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Es
ist seit längerem bekannt (
US-61-6,185,946 ), in Klimaanlagen
eine Mehrzahl von gleichartigen Untersystemen parallel zu schalten und
arbeiten zu lassen, um den Gesamtwirkungsgrad der Anlage zu steigern,
wobei während des Betriebs je nach den Erfordernissen Untersysteme
an- oder abgeschaltet werden. Über die Art der Parallelschaltung
werden im Einzelnen keine weiteren Aussagen gemacht.
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Es
ist weiterhin eine Vorrichtung zum Temperieren einer Flüssigkeit
bekannt (
DE-93 19 004
U ), bei der eine Mehrzahl von aneinander anbaubaren, jeweils
eine Kältemaschine enthaltenden Kühleinheiten
vorhanden sind, wobei der Vor- und Rücklaufweg für
die zu temperierende Flüssigkeit stückweise durch
die einzelnen Kühleinheiten zusammengesetzt wird. Entsprechend
ist es unmöglich, die Anlage zu erweitern oder eine Kühleinheit
auszutauschen, ohne den Betrieb der Gesamtanlage einzustellen. Dasselbe
gilt auch für die in der
DE-A1-36 13 535 offenbarte modulare Behandlungsvorrichtung
für Fluide.
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Aus
der
EP-A2-1 072 849 ist
eine Kälteanlage mit indirektem Kühlsystem bekannt,
bei dem eine Mehrzahl von eigenständigen Primärmodulen
einen Primärkreislauf bilden, der mit entsprechenden Sekundärkreisläufen
verbunden ist. Die Primärmodule werden in einem die Primärmodule
aufnehmenden Rahmen angeordnet und über ein auf die Primärmodule
abgestimmtes Anschlusssystem an den Sekundärkreislauf bzw.
die Sekundärkreisläufe angeschlossen. Das Anschlusssystem
umfasst einerseits die Stromversorgung und andererseits einfach
handhabbare Anschlussstellen an den jeweiligen Vor- und Rücklauf
des Sekundärkreislaufs. Damit wird erreicht, dass die kältetechnischen
Einrichtungen in den (gekapselten) Primärmodulen konzentriert
sind, und die übrigen Anschluss- und Wartungsarbeiten von
kältetechnisch nicht geschultem Personal durchgeführt
werden können. Über die konstrukti ve Ausgestaltung
des Anschlusssystems und der Sekundärkreisläufe
werden keine näheren Angaben gemacht.
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Aus
der
WO-A1-2004/020918 des
Anmelders ist schliesslich eine klimatechnische Anlage bekannt,
bei der durch Modulbauweise (Kältesätze), Frequenzregelung
der Kältemittelverdichter, Parallelschaltung der Kältemittelverdichterkreisläufe,
Zweistufenverdampfung mit interner Flüssigkeitsunterkühlung
und Saugdampfüberhitzung, Zwei- oder Mehrstufenunterkühlung,
Verlagerung und Speicherung der Kälteenergie von Zeiten
mit wenig Bedarf nach Zeiten mit hohem Bedarf, integrierte Abwärmenutzung,
Kaskaden- und Notbetrieb auf Modul-, Anlagen- oder Systemebene besondere
Vorteile bzgl. Betriebssicherheit, Betriebskosten, Unterhaltskosten, einfacher
Anlagentechnik, einfacher Leistungsanpassung an benötigte
Kälteleistung (Ausbauetappen) und einfache und flexible
Anpassung an mögliche Abwärmenutzungen erzielt
werden. Auch hier werden über die konstruktive Ausgestaltung
des Gesamtsystems keine näheren Angaben gemacht.
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine modular aufgebaute klimatechnische
Anlage zu schaffen, die sich einfach und ohne Schwierigkeiten in
normalen Räumen aufbauen lässt, sich leicht an
unterschiedliche klimatechnische Anforderungen anpassen lässt, und
insbesondere einen Austausch von Modulen bzw. ein Hinzufügen
von weiteren Modulen bei laufendem Betrieb ermöglicht,
sowie ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben.
