DE3142621A1

DE3142621A1 - Verfahren zum abfrosten an luftbehandlungsaggregaten mit waermepumpe und vorrichtung zur verfahrensausuebung

Info

Publication number: DE3142621A1
Application number: DE19813142621
Authority: DE
Inventors: Ingemar 56200 Norrahammar Karlsson
Original assignee: Svenska Flaektfabriken 13134 Nacka AB; Svenska Flaktfabriken AB
Current assignee: FLAEKT 13134 NACKA SE AB
Priority date: 1980-11-12
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1982-07-08
Also published as: GB2087530B; FR2493972A1; GB2087530A; SE8007957L; FR2493972B1

Description

Verfahren zum Abfrosten an Luftbehandlungsaggregaten mit Wärmepumpe und Vorrichtung zur Verfahrensausübung

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Abfrostens von Verdampfern und Drainiertrögen bei Luftbehandlungsaggregaten mit Wärmepumpe gemäss der Einleitung von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Verfahrensausübung.;

Wärmeenergie ist in der kältesten atmosphärischen Luft enthalten. Mittels einer Wärmepumpe nutzt man diese".Wärme ün"d wendet sie unter anderem zum- Erwärmern von Zuluft zu Gebäuden an. Dabei können Wärmepumpen auch zur Wiedergewinnung von Wärme aus Abluft genutzt werden. Das System kan aus zwei separaten Kreisen bestehen, wovon der eine seine Wärme aus der Abluft, nimmt, während dor andere seine Wärme aus der atmosphärischen Luft erhält. Wärmepumpen können' be J sp ie Ir.-weise Gebäude heizen bis zu einer Ai
bevor Zusatzwärme erforderlich ist.

weise Gebäude heizen bis zu einer Aussentemperatur von - 5 C₁

Die Vorteile von Wärmepumpen sind bekanntlich, dass man mehr Wärme erhält als wie dem zugeführten Effekt entspricht, das heisst der Wärmefaktor ist grosser als 1. Ferner nutzt man investiertes Kapital besser, insbesondere in Fällen, wo das System umschaltbar und im Sommer zum Kühlen anwendbar ist.

Bei bekannten Wiedergewinnungssystemen mit Wärmepumpen bzw. Kühl-Wärmepumpen, d i.e bet niedrigen Aussentemperaturen in Betrieb sind, bestehen heutzutage Probleme darin, dass die Verdampfer und Drainiertröge im Winter so frei von Eisbcschichtungen gehalten werden, dass eine optimale Betriebszuverlässigkeit und Wirkungsgrad erhalten werden.

Beim Abfrosten wird Schmelzwasser gebildet, weshalb die Verdampfer in Drainiertrögen angeordnet werden. Bei wiederholtem Abfrosten von Verdampfern, die in einem Drainiertrog längere Zeit bei niedrigen Aussentemperaturen angeordnet sind, wird der untere Teil von Verdampfer und Drainiertrog nicht völlig abgefrostet und/oder nicht völlig von Schmelzwasser geleert, bevor die Abfrostperiode abgeschlossen ist. Bei wiederholtem Abfrosten wird nach jeder Abfrostperiode eine neue Eisschicht dazu gebildet, bis allmählich ein kompakter Eisblock im Drainiertrog und am unteren Verdampferteil entstanden ist.

Dieser Eisblock beeinflusst den Wirkungsgrad des Verdampfers und damit die gesamte Anlage negativ. Das Rohrstystem des Verdampfers ist oft in mehrere von-einander getrennte Rohrkreise aufgeteilt, die jeweils mit einem Kühlmedium von einem Verteiler gespeist werden, welcher jeden Kreis mit einer gleich grossen Menge Kühlmedium versieht. Bei Eisbildung wird die Wärmeübertragung auf der Luftseite im eisbelegten Teil des Verdampfers stark verschlechtert, was das Kühlmediumverdampfen in dem Rohrkreis, der in diesem Teil des Verdampfers liegt, negativ beeinflusst. Das dem Verdampfer angeschlossene Expansionsventil wird unter diesen Voraussetzungen von der verminderten Kühlmediumverdampfung in diesem eisbeeinflussten Kreis gesteuert, wodurch die Kühlmediumzufuhr zu dem gesamten Verdampfer rodir/.iort wird, was natürlich das WärmeauEnahme-vermöqon dos Vordampfers und damit, den Totalwirkungsqrad sowie den obengenannten Wärmefaktor bedeutend mindert.

