DE3228934C2 - Vorrichtung zum Kühlen von Flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum Kühlen von Flüssigkeit

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DE3228934C2 DE19823228934 DE3228934A DE3228934C2 DE 3228934 C2 DE3228934 C2 DE 3228934C2 DE 19823228934 DE19823228934 DE 19823228934 DE 3228934 A DE3228934 A DE 3228934A DE 3228934 C2 DE3228934 C2 DE 3228934C2
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Abstract

Um bei einer aus Verdampfer, Verdichter und Kondensator bestehenden Vorrichtung zum Kühlen von Flüssigkeit den Energiebedarf und die reine Betriebszeit des Verdichters stark zu reduzieren, sieht die Erfindung vor, daß die zu kühlende Flüssigkeit mittels einer Schalteinrichtung wahlweise direkt oder über einen luftgekühlten Flüssigkeitskühler dem Ver dampfereingang zuführbar ist, daß beim Absinken der Umgebungstemperatur unter die Temperatur der abzukühlenden Flüssigkeit die Schalteinrichtung mittels einer ersten Regel einrichtung von der direkten Zufuhr der zu kühlenden Flüssigkeit auf die Zufuhr über den Flüssigkeitskühler umschaltbar ist und daß mittels einer zweiten Regeleinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der gekühlten Flüssigkeit die Ein- und Ausschaltung des Verdichters steuerbar und die Schalteinrichtung als Mengenregelventil betreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Flüssigkeit mit mindestens einem Verdampfer und einem damit gekoppelten Kältemittelkreislauf aus Verdichter und Kondensator, bei der die zu kühlende Flüssigkeit dem Verdampfereingang zugeführt und die gekühlte Flüssigkeit am VerdampfeFausgang abgegeben wird, bei der die zu kühlende Flüssigkeit mittels einer Schalteinrichtung wahlweise direkt oder über einen luftgekühlten Flüssigkeitskühler dem Verdampfereingang zuführbar ist, bei der beim Absinken der Umgebungstemperatur unter die Temperatur der abzukühlenden Flüssigkeit die Schalteinrichtung mittels einer ersten Regeleinrichtung von der direkten Zufuhr der zu kühlenden Flüssigkeit auf die Zufuhr über den Flüssiigkeits-
ο kühler umschaltbar ist und bei der mittels einer zweiten I Regeleinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur ; der gekühlten Flüssigkeit die Ein- und Ausschaltung des ■}i Verdichters steuerbar und die Schalteinrichtung als |: f Mengenregelventil betreibbar ist
W Aus der GB-OS 20 44 436 ist eine solche Kühlvorrich-
;.;: tung bekannt Sie besteht aus zwei unabhängigen Gerä- ;Υ ten. die, um die beschriebene Funktion herbeizuführen, -v entsprechend zusammengeschaltet werden müssen. Da- Q bei benötigt jedes Gerät einen eigenen Ventilator.
; · Aus der US-PS 42 81 522 ist ein Klimagerät bekannt,
: bei dem der Verdampfer, der Verdichter und der Kon- ·; ν densator in einem Gehäuse untergebracht sind. In dem ;: Gehäuse sind mehrere Luftführungen abgeteilt denen \? getrennte Ventilatoren zugeordnet sind. Ein Ventilator ist dabei in der Oberseite des Gehäuses angeordnet Vor ;:: dem Kondensator ist eine mittels der Regeleinrichtung Ά steuerbare Klappe vorgesehen. Der Gehäuseaufbau 'Ji dieses Klimagerätes ist kompliziert und das Klimagerät V benötigi einen erheblichen Teileaufwand, insbesondere ji an Ventilatoren.
h Es ist auch bekannt daß die Regeleinrichtung die dem
:1 Kondensator zugeordnete Klappe zusammen mit einem y Ventilator steuert wie der Zeitschrift KI 11-73, Teil 4.1, 1 Seiten 23 bis 26, zu entnehmen ist
I Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der
g eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der im Betrieb •1 der Energiebedarf mit nur einem Ventilator beachtlich I gesenkt werden kann.
':' Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gels löst daß der Flüssigkeitskühler in einer Seitenwand ei-,1 nes kompakten Gehäuses angeordnet ist, das den Ver-] dämpfer, den Verdichter und den Kondensator auf- ~\ nimmt, daß der Ventilator in die Oberseite des Gehäu-4 ses eingebaut ist und über den Flüssigkeitskühler und ν den Kondensator Luft ansaugen kann, daß vor dem ? Fliissigkeitskühler eine Klappe angeordnet ist, die von 4 der ersten Regeleinrichtung zusammen mit dem Venti-' lator steuerbar ist, daß der Kondensator in der dem ι Flüssigkeitskühler gegenüberliegenden Seitenwand des : ί Gehäuses angeordnet ist, daß vor dem Kondensator ei-Ü ne Klappe angeordnet ist die von der zweiten Regelein- ■:: richtung zusammen mit dem Verdichter steuerbar ist, daß ein Außenfühler die Umgebungstemperatur und ein Rücklauffütiler die Temperatur der ?:ii kühlenden Flüssigkeit erfassen, daß die gemessenen Temperaturen der ersten Regeleinrichtung zuführbar sind, daß bei Temperaturgleichheit und bei einem negativen Temperaturgefälle zwischen der Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit und der Umgebungstemperatur die erste Regeleinrichtung die Schalteinrichtung auf Zufuhr über den Flüssigkeitskühler umschaltet und den Ventilator einschaltet der dem Flüssigkeitskühler Zuiuft zuführt, daß der zweiten Regeleinrichtung über einen Vorlauffühler die Temperatur der gekühlten Flüssigkeit zuführbar ist, daß beim Erreichen einer vorgegebenen Temperatur der gekühlten Flüssigkeit innerhalb einer Vorgabezeit für die Zufuhr der zu kühlenden Flüssigkeit über den Flüssigkeitskühler die zweite Regeleinrichtung die Schalteinrichtung als Mengenregelventil so steuert, daß über die Durchflußmenge im Flüssigkeitskühler die vorgegebene Temperatur der gekühlten Flüssigkeit eingehalten ist, daß beim Nichterreichen der vorgegebenen Temperatur der gekühlten Flüssigkeit innerhalb der Vorgabezeit die zweite Regeleinrichtung den Verdichter und den Ventilator jinschaltet und daß die zweite Regeleinrichtung die Schalteinrichtung wieder als Mengenregelventil so steuert, daß die vorgegebene Temperatur der gekühlten Flüssigkeit eingehalten ist
Alle Elemente für die Kältemittelkreisläufe sind in einem Gehäuse untergebracht und zusammengeschaltet, so daß am Einsatzort die Montagearbeiten auf ein Minimum beschränkt sind. Durch die gewählte Anordnung des Flüssigkeitskühlers, des Kondensators und des Ventilators wird der Aufwand auf einen einzigen Ventilator reduziert und als Steuereinrichtungen dienen einfache, über die Regeleinrichtungen leicht steuerbare
to Klappen, um jeweils den energiesparenden Betrieb der Vorrichtung sicherzustellen.
Eine noch günstigere Energiebilanz läßt sich nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch erreichen, daß zwei Verdampfer im Gehäuse untergebracht sind, die jeweils mit einem Verdichter und einem Kondensator zwei getrennte Kältemittelkreisläufe bilden, daß die Verdampfereingänge und Verdampferausgänge beider Verdampfer parallelgeschaltet sind, daß die beiden Kondensatoren übereinander in der Seitenwand des Gehäuses angeordnet sind und daß »ien Kondensatoren individuelle Klappen vorgeordnet sind, Jie jeweils zusammen mit dem zugeordneten Verdichter steuerbar sind, je nach Energiebedarf kann dann der eine oder der andere Kältemittelkreislauf dazugeschaltet werden.