-
Die
Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Wesentlich
für die Erfindung ist, dass für mehrere Module
ein aus Sammelrohren aufgebauter, gemeinsamer Kollektor vorgesehen
ist, an welchen die Module lösbar angeschlossen sind, und
der die Module mit dem jeweiligen gemeinsamen Sekundärkreis
verbindet. Der Kollektor bildet eine eingeständige Einheit,
die einen oder mehrere vollständige Sekundärkreisläufe
zur Verfügung stellt, an die bei Bedarf Module angeschlossen
oder abgehängt werden können, ohne dass die Sekundärkreisläufe
unterbrochen oder beeinträchtigt werden.
-
Eine
Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich
der Kollektor mit seinen Sammelrohren horizontal in einer Längsrichtung
erstreckt, dass am Kollektor in der Längsrichtung eine Reihe
von Aufnahmeräumen zur Aufnahme von Modulen vorgesehen
sind, dass die Sammelrohre über mehrere Aufnahmeräume
durchgehend ausgebildet sind, und dass zum Anschluss der Module
an die Sammelrohre im Bereich eines Aufnahmeraumes jeweils entsprechende
Abgänge an den Sammelrohren vorgesehen sind. Hierdurch
ergibt sich auf besonders einfache Weise die Möglichkeit,
mehrere Kollektoren hintereinander zu schalten, wenn noch mehr Module
in die Anlage mit einbezogen werden sollen. Dazu können
die Kollektoren insbesondere aneinanderreihbar ausgebildet sein.
-
Gemäss
einer anderen Ausgestaltung umfasst der Kollektor ein sich in der
Längsrichtung erstreckendes, auf dem Boden stehendes Rahmengestell,
in welchem die Aufnahmeräume zur Aufnahme der Module frei
gelassen sind, wobei die Sammelrohre am Rahmengestell befestigt
sind. Insbesondere sind die Sammelrohre im Rahmengestell oberhalb der
Aufnahmeräume zur Aufnahme der Module gelagert, wobei die
Sammelrohre im Rahmengestell in mehreren übereinander liegenden
Ebenen gelagert sind. Dies erlaubt einen einfachen Einbau bzw. Austausch
der Module, ohne dass Befestigungen an der Decke oder anderweitig
im zugehörigen Raum notwendig sind.
-
Vorzugsweise
weist der Kollektor pro Sekundärkreis jeweils zwei Sammelrohre
für den Vorlauf bzw. Rücklauf des zugehörigen
Sekundärmediums auf, wobei die Sammelrohre für
den Vorlauf und die Sammelrohre für den Rücklauf
auf unterschiedlichen Ebenen gelagert sind.
-
Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass
jedem der Module wenigstens ein, Regelmittel, insbesondere Regelventile,
enthaltender Regelkreis zugeordnet ist, dass der Regelkreis hydraulisch
zwischen dem zugehörigen Modul und den Sammelrohren angeordnet
ist, und dass der Regelkreis am Rahmengestell befestigt ist. Hierdurch
ist eine Modularisierung und Vormontage der regeltechnischen Einrichtungen
möglich, welche den Aufbau und die Anpassung der Anlage
stark vereinfacht.
-
Vorzugsweise
steht jedes Modul in seinem Aufnahmeraum eigenständig auf
dem Boden, und die zugehörigen Regelkreise sind auf der
einen Seite direkt an die Abgänge der Sammelrohre und auf
der anderen Seite über Schlauchverbindungen an das Modul
angeschlossen. Dadurch wird eine elektrische und schwingungsmechanische
Entkopplung von Modulen und Kollektor ermöglicht. Darüber
hinaus können Abweichungen in der Schnittstellengeometrie aufgefangen
werden.
-
Insbesondere
kann wenigstens einer der Regelkreise eine Pumpe umfassen, die in
einem der Sekundärkreise des zugehörigen Moduls
angeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, pro Sekundärkreis
eine zentrale Pumpe vorzusehen und auf lokale Pumpen in den Regelkreisen
zu verzichten.
-
Vorzugsweise
ist jedes Modul in einem eigenen Rahmengestell untergebracht ist
und steht mit am Rahmengestell angeordneten, justierbaren Füssen
auf dem Boden, so dass Ein- und Ausbau des Moduls sehr einfach sind.
