3) etwa auf gleicher Höhe angeordnet sind, daß die Lüfter (5, 6) über dem zugehörigen Verflüssiger (2) bzw. Verdampfer (3) ebenfalls auf etwa gleicher Höhe sitzen, daß die den Verflüssiger (2) bzw. den Verdampfer (3) einschließende Verflüssigerwand (9) bzw. Verdampferwand (8) jeweils oberhalb und unterhalb des Verflüssigers (2) bzw. des Verdampfers (3) Luftdurchlaßöffnungen aufweist und durch die Verdampferwand (8) und die Zwischenwand (7) einerseits und durch die Verflüssigerwand (9) andererseits sowie durch die seitlichen Begrenzungen hohe Schächte geringer Tiefe gebildet werden, in denen der Verdampfer (3) und der Verflüssiger (2) in senkrechter Richtung von unten nach oben durchströmt werden, daß die Zwischenwand (7) zwischen Verflüssiger- und Verdampf ersatz oberhalb und unterhalb des Verflüssigers (2) bzw. des Verdampfers (3) mit verstellbaren Klappen (10, 11) versehen ist und daß die durch die Verdampferwand (8) und die Verflüssigerwand (9) begrenzte Gesamttiefe der Kühleinheit die übliche, sich aus Isolierung, Mauer und Verputz ergebende Dicke von Kühlraumwänden nicht oder nur wenig überschreitet.

2. Universalkühleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfter (5, 6) für Verflüssiger und Verdampfer einen gemeinsamen Antriebsmotor (4) haben.

3. Universalkühleinheit nach Anspruch 1 bzw. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorkompressor (1) unterhalb des Verflüssigers (2) bzw. unterhalb des Verdampfers (3) angeordnet ist.

4. Universalkühleinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am oder über dem Motorkompressor (1) eine Verdunstungsschale (16) angebracht ist, in welche das vom Verdampfer (3) kommende Tauwasser geleitet wird.

5. Universalkühleinheit nach Anspruch 1 oder einem der nachfolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Zwischenwand (7) angeordneten, von Hand oder automatisch verstellbaren Klappen (10, 11) so ausgebildet sind, daß sie in geöffnetem Zustand entweder die Luftdurchlaßöffnungen in der Verdampferwand (8) oder die Luftdurchlaßöffnungen in der Verflüssigerwand (9) abschließen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen