DE202007005650U1 - Refrigeration plant e.g. supermarket refrigeration plant, for goods, has heat-exchanger emitting part of heat directly to environment during low ambient temperatures, and conductor discharged before and after condenser - Google Patents

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Abstract

The plant has a normal cooling circuit (B) containing a refrigerant such as carbon dioxide, and a conductor (12) branching between a compressor (3) and a condenser (4) of the cooling circuit. The conductor is guided over an air-cooled heat-exchanger (13.1), where the heat-exchanger emits a part of heat directly to the environment during low ambient temperatures. The conductor is discharged before and after the condenser of the cooling circuit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage mit einer umgebungstemperaturabhängigen Schaltung.The The invention relates to a refrigeration system with an ambient temperature dependent Circuit.

Es gibt bisher nur eine geringe Zahl einstufiger Kälteanlagen mit dem Kältemittel CO2, da gegenüber herkömmlichen Kältemitteln ein um ein vielfaches höherer Druck, der bei typischen Umgebungsbedingungen in Mitteleuropa auf der Druckseite bis zu 120 bar betragen kann, auftreten kann.There are so far only a small number of single-stage refrigeration systems with the refrigerant CO 2 , as compared to conventional refrigerants to a much higher pressure, which can be up to 120 bar in the typical environmental conditions in Central Europe on the pressure side, may occur.

Um die technischen Probleme aufgrund dieses hohen Druckes zu beherrschen, werden derzeit Kälteanlagen mit dem Kältemittel CO2 fast ausschließlich als Tiefkühlkreislauf einer Kaskade betrieben, der in der Regel Verdampfungstemperaturen zwischen –20°C und –40°C aufweist. Um die Drücke auf ca. 40 bar zu begrenzen, wird die Abwärme dieses Tiefkühlkreislaufes dabei nicht an die Umgebung sondern über einen Wärmeübertrager bei einer Verflüssigungstemperatur von maximal 5°C an einen Normalkühlkreislauf mit Verdampfungstemperaturen von –15°C bis 0°C abgegeben. Dieser Kältekreislauf ist mit Kältemitteln gefüllt, die bei hohen Umgebungstemperaturen bis ca. 35°C Verflüssigungsdrücke unterhalb von 40 bar haben. Angewendet werden Kältemittel mit hohem direktem Treibhauspotential oder Kältemittel die giftig wie z.B. Ammoniak oder brennbar wie z. B. Propan sind.In order to master the technical problems due to this high pressure, currently refrigeration systems with the refrigerant CO 2 are operated almost exclusively as a deep-freeze circuit of a cascade, which generally has evaporation temperatures between -20 ° C and -40 ° C. In order to limit the pressures to about 40 bar, the waste heat of this freezing cycle is not delivered to the environment but via a heat exchanger at a liquefaction temperature of 5 ° C maximum to a normal refrigeration cycle with evaporation temperatures of -15 ° C to 0 ° C. This refrigeration cycle is filled with refrigerants that have condensing pressures below 40 bar at high ambient temperatures of up to approx. 35 ° C. Used are refrigerants with high direct greenhouse potential or refrigerants that are toxic such as ammonia or combustible such. B. propane are.

In der Offenlegungsschrift DE 10 2004 038 640 A1 sind derartige Kaskadenanlagen ausführlich beschrieben. Als Alternative wird ein Prozess mit dem Kältemittel CO2 mit der bereits bekannten in anderen Anwendungen genutzten Mitteldruckflasche dargestellt, bei dem zwischen Verflüssiger und Mitteldruckflasche eine Zwischenexpansion stattfindet. Mit dieser Lösung konnte der Druck innerhalb eines Supermarktes auf ein herkömmliches Druckniveau von ca. 40 bar gesenkt werden.In the published patent application DE 10 2004 038 640 A1 Such cascade systems are described in detail. As an alternative, a process with the refrigerant CO 2 is shown with the already known used in other applications medium pressure bottle in which takes place between the condenser and medium-pressure cylinder intermediate expansion. With this solution, the pressure within a supermarket could be reduced to a conventional pressure level of approx. 40 bar.

Das Hauptziel des Einsatzes von CO2-Anlagen besteht darin, herkömmliche Kältemittel mit ihrem hohen direkten Treibhauspotential abzulösen, jedoch durch diese Maßnahme nicht zusätzliche Gefahren durch Brennbarkeit oder Giftigkeit zu verursachen und den energetischen Wirkungsgrad der Gesamtanlage nicht zu verschlechtern.The main goal of the use of CO 2 plants is to replace conventional refrigerants with their high direct global warming potential, but by this measure not to cause additional hazards due to flammability or toxicity and not to worsen the energy efficiency of the entire system.

Einstufige Kälteanlagen im Normalkühlkreislauf mit dem Kältemittel CO2 haben bei hohen Umgebungstemperaturen sehr hohe Drücke auf der Druckseite des Kältekreislaufes zur Folge. Die daraus resultierenden Sicherheitsprobleme erfordern ein hohes Maß an Sicherheitstechnik, die zu einem starken Anstieg der Investitionskosten führen.Single-stage refrigeration systems in the normal refrigeration cycle with the refrigerant CO 2 are at high ambient temperatures, very high pressures on the pressure side of the refrigeration circuit result. The resulting security problems require a high level of security technology, which leads to a sharp increase in investment costs.

Andererseits hat ein Kältekreislauf mit CO2 bei hohen Umgebungstemperaturen aufgrund der thermodynamischen Eigenschaften dieses Kältemittels einen schlechten Wirkungsgrad. Dieser kann nur mit großem zusätzlichem anlagentechnischem Aufwand sowie einer anspruchsvollen Regelung verbessert werden.On the other hand, a refrigeration cycle with CO 2 at high ambient temperatures due to the thermodynamic properties of this refrigerant has a poor efficiency. This can be improved only with large additional plant engineering effort and a sophisticated scheme.

Eine CO2-Anlage für den Normalkühlkreislauf, bei der die Wärme ohne Nutzung eines Zusatzkreislaufes abgegeben wird, ist im Teillastbereich stark überdimensioniert. Dies führt zu Problemen beim Teillastbetrieb wie z.B. die Gewährleistung einer sicheren Ölrückführung.A CO 2 system for the normal cooling circuit, in which the heat is released without the use of an additional circuit, is greatly oversized in the partial load range. This leads to problems during partial load operation such as ensuring a safe oil return.

Eine Alternative zu einstufigen Kälteanlagen sind Kaskadenschaltungen. Bei bisher bekannten Kaskadenanlagen mit dem Kältemittel CO2 werden im Normalkühlkreislauf herkömmliche Kältemittel, die ein hohes Treibhauspotential haben, und im Tiefkühlkreislauf das Kältemittel CO2 eingesetzt. Da der Normalkühlkreislauf bei den meisten Anlagen z.B. im Supermarktbereich den größeren Anteil der Gesamtanlage darstellt, wird das Ziel, das direkte Treibhauspotential der Gesamtanlage entscheidend zu senken, nur zu einem sehr geringen Teil erreicht.An alternative to single-stage refrigeration systems are cascade circuits. In previously known cascade systems the refrigerant CO 2 in the normal cooling circuit are used conventional refrigerants which have a high global warming potential, and the refrigerant CO 2 is used in the freezing circuit. Since the normal cooling circuit represents the larger part of the overall system in most systems, eg in the supermarket sector, the goal of significantly reducing the direct global warming potential of the entire system is achieved only to a very small extent.

Die Vermeidung dieser Tatsache durch einen Zusatzkreislauf im Klimabereich bei Verdampfungstemperaturen von 0 bis 15°C zur Kühlung des Kondensators des Normalkühlbereiches bewirkt thermodynamische Verluste infolge der Temperaturdifferenz im Wärmeübertrager zwischen Normalkühlkreislauf und Zusatzkühlkreislauf.The Avoidance of this fact by an additional cycle in the climatic area at evaporation temperatures of 0 to 15 ° C for cooling the condenser of the Medium temperature range causes thermodynamic losses due to the temperature difference in the Heat exchanger between normal cooling circuit and Additional cooling circuit.

Durch Schaltungen mit Mitteldruckflache und Zwischenentspannungsvorrichtung, wie in DE 10 2004 038 640 A1 beschrieben, kann der Druck zwar in einigen Bereichen, wie z.B. im Innenraum eines Supermarktes vermindert werden. Die Wärme muss jedoch auch hier an die Umgebung abgegeben werden, wobei bei hohen Umgebungstemperaturen auch hohe Drücke auf der Druckseite des Kältekreislaufes entstehen.By medium pressure circuits and intermediate relaxation devices, as in DE 10 2004 038 640 A1 Although the pressure can be reduced in some areas, such as in the interior of a supermarket. However, the heat must also be delivered to the environment here, with high ambient temperatures and high pressures on the pressure side of the refrigeration cycle arise.

Ziel der Erfindung ist es, eine Kälteanlage so zu gestalten, dass o. g. Nachteile vermieden werden.aim The invention is a refrigeration system to be designed so that o. g. Disadvantages are avoided.

Es besteht die Aufgabe, den hohen Anteil von Kältemitteln mit hohem direktem Treibhauspotential einer Kälteanlage zu senken. Zumindest große Teile des Normalkühlkreislaufes sollten deshalb mit dem Kältemittel CO2 betrieben werden. Dies muss jedoch so realisiert werden, dass die bei hohen Umgebungstemperaturen auftretenden hohen Drücke auf der Druckseite des Normalkühlkreislaufes vermieden werden.It is the task of reducing the high proportion of refrigerants with a high direct global warming potential of a refrigeration system. At least large parts of the normal cooling circuit should therefore be operated with the refrigerant CO 2 . However, this must be realized so that the occurring at high ambient temperatures high pressures on the pressure side of the normal cooling circuit can be avoided.

Die Vermeidung der hohen Drücke im Normalkühlkreislauf beim Kältemittel CO2 ist so zu erreichen, dass die für eine Kaskade typischen Verluste im Wärmeübertrager zwischen dem Normalkühlkreislauf und dem Zusatzkreislauf weitestgehend vermieden werden.The avoidance of the high pressures in the normal cooling circuit with the refrigerant CO 2 is to be achieved so that the typical for a cascade losses in the heat exchanger between the normal cooling Circuit and the additional circuit are largely avoided.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 gelöst. Ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.The The object is achieved by the Features of the claims 1 solved. Ausgestaltende features are described in the subclaims 2 to 6.

Die Kälteanlage besteht aus mindestens zwei Kältekreisläufen einem Normalkühlkreislauf, in dem überwiegend das Kältemittel CO2 enthalten ist, und einem Zusatzkühlkreislauf. Die Kältekreisläufe bestehen aus jeweils mindestens einem Verdichter, mindestens einem luftgekühlten Wärmeübertrager bzw. Verflüssiger, mindestens einer Expansionseinrichtung und mindestens einem Verdampfer.The refrigeration system consists of at least two refrigeration circuits a normal refrigeration cycle, in which mainly the refrigerant CO 2 is contained, and an additional cooling circuit. The refrigeration circuits each consist of at least one compressor, at least one air-cooled heat exchanger or condenser, at least one expansion device and at least one evaporator.

Die beiden Kältekreisläufe sind in Kaskadenschaltung mit einem Wärmeübertrager, der gleichzeitig Verflüssiger des Normalkühlkreislaufes und Verdampfer des Zusatzkühlkreislaufes ist, miteinander verbunden.The Both refrigerant circuits are in cascade connection with a heat exchanger, the condenser at the same time the normal cooling circuit and evaporator of the additional cooling circuit is interconnected.

Zwischen Verdichter und Verflüssiger des Normalkühlkreislaufes zweigt eine Leitung ab, die über einen zusätzlichen Wärmeübertrager geführt wird, und vor und/oder nach dem Verflüssiger des Normalkühlkreislaufes wieder einmündet. Mit Hilfe dieses zusätzlichen Wärmeübertragers kann bei niedrigen Umgebungstemperaturen ein Teil oder die gesamte Verflüssigungswärme direkt an die Umgebung abgegeben werden.Between Compressor and condenser the normal cooling circuit branches off a wire that over An additional Heat exchanger to be led, and before and / or after the liquefier the normal cooling circuit re-opens. With the help of this additional heat exchanger can be a part or the whole at low ambient temperatures Liquefaction heat directly be delivered to the environment.

Es besteht die Möglichkeit, den zusätzlichen Wärmeübertrager direkt zwischen Verdichter und Verflüssiger zu integrieren.It it is possible, the additional heat exchanger directly integrated between compressor and condenser.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Wärme des Normalkühlkreislaufes direkt ohne Nutzung des Zusatzkühlkreislaufes abzuführen. Der zusätzliche Wärmeübertrager kann im einfachsten Fall ein luftgekühlter Wärmeübertrager bzw. Verflüssiger sein. So wird die Wärme direkt an die Umgebungsluft abgegeben.It are different ways the heat the normal cooling circuit directly without using the additional cooling circuit dissipate. The additional Heat exchanger In the simplest case, it may be an air-cooled heat exchanger or condenser. That's how the heat gets delivered directly to the ambient air.

Andererseits kann die abzuführende Wärme genutzt werden, indem der zusätzliche Wärmeübertrager, der z.B. ein Platten- oder Rohrbündelwärmeübertrager sein kann, an einen Solekreislauf angeschlossen wird. Über diesen Solekreislauf wird die von der Sole im zusätzlichen Wärmeübertrager aufgenommene Wärme zu einer Wärmenutzungsstelle geführt.on the other hand can be discharged Heat used be by the additional Heat exchanger, the e.g. a plate or tube bundle heat exchanger can be connected to a brine circuit. About this Brine circuit is the heat absorbed by the brine in the additional heat exchanger to a Heat utilization led.