-
Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
jedes der Sammelrohre des Kollektors so dimensioniert ist, dass
der Gesamtquerschnitt der zu den Modulen führenden Abgänge
des Sammelrohres kleiner ist als der Querschnitt des Sammelrohres
selbst.
-
Weiterhin
ist mit Vorteil zur Versorgung der Module bzw. der zugehörigen
Regelkreise mit elektrischer Energie und Steuersignalen jeweils
ein Schaltschrank vorgesehen, wobei die Schaltschränke
vorzugsweise jeweils am zugehörigen Modul befestigt sind.
Ist der Schaltschrank am Modul befestigt, kann er mit Vorteil mit
dem Modul zusammen als eine vorgefertigte und verdrahtete Einheit
ausgeliefert werden. Fällt ein Modul aus, kann der Schaltschrank
vor Entfernung des Moduls vom Modul abgebaut und provisorisch an
den Kollektor gehängt werden.
-
Zur
elektrischen Verbindung zwischen den Modulen und den zugehörigen
Schaltschränken ist jeweils wenigstens ein Steuerkabel
und ein Anschlusskabel vorgesehen ist, und dass zumindest die Verbindung
mit dem Steuerkabel steckbar ausgebildet ist, um den Einbau und
Ausbau eines Moduls zu vereinfachen. Alle Kabel zu den Systemkreisen (Pumpen,
Ventile, Frequenzumformer, etc.) und das Kabel von dem Hauptverteiler
(Vorsicherung) zum Schaltschrank werden vorzugsweise fest verdrahtet. Ebenso
wird das Anschlusskabel vom Schaltschrank zum Verdichter aus Gründen
der Einfachheit nicht steckbar ausgeführt, obgleich es
grundsätzlich mittels Stecker verbunden werden könnte.
-
Eine
andere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes der
Module in seinem Kreislauf wenigstens einen Verdichter, ein, insbesondere
steuerbares, Einspritzventil, einen Verdampfer und einen Kondensator
umfasst, und dass die Aussenabmessungen der Module so gewählt
sind, dass sie durch jede Tür mit einem freien Durchgang
von 80 cm transportierbar sind. Zusätzlich kann eines oder mehrere
Module einen interne Wärmetauscher IWT und ggf. einen Stabilisator
aufweisen. Auch kann eines oder mehrere Module zusätzlich
einen Enthitzer und/oder einen Unterkühler aufweisen.
-
Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert
werden. Es zeigen
-
1 das
stark vereinfachte Blockschaltbild eines an sich bekannten Kältemoduls;
-
1a ein
zu 1 vergleichbares Kältemodul mit zusätzlichem
Stabilisator;
-
2 den
Anschluss eines vereinfachten Kältemoduls ähnlich 1 an
einen Kollektor gemäss einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
-
3 den
Anschluss einer Vielzahl von Kältemodulen an einen Kollektor
gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
4 in
der Frontalansicht einen aneinanderreihbaren Kollektor mit zwei
eingeschobenen Modulen gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wobei die jedem Modul zugeordneten Regelkreise RK nur
als Blöcke angedeutet sind;
-
5 verschiedene
Arten von Regelkreisen RK mit und ohne (lokale) Pumpen, wie sie
in 4 zum Einsatz kommen; und
-
6 in
Längsrichtung gesehen die Anordnung aus 4.
-
Die
hier vorgeschlagene Lösung stützt sich zentral
auf die Modultechnik. Die Modularität erstreckt sich dabei
durch die gesamte Neuentwicklung und umfasst nach Möglichkeit
sämtliche Bereiche. Bei den Kälteerzeugungsmodulen
(wie in der
WO-A1-2004/020918 früher
bereits dargestellt) erstreckt sich die Modularität über
den Bereich der Systemanwendung: Die gleichartig aufgebauten Module können
als Wärmepumpen, Klimaanlagen, Kühlanlagen, Tiefkühlanlagen
etc. eingesetzt werden (verschiedene Einsatzbedingungen für
verschiedene Prozesse sind möglich).
