DE19529763A1

DE19529763A1 - Kälteerzeugungseinrichtung

Info

Publication number: DE19529763A1
Application number: DE1995129763
Authority: DE
Inventors: Ruediger Piepenhagen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-12
Filing date: 1995-08-12
Publication date: 1997-02-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Kälteerzeugungseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Kälteerzeugungseinrichtungen der betreffenden Art sind allgemein bekannt. Sie weisen einen Verdampfer auf, in dem ein Kältemittel unter Aufnahme von Wärme aus einem zu küh lenden Medium verdampft wird. Der auf diese Weise entstande ne Dampf wird einem dem Verdampfer nachgeordneten motorbe triebenen Verdichter zugeführt, der den Kältemitteldampf verdichtet. Der verdichtete Kältemitteldampf wird einem dem Verdichter nachgeordneten, beispielsweise wasser- oder luft gekühlten Verflüssiger zugeführt, in dem das Kältemittel wieder verflüssigt wird. Ein Auslaß des Verflüssigers steht, gegebenenfalls über einen Unterkühler, mit einem Einlaß des Verdampfers in Verbindung, so daß ein Kältemittelkreislauf gebildet ist.

Bei Kälteerzeugungseinrichtungen der betreffenden Art wird die Kälteleistung üblicherweise dadurch geregelt, daß die Temperatur des Kältemittels an einer bestimmten Stelle im Kältemittelkreislauf kontinuierlich oder periodisch fest gestellt und konstant gehalten wird.

Beispielsweise ist aus der DE-OS 30 33 067 eine Kälte erzeugungseinrichtung bekannt, die einen Temperaturfühler aufweist, der die Temperatur des Kältemittels am Eingang des Verdampfers feststellt und mit einem Sollwertgeber verbunden ist, der ein von der Differenz zwischen Istwert und Sollwert der Temperatur des Kältemittels abhängiges Regelsignal er zeugt. Dieses Regelsignal ist an einen Leistungsregler des Verdichters geführt, der die Leistung des Verdichters in Abhängigkeit von dem Regelsignal regelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälte erzeugungseinrichtung der betreffenden Art anzugeben, die eine einfache und zuverlässige Regelung der Kälteleistung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des An spruchs 1 angegebene Lehre gelöst.

Die Erfindung löst sich von dem Gedanken, die Kältelei stung der Kälteerzeugungseinrichtung durch Konstanthaltung der Temperatur des Kältemittels an einer bestimmten Stelle des Kältemittelkreislaufes zu regeln. Ihr liegt vielmehr der Gedanke zugrunde, zur Regelung der Kälteleistung auf einen gewünschten Wert den Verdampfungsdruck konstant zu halten.

Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht eine einfache und zuverlässige Regelung der Kälteleistung.

Da bei der erfindungsgemäßen Lehre der Verdampfungs druck konstant gehalten ist, ist es möglich, den Ver dampfungsdruck gezielt auf vorgebbare Werte einzustellen, beispielsweise einen idealen Verdampfungsdruck, bei dem sich in prozeßtechnischer Hinsicht besonders günstige Verhältnis se einstellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemäßen Lehre zeigt.

In der Zeichnung ist eine Kälteerzeugungseinrichtung 2 dargestellt, die einen Verdampfer 4 aufweist, dem über einen Einlaß 6 ein Kältemittel zugeführt wird, das in dem Verdamp fer 4 unter Aufnahme von Wärme eines zu kühlenden Mediums verdampft wird. Ein Auslaß 8 des Verdampfers 4 ist über eine Leitung 10 mit einem Einlaß 12 eines dem Verdampfer 4 nach geordneten Verdichters 14 verbunden, der bei diesem Ausfüh rungsbeispiel als Wechselstrommaschine ausgebildet ist und das in dem Verdampfer 4 verdampfte Kältemittel verdichtet.

Der Verdichter 14 kann jedoch auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als Hubkolbenverdichter, Gleichstromverdich ter, Drehkolbenverdichter oder dergleichen.

Ein Drucksensor 16, dessen Funktion weiter unten näher beschrieben wird, stellt den Istwert des Verdampfungsdruckes in der Leitung 10 fest und ist mit Steuermitteln 18 verbun den, die in einer weiter unten näher beschriebenen Weise den Verdichter 14 ansteuern.

