DE2648554A1 - Heissgasaggregat - verfahren zum abtauen der bereifung bzw. der vereisung von kaelteanlagen - Google Patents

Description

Heißgasaggregat - Verfahren zum Abtauen der Bereifung bzw. der Vereisung von Kälteanlagen.

Die Erfindung betrifft Energiewandler zur Erzeugung trockener Kaitemitteldämpfe in Kälteanlagen und das Verfahren der Heißgasabtauung mit anschließender konzentrierter Trocknung der Kaitemi ttel.

Bei Abkühlung feuchter Luft unter den Gefrierpunkt bildet sich an den Kühlflächen eine Reif-bzw. Eisschicht. Die Bereifung oder Vereisung setzt den Wirkungsgrad der Kälteanlage er— heblich herab. Gesteuerte oder geregelte Abtauvorgänge werden erforderlich. Die Abtauvorgänge sollen die Reif- oder Eisschichten auf den Verdampfern auflösen und damit den Wirkungsgrad der Anlage verbessern.

Zur Erfüllung der Erfordernisse sind verschiedene Verfahren bekannt.

Abtauen mit Umluft CVentilatorabtauung).

Bei Anlagen mit Temperaturen über oder bis ca. +2⁰C erreicht man das Abtauen durch zeitweises Ausschalten des Verdichters. Eine Beschleunigung des Abtauvorganges wird durch Einschaltung des oder der Ventilatoren erreicht. Die Ventilatoren werden, um die Raumtemperatur nicht zu hoch ansteigen zu lassen, durch einen Thermostaten abgeschaltet. Die Abtauzeit wird aber auch vielfach durch eine Schaltuhr zwangsläufig gesteuert.

Für Anlagen mit Betriebstemperaturen von ca. +2° bis -40⁰C und mehr ist dieses Verfahren nicht geeignet. Die Ventilator— abtauung kommt für Kühlanlagen, nicht aber für Gefrieranlagen als geeignetes Abtauverfahren in Frage.

Abtauen durch Aufheizen einer Luftkühl kammer.

Der Verdampfer CKühler) ist bei diesem Verfahren durch eine Kammer vom eigentlichen Kühlraum getrennt. Zum Abtauen wer— den die Kammern durch Schließen mittels Luken voneinander getrennt. Nach Schließen der Luken wird der Raum mit dem Ver— dämpfer CKühler) durch Wärmezuführung,z.B. über Heizelemente, aufgeheizt. Ist der Abtauvorgang abgeschlossen, so werden die

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Heizelemente abgeschaltet, die Luken geöffnet und der Ver— dämpfer (Kühler) steht wieder für die Betriebsphase "Kühlen" zur Verfugung.

Dieses Verfahren macht einen erheblichen baulichen und verfahrenstechnischen Aufwand erforderlich.

Abtauen mittels warmem Wasser.

Dieses Verfahren arbeitet mit warmem Wasser. Nach Ausschalten der Kältemaschine wird ein Wasserventil geöffnet. Das Wasser rieselt über die Verdampferflächen (Kühlerf1ächen) und taut. Reif oder Eis ab. Das Wasser wird in einem großen Becken aufgefangen und nach außen geleitet oder nach Patentschrift 649 820 wieder nutzbar gemacht. Wasserzulauf und Wasserablauf müssen reichlich dimensioniert sein,damit ein rascher Wasserabfluß möglich ist.

Gegen dieses Verfahren spricht der erhebliche mechanische Aufwand und die unvermeidliche Verkalkung die vielerorts eintreten wi rd.

Abtauen mit einem zweiten Rohrsystem im Verdampfer.

Dieses System ist dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Verdampfer rohrsystem ein weiteres Rohrsystem 1iegt, welches von einem Heizmittel durchströmt wird. Das Kältemittel ver— dampft in einem Rohrsystem. Zum Abtauen wird die Kältemaschine abgeschaltet und ein Heizmittel durch das zweite Rohi— system getrieben(Patent 804 009).

Gegenüber dem als Erfindungsgegenstand vorgeschlagenen System ist auch bei diesem System ein erheblich höherer Aufwand erforderlich.

Abtauen mit Elektroheizung.