-
Die
Modularität erstreckt sich aber auch über den
Bereich der Bauweise: Es werden so oft wie möglich die
selben Komponenten eingesetzt. Trotzdem soll auf Anwenderbedürfnisse
individuell eingegangen werden können. So kann je nach
Prozess und Anwenderwunsch bei identischer Bauweise das Kältemittel
geändert werden. Zum Beispiel können die selben
Module mit R134a oder R404a oder entsprechend anderen, geeigneten
Kältemittel betrieben werden. Dies hat natürlich
jeweils auch andere Leistungen, etc. zur Folge. Je nach Wunsch können
verschiedene Verdichterfabrikate in die selben Module eingebaut
werden, aber auch verschiedene Verdichterbauarten zur Anwendung
kommen, wie z. B. Hubkolbenverdichter, Schraubenverdichter, Scrollverdichter,
etc..
-
In
1 ist
in stark vereinfachter Form ein beispielhaftes Modul M einer Kälteanlage
wiedergegeben, wie es in der früheren Anmeldung
WO-A1-2004/020918 (siehe
die dortige
4) beschrieben ist. Das Modul
M dieses Beispiels umfasst einen Kreislauf
11 für
ein Kältemittel mit einem Verdichter
12, einem
(geregelten) Einspritzventil
13 zum Entspannen des Kältemittels,
einem Verdampfer
15 und einem Kondensator
17.
Zusätzlich ist ein Interner Wärmetauscher (IWT)
14 vorgesehen,
der insbesondere als zweite Verdampfungsstufe arbeiten kann, um
den Betrieb zu stabilisieren, wenn mit einer grossen thermischen
Länge des Wärmetauschers gearbeitet wird. Des
weiteren können optional ein Enthitzer
16 und
ein Unterkühler
18 im Kreislauf
11 eingesetzt
werden. Wird auf Enthitzer
16 und Unterkühler
18 verzichtet,
wird der Kreislauf
11 durch die in
1 gestrichelt
eingezeichneten Verbindungsleitungen
19 und
20 geschlossen.
Zusätzlich kann gemäss
1a zwischen
dem Einspritzventil
13 und dem Verdampfer
15 ein
Stabilisator
15' eingebaut werden, um den Kältekreislauf
noch weiter zu stabilisieren und unerwünschte Regelschwankungen
klein zu halten.
-
Die
Sekundärseiten der Wärmetauscher 15, .., 18 sind
leitungsmässig aus dem Modul M herausgeführt und
im einfachsten Fall über Absperrventile V1, .., V8 an in 1 nicht
gezeigten Sekundärkreise angeschlossen, in denen mittels
entsprechender Sekundärmedien die ausgetauschte Wärme
bzw. Kälte weitergeleitet und genutzt wird. Zum Verdampfer 15 gehört
dabei als Sekundärkreis ein Verdampferkreis in dem beispielsweise
Sole zu einem Kühlregal oder anderen Kühlstellen
geführt wird. Zum Kondensator 17 gehört
entsprechend als Sekundärkreis ein Kondensatorkreis, der
die beim Kondensieren entstehende Wärme an die Umgebung
abführt oder anderweitig nutzt. Diese beiden Sekundärkreise
müssen in jedem Fall angeschlossen werden. Sind im Modul
M zusätzlich auch noch Unterkühler 18 und
Enthitzer 16 eingesetzt, gibt es als zugehörige
Sekundärkreise noch einen Unterkühlerkreis und
einen Enthitzerkreis.
-
Gemäss
der Erfindung ist nun für mehrere Module ein aus Sammelrohren
aufgebauter, gemeinsamer Kollektor vorgesehen, an welchen die Module lösbar
angeschlossen sind, und der die Module mit dem jeweiligen gemeinsamen
Sekundärkreis verbindet. In 2 ist diese „Kollektierung"
für ein einzelnes Modul M ohne Enthitzer und Unterkühler
schematisch dargestellt: Der Kollektor K umfasst mehrere in einer
Längsrichtung parallel verlaufende Sammelrohre 21,
.., 24, die in einem in der Längsrichtung erstreckenden,
gemeinsamen Rahmengestell 28 (siehe auch 4 und 6)
untergebracht sind. Zu jedem Sekundärkreis gehört
ein Paar von Sammelrohren 21, 22 bzw. 23, 24,
die jeweils dem Vor- und Rücklauf im entsprechenden Sekundärkreis
dienen. Im Beispiel der 2 ist das Sammelrohr 21 für
den Vorlauf, das Sammelrohr 22 für den Rücklauf
im Kondensatorkreis zuständig. Entsprechend ist das Sammelrohr 23 für
den Vorlauf, das Sammelrohr 24 für den Rücklauf
im Verdampferkreis zuständig. Die Sammelrohre 21,
.., 24 führen zu in den Figuren nicht dargestellten
Anlageteilen, welche die Sekundärkreise jeweils vervollständigen.
