EP0838644B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abtauen eines Kühlers einer Kälteanlage - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Abtauen eines Kühlers einer Kälteanlage Download PDF

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EP0838644B1 EP97118534A EP97118534A EP0838644B1 EP 0838644 B1 EP0838644 B1 EP 0838644B1 EP 97118534 A EP97118534 A EP 97118534A EP 97118534 A EP97118534 A EP 97118534A EP 0838644 B1 EP0838644 B1 EP 0838644B1
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    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
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    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/12—Removing frost by hot-fluid circulating system separate from the refrigerant system

Definitions

  • the invention relates to a method for Defrosting a cooler in a refrigeration system, the cooler by a coolant such as cold brine or the like.
  • the invention further relates to a refrigeration system according to the Preamble of claim 2.
  • Such a method and such systems are e.g. known from US-A-3,675,441.
  • Direct evaporators are electric or with hot gas defrosted.
  • Electric defrost heaters have high power losses, because the surface of the electric heating elements is approx. 300 ° C hot becomes.
  • the cooling point temperature is thereby during the defrosting process increased and must be after the end of defrosting with the new one Cooling process can be cooled down again. This means one additional energy input.
  • Hot gas defrosting processes are inexpensive in practice, however, it can be very unstable and it can freeze if the ice from the radiator fins heats up too quickly be blown off so that pieces of ice (residual ice) in small Clearance in front of the radiator fins without heat-conductive contact remain. Residual ice that is not in contact with the radiator fins cannot be further defrosted because of the heat transfer is missing.
  • the temperature at the end of the defrost is also on big problem because the measurement by the temperature sensor for the end of the defrost is only carried out selectively on the air cooler fins can. Through different temperature layers, too There is strong ice formation where the temperature sensor for the Defrost end is not placed.
  • the invention is based, a method and a task To design a refrigeration system of the type specified at the outset so that the defrosting process requires considerably less energy.
  • This object is achieved in that only that coolant located in the cooler by means of a Coolant circuit of the refrigeration system closed bypass line passed, heated therein and passed through the cooler. On this way it only needs. a reduced heat input compared to the known methods, because only that in the cooler located coolant needs to be heated to the Defrosting process, with heat loss to the pipe system outside the cooler can be avoided. Overall, the heating of the only in the cooler Giving coolant significantly saved energy over the known Method.
  • the right temperature for the end of defrosting can be easily determined by placing a temperature probe in the bypass line is used.
  • Fig. 1 shows a part of a refrigeration system a schematically illustrated cooler 1 in the direction of the arrow a coolant such as cold brine or the like flows through is and is arranged in a housing 2 in which a blower 3 is provided, the air through the cooler or its cooling fins blows.
  • a coolant such as cold brine or the like flows through
  • a the cooler bypass line 5 connected at 25 and 26, on which a heat exchanger 6 is arranged, through which Coolant in the bypass line 5 can be heated.
  • a pump 7 is arranged in the Bypass line 5.
  • a Shutoff valve 8 arranged in the coolant line 4 so that Cooler with the bypass line 5 compared to that not shown Coolant circuit can be shut off.
  • a corresponding one Shut-off valve can also be located downstream of the cooler 1 and the Branch of the bypass line 5 can be arranged.
  • At 9 is a drip pan with a drain 10-for the defrost water indicated.
  • a water heater can also be used or another heating device can be provided by means of the the coolant flowing through the bypass line 5 are heated can.
  • a temperature limiter is indicated, which Heat supply to the coolant to a certain temperature value limited.
  • Fig. 2 shows an immersion sleeve 16, according to the device Fig. 1 on the second branch 26 of the bypass line 5 from the Coolant line 4 for receiving a temperature measuring probe is used to control the temperature of the circulating through the bypass To determine coolant.
  • Fig. 3 shows a modified embodiment of the arrangement Fig. 1, wherein the bypass line 5 through the condensation pan 9 runs to thaw ice located there and thus the defrost water can drain freely at 10 and no further freezes.
  • Fig. 4 shows in a cross section a freezer island, as they used for example in department stores for the presentation of frozen goods becomes.
  • the outer insulation is U-shaped in cross section Designated housing 28 which to form a Cooling air circuit is hollow and in the upper area with Air outlet and inlet slots 29 is provided.
