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Vollautomatische elektrische Schaltung für Speicherungskühlanlagen
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Schaltung für Kühlanlagen, welche
die Ausnutzung von Nachtstromtarifen unter Aufrechterhaltung des vollautomatischen
Betriebes ermöglicht.
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Es sind in neuerer Zeit Erfindungen bekannt geworden, bei denen ebenfalls
eine Speicherung der Kälte während der Nachtstunden --unter Ausnützung des verbilligten
Tarifes vorgenommen wurde. Solche Anordnungen bestanden im wesentlichen aus einer
Kältemaschine und einem zugehörigen Solebehälter, in welchem die Kälte bis zu ihrer
Verwendung aufgespeichert wurde. Auf diese Weise war eine verhältnismäßig einfache
Ausnutzung des verbilligten Nachtstromtarifes möglich. Diese Anlagen hatten jedoch
den großen Nachteil, daß sie nicht vollautomatisch arbeiten konnten, weil der Gang
der Maschine höchstens durch einen Thermostaten in der Sole beeinflußt wurde.
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Man war deshalb bisher in solchen Fällen stets gezwungen, die Temperatur
an der Kühlstelle beispielsweise in einem Kühlraum zu überwachen und von Hand einzustellen,
um stets die erforderlichen gleichbleibenden Verhältnisse zu erzielen.
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Weiter bestand bei derartigen Anlagen, wenn sie durch einen Solethermostat
gesteuert wurden, die Gefahr, daß die Maschine auch während der Zeit, in welcher
der hohe Stromtarif zur Anrechnung kam, einschaltete, so daß dann die Speicherung
der Kälte ungewollt zu teuerem Preis vorgenommen wurde. Ein automatisches Schalten
war also nur in geringen Grenzen und stets unter gleichzeitiger Überwachung durch
das Bedienungspersonal möglich. Vollautomatisch waren solche Speicherungsanlagen
überhaupt nicht zu betreiben.
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Durch die in der vorliegenden Anmeldung dargestellte Schaltung wird
erreicht, daß eine den Nachtstrom ausnutzende Kühlanlage vollautomatisch betrieben
werden kann. Die für den normalen Betrieb erforderliche Kältemenge wird mit Nachtstrom
aufgespeichert. Die Anlage setzt sich aber auch automatisch in Betrieb, wenn während
der übrigen Zeit der Kälteverbrauch über das aufgespeicherte Maß hinausgeht.
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Die Schaltung besteht im wesentlichen aus zwei getrennten Stromkreisen,
die durch eine zweckmäßig gestaltete Verbindung miteinander gekuppelt sind, so daß
im Bedarfsfalle der eine Stromkreis in Abhängigkeit von dem anderen geschaltet werden
kann. Der erste der beiden Stromkreise sei mit Motorstromkreis bezeichnet. Er besteht
aus den Verbindungsleitungen zwischen Motor und Netz und einem in dem Kältespeicher
der Anlage eingebautem Thermostat. Dieser Stromkreis wird automatisch durch den
Kältespeicherthermostat geschlossen und unterbrochen, so daß im Kältespeicher in
bestimmten Grenzen eine gleichmäßige Temperatur aufrechterhalten wird. Ist die Kälte
im Kältespeicher verbraucht, so steigt dort die Temperatur, der Thermostat schaltet
ein und setzt die Maschine
so lange in Betrieb, bis die vom Speicher
aufnehmbare Kältemenge an diesen abgegeben ist.
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Der zweite Stromkreis sei mit Ventilatorstromkreis bezeichnet. Er
besteht aus der Verbindungsleitung zwischen dem Netz und einem im Kühlraum untergebrachten
Ventilator und wird durch einen Raumthermostat in Abhängigkeit von der Kühlraumtemperatur
geschaltet. Steigt die Raumtemperatur über ein bestimmtes Maß, so schaltet der Ventilator
selbsttätig ein und fördert die Kühlraumluft so lange über den Kältespeicher, bis
die Raumtemperatur wieder auf das normale Maß gesunken ist.
