DE68914142T2 - Heiz- und kühlsysteme. - Google Patents

Heiz- und kühlsysteme.

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Description

    Gegenstand der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft die Verbesserung von Heiz- und Kühlsystemen, insbesondere von Klimatisierungs- und Kühlsystemen.
  • Moderne Entwicklungen bei Klimatisierungssystemen benutzen modulare Kälteerzeugungseinheiten mit einem Verdampfer und Kondensator zum Wäremeaustausch mit dem Fluid, das gekühlt und/oder erwärmt werden soll. Beim modularen System ist jede Kälteerzeugungseinheit mit Verteilerköpfen zur Zu- und Rückführung des Wärmeaustauschfluids ausgestattet. Eine Mehrzahl von Kälteerzeugungseinheiten ist parallel verbunden, wobei das Wärmeaustauschfluid durch jeden Verdampfer- und Kondensatorwärmetauscher zirkuliert.
  • Die Steuerung eines solchen modularen Systems ermöglicht es einzelnen Kälteerzeugungseinheiten, der Systembelastung entsprechend zu arbeiten, so daß bei hoher Belastung alle Kälteerzeugungseinheiten arbeiten, um eine maximale Heiz- und/oder Kühlleistung bereitzustellen. Bei abnehmender Belastung können die Kälteerzeugungseinheiten heruntergefahren oder ausgeschaltet werden, so daß die Betriebskosten des Systems reduziert werden und nicht benötigte Einheiten ruhen.
    • Hindergrund der Erfindung
  • Das modulare Kälteerzeugungssystem beseitigt eine Anzahl von Nachteilen früherer Systeme, insbesondere bezüglich Systemstörungen und Systemumfang. Das modulare System ermöglicht wesentliche Gewinne dadurch, daß nur solche Kälteerzeugungseinheiten arbeiten, die zu einer speziellen Zeit für die Belastung notwendig sind. Dadurch wird Energie gespart, daß nicht solche Kälteerzeugungseinheiten, die nicht gebraucht werden, laufen, oder daß Einheiten unterhalb ihrer optimalen Spitzenleistungsfähigkeit laufen.
  • In einem modularen Wärme- und/oder Kühlsystem wandert das Heiz- und/oder Kühl-Wärmeaustauschfluid, welches gewöhnlich Wasser ist, durch die Wärmeaustauschfluidverteiler, die das Wärmeaustauschfluid jeder Kälteerzeugungseinheit zuführt. Die für beide Wärmeaustauschfluide, d.h. für das Wärmeaustauschfluid in den Verdampfern und den Kondensatoren einer jeden Kälteerzeugungseinheit, benötigte Pumpenleistung, ist notwendigerweise die, die das Fluid durch alle Kälteerzeugungseinheiten führt. Vorzugsweise ist die Pumpenleistung höher auszulegen, um es dem System zu ermöglichen, zusätzliche Kälteerzeugungseinheiten zu versorgen und/oder höheren Belastungserfordernissen gerecht zu werden.
    • Stand der Technik
  • In der US-A 2,935,857 von McFarlan wird ein Klimatisierungssytem offenbart, welches zwei separate Kälteerzeugungssysteme jeweils mit Verdampfungskühlern und Kondensatoren enthält. Die Kondensatoren sind parallel in dem Warmwasserkreislauf verbunden, während die Verdampfer parallel in dem Kühlwasserkreislauf verbunden sind. Ventile sind in die Wassereinlaßkanäle zu den Verdampfern und weitere Ventile in die Wassereinlaßkanäle zu den Kondensatoren eingesetzt.
  • Das System wird durch eine Steuerung betrieben, die das Kälteerzeugungssystem stoppt und startet. Die Wasserventile werden ebenso durch die Steuerung geöffnet und geschlossen.
  • Heißes Wasser aus den Kondensatoren und kaltes Wasser aus den Verdampfern fließt zu den Heiz/Kühleinheiten in jede der zu konditionierenden verschiedenen Zonen des Raumes. Das Wasser wird durch eine gemeinsame Rückführleitung zurückgeführt, die zu den Kondensatoren führt, wobei jeder Überschuß durch eine Dispersionsbohrung tritt. Wasser wird an die Wasserkreisläufe der Verdampfer durch eine separate Bohrung geliefert.