  • a cooler 31 is arranged, by means of which a Blower 32 air is conveyed, the housing in the direction of the arrow 28 flows through and between the slots 29 a cooling air curtain 33 forms over the goods to be cooled.
  • a cooling air curtain 33 forms over the goods to be cooled.
  • coolers are provided in a refrigeration system
  • the Coolant supplied via common supply lines be, the defrosting device described on each individual cooler provided immediately, so that cooler and Defrosting device form a thermal unit, even if the defrost circuit is removably attached to the cooler, as with the embodiment of FIG. 4th
  • the described embodiments give one rapid defrosting process, especially heating the goods is avoided in frozen food gondolas. Another advantage is that no water vapor forms during the defrosting process and saved up to 75% energy costs during the defrosting process can be. The heating connection values are low, so that current peaks are avoided.
  • the Circulation of the warm brine during the defrosting process is clear Determination of the end of defrost temperature. A residual ice formation will not permitted by the described defrosting device on the air cooler, so that a constant cooling capacity in cooling mode is achieved. Finally, described by the Defrosting device relieves the environment in that less Primary energy is used.
  • Fig. 4 can be between heater 6 and terminal 26
  • Check valve can be provided in line 5 to a To prevent a short circuit between the defrost circuit and the cooling circuit.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen eines Kühlers in einer Kälteanlage, wobei der Kühler von einem Kühlmittel wie kalter Sole od. dgl. durchströmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kälteanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2. Ein solches Verfahren und eine solche Anlage sind z.B. aus der US-A-3 675 441 bekannt.
Wenn sich bei derartigen Kälteanlagen Reif oder Eis am Kühler bildet, so wird zum Abtauen des Kühlers das in dem Kühlmittelkreislauf befindliche Kühlmittel erwärmt und durch den Kühler geleitet. Hierbei wird das gesamte im Kühlmittelkreislauf befindliche Kühlmittel erwärmt, wobei Wärmeverluste an das Leitungssystem auftreten, durch das das Kühlmittel strömt, so daß insgesamt eine höhere Wärmemenge zugeführt werden muß als für den Abtauvorgang am Kühler erforderlich.
Direktverdampfer (Kühler) werden elektrisch oder mit Heißgas abgetaut. Elektrische Abtauheizungen haben hohe Verlustleistungen, weil die Oberfläche der Elektroheizstäbe ca. 300 °C heiß wird. Die Kühlstellentemperatur wird dadurch beim Abtauvorgang erhöht und muß nach dem Abtauende bei dem neu einsetzenden Kühlprozeß wieder heruntergekühlt werden. Dies bedeutet einen zusätzlichen Energieeinsatz.
Hinzu kommt, daß das Tauwasser u.a. auf die heißen Elektroheizstäbe tropft und so eine ungewünschte Wasserdampfbildung entsteht. Wasserdampf schädigt nicht nur die zu kühlenden Waren, sondern führt unterhalb der 0-Grad-Grenze zu starker Eisbildung innerhalb der Kühlstelle.
Heißgas-Abtauverfahren sind in der Praxis zwar kostengünstig, jedoch unter Umständen sehr instabil und es kann im Tiefkühlbereich durch zu schnelles Aufheizen das Eis von den Kühlerlamellen abgesprengt werden, so daß Eisstücke (Resteis) in geringem Abstand vor den Kühlerlamellen ohne wärmeleitfähigen Kontakt verbleiben. Resteis, das keinen Kontakt mit den Kühlerlamellen hat, kann nicht weiter abgetaut werden, weil der Wärmeübergang fehlt.
Somit ist auch das Erfassen der Temperatur am Abtauende ein großes Problem, weil die Messung durch den Temperaturfühler für das Abtauende nur punktuell an den Luftkühlerlamellen erfolgen kann. Durch unterschiedliche Temperaturschichtungen kann auch dort starke Eisbildung entstehen, wo der Temperaturfühler für das Abtauende nicht plaziert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Kälteanlage der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß für den Abtauvorgang erheblich weniger Energie benötigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur das im Kühler befindliche Kühlmittel durch eine gegenüber dem Kühlmittelkreislauf der Kälteanlage abgeschlossene Bypassleitung geleitet, darin erwärmt und durch den Kühler geleitet wird. Auf diese Weise bedarf es nur. einer verringerten Wärmezufuhr gegenüber den bekannten Verfahren, weil nur das im Kühler befindliche Kühlmittel erwärmt zu werden braucht, um den Abtauvorgang durchzuführen, wobei auch Wärmeverluste an das außerhalb des Kühlers liegende Leitungssystem vermieden werden. Insgesamt wird durch die Erwärmung des nur im Kühler befindlichen Kühlmittels erheblich Energie eingespart gebenüber den bekannten Verfahren.