Außerdem gibt es Möglichkeiten, die im Zusatzkühlkreislauf entstehende Wärme zu nutzen. Da diese Wärme nicht immer benötigt wird, aber immer wenn der Zusatzkühlkreislauf betrieben wird, abgeführt werden muss, zweigt zwischen Verdichter und dem luftgekühlten Wärmeübertrager des Zusatzkühlkreislaufes eine Leitung ab, die über einen zusätzlichen Wärmeübertrager geführt wird und vor und/oder nach dem luftgekühlten Wärmeübertrager des Zusatzkühlkreislaufes wieder einmündet. Über einen Wärmeübertrager, der z.B. ein Platten oder Rohrbündelwärmeübertrager sein kann, wird die Wärme bei einer wesentlich höheren Temperatur als im Normalkühlkreislauf einer Wärmenutzung z.B. zur Brauchwassererwärmung oder zur Heizungsunterstützung zugeführt.There are also there ways in the additional cooling circuit resulting heat to use. Because this heat not always needed is, but always when the additional cooling circuit is operated, dissipated must branch between the compressor and the air-cooled heat exchanger the additional cooling circuit a lead off over An additional Heat exchanger guided is and before and / or after the air-cooled heat exchanger of the additional cooling circuit re-opens. Via a heat exchanger, the e.g. a plate or tube bundle heat exchanger can be the heat at a much higher level Temperature than in the normal cooling circuit a heat use e.g. for domestic water heating or supplied to the heating support.

Wie bereits festgestellt, wird von den Wärmenutzungsstellen nicht immer Wärme benötigt. Teilweise wird auch aus Inves titionsgründen auf eine zusätzliche Nutzung verzichtet, so dass in beiden Kreisläufen luftgekühlte Wärmeübertrager zur Wärmeabfuhr eingesetzt werden. Da beide luftgekühlte Wärmeübertrager nicht gleichzeitig mit voller Leistung betrieben werden, bietet es sich an, beide so unterzubringen, dass der zusätzliche luftgekühlte Wärmeübertrager des Normalkühlkreislaufes sich im selben Gehäuse wie der luftgekühlte Wärmeübertrager des Zusatzkühlkreislaufes befindet. Auf diese Weise kann die Anzahl der Ventilatoren und damit die Investitionssumme reduziert werden.As already noted, is not always from the heat use points Heat needed. Partially is also for investment reasons on an additional Use dispensed, so that in both circuits air-cooled heat exchanger for heat dissipation be used. Since both air-cooled heat exchanger not at the same time operate at full power, it makes sense, both so to accommodate that extra air-cooled Heat exchanger the normal cooling circuit in the same housing like the air-cooled one Heat exchanger the additional cooling circuit located. In this way, the number of fans and thus the investment amount will be reduced.

Die Umgebungstemperatur und damit auch die Verflüssigungstemperatur und der Verflüssigungsdruck, der das Signal zur Nutzung des Zusatzkühlkreislaufes vorgibt, ändern sich ständig. Bei relativ kurzfristigen Änderungen würde sich auch die Betriebsart der Kälteanlage ständig ändern. Um dies zu vermeiden kann der Wärmeübertrager zwischen dem Normalkühlkreislauf und dem Zusatzkühlkreislauf als Wärmespeicher ausgeführt sein. So kann die Wärme bei kurzfristigen Überschreitungen des Umschaltdruckes an ein Speichermedium abgegeben werden.The Ambient temperature and thus the liquefaction temperature and the Condensing pressure which specifies the signal to use the additional cooling circuit change constantly. For relatively short-term changes would become also the operating mode of the refrigeration system constantly changing. Around this can be avoided by the heat exchanger between the normal cooling circuit and the additional cooling circuit as a heat storage accomplished be. This is how the heat can be added short-term exceedances the switching pressure are delivered to a storage medium.

Die Funktionsweise der Kälteanlage ist wie folgt:
Die Umgebungstemperatur als wesentlicher Einflussfaktor auf die Verflüssigungstemperatur und damit dem Verflüssigungsdruck ändert sich im Verlauf eines Jahres. Maximale Umgebungsdrücke von CO2-Anlagen bis ca. 60 bar sind noch relativ gut beherrschbar. Diese Drücke können bei Umgebungstemperaturen unterhalb von 5–20°C mit einem einstufigen Betrieb des Normalkühlkreislaufes realisiert werden. Erst bei Überschreitung des Umgebungstemperaturbereiches von 5–20°C werden höhere Drücke erreicht.The operation of the refrigeration system is as follows:
The ambient temperature as a significant factor influencing the liquefaction temperature and condenser pressure changes over the course of a year. Maximum ambient pressures of CO 2 plants up to approx. 60 bar are still relatively easy to control. These pressures can be realized at ambient temperatures below 5-20 ° C with a single stage operation of the normal refrigeration cycle. Only when exceeding the ambient temperature range of 5-20 ° C higher pressures are achieved.

Die Betriebsweise der Kälteanlage erfolgt in Abhängigkeit von der Verflüssigungstemperatur bzw. des Verflüssigungsdruckes des Normalkühlkreislaufes, die im Wesentlichen von der Umgebungstemperatur aber auch von der Auslegung der Anlage sowie dem aktuellen Kältebedarf der einzelnen Verbraucher abhängen. Eine zusätzliche Beeinflussung der Betriebsweise kann sich aus dem Wärmebedarf der Abwärmenutzer ergeben.The mode of operation of the refrigeration system is dependent on the liquefaction temperature or the condensing pressure of the normal refrigeration cycle, which depend essentially on the ambient temperature but also on the design of the system and the current refrigeration needs of individual consumers. An additional influence on the operating mode may result from the heat demand of the Waste heat users result.

Die drei wesentlichen Betriebsarten sind folgende:
Beim Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oberhalb des Bereiches von 5 bis 20°C, in den Ansprüchen und nachfolgend Sommerbetrieb genannt, wird die im Normalkühlkreislauf entstehende Wärme über einen Wärmeübertrager der gleichzeitig Verflüssiger des Normalkühlkreislaufes und Verdampfer des Zusatzkühlkreislaufes ist, an den Zusatzkreislauf übertragen. Diese Wärme wird dann über einen Wärmeübertrager bzw. Verflüssiger des Zusatzkühlkreislaufes an die Umgebung abgegeben.The three main operating modes are the following:
When operating at high ambient temperatures above the range of 5 to 20 ° C, referred to in the claims and summer operation below, resulting in the normal cooling circuit heat is transmitted via a heat exchanger which is also condenser of the normal cooling circuit and evaporator of the additional cooling circuit to the additional circuit. This heat is then released via a heat exchanger or condenser of the additional cooling circuit to the environment.

Beim Betrieb bei niedrigen Umgebungstemperaturen unterhalb des Bereiches von 5 bis 20°C, in den Ansprüchen und nachfolgend Winterbetrieb genannt, wird die Anlage ohne Nutzung des Zusatzkühlkreislaufes betrieben. Die Abwärme wird über einen zusätzlichen Wärmeübertrager, der z.B. ein luftgekühlter Wärmeübertrager sein kann, an die Umgebung abgegeben.At the Operation at low ambient temperatures below the range from 5 to 20 ° C, in the claims and subsequently called winter operation, the plant is no use the additional cooling circuit operated. The waste heat will over An additional Heat exchanger, the e.g. an air-cooled one Heat exchanger can be, delivered to the environment.

