DE9404321U1 - Refrigeration system - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kälteerzeugungsanlage zur Lieferung von Kälte für Klimasysteme für die Raumtemperierung oder Prozeßkühlung.The invention relates to a refrigeration system for supplying cold for air conditioning systems for room temperature control or process cooling.
In den meisten Gebäuden hat die Kältelast eine deutliche Mittagsspitze mit entsprechend hoher elektrischer Leistungsaufnahme. Wenn die Kälteerzeugungsanlage ausschließlich mit Kältemaschinen betrieben wird, entsteht ein hoher Stromverbrauch in den Spitzenzeiten. Es ist bekannt, Kälteerzeugungsanlagen mit Eisspeichern auszustatten, die zu Zeiten niedriger Stromtarife mit Kälte geladen und zu den Bedarfszeiten entladen werden. Solche Eisspeicher sind statische Behälter, die ein von Sole (Glykol-Wasser-Gemisch) durchströmtes Rohrsystem enthalten, das von Wasser umgeben ist. Die Sole wird von der Kältemaschine auf eine unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser liegende Temperatur gekühlt. Sie überträgt diese Kälte auf das im Eisspeicher enthaltene Wasser, das dadurch gefriert. Beim Entladen des Eis-In most buildings, the cooling load has a clear midday peak with a correspondingly high electrical power consumption. If the cooling system is operated exclusively with cooling machines, high electricity consumption occurs during peak times. It is known to equip cooling systems with ice storage tanks, which are charged with cold at times when electricity tariffs are low and discharged when required. Such ice storage tanks are static containers that contain a system of pipes through which brine (a mixture of glycol and water) flows and which is surrounded by water. The brine is cooled by the cooling machine to a temperature below the freezing point of water. It transfers this cold to the water contained in the ice storage tank, which freezes as a result. When the ice is discharged, the water is cooled to the freezing point of water.
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Speichers wird die Sole durch den Eisspeicher zu einem Kälteabnehmer geleitet. Die im Eisspeicher aufgenommene Kälte wird zum Kälteabnehmer übertragen. Beim Aufladen des Eisspeichers steht die Kühlenergie der Kältemaschine nicht für den Kälteabnehmer zur Verfugung. Daher kann in dieser Zeit die Kälteerzeugungsanlage keine externe Kühlaufgabe erfüllen.The brine is passed through the ice storage tank to a cooling consumer. The cold absorbed in the ice storage tank is transferred to the cooling consumer. When the ice storage tank is being charged, the cooling energy of the refrigeration machine is not available for the cooling consumer. Therefore, the refrigeration system cannot perform any external cooling task during this time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälteerzeugungsanlage zu schaffen, die vielseitige Betriebsarten ermöglicht.The invention is based on the object of creating a refrigeration system that enables versatile operating modes.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1.This object is achieved according to the invention with the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Kälteerzeugungsanlage enthält ein an eine Lade-Rücklaufleitung des Eisspeichers angeschlossenes zweites Regelventil, das mit dem Einlaß des Kälteabnehmers verbunden ist. Dieses zweite Regelventil ermöglicht es, in der Aufladephase des Eisspeichers, in der der Eisspeicher mit der Kältemaschine in einen Kreislauf geschaltet ist, von diesem Kreislauf einen Teil der kalten Flüssigkeit abzuzweigen, durch den Kälteabnehmer zu leiten und anschließend dem Kreislauf wieder zuzuführen. Damit ist während der Aufladephase des Eisspeichers ein Schwachlastbetrieb des Kälteabnehmers möglich. Die Erfindung gestattet es, während des nächtlichen Ladebetriebes z. B. 20 % der Ladeleistung für die Deckung von geringen Kältelasten zur Verfügung zu stellen.The refrigeration system according to the invention contains a second control valve connected to a charging return line of the ice storage tank, which is connected to the inlet of the cooling consumer. This second control valve makes it possible, during the charging phase of the ice storage tank, in which the ice storage tank is connected to a circuit with the refrigeration machine, to branch off part of the cold liquid from this circuit, to pass it through the cooling consumer and then to feed it back into the circuit. This makes it possible to operate the cooling consumer at low loads during the charging phase of the ice storage tank. The invention makes it possible to make 20% of the charging power available during night-time charging operation, for example, to cover low cooling loads.
