DE19739455A1 - Verfahren und Einrichtung zum Betreiben eines Kühl-Kombinationsgerätes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben, insbesondere zum Abtauen der Verdampfer eines Kombinationsgerätes, wie z. B. eines Kühl-Gefrier- Kombinations-Gerätes oder eines Kühl-Kaltlagerungs-Gerätes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die technische Lösung gemäß der Erfindung ist sowohl für Geräte im Haushaltsbereich, als auch für gewerblich genutzte Geräte anwendbar.

Allgemein bekannt ist die Ausführung von z. B. Kühl-Gefrier- Kombinations-Geräten derart, daß diese zwei und Mehrtemperatur-Lagerbereiche aufweisen.

Die Anordnung der Lagerbereiche mit den unterschiedlichen Temperaturniveaus sowie die Anordnung der Kälteanlage in diesen Geräten sind auf verschiedenste Weise möglich. Die Regelung dieser Geräte erfolgt fast ausnahmslos mit elektronischen bzw. elektro­ mechanischen Regelkomponenten.

Die notwendigen Energieverbräuche beim Betreiben dieser Gerätausführungen liegen oft­ mals höher als beispielsweise bei einer Kombination von Einzelgeräten, welche, in Bezug auf die Innentemperaturen, energieoptimiert sind.

Bei Kombinationsgeräten bestimmt der Lagerbereich mit der tiefsten Innentemperatur die Auslegung bzw. Ausführungsform der Kälteanlage. Dadurch sind folglich oftmals die Lager­ bereiche mit den höheren Innentemperaturen überdimensioniert bzw. energetisch nicht optimal ausgelegt.

Ein sicherer und sparsamer Betrieb von Kälteanlagen erfordert ein periodisches Abtauen der Verdampfer-Baugruppen.

In den meisten bekannten Kombinationsgeräten wird das Abtauen des bzw. der Verdam­ pfer durch Energiezufuhr von außen realisiert, wobei während dieser Abtauphase die Kühl­ funktion der Kälteanlage außer Betrieb gesetzt werden muß.

Damit die Temperaturniveaus der Lagerbereiche beibehalten werden können, muß die Energiezufuhr von außen für das Abtauen der Verdampfer sehr intensiv erfolgen. Hierzu sind u. a. elektrische Heizungen unmittelbar unter der Verdampferbaugruppe angeordnet. Zum Abtauen wird hier durch das Heizen eine Wärmemenge in das Gerät eingebracht, die eigentlich der Kühlaufgabe entgegenwirkt und somit eine schlechtere Energiebilanz bzw. -effizienz bewirkt.

Durch die Unterbrechung des Kühlbetriebes für die Dauer des Abtauens steigen die Lager­ bereichstemperaturen, insbesondere in den Lagerbereichen mit Temperaturen ≦ 0°C an, wodurch es unter Umständen zu negativen Beeinträchtigungen der Qualität des Gefrier- bzw. Lagergutes kommen kann.

Die Dimensionierung der Abtau-Heizung beeinflußt die Dauer der Abtauphase und die zusätzliche Energieaufnahme von außen.

Bei Wiederaufnahme des Kühlbetriebes muß die Kälteanlage einen Teil dieser Verlust­ wärme zusätzlich nach außen abführen. Die im Eis bzw. im Reifansatz gespeicherte Energie wird in diesem Fall nicht genutzt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Kombinationsgerät, d. h. mit Zwei- bzw. Mehrtemperatur-Lagerbereichen, eine weitere Verbesserung der Energieeffizienz zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Vorteile, die durch die Erfindung erreicht werden, bestehen darin, daß gegenüber den bekannten technischen Lösungen für das Abtauen der Verdampferbaugruppen bei der­ artigen Kombinationsgeräten - in diesem Fall der Einsatz eines elektrischen Widerstands­ heizungselementes - keine zusätzliche Wärmeaufnahme bzw. Energiezuführung von außen her erforderlich ist.

Für das erfindungsgemäße Verfahren zum Abtauen der Verdampfer wird die in den Lager­ bereichen mit Innentemperaturen < 0°C vorhandene Wärmemenge genutzt, wobei vor­ zugsweise die Wärmemenge aus dem Lagerbereich < 0°C genutzt wird, bei dem der größte Kühlbedarf besteht.

Die im Eis bzw. der Bereifung am Verdampfer vorhandene Energie wird für die Kühlauf­ gaben der Lagerbereiche < 0°C während der Abtauphase genutzt.

Das bedeutet, daß auf alle zusätzlichen Maßnahmen für das Abtauen der Verdampfer­ baugruppen verzichtet werden kann.

Von Vorteil bei diesem Verfahren zum Abtauen der Verdampfer ist weiterhin, daß gleich­ zeitig die Innentemperatur der Lagerbereiche ≦ 0°C durch das wechselweise Betreiben der Verdampfer nahezu konstant gehalten wird, so daß während der Abtauphase des Verdampfers, der im Normal betrieb auf diesen Lagerbereich arbeitet, die Qualität des eingelagerten Gefrier- bzw. Kühlgutes nicht beeinträchtigt wird.

