DE3020741A1

DE3020741A1 - Kuehl- und kaeltesystem mit eisspeicherung

Info

Publication number: DE3020741A1
Application number: DE19803020741
Authority: DE
Inventors: Fayez F Abraham; Arthur Perez
Original assignee: Tyler Refrigeration Corp
Current assignee: Tyler Refrigeration Corp
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1980-05-31
Publication date: 1980-12-18
Also published as: CA1108876A; US4280335A; JPS56967A

Description

Kühl- und Kältesystem mit Eisspeicherung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühl- und Kältesystem mit Eisspeicherung (Eisbank) für Supermärkte. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein eine Eisbank bildendes Kühl- und Kältesystem mit Mehrfachwirkung bzw. -funktion, das dazu verwandt werden kann, alle verlangten Kühl- und Kältefunktionen bzw. Aufgaben zu erfüllen, die bei dem Betrieb eines Supermarktes verlangt werden bzw. auftreten. Die Erfindung ermöglicht es, ein einzelnes System sowohl für die Kühlung der Produktenbehälter, Kühlräume und Behandlungs- bzw. Verarbeitungsräume vorzusehen als auch eine Klimaanlage für den Supermarkt zu schaffen. Durch die Verwendung einer Eisbank kann das System wirtschaftlich in außerhalb der Stunden der Spitzenbelastung betätigt werden, um einen Vorrat von Eis aufzubauen, der in den Stunden der Belastungsspitzen verbraucht wird, um eine gewünschte Kälteerzeugung und Kühlung zu ergeben.

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EisbankkühLsysterre sind bekannt, üblicherweise wird bei dem Betrieb eines Eisbanksystems die Bildung eines Eisvorrats allmählich aufgebaut und das Eis in einem Speichertank gespeichert, und von dem kalten Wasser zu einer Kühlvorrichtung gewälzt, beispielsweise einer Einheit zum Luftkonditionieren bzw. zum Luftklimatisieren, wenn es gewünscht wird, Kühlarbeiten durchzuführen. Die Eisbank läßt es zu, daß der Eisvorrat wirtschaftlich außerhalb der in der Spitzenbelastung liegenden Stunden hergestellt wird, gewöhnlich spät des Abends oder früh des Morgens, wenn die Nachfrage nach elektrischer Kraft am niedrigsten ist und der Preis herabgesetzt ist, um einen Ansporn für einen größeren Kraftverbrauch zu geben. Üblicherweise kann die Verbrauchsrate außerhalb der Stunden der Spitzenbelastung nur eine Hälfte der Spitzenbelastung an Elektrizität betragen. Auf diese Weise ist es durch die Verwendung von Elektrizität zum Erzeugen des Eisvorrats in außerhalb der Belastungsspitze liegenden Stunden zur späteren Verwendung in den Stunden der Belastungsspitzen möglich,erhebliche Einsparungen an Kosten für ein Kühlsystem zu erzielen.

Bekannte Vorschläge zur Verwendung des Eisbanksystems schließen Kirchenanlagen und andere ähnliche Möglichkeiten bzw. Einrichtungen ein, wo die vorliegende Zeit zur Verwendung verhältnismäßig klein ist im Vergleich zu dem großen Zeitbetrag, der zur Verfügung steht, um den Eisbankvorrat zu bilden. Es sei beispielsweise auf die US-Patentschrift 3,653,211 verwiesen. Es ist auch vorgeschlagen worden, das Eisbanksystem zu verwenden, um Milchkühlgeräte zu betreiben.

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Es sei z.B. auf die US-Patentschriften 3,271,968; 3,448,589 und 3,456,452 hingewiesen. Jedoch besteht über solche Kühlgeräte keine ausgedehnte Verwendungserfahrung, weil die Natur der Arbeit im Kleinbetrieb keine übliche Berechtigung für die finanziellen Investitionen bei solchen Geräten gibt. Keinerdieser Bezugnahmen berücksichtigt bzw. betrachtet den Großbetrieb mit seinen vielfältig wirkenden KühlVorkehrungen, die bei Supermärkten und anderen ähnlichen Einrichtungen verwandt werden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis der bedeutsamen Vorteile, welche durch die Verwendung eines Eisbanksystems für den Großbetrieb bei Kühl- und Kältevorgängen erzielt werden. Es wurde festgestellt bzw. gefunden, daß ein Supermarkt mit seinen zahlreichen Kühl- und Kälteanforderungen eine einzige Einrichtung bildet, welche von dem Nutzen eines Eisbanksystems Vorteil zieht. Der übliche Supermarkt umfaßt Produktenbehälter, welche auf niedrigen Temperaturen gehalten werden, um frische Früchte und Gemüse, tiefgekühlte Nahrungsmittel auf Temperaturen oder unter dem Gefrierpunkt zu halten, um tiefgefrorene Artikel, so wie Fleisch, Fisch, Früchte und Gemüse zu erhalten und Säfte, Kühlgefäße, welche Getränke enthalten, Milch und Molkereiprodukte auf einer niedrigen Temperatur zu halten, ebenso Fleischläden und Fleischbehandlungsräume, wo Fleisch und andere Artikel präpariert und für den Verkauf verpackt werden. Alle diese Bereiche bilden im wesentlichen Belastungen mit erheblichen Kraftanforderungen. Darüber hinaus ist die Luftkonditionierung bzw. das Klimatisieren von Luft des Supermarktes eine zusätzliche Kühlbelastung. Bisher wurde jeder Produktenbereich mit seiner eigenen Kühleinheit ausgerüstet, die

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von dem Hauptluftkonditionierungssystem in dem Supermarkt getrennt war. Die Erfindung schafft vorteilhaft ein einziges Eisbanksystem, welches in der Lage ist, allen Anforderungen an Kühlung und Kälteerzeugung in einem Supermarkt gerecht zu werden.

