DE19740190A1

DE19740190A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kältegerätes

Info

Publication number: DE19740190A1
Application number: DE1997140190
Authority: DE
Inventors: Walter Lipp; Friedrich Dipl Ing Arnold; Thomas Dipl Ing Guffler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-03-18
Also published as: EP0902242A2; EP0902242A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegerätes mit einem von ei nem Verdampfer gekühlten Kältefach und einem Verdichter, welcher den Verdampfer mit Kältemittel beaufschlagt und welcher beim Erreichen eines oberen Temperaturwertes eingeschaltet und beim Erreichen eines unteren Temperaturwertes abgeschaltet wird, wobei die Temperaturwerte von einem Temperaturfühler erfaßt sind.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kältegeräten, wie beispielsweise Haushalts- Kühl- oder Gefriergeräten, ist es bekannt, deren Kältemittelverdichter durch einen die Temperatur ihres Verdampfers oder durch einen die Kühllufttemperatur in ihrem Kältefach erfassenden Temperaturfühler oder aber durch eine Kombination beider Temperaturer fassungsarten einer vorbestimmten Solltemperatur ein- bzw. abgeschaltet. Bei dieser Be triebsweise des Verdichters schwanken die am Verdampfer erreichten Temperaturen, bei spielsweise zwischen +4°C in der Stehzeit des Verdichters und -25°C während seiner Betriebsphase, wobei die niedrigen Temperaturwerte am Verdampfer durch Temperatur einstellungen an einem die Kühlfachtemperatur steuernden Temperaturregler bedingt sind. Um die nach einer längeren Stehzeit des Verdichters zur Aufrechterhaltung der be stimmungsgemäßen Temperatur im Kältefach notwendigen tiefen Verdampfertemperatu ren zu erreichen, muß der Verdichter auf seiner Saugseite relativ geringe Verdampfungs drücke zum Verdampfen des in flüssiger Phase im Verdampfer vorliegenden Kältemittels erzeugen, wodurch der Wirkungsgrad des Kältemittelverdichters, d. h. seine Leistungsauf nahme in Form von elektrischer Energie und seine Leistungsabgabe in Form von Saug leistung deutlich herabgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Kältegerä tes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit einfachen Maßnahmen derart zu ver bessern, daß die Nachteile des Standes der Technik vermieden sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Verdichter während seiner Einschaltphase intermittierend betrieben ist, wobei die Lauf- und/oder Stehzeiten des Verdichters in seinem intermittierenden Betrieb durch vorgegebene Zeitwerte be stimmt sind.

Durch den intermittierenden Betrieb des Verdichters während seiner eigentlichen zur Kühlung eines Kältefaches dienenden Laufzeit sinkt die Verdampfungstemperatur des Kältemittels im Verdampfer nicht auf Temperaturen ab, wie sie bei einem herkömmlichen, kontinuierlichen Betrieb des Kältemittelverdichters während seiner Laufzeit erreicht werden, wodurch ein deutlich höherer Verdichter-Wirkungsgrad erreicht wird, das heißt, die Energieaufnahme des Verdichters wird durch seinen intermittierenden Betrieb deutlich gesenkt. Die Regelung der Temperatur im Kältefach kann dabei beispielsweise über die Stehzeitdauer des Verdichters oder aber durch einen entsprechend hinsichtlich seiner Ak tiv- und Passivphasen angepaßten intermittierenden Betrieb des Verdichters erfolgen.

Besonders störungssicher aufbereitbar sind die Zeitwerte, wenn nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Zeitwerte für den intermittierenden Betrieb des Verdichters durch eine aus diskreten Elektronikbausteinen gebildete Steuerlogik bereitgestellt sind.

Besonders einfach auf unterschiedliche Anwendungsfälle anpaßbar sind die Zeitwerte, wenn nach einer alternativen Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgese hen ist, daß die Zeitwerte für den intermittierenden Betrieb des Verdichters durch in ei nem Prozeßrechner hinterlegte Daten bereitgestellt sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß zum Betreiben eines als Gefrierschrank ausgebildeten Kältegerätes die Zeitwerte für die Laufzeiten des Verdichters in einem Bereich zwischen 10 min und 40 min liegen.

Bei Laufzeiten innerhalb dieses Zeitfeldes ist sichergestellt, daß der bestimmungsge mäße Kühleffekt eintritt, wobei die Energieaufnahme innerhalb dieses Zeitfeldes im we sentlichen unabhängig von der relativen Einschaltdauer minimiert und weitestgehend konstant ist.

Entsprechend einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Er findung ist vorgesehen, daß zum Betreiben eines als Kühlschrank ausgebildeten Kältege rätes die Zeitwerte für die Laufzeiten des Verdichters in einem Bereich zwischen 2,5 min und 10 min liegen.

Bei einer intermittierenden Betriebsweise des Verdichters eines Kühlgerätes innerhalb dieses Zeitbereiches wird die Energieaufnahme des Verdichters deutlich reduziert, wobei sich bei einer Laufzeit von 2,5 min eine minimale Energieaufnahme bei einer zufrieden stellenden Temperaturregelung der Kühlfachtemperatur ergeben hat.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verdichter nach Erreichen einer vorgegebenen Laufzeitdauer abge schaltet und der Verdampfer einem vom Temperaturfühler beendeten Abtauvorgang un terzogen wird.

Hierdurch ist ein bedarfsgemäßes Abtauen sichergestellt, welches durch den intermittie renden, energieoptimierten Betrieb während der Laufzeitphase des Verdichters unterblei ben muß, wobei die völlige Eisfreiheit des Verdampfers durch die Temperaturerfassung des Verdampfers anhand eines Temperaturfühlers sichergestellt ist.