Zugleich kann durch das erfindungsgemäße Verfahren während des Abtauvorgangs die richtige Temperatur für das Abtauende in einfacher Weise ermittelt werden, indem eine Temperatursonde in der Bypassleitung eingesetzt wird.
Die Erfindung wird bspw. anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
in einer schematischen Darstellung einen Kühler mit Abtauvorrichtung,
Fig. 2
die Anordnung einer Tauchhülse bei der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3
eine Abwandlung der Bauweise nach Fig. 1, und
Fig. 4
einen schematischen Querschnitt durch eine Tiefkühlinsel mit Abtauvorrichtung.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise einen Teil einer Kälteanlage mit einem schematisch dargestellten Kühler 1, der in Pfeilrichtung von einem Kühlmittel, wie bspw. kalter Sole od. dgl., durchströmt wird und in einem Gehäuse 2 angeordnet ist, in dem ein Gebläse 3 vorgesehen ist, das Luft durch den Kühler bzw. dessen Kühllamellen bläst.
An die durch den Kühler 1 führende Kühlmittelleitung 4 ist eine den Kühler umgehende Bypassleitung 5 bei 25 und 26 angeschlossen, an der ein Wärmetauscher 6 angeordnet ist, durch den das Kühlmittel in der Bypassleitung 5 erwärmt werden kann. In der Bypassleitung 5 ist eine Pumpe 7 angeordnet. Stromaufwärts von dem Kühler 1 und der Abzweigung 25 der Bypassleitung 5 ist ein Absperrventil 8 in der Kühlmittelleitung 4 angeordnet, damit der Kühler mit der Bypassleitung 5 gegenüber dem nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf abgesperrt werden kann. Ein entsprechendes Absperrventil kann auch stromabwärts von dem Kühler 1 und der Abzweigung der Bypassleitung 5 angeordnet werden.
Wenn nach einer gewissen Betriebszeit der Kälteanlage Eisbildung an dem Kühler 1 auftritt, wird zum Abtauen des Kühlers 1 die Kühlmittelzufuhr zum Kühler durch das Absperrventil 8 abgesperrt und die Pumpe 7 eingeschaltet, während über den Wärmetauscher 6 das durch die Bypassleitung 5 und den Kühler 1 zirkulierende Kühlmittel erwärmt wird. Hierbei wird nur die im Kühler 1 und in der Bypassleitung befindliche Kühlmittelmenge erwärmt, um den Kühler 1 von innen heraus durch das erwärmte Kühlmittel abzutauen, so daß der Abtauvorgang schnell und mit einem minimalen Energieaufwand durchgeführt werden kann, während nach dem bekannten Verfahren das gesamte im Kühlmittelkreislauf enthaltene Kühlmittel erwärmt und durch den Kühler geleitet wird.
Bei 9 ist eine Auffangwanne mit einem Ablauf 10-für das Abtauwasser angedeutet.
Anstelle eines Wärmetauschers 6 kann auch ein Durchlauferhitzer oder eine andere Heizeinrichtung vorgesehen werden, mittels der das durch die Bypassleitung 5 strömende Kühlmittel erwärmt werden kann. Bei 11 ist ein Temperaturbegrenzer angedeutet, der die Wärmezufuhr an das Kühlmittel auf einen bestimmten Temperaturwert begrenzt.
Dadurch, daß bei dieser Abtauvorrichtung nur das im Kühler 1 und in der Bypassleitung 5 enthaltene Kühlmittel erwärmt wird, kann der für den Abtauvorgang erforderliche Energieaufwand auf 12 % des Energieaufwandes abgesenkt werden, der nach dem Stand der Technik für einen elektrischen Abtauvorgang erforderlich ist. Da beim Abtauvorgang die zugeführte Wärmeenergie getaktet bzw. schrittweise zugeführt wird, können durch die verringerte Wärmeleistung bei der beschriebenen Abtauvorrichtung auch die im Stand der Technik auftretenden hohen Stromspitzen reduziert werden, die aufgrund der hohen Anschlußleistung beim Takten auftreten.