Vorzugsweise ist das zweite Regelventil ein Mischventil, dessen zweiter Einlaß mit dem Auslaß des Kälteverbrauchers verbunden ist. Das Mischventil erlaubt einerseits eine Regelung der Temperatur der dem Kälte-Preferably, the second control valve is a mixing valve whose second inlet is connected to the outlet of the cooling consumer. The mixing valve allows, on the one hand, the temperature of the cooling consumer to be regulated.
abnehmer zur Verfügung gestellten Flüssigkeit und bewirkt andererseits, daß die Temperatur dieser Flüssigkeit stets über O 0C liegt, obwohl die Sole während des Ladevorgangs stets unter 0 0C gehalten wird und werden muß. Hierzu kann der Anteil der dem ersten Einlaß des Mischventils zugeführten kalten Sole auf etwa 25 % beschränkt sein.liquid made available to the consumer and, on the other hand, ensures that the temperature of this liquid is always above 0 0 C, although the brine is and must always be kept below 0 0 C during the charging process. For this purpose, the proportion of cold brine fed to the first inlet of the mixing valve can be limited to about 25 %.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following, an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the single figure of the drawing.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Kälteerzeugungsanlage.The drawing shows a schematic representation of the refrigeration system.
Die Kälteerzeugungsanlage 10 ist an einen Kälteabnehmer KA angeschlossen, bei dem es sich vornehmlich um einen Wärmetauscher handelt, auf dessen Primärseite ein Netz aus zahlreichen Kälteverbrauchern angeschlossen ist. Wärmeträger ist hier Wasser mit Gefrierpunkt 0 0C. Das dargestellte Leitungssystem bildet einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, in dem Sole zirkuliert, die einen unter 0 0C liegenden Gefrierpunkt hat. Eine Vorlaufleitung 12 führt dem Kälteabnehmer KA kalte Flüssigkeit zu. Die Flüssigkeit verläßt den Kälteabnehmer KA durch die Rücklaufleitung 13. Die Rücklaufleitung 13 ist mit der Vorlaufleitung 12 über einen ersten Strömungszweig verbunden, der in dieser Reihenfolge hintereinander folgende Komponenten enthält: eine Pumpe PE, den Eisspeicher ES, ein Ventil 14 einer Ventilvorrichtung Wl und das erste Regelventil RVl. Dieser zweite Strömungszweig bildet den Entladeweg des Eisspeichers ES.The refrigeration system 10 is connected to a cold consumer KA, which is primarily a heat exchanger, on the primary side of which a network of numerous cold consumers is connected. The heat transfer medium here is water with a freezing point of 0 0 C. The pipe system shown forms a closed liquid circuit in which brine circulates, which has a freezing point below 0 0 C. A supply line 12 supplies cold liquid to the cold consumer KA. The liquid leaves the cold consumer KA through the return line 13. The return line 13 is connected to the supply line 12 via a first flow branch, which contains the following components in this order: a pump PE, the ice storage tank ES, a valve 14 of a valve device Wl and the first control valve RVl. This second flow branch forms the discharge path of the ice storage tank ES.
Die Rücklaufleitung 13 ist ferner über einen zweiten Strömungszweig mit der Vorlaufleitung 12 verbunden. Dieser zweite Strömungszweig enthält in dieser Reihenfolge eine Pumpe Pl, die Kältemaschine KM2 und ein Ventil 16 einer Ventilvorrichtung W2. Über den zweiten Strömungszweig kann die Kältemaschine KM den Kälteabnehmer KA versorgen.The return line 13 is also connected to the supply line 12 via a second flow branch. This second flow branch contains, in this order, a pump Pl, the refrigeration machine KM2 and a valve 16 of a valve device W2. The refrigeration machine KM can supply the refrigeration consumer KA via the second flow branch.
Von dem ersten Strömungszweig zweigt zwischen Eisspeicher ES und dem Ventil 14 eine Lade-Rücklaufleitung 18 ab, die ein zweites Ventil 15 der Ventilvorrichtung Wl und eine Drosselstelle D enthält und mit dem Einlaß der Pumpe Pl verbunden ist. Die beiden Ventile 14 und 15 der Ventilvorrichtung Wl werden von einem gemeinsamen Antrieb gegenläufig zueinander angetrieben, d. h. wenn das Ventil 14 geöffnet ist, ist das Ventil 15 geschlossen, und umgekehrt.A charging return line 18 branches off from the first flow branch between the ice storage ES and the valve 14, which contains a second valve 15 of the valve device Wl and a throttle point D and is connected to the inlet of the pump Pl. The two valves 14 and 15 of the valve device Wl are driven in opposite directions to one another by a common drive, i.e. when the valve 14 is open, the valve 15 is closed, and vice versa.
Von dem Auslaß der Kältemaschine KM zweigt über ein zweites Ventil 17 der Ventilvorrichtung W2 eine Leitung 19 ab, die mit dem Einlaß des Eisspeichers ES verbunden ist. Die Ventile 16 und 17 der Ventilvorrichtung W2 werden ebenfalls von einem gemeinsamen Antrieb gegenläufig zueinander angetrieben.A line 19 branches off from the outlet of the refrigeration machine KM via a second valve 17 of the valve device W2, which is connected to the inlet of the ice storage tank ES. The valves 16 and 17 of the valve device W2 are also driven in opposite directions to one another by a common drive.