In der Leitung zwischen dem Verdampfer 4 und dem Ver dichter 14 sind Ventile 20, 22 und ein Filter 24 angeordnet. Diese Bauteile sind von für die erfindungsgemäße Lehre un tergeordneter Bedeutung und werden daher hier nicht näher erläutert.

Ein Auslaß 26 des Verdichters 14 ist über eine Leitung 28 mit einem Einlaß 30 eines dem Verdichter 14 nachgeordne ten Verflüssigers 32 verbunden, der beispielsweise als was ser- oder luftgekühlter Verflüssiger ausgebildet sein kann und das in dem Verdichter 14 verdichtete Kältemittel wieder verflüssigt.

Zwischen dem Verdichter 14 und dem Verflüssiger 32 sind Ventile 34, 36, 38, 40, 42 sowie ein Ölabscheider 44 zur Rückführung von Öl zu dem Verdichter 14 angeordnet. Ferner ist ein Brauchwasserspeicher 46 vorgesehen. Diese Bauteile sind von für die erfindungsgemäße Lehre untergeordneter Be deutung und werden daher hier nicht näher erläutert.

Ein Auslaß 48 des Verflüssigers 32 steht über eine Lei tung so mit dem Einlaß 6 des Verdampfers 4 in Verbindung, so daß das Kältemittel von dem Verflüssiger 32 wieder zu dem Verdampfer 4 zurückgeführt wird und auf diese Weise ein Käl temittelkreislauf gebildet ist.

In der Leitung 50 ist ein Druckaufnehmer 52 angeordnet, der einen Lüfter 54 des Verflüssigers 32 ansteuert und des sen Drehzahl beeinflußt.

Ferner sind zwischen dem Verflüssiger 32 und dem Ver dampfer 4 noch ein Flüssigkeitssammler 56, ein Ventil 58, ein Flüssigkeitsunterkühler 60, ein Filtertrockner 62, ein Schauglas 64 und ein Ventil 66 angeordnet; diese Bauteile sind von für die erfindungsgemäße Lehre untergeordneter Be deutung und werden daher hier nicht näher erläutert.

Die Kälteerzeugungseinrichtung 2 arbeitet wie folgt:
In dem Verdampfer 4 verdampft das Kältemittel, wobei es Wärme von dem zu kühlenden Medium aufnimmt und so dieses Medium kühlt. Der Kältemitteldampf wird von dem Verdampfer 4 über die Leitung 10 dem Verdichter 14 zugeführt, wobei der Drucksensor 16 den Istwert des Verdampfungsdruckes fest stellt und den Steuermitteln 18 zuführt. Der Drucksensor 16 kann den Verdampfungsdruck kontinuierlich oder periodisch feststellen.

Die Steuermittel 18 weisen eine nicht dargestellte Ver gleichseinrichtung auf, die den von dem Drucksensor 16 fest gestellten Istwert des Verdampfungsdruckes mit einem bei spielsweise in einem nicht dargestellten Speicherelement abgelegten, vorgebbaren Sollwert des Verdampfungsdruckes vergleicht. Die Steuermittel 18 erzeugen in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Verdampfungsdruckes ein Steuersignal zur Beeinflussung der Frequenz der Speisespannung des als Wechselstrommaschine ausgebildeten Verdichters 14.

Der von dem Verdichter 14 verdichtete Kältemitteldampf wird über die Leitung 28 dem Verflüssiger 32 zugeleitet, in dem das Kältemittel wieder verflüssigt wird.

Das wieder verflüssigte Kältemittel wird dann über die Leitung 50 dem Verdampfer 4 zugeleitet, wo es verdampft und das zu kühlende Medium kühlt.

Sinkt der von dem Drucksensor 16 festgestellte Istwert des Verdampfungsdruckes unter den Sollwert, so erzeugen die Steuermittel 18 ein Steuersignal, das eine Erhöhung der Drehzahl des Verdichters 14 bewirkt, und zwar bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel durch Erhöhen der Frequenz der Speisespannung des Verdichters 14. Hierzu können die Steuermittel 18 einen in der Zeichnung nicht dar gestellten, dem Verdichter 14 elektrisch vorgeschalteten Frequenzumformer aufweisen, der die Frequenz der Speisespan nung des Verdichters entsprechend dem Steuersignal erhöht oder senkt. Die Erhöhung der Drehzahl des Verdichters 14 hat zur Folge, daß sich der Kältemittelvolumenstrom pro Zeitein heit in der Kälteerzeugungseinrichtung 2 erhöht, so daß sich der Istwert des Verdampfungsdruckes erhöht, bis der Istwert des Verdampfungsdruckes dem Sollwert entspricht.