Nach der Erfindung umfaßt ein Eisbanksystem zum Kühlen von Produktenbereichen und zum Schaffen einer Luftkonditionierung bzw. einer Luftklimatisierung in einem Supermarkt Mitte^ zum Herstellen eines Eisvorrates, einen Eisbankspeicherbehälter bzw. -tank zum Speichern des Eises, Mittel zum Zirkulieren kalten Wassers von dem Eisbankspeicherbehälter zu den Produktenbereichen, Wärmeaustauscher an jedem Produktenbereich, die mit den Zirkuliermitteln für das Wasser zur Aufnahme des zirkulierenden Kaltwassers verbunden sind, um die Produktenbereiche zu kühlen, sowie Luftkühlmittel, die mit den das Wasser umwälzenden Mitteln verbunden sind, um das umlaufende Wasser zum Kühlen der umgebenden Luft in dem Supermarkt aufzunehmen. Die Verwendung des Eisbankspeicherbehälters läßt es zu, den Eisvorrat am wirkungsvollsten außerhalb der Zeit der Spitzenbelastungen zu erzeugen, wenn die Nutzung am niedrigsten ist. Die Eisbank läßt es geeignet bzw. bequem bzw. leicht zu, daß das Eis in den spaten Abendstunden und den frühen Morgenstunden gebildet wird, wenn der Supermarkt geschlossen ist, und zum Verbrauch während der normalen Geschäftsstunden gelangt, um die notwendige Kühlung und Kälte in dem Supermarkt zu schaffen.

Vorzugsweise wird das Eis mit Hilfe eines mechanischen Eisherstellers erzeugt, der den Eisvorrat in dem Eisbankspeicherbehälter absetzt. Wahlweise bzw. alternativ kann ein mit Tauchen arbeitender

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Eishersteller verwendet werden, um das Wasser in dem Eisbankspeicherbehälter zu frieren. Außerdem kann ein Kühlumlauf vorgesehen sein, um ein Fluid bzw. ein Gas oder eine Flüssigkeit zwischen einem Außenwärmetauscher bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt und dem Eisbankspeicherbehälter umzuwälzen, um darin Eis zu bilden. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft zur Benutzung in kalten Klimata, wo die Außentemperatur hinreichend niedrig ist, um Eis in dem Speicherbehälter nur durch Umwälzen eines Fluids von niedriger Temperatur, beispielsweise Sole, von dem Außenwärmetauscher zu einer eiserzeugenden Vorrichtung zu erzeugen,~die über oder in den Eisbankspeicherbehälter eingetaucht bzw. in diesem angeordnet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Eisbanksystems umfaßt eine Kühleinheit mit einem Kondensator, durch den ein Kühlmittel zum Umlauf gebracht wird. Das kalte Wasser von dem Eisbankspeicherbehälter wird über den Kondensator geleitet, um das Kühlmittel zu kühlen und die niedrigst mögliche Kondensiertemperatur auszunutzen, um die Wirksamkeit des Vorganges zu erhöhen bzw. zu steigern. Die Kühleinheit umfaßt vorzugsweise einen zusätzlichen außen- bzw. freistehenden Kondensator, der betätigt wird, wenn die Außentemperatur hinreichend niedrig ist, um eine niedrige Kondensiertemperatur aufrechtzuerhalten und das Kühlmittel zu kühlen. Diese Anordnung ist besonders im kalten Klimata möglich, wo die Außentemperatur selbst niedrig genug ist, um das Kühlmittel zu kühlen, ohne genötigt zu sein, das Eis in dem Eistankspeicherbehälter zu verbrauchen .

Die Verwendung eines Eisbankkühl- und Abkühlsystem in einem Supermarkt ergibt deutliche Vorteile.

Wenn ein Eisbanksystem zum Konditionieren bzw. Klimatisieren von Luft verwandt wird, dann wird ein gleichbleibender Temperaturzustand des Kühlmediums geschaffen und ein mehrgesteuerter Kühleffekt in der umgebenden Luft erzeugt. Der ständige Zustand erzeugt die praktisch niedrigste Kühltemperatur, die es zuläßt, daß das die Luft konditionierende bzw. klimatisierende System wirksamer bei der aufgespeicherten Last bzw. Belastung des Gebäudes arbeitet. Wenn das Eisbanksystem bei einem Kühlraum verwandt wird, der bei oder ungefähr bei 4o°F arbeitet, wird die gewünschte Kühlung erreicht, ohne daß es notwendig ist, die Arbeit des Frierens bzw. des Ausfr ierens der Feuchtigkeit von der Luft an der Oberfläche des Wärmetauschers aufzuwenden. Darüber hinaus ist, weil unter diesen Umständen keine Reifbildung auftritt, kein Abtauen notwendig und werden als Ergebnis stetige Zustandsbedingungen in dem Kühlraum geschaffen, welche am meisten förderlich für die Erhaltung bzw. Bewahrung von frischen Produkten ist.

Ein anderer wichtiger Gesichtspunkt des Eisbanksystems besteht in der Konditionierungseigenschaft, welche den Hauptluftstrom mit vorgekühlter und entfeuchteter aufbereiteter Luft ergänzt, um die Feuchtigkeit in dem Supermarkt zu überwachen. Zur richtigen Luftkonditionierung eines Gebäudes müssen zwei Kühlforderungen erfüllt werden: (1)die Kühlung der umgebenden Luft auf eine gesteuerte bzw. überwachte Temperatur und (2) das Entfernen der Feuchtigkeit von der Luft. Gebräuchliche bzw. herkömmliche Luftkonditdenierungseinheiten trennen gewöhnlich die beiden Forderungen nicht. Demgemäß erledigen diese Einheiten normalerweise

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die Kühlforderungen zufriedenstellen^ sie steuern jedoch nicht richtig die Entfernung der Feuchtigkeit. Das Eisbanksystem nach der Erfindung überwindet diese Nachteile mit Hilfe einer Vorkühlung der aufbereiteten Luft, die hierbei genügend entfeuchtet wird, um die Feuchtigkeit zu steueren.

Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung umfassen die die Luft kühlenden Mittel einen Wärmetauscher, der mit den das Wasser zum Umlauf bringenden Mitteln zur Aufnahme kalten Wassers von dem Eisbankspeicherbehälter verbunden ist. Ein Bläser zum Treiben von Luft über den Wärmetauscher zur Kühlung sowie ein Luftauslaß und eine Rückleitung sind an entgegengesetzten Enden des Bläsers angeordnet, die mit der umgebenden Luft im Supermarkt verbunden sind. Außerdem sind Mittel zum Zuführen von aufbereiteter Luft zu der Rückleitseite des Bläsers vorgesehen, um die Luft mit der umgebenden Luft zu mischen und die Feuchtigkeit in dem Supermarkt zu steuern bzw. zu überwachen. Vorzugsweise ist ein zweiter Wärmetauscher mit den das Wasser in Umlauf setzenden Mitteln zur Aufnahme kalten Wassers von dem Eisbankspeicherbehälter verbunden, um die aufbereitete Luft vor ihrer Mischung mit der umgebenden Luft zu kühlen. Die Wärmetauscher weisen vorteilhaft Hitze bzw. Wärme austauschende Flächen in Berührung mit der umgebenden Luft und der aufbereiteten Luft auf, die im wesentlichen sich in der Gefrierpunktshöhe von 32⁰F befindet, um wirksam beide zu kühlen. Als Ergebnis ist die aufbereitete Luft vorgekühlt und vor ihrer Mischung mit der umgebenden Luft entfeuchtet .

Ein anderes vorteilhaftes Merkmale des Eisbanksystem besteht in einer Leitungsanordnung, in der eine Wasserzuführhauptleitung sich an dem Eisbankspeicherbehälter zu ungefähr zu den Stellen bzw. Plätzen in dem Supermarkt erstreckt, wo eine Einsteck-

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bzw. Einstöpselverbindung an jedem Produkten- bzw. Erzeugnisbereich zum Zuführen von kaltem Wasser von der Wasserzuführhauptleitung zu dem Wärmetauscher in dem Produkten- bzw. Erzeugnisbereich vorgesehen ist. Eine Hauptpumpe ist vorgesehen, um Kaltwasser von dem Eisbankspeicherbehälter durch die Wasserzuführhauptleitung zu pumpen. Getrennte Pumpen sind an jedem Produktenbereich vorgesehen, um das kalte Wasser von der Wasserzuführhauptleitung durch jeden Wärmetauscher zu pumpen. Als Ergebnis ergibt sich, daß die Hauptpumpenerfordernisse durch den Strömungswiderstand in der Wasserzuführhauptleitung allein bestimmt sind, während jede Kälte- oder Kühleinheit eine besondere bzw. individuelle Pumpe aufweist, um mit den Anforderungen fertig zu werden bzw. diese zu erledigen.

Demzufolge ist es ein Ziel der Erfindung, ein mehrfach wirkendes Eisbankkühlsystem zur Verwendung bei den Einrichtungen für Großbetriebe in Supermärkten zu schaffen, um alle Kühl- und Kälteanforderungen zu hantieren bzw. diesen gerecht zu werden.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Eisbanksystem für wirksame und wirtschaftliche Kühlproduktenbereiche zu schaffen und eine Iuftkonditionierung in Supermärkten vorzusehen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Eisbankkühlsystem und Kälteerzeugungssystem zu schaffen, welche des Vorteiles von niedrigen Außentemperaturen in kalten Klimata teilhaftig wird, um die Wirkung zu erhöhen.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.

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Fig. 1 ist eine schematische Übersicht eines Eisbanksystems nach der Erfindung zum Kühlen von Erzeugnisbereichen bzw. Produktenbereichen und zur Schaffung einer Klimaanlage in einem Supermarkt.

Fig. 2 ist eine detaillierte bzw. ins einzelne gehende Ansicht einer Klimaanlage bzw. einer Luftkonditioniereinheit, welche sich kalten Wassers von dem Eisbanksystem bedient, um die Umgebungsluft in dem Supermarkt zu kühlen; und

Fig. 3 läßt eine alternative Einheit zum Konditionieren von Luft erkennen, die kaltes Wasser von dem Eisbanksystem verwendet, um sowohl die umgebende Luft als auch die aufbereitete Luft zu kühlen, die dem Supermarkt zugeführt wird.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Eisbank-Gefrier- und Kühlsystem für einen Supermarkt einen Eisbankspeicherbehälter 2o zum Speichern eines Vorrates von Eis, das durch einen mechanischen Eishersteller hergestellt wird. Der mechanische Eishersteller umfaßt einen herkömmlichen Kühlkreislauf, welcher Temperaturen unter dem Gefrierpunkt erzeugt, um Eis in einem zylindrischen Eisformkopf 24 zu formen, von dem das Eis in ein kaltes Wasserbad in einem Eisbankspeicherbehälter 2o abgesetzt wird. Alternativ kann ein mechanischer Eishersteller verwandt werden, der mit in das Wasser eintauchenden Schlangen arbeitet, um Eis unmittelbar in dem Eisbankspeicherbehälter zu erzeugen. Außerdem kann ein zusätzlicher Kühlkreislauf vorgesehen sein, der eine Pumpe 26, einen freistehenden Wärmetauscher 28 und einen zylindrischen Eisformkopf 3o umfaßt, vorgesehen sein, um des Vorteils von niedrigen Außentemperaturen in kalten Klimata