Die Leitung 19, die an den Auslaß der Pumpe PE angeschlossen ist, ist ferner mit einer Leitung 20 verbunden, die zu dem zweiten Einlaß "3" des Regelventils RVl führt. Das Regelventil RVl ist ein Mischventil, dessen erster Einlaß "2" mit dem Ventil 14 verbunden ist und dessen Auslaß "1" an die Vorlaufleitung 12 angeschlossen ist. Ein Motor 21 steuert das Mischverhältnis der Einlasse "2" und "3". Dieser Motor 21 wird von einem Temperaturfühler 22 gesteuert, der z. B. die Temperatur im Vorlauf zum Kälteabnehmer KA erfaßt.The line 19, which is connected to the outlet of the pump PE, is also connected to a line 20, which leads to the second inlet "3" of the control valve RVl. The control valve RVl is a mixing valve, the first inlet "2" of which is connected to the valve 14 and the outlet "1" of which is connected to the supply line 12. A motor 21 controls the mixing ratio of the inlets "2" and "3". This motor 21 is controlled by a temperature sensor 22, which, for example, detects the temperature in the supply line to the cooling consumer KA.
In der Betriebsart A "Eisspeicher entladen" ist die Pumpe Pl ausgeschaltet und die Pumpe PE eingeschaltet. Das Ventil 14 der Ventilvorrichtung Wl ist offen, Ventil 15 ist geschlossen. Das Ventil 16 der Ventilvorrichtung W2 ist geschlossen, Ventil 17 ist offen. Die Flüssigkeit strömt von der Rücklaufleitung 13 durch die Pumpe PE zum Eisspeicher ES, wobei ein Teil dieser Flüssigkeit zum zweiten Einlaß "3" des Regelventils RVl abgezweigt wird. Die den Eisspeicher ES verlassende kalte Flüssigkeit, die dem Einlaß "2" des Regelventils RVl zugeführt wird, mischt sich mit der dem Einlaß "3" zugeführten wärmeren Flüssigkeit und das Gemisch wird der Vorlaufleitung 12 zugeführt.In operating mode A "discharge ice storage", pump Pl is switched off and pump PE is switched on. The valve 14 of the valve device Wl is open, valve 15 is closed. The valve 16 of the valve device W2 is closed, valve 17 is open. The liquid flows from the return line 13 through the pump PE to the ice storage ES, with part of this liquid being branched off to the second inlet "3" of the control valve RVl. The cold liquid leaving the ice storage ES, which is fed to the inlet "2" of the control valve RVl, mixes with the warmer liquid fed to the inlet "3" and the mixture is fed to the supply line 12.
In der Betriebsart B "Kältemaschine versorgt Kälteabnehmer" ist die Pumpe Pl eingeschaltet und die Pumpe PE ausgeschaltet. Das Regelventil RV ist nicht in Betrieb und die Ventile 14 und 16 sind offen. Die Flüssigkeit fließt von der Rücklauf leitung 13 über die Pumpe Pl, die Kältemaschine KM und das Ventil 16 zur Vorlaufleitung 12.In operating mode B "refrigerator supplies cooling consumer" the pump Pl is switched on and the pump PE is switched off. The control valve RV is not in operation and the valves 14 and 16 are open. The liquid flows from the return line 13 via the pump Pl, the refrigeration machine KM and the valve 16 to the supply line 12.
In der Betriebsart C "Kältemaschine plus Eisspeicher Entladebetrieb" sind beide Pumpen Pl und PE eingeschaltet. Das Regelventil RVl ist in Betrieb und die Ventile 14 und 16 sind offen. Die Flüssigkeit strömt von Rücklaufleitung 13 durch die Pumpe Pl, die Kältemaschine KM und das Ventil 16 zur Vorlaufleitung 12. Gleichzeitig strömt Flüssigkeit von der Rücklaufleitung 13 zur Pumpe PE. Von dort verzweigt sie sich einerseits zum Eisspeicher ES und von dort über das Ventil 14 zum Regelventil RV und andererseits unmittelbar zum Regelventil RV, von dessen Auslaß "1" sie zur Rücklaufleitung 12 strömt.In operating mode C "refrigerator plus ice storage unloading operation" both pumps Pl and PE are switched on. The control valve RVl is in operation and the valves 14 and 16 are open. The liquid flows from the return line 13 through the pump Pl, the refrigeration machine KM and the valve 16 to the flow line 12. At the same time, liquid flows from the return line 13 to the pump PE. From there it branches off on the one hand to the ice storage ES and from there via the valve 14 to the control valve RV and on the other hand directly to the control valve RV, from whose outlet "1" it flows to the return line 12.