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Die beiden Stromkreise arbeiten also in der angedeuteten Weise vollkommen
unabhängig voneinander, indem der eine für die Kältespeicherung sorgt, während der
andere die Temperatur im Kühlraum stets auf dem gleichen Stand erhält. Dieses unabhängige
Arbeiten der beiden Stromkreise kann aber nur stattfinden, solange die Speicherung
mit verbilligtem Nachtstrom erfolgen kann. Ist jedoch die Kältemenge erschöpft zu
einem Zeitpunkt, zu dem eine Speicherung noch nicht stattfinden soll, weil der Stromzähler
noch nicht auf den verbilligten Tarif umgeschaltet ist, so muß eine gewisse Abhängigkeit
zwischen den beiden Stromkreisen erreicht werden. In diesem. Falle ist es erwünscht,
daß die Maschine sofort wieder abgestellt wird, wenn die Kühlraumtemperatur ihren
richtigen Stand erreicht hat. Eine Speicherung der Kälte während der Tageszeit,
in der der hohe Stromtarif gilt, würde den Betrieb der Kühlanlage sehr unwirtschaftlich
gestalten. Es wird deshalb eine Verbindung der beiden Stromkreise vorgesehen, derart,
daß der Motorstromkreis während der Tageszeit mit hohem Stromtarif in Abhängigkeit
von dem zum Ventilatorstromkreis gehörigen Raumthermostat geschaltet wird.
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Die Schaltanordnung ist dann so, daß bei Einschalten des Raumthermostaten
der Ventilator und der Motor in Betrieb gesetzt werden, wodurch dem Kältespeicher
die zur Kühlung des Raumes erforderliche Kälte ohne Speicherung sofort wieder entnommen
wird. Durch einen in den Motorstromkreis eingeschalteten Schalter wird die direkte
Zuleitung zum Motor während der Tageszeit unterbrochen, so daß eine Speicherung
in Abhängigkeit von der Temperatur im Kältespeicher nicht stattfinden kann. Der
Schalter stellt während dieser Zeit die Verbindung zu dem Ventilatorstromkreis her,
so daß der Motorstromkreis nur in Abhängigkeit von der Raumtemperatur geschaltet
werden kann, wenn die Kältemenge im Speicher aufgezehrt ist. Erfolgt also infolge
Ansteigens der Kühlraumtemperatur in diesem Falle die Inbetriebsetzung der Kältemaschine,
so arbeitet diese nur so lange, bis die Temperatur irn, Kühlraum ihr normales Maß
erreicht hat. Schaltet der Raumthermostat aus, so wird auch die Zuleitung zum Antriebsmotor
der Maschine unterbrochen. Auf diese Weise ist erreicht, daß während der Tageszeit
keine Speicherung der Kälte stattfinden kann, sondern nur die für die Aufrechterhaltung
der Temperatur im Kühlraum notwendige Kältemenge erzeugt wird.
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In der beigegebenen Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform
der Erfindung schematisch dargestellt Durch die schwach ausgezogenen Linien ist
der Kältemittelkreislauf angedeutet, ii bedeutet den Kühlraum, 12 ist der Verdampfer
mit dem ihn umgebenden Kältespeicher, 13 ist der Kondensator, 1q. ist die Kältemaschine,
15 sind die Verbindungsleitungen zwischen Aggregat und Verdampfer.