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teilhaftig zu werden, um Eis zu formen bzw. zu erzeugen, Vorzugsweise wälzt der Kühlkreislauf ein Kühlmittel um, beispielsweise eine Sole mit einer Gefriertemperatur unter 32⁰F. Die Sole wird bei dem Wärmeaustauscher 28 auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt des Wassers gekühlt und mit Hilfe einer Pumpe 26 nach dem Kopf 3o umgewälzt, wo das Eis gebildet wird und in den Eisbankspeicherbehälter 2o fällt. Alternativ kann eine Tauchschlange anstelle des Kopfes 3o verwandt werden, um das Eis unmittelbar in dem Eisbankspeicherbehälter zu bilden.

Um die Kosten der Eisherstellung zu mindern, wird die Vorratsbildung von Eis allmählich aufgebaut und in einem Eisbankspeicherbehälter 2o gespeichert, indem der mechanische Eishersteller 22 außerhalb der Spitzenstunden betätigt wird, wenn die Kosten für elektrische Kraft am niedrigsten sind. Danach wird während der normalen Geschäftsstunden das Eis verbraucht, um die gewünschten Kälte- und Kühlarbeiten in dem Supermarkt durchzuführen. Der zusätzliche äußere Kühlkreislauf läßt es zu, daß Eis ohne große Kosten hergestellt wird; wenn die Außentemperatur unter dem Gefrierpunkt liegt, sind nur die Kosten zum Betrieb der Pumpen 26 aufzubringen, um das Kühlmittel durch die Leitung umzuwälzen.

Eine Hauptzuleitung 32 für das Wasser erstreckt sich von dem Eisbankspeichertank bzw. -behälter 2o zu den verschiedenen Erzeugnis- bzw. Produktenbereichen in dem Supermarkt, wo die Kühlung verlangt wird. Eine Wasserpumpe 34 ist zum Pumpen von kaltem Wasser von dem Eisbankspeicherbehälter durch die Hauptleitung für das Zuleiten von Wasser vorgesehen. Eine Rückführleitung bzw. eine Rückleitung 36 vervollständigt den

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Wasserhauptumlauf und läßt es zu, daß kaltes Wasser

durch die verschiedenen Erzeugnisbereiche gewälzt wird, um zu dem Eisbankspeicherbehälter 2o zurückzukehren, um gekühlt und wieder im Umlauf gebracht zu werden.

Ein Behälter 4o für Frischerzeugnisse ist an einem ersten Erzeugnisbereich angeordnet und umschließt einen Wärmetauscher 42, der mit der Wasserzuführhauptleitung 32 und der Rückführleitung 36 über Einlaß- und Auslaßleitungen 46 verbunden ist. Ein Paar von Einsteckverbindungen bzw. Einstöpselverbindungen 48 und 5o ist vorgesehen, um zu ermöglichen, daß die Einlaßleitung 44 und die Auslaßleitung 46 in geeigneter Weise mit der Wasserzuführleitung 32 und der Rückleitung 36 verbunden werden können. Eine getrennte Pumpe 52 ist in der Einlaßleitung 54 angeordnet, um kaltes Wasser von der Wasserzuführleitung 32 durch den Wärmetauscher 42 zu pumpen. Der Wärmetauscher arbeitet, um Wärme bzw. Hitze an dem offenen Kopfteil des Behälters für Erzeugnisse bzw. Produkte aufzunehmen bzw. zu absorbieren, um eine geringe bzw. niedrige Kühltemperatur für den Speicher frischer Produkte bzw. Erzeugnisse beispielsweise Früchte und Gemüse aufrechtzuerhalten .

In gleicher bzw. ähnlicher Weise ist ein Behälter 54 für Milch bzw. Molkereierzeugnisse einem zweiten Produktenbereich angeordnet, der einen Wärmetauscher 46 einschließt, der mit der mit der Wasser umwälzenden Hauptleitung über ein Paar von Einlaß- und Auslaßleitungen 58 und 6o verbunden ist. Ein Paar von EinSteckverbindungen 62 und 64 läßt es zu, daß die Einlaß- und Auslaßleitungen 58 und 6o durch

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Einstecken bzw. Einstöpseln in die Wasserhauptzuführleitung 32 und die Rückleitung 36 verbunden werden. Eine besondere bzw. getrennte Pumpe 66 ist in der Einlaßleitung 58 angeordnet, um kaltes Wasser aus der Hauptwasserleitung 32' durch den Wärmetauscher 56 zu pumpen, welcher Hitze bzw. Wärme an dem offenen Kopfteil des Erzeugerbehälter absorbiert, um Milchprodukte bzw. Molkereierzeugnisse zu kühlen.

Das Eisbanksystem verwendet auch das durch die Hauptzuführwasserleitung 32 umlaufende Kaltwasser, um die Luft des Supermarktes zu konditinieren bzw. Klimatisieren. Eine Luftklimatisiereinheit 7o ist mit der Hauptwasserzuleitung 32 und der Rückführleitung 36 über Einlaß- und Auslaßleitungen 72 und 74 und ein entsprechendes Paar von Einsteckverbindungen 76 und 78 verbunden. Eine getrennte bzw. besondere Pumpe 8o ist in der Einlaßleitung 72 angeordnet, um kaltes Wasser von der Hauptwasserzuführleitung 32 durch einen Wärmetauscher in die Luftkonditiniereinheit zu pumpen. Die Luftkonditioniereinheit ist im einzelnen weiter unten näher beschrieben.