Ziel vorliegender Erfindung ist es, vorstehende Nachteile auszuschalten und ein einfaches und zuverlässiges Verfahren sowie eine Wärmepumpenanlage zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, wobei ein hoher Jahresdurchschnittswärmefaktor erzielt wird.

Il

Dies wird erfindungsgemäss durch die in den Ansprüchen genannten Kennzeichen erreicht.

Die Anlage wird erfindungsgemäss ausgeführt mit wenigstens zwei liegenden Verdampfern, die keinen direkten Kontakt mit den

Drainiertrögen haben. Die Drainiertröge sind so angeordnet, dass die Abluft der Anlage an der Unterseite der Tröge vorbeistreicht, was den unerwünschten Eisaufbau in den Trögen verhindert, ohne dass zusätzliche Trogerhitzer benötigt werden, wie zum Beispiel elektrische Heizelemente. Die Abluft strömt anschlj essend zwischen den Drainiertrügen und durch ein Klappenventil, welche« den Abluftstrom zu denn oder dcMi gewühlten Verdampfern steuert. Der Abluftstrom lässt sich teils als einzige Wärmequelle ausnützen teils zusammen mit eingemischter Aussenluft. Die Abluft lässt sich durch dieses Arrangement auch als Heizquelle zum Abfrosten bei eisbelegtem Verdampfer oberhalb des Drainiertroges ausnützen. Kompressoren und weitere wärmeabgebende Komponenten sind mit Vorteil im Abluftstrom vor den Drainiertrögen und den Verdampfern angeordnet.

Bei Abfrosten eines Verdampfers werden dessen Gebläse und Kompressor gestoppt, wobei das flüssige Kühlmedium des Verdampfers durch sogenanntes pump-down-stop des Kompressors entleert wird. Die warme Abluft strömt dabei durch den eisbedeckten Verdampfer, wobei das Eis schmilzt und das Schmelzwasser In den Drainiertrog tropft, dessen Kondensatableitung sich auch im warmen Abluftstrom befindet und einem frostfreien Ablauf innerhalb des umgebenden Gebäudes angeschlossen ist. Diese Art, den Kondensatablauf des Drainiertroges zu verlegen>-'verhindert Eisbildung in der Leitung, was bisher teils Überschwemmungen und teils weitere Eisbildung im Drainiertrog verursachen konnte.

Das Abfrosten durch Abluft gemäss der Erfindung bedeutet, dass es nicht durch Heissgas vom Kompressor geschehen muss, weshalb kein Reversierventil erforderlich ist, welches zwischen Verdampfer und Verdichter umschaltet. Dabei nimmt eine im Gebäude angeordnete Batterie keine Wärme auf, was ansonsten durch zusätzliche elektrische Wärme oder dergleichen zu kompensieren wäre« Ferner wird dem Kompressor keine Energie zugeführt, solange er während der Abfrostperiode gestoppt ist.

Diese Art, Abluft zu nutzen, ergibt eine zuverlässige Methode zum Abfrosten gleichzeitig wie der Wirkungsgrad und der

Jahresdurchschnittswärmefaktor steigen.