Für die Durchführung des Verfahrens zum Abtauen ist der Verdampfer, welcher auf den Lagerbereich mit Temperaturen ≦ 0°C arbeitet, über eine gesonderte Luftführung, in welcher ggf. geeignete Mittel zur Absperrung und Umleitung angeordnet sind, mit dem Lagerbereich für Temperaturen < 0°C verbunden.

Der bzw. die Verdampfer, der/die auf den/die Lagerbereich(e) mit Temperaturen < 0°C arbeitet, ist wiederum über eine gesonderte Luftführung, in welcher ebenfalls geeignete Absperr- und/oder Umleitmittel angeordnet sein können, mit dem, im Normalbetrieb von ihm nicht betriebenen Lagerbereich für Temperaturen ≦ 0°C verbunden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungs­ beispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Kombinationsgerätes mit Zwei- bzw. Mehr­ temperatur-Lagerbereichen in der Betriebsphase 1 - Normalbetrieb,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kombinationsgerätes mit Zwei- bzw. Mehrtemperatur-Lagerbereichen in der Betriebsphase 2 - Abtau­ phase.

Ein Kombinationsgerät mit Zweitemperatur-Lagerbereichen, besitzt, wie in Fig. 1 dargestellt, einen Verdampfer 1 mit einer Luftführung 3 zu bzw. von mindestens einem Lagerbereich 5 mit Temperaturniveau ≦ 0°C. In diesem Kombinationsgerät ist weiterhin ein Verdampfer 2 mit einer Luftführung 3 zu bzw. von mindestens einem Lagerbereich 4 mit Temperaturniveau < 0°C angeordnet.

Zeichnerisch nicht dargestellt sind die Kälteanlage (Einrichtungen für die Führung des Kälte­ mittels von und zu den Verdampfern) und die erforderlichen Steuerungs- bzw. Regelungs- Bauelemente (Sensoren, Ventile u. dgl.).

Die Lagerbereiche 4 und 5 sind mit entsprechenden Temperaturerfassungs- bzw. -über­ wachungselemente und den erforderlichen, allgemein bekannten Temperatur-Regelungs­ bauteilen versehen, welche jeweils bei Erreichen der vorgegebene Temperatur-Obergren­ zen bzw. -Untergrenzen den Kühlprozeß einschalten bzw. ausschalten.

In Fig 2. ist schematisch dargestellt, daß die Luftführung 3 von bzw. zu dem Verdampfer 1 auf den Lagerbereich 4 und die Luftführung 3 von bzw. zu dem Verdampfer 2 auf den Lagerbereich 5 umgesteuert ist.

In der Betriebsphase 1 (Normalbetrieb) ist folgender Verfahrensablauf gegeben:
Das Kombinationsgerät wird mit dem zu lagernden Gut - je nach Art und vorgesehener Lagerungstemperatur in die zwei voneinander getrennten Lagerbereiche 4 (Temperatur­ niveau < 0° C) mit einer vorgesehenen Lagertemperatur von z. B. +30°C bis +80°C, bzw. Lagerbereich 5 (Temperaturniveau ≦ 0°C) mit einer vorgesehenen Lagertemperatur von z. B. -18°C bis -23°C - gefüllt und in Betrieb genommen.

Der zeichnerisch nicht dargestellte Kompressor fördert das Kühlmittel sowohl zum Verdampfer 1 für den Lagerbereich 5 (≦ 0°C), als auch zum Verdampfer 2 für den Lagerbereich 4 (Temperaturniveau < 0°C).

Die Innentemperatur in den Lagerbereichen 5 und 4 wird nun über den Luftführungskreis­ lauf 3 bis zu der vorgesehenen unteren Temperaturgrenze von -23°C im Lagerbereich 5 bzw. 3°C im Lagerbereich 4 abgekühlt.

Im Lagerbereich 4 wird die vorgesehene untere Temperaturgrenze normalerweise schneller erreicht sein, so daß über die entsprechenden Steuerungselemente der Verdampfer 2 außer Betrieb gesetzt wird.

Der Verdampfer 1 wird länger arbeiten bis zum Erreichen der vorgesehenen unteren Temperaturgrenze.

Bekanntermaßen kommt es im Verlaufe dieses Kühlvorganges zu einem mehr oder minder starken Bereifen bzw. Vereisen der Verdampferbaugruppen, so daß nach einem bestimmten Zeitraum ein Abtauen erfolgen muß.

Auf Grund der im Normalfall zu erbringenden größeren Kälteleistung wird das Abtauen zuerst bei Verdampfer 1 erforderlich werden.