  • Das System ermöglicht einer der zwei Kälteerzeugungseinheiten unter geringen Belastungsbedingungen zu arbeiten, wobei der Wasserstrom zu dem Verdampfer und dem Kühler des anderen Kälteerzeugungssystems abgesperrt ist. Dieses erzeugt einige Einsparungen während des Betriebs des Kälteerzeugungssystems, aber auch Schwankungen des Wasserdrucks und deshalb auch des Wasserflusses und Temperaturgradienten.
  • In der US-A 4,463,574 wird eine Kühleranlage beschrieben, die eine Kombination von verschiedenen Kühlern besitzt, bei denen jeder einen Verdampfer, einen Kondensator, einen Kompressor und Auslaß- und Rückführleitungen zur Beförderung von Wasser durch den jeweiligen Verdampfer besitzt. Die Auslaß- und Rückführleitungen der Kühler sind nacheinander mit gemeinsamen Zuführ- bzw. Rückführleitungen der Kühleranlage verbunden, wobei Pumpen das Wasser von der allgemeinen Rückführleitung zu den Kühlern umwälzen. Steuermittel steuern den Betrieb der Kühler selektiv, um den Belastungsbedingungen zu begegnen.
  • Die US-A 4,210,957 offenbart ein Kälteerzeugungssystem mit mehreren Kühlern, in denen im System zirkulierendes Wasser durch die jeweiligen Rückführventile zurück zu den Kühlern gepumpt wird. Der Betrieb der Kühler und das Öffnen und Schließen der Ventile wird durch einen Computer in Abhängigkeit der Belastung des Systems gesteuert.
  • Es ist wünschenswert, ein Heiz- und Kühlsystem bereitzustellen, in dem Wasserdruckdifferentiale und der Wasserfluß durch das Heiz- und/oder Kühlsystem im wesentlichen konstant gehalten wird.
  • Es ist ebenso wünschenswert, ein verbessertes Heiz- und/oder Kühlsystem für ein modulares Kälteerzeugungssystem bereitzustellen, welches eine Vielzahl von Kälteerzeugungseinheiten enthält, in denen der Fluß des Wärmeaustauschfluids durch den Kondensator- und/oder Kühler einer jeden Einheit abhängig vom Betriebszustand der jeweiligen Einheit ist.
  • Es ist weiterhin wünschenswert, den Energieverbrauch eines modularen Kälteerzeugungssystems durch Reduzierung des Wärmeaustauschfluidflusses durch das System zu optimieren, wenn dieses mit weniger als der maximalen Leistung betrieben wird.
  • Es ist weiterhin wünschenswert, den Fluß des Wärmeaustauschfluids durch Wärmeaustauscher der modularen Einheiten, die nicht in Betrieb sind, zu reduzieren und gleichzeitig im wesentlichen konstante Druckdifferentiale in den Wärme- und/oder Kühlsystemen aufrechtzuerhalten.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Heiz- und/oder Kühlsystem mit einer Mehrzahl modularer Kälteerzeugungseinheiten bereitgestellt, von denen jede mindestens ein Verdichtermittel, einen Verdampfer-Wärmetauscher und einen Kondensator-Wärmetauscher aufweist, Zuführ- und Rückführ-Fluidkanal-Mittel an jeder Einheit um ein Wärmeaustauschfluid durch den Verdampfer-Wärmetauscher zu befördern, wobei die Zuführ- und Rückführ-Fluidkanal- Mittel mit geeigneten Zuführ- und Rückführverteilermitteln verbunden sind, so daß die Verdampfer-Wärmetauscher des Systems über die Verteilermittel parallel verbunden sind, und ein Pumpmittel, um das Wärmeaustauschfluid durch die Verteilermittel umzuwälzen, wobei das Pumpmittel Pumpensteuermittel aufweist, um den Fluß des Wärmeaustauschfluids zu verändern, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilmittel mit jeder Einheit verbunden sind, um selektiv mindestens eines der Zuführ- und Rückführ-Fluidkanal- Mittel zu schließen, und daß das System weiterhin Differentialdruck-Erfassungsmittel aufweist, um das Druckdifferential zwischen den Zuführ- und Rückführverteilermitteln zu erfassen, die Pumpensteuermittel auf die Erfassungsmittel reagieren, um den Fluß des Wärmeaustauschfluids zu verändern, um ein festgelegtes Druckdifferential aufrechtzuerhalten.
