DE3341853C2 - Einrichtung zum Kühlen von Innenräumen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Kühlen von Innenräumen mit wenigstens einem Raumkühlgerät, welches an einen von einem Kühlmedium durchflossenen Kühlkreis angeschlossen ist, der seinerseits an wenigstens eine Kältemaschine angeschlossen ist, wobei der Kühlkreis einen aus einem Radiator bestehenden und von der Außenluft gekühl­ ten Nebenkühler aufweist, welcher mit dem Verdampfer der Kältemaschine in Reihe geschaltet ist, wobei der Kühlmedium­ fluß durch den Radiator mittels einer durch eine regelbare Dreiwegeventilanordnung gesteuerten Parallelleitung in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Kühlmedium­ temperatur steuerbar ist, und wobei die Kältemaschine einen Kondensator aufweist, der mit einem unmittelbaren Luftstrom gekühlt wird.

Eine Einrichtung zum Kühlen von Innenräumen der vorgenannten Art ist bekannt (DE-OS 30 06 183). Bei dieser bekannten Einrichtung ist der Radiator von der Kältemaschine getrennt, d. h. in einem von einem eigenen Ventilator erzeugten Luft­ strom angeordnet, der durch Wärmeabgabe vom Radiator dann erwärmt wird, wenn durch entsprechende Steuerung der Drei­ wegeventilanordnung dieser Radiator vom Kühlmedium durch­ flossen wird. Die bekannte Einrichtung besitzt durch diese Konstruktion eine erhebliche Baugröße.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie bei einem kleinen und kompakten Aufbau und damit bei äußerst geringem Platzbedarf eine optimale Arbeitsweise sicherstellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Einrichtung zum Kühlen von Innenräumen der eingangs erwähnten Art so ausgebildet, daß der Radiator zusammen mit dem Kondensator der Kältemaschine von einem gemeinsamen regelbaren Luftstrom gekühlt werden, und daß bezogen auf die Strömungsrichtung dieses Luftstromes der Radiator vor dem Kondensator angeordnet ist.

Bei der Erfindung werden Radiator und Kondensator der Einrichtung von einem gemeinsamen Luftstrom durchströmt bzw. gekühlt. Hierdurch ergibt sich die kompakte und platzsparende Bauweise. Da weiterhin der Radiator in Strömungsrichtung des Luftstromes vor dem Kondensator angeordnet ist, wird durch den den Radiator durchströmenden Luftstrom zunächst dem den Radiator durchströmenden Kühlmedium ein größtmöglicher Anteil an Wärmeenergie entnommen. Die dann wärmere Luft des Luft­ stromes durchströmt anschließend den Kondensator, wo diese Luft trotz ihrer Erwärmung immer noch nutzbringend zur Abkühlung des sich unter Abgabe von Wärme verdichtenden Kältemitteln der Kältemaschine verwendet werden kann.

Als "Radiator" wird im Sinne der Erfindung ein Wärmetauscher bezeichnet, in welchem eine das Kühlmedium der Einrichtung bildende Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, durch den Luftstrom gekühlt wird, wobei dieser Radiator eine freie Kühlschlange sein kann. Als "Kondensator" wird ein Wärme­ tauscher bezeichnet, in welchem das Kältemittel im geschlos­ senen Kreislauf der Kältemaschine in den flüssigen Zustand überführt wird, wobei dessen latente Wärme an die Luft abgegeben wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren, in welchen gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind, dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Einrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in schematischer Darstellung Radiatoren und zuge­ hörige Kondensatoren, wobei jeder Radiator mit einem Kondensator ein Paar oder eine Radiator-Kondensator- Anordnung bildet;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Einrichtung mit zwei von jeweils einem Radiator und einem Kondensator gebildeten Anordnungen.

Aus den Figuren ist zu ersehen, daß die Einrichtung, was den Kreislauf für das hydraulische Kühlmedium anbelangt, ein Radiator 1 aufweist, der in Reihe mit mindestens einem Verdampfer 2 der Kältemaschine geschaltet ist.

Die Zirkulation des flüssigen Kältemediums erfolgt mittels einer Pumpeneinheit 3, welche erforderlichenfalls zwei parallel geschaltete Pumpen 4 und 5 aufweist, die dann abwechselnd arbeiten können.

Der Radiator ist mit einer Abzweig- bzw. Parallelleitung 6 versehen, welche zu einem Dreiwegeventil zwischen dem Radiator 1 und dem Verdampfer 2 führt.