Sind zusätzlich Enthitzer 16 und Unterkühler 18 vorgesehen,
gibt es im Kollektor K Sammelrohre für die zugehörigen
Sekundärkreise (in 6 bezeichnet 41 die
beiden Sammelrohre für den Rücklauf im Unterkühler-
und Enthitzerkreis, 42 bezeichnet die entsprechenden Sammelrohre
für den Vorlauf in beiden Sekundärkreisen).
-
Der
Kollektor K erstreckt sich in Längsrichtung über
mehrere Aufnahmeräume (AR, in 3 gestrichelt
eingezeichnet), die in Längsrichtung hintereinander aufgereiht
sind und jeweils für die Aufnahme eines der standardisierten
Module M ausgelegt sind. In jeden der Aufnahmeräume AR
kann bei Bedarf ein Modul M eingeschoben und an die Sammelrohre 21,
.., 24 angeschlossen werden, um die Kälteleistung
des Gesamtsystems zu erhöhen oder (z. B. in Form einer
Wärmepumpe) andere thermische oder klimatechnische Funktionen
bereitzustellen. Ebenso kann ein in einem Aufnahmeraum stehendes
Modul M bei Funktionsausfall oder mangelndem Bedarf von den Sammelrohren 21,
.., 24 abgehängt und ausgetauscht oder ersatzlos
ausgebaut werden. Alle diese Veränderungen im System können
vorgenommen werden, ohne dass der Betrieb der mehrere Module M umfassenden
Gesamtanlage unterbrochen werden muss. Es ändert sich lediglich der
Massenstrom in den Sammelrohren gemäss dem Anteil des betreffenden
Moduls am Gesamtsystem.
-
In 3 ist
im vereinfachten Blockschaltbild eine modulare klimatechnische Anlage 10 gemäss einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Die Modularität
im Systembau basiert im Wesentlichen auf folgenden Modulkomponenten,
welche individuell einzeln oder mehrfach an Anwender- oder Prozessbedürfnisse
angepasst werden können:
- • Rahmengestell
(34 in 4)
- • Verdichter 12
- • Wärmetauscher 14, .., 18 (Wärmetauscherblock)
- • Einspritzventil 13
- • Kältemittel
- • Schaltschrank SS1, .., SSn
-
Das
Konzept, die Verrohrungen, die Isolation, die Sicherheitseinrichtungen,
etc. des Moduls M bleiben dabei immer (soweit möglich)
gleich.
-
Die
einzelnen Module M1, .., Mn werden zu Systemen (Anlage 10)
zusammengebaut (kollektiert), wobei im Weiteren einzelne zusammengebaute Systeme
wiederum zu Grosssystemen miteinander verbunden werden können.
Je nach Prozessanforderung genügen ein oder mehrere Module,
welche zu einem System kollektiert werden. Die einzelnen Module
können (müssen aber nicht) in Leistung oder Bauweise
identisch sein. Die Systemgrösse ist abhängig
vom Sekundärmedium (Wasser, Propylen, Ethylen, etc.), der
maximalen Kälte- resp. Wärmeleistung (Kondensationsleistung),
der gewünschten oder geforderten Temperaturdifferenz des
Sekundärmediums resp. dem geförderten Massenstrom
und der damit verbundenen Strömungsgeschwindigkeit. Als Standard
für die Sammelrohre 21, .., 24 wird dabei vorzugsweise
ein Leitungsquerschnitt mit einem Durchmesser von DN 150 mm verwendet.