Fig. 2 zeigt eine Tauchhülse 16, die bei der Vorrichtung nach Fig. 1 an der zweiten Abzweigung 26 der Bypassleitung 5 von der Kühlmittelleitung 4 zur Aufnahme einer Temperaturmeßsonde eingesetzt ist, um die Temperatur des durch den Bypass zirkulierenden Kühlmittels zu ermitteln.
Wird mittels der Temperaturmeßsonde in der Tauchhülse 16 bspw. eine Temperatur von +10 °C gemessen, so wird der Abtauvorgang beendet und der Kühlprozeß wieder eingeleitet, weil durch eine Temperatur von +10 °C im Abtaukreislauf das Ende eines Abtauvorgangs angezeigt wird, bei dem keine Eisbildung mehr vorhanden ist. Auf diese Weise erhält man während des Abtauvorgangs eine klare Bestimmung der Abtauendtemperatur.
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 1, wobei die Bypassleitung 5 durch die Tauwasserwanne 9 verläuft, um dort befindliches Eis aufzutauen und damit das Tauwasser bei 10 ungehindert ablaufen kann und nicht weiter gefriert.
Fig. 4 zeigt in einem Querschnitt eine Tiefkühlinsel, wie sie bspw. in Kaufhäusern zur Präsentation von Tiefkühlwaren verwendet wird. Mit 27 ist die äußere Isolierung eines im Querschnitt U-förmigen Gehäuses 28 bezeichnet, das zur Ausbildung eines Kühlluftkreislaufs hohl ausgebildet und im oberen Bereich mit Luft-Aus- und Eintrittsschlitzen 29 versehen ist. Zwischen der inneren Bodenfläche 30 des hohlen Gehäuses 28 und der Bodenisolierung 27 ist ein Kühler 31 angeordnet, durch den mittels eines Gebläses 32 Luft gefördert wird, die in Pfeilrichtung das Gehäuse 28 durchströmt und zwischen den Schlitzen 29 einen Kühlluftschleier 33 über der zu kühlenden Ware bildet. Bei 4 ist die durch den Kühler 31 geführte Leitung 4 der Vorrichtung von Fig. 1 mit dem Absperrventil 8 wiedergegeben. Während bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen der Abtaukreislauf mit der Bypassleitung 5 unmittelbar mit dem Kühler 1 eine Einheit bildet, ist bei dieser Ausführungsform aus Montagegründen der Abtaukreislauf mit der Bypassleitung 5 unmittelbar unter der Tiefkühlinsel bzw. außerhalb der Isolierung 27 angeordnet und über lösbare Abzweigungen 25, 26 mit der Kühlmittelleitung 4 verbunden. Auf diese Weise kann eine derartige Tiefkühlinsel ohne weiteres mit einem solchen Abtaukreislauf nachgerüstet werden oder es kann der Abtaukreislauf gesondert gewartet werden, ohne daß hierdurch der Kühlbetrieb durch den Kühler 31 beeinträchtigt wird. An den Abzweigstellen 25 und 26 können entsprechende Mehrwegeventile vorgesehen sein. Auch bei dieser Ausgestaltung bildet der Kühler 31 mit Abtauvorrichtung in Form der Bypassleitung 5 eine Einheit ohne lange Verbindungsleitungen, so daß auch bei dieser Ausführungsform eine schnelle und effiziente Abtauung bei möglichst geringem Energieeinsatz erreicht wird.
Durch die schnelle und wirksame Abtauung bei der Anordnung nach Fig. 4 wird ein Antauen der Tiefkühlwaren in dem Gehäuse 28 und damit eine Unterbrechung der Kühlkette verhindert.
Wenn bei einer Kälteanlage mehrere Kühler vorgesehen sind, die über gemeinsame Versorgungsleitungen mit Kühlmittel versorgt werden, so wird die beschriebene Abtauvorrichtung an jedem einzelnen Kühler unmittelbar vorgesehen, so daß Kühler und Abtauvorrichtung eine wärmetechnische Einheit bilden, auch wenn der Abtaukreislauf abmontierbar am Kühler angebracht ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4.