Auch die Einschaltung beider Kältemittelkreisläufe kann für den Extremfall vorgesehen sein. Dabei ist es zweckmäßig, den ersten Kältemittelkreislauf mit geringerer Kühlleistung auszulegen. Die Steuerung ist dann vorteilhafterweise so ausgelegt daß beim Nichterreichen der vorgegebenen Temperatur der gekühlten Flüssigkeit innerhalb der Vorgabezeit die zweite Regeleinrichtung zunächst den ersten Verdichter einschaltet und daß die zweite Regeleinrichtung die Schalteinrichtung als Mengenregelventil so einstellt, daß die vorgegebene Temperatur der gekühlten Flüssigkeit eingehalten ist. Reicht der erste Kältemittelkreislauf nicht aus, dann ist weiterhin vorgesehen, daß bei eingeschaltetem ersten Verdichter und Nichterreichen der vorgegebenen Temperatur der gekühlten Flüssigkeit innerhalb einer weiteren Vorgabezeit die zweite Regeleinrichtung auch den zweiten Verdichter einschaltet und daß die zweite Regeleinrichtung die Schalteinrichtung als Mengenregelventil so einstellt, daß die vorgegebene Temperatur der gekühlten Flüssigkeit eingehalten ist. In beiden Fällen wird der Flüssigkeitskühler mit ausgenützt und über die Schalteinrichtung in Verbindung mit der zweiten Regeleinrichtung die Temperatur der gekühlten Flüssigkeit auf den gewünschten, d. h. vorgegebenen Wert eingeregelt
Die Erfindung wird anhand eines Prinzipschaltbildes an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel umfaßt zwei Kältemittelkreisläufe. In dem kompakten Ge häuse G sind die beiden Verdampfer VDi und VD 2 untergebracht, die mit ihren Verdampfereingängen und Verdampferausgängen parallelgeschaltet sind. Mit dem Verdampfer VD1 ist der erste Kältemittelkreislauf aus dem Verdichter K 14 t und dem Kondensator CX gekoppelt, während mit dem Verdampfer VD 2 der zweite Kältemittelkreislauf aus dem Verdichter KM2 und dem Kondensator C2 gekoppelt ist. Die beiden Kondensatoren CX und C2 sind in der linken Seitenwand des Gehäuses G angeordnet. Vor den Kondensatoren C X und C2 sind die Klapper. K X urd K 2 angeordnet, die mit-
tels der Motoren MX und M2 in die öffnungs- und Schließstellung gebracht werden können. In die Oberseite des Gehäuses G ist der Ventilator ^eingebaut, der bei Inbetriebnahme und geöffneter Klappe K X bzw.