Es kann dann eine entsprechende Anzahl Module M mit kleiner Leistung
oder eine kleinere Anzahl Module M mit grosser Leistung an einen
Kollektor K angebunden werden.
-
Die
einzelnen Module M sind von den äusseren Abmessungen her
so ausgelegt, dass sie durch jede Türe mit einem freien
Durchgang von 80 cm passen. Damit ist gewährleistet, dass
eine Anlage 10 der beschriebenen Art ohne spezielle bauliche
Veränderungen in einem „normalen" Raum zusammengebaut
werden kann. Entsprechend soll auch der Kollektor in jedem „normalen"
Raum aufgebaut werden können. Es wird deshalb eine Bodenabstützung des
Kollektors K verwendet (siehe 4 und 6), welche
zusätzlich den Vorteil hat, dass keine Deckeninstallationen
notwendig sind und Konflikte mit anderen an der Decke montierten
klimatechnischen oder elektrische Einrichtungen vermieden werden. Die
maximale Höhe des Kollektors K ist vorzugsweise so begrenzt,
dass eine Aufstellung in einem Raum mit einer Raumhöhe
von 2,50 Meter möglich ist.
-
Im
Ausführungsbeispiel der 3 sind mehrere
in entsprechenden Aufnahmeräumen AR des Kollektors K untergebrachte
Module M1, .., Mn über zugehörige Regelkreise
RK an den Kollektor K mit seinen Sammelrohren 21, .., 24 angeschlossen.
Weitere Sammelrohre im Kollektor K für allfällige
Enthitzer- oder Unterkühlerkreise sind hier der Einfachheit halber
nicht gezeigt, werden aber in 6 dargestellt (Sammelrohre 41, 42).
In den Regelkreisen RK sind Ventile angedeutet, die Absperr- und/oder
Regelfunktionen übernehmen. Der tatsächliche innere
Aufbau von solchen Regelkreisen RK ist in 5 in vier verschiedenen
Varianten beispielhaft gezeigt.
-
Die
elektrische Versorgung und Steuerung der einzelnen Module M1, ..,
Mn erfolgt über zugeordnete Schaltschränke SS1,
.., SSn, die über separate Zuleitungen 25 an eine
(nicht dargestellte) Hauptverteilung angeschlossen sind und über
(vorzugsweise steckbare) Steuerkabel 26 und (vorzugsweise
fest verdrahtete) Anschlusskabel 27 (für die Stromversorgung
des Verdichters 12) mit dem jeweiligen Modul verbunden
sind. Elektroanschlüsse 26a für allfällige
Pumpen, Ventile etc. verbinden die jeweiligen Regelkreise RK mit
dem jeweiligen Modul-Schaltschrank. Die einzelnen Module M1, ..,
Mn können mit ihren Schaltschränken SS1, .., SSn über einen
gemeinsamen Datenbus 39 verbunden sein. Die Schaltbefehle
EIN und AUS, der Sammelalarm etc. können so auf einen so
genannten „Master" übertragen werden bzw. kommen
von dort.
-
Der
bevorzugte Aufbau des Kollektors K ist in den 4 bis 6 für
die klimatechnische Anlage 30 dargestellt. Der Kollektor
K mit seinem Rahmengestell 28 wird vom Boden her auf Konsolen
abgestützt. Er weist (wie die Module M auch) Füsse 33 zum
Nivellieren bei Bodenunebenheiten auf. Die Sammelrohre 21,
.., 24 (bzw. 41, 42 in 6),
die am Rahmengestell (28) befestigt sind, sind über
mehrere Aufnahmeräume AR durchgehend ausgebildet. Zum Anschluss
der Module M, M1, M2 an die Sammelrohre 21, .., 24; 41, 42 sind
im Bereich eines Aufnahmeraumes AR jeweils entsprechende Abgänge 32 an den
Sammelrohren 21, .., 24; 41, 42 vorgesehen.