Ein Vorbereitungsraum oder ein Kühlraum 84, z.B. ein Behälter für Sodawasser, Bier und andere Getränke ist an einem dritten Produktenbereich angeordnet, der einen Wärmetauscher 86 umfaßt, der mit der Hauptwasserzuführleitung 32 und der Rückführleitung 36 über die Einlaß- und die Auslaßöffnungen 88 und 9o sowie ein Paar von entsprechenden Einstöpsel- bzw. Einsteckverbindungen 92 und 94 verbunden ist. Eine getrennte bzw. besondere Pumpe 96 ist in der Einlaßleitung 88 angeordnet, um kaltes Wasser von der Hauptwasserzuführleitung 32 durch den Wärmetauscher 86 zu pumpen. Ein Gebläse 98 ist neben dem

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Wärmetauscher 86 vorgesehen, um die Luft in dem Vorbereitungsraum oder Kühlraum 84 über den Wärmetauscher zu leiten, um eine niedrige Speichertemperatur darin aufrechtzuerhalten.

Das Eisbanksystem ist auch geeignet, mit herkömmlichen Kühleinheiten verwandt zu werden, um eine geringe Kondensationstemperatur in solchen Einheiten aufrechtzuerhalten. Z.ß. umfaßt eine allgemein mit 1oo bezeichnete Kühleinheit einen Kondensator 1o2, der in einem Wassermantel bzw. Wasserbehälter 1o4 angeordnet und mit der Rückleitirr 36 über die Einlaß- und Auslaßleitungen 1o6 und 1o8 und ein Paar von entsprechenden Einsteckverbindungen 11o und 112 verbunden ist. Eine getrennte bzw. besondere Pumpe 114 ist in der Einlaßleitung 1o6 vorgesehen, um kaltes Wasser aus der Rückleitung 36 durch das Wassergehäuse bzw. den Wassermantel 1o4 und über den Kondensator 1o2 zu pumpen. Der Kondensator bildet einen Teil eines herkömmlichen Kühlkreislaufes, der einen Kompressor 116 und einen Verdampfer 118 umfaßt, durch welchen ein Kühlmittel in Umlauf gesetzt wird. Das kalte Wasser, das durch den Wassermantel 1o4 über den Kondensator 1o2 in Umlauf gesetzt ist, dient dem Kühlen des Kühlmittels in dem Kondensator, um eine niedrige Kondensationstemperatur aufrechtzuerhalten und die Wirksamkeit seiner Arbeit zu erhöhen. Die Kühleinheit 1oo kann auch einen freistehenden Kondensator 12o umfassen, der an den Kompressor 116 über ein Dreiwegesteuerventil 122 angeschlossen ist. Der freistehende Kondensator 12o kann anstelle des Kondensators 1o2 betätigt werden, wenn die Temperatur im Freien hinreichend niedrig ist, um das Kühlmittel darin zu kühlen. Wenn der Außenkondensator 12o betätigt wird, kann der wassergekühlte Kondensator 1o2 und die Pumpe 114 abgeschaltet werden, wobei das Ablassen an <ler

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Eisbankreserve und dabei die Arbeitsbelastung bzw. Betriebsbelastung derselben verringert wird. Als Ergebnis läßt der freistehende Kondensator es zu, daß das System des Vorteils der niedrigen Außentemperaturen in kalten Klimata teilhaftig wird/ um die GeSamtarbeitswirksamkeit des System zu erhöhen bzw. zu steigern.

Aus Fig. 2 ergibt sich eine bevorzugte Ausführungsform einer Luftklimatisierungseinheit, bzw. einer Klimaanlage, die in das Eisbanksystem eingebaut sein kann und welche Anlage ein Gehäuse 13o mit einem Wärmetauscher 132 und einer Bläsereinheit 134 umfaßt. Der Wärmetauscher 132 ist mit der Wasser zuführhauptleitung 32 über die Einlaßleitung 72 zur Aufnahme kalten Wassers aus dem Eisbankspeicherbehälter bzw. -tank und zu der Rückführleitung 36 über die Auslaßleitung 74 zum Zurückführen des verbrauchten Wassers zu dem Behälter verbunden. Eine Bläsereinheit 134 ist mit der umgebenden Luft in dem Supermarkt über eine Luftauslaßleitung 136 und eine Rückführleitung verbunden, um die Luft über den Wärmetauscher 132 zum Kühlen zu leiten. Eine Einlaßleitung 14o leitet aufbereitete Luft zur Rückführseite des Gehäuses bzw. Mantelgehäuses 13o und der Bläsereinheit 134 von einem Frischlufteinlaß 142 in Verbindung mit der Atmosphäre außenseitig des Supermarktes. Die frische aufbereitete Luft, die durch die öffnung 142 eintritt, wird über eine Wärmetauscheinheit 144 geleitet, beispielsweise einen Eisspeicherbehälter, der in einem isolierten Gehäuse 146 angeordnet und mit Hilfe einer entfernt liegenden Kompressor-Kondensator einheit 148 gekühlt wird, die außenseitig des Supermarktes angeordnet ist. Als ein Ergebnis ist

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die aufbereitete Luft vorgekühlt und entfeuchtet/ bevor sie mit der umgebenden Luft in der Bläsereinheit gemischt wird, um die Feuchtigkeit in dem Supermarkt zu überwachen bzw. zu steueren.