5 6
K 2 Zuluft ZL 1 bzw. ZL 2 über den Kondensator Ci Einhaltung der Temperatur ta auf dem vorgegebenen bzw. C2 ansaugt und als Abluft AL abgibt. Wert. Dabei wird die Schalteinrichtung S wieder als
In der rechten Seitenwand des Gehäuses G ist der Mengcnregelventil betrieben und gesteuert, luftgekühlte Flüssigkeitskühler FK angeordnet, dem die Wird auch innerhalb der weiteren Vorgabezeit die
Klappe K 3 vorgeordnet ist, die mittels des Motors Ai 3 5 vorgegebene Temperatur ta der gekühlten Flüssigkeit steuerbar ist. Bei eingeschaltetem Ventilator V und ge- Fa nicht erreicht, dann schaltet die zweite Regeleinrichöffneter Klappe K 3 wird Zuluft ZL 3 über den Flüssig- tung R 2 auch den leistungsstarken Verdichter VD 2 ein. keitkühler FK angesaugt, die die durch den Flüssigkeits- Der Motor M 2 öffnet die Klappe K 2 und die über den kühler FK fließende Flüssigkeit abkühlt, wenn die Um- schon in Betrieb befindlichen Ventilator V wird die Zugebungstemperatur tu der Vorrichtung niedriger ist als io luft ZL 2 über den Kondensator C 2 angesaugt. Erreicht die Temperatur te der den Verdampfer VDI und VD 2 die Temperatur ta der gekühlten Flüssigkeit Fa den vorzugeführten zu kühlenden Flüssigkeit Fe. gegebenen Wert, dann wird die Schalteinrichtung 5 als
Die zu kühlende Flüssigkeit Fe wird über eine Schalt- Mengenregelventil wieder zur Einhaltung der vorgegeeinrichtung S den Verdampfern VD1 und VD 2 züge- benen Temperatur ta der gekühlten Flüssigkeit Fa geführt. Dabei mißt der Außenfühler AFdie Umgebungs- 15 steuert. In jedem Fall bleibt aber der Flüssigkeitskühler temperatur tu und der Rücklauffühler KFdie Tempera- FK zumindest mit einem Teil seiner Kühlleistung am tür te der zu kühlenden Flüssigkeit Fe, während der Kühlvorgang beteiligt
Vorlauffühler VF die Temperatur ta der an den Ver- Es ist einleuchtend, daß mit dieser Vorrichtung der
dampferausgängen abgegebenen gekühlten Flüssigkeit Energiebedarf für den Kühlvorgang besonders in kalten Fa mißt. 20 Zeiten, d. h. niedrigen Umgebungstemperaturen tu. be-
Der Außenfühler A F und der Rücklauffühler ÄFge- achtlich gesenkt werden kann. Da in diesen Fällen die bcn ihre Meßwerte an die erste Regeleinrichtung R 1 Verdichter KM1 und KM 2 gar nicht oder nur selten in ab. Sind die Temperatur te und die Umgebungstempe- Betrieb genommen werden müssen, ist ihre Betriebszeit ratur tu gleich oder herrscht zwischen der Temperatur auf das ganze Jahr bezogen wesentlich kleiner als bei te und der Umgebungstemperatur tu ein negatives 25 bekannten Vorrichtungen.
Temperaturgefäile. dann spricht die erste Regeleinrich- Die Steuerung der Vorrichtung kann nach einer ver-
tung R 1 an und schaltet von der direkten Zufuhr über einfachtrM Ausführung dadurch vereinfacht werden, die Anschlüsse 2 und 3 der Schalteinrichtung S auf die daß mit der Inbetriebnahme der Vorrichtung der Venti-Zufuhr der zu kühlenden Flüssigkeit Fe über den Flüs- lator grundsätzlich auf Dauerbetrieb schaltbar ist. Die sigkeitskühler FK um. Dabei ist an der Schalteinrich- 30 erste Regeleinrichtung braucht dann nur die Schalteintung 5 der Pfad über die Anschlüsse 1 und 3 durchge- richtung und die dem Flüssigkeisskühler zugeordnete schaltet Die erste Regeleinrichtung R1 schaltet dabei Klappe zu steuern und die zweite Regeleinrichtung den Ventilator Vein und der Motor Λ/3 öffnet die Klap- steuert nur noch die Verdichter und die Klappen der pe K 3. In dieser Betriebsphase wird der Energiebedarf zugeordneten Kondensatoren.
für die Abkühlung nur über den Flüssigkeitskühler FK 35
gewonnen. Die Verdichter KM1 und KM 2 sind nicht in Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Betrieb. Der Energiebedarf für den Ventilator V ist
demgegenüber wesentlich kleiner.