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Durch die Linien i und 2 ist der Motorstromkreis dargestellt, der
durch den Thermostat 5, der im Kältespeicher angebracht ist, geschlossen und unterbrochen
wird. Die Linien 3 und q. bezeichnen den Ventilatorstromkreis mit dem im Kühlraum
untergebrachten Thermostat 6, der den Ventilator abhängig von der Kühlraumtemperatur
ein- und ausschaltet. 7 ist der Ventilator. 8 und 9 sind die vom Netz kommenden
Hauptleitungen, an die die beiden Stromkreise angeschlossen sind. io ist ein Schalter,
der während der Nachtzeit, wenn der verbilligte Stromtarif in Anrechnung kommt,
die Verbindung der Leitung 2 mit der Hauptleitung 8 herstellt. Während der Tageszeit
wird durch den Schalter io die gestrichelte Verbindung mit dem Punkt 2i hergestellt,
der durch die gestrichelte Leitung 22 mit dem, Thermostat 6 in Verbindung steht.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgende Während der Nachtzeit
soll die Speicherung der Kälte im Kältespeicher 12 stattfinden. Die Kältemaschine
muß also so lange in Betrieb gehalten werden, bis die Kapazität des Speichers voll
ausgenutzt ist, d. h. bis dem Kältespeicher die ganze Kältemenge zugeführt worden
ist, die er aufnehmen kann. Ist dies der Fall, so schaltet der Thermostat 5 aus
und unterbricht die Zuleitung zum Motor. Unabhängig davon arbeitet der Ventilator
7. Steigt die Kühlraumtemperatur über ein bestimmtes Maß an, so schließt der Thermostat
6 den Ventilatorstromhreis. Der Ventilator fördert die Kühlraumluft so lange über
den Kältespeicher, bis die Raumtemperatur ihren normalen Stand erreicht hat, dann
schaltet der Thermostat 6 wieder aus und unterbricht die Zuleitung zum Ventilator.
Während der Speicherzeit in der
Nacht arbeiten also die beiden Stromkreise
vollkommen unabhängig voneinander. Die Verbindung der Leitung 2 mit dem Thermostat
6 über die Leitung 22 ist unterbrochen.
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Wenn nun während der Tageszeit die im Kältespeicher angesammelte Kältemenge
infolge starker Beschickung des Kühlraumes oder ungewöhnlich hoher Außentemperatur
verbraucht ist, soll die Maschine nur so lange laufen, als dies zur Kühlung des
Raumes notwendig ist, aber keine neue Kälte aufspeichern, weil dies während einer
Zeit, in der der billige Stromtarif keine Gültigkeit hat, den Betrieb der Maschine
unnötig teuer gestalten würde. Dies wird dadurch erreicht, daß die Verbindung der
Leitung 2 mit der Hauptleitung 8 über die Schaltuhr ro durch diese unterbrochen
und eine neue Verbindung der Leitung 2 mit dem Thermostat 6 hergestellt wird. Schaltet
nun der Thermostat 6 infolge Temperaturerhöhung im Kühlraum ein, so erhält der Antriebsmotor
der Kältemaschine seinen Strom durch die Leitung 3. über den Thermostat 6 und durch
die Verbindungsleitung 22, die durch den Schalter io mit der Leitung 2 verbunden
ist. Der Thermostat 5 würde in diesem Falle geschlossen sein, weil ja die aufgespeicherte
Kältemenge verbraucht ist, so daß der Motorstromkreis auf diese Weise geschlossen
ist. Für die verschiedenen vorkommenden Stromarten und Spannungen wird die Schaltung
entsprechende Abänderungen gegenüber der dargestellten beispielsweisen Ausführungsform
erfahren. Auch können in die beiden Stromkreise noch andere elektrische Apparate,
wie Schaltschütze, Hygrometer usw., eingeschaltet werden, ohne daß dadurch die der
Erfindung zugrundeliegende Idee berührt wird. Diese besteht darin, daß mit Hilfe
einer neuartigen Schaltung die Speicherung der Kälte nur innerhalb bestimmter Stunden
stattfindet, während die Maschine in der übrigen Tageszeit nur so lange, als es,
für die Konstanthaltung der Temperatur an der Kühlstelle notwendig ist, in Betrieb
gehalten wird. Es können auch Anlagen mit mehreren Kühlstellen ohne weiteres mit
Hilfe dieser Schaltung betrieben werden