In der die Luft konditionieren den Einheit, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Wärmetauscher 15o, der mit der Hauptwasserleitung verbunden ist, an dem Eintritt der Einlaßleitung 14o zu dem Gehäuse 13o angeordnet. Der Wärmetauscher 15o ist mit der Einlaßleitung 72 und der Auslaßleitung 74 überdie Wasserzuführleitungen 152 und 154 verbunden, um kaltes Wasser von der Wasserhauptzuführleitung 32 aufzunehmen und das verbrauchte Wasser der Rückführleitung 36 zuzuführen. Ein Steuerventil 156 ist in der Wasserzuführleitung 152 vorgesehen, um wahlweise den Strom des kalten Wassers zu dem Wärmetauscher 15o zu steuern. Aufbereitete Luft, die der Luftkonditionierungseinheit über die Einlaßleitung 14o zugeführt wird, ist vorgekühlt und mit Hilfe des Wärmetauschers 15o vor der Mischung mit der umgebenden Luft in dem Bläser 134 entfeuchtet, um die Feuchtigkeit in dem Supermarkt zu steuern bzw. zu überwachen.

Beim Arbeiten des Eisbanksystems wird die mechanische Herstelleinheit 22 betätigt, um Eis an dem Eisformkopf 24 herzustellen, welches in das kalte Wasser in dem Eisbankspeicherbehälter 2o fällt. Vorzugsweise wird die Eisherstellereinheit 22 außerhalb der Stunden der Spitzenbelastung betätigt, um wirtschaftlich einen Vorrat von Eis herzustellen, wenn die Kosten der elektrischen Kraft am niedrigsten sind. Wahlweise kann eine mit Tauchen arbeitende Bauart einer Eisherstelleinheit (riicht gezeigt) verwandt werden, um

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Eis unmittelbar in dem kalten Wasser in dem Eisbankspeicherbehälter 2o herzustellen. Wenn die Außentemperatur unter dem Gefrierpunkt liegt, kann die Pumpe 26 des mit Sole arbeitenden Kühlkreislaufes aktiviert bzw. in Betrieb gesetzt werden, um Sole durch den Wärmetauscher 28 zu treiben, um zusätzlich Eis in dem Eismachkopf 3o zu erzeugen, welches in den Eisbankspeicherbehälter 2o fällt. Die den Kreislauf kühlende Sole kann auch in eine Eisherstellvorrichtung der Tauchbauart eingebaut werden.

Wenn es gewünscht wird, die Zufuhr von im Behälter gespeicherten Eis für Kühlzwecke zu verwenden, wird die Hauptwasserpumpe 34 betätigt, um Kaltes Wasser bei etwa 32⁰F (0°C) aus dem Speichertank durch die Hauptwasserzuführleitung 32 und die Rückleitung 36 in Umlauf zu bringen. Die Kühleinheit umfaßt in jedem Produktenbereich eine Einsteckverbindung in die Wasserzuführleitung und eine getrennte bzw. besondere Pumpe, welche wahlweise in Betrieb gesetzt wird, umfeltes Wasser von der Hauptleitung zum Zuführen von Wasser durch den Wärmetauscher in den Erzeugnisbereich zu pumpen. Z.ß. wird der Frischwarenbehälter 4o durch Betätigen der Pumpe 32 gekühlt, um kaltes Wasser über die Einlaßleitung 44 zum Wärmetauscher 42 zu leiten. Das verbrauchte Wasser wird von dem Wärmetauscher 42 über die Auslaßleitung 46 zu der Rückleitung 36 geleitet. In gleicher bzw. ähnlicher Weise wird der Behälter 54 für Milch- bzw. Molkereierzeugnisse gekühlt durch Betätigen der Pumpe 66, um kaltes Wasser über die Einlaßleitung 58 dem Wärmetauscher 56 zuzuleiten. Das verbrauchte Wasser wird vom Wärmetauscher 56 über die Auslaßleitung 6o zur Rückkehrleitung 36 geleitet. Um den Kühlraum für Zubereitungen oder den

Raum 84 für Getränke zu kühlen, wird die Pumpe 96 betätigt, um kaltes Wasser über die Einlaßleitung 88 dem Wärmetauscher 86 zuzuleiten. Der Bläser bzw. das Gebläse 98 wird in Betrieb gesetzt bzw. gedreht, um die Luft darin durch den Wärmetauscher zu bewegen. Das verbrauchte Wasser vcoiWärmetauscher 86 wird über die Auslaßleitung 9o zur Rückleitung 36 geleitet. Das zum Eisbankspeichertank bzw. -behälter 2o über die Rückleitung 36 zurückkehrende Wasser hat eine höhere Temperatur, z.B. zwischen 4o°F und 5o°F, als das Wasser von 22⁰F in der Hauptzuführleitung 32 für Wasser. In jedem Fall ist das Wasser in der Bückkehrleitung 36 genügend bzw. hinreichend kalt, um eine niedrige Kondensier- bzw. Kondensationstemperatur in der Kühleinheit 1oo aufrechtzuerhalten. Die Pumpe 114 wird zum Zuleiten von kaltem Wasser von der Rückleitung 36 über die Einlaßleitung 1o6 zu dem Wasserbehälter 1o4 betätigt, welcher den Kondensator 1o2 umgibt. Das kalte Wasser strömt durch den Wasserbehälter 1o4 über den Kondensator 1o2, um das Kühlmittel in dem Kondensator zu kühlen. Das verbrauchte Wasser wird über die Auslaßleitung 1o8 zur Rückleitung 36 zurückgeleitet. Wenn die Außentemperatur hinreichend niedrig ist, beispielsweise 5o°F oder weniger, kann das Ventil 122 betätigt werden, um den Kondensator 1o2 abzutrennen und den Außenkondensator 12o mit der Kühlumlaufleitung zu verbinden bzw. in diesen einzuschalten. Der Außenkondensator läßt es zu, daß der Kühlmitte!umlauf ausgenutzt wird, um die kalte Luft außenseitig des Supermarktes auszunutzen, um das Kühlmittel zu kühlen.