Beim Betrieb bei mittleren Umgebungstemperaturen im Bereich von 5 bis 20°C, in den Ansprüchen und nachfolgend Übergangsbetrieb genannt, wird die Wärme zu einem Teil über einen Wärmeübertrager an die Umgebung und zu einem Teil über den Verflüssiger des Normalkühlkreislaufes an den Verdampfer des Zusatzkühlkreislaufes übertragen. Diese Wärme wird dann über einen luftgekühlten Wärmeübertrager des Zusatzkühlkreislaufes an die Umgebung abgegeben.At the Operation at average ambient temperatures in the range of 5 to 20 ° C, in the claims and subsequently transitional operation called, the heat to a part about a heat exchanger to the environment and to a part about the condenser of the Normal refrigeration circuit transferred to the evaporator of the additional cooling circuit. These Heat is then over one air-cooled heat exchanger the additional cooling circuit delivered to the environment.

Der Übergangsbetrieb kann auch bei niedrigeren Temperaturen als oben angegeben erfolgen, z.B. wenn Nutzwärmebedarf zur Abnahme aus dem Zusatzkühlkreislauf besteht.The transitional operation may also be done at lower temperatures than stated above, e.g. if useful heat demand for removal from the additional cooling circuit consists.

Gegenüber herkömmlichen Kaskadenanlagen mit CO2 im Tiefkühlkreislauf und einem Kältemittel mit hohem Treibhauspotential im Normalkühlkreislauf hat die beschriebene Anlage den Vorteil, dass auch im Normalkühlkreislauf das Kältemittel CO2 angewendet werden kann.Compared with conventional cascade systems with CO 2 in the deep-freeze circuit and a refrigerant with high global warming potential in the normal refrigeration cycle, the system described has the advantage that even in the normal refrigeration cycle, the refrigerant CO 2 can be applied.

Gegenüber einer Kaskadenanlage, in der auch die Kühlung des Normalkühlkreislaufes ständig über einen Zusatzkreislauf erfolgen würde, hat die beschriebene Anlage den Vorteil, dass die Verluste infolge der zusätzlichen Temperaturdifferenz im Wärmeübertrager zwischen Verflüssiger des Normalkühlkreislaufes und Verdampfer des Zusatzkühlkreislaufes der Kaskade nur auftreten, wenn die Wärmeabgabe der Anlage über den Zusatzkühlkreislauf erfolgt, d.h. wenn die Umgebungstemperatur oberhalb des Umschaltbereiches der Umgebungstemperatur von 5°C bis 20°C liegt und Sommerbetrieb gefahren wird. Unterhalb dieses Umschaltbereiches also beim Winterbetrieb treten diese Verluste nicht auf, da die Wärmeabgabe ohne Nutzung des Zusatzkreislaufes erfolgt.Opposite one Cascade system, in which the cooling of the normal cooling circuit constantly over one Additional cycle would take place the plant described has the advantage that the losses due the additional Temperature difference in the heat exchanger between condenser the normal cooling circuit and evaporator of the additional cooling circuit the cascade only occur when the heat output of the plant over the Additional cooling circuit takes place, i. if the ambient temperature is above the switching range the ambient temperature of 5 ° C up to 20 ° C lies and summer operation is driven. Below this switching range So in winter operation, these losses do not occur because the heat emission done without the use of the additional circuit.

Anstelle von Kältemitteln mit Verflüssigungsdrücken unter 40 bar bei hohen Umgebungstemperaturen aber mit hohem Treibhauspotential bzw. hoher Brennbarkeit oder Giftigkeit könnte im Zusatzkreislauf auch das Kältemittel CO2 eingesetzt werden. Die beschriebenen Probleme aufgrund der hohen Drücke könnten durch Anwendung einer industriell vorgefer tigten Baueinheit, die nur auf hohe Umgebungstemperaturen ausgelegt ist, reduziert werden.Instead of refrigerants with liquefaction pressures below 40 bar at high ambient temperatures but with high global warming potential or high flammability or toxicity, the refrigerant CO 2 could also be used in the additional cycle. The described problems due to the high pressures could be reduced by using an industrially prefabricated unit which is designed only for high ambient temperatures.

Der Wirkungsgrad des Zusatzkühlkreislaufes der beschriebenen Anlage mit dem Kältemittel CO2 könnte zukünftig durch eine Expansions-Kompressionsmaschine verbessert werden. Gegenüber einstufigen Schaltungen hätte die Nutzung dieser Baueinheit bei dieser Kaskadenschaltung den Vorteil, dass diese Einrichtung auf einen wesentlich kleineren Umgebungstemperaturbereich abgestimmt werden müsste.The efficiency of the additional cooling circuit of the system described with the refrigerant CO 2 could be improved in the future by an expansion-compression machine. Compared with single-stage circuits, the use of this unit in this cascade circuit would have the advantage that this device would have to be tuned to a much smaller ambient temperature range.

Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:following the invention is based on embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 Supermarktkälteanlage mit Wärmeabgabe über zusätzliche luftgekühlte Wärmeübertrager 1 Supermarket refrigeration system with heat dissipation via additional air-cooled heat exchangers

2 Supermarktkälteanlage mit Nutzwärmekreisläufen 2 Supermarket refrigeration system with useful heat circuits

Da gerade im Supermarktbereich weit verzweigte Rohrleitungssysteme auftreten und der Druck zur Ablösung von Kältemitteln mit hohem Treibhauspotential in diesem Bereich besonders groß ist, wurden in beiden Ausführungsbeispielen Kälteanlagen für Supermärkte betrachtet.There especially in the supermarket area widely branched piping systems occur and the pressure to detach of refrigerants high global warming potential in this area is particularly large in both embodiments, refrigeration systems considered for supermarkets.

In einem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 wird eine Supermarktkälteanlage mit Wärmeabgabe über zusätzliche luftgekühlte Wärmeübertrager beschrieben.In a first embodiment according to 1 describes a supermarket refrigeration system with heat dissipation via additional air-cooled heat exchanger.

Diese Variante mit relativ geringen Investitionskosten ist besonders für den Discountbereich ohne größeren Warmwasserbedarf geeignet.These Variant with relatively low investment costs is especially for the discount area without larger hot water requirement suitable.

Die Kälteanlage ist eine Kaskadenkälteanlage, die aus einem Normalkühlkreislauf B und einem Zusatzkreislauf C besteht.The refrigeration plant is a cascade refrigeration plant, from a normal cooling circuit B and an additional circuit C exists.

Beide sind über einen Wärmeübertrager 7, der im Ausführungsbeispiel ein Plattenwärmeübertrager ist, miteinander verbunden.Both are via a heat exchanger 7 , which is a plate heat exchanger in the embodiment, connected together.

Das im Normalkühlkreislauf B zirkulierende Kältemittel CO2 wird in einem Verbund, der aus mehreren Verdichtern besteht und als Verdichter 3 symbolisiert ist, auf einen höheren Druck verdichtet.The circulating in the normal cooling circuit B refrigerant CO 2 is in a composite consisting of several compressors and as a compressor 3 sym is compressed, compressed to a higher pressure.

Die Verflüssigung des Kältemittels erfolgt entweder im Verflüssiger 4 unter Wärmeabgabe an den Verdampfer 11 des Zusatzkreislaufes C oder im zusätzlichen luftgekühlten Wärmeübertrager 13.1 unter Wärmeabgabe an die Umgebungsluft.The liquefaction of the refrigerant takes place either in the condenser 4 under heat to the evaporator 11 the additional circuit C or in the additional air-cooled heat exchanger 13.1 under heat release to the ambient air.