Die Sammelrohre 21, .., 24; 41, 42 sind
im Rahmengestell 28 oberhalb der Aufnahmeräume
AR zur Aufnahme der Module M, M1, M2 in mehreren übereinander
liegenden Ebenen gelagert. Der Kollektor K weist pro Sekundärkreis
jeweils zwei Sammelrohre 21, 22 bzw. 23, 24 bzw. 41 bzw. 42 für
den Vorlauf bzw. Rücklauf des zugehörigen Sekundärmediums auf.
Die Sammelrohre 21, 23, 42 für
den Vorlauf und die Sammelrohre 22, 24, 41 für
den Rücklauf sind dabei auf unterschiedlichen Ebenen mit
entsprechenden 31 bzw. 29 gelagert. Die Sammelrohre 21,
.., 24 des Kollektors K sind so dimensioniert (DN 150 mm), dass
der Gesamtquerschnitt der abgehenden Rohre (Abgänge 32)
auf die Module M, M1, M2 kleiner ist als der Gesamtquerschnitt des
Kollektors K (gleichmässige Verteilung auf alle abgehenden
Rohre).
-
Der
Kollektor K kann mittels entsprechender Flansche, Straub-Kupplungen
etc. an beiden Enden angeschlossen werden. Hierdurch ist auch eine
Aneinanderreihung mehrere Kollektoren K möglich. Das Material
des Kollektors K (der Sammelrohre) kann je nach Einsatzbedingungen
unterschiedlich sein, wie z. B.:
- • Edelstahl
- • Kunststoff
- • Kupfer
- • Stahl schwarz
- • Stahl verzinkt
-
Die
Module M, M1, M2 weisen im Beispiel der 4 bis 6 jeweils
vier Sekundärkreise auf, wobei die ersten beiden in jedem
Fall, die letzten beiden aber je nach Systemanforderungen unter
Umständen nicht angeschlossen werden müssen:
- • Verdampferkreis (Kühlen)
muss angeschlossen werden
- • Kondensatorkreis (Wärme) muss angeschlossen
werden
- • Unterkühlerkreis (optional, freibleibend)
- • Enthitzerkreis (optional, freibleibend)
-
Je
nach Temperaturbereich und verwendeten Prozessen werden keine, einzelne
oder alle Leitungen entsprechend den jeweiligen Anforderungen isoliert.
Der Kollektor K kann auf „heutige Bedürfnisse"
gebaut und später, wenn erweitert werden soll, entsprechend
erweitert werden (Anfügen eines weiteren Kollektors am
bestehenden Kollektorende).
-
Die
Steuerung und Regelung der einzelnen Sekundärkreise ist
modular mit einzelnen Regelkreisen RK1 (RK in 5)
aufgebaut und kann schnittstellengerecht vorgefertigt werden. Es
kann dabei unterschieden werden, ob pro Modul und Sekundärkreis
je eine Pumpe 37, 38 oder jeweils eine zentrale Pumpe
und/oder je nach Prozess zum Beispiel der Unterkühlerkreis
mit einer Zentralpumpe für alle Module und die anderen
Sekundärkreise mit jeweils einer eigenen Pumpe pro Modul
ausgestattet werden sollen. Entsprechend (je nach Prozess) werden Zwei-,
Drei-, Absperr- und/oder Strangregulierventile eingebaut (5).
Enthitzer- und Unterkühlerkreise, die in den Modulen M,
M1, M2 vorbereitet sind, können auch zu einem späteren
Zeitpunkt angeschlossen werden.
-
Der
Kollektor K hat immer definierte Schnittstellen, und setzt sich
je nach Anforderung aus unterschiedlichen Modulen zusammen:
- • Er ist für zwei oder mehr
(bis zur maximal möglichen Zahl) Module M ausgelegt. Die
Schnittstelle ist definiert über ein Handventil (Kugelventil,
etc.) und eine anschliessende lösbare Verbindung (Flansch,
etc.).
- • Das Minimum der kollektierten Sekundärkreise sind
zwei Kreise (Verdampfer- und Kondensatorkreise), 4 Sammelrohre DN
150 mm.
- • Je nach Prozess werden unterschiedliche Regelkreise
RK, passend auf die jeweiligen Schnittstellen, eingesetzt.