Die Einrichtung kann weiterhin auch ein Ausdehnungsgefäß 10 aufweisen. Ein durch einen oder mehrere Ventilatoren erzeug­ ter Luftstrom von atmosphärischer Luft oder Außenluft, der (Luftstrom) durch die Bezugsziffer 11 angedeutet ist, beaufschlagt den Radiator 1 und unmittelbar danach den luftgekühlten Kondensator 9 der mechanische Kältemaschine, welche auch einen Kompressor 17, ein Drosselventil 18 und den Verdampfer 2 umfaßt, wobei diese Elemente durch geeignete Leitungen miteinander verbunden sind.

Um zu erreichen, daß die gesamte Einrichtung so kompakt wie möglich ist, sind die Radiatoren 1 und Kondensatoren 9 vorzugsweise in der in der Fig. 2 gezeigten Weise angeordnet.

Aus den Fig. 1 und 2 ist zu ersehen, daß die Radiatoren 1, welche in der Fig. 2 mehrfach vorgesehen und mit 1 bezeichnet sind, bezüglich der Richtung des von einem oder mehreren Ventilatoren 12 erzeugten Luftstrome 11 immer stromaufwärts von den Kondensatoren 9 liegen. Das Kältemittel der geschlos­ senen Kältemaschine wird in den flüssigen Zustand übergeführt und seine latente Wärme im Kondensator an die Luft abgegeben.

In diesem Falle kommt die Außenluft in Kontakt mit dem Radiator 1, bevor sie durch irgendeine andere Komponente des Systems, d. h. durch die Luft gekühlte Kondensator 9 aufge­ heizt wird. Die Wichtigkeit dieses Umstandes ergibt sich aus der folgenden Beschreibung.

Des weiteren reduziert die genannte Anordnung nicht nur die Abmessungen der verschiedenen Teile der Einrichtung, sondern reduziert auch die Anzahl der benötigten Ventilatoren 12 auf ein Minimum, da der den Radiator 1 und den Kondensator 9 durchströmende Luftstrom nur ein einziger Luftstrom ist.

Die Einrichtung ist dazu bestimmt, ein flüssiges Kühlmedium auf eine von Thermostaten oder von anderen Signalen vorge­ gebene Temperatur abzukühlen.

Wenn die dargestellte Einrichtung und Kombination von Radiator und Kondensator vorgesehen wären, arbeitet die Einrichtung gemäß folgendem alternativem Verfahren:

Fall A: Die Temperatur des in die Kühleinrichtung ein­ tretenden flüssigen Kühlmediums ist niedriger als die äußere atmosphärische Temperatur. In diesem Fall, welcher als "Sommer-Betriebsbedingung" bezeichnet werden kann, kann der Radiator 1 natür­ lich nicht durch die Außenluft gekühlt werden, welche wärmer ist als das flüssige Kühlmedium. Deshalb wird das Dreiwegeventil 7 so eingestellt, daß der Radiator 1 außer Betrieb ist und das System ausschließlich mit der mechanischen Kältemaschine betrieben wird.

Fall B: Die Außentemperatur ist niedriger als die Temperatur des in die Kühleinrichtung eintretenden flüssigen Kühlmedium, so daß dieses beim Durchströmen des luftgekühlten Radiators 1 etwas Wärme an die Außenluft abgibt, dieser also einen Kühleffekt hat. Das Dreiwegeventil 7 wird so eingestellt, daß der Radiator 1 funktionsmäßig in Reihe mit dem Ver­ dampfer 2 der Kältemaschine liegt. Wenn der Radiator 1 nicht in der Lage ist, dem flüssigen Kühlmedium die gesamte benötigte Kälte zuzuführen, so arbeiten die Ventilatoren 12 mit voller Geschwindigkeit und die mechanische Kältemaschine fungiert als Puffer­ element. Wenn die Temperatur der Außenluft niedrig genug ist, um den Radiator 1 die genaue, von der Einrichtung benötigte Gesamtmenge an Kälte zuzufüh­ ren, so arbeiten die Ventilatoren 12 mit voller Geschwindigkeit. Die mechanische Kältemaschine ist aber abgesperrt.