  • Vorzugsweise ist das Pumpenmittel eine drehzahl- oder leistungsveränderliche Pumpe, die das Wärmeaustauschfluid in dem System umwälzt. In einer besonderen Ausführung bestimmt das Steuermittel, welches den Betrieb der einzelnen Kälteerzeugungseinheiten steuert, Belastungswechsel wie Wechsel der Rückführwassertemperatur, konditionierten Zonentemperaturen, Umgebungstemperaturen und ähnliches. Außerdem steuert dieses Steuermittel den Betrieb der einzelnen Einheiten den Belastungsanforderungen entsprechend. Wenn die Belastung fällt, werden einzelne Kälteerzeugungseinheiten abgeschaltet. Bei Deaktivierung einer Kompressormitteleinheit schließt das mit der Einheit verbundene Ventilmittel das Fluidkanalmittel, so daß der Verdampfungswärmetauscher nicht länger parallel mit den verbleibenden Wärmetauschern verbunden ist. Dieses verursacht einen Wechsel in dem Differentialdruck zwischen den Zuführ- und Rückführverteilern, der mit Erfassungsmitteln erfaßt wird, wobei das Pumpmittel verändert wird, um auf eine festgelegte Höhe des Druckdifferentials zurückzukehren.
  • Bei Benutzung eines drehzahl- oder leistungsveränderlichen Pumpmittels kann die Leistungsanforderung für das Pumpmittel während einer reduzierten Systembelastung reduziert werden. Somit werden, sobald die Belastung sinkt und modulare Einheiten inaktiviert werden, die Ventilmittel solcher inaktiven Einheiten selektiv geschlossen, um damit die Wärmetauscher des Wärmeaustauschfluids zu schließen. Der die Pumpmittel versorgende Strom wird ebenso aufgrund der verringerten Pumpbelastung reduziert, die aus einer verringerten Anzahl an Wärmetauschern in dem Kreislauf herrührt.
  • In einer Ausführungsform dieser Erfindung enthält das Ventilmittel ein Ventil zur Versorgung des Rückführkanalmittels einer jeden Einheit. In einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung enthält das Ventilmittel Ventilklappen auf beiden oder auf einem der Zuführ- und Rückführkanalmittel.
  • In einer besonderen, bevorzugten Form dieser Erfindung werden erste und zweite Zuführ- und Rückführverteilermittel für beide Verdampferwärmetauscher und Kondensatorwärmetauscher der modularen Einheiten bereitgestellt.
  • Die Verteilermittel enthalten Sammelleitungen, die an jeder Einheit mit lösbaren Rohrverbindern, wie die von Victaulic produzierten Rohrverbinder, an jedem Ende angebracht sind, die es ermöglichen, daß die Sammelleitungen von benachbarten Einheiten miteinander verbunden werden. Die Zuführ- und Rückführkanalmittel sind mit den jeweiligen Zuführ- und Rückführ-Sammelleitungen verbunden, um so einen Weg für das Fluid von der Zuführ-Sammelleitung durch den Zuführkanal, den Wärmeaustauscher und Rückführkanal zu der Rückführ-Sammelleitung bereitzustellen.
  • Das Ventilmittel ist bevorzugt in der Rückführverteilerkopfleitung angebracht und wird angetrieben, um den Rückführkanal zu schließen, wo es den Kanal mit der Rückführ-Sammelleitung verbindet. In einer Ausführungsform dieser Erfindung besitzt das Ventilmittel einen Ventilkopf, um den Eingang des Rückführkanals in die Rückführ-Sammelleitung zu schließen, eine Ventilspindel, die sich diametral und durch eine Dichtung auf der gegenüberliegenden Seite der Verteilerkopfleitung in eine Druckkammer erstreckt, einen Kolben am Ende der Ventilspindel und eine Ablaßleitung, die sich von dem Zuführ-Sammelleitung zu der Druckkammer erstreckt, wobei das unter Druck stehende Fluid von der Zuführ-Sammelleitung auf das oberste Ende des Kolbens wirken kann, um das Ventil in die geschlossene Position zu bewegen. Ein pneumatisches, hydraulisches oder elektrisches Steuerungsventil in der Ablaßleitung steuert den Fluidfluß vom Zuführsammler zur Druckkammer.