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Um die Luftkonditioniereinheit 7o zu betätigen, wird die Pumpe 8o betrieben, damit kaltes Wasser über die Einlaßleitung 72 zu dem Wärmetauscher in der Konditionierungseinheit der Luft zu leiten. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird das kalte Wasser dem Wärmetauscher 132 zugeleitet, um die Luft,die mit Hilfe des Bläsers 134 umgewälzt wird, zu kühlen. Umgebende Luft aus dem Supermarkt wird dem Bläser 134 über die Rückkehrleitung 138 zugeführt, während aufbereitete Luft von der Außenseite des Supermarktes über die Einlaßleitung 14o zugeleitet wird. Die aufbereitete Luft ist vorgekühlt und mit Hilfe des Wärmetauschers 144 entfeuchtet, der Kühlmittel von dem entfernten Kompressor 146 aufnimmt. Die aufbereitete Luft und die umgebende Luft werden in dem Bläser 134 gemischt und durch den Wärmetauscher 132 für eine weitere Kühlung geleitet. Die vorgekühlte und getrocknete, vorbereitete Luft dient dem Steuern der Feuchtigkeit in dem Supermarkt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird aufbereichtete Luft, die durch den Einlaß 14o gegangen ist, durch den Wärmetauscher 15o getrieben, welcher kaltes Wasser von der Hauptwasserleitung aufnimmt. Andererseits ist die Wirkung im wesentlichen die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2, welche vorangehend beschrieben ist. Ein Steuerventil 156 ermöglicht es, daß das kalte Wasser, welches zu dem Wärmetauscher 15o strömt, abgestellt wird, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der frischen, aufbereiteten Luft hinreichend ist, um die notwendige Feuchtigkeitsprüfung ohne Entfeuchten der aufbereiteten Luft vorzunehmen.

Schließlich schafft das Eisbanksystem nach der Erfindung ein wirksames und wirtschaftliches System,

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welches einen großen Bereich von Kälte- und Kühlanforderungen beherrschen kann, so wie sie in Supermärkten angetroffen werden. Das Eisbanksystem ist besonders vorteilhaft, weil es die Bildung eines Vorrates von Eis außerhalb der Stunden der Spitzenbelastungen zuläßt, wenn die Kosten für elektrische Kraft am niedrigsten sind, um einen späteren Verbrauch innerhalb der normalen Geschäftsstunden durch das tftnlaufenlassen von Kaltwasser zu den verschiedenen Bereichen vorzunehmen, ^wo Kühlung und Kälte erforderlich sind. Das Eisbanksystem ist auch geeignet, des Vorteiles einer niedrigen Außentemperatur bei kaltem Klima teilhaftig zu werden, um bei der Eiserzeugung und dem Hantierensdie Anforderungen an Kühlung und Kälte in dem Supermarkt zu unterstützen.

Die Kälteerzeugung bzw. Kühlung hat noch andere Vorteile, wenn sie bei gewissen Arten von Kühlausrüstungen angewandt werden. Solche Vorteile umfassen:

1) Bei der Anwendung bei einem Luftkonditioniersystem wird ein stetiger bzw. gleichmäßiger Temperaturzustand des Kühlmediums geschaffen und werden dabei besser gesteuerte Kühleffekte erzeugt.

2) Die stetigen Zustandsbedingungen ergeben die niedrigste praktische Kühl temper a tür, was sich in dem Vermögen,wirkungsvoller auf die aufgespeicherte bzw. ruhende Last eines Hauses zu wirken, äußert.

3) Bei der Anwendung an Kühlanlagen, welche bei oder nahe bei 4o°F arbeiten, wird die Kühlung durchgeführt, ohne die Arbeit des Ausfrierens der Feuchtigkeit von der Luft an der Oberfläche des Wärmeaustauschers,

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aufwenden zu müssen, wobei die Arbeit eingespart wird. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß kein Reif an einer Schlange bzw. Windung auftritt, ein Abtauen auch nicht verlangt wirdL Weiterhin sind die stetigen Zustandsbedingungen, die hierbei in der Kühlanlage erzeugt werden, meistens ergänzend für die Erhaltung bzw. Konservierung von ähnlich hergestellten Produkten.

Die Kondensierung des Kühlmittels bei der niedrigen Temperatur des Systems läßt es zu bzw. ermöglicht es, übers Jahr die niedrigst mögliche Kondensierungstemperatur zu verwenden, indem Tiefkühlwasser zur Sommerzeit und in der Winterzeit unmittelbar mit umgebender Luft gearbeitet wird. Dies ist bei solchen Klimata möglich, die eine solche Temperatur der Atmosphäre aufweisen, um es zuzulassen, daß die Kondensationstemperatur das ganze Jahr ungefähr 45° bis 5o°F oder niedriger beibehalten wird.

Obigeich eine besondere Ausführungsform der Erfindung im einzelnen gezeigt und beschrieben ist, ist es selbstverständlich, daß die Ausführungsform der Erfindung geändert werden kann, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, der in den angefügten Ansprüchen seinen Niederschlag gefunden hat.

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Claims

Patentansprüche.