In der Betriebsart D "Eisspeicher - Ladebetrieb" ist die Pumpe Pl eingeschaltet und die Pumpe PE ausgeschaltet. Das Regelventil RVl ist auf vollen Durchlaß "2-1" geschaltet, der Einlaß "3" ist damit gesperrt. Die Ventile 15 und 17 sind offen. Die Flüssigkeit strömt von der Kältemaschine KM über das Ventil 17 zum Eisspeicher ES und von dort durch das Ventil 15 und die Lade-Rücklaufleitung 18 zur Pumpe Pl und von dieser zurück zur Kältemaschine KM.In operating mode D "Ice storage - charging operation" the pump Pl is switched on and the pump PE is switched off. The control valve RVl is switched to full flow "2-1", the inlet "3" is thus blocked. The valves 15 and 17 are open. The liquid flows from the refrigeration machine KM via the valve 17 to the ice storage ES and from there through the valve 15 and the charging return line 18 to the pump Pl and from there back to the refrigeration machine KM.
Um bei der Betriebsart D den Kälteabnehmer KA zusätzlich mit einer Teillast, z. B. im Nachtbetrieb, versorgen zu können, ist die Lade-Rücklauf leitung 18 mit dem ersten Einlaß "2" eines zweiten Regelventils RV2 verbunden, dessen Auslaß "1" über eine Pumpe P3 mit der Vorlaufleitung 12 verbunden ist. Der zweite Einlaß "3" des Regelventils RV2 ist an die Rücklaufleitung 13 angeschlossen. Das Regelventil RV2 ist ein Mischventil, das von einem Motor 23 eingestellt wird, welcher von dem Temperaturfühler 22 gesteuert ist. Der Durchlaß des Einlasses "2" hat eine Mengenbegrenzung, z. B. auf 25 % des Gesamtdurchlasses des Regelventils RV2. Beim Ladebetrieb des Eisspeichers wird von der Lade-Rücklaufleitung 18 ein Teil der kalten Flüssigkeit abgezweigt und in dem Regelventil RV2 mit Flüssigkeit aus der Rücklaufleitung 13 vermischt. Das Gemisch wird von der Pumpe P3 der Vorlauf leitung 12 zugeführt. Auf diese Weise ist während des Ladebetriebs des Eisspeichers ein Schwachlastbetrieb des Kälteabnehmers möglich.In order to be able to supply the cold consumer KA with a partial load in operating mode D, e.g. during night operation, the charging return line 18 is connected to the first inlet "2" of a second control valve RV2, whose outlet "1" is connected to the flow line 12 via a pump P3. The second inlet "3" of the control valve RV2 is connected to the return line 13. The control valve RV2 is a mixing valve, which is set by a motor 23, which is controlled by the temperature sensor 22. The passage of the inlet "2" has a quantity limit, e.g. to 25% of the total passage of the control valve RV2. When the ice storage unit is charging, part of the cold liquid is branched off from the charging return line 18 and mixed in the control valve RV2 with liquid from the return line 13. The mixture is fed by the pump P3 to the flow line 12. In this way, low-load operation of the cooling consumer is possible during the charging operation of the ice storage tank.
Die durch den Eisspeicher ES strömende Sole bleibt unter 0 0C, während die von Pumpe P3 durch den Wärmetauscher WT getriebene Sole zur Vermeidung von Frostschäden am primären Wasserkreislauf durch das Regelventil RV2 über dem Gefrierpunkt gehalten wird. Die Men-The brine flowing through the ice storage ES remains below 0 0 C, while the brine driven by pump P3 through the heat exchanger WT is kept above the freezing point by the control valve RV2 to prevent frost damage to the primary water circuit. The quantity
genbegrenzung am Regelventil RVl sorgt für einen Vorrang des Ladebetriebs dergestalt, daß die Lade-Rücklauftemperatur nach dem Eisspeicher ES stets unter 0 0C bleibt.The temperature limitation on the control valve RVl ensures that the charging operation takes priority in such a way that the charging return temperature after the ice storage tank ES always remains below 0 0 C.
Claims (4)
daß von dem ersten Strömungszweig zwischen Eisspeicher (ES) und dem ersten Regelventil (RVl) eine zum Einlaß des zweiten Strömungszweiges führende Lade-Rücklaufleitung (18) abzweigt, welche über ein zweites Regelventil (RV2) mit dem Einlaß des Kälteabnehmers (KA) verbunden ist.characterized,
that a charging return line (18) leading to the inlet of the second flow branch branches off from the first flow branch between the ice storage (ES) and the first control valve (RVl), which is connected to the inlet of the cooling consumer (KA) via a second control valve (RV2).
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