Die Expansionseinrichtung 5 besteht aus mehreren Expansionsventilen, die sich an den Kühlmöbeln befinden und als eine Expansionseinrichtung 5 symbolisiert sind. Hier erfolgt die Expansion des Kältemittels auf den Verdampfungsdruck.The expansion device 5 consists of several expansion valves, which are located on the cooling furniture and as an expansion device 5 are symbolized. Here, the expansion of the refrigerant takes place on the evaporation pressure.

Die Kühlung der Waren erfolgt über Verdampfer in den einzelnen Kühlmöbeln, die als ein Verdampfer 6 symbolisiert sind. Hier wird der Luft im Inneren des Kühlregals Wärme entzogen, die vom Kältemittel CO2 aufgenommen wird.The cooling of the goods takes place via evaporators in the individual refrigeration units, acting as an evaporator 6 are symbolized. Here, the air inside the cooling rack heat is removed, which is absorbed by the refrigerant CO 2 .

Zwischen Verdichter 3 und Verflüssiger 4 des Normalkühlkreislaufes B zweigt eine Leitung 12 ab, die über einen luftgekühlten Wärmeübertrager 13.1 geführt wird und vor und nach dem Verflüssiger 4 wieder eingebunden ist.Between compressors 3 and liquefier 4 of the normal cooling circuit B branches a line 12 off, via an air-cooled heat exchanger 13.1 is conducted and before and after the liquefier 4 is involved again.

Das im Zusatzkreislauf C zirkulierende Kältemittel R134a wird in einem Verdichter 8, der in diesem Beispiel drehzahlgeregelt ist, auf einen höheren Druck verdichtet, der im Gegensatz zum Kältemittel CO2 unterhalb von 15 bar liegt.The circulating in the additional circuit C refrigerant R134a is in a compressor 8th , which is speed-controlled in this example, compressed to a higher pressure, which is in contrast to the refrigerant CO 2 below 15 bar.

Die Abkühlung bzw. Verflüssigung des Kältemittels R134a erfolgt in einem luftgekühlten Wärmeübertrager 15.1 und/oder 9, wobei die entstehende Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.The cooling or liquefaction of the refrigerant R134a takes place in an air-cooled heat exchanger 15.1 and or 9 , wherein the resulting heat is released into the ambient air.

Die Expansionseinrichtung 10 ist hier ein elektronisch geregeltes Expansionsventil. Hier erfolgt die Expansion des Kältemittels auf den Verdampfungsdruck des Zusatzkühlkreislaufes C.The expansion device 10 Here is an electronically controlled expansion valve. Here, the expansion of the refrigerant to the evaporation pressure of the additional cooling circuit C.

Das Kältemittel R134a nimmt im Verdampfer 11 des Wärmeübertragers 7 die im Verflüssiger 4 des Normalkühlkreislaufes B entstehende Verflüssigungswärme auf.The refrigerant R134a takes in the evaporator 11 of the heat exchanger 7 in the liquefier 4 of the normal cooling circuit B resulting liquefaction heat on.

Zwischen Verdichter 8 und luftgekühltem Wärmeübertrager 9 des Zusatzkühlkreislaufes C zweigt eine Leitung 14 ab, die über einen zusätzlichen luftgekühlten Wärmeübertrager 15.1 geführt wird und vor und nach dem luftgekühlten Wärmeübertrager 9 wieder eingebunden ist. Je nach Auslegung des luftgekühlten Wärmeübertragers 15.1 kann auf den luftgekühltem Wärmeübertrager eventuell auch verzichtet werden.Between compressors 8th and air-cooled heat exchanger 9 of the additional cooling circuit C branches a line 14 off, via an additional air-cooled heat exchanger 15.1 is guided and before and after the air-cooled heat exchanger 9 is involved again. Depending on the design of the air-cooled heat exchanger 15.1 may also be dispensed with the air-cooled heat exchanger.

Die luftgekühlten Wärmeübertrager 13.1 und 15.1 befinden sich in einem gemeinsamen Gehäuse 16 mit gemeinsam genutzten Luftventilatoren und werden nacheinander von der Umgebungsluft durchströmt. Im Ausführungsbeispiel liegt der luftgekühlte Wärmeübertrager 13.1 des Normalkühlkreislaufes B in Strömungsrichtung der Luft vor dem luftgekühlten Wärmeübertrager 15.1 des Zusatzkühlkreislaufes C. Auf diese Weise durchströmt die Umgebungsluft erst bei einem niedrigen Temperaturniveau den Wärmeübertrager 13.1 des Normal kühlkreislaufes B und dann bei einem höheren Temperaturniveau den Wärmeübertrager 15.1 des Zusatzkühlkreislaufes C.The air-cooled heat exchangers 13.1 and 15.1 are in a common housing 16 with shared air fans and are successively flowed through by the ambient air. In the embodiment, the air-cooled heat exchanger is located 13.1 of the normal cooling circuit B in the flow direction of the air in front of the air-cooled heat exchanger 15.1 the additional cooling circuit C. In this way, the ambient air flows through the heat exchanger only at a low temperature level 13.1 the normal cooling circuit B and then at a higher temperature level, the heat exchanger 15.1 of the additional cooling circuit C.

Nachfolgend wird die grundsätzliche Regelung der Anlage dargestellt:
Bei Verflüssigungsdrücken des Normalkühlkreislaufes B ab ca. 50 bar, die bei Umgebungstemperaturen oberhalb von ca. 10°C auftreten, wird die Anlage in Sommerbetrieb gefahren. Dabei wird die im Normalkühlkreislauf B entstehende Wärme über einen Wärmeübertrager 7 der gleichzeitig Verflüssiger 4 des Normalkühlkreislaufes B und Verdampfer 11 des Zusatzkühlkreislaufes C ist, an den Zusatzkühlkreislauf C übertragen. Diese Wärme wird dann über den zusätzlichen luftgekühlten Wärmeübertrager 15.1 und den luftgekühlten Verflüssiger 9 des Zusatzkühlkreislaufes C an die Umgebung abgegeben. Die Leitung 12 und der luftgekühlte Wärmeübertrager 13.1 wird dabei nicht oder kaum durchströmt.The basic regulation of the system is shown below:
At condensing pressures of the normal cooling circuit B from approx. 50 bar, which occur at ambient temperatures above approx. 10 ° C, the system is operated in summer mode. In this case, the heat generated in the normal cooling circuit B via a heat exchanger 7 the condenser at the same time 4 of the normal cooling circuit B and evaporator 11 the additional cooling circuit C is transferred to the additional cooling circuit C. This heat is then transferred via the additional air-cooled heat exchanger 15.1 and the air-cooled condenser 9 the additional cooling circuit C delivered to the environment. The administration 12 and the air-cooled heat exchanger 13.1 is not or hardly flows through it.