Damit die Flüssigkeit nicht über den gewünschten Wert ta hinaus abgekühlt wird, ist die zweite Regelein- 40 richtung R 2 vorgesehen, der über den Vorlauffühler VF die gemessene Temperatur ta der gekühlten Flüssigkeit Fa zugeführt wird. Wird innerhalb einer Vorgabezeit für die Betriebsphase Fiüssigkeitskühler FK die vorgegebene Temperatur ta der gekühlten Flüssigkeit Fa erreicht, 45 dann steuert die zweite Regeleinrichtung R 2 die Schalteinrichtung S als Mengenregelventil so, daß diese vorgegebene Temperatur ta der gekühlten Flüssigkeit Fa eingehalten wird. Die Schalteinrichtung Sverändert dabei die Anteile der zu kühlenden Flüssigkeit Fe über die 50 Pfade 2,3 und 13 entsprechend, so daß je nach Temperaturgefälle te zu tu mehr oder weniger der zu kühlenden Flüssigkeit Fe über den Flüssigkeitskühler FK geleitet wird.
Wird innerhalb der Vorgabezeit die vorgegebene 55 Temperatur ta der gekühlten Flüssigkeit Fa nicht erreicht, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß das Temperaturgefälle te zu tu nicht ausreicht, um die erforderliche Kühlleistung allein aufzubringen. Die zweite Regeleinrichtung R 2 schaltet daher zunächst den leistungs- 00 schwächeren Verdichter VD1 ein und über den Motor M 1 wird die Klappe K 1 geöffnet Die Zuluft ZL 1 kühlt den Kondensator C1. Dieser Betriebszustand wird für eine weitere Vorgabezeit aufrechterhaltea Erreicht innerhalb dieser neuen Vorgabezeit die Temperatur ta 65 der gekühlten Flüssigkeit Fa den vorgegebenen Wert, dann übernimmt die Schalteinrichtung 5 unter der Steuerung der zweiten Regeleinrichtung R 2 wieder die

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Kühlen von Flüssigkeit mit mindestens einem Verdampfer und einem damit gekoppelten Kältemittelkreislauf aus Verdichter und Kondensator, bei der die zu kühlende Flüssigkeit dem Verdampfereingang zugeführt und die gekühlte Flüssigkeit am Verdampferausgang abgegeben wird, bei der die zu kühlende Flüssigkeit mittels einer to Schalteinrichtung wahlweise direkt oder über einen luftgekühlten Flüssigkeitskühler dem Verdampfereingang zuführbar ist, bei der beim Absinken der Umgebungstemperatur unter die Temperatur der abzukühlenden Flüssigkeit die Schalteinrichtung is mittels einer ersten Regeleinrichtung von der direkten Zufuhr der zu kühlenden Flüssigkeit auf die Zufuhr über den Flüssigkeitskühler umschaltbar ist und bei der mittels einer zweiten Regeleinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der gekühlten Flüssigkeit die Ein- und Ausschaltung des Verdichters steuerbar und die Schalteinrichtung als Mengenregelventil betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flüssigkeitskühler (FK) in einer Seitenwand eines kompakten Gehäuses (G) angeordnet ist, das den Verdampfer (VDl, VD 2), den Verdichter (KMi, KM2) und den Kondensator (Ci, C2) aufnimmt,
daß der Ventilator (V) in die Oberseite des Gehäuses (G) eingebaut ist und über den Flüssigkeitskühler (FK) und den Kondensator (C 1, C2) Luft ansaugen kann,
daß vor dem Flüssigkeitskühk (FK) eine Klappe (K 3) angeordnet ist, die von der ersten Regeleinrichtung (R 1) zusammen mit dem Ventilator (V) steuerbar ist,
daß der Kondensator (C 1, C2) in der dem Flüssigkeitskühler (FK) gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses (G) angeordnet ist, daß vor dem Kondensator (Ci, C2) eine Klappe (Ki. K 2) angeordnet ist, die von der zweiten Regeleinrichtung (R 2) zusammen mit dem Verdichter (KM 1, KM 2) steuerbar ist,