  • Mit dieser Anordnung, durch Wirkung des relativ kleinen elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Ventils auf die Druckablaßleitung, kann das unter Druck stehende Fluid von der Zuführ-Sammelleitung verwendet werden, das Ventil zu aktivieren, um den Rückführkanal zu schließen. Das Ventil kann durch Schließen des elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Ventilmittels geöffnet werden, so daß durch den Druck der Flüssigkeit in dem Rückführkanal der Ventilkopf von dem Sitz abgehoben wird.
  • Um die Erfindung leichter verständlich zu machen, werden dazu Anwendungsbeispiele mit Hilfe der begleitenden Zeichnungen erläutert werden.
    • Beschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 - ist ein Fluidkreislaufdiagrarnm, das den Betrieb des Systems zeigt,
  • Figur 2 - ist eine einfache schematische Darstellung, die die elektrischen Steuerungen für das System nach Figur 1 zeigt,
  • Figur 3 - ist eine Prinzipskizze, die eine modulare Kälteerzeugungseinheit mit Zuführ- und Rückführ-Sammelleitungen sowohl für den Verdampfer als auch den Kondensator zeigt,
  • Figur 4 - ist eine detaillierte Ansicht der Zuführ- und Rückführ-Sammelleitungen und des Servoventils nach Figur 2,
  • Figur 5 - ist eine der Figur 3 ähnliche Darstellung, die aber eine unterschiedliche Ventilform darstellt.
    • Beschreibung der bevorzugten Anwendungsbeispiele
  • In der Figur 1 ist ein Kühlsystem dargestellt, bei dem mehrere Kälteerzeugungseinheiten 42 benutzt werden, um Wasser zu kühlen, welches mit Hilfe einer Umwälzpumpe 41 durch einen gekühlten Wasserkreislauf 40 umgewälzt wird. Das gekühlte Wasser durchströmt Lasten 43, die bei einem Klimatisierungssystem Kaltwasserwendeln enthalten können. Die Pumpe 41 ist eine drehzahlveränderliche Pumpe, die sich in der Wasserzuführleitung 8 befindet. Zwischen der Wasserzuführleitung 8 und der Rückführleitung 22 sind parallel Verdampferwärmetauscher 12 verbunden an jede Kälteerzeugungseinheit 42 angeschlossen.
  • Ein Kondensatorwasserkreislauf enthält eine Kondensatorwasserpumpe 14, die die Kondensatorwärmetauscher 16 mit Wasser versorgt, wobei diese parallel über die Zuführ- und Rückführleitungen 17 bzw. 18 verbunden sind. Das Kondensatorwasser wird durch einen Wasserturm 19 umgewälzt, in dem dieses üblicherweise durch Luftstrom und Verdampfung gekühlt wird.
  • Jede Kälteerzeugungseinheit 42 weist mindestens einen Kompressor 21 auf, der das Kältemittel durch einen Kälteerzeugungskreislauf 23, der einen Verdampfer und einen Kondensator enthält, umwälzt.
  • Ein Absperrventil 24 ist an jede Wasserrückführleitung eines Verdampfungswärmetauschers 12 und eines Kondensatorwärmetauschers 16 angeschlossen. Die Ventile 24 können verschiedener Ausführung sein, wobei aber in dem gezeigten Anwendungsbeispiel die Ventile Servoventile sind, die durch Wasser unter Druckablaß der entsprechenden Verdampferwasserzuführleitung 26 oder Kondensatorwasserzuführleitung 20 aktiviert werden. Das abgelassene Wasser strömt durch ein Ablaßrohr 27 und wird durch ein Magnetventil 28 gesteuert, welches in Verbindung mit dem entsprechenden Kompressor 21 aktiviert wird.
  • Ein Druckdifferentialsensor 31 ist mit dem Kreislauf 40 des gekühlten Wassers und dem Kondensatorwasserkreislauf 15 verbunden, um das Druckdifferential zwischen den entsprechenden Wasserzuführleitungen 8 und 17 und den Rückführleitungen 22 und 18 zu erfassen. Die Druckdifferentialsensoren 31 liefern ein Signal an die entsprechenden Motordrehzahlsteuerungen 32, die die Drehzahl der entsprechenden Pumpen 41 und 14 so variieren, daß ein festgelegtes Druckdifferential aufrecht erhalten wird.