Bei Verflüssigungsdrücken des Normalkühlkreislaufes B unterhalb von ca. 45 bar, die bei Temperaturen unterhalb von ca. 5°C auftreten, wird die Anlage in Winterbetrieb gefahren. Dabei wird die Anlage ohne Nutzung des Zusatzkühlkreislaufes C betrieben. Das Kältemittel wird nach Durchströmung der Leitung 12 zum luftgekühlten Wärmeübertrager 13.1 transportiert. Dort wird die Verflüssigungswärme direkt an die Umgebung abgegeben. Der Verflüssiger 4 wird in dieser Betriebsart nicht oder kaum durchströmt.At condensing pressures of the normal cooling circuit B below about 45 bar, which occur at temperatures below about 5 ° C, the system is run in winter operation. The system is operated without the use of the additional cooling circuit C. The refrigerant is after flowing through the pipe 12 to the air-cooled heat exchanger 13.1 transported. There, the liquefaction heat is released directly to the environment. The condenser 4 is not or hardly flowed through in this mode.

Bei Verflüssigungsdrücken des Normalkühlkreislaufes B im Bereich von 45–50 bar, die bei Umgebungstemperaturen von ca. 5–10°C auftreten, wird die Anlage im Übergangsbetrieb gefahren. Nach der Verdichtung durchströmt das Kältemittel CO2 zuerst die Leitung 12 und den zusätzlichen luftgekühl ten Wärmeübertrager 13.1 und gibt einen Teil der Verflüssigungswärme ab. Danach durchströmt das Kältemittel den Verflüssiger 4 des Wärmeübertragers 7. Über den Verflüssiger 4 wird die Wärme entweder an das Speichermedium im Wärmeübertrager 7 oder an den Verdampfer 11 des Zusatzkühlkreislaufes C übertragen. Erst wenn das Speichermedium keine Wärme mehr aufnehmen kann, muss der Zusatzkühlkreislauf C in Betrieb gehen.At condensing pressures of the normal cooling circuit B in the range of 45-50 bar, which occur at ambient temperatures of approx. 5-10 ° C, the system is operated in transition mode. After compression, the refrigerant CO 2 flows through the pipe first 12 and the additional air-cooled heat exchanger 13.1 and releases some of the liquefaction heat. Thereafter, the refrigerant flows through the condenser 4 of the heat exchanger 7 , About the liquefier 4 the heat is transferred either to the storage medium in the heat exchanger 7 or to the evaporator 11 of the additional cooling circuit C transferred. Only when the storage medium can no longer absorb heat, the additional cooling circuit C must go into operation.

2 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Supermarktkälteanlage mit Nutzwärmekreisläufen. 2 shows in a further embodiment, a supermarket refrigeration system with Nutzwärmekreisläufen.

Die Kälteanlage ist eine Kaskadenkälteanlage, die aus einem Tiefkühlkreislauf A mit dem Kältemittel CO2, einem Normalkühlkreislauf B mit dem Kältemittel CO2 und einem Zusatzkreislauf C mit dem Kältemittel Isobutan besteht.The refrigeration system is a cascade refrigeration system, which consists of a freezing circuit A with the refrigerant CO 2 , a normal cooling circuit B with the refrigerant CO 2 and an additional circuit C with the refrigerant isobutane.

Das Kältemittel Isobutan hat kein Treibhauspotential, ist aber brennbar. Die Anwendung ist jedoch möglich, da es nur im Maschinenraum und außen und nicht innerhalb des Supermarktes eingesetzt wird.The refrigerant Isobutane has no global warming potential, but is flammable. The application is possible, however since it is only in the engine room and outside and not within the Supermarket is used.

Der Tiefkühlkreislauf A ist über den Wärmeübertrager 2, der im Ausführungsbeispiel ein Plattenwärmeübertrager ist, mit dem Normalkühlkreislauf B verbunden. Der Normalkühlkreislauf B ist über den Wärmeübertrager 7, der im Ausführungsbeispiel ein Plattenwärmeübertrager ist, mit dem Zusatzkühlkreislauf C verbunden.The deep-freeze circuit A is above the heat exchanger 2 , which is a plate heat exchanger in the embodiment, connected to the normal cooling circuit B. The normal cooling circuit B is above the heat exchanger 7 , which is a plate heat exchanger in the embodiment, connected to the additional cooling circuit C.

Zwischen Verdichter 3 und Verflüssiger 4 des Normalkühlkreislaufes B zweigt eine Leitung 12 ab, die über einen flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager 13.2 geführt wird und vor und nach dem Verflüssiger 4 wieder eingebunden ist.Between compressors 3 and liquefier 4 of the normal cooling circuit B branches a line 12 starting with a liquid-cooled heat exchanger 13.2 is conducted and before and after the liquefier 4 is involved again.

Zwischen Verdichter 8 und Verflüssiger 9 des Zusatzkreislaufes C zweigt eine Leitung 14 ab, die über einen flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager 15.2 geführt wird und vor und nach dem luftgekühlten Wärmeübertrager 9 wieder eingebunden ist.Between compressors 8th and liquefier 9 of the additional circuit C branches a line 14 starting with a liquid-cooled heat exchanger 15.2 is guided and before and after the air-cooled heat exchanger 9 is involved again.

Die im Tiefkühlkreislauf entstehende Verflüssigungswärme des Kältemittels CO2 wird über den Verflüssiger 1 des Tiefkühlkreislaufes A im Wärmeübertrager 2 an den Verdampfer 6.1 des Normalkühlkreislaufes B abgeführt. Der Verdampfer 6.1 im Wärmeübertrager 2, ist eine Kühlstelle, die parallel zu den Verdampfern in den Kühlregalen, die als Verdampfer 6 des Normalkühlkreislaufes symbolisiert sind, geschaltet.The condensing heat generated by the refrigerant CO 2 in the freezing circuit is transferred via the condenser 1 of the deep-freeze circuit A in the heat exchanger 2 to the evaporator 6.1 the normal cooling circuit B discharged. The evaporator 6.1 in the heat exchanger 2 , is a refrigeration unit that runs parallel to the evaporators in the refrigerated shelves, which act as an evaporator 6 the normal cooling circuit symbolized, switched.

Das im Normalkühlkreislauf B zirkulierende Kältemittel CO2 wird in einem Verbund, der aus mehreren Verdichtern besteht und als Verdichter 3 symbolisiert ist, auf einen höheren Druck verdichtet.The circulating in the normal cooling circuit B refrigerant CO 2 is in a composite consisting of several compressors and as a compressor 3 symbolized is condensed to a higher pressure.

Die Verflüssigung des Kältemittels erfolgt entweder im Verflüssiger 4 unter Wärmeabgabe an den Verdampfer 11 des Zusatzkreislaufes C oder im flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager 13.2 unter Wärmeabgabe an einen Solekreislauf D. Im Ausführungsbeispiel wird die Wärme über den Solekreislauf D zu einem Parkplatz geführt und dort, wenn notwendig, zur Eisfreihaltung genutzt.The liquefaction of the refrigerant takes place either in the condenser 4 under heat to the evaporator 11 the additional circuit C or in the liquid-cooled heat exchanger 13.2 under heat to a brine circuit D. In the exemplary embodiment, the heat is passed through the brine circuit D to a parking lot and there, if necessary, used for ice maintenance.