Das Abtauen mit einer Elektroheizung ist ein sehr verbreitetes System zur Lösung des Abtauproblems. In das Lamellen-/ Rippenrohrsystem des Verdampfers (Kühlers) werden Heizpatronen eingebaut. Zum Abtauen wird der Kaitemittelumlauf untet—

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brochen. Danach werden die Heizpatronen eingeschaltet. Die Abtauzeit wird durch eine Zeituhr, einen Sicherheitsthermostat oder eine andere Steuer- bzw. Regeleinrichtung begrenzt. Nach der Abtauphase dürfen das Kälteaggregat und die Ventilatoren nur verzögert in Betrieb gesetzt werden. Die verzögerte Einschaltung muß das Einblasen von Warmluft in den Kühlraum vermeiden lassen.

Dieses System ist in der Anschaffung billig, weist aber über längere Zeit erhebliche Mängel auf. Der Wirkungsgrad ist schlecht. Kältemaschinenöldämpfe verkoken. Eine Tauwasserver— dampfung auf dera Heizungen läßt sich kaum vermelden. Eisniederschläge an Decken von Kühl räumen führen zu Bauschäden. Ausfälle der Heizstäbe sind nur schwer und kostspielig reparierbar.

Abtauen mit Heißgas durch Ausnutzung der Verflüssigungswärme.

Für diese Anlagen sind mindestens zwei Verdampfer CKühler) erforderlich. Während des normalen Kältebetriebes wirken beide VerdampferCKühler) zur Kälteerzeugung. Zum Abtauen wird ein Verdampfer CKühler), z.B. "B", als VerdampferCKüh1 er) geschaltet, während der abzutauende VerdampferCKühler) "A" als Ver— flüssiger geschaltet wird. Die Verflüssigungswärme dient zum Abtauen von VerdampferCKühler) "A". Soll der Verdampfer CKühler) "B" abgetaut werden, so wird der Vorgang umgekehrt.

Hohe Material- und Montagekosten sowie zusätzlicher Raumbedarf sind Nachteile dieses Systems. Der zum Abtauen benötigte Wärmebedarf Ist nur sehr schwer zu optimieren.

Das Abtauspeicherverfahren.

Während des Kühlbetriebes wird eine bestimmte Wärmemenge in einem Speicher CAbtaugerät) gespeichert. Zum Abtauen wird der heiße, komprimierte Kältemitteldampf aus dem Kompressor In den Verdampfer CKühler) geleitet. Im Verdampfer kondensiert er unter Abgabe der Abtauwärme. Das kondensierte, nasse

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Kältemittel wird In den Abtauspeicher gedrückt. Dort verdampft das Kältemittel wieder solange die Speicherwärme ausreicht. Das Niederdruckgas wird wiederum vom Kompressor abgesaugt .

Nachtelle dieses Systems sind die nicht steuerbare Sauggastemperatur und die begrenzte Leistungsreserve.

Das Rückverdampferverfahren.

Das Rückverdampferverfahren Ist dem Abtauspeicherverfahren ähnlich. An die Stelle des Speichers tritt der Rückverdampfer· Dieser muß In einem warmem Raum aufgestellt werden und in der Lage sein,während der Abtauperlode das verflüssigte oder nasse Kältemittel des als Kondensator arbeitenden Verdampfers wieder zu verdampfen. Der Rückverdampfer muß so groß ausgelegt sein, daß er der Anlage die zum Abtauen benötigte Wärme wieder zuführen kann.

Das Rückverdampferverfahren Ist unzureichend regelfähig. Wenn ungenügend Wärme zur Verfügung steht,so müssen die Rückverdampfer größer ausgelegt werden. Das bedeutet,zusätzlichen Platz bereitstellen zu müssen.

Abtauen durch Funktionsumkehr mittels Vierwege-Vent11-Steuerung.

Mit einem Vierwege-VentI1 wird nach diesem Abtauverfahren der Funktionskreislauf der Kühlanlage umgekehrt. Während der Kühlperiode arbeitet der Kompressor auf den VerflüssigerCKondensator). Der VerdampferCKühler) Im Kühlraum erhält flüssiges Kältemittel zugeführt. Nach Umschaltung des VIerwege-Ventils arbeitet der Kompressor auf den VerdampferCKühler) der durch Verbrauch der Abtauwärme als Verflüssiger wirkt. Das kondensierte oder nasse Kältemittel wird In den als Verdampfer wirkenden VerflüssigerCKondensator) gedrückt, wieder vet— dampft und vom Kompressor angesaugt.