  • Nach Figur 2 ist eine dreiphasige Stromversorgung 33 für die Umwälzpumpe des gekühlten Wassers 41 und die Kondensatorwasserpumpe 14 vorgesehen. Jede Motordrehzahlsteuerung 32 ist ein Invertierer, der in Abhängigkeit von Signalen der entsprechenden Druckdifferentialsensoren 31 die Frequenz der Versorgung zu den entsprechenden Pumpen und damit die Pumpdrehzahl variiert. Dadurch wird der Wasserstrom in den betreffenden Kreisläufen entsprechend verändert, die entsprechend das Druckdifferential zwischen den betreffenden Zuführ- und Rückführleitungen 8 und 17 bzw. 22 und 18 verändert.
  • Das System enthält ebenso einen Steuerkreislauf mit einem Führungsregler 34, der den Betrieb der Kälteerzeugungseinheiten 42 gemäß einer Reihe von Faktoren einschließlich Belastungsanforderungen, Einheitbetriebszeit, Fehlerdiagnose, Instandhaltungspläne und Ahnlichem steuert. Um die Belastungsveränderungen zu erfassen, wird die Temperatur des gekühlten Wassers in der Zuführleitung 8 und Rückführleitung 22 mit geeigneten Temperaturmeßvorrichtungen 36 gemessen. Jeder Kompressor 21 wird durch ein Verdichterschütz 37 gesteuert, das eine 24-Volt-Stromversorgung durch eine Außenstationssteuerung 38 erhält. Die Außenstationssteuerung 38 empfängt Steuersignale von dem Führungsregler 34 in Abhängigkeit der erfaßten Belastungsbedingungen und festgelegten Systemparametern. Die Magnetventile 28 für jedes Servoventil 24 der entsprechenden Einheiten 42 werden ebenso durch die Außenstationssteuerungen 38 gesteuert, so daß bei aktiviertem Verdichterschütz 37 die verbundenen Magnetventile 28 deaktiviert, und umgekehrt, bei deaktiviertem Verdichterschützer 37 diese verbundenen Magnetventile 28 aktiviert werden.
  • Unter Vollast arbeitet jede Kälteerzeugungseinheit 42, wobei das Kühlwasser durch jeden Verdampferwärmetauscher 12 fließt. Bei absinkender Belastung ändert sich die Temperatur des gekühlten Wassers in den Zuführ- und Rückführleitungen 8 und 22 des gekühlten Wassers, so daß durch den Führungsregler über eine der Außenstationssteuerungen ein Kompressor 21 deaktiviert wird. Gleichzeitig werden die Magnetventile 28 aktiviert, um so das Absperrventil 24 in den entsprechenden Rückführleitungen 22 und 18 zu aktivieren, so daß der Wasserfluß durch die entsprechenden Verdampfungswärmeaustauscher 12 und Kondensatorwärmetauscher 16 verhindert wird. Die Druckdifferentialsensoren 31 erfassen dann eine Veränderung in dem Druckdifferential zwischen den entsprechenden Zuführ- und Rückführleitungen, da einer oder mehrere Wärmetauscher aus den Wasserkreisläufen genommen ist/sind. Die Druckdifferentialsensoren 31 melden diese Veränderung den entsprechenden Motordrehzahlsteuerungen 32, um somit die Drehzahl der entsprechenden Pumpen 41 und 14 zu verändern, um die Pumpgeschwindigkeit, den Wasserfluß in den entsprechenden Kreisläufen zu erniedrigen und dadurch den Differentialdruck auf den festgelegten Wert zu reduzieren.
  • Es ist verständlich, daß die Kombination von Ventilen und drehzahlveränderlichen Pumpen eine wesentliche Verminderung des Stromverbrauchs ermöglicht, wenn das System mit weniger als Vollast betrieben wird. Außerdem ist durch den Einsatz von servogesteuerten Ventilen der Leistungsbedarf für die Ventilbetätigungen minimal.
  • In den Figuren 3 bis 5 ist eine modulare Kälteerzeugungseinheit 42 dargestellt, die ein Gehäuse 112 enthält, in dem ein Paar Kompressoreinheiten 114, die parallele Kälteerzeugungswege 23 mit Verdampfern und Kondensatoren besitzen, eingebaut sind. Die Verdampfer befinden sich in einem gemeinsamen Verdampfungswärmetauscher 12, während die Kondensatoren sich in einem gemeinsamen Kondensatorwärmetauscher 16 befinden. Der Verdampfungswärmetauscher wird zum Kühlen von Wasser benutzt, das aus der Zuführ-Sammelleitung 118 durch den Wärmetauscher 12 zu der Rückführ-Sammelleitung 119 fließt. Ein Zuführkanal 121 verbindet die Zuführ-Sammelleitung 118 mit dem Verdampfungswärmetauscher 12, während ein Rückführkanal 122 die Rückführ-Sammelleitung 119 verbindet.