Die Expansionseinrichtung 5 besteht aus mehreren Expansionsventilen, die sich an den Kühlmöbeln befinden und als eine Expansionseinrichtung 5 symbolisiert sind. Parallel zu dieser Expansionseinrichtung 5 befindet sich eine Expansionseinrichtung 5.1. Hier erfolgt die Expansion des Kühlmittels auf den Verdampfungsdruck. Das Kühlmittel wird dann zum Verdampfer 6.1. geleitet, der sich im Wärmeübertrager 2 befindet.The expansion device 5 consists of several expansion valves, which are located on the cooling furniture and as an expansion device 5 are symbolized. Parallel to this expansion device 5 there is an expansion device 5.1 , Here the expansion of the coolant takes place on the evaporation pressure. The coolant then becomes the evaporator 6.1 , passed, located in the heat exchanger 2 located.

Die Kühlung der Waren erfolgt durch Wärmeabgabe über Verdampfer in den einzelnen Kühlmöbeln, die als ein Verdampfer 6 symbolisiert sind. Parallel dazu ist der Verdampfer 6.1 geschaltet, der die Wärme aus dem Tiefkühlkreislauf A aufnimmt.The goods are cooled by dissipating heat via evaporators in the individual refrigeration units, which act as an evaporator 6 are symbolized. Parallel to this is the evaporator 6.1 connected, which receives the heat from the freezing circuit A.

Das im Zusatzkreislauf C zirkulierende Kältemittel Isobutan wird in einem Verdichter 8, der in diesem Beispiel drehzahlgeregelt ist, auf einen höheren Druck verdichtet, der im Gegensatz zum Kältemittel CO2 unterhalb von 15 bar liegt.The circulating in the additional circuit C refrigerant isobutane is in a compressor 8th , which is speed-controlled in this example, compressed to a higher pressure, which is in contrast to the refrigerant CO 2 below 15 bar.

Die Abkühlung bzw. Verflüssigung des Kältemittels Isobutan erfolgt im flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager 15.2, wenn Wärmebedarf für einen Flüssigkeitskreislauf E besteht, der in diesem Fall ein Brauchwasserkreislauf ist. Wird keine oder nur ein Teil der Verflüssigungswärme benötigt, wird die verbleibende der wärme über in einem luftgekühlten Wärmeübertrager 9 an die Umgebungsluft abgegeben.The cooling or liquefaction of the refrigerant isobutane takes place in the liquid-cooled heat exchanger 15.2 if there is heat demand for a fluid circuit E, which in this case is a service water circuit. If no or only part of the liquefaction heat is required, the remaining heat is transferred to an air-cooled heat exchanger 9 released into the ambient air.

Die Expansionseinrichtung 10 ist in diesem Fall ein elektronisch geregeltes Expansionsventil. Hier erfolgt die Expansion des Kältemittels auf den Verdampfungsdruck des Zusatzkühlkreislaufes C.The expansion device 10 is in this case an electronically controlled expansion valve. Here, the expansion of the refrigerant to the evaporation pressure of the additional cooling circuit C.

Nachfolgend wird die grundsätzliche Regelung der Anlage dargestellt:
Bei Verflüssigungsdrücken des Normalkühlkreislaufes B ab ca. 50 bar, die bei Umgebungstemperaturen oberhalb von ca. 10°C auftreten, wird die Anlage in Sommerbetrieb gefahren.The basic regulation of the system is shown below:
At condensing pressures of the normal cooling circuit B from approx. 50 bar, which occur at ambient temperatures above approx. 10 ° C, the system is operated in summer mode.

Dabei wird die im Normalkühlkreislauf B entstehende Wärme über einen Wärmeübertrager 7 der gleichzeitig Verflüssiger 4 des Normalkühlkreislaufes B und Verdampfer 11 des Zusatzkühlkreislaufes C ist, an den Zusatzkühlkreislauf C übertragen. Diese Wärme wird dann über den zusätzlichen flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager 15.2 an einen Flüssigkeitskreislauf E zur Wärmenutzung, in diesem Fall einen Brauchwasserkreislauf übertragen. Wird vom Brauchwasserkreislauf nicht die gesamte Wärme benötigt, erfolgt die Abgabe der Restwärme über den luftgekühlten Wärmeübertrager 9 des Zusatzkühlkreislaufes C an die Umgebung. Die Leitung 12 und der flüssigkeitsgekühlte Wärmeübertrager 13.2 wird dabei nicht oder kaum durchströmt.In this case, the heat generated in the normal cooling circuit B via a heat exchanger 7 the condenser at the same time 4 of the normal cooling circuit B and evaporator 11 the additional cooling circuit C is transferred to the additional cooling circuit C. This heat is then transferred via the additional liquid-cooled heat exchanger 15.2 to a liquid circuit E for heat utilization, in this case, a hot water circulation transfer. If not all of the heat is required by the service water circuit, the residual heat is released via the air-cooled heat exchanger 9 the additional cooling circuit C to the environment. The administration 12 and the liquid cooled heat exchanger 13.2 is not or hardly flows through it.

Bei Verflüssigungsdrücken des Normalkühlkreislaufes B unterhalb von ca. 45 bar, die bei Temperaturen unterhalb von ca. 5°C auftreten, wird die Anlage in Winterbetrieb gefahren. Dabei wird die Anlage ohne Nutzung des Zusatzkühlkreislaufes C betrieben. Das Kältemittel wird nach Durchströmung der Leitung 12 zum flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager 13.2 transportiert. Dort wird die Verflüssigungswärme mittels eines Solekreislaufes D zur Wärmenutzung zu einem Parkplatz geführt, über dessen Oberfläche die Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Der Verflüssiger 4 wird in dieser Betriebsart nicht oder kaum durchströmt.At condensing pressures of the normal cooling circuit B below about 45 bar, which occur at temperatures below about 5 ° C, the system is run in winter operation. The An Situation without using the additional cooling circuit C operated. The refrigerant is after flowing through the pipe 12 to the liquid-cooled heat exchanger 13.2 transported. There, the liquefaction heat is conducted by means of a brine circuit D for heat utilization to a parking lot, through the surface of the heat is released to the environment. The condenser 4 is not or hardly flowed through in this mode.

Bei Verflüssigungsdrücken des Normalkühlkreislaufes B im Bereich von 45–50 bar, die bei Umgebungstemperaturen von ca. 5–10°C auftreten, wird die Anlage im Übergangsbetrieb gefahren. Nach der Verdichtung durchströmt das Kältemittel CO2 zuerst die Leitung 12 und den zusätzlichen flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager 13.2 und gibt einen Teil der Verflüssigungswärme ab. Danach durchströmt das Kältemittel den Verflüssiger 4 des Wärmeübertragers 7. Über den Verflüssiger 4 wird die Wärme entweder an das Speichermedium im Wärmeübertrager 7 oder an den Verdampfer 11 des Zusatzkühlkreislaufes C übertragen. Erst wenn das Speichermedium keine Wärme mehr aufnehmen kann, muss der Zusatzkühlkreislauf C in Betrieb gehen.At condensing pressures of the normal cooling circuit B in the range of 45-50 bar, which occur at ambient temperatures of approx. 5-10 ° C, the system is operated in transition mode. After compression, the refrigerant CO 2 flows through the pipe first 12 and the additional liquid-cooled heat exchanger 13.2 and releases some of the liquefaction heat. Thereafter, the refrigerant flows through the condenser 4 of the heat exchanger 7 , About the liquefier 4 the heat is transferred either to the storage medium in the heat exchanger 7 or to the evaporator 11 of the additional cooling circuit C transferred. Only when the storage medium can no longer absorb heat, the additional cooling circuit C must go into operation.