Eisbanksystem zum Kühlen von Produktenbereichen und zur Schaffung von konditionierter bzw. klimatisierter Luft in Supermärkten, gekennzeichnet durch

Mittel zum Erzeugen eines Eisvorrats;

einen Eisbankspeicherbehälter bzw. -tank zum Speichern des Eises;

Mittel zum Umwälzen von kaltem Wasser von dem Eisbankspeicherbehälter zu dem Produktenbereich;

Wärmeaustauschmittel an jedem Produktenbereich, die mit dem Wasserumwälzmittel zur Aufnahme des zirkulierenden kalten Wassers davon verbunden sind, um den Produktenbereich zu kühlen;

Lufkühlmittel, die mit den Wasserumwälzmitteln verbunden sind, um das zirkulierende kalte Wasser davon

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ORIGINAL INSPECTED

aufzunehmen zur Kühlung der umgebenden Luft in dem Supermarkt.
2. Eisbanksystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Kühleinheit mit einem Kondensator, durch welchen ein Kühlmittel umläuft;

Mittel zum Leiten des kalten Wassers von den WasserZirkulationsmitteln über den Kondensator, um eine niedrige Kondensationstemperatur beizubehalten und das Kühlmittel zu kühlen.
3. Eisbanksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheit einen zusätzlichen Außenkondensator einschließt, durch welchen das Kühlmittel umläuft, wenn die Außentemperatur hinreichend niedrig ist, um eine niedrige Kondensationstemperatur aufrechtzuerhalten und das Kühlmittel zu kühlen.
4. Eisbanksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanischer Eiszubereiter bzw. Eishersteller zum Bilden und Absetzen des Eisvorrates in dem Eisbankspeicherbehälter vorgesehen ist.
5. Eisbanksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlstrom einen Außenwärmetauscher umschließt, durch den ein Kühlstrom mit der Außentemperatur unter dem Gefrierpunkt zur Bildung und zum Absetzen des Eises in dem Eisbankspeicherbehälter umgewälzt wird.
6. Eisbanksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzirkulationsmittel eine Wasserhaupt zuleitungsleitung umfassen, die von dem Eisbankspeicherbehälter zu den Produktenbereichen sich erstreckt

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bzw. führt; Pumpenmittel zum Pumpen von Kaltwasser von dem Eisbankspeicherbehälter durch die Wasserzuleitungshauptleitung; eine Einsteck- bzw. Stöpselverbindung an jedem Produktenbereich zur Verbindung der Wasserzufuhrhauptleitung mit dem Wärmeaustauscher in dem Produktenbereich und besondere bzw. getrennte Pumpen an jedem Produktenbereich zum Pumpen des Kaltwassers von der Wasserzuführhauptleitung durch den Wärmeaustauscher umfassen.
7. Eisbanksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine RückführIeitung mit jedem Wärmetauscher und mit dem Eisbankspeicherbehälter verbunden ist, um das verbrauchte Wasser von dem Wärmeaustauscher zu dem Eisbankspeicherbehälter zurückzuführen.
8. Eisbanksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinheit einen Kondensator durch welchen ein Kühlmittel umgewälzt wird, und Mittel an der Rückführleitung zum Leiten des verbrauchten Wassers darin über den Kondensator umfaßt, um eine niedrige Kondensationstemperatur aufrechtzuerhalten und das Kühlmittel zu kühlen.
9. Eisbanksystem nach Anspruch 1 mit Luftkühlmitteln, dadurch gekennzeichnet,' daß

ein erster Wärmetauscher mit den Wasserzirkulationsmitteln zur Aufnahme von kaltem Wasser von dem Eisbankspeicherbehälter verbunden ist;

daß ein Bläser zum Bewegen von Luft über den ersten Wärmetauscher zur Kühlung vorgesehen ist;

daß ein Luftauslaß und eine Rückführleitung an entgegengesetzten Enden des Bläsers angeordnet sind und eine Verbindung nach der umgebenden Luft in dem Supermarkt schaffen;

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daß Mittel zum Zuleiten von vorgekühlter und vorbereiteter Luft zu der Rückseite des Bläsers vorgesehen sind, um die Luft mit der umgebenden Luft zu mischen und die Feuchtigkeit in dem Supermarkt zu steuern, bzw. zu prüfen.
10. Eisbanksystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Wärmetauscher mit den V^asser zirkulierenden Mitteln zur Aufnahme von. Kaltwasser von dem Eisbankspeicherbehälter verbunden ist, um die aufbereitete Luft vor ihrer Mischung mit umgebender Luft zu kühlen.
11. Verfahren zum Kühlen von Produktenbereichen und zum Schaffen einer Luftkonditxonierung in einem Supermarkt, mit nachstehenden Merkmalen:

Bilden und Speichern eines Vorrates von Eis in einem Eisbankspexcherbehälter;

Zirkulieren kalten Wassers von dem Eisbankspexcherbehälter zu den Produktenbereichen in dem Supermarkt;

Schaffen eines Wärmetausches an jedem Produktenbereich, um Wärme zu dem kalten Wasser zu übertragen, um den Produktenbereich zu kühlen;

Vorsehen eines Wärmeaustausches zwischen der umgebenden Luft in dem Supermarkt und dem kalten Wassers, um die umgebende Luft zu kühlen, und

Zurückführen des Wassers zu dem Eisbankspexcherbehälter, um es zu kühlen und zurückzuwälzen.

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12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das kalte Wasser um den Kondensator einer Kühleinheit gewälzt wird, um eine niedrige Kondensationstemperatur aufrechtzuerhalten und das Kühlmittel in dem Kondensator zu kühlen.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisvorrat allmählich außerhalb der Stunden der Belastungsspitzen gebildet wird und der Verbrauch in den Stunden der Belastungsspitzen erfolgt, um den Kostenaufwand der Kühlung und der Luftkonditioniennc in dem Supermarkt zu verringern.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Eisvorrates durch das Fließen eines Fluids von einem außen befindlichen Wärmetauscher bei einer Temperatur unter dem Gefrierpunkt durch den Eisbankspeicherbehälter zur Eisbildung darin erfolgt.

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