Mittels an sich bekannter technischer Bauteile für das Feststellen des Bereifungs- bzw. Vereisungsgrades wird über die vorgesehene Steuerung die Abtauphase mit dem Ab­ schalten des Verdampfers 1 eingeleitet. Gleichzeitig erfolgt ein Umsteuern der Luftführung 3 von bzw. zu den Verdampfern 1 und 2 auf den jeweils anderen Lagerbereich.

Aus dem Lagerbereich 4 (Temperaturniveau < 0°C ) wird die vorhandene Wärmemenge zum Verdampfer 1 und von dort zurück in den Lagerbereich 4 gebracht. Diese Wärme­ menge bewirkt das Abtauen bzw. Schmelzen des Reifansatzes bzw. der Vereisung an der Verdampferbaugruppe 1. Die in den Lagerbereich 4 zurückgebrachte Luft ist kälter als das im Lagerbereich vorhandene Temperaturniveau, so daß der Kühlbedarf für diesen Lagerbereich 4 gedeckt wird.

Bei Vorhandensein mehrerer Lagerbereiche mit Temperaturniveaus < 0°C wird über das Temperaturerfassungssystem zuerst der Lagerbereich angesteuert, bei dem der größte Kühlbedarf besteht.

Parallel zu dieser Abtauphase wird über das Temperaturerfassungssystem des Lager­ bereiches 5 (≦ 0°C) bei Erreichen der vorgesehenen Temperatur-Obergrenze, in diesem Beispiel 18°C, der Verdampfer 2 in Betrieb gesetzt, und die Kühlluftführung erfolgt vom Verdampfer 2 zum Lagerbereich 5. Somit wird das Überschreiten der vorgesehenen Tempe­ ratur-Obergrenze verhindert und das im Lagerbereich 5 befindliche Lagergut erfährt keiner­ lei Qualitätsbeeinträchtigung.

Diese Abtauphase - Betriebsphase 2 - wird solange aufrechterhalten, bis der abzu­ tauende Verdampfer 1 vollständig abgetaut ist.

Das Abtauen des Verdampfers 2 für den Lagerbereich 4 erfolgt ebenfalls mit der vor­ handenen Wärmemenge.

Das beschriebende erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht speziell an ein Kom­ binationsgerät der zuvor genannten Bauart gebunden.

Denkbar ist auch, daß die so betriebenen Lagerbereiche in Form von Einzelgeräten oder Einzelzellen aneinandergereiht bzw. übereinander angeordnet, miteinander hinsichtlich der Luftführung von und zu den einzelnen Verdampfern bzw. Lagerbereichen verbunden sind.

Claims (5)

1. Verfahren zum Betreiben und insbesondere zum Abtauen der Verdampfer eines Kombinationsgerätes, z. B. eines Kühl-Gefrier-Kombinations-Gerätes oder eines Kühl- Kaltlagerungs-Gerätes, welches mindestens einen Lagerbereich mit Temperaturen < 0°C, und mindestens einen Lagerbereich mit Temperaturen ≦ 0°C aufweist und mit diesen Lagerbereichen zugeordneten separaten Verdampfern betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein wechselweises Abtauen der Verdampfer (1 und 2) unter Nutzung der vorhandenen Wärmemenge(n) aus den Lagerbereichen (4) mit Temperaturen < 0°C erfolgt, wobei die Wärmemenge zum Abtauen vorzugsweise aus dem Lagerbereich (4) mit Temperaturen < 0°C genutzt wird, bei welchem der größte Kühlbedarf besteht.

2. Verfahren zum Betreiben und insbesondere zum Abtauen der Verdampfer eines Kombinationsgerätes, nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Abtauen des einen Verdampfers der bzw. die anderen Verdampfer die erforderlichen Kühlfunktionen für die anderen Lagerbereiche nach Bedarf über­ nimmt/übernehmen.

3. Verfahren zum Betreiben und insbesondere zum Abtauen der Verdampfer eines Kombinationsgerätes, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite bzw. die anderen Verdampfer solange in Betrieb ist/sind, bis entweder der abzutauende Verdampfer vollständig abgetaut oder in den Lagerbereichen kein Kühl­ bedarf mehr vorhanden ist.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (1) neben seiner Verbindung mit dem Lagerbereich (5) für Temperaturen ≦ 0°C über eine gesonderte Luftführung (3), welche ggf. Mittel zur Absperrung aufweist, mit dem Lagerbereich (4) für Temperaturen < 0°C verbunden ist und der Verdampfer (2) zum einen mit dem Lagerbereich (4) mit Temperaturen < 0°C und zum anderen über eine gesonderte Luftführung (3), welche ggf. Mittel zur Absperrung aufweist, mit dem Lagerbereich (5) für Temperaturen ≦ 0°C verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die so betriebenen Lagerbereiche (5 und 4) als separate Einzelgeräte oder auch Einzel­ zellen aneinander gereiht bzw. übereinander angeordnet und hinsichtlich ihrer Steuerung sowie ihrer Luftführung miteinander verbunden sind.