Sollte bei niedrigen Umgebungstemperaturen Nutzwärmebedarf zur Brauchwassererwärmung vorhanden sein, geht der Zusatzkühlkreislauf C in Betrieb, obwohl aufgrund der Umgebungsbedingungen eigentlich nicht notwendig. Die Betriebsweise ist dann analog der im Winter- bzw. Übergangsbetrieb.Should at low ambient temperatures useful heat demand for domestic water heating available be, goes the additional cooling circuit C in operation, although due to the environmental conditions actually unnecessary. The mode of operation is then analogous to the winter or transitional operation.

AA
TiefkühlkreislaufFreezing circuit
BB
NormalkühlkreislaufNormal cooling circuit
CC
ZusatzkühlkreislaufAdditional cooling circuit
DD
SolekreislaufBrine circuit
Ee
FlüssigkeitskreislaufLiquid circuit
11
Verflüssigercondenser
22
WärmeübertragerHeat exchanger
33
Verdichtercompressor
44
Verflüssigercondenser
55
Expansionseinrichtungexpander
5.15.1
Expansionseinrichtungexpander
66
VerdampferEvaporator
6.16.1
VerdampferEvaporator
77
WärmeübertragerHeat exchanger
88th
Verdichtercompressor
99
luftgekühlter Wärmeübertragerair-cooled heat exchanger
1010
Expansionseinrichtungexpander
1111
VerdampferEvaporator
1212
Leitungmanagement
13.113.1
luftgekühlter Wärmeübertragerair-cooled heat exchanger
13.213.2
flüssigkeitsgekühlter Wärmeübertragerliquid-cooled heat exchanger
1414
Leitungmanagement
15.115.1
luftgekühlter Wärmeübertragerair-cooled heat exchanger
15.215.2
flüssigkeitsgekühlter Wärmeübertragerliquid-cooled heat exchanger
1616
Gehäusecasing

Claims (6)

Kälteanlage mit folgenden Merkmalen: – mindestens zwei Kältekreisläufe, ein Normalkühlkreislauf (B) und ein Zusatzkühlkreislauf (C), bestehend aus jeweils mindestens einem Verdichter (3, 8), mindestens einem Verflüssiger (4) im Normalkühlkreislauf und einem luftgekühlten Wärmeübertrager (9) im Zusatzkühlkreislauf (C), jeweils mindestens einer Expansionseinrichtung (5, 10) und jeweils mindestens einem Verdampfer (6, 11), sind in Kaskadenschaltung mit einem Wärmeübertrager (7), der gleichzeitig Verflüssiger (4) des Normalkühlkreislaufes (B) und Verdampfer (11) des Zusatzkühlkreislaufes (C) ist, miteinander verbunden, – mindestens im Normalkühlkreislauf (B) ist als Kältemittel überwiegend CO2 enthalten, – zwischen Verdichter (3) und Verflüssiger (4) des Normalkühlkreislaufes (1) zweigt eine Leitung (12) ab, die über einen zusätzlichen Wärmeübertrager (13.1, 13.2) geführt wird, der geeignet ist, mindestens einen Teil der Wärme bei niedrigen Umgebungstemperaturen direkt an die Umgebung abzugeben, und vor und/oder nach dem Verflüssiger (4) des Normalkühlkreislaufes (B) wieder einmündet.Refrigeration system with the following features: - at least two refrigeration circuits, a normal refrigeration cycle (B) and an additional refrigeration cycle (C), each consisting of at least one compressor ( 3 . 8th ), at least one liquefier ( 4 ) in the normal cooling circuit and an air-cooled heat exchanger ( 9 ) in the additional cooling circuit (C), in each case at least one expansion device ( 5 . 10 ) and at least one evaporator ( 6 . 11 ), are in cascade connection with a heat exchanger ( 7 ), the condenser ( 4 ) of the normal cooling circuit (B) and evaporator ( 11 ) of the additional cooling circuit (C) is connected to one another, - at least in the normal cooling circuit (B) is contained as refrigerant predominantly CO 2 , - between compressor ( 3 ) and liquefier ( 4 ) of the normal refrigeration cycle ( 1 ) branches a line ( 12 ), which via an additional heat exchanger ( 13.1 . 13.2 ), which is capable of delivering at least part of the heat directly to the environment at low ambient temperatures, and before and / or after the condenser ( 4 ) of the normal cooling circuit (B) re-opens. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Wärmeübertrager ein luftgekühlter Wärmeübertrager (13.1) ist.Refrigeration system according to claim 1, characterized in that the additional heat exchanger is an air-cooled heat exchanger ( 13.1 ). Kälteanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Wärmeübertrager ein flüssigkeitsgekühlter Wärmeübertrager (13.2) ist, der an einen Solekreislauf (D), der zu einer Wärmenutzungsstelle führt, angeschlossen ist.Cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that the additional heat exchanger is a liquid-cooled heat exchanger ( 13.2 ), which is connected to a brine circuit (D) leading to a heat utilization point. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verdichter (8) und dem luftgekühlten Wärmeübertrager (9) des Zusatzkühlkreislaufes (C) eine Leitung (14) abzweigt, die über einen zusätzlichen Wärmeübertrager (15.1, 15.2) geführt wird und vor und/oder nach dem luftgekühlten Wärmeübertrager (9) des Zusatzkühlkreislaufes (C) wieder einmündet.Refrigeration system according to one of claims 1 to 3, characterized in that between compressor ( 8th ) and the air-cooled heat exchanger ( 9 ) of the additional cooling circuit (C) a line ( 14 ), which via an additional heat exchanger ( 15.1 . 15.2 ) and before and / or after the air-cooled heat exchanger ( 9 ) of the additional cooling circuit (C) re-opens. Kälteanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche luftgekühlte Wärmeübertrager (13.1) des Normalkühlkreislaufes (B) sich im selben Gehäuse (16) wie der luftgekühlte Wärmeübertrager (15.1) des Zusatzkühlkreislaufes (C) befindet.Refrigeration system according to claim 4, characterized in that the additional air-cooled heat exchanger ( 13.1 ) of the normal cooling circuit (B) in the same housing ( 16 ) as the air-cooled heat exchanger ( 15.1 ) of the auxiliary cooling circuit (C). Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (7) zwischen dem Normalkühlkreislauf (B) und dem Zusatzkühlkreislauf (C) als Wärmespeicher ausgeführt ist.Refrigeration system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heat exchanger ( 7 ) between the normal cooling circuit (B) and the additional cooling circuit (C) is designed as a heat storage.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008047753B4 (en) * 2008-09-17 2015-10-08 Konvekta Ag Refrigeration system with cooling circuits coupled by cascade heat exchanger

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