  • Ähnlich wird das Wasser an den Kondensatorwärmetauscher 116 aus den Zuführ- bzw. Rückführ-Sammelleitungen 123 und 124 geliefert.
  • In einem Klimatisierungssystem sind mehrere modulare Kälteerzeugungseinheiten 42 parallel verbunden, so daß das Kühlwasser und das Kondensatorwasser durch jeden der Verdampfungswärmetauscher 12 und Kondensatorwärmetauscher 16 jeder Einheit des Systems umgewälzt werden. Wie vorher gezeigt, steuert der Führungsregler 34 die Anzahl der Kälteerzeugungseinheiten 42, die entsprechend der Systembelastung in Betrieb sind. Die Anzahl der arbeitenden Einheiten zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur des Kühlwassers wird bei sinkender Belastung reduziert und einzelne Einheiten gemäß der sinkenden Belastungsanforderungen deaktiviert.
  • Ähnlich ist es, wenn die Belastung steigt, bei der der Führungsregler 34 zur Aufrechterhaltung der gewünschten Kühlwasser- oder Warmwassertemperatur notwendige Einheiten aktiviert.
  • Bei Deaktivierung einer modularen Einheit 42 werden ein oder mehrere Ventile aktiviert, um die Zuführung und/oder Rückführung von Kühl- und/oder Warmwasser zu den Verdampfungswärmetauschern 12 und Kondensatorwärmetauschern 16 abzusperren. In dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rückführ-Sammelleitung 119 mit einem Ventil 126 ausgestattet, um auf den Rückführkanal 122 einzuwirken. Die Kondensatorwasserrückführ-Sammelleitung 124 ist mit einem ähnlichen Ventil ausgestattet, um auf den Kondensatorrückführkanal 127 einzuwirken.
  • Das Ventil 126 besteht aus einer Druckkammer 128, die sich an der Außenseite der Sammelleitung 119 befindet, einer Ventilspindel 129, die durch eine Dichtung 131 in die Rückführ-Sammelleitung 119 führt, einem Kolben 132 am Ende der Ventilspindel 129 in der Druckkammer und einem so großen Ventilkopf 133 an dem anderen Ende der Ventilspindel 129, daß die Öffnung zu dem Rückführkanal 122 geschlossen wird. Eine Druckablaßleitung 134 verläuft von der Zuführ-Sammelleitung 118 zur Druckkammer 128, um das Zuführfluid in die Druckkammer 128 abzulassen. Dabei verursacht der Kolben 132 eine Bewegung des Ventilkopfes 133 in die Dichtstellung, wie in Figur 4 mit durchgezogenen Linien gezeigt. Die Druckablaßleitung 134 ist mit einem normalerweise geschlossenen magnetbetätigtem Ventil 136 ausgestattet, das die Ablaßleitung 134 verschließt.
  • Eine ähnliche Ventilanordnung befindet sich auf der Kondensatorseite der modularen Einheit 42.
  • In normalem Betriebszustand, wenn die modulare Kälteerzeugungseinheit und die Kompressoren 114 in Betrieb sind, ist der Elektromagnet deaktiviert, so daß die Druckablaßleitung 134 geschlossen ist. Der Kühlwasserdruck in dem Rückführkanal 122 und die Kraft der Ausdrückbolzenfeder 120 ist ausreichend hoch, um den Ventilkopf 133 vom Sitz abzuheben, so daß der Rückführkanal 122 sich in die Rückführ-Sammelleitung 119 öffnet, wie in Figur 4 mit strichpunktierten Linien gezeigt. Ähnlich ist die Rückführ-Sammelleitung am Kondensatorwärmetauscher 117 geöffnet, wobei das Wärmeaustauschfluid durch beide Verdampfungs- und Kondensatorwärmetauscher 12 und 16 fließt.