Die Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben unter Hinweis auf beigefügte Zeichnungen, welche ein Ausführungsbeispiel wiedergeben mit zwei Kompressoren, Verdichtern und Verdampfern, die auf nicht gezeigte Weise miteinander bzw. einem nicht gezeigten Expansionsventil über erforderliche Rohrleitungen verbunden sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Wärmepumpenanlage, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Luftbehandlungsvorrichtung gemäss der Erfindung und

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch die Luftbehandlungsvorrichtung gemäss Fig. 2 im Bereich der Verdampfer.

Eine Wärmepumpe besitzt - wie in Fig. 1 gezeigt - im Prinzip einen Kompressor 1, indem ein gasförmiges Kühlmedium komprimiert wird, wodurch seine Temperatur steigt. Das Medium wird einem Verdichter 2 in einem zu heizenden Raum oder dergleichen zugeführt. Die Raumluft wird erwärmt und das Kühlmedium im Verdampfer 2 gekühlt, worauf das Kühlmedium zurüekgeführL wird und dabei, ein Expansionsventil 3 passiert. Hier wird der Druck gesenkt und die Temperatur sinkt, worauf das Kühlmedium einem Verdampfer 4 zugeführt wird. Diesem Verdampfer wird beispielsweise atmosphärische Luft oder Abluft von genanntem Raum zugeführt. Die Luft erwärmt das kalte Kühlmedium, worauf dasselbe wieder dem Kompressor 1 zugeführt wird und der Verlauf sich wiederholt. Da die Aussenluft ebenso wie die Abluft eine gewisse Menge Feuchtigkeit enthält, kommt es bei niedrigen Aussentemperaturen oft zu der vorstehend genannten Frostbildung beim Verdampfer.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Luftbehandlungsvorrichtunq, welche sich den Erfindungsgedanken zunutze macht. Dc>r röchle Tf.il in 1'¹Uj. 2 zoiql dabei bekannte Technik mil zwei Verdichtern 2 und einem nachgeschalteten Nachwärmer Letzt-genannter kann beispielsweise eine elektrische Batterie sein und liefert eventuell erforderlichen Wärmezuschuss _r falls die Verdichterwärme nicht ausreichen sollte, um die Zuluft

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auf die Temperatur zu bringen, die auf einem nicht gezoiqUm Raumgeber oder Zuluftgeber eingestellt ist. Vor dem Verdichter 2 befinden sich Filter 6 für Aussonluft und Abluft sowie Mischeinstellklappen 7.

Abluft wird in das Luftbehandlungsaggregat mit Hilfe eines Abluftgebläses 8 eingeblasen. Der Abluftstrom führt zu einem Teil nach rechts in Fig. 2 vorbei an den unteren Klappen 7, durch das Filter b, die Verdichter 2 und den Nachwcirnier ^CS zu einem Zuluftgebläse 9, welches die behandelte LuEt dem fraqlichen Lokal zuführt. All dies ist bekannt.

Der restliche Teil der Abluft wird in Fig. 2 nach links geleitet, passiert Abluftklappen 10 und streicht an den Kompressoren 1 entlang, welche gekühlt werden, und eventuell einem .Flüssigkeitsabscheider, der bei 11 schematisch angedeutet ist, worauf die warme und durch die Kompressorwärme weiter erwärmte Abluft an der Unterseite von zwei Drainiertrögen 12 entlang geleitet wird. Diese werden erwärmt, wobei eventuell v.orhergebildetes Eis geschmolzen wird und das Schmelzwasser abläuft über eine ebenso im warmen Abluftstrom gelegene, nicht gezeigte Leitung zu einem geeigneten Ablauf. .

Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, strömt die Abluft nach oben zwischen den Drainiertrögen 12 zu einer weiteren Klappe 13 und wird dem einen, anderen oder beiden Verdampfern 4 zugeführt. Ist der Abluftfluss ausreichend gross, wird gemäss dem in Fig. 3 gezeigten keine Aussenluft als Wärmequelle für den rechten Verdampfer ausgenützt, und steht die Abluftklappe 13 in der in der Zeichnungsfigur wiedergegebenen voll ausgezogenen' Lage. Das zugehörige Wärmepumpengebläse 14 ist nicht im Betrieb. Der linke Verdampfer 4 erhält seine Wärme ausschliesslich von der Aussenluft und das zugehörige Wärmepumpengebläse 14 ist im Betrieb. Der linke Verdampfer 4 kann somit Eisbildung ausgesetzt sein, während der rechte Verdampfer 4 - falls er zuvor kalter Aussenluft angeschlossen war - Gegenstand von Abfrosten mit der wiedergegebenen Einstellung des Systems, sein kann.

Die in Fig. 2 wiedergegebene Anlage lässt sich auch als Kühl-

vorrichtung zur wärmeren Jahreszeit ausnützen. Mittels beispielsweise eines VlerweqeventiIs werden dabei die Verdichter umgeschaltet um als Verdampfer Dienst zu tun, während die Verdampfer umgeschaltet werden, um als Verdichter Dienst zu tun. Die Verdichtergebläse sind dabei in Betrieb und werden von der Kondensiertemperatur gesteuert. Der bzw die Verdampfer kühlen eine Mischung von Abluft und Aussenluft oder ausschliesslich Aussenluft auf eine Temperatur, die von einem Raumgeber oder einem Zulufttemperaturgeber gesteuert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Λ J Verfahren zum Verbessern .des Abfrostens von Verdampfern und Diainiertrögen an Luftbehandlungsaggregaten mit wenigstens zwei Wärmepumpen, jeweils mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil, einem Verdampfer und einem Drainiorl.roq, d a d. u r c h q v. k ο η η ζ c i c h η e t, d a s s Abluft von einer durch das Lu ft: behänd I ütuis— ■ aggregat erwärmten Einheit ständig mit Hilfe eines AbJuf't.-gebläses an der Unterseite aller Drainiertröge (12) entlang geleitet wird und anschliessend nach oben zwischen den Drainiertrögen, dass eine Klappe (13) zwischen den Drainiertrögen angeordnet wird, dass durch die Einstellung

dieser Klappe Abluft entweder durch den einen, den anderen oder beide bzw.mehrere Verdampfer (4) geleitet wird, der bzw. die dadurch abgefrostet werden, sowie dass die Verdampfer (4)

über den Drainiertrögen in einer solchen Höhe angeordnet werden, dass sie nicht in Direktkontakt mit diesen kommen.

2 _o Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (1) gestoppt wird, während der zugehörige Verdampfer (4) durch Abluft abgefrostet wird.

3„ Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, das s die Kompressoren (1) und/ oder Flüssigkeitsabscheider (11) und/oder Kondenz- bzw. Schiaelzwasserrezipienten und -leitungen auch in der warmen Abluftstrom-passage vor den Verdampfern (4) angeordnet werden.

4„ Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g ekennzeichnet, dass die Drainiertröge (12) unter den Verdampfern (4) auf ihrer Unterse i to standi«j mit Hilfe eines Abluf tgobl liao.fi durch Abluft best r i chon wrrclon, während die oberhalb dieser angeordneten Verdampfer bei Bedarf intermittent abgefrostet werden.

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5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Luftbehandlungsaggregat mit zwei oder mehr Wärmepumpen mit Kompressor, Kondensator, Expansionsventil, Verdampfer und Drainiertrog, gekennzeichnet durch eine Zuleitung für Abluft zur Unterseite der Drainiertröge (12), eine Klappe (13) zwischen den Trögen zum Umlenken von Abluft zwischen den Verdampfern (4) sowie horizontal oder schwach geneigt auf Abstand oberhalb der Drainiertröge angeordnete Verdampfer (4).

(). Vort i chtiinq nach Anspruch ^r>, d a d u r c h q c k ο η ην. <> i c: Ii c I-, d a ;; tj die Kompro.'iiiorivn (1) vor den Vordampfern (4) in der Abluft- strom-passago angeordnet sind.