Besonders einfach realisierbar ist die Ansteuerung zum Abtauen des Verdampfers, wenn nach einer alternativen Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß der Verdichter nach Erreichen einer vorgegebenen Zeitspanne abgeschaltet und der Verdampfer einem von einem Temperaturfühler beendeten Abtauvorgang unterzogen wird.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Schaubildes zum Be trieb eines Kühlschrankes näher erläutert.

In der einzigen Figur ist ein in Art eines karthesischen und Koordinatensy stems aufgebautes Schaubild dargestellt, an dessen Abszisse die Laufzeit des Kältemittelverdichters aufgetragen ist und an dessen einer Ordinate die im Kühlfach des Kühlschranks herrschende mittlere Lufttemperatur in °C und an dessen anderen Ordinate die Energieaufnahme des Kältemittelverdichters in KW-Stunden pro Tag aufgetragen ist.

Wie aus dem Schaubild in seinem unteren Abschnitt zu sehen ist, wurde ein Verdichter eines Kühlschrankes mit einer ersten relativen Einschaltdauer (RED₁) von 11% und einer zweiten relativen Einschaltdauer (RED₂) von 20% betrieben, und die mittleren, im Kühlfach des Kühlschrankes dabei erzielten Lufttemperaturen und deren Toleranz lagen ermittelt. Aus den dabei ermittelten, samt ihren Toleranzlagen in Kurvenzügen I und II dargelegten mittleren Lufttemperaturen für das Kühlfach wurde vorschriftsge mäß auf die für die Norm-Energieaufnahme vorgeschriebene mittlere Lufttemperatur im Kühlfach von 5°C interpoliert. Über den Kurvenzügen I und II ist der für die Norm- Energieaufnahme dargestellte Kurvenzug in gezeigt, welcher als Grundlage die aus RED₁ und RED₂ interpolierte mittlere Kühlfachtemperatur von 5°C besitzt und welcher die Auswirkungen einer zunehmenden Verdichterlaufzeit auf die Norm-Energieauf nahme zeigt. Aus dem Kurvenzug III ist ersichtlich, daß eine minimale Energie aufnahme (ein energetisches Optimum) bei Verdichterlaufzeiten von ca. 1,25 min bis zur Erzielung der bestimmungsgemäßen Kühlfachtemperatur für den beispielhaft un tersuchten Kühlschranktyp zu erzielen ist. Jedoch sind derartig kurze Verdichterlauf zeiten dann nicht anzustreben, wenn das Kühlgerät im Wohnbereich aufgestellt ist, da die häufigen Schaltzyklen während der Kühlphase des Kühlschrankes bis zum Ab schalten des Verdichters nach dem Erreichen der Kühlfachtemperatur störend wirken. Für ein im Wohnbereich stationiertes Kühlgerät haben Verdichterlaufzeiten zwischen 5 min und 20 min eine noch akzeptable Geräuschbelastung bei einer noch deutlich verminderten Energieaufnahme im Vergleich zu herkömmlichen, mit einer Verdichter laufzeit von über 20 min betriebenen Kältegeräten ergeben. Die Energieersparnis liegt unter Zugrundelegung des im Diagramm dargestellten, ab Verdichterlaufzeiten von ca. 1 min weitestgehend linear ansteigenden Kurvenzuges bei wenigstens 10% bei Verdichterlaufzeiten zwischen 5 min und 10 min. Diese Energieersparnis liegt für un terschiedlich beschaffene Haushalts-Kältegerätetypen je nach Ausführungsart gege benenfalls auch geringfügig unter diesem Wert, wobei jedoch in den überwiegenden Fällen eine Energieersparnis im Vergleich zur herkömmlichen kontinuierlichen An steuerung des Verdichters während der Kühlphase über 10% liegt.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Kältegerätes mit einem von einem Verdamp fer gekühlten Kältefach und einem Verdichter, welcher den Verdampfer mit Kältemittel beaufschlägt und welcher beim Erreichen eines oberen Tempera turwertes eingeschaltet und beim Erreichen eines unteren Temperaturwertes abgeschaltet wird, wobei die Temperaturwerte von einem Temperaturfühler erfaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter wäh rend seiner Einschaltphase intermittierend betrieben ist, wobei die Lauf- und/oder Stehzeiten des Verdichters im intermittierenden Betrieb durch vor gegebene Zeitwerte bestimmt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitwerte für den intermittierenden Betrieb des Verdichters durch eine aus diskreten Elek tronikbausteinen gebildete Steuerlogik bereitgestellt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitwerte für den intermittierenden Betrieb des Verdichters durch in einem Prozeßrechner hinterlegte Daten bereitgestellt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Betreiben eines als Gefrier schrank ausgebildeten Kältegerätes, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitwerte für die Laufzeiten des Verdichters in einem Bereich zwischen 10 min und 40 min liegen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Betreiben eines als Kühl schrank ausgebildeten Kältegerätes, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitwerte für die Laufzeiten des Verdichters in einem Bereich zwischen 2,5 min und 10 min liegen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter nach Erreichen einer vorgegebenen Laufzeitdauer abgeschal tet und der Verdampfer einem vom am Verdampfer angebrachten Tempera turfühler beendeten Abtauvorgang unterzogen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter nach Erreichen einer vorgegebenen Zeitspanne abgeschaltet und der Verdampfer einem vom am Verdampfer angeordneten Temperatur fühler beendeten Abtauvorgang unterzogen wird.