daß ein Außenfühler (AF) die Umgebungstemperatür (tu) und ein Rücklauffühler (RF) die Temperatur (te)der zu kühlenden Flüssigkeit (Fe)erfassen, daß die gemessenen Temperaturen (tu, te) der ersten Regeleinrichtung (R 1) zuführbar sind, daß bei Temperaturgleichheit und bei einem negativen Temperaturgefälle zwischen der Temperatur (te)dtr zu kühlenden Flüssigkeit (Fecund der Umgebungstemperatur (tu) die erste Regeleinrichtung (R 1) die Schalteinrichtung auf Zufuhr über den Flüssigkeitskühler (FK) umschaltet und den Ventilator (V) einschaltet, der dem Flüssigkeitskühler (FK)Zuluft (ZL 3) zuführt,
daß der zweiten Regeleinrichtung (R 2) über einen Vorlauffühler (VF) die Temperatur (ta) der gekühlten Flüssigkeit (Fa) zuführbar ist, ω daß beim Erreichen einer vorgegebenen Temperatur (ta) der gekühlten Flüssigkeit (Fa) innerhalb einer Vorgabezeit für die Zufuhr der zu kühlenden Flüssigkeit (Fe) über den Flüssigkeitskühler (FK) die zweite Regeleinrichtung (R 2) die Schalteinrichtung (S,) als Mengenregelventil so steuert, daß über die Durchflußmenge im Flüssigkeitskühler (FK)die vorgegebene Temperatur (ta) der gekühlten Flüssigkeit
(Fa) eingehalten ist,
daß beim Nichterreichen der vorgegebenen Temperatur (ta) der gekühlten Flüssigkeit (Fa) innerhalb der Vorgabezeit die zweite Regeleinrichtung (R 2) den Verdichter (KM 1, KM2) und den Ventilator (V) einschaltet und
daß die zweite Regeleinrichtung (R 2) die Schalteinrichtung (S) wieder als Mengenregelventil se steuert, daß die vorgegebene Temperatur (ta) der gekühlten Flüssigkeit (Fa) eingehalten ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Verdampfer (VD 1, VD 2) im Gehäuse (G) untergebracht sind, die jeweils mit einem Verdichter (KMi, KM2) und einem Kondensator (Ci, C2) zwei getrennte Kältemittelkreisläufe bilden,
daß die Verdampfereingänge und Verdampferausgänge beider Verdampfer (VDl, VD 2) parallelgeschaltet sind,
daß die beiden Kondensatoren (Ci, C 2) übereinander in der Seitenwand des Gehäuses (G) angeordnet sind und
daß den Kondensatoren (Ci, C2) individuelle Klappen (K 1, K 2) vorgeordnet sind, die jeweils zusammen mit dem zugeordneten Verdichter'(KMl. KM2) steuerbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Nichterreichen der vorgegebenen Temperatur (ta) der gekühlten Flüssigkeit (Fa) innerhalb der Vorgabezeit die zweite Regeleinrichtung (R 2) zunächst den ersten Verdichter (KM 1) einschaltet und
daß die zweite Regeleinrichtung (R 2) die Schalteinrichtung (S) als Mengenregelventil so einsteilt, daß die vorgegebene Temperatur (ta) der gekühlten Flüssigkeit (Fa)eingehalten ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeschaltetem ersten Verdichter (KM 1) und Nichterreichen der vorgegebenen Temperatur (ta) der gekühlten Flüssigkeit (Fa) innerhalb einer weiteren Vorgabezeit die zweite Regeleinrichtung (R 2) auch den zweiten Verdichter (KM 2) einschaltet und
daß die zweite Regeleinrichtung (R 2) die Schalteinrichtung (S) als Mengenregelventil so einstellt, daß die vorgegebene Temperatur (ta) der gekühlten Flüssigkeit (Fa) eingehalten ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Inbetriebnahme der Ventilator (V)dauernd einschaltbar ist.
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