  • Bei Deaktivierung der modularen Kälteerzeugungseinheit sind die Magnetventile 136 aktiviert, um die Ablaßleitung 134 zu öffnen, wobei das unter Druck stehende Fluid aus den Zuführ-Sammelleitungen 118 bzw. 123 die entsprechenden Ventile 126 bedient, um die jeweiligen Rückführkanäle 122 und 127 abzuschließen. Somit fließt das Wasser nicht länger durch den Verdampferwärmetauscher 12 und Kondensatorwärmetauscher 16. Mit Herausnahme dieser Wärmetauscher aus den betreffenden Wasserkreisläufen werden die Belastungen der Umwälzpumpen entsprechend reduziert, so daß eine Reduzierung der Pumpleistung durch Verringerung der Pumpendrehzahl ermöglicht wird.
  • Da die aktivierten Magnetventile 136 nur in Fluidablaßleitungen 134 arbeiten, werden Dichtungsprobleme vermieden, wobei die Ventile 136 einfach aufgebaut sein können.
  • Nach dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel werden anstelle der in Figur 3 und 4 eingesetzten Ventiltypen zwei magnetbetätigte Ventilklappen 137 und 138 in jedem Zuführkanal 121 und Rückführkanal 122 eingesetzt. Mit dieser Anordnung werden die Ventilklappen 137 und 138 betätigt, um sowohl die Zuführkanäle 121 als auch die Rückführkanäle 122 gleichzeitig zu schließen. Diese Ventilklappen 137 und 138 befinden sich direkt in den entsprechenden Kanälen und können bei Bedarf durch einen einzeln betätigbaren Elektromagneten aktiviert werden. Alternativ dazu können diese Ventile pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden.
  • Es ist einsichtig, daß trotz der in den spezifischen Ausführungsbeispielen beschriebenen drehzahlveränderlichen Pumpen zur Umwälzung des Kühlwassers und Kondensatorwassers leistungsveränderliche Pumpen oder eine Kombination dieser eingesetzt werden kann. Alternativ dazu können Stufenpumpen oder sogar mehrere Pumpen zur Wasserumwälzung mit einer oder mehreren Stufen oder einzelne Pumpen aus einer Gruppe können deaktiviert werden, um den Wasserfluß wie durch die Systemveränderung erfordert zu reduzieren.
  • Des weiteren ist es einsichtig, daß die Kondensatorwärmetauscher jeder Einheit zur Luftkühlung nutzbar sein können, in diesem Fall ist die Erfindung für die Kühlwasserseite der Einheiten anwendbar. Umgekehrt können die Einheiten zu Heizzwecken eingesetzt werden, für welchen Fall die Erfindung besonders für den Kondensatorwasserkreislauf anwendbar ist.

Claims (15)

1. Heiz- und/oder Kühlsystem mit einer Mehrzahl modularer Kälteerzeugungseinheiten (42), von denen jede mindestens ein Verdichtermittel (21), einen Verdampfer-Wärmetauscher (12) und einen Kondensator-Wärmetauscher (16) aufweist, Zuführ- und Rückführ- Fluidkanal-Mittel (26; 121, 122) an jeder Einheit, um ein Wärmeaustauschfluid durch den Verdampfer-Wärmetauscher (12) zu befördern; wobei die Zuführ- und Rückführ-Fluidkanal-Mittel (26; 121, 122) mit geeigneten Zuführ- und Rückführverteilermitteln (8, 22) verbunden sind, so daß die Verdampfer-Wärmetauscher (12) des Systems über die Verteilermittel (8, 22) parallel verbunden sind, und ein Pumpmittel (21), um das Wärmeaustauschfluid durch die Verteilermittel (8, 22) umzuwälzen, wobei das Pumpmittel (41) Pumpen- Steuermittel (32) aufweist, um den Fluß des Wärmeaustauschfluids zu verändern, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilmittel (24) mit jeder Einheit (22) verbunden sind, um selektiv mindestens eines der Zuführ- und Rückführ-Fluidkanal-Mittel (26; 121, 122) zu schließen, und daß das System weiterhin Differentialdruck-Erfassungsmittel (31) aufweist, um das Druckdifferential zwischen den Zuführ- und Rückführverteilermitteln (8, 22) zu erfassen, die Pumpen-Steuermittel (32) auf die Erfassungsmittel (31) reagieren, um den Fluß des Wärmeaustauschfluids zu verändern, um ein festgelegtes Druckdifferential aufrechtzuerhalten.