Fall C: Die Temperatur der Außenluft liegt wesentlich unter der Temperatur des in den Radiator 1 eintretenden flüssigen Kühlmediums. In diesem Fall erreicht der Radiator 1 eine Überkapazität, obwohl die mecha­ nische Kältemaschine abgeschaltet ist. Diese Überkapazität kann dann dadurch reduziert werden, daß
die Drehzahl der Ventilatoren 12 reguliert wird,
der Luftstrom durch Abschalten von einem oder mehreren Ventilatoren, falls dies möglich ist, reduziert wird,
der Kühlmediumstrom durch Zuschalten der durch das Dreiwegeventil gesteuerten Parallelleitung 6 vermindert wird.

Diese drei Verfahren können selbstverständlich auch gemein­ sam, d. h. im gegenseitigen Zusammenwirken angewandt werden. Weiterhin können diese Verfahren selbstverständlich indivi­ duell oder als Alternativen angewandt werden.

Bezüglich des Kondensators 9 ist anzumerken, daß er von dem Luftstrom auch dann durchströmt wird, wenn dies nicht notwendig ist. Zur Verhinderung von Nachteilen, die durch eine allzu niedrige Temperatur des Kondensators 9 auftreten können, werden in der Kältemaschine bekannte Verfahren für die Regulierung der Kondensatorkapazität angewandt, wie beispielsweise das "Flut"-Verfahren.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervorgeht, wird das angestrebte Ziel erreicht und insbeson­ dere eine außergewöhnlich kompakte Einrichtung erzielt, welche im Aufbau einfach, im Betrieb wirtschaftlich und dazu, wenn möglich, auch imstande ist, eine kostengünstige Kühl­ quelle zu verwenden, und zwar in Form von Außenluft.

Die Verwendung von nur einem Ventilatorsystem reduziert die Kosten der Einrichtung, während durch diese Wahl möglicher­ weise auftretende Probleme verhindert werden können, dank der Anwendung der besonderen Kombination eines Radiators mit einem Kondensator einer mechanischen Kältemaschine. Die Möglichkeit, diesen Radiator wahlweise zu verwenden oder auf ihn zu verzichten, macht die Einrichtung ganz besonders flexibel in der Arbeitsweise und reduziert die Betriebs­ kosten.

Die zur Steuerung und Regelung verwendeten Vorrichtungen sind besonders einfach und in jeder Hinsicht analog bekannten und in großem Maßstab verwendeten Vorrichtungen.

Ausgehend von der Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips bei der Kombination und Anordnung der Elemente der Einrich­ tung können die konstruktiven Versionen gegenüber den in den Zeichnungen dargestellten abgeändert werden.

Die verwendeten Werkstoffe und Aufbauteile können solche sein, wie sie sich für die Bedürfnisse, die Abmessungen und die Leistung der Einrichtung am besten eignen.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Kühlen von Innenräumen mit wenigstens einem Raumkühlgerät, welches an einen von einem Kühl­ medium durchflossenen Kühlkreis angeschlossen ist, der seinerseits an wenigstens eine Kältemaschine (2, 9) angeschlossen ist, wobei der Kühlkreis einen aus einem Radiator (1) bestehenden und von der Außenluft gekühlten Nebenkühler aufweist, welcher mit dem Verdampfer (2) der Kältemaschine in Reihe geschaltet ist, wobei der Kühl­ mediumfluß durch den Radiator (1) mittels einer durch eine regelbare Dreiwegeventilanordnung (7) gesteuerten Parallelleitung (6) in Abhängigkeit von der Außentempe­ ratur und der Kühlmediumtemperatur steuerbar ist, und wobei die Kältemaschine einen Kondensator (9) aufweist, der mit einem unmittelbaren Luftstrom gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiator (1) zusammen mit dem Kondensator (9) der Kältemaschine von einem gemein­ samen regelbaren Luftstrom gekühlt werden, und daß bezogen auf die Strömungsrichtung dieses Luftstromes der Radiator (1) vor dem Kondensator (9) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Dreiwegeventilanordnung (7) der Kühlmediumfluß durch den Radiator (13) bis auf Null reduzierbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Batterie von Ventilatoren (12) zur Erzeugung des Luftstromes, wobei die Ventilatoren (12) die Luft durch den Radiator (1) und den Kondensator (9) ansaugen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatoren (12) in der Drehzahl regelbar und abstellbar sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, gekenn­ zeichnet durch mehrere Kondensatoren (9) und Radiatoren (1), die jeweils paarweise derart angeordnet sind, daß sie von einem gemeinsamen Luftstrom durchströmt werden.