- • Gemäss 6 sind Schlauchverbindungen 36 zu
den Modulen M vorgesehen, welche Masstoleranzen zwischen Modul M
und Kollektor K ausgleichen, unterschiedliche Metalle galvanisch voneinander
Trennen (elektrische Trennung, Potentialausgleich) und Vibrations-
und Pulsationsübertragung zwischen den Modulen M und dem Kollektor
K verhindern.
-
Die
Schaltschränke (SS in
6) sind
ebenfalls modular aufgebaut. Die Steuerkabel (
26 in
3)
zwischen Modul M und Schaltschrank SS werden über Stecker
geführt, das Verdichteranschlusskabel
27 ist fest
verdrahtet. Die einzelnen Schaltschränke SS weisen identische
Steuer- und Regelkomponenten auf (je nach Prozessanforderung). Ein
Master gibt über den Datenbus
39 die jeweiligen
(EIN/AUS)-Befehle im Automatikbetrieb. Ein, zwei oder alle Module
M können mit einem Frequenzumformer ausgerüstet
werden (auch nachträglich), wie er in
4 der
WO-A1-2004/020918 gezeigt
ist. Beim Wechseln eines Moduls M verbleibt der (zunächst
am Modul befestigte) Schaltschrank SS vor Ort und nur die Module
werden gewechselt (Steuerteil steckbar, Kraftteil auf Klemmen geführt). Die
Absicherung der Module M ist „bauseits" vom Unterverteiler
her realisiert.
-
Insgesamt
sind die Hauptkomponenten der vorgeschlagenen Kollektierung:
- • klimatechnisches Modul (Kältemodule,
Wärmepumpenmodule etc.)
- • Schaltschrank (pro Modul)
- • Traggestell (Rahmengestell) Kollektor
- • Sammelrohre mit definierten Schnittstellen
- • Regel- und Steuerungskomponenten (Ventile, Pumpen,
etc.)
- • Schlauchverbindungen
-
Sollen
die Module im Laufe ihrer Lebensdauer anders eingesetzt werden (Prozessänderungen, Standortwechsel,
Erweiterungen, etc.) können die Module und die Kollektierung
einfach angepasst und weiter verwendet werden, wobei ein Raum mit
Standartmassen als Aufstellungsort für die Anlage 10 bzw. 30 genügt.
Kleinere Module (leistungsmässig) können später
problemlos gegen Module mit grösserer Leistung ausgetauscht
werden.
-
- 10,
30
- klimatechnische
Anlage (modular)
- 11
- Kreislauf
- 12
- Verdichter
- 13
- Einspritzventil
- 14
- interner
Wärmetauscher (IWT)
- 15
- Verdampfer
- 15'
- Stabilisator
- 16
- Enthitzer
- 17
- Kondensator
- 18
- Unterkühler
- 19,
20
- Verbindungsleitung
- 21,
22
- Sammelrohr
(Kondensatorkreis)
- 23,
24
- Sammelrohr
(Verdampferkreis)
- 25
- Zuleitung
- 26
- Steuerkabel
(steckbar)
- 26a
- Elektroanschluss
- 27
- Anschlusskabel
(zum Verdichter, fest verdrahtet)
- 28
- Rahmengestell
(Kollektor)
- 29,
31
- Tragschiene
- 32
- Abgang
- 33
- Fuss
(Rahmengestell)
- 34
- Rahmengestell
(Modul)
- 35
- Fuss
(Modul)
- 36
- Schlauchverbindung
- 37,
38
- Pumpe
(Modul)
- 39
- Datenbus
- 40
- Anschlussleitung
(fest verdrahtet)
- 41
- Sammelrohr
(Rücklauf)
- 42
- Sammelrohr
(Vorlauf)
- AR
- Aufnahmeraum
- K
- Kollektor
- M,
M', M1, M2, Mn
- Modul
- RK,
RK1, RK2
- Regelkreis
- SS,
SS1, SS2, SSn
- Schaltschrank
- V1,
.., V8
- Ventil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 61-6185946 [0001]
- - DE 9319004 U [0002]
- - DE 3613535 A1 [0002]
- - EP 1072849 A2 [0003]
- - WO 2004/020918 A1 [0004, 0027, 0029, 0045]