Steigt der von dem Drucksensor 16 festgestellte Istwert des Verdampfungsdruckes über den Sollwert, so erzeugen die Steuermittel 18 ein Steuersignal, das ein Senken der Dreh zahl des Verdichters 14 bewirkt, bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel durch Senken der Frequenz der Speisespannung des Verdichters 14. Das Senken der Dreh zahl des Verdichters 14 hat zur Folge, daß in der Kälteer zeugungseinrichtung 2 der Kältemittelvolumenstrom pro Zeit einheit sinkt, so daß der Verdampfungsdruck sinkt, bis der Istwert dem Sollwert entspricht.

Die durch die Drehzahländerung des Verdichters 14 be wirkte Änderung des Volumenstromes auf der Kälteseite hat eine entsprechende Änderung der zugeführten Leistung des Verdichters 14 auf der Antriebsseite zur Folge, wodurch sich erhebliche energetische Vorteile ergeben. Auf diese Weise ist ferner insgesamt der Verdampfungsdruck in der Kälteer zeugungseinrichtung 2 in einfacher und zuverlässiger Weise auf den vorgebbaren Sollwert geregelt.

Als Sollwert kann der ideale Verdampfungsdruck vorgege ben werden, bei dem in prozeßtechnischer Hinsicht besonders günstige Bedingungen vorliegen, die dann durch die Regelung des Verdampfungsdruckes auf den idealen Verdampfungsdruck aufrechterhalten werden.

Die Drehzahl des Verdichters 14 ist in weiten Grenzen wählbar, so daß auch der Verdampfungsdruck in weiten Grenzen wählbar ist.

In einem durch die erfindungsgemäße Kälteerzeugungsein richtung gekühlten Kühlraum herrschen konstante Temperatur differenzen, und es kommt nur zu einer geringen Entfeuchtung des Kühlgutes.

Außerdem ist eine Optimierung des Kältekreislaufes im Hinblick auf wechselnde Außentemperaturen möglich.

Die erfindungsgemäße Kälteerzeugungseinrichtung ist sowohl bei Einzelanlagen, als auch bei Verbundanlagen mit mehreren parallel geschalteten Kühlstellen verwendbar.

Claims

1. Kälteerzeugungseinrichtung,
mit einem Verdampfer zur Verdampfung eines Kälte mittels,
mit einem dem Verdampfer nachgeordneten Verdichter und
mit einem dem Verdichter nachgeordneten Verflüssi ger, dessen Auslaß mit einem Einlaß des Verdamp fers in Verbindung steht,
gekennzeichnet durch einen Drucksensor (16), der den Istwert des Verdam pfungsdruckes feststellt und mit Steuermitteln (18) verbunden ist, die den Verdichter (14) derart ansteu ern, daß zur Konstanthaltung des Verdampfungsdruckes der Verdampfungsdruck bei Unterschreiten eines Sollwer tes erhöht und bei Überschreiten des Sollwertes gesenkt wird.

2. Kälteerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (18) bei Unter schreiten des Sollwertes des Verdampfungsdruckes die Drehzahl des Verdichters (14) erhöhen und bei Über schreiten des Sollwertes senken.

3. Kälteerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Verdichter (14) eine Wechselstrommaschine ist und daß die Steuermittel (18) bei Unterschreiten des Sollwertes des Verdampfungsdruc kes die Frequenz der Speisespannung der Wechselstromma schine erhöhen und bei Überschreiten senken.

4. Kälteerzeugungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstrommaschine ein Dreh strommotor, insbesondere ein Asynchronmotor, ist.

5. Kälteerzeugungseinrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer mittel (18) eine Vergleichseinrichtung aufweisen, die den von dem Drucksensor (16) festgestellten Istwert des Verdampfungsdruckes mit dem Sollwert vergleicht und in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert ein Steuersignal zur Ansteuerung des Ver dichters (14) erzeugt.

6. Kälteerzeugungseinrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer mittel (18) ein Speicherelement aufweisen, in dem der Sollwert des Verdampfungsdruckes abgelegt ist.

7. Kälteerzeugungseinrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert des Verdampfungsdruckes vorgebbar ist.

8. Kälteerzeugungseinrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck sensor (14) den Istwert des Verdampfungsdruckes im Be reich des Auslasses (8) des Verdampfers (4) feststellt.