Schwierigkelten dieses Systems liegen in den Steuerventilen. Die Kolben klemmen durch Verschmutzung. Für gewerbliche

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Anwendungen und hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Anlage konnten sich Systeme mit Vierwege-Venti1 e« bisher nicht durchsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vielzahl der Abtauverfahren CSysteme) zu vermindern und speziell das Heißgasabtauverfahren zu vereinfachen, den Wirkungsgrad zu optimieren, die Verdichtergruppen vor unzuverlässigen Betriebsverhältnissen zu schützen und Bauschäden zu vermeiden.

Diese Aufgaben wurden erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß in die Saugleitung des Kältesystems ein sogenanntes Heißgasaggregat zwischengeschaltet wird, daß das Kältemittel in kontrolliertem Zustand dem Verdichter zuführt. Um ein solches Heißgasaggregat mit automatischer öl rückführung zu erhalten wird ein Saugaccu bzw. Flüssigkeitsabscheider mit einem Hochstrom-Sicherheitstransformator gekuppelt. Über das Aggregat wird dem Kältemittelkreislauf die beim Abtauen verlorengegangene latente Wärme wieder zugeführt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß

1. mit direktem, konzentrierten Energieeinsatz und geringer Wärmeabstrahlung ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird,

2. keine ölverkokung wie beim Einsatz von Elektroheizungen herkömmlicher Art entsteht,

3. eine steuei— und regelbare Sauggastemperatur erreicht wi rd,

*f. das Austreten von Wasserdämpfen aus dem Verdampfer CKühler) minimiert wird,

5. Schlammverbrennungen im Tropfwasserablauf ausgeschaltet werden und

6. der Material-, Montage- und Wartungsaufwand auf ein Minimum reduziert wird.

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Verfahren zum Abtauen der Bereifung bzw. der Vereisung von Kälteanlagen mittels Heißgasabtauung durch Zuhilfenahme von Direktenergiezufuhr über ein Heißgasaggregat. Funkt ionsbeschrei bung.

Zum Abtauen wird die Kaitemaschine(1) abgeschaltet und das Mag netventilC2) geschlossen. Die Stromversorgung des Heißgasaggre gat(10) wird eingeschaltet. Nach kurzer Vorheizzeit von ca 30-60 Sekunden kann der Abtauvorgang eingeleitet werden. Die Kältemesohine(1) CKältekompressor) wird in Betrieb gesetzt. Die heißen, koirpr imierten Kai temi ttel gase werden über ein Magnetventil (2), we iches geöffnet wird, in den Verdampf erCKühl er) gedrückt. Im Verdampfer(8) kühlt das Kältemittel unter Abgabe von Wärme ab. Der Abtauvorgang geht verhältnismäßig schnell vor sich, da eine große Wärmemenge zur Verfugung steht.

Das durch den Energieaustausch nasse oder halbnasse Kältemittel darf so nicht vom Kompressor(i) angesaugt werden, weil es sonst unvermeidlich zu Kompressorschäden käme. Die dem Kreislauf entzogene latente Wärme muß dem Kältemittel vor dem Kompressor wieder zugeführt werden. Das Kältemittel muß vor dem Kompressor in einen trockenen, ansaugfähigen Zustand gebracht werden. Die Aufgabe übernimmt das Heißgasaggregat. Durch die konzentrierte Energiezufuhr sind die Verdampferoberflächen(8) in ca 8-10 Minuten ohne Bildung von Wasserdämpfen im wesentlichen abgetaut.

16.10.1976

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Kombination eines Saugaccu bzw. Flüssigkeitsabscheiders mit einem Hochstrom-SicherheitstransformatorCKleinspannungstransformator) als Energiequelle zur automatisch steuei— und regelbaren Aufrechterhaltung eines geeigneten Kaitemittelzustandes zum anschließenden Verdichten mittels Kaitekompressot— oder Turboverdichter während der Heißgasabtauphase,wobei die Stromanschlüsse so ausgeführt sind, daß kein Rückstrom über die Anlage auftreten kann.

   2. Verfahren zum Abtauen der Bereifung bzw. Vereisung von Kälteanlagen mit Hilfe eines Heißgasaggregat wie unter 1. beschri eben.

   3. Heißgasaggregat für das beschriebene Verfahren, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr Indirekt über ein Heizelement erfolgt.

   16.10.1976

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   ORIGINAL INSPECTED