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Führungsregler (34) aufweist, um die System-Steuerparameter zu überwachen und die modularen Einheiten (42), die Pumpmittel (41) und jedes Ventilmittel (24) zu steuern, wobei der Führungsregler (34) Signale von Temperatursensoren (36) in den Zuführ- und Rückführverteilermitteln (8, 22) erhält, Verdichter-Schaltschütze (37) für jedes Verdichtermittel (21) aufweist, die durch den Führungsregler (34) in Reaktion auf die Verteilertemperaturen aktiviert oder deaktiviert werden, und Mittel aufweist, um die Ventilmittel (28, 24) dieser Einheiten (42) zu bedienen, die deaktiviert werden, um die besonderen Zuführ- und Rückführ-Fluidkanal- Mittel (17, 18) zu schließen.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsregler (34) ausgewählte Verdichtermittel (21) in Abhängigkeit von den Verteilertemperaturen aktiviert oder deaktiviert, so daß alle Einheiten (42) im wesentlichen in gleicher Weise arbeiten.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel (24) auf jeder Einheit (42) so angeordnet sind, daß sie nur das Rückführ-Fluidkanal-Mittel (122) selektiv verschließen.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter zweite Zuführ- und Rückführ-Fluidkanal- Mittel (20, 127) aufweist, um Kondensatorfluid zum Kondensator- Wärmetauscher (16) jeder Einheit (42) zu befördern, wobei die zweiten Kanalmittel (20, 127) mit untereinander verbundenen Kondensatorfluid-Verteilern verbunden sind, so daß die Kondensator- Wärmetauscher (16) parallel verbunden sind, zweite Pumpmittel (14) zum Umwälzen des Kondensatorfluids, wobei die zweiten Pumpmittel (14) zweite Pumpen-Steuermittel aufweisen, um den Fluß des Kondensatorfluids zu verändern, und Kondensator-Ventilmittel (28), um selektiv mindestens eines der zweiten Zuführ- und Rückführkanalmittel (20, 127) auf jeder Einheit zu schließen.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Pumpen-Steuermittel (32) einen Kondensatorfluid-Druckdifferential-Sensor (31) aufweisen, um das Druckdifferential zwischen dem Kondensatorfluidzuführverteiler und -rückführverteiler (17, 18) zu erfassen, und zu dem Sensor abhängig ist, um den Fluß des Kondensatorfluids zu verändern, um ein festgelegtes Druckdifferential aufrechtzuerhalten.
7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatorfluid durch einen Kühlturm (19) zirkuliert.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Ventilmittel (24, 28) ein Servoventil (126) mit einem bewegbaren Ventilkopf (133) aufweist, um im wesentlichen gegen einen Ventilsitz in dem besonderen Rückführ- Fluidkanal-Mittel (124) zu dichten, einem mit dem Ventilkopf (133) verbundenen Kolben (132), einer Druckablaßleitung (134), um Fluid von dem Zuführverteilermittel (118, 123) zu dem Kolben (132) zu befördern, um das Ventil zu aktivieren, und Verschließmittel (136) zum selektiven Schließen der Druckablaßleitung (134).
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließmittel ein Reihen-Magnetventil (136) in der Druckablaßleitung (134) aufweisen.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (136) ein normalerweise geschlossenes Ventil ist, das die Druckablaßleitung (134) öffnet, wenn es erregt wird.
11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenstationssteuerung (38) eine Versorgungsspannung zu jedem der Magnetventile (136) oder Verdichterschütze (37) in Abhängigkeit der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Steuersignals schaltet, zur Betätigung der besonderen Verdichtermittel (21).
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpensteuerungs-(32) -mittel Motordrehzahlsteuermittel (32) aufweist, um die Drehzahl der Pumpenmittel zu verändern.
13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator-Wärmetauscher (16) ein luftgekühlter Wärmetauscher ist.
14. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturmeßeinrichtung (36) die Temperatur des Fluids in den Zuführ- und Rückführverteilermitteln (8, 22) mißt, und ein Führungsregler (34) die Verdichter (21) des Systems in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur und vorprogrammierten Instruktionen aktiviert oder deaktiviert, um einen Abfall oder Anstieg insbesondere der Temperaturen zu bewirken und zur gleichen Zeit insbesondere die Ventilbetätigungsmittel zu deaktivieren oder aktivieren.
15. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Klimatisiersystem ist und das Wärmeaustauschfluid Wasser ist.
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