Durch die beschriebenen Ausführungsformen erhält man einen schnellen Abtauvorgang, wobei vor allem ein Aufheizen der Waren in Tiefkühl-Verkaufsgondeln vermieden wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß sich kein Wasserdampf während des Abtauvorgangs bildet und bis 75 % Energiekosten während des Abtauvorgangs eingespart werden können. Es ergeben sich niedrige Heizungsanschlußwerte, so daß Stromspitzen vermieden werden.
Neben einem montagefreundlichen Aufbau ergibt sich durch die Zirkulation der Warmsole während des Abtauvorgangs eine klare Bestimmung der Abtauendtemperatur. Eine Resteisbildung wird durch die beschriebene Abtauvorrichtung am Luftkühler nicht zugelassen, so daß eine gleichbleibende Kälteleistung im Kühlbetrieb erreicht wird. Schließlich wird durch die beschriebene Abtauvorrichtung die Umwelt dadurch entlastet, daß weniger Primärenergie zum Einsatz kommt.
Diese Vorteile werden vor allem dadurch erreicht, daß im Bypasskreislauf als Wärmeträger flüssige Sole verwendet wird, die einen um den Faktor 50 besseren Wärmeleitkoeffizienten hat als ein gasförmiges Kältemittel. So ist der Wärmeleitkoeffizient für gasförmiges HFCKW-Kältemittel R 22 W/mk = 0,01, während der Wärmeleitkoeffizient für Kaltsole W/mk = 0,5 beträgt. Wenn ein flüssiges Medium wie Kaltsole verwendet wird, entfällt eine Förderung durch einen Verdichter unter Druck, wie es bei Heißgas der Fall ist.
In Fig. 4 kann zwischen Heizeinrichtung 6 und Anschluß 26 ein Rückschlagventil in der Leitung 5 vorgesehen werden, um einen Kurzschluß zwischen Abtaukreislauf und Kühlkreislauf zu verhindern.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Abtauen eines Kühlers (1) bzw. Wärmetauschers in einer Kälteanlage mit einem Kühlmittelkreislauf, wobei der Kühler vom einem Kühlmittel wie kalter Sole durchströmt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (1) gegenüber dem Kühlmittelkreislauf abgesperrt und nur das im Kühler (1) befindliche Kühlmittel erwärmt wird, wobei man dieses durch den Kühler (1) über eine Bypassleitung (5) zirkulieren läßt.
  2. Kälteanlage mit einem in einem Kühlmittelkreislauf angeordneten Kühler (1) bzw. Wärmetauscher und einer Vorrichtung zum Abtauen des Kühlers bzw. Wärmetauschers, bei der der Kühler von einem Kühlmittel wie Sole durchströmt wird,
    gekennzeichnet durch Mittel zum Absperren des Kühlers bzw. Wärmetauschers gegenüber dem Kühlmittelkreislauf und
    eine den Kühler (1) umgehende Bypassleitung (5), in der eine Pumpe (7) und eine Heizeinrichtung (6) angeordnet sind.
  3. Kälteanlage nach Anspruch 2, wobei die Heizeinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist.
  4. Kälteanlage nach Anspruch 2, wobei die Heizeinrichtung als Durchlauferhitzer ausgebildet ist.
  5. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Temperaturbegrenzer (11) an der Heizeinrichtung (6) vorgesehen ist.
  6. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Bypassleitung (5) eine Temperaturmeßsonde (16) im Rücklauf vor der Pumpe (7) angeordnet ist, mittels der die Temperatur des den Bypass durchströmenden Kühlmittels zur Bestimmung des Abtauendes festgestellt werden kann.
  7. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bypassleitung (5) durdh eine Tauwasserwanne (9) geführt ist.
  8. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bypassleitung (5) über lösbare Anschlußstellen (25, 26) mit der Kühlmittelleitung (4) lösbar verbunden ist.
EP97118534A 1996-10-25 1997-10-24 Verfahren und Vorrichtung zum Abtauen eines Kühlers einer Kälteanlage Expired - Lifetime EP0838644B1 (de)

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EP0838644A2 EP0838644A2 (de) 1998-04-29
EP0838644A3 EP0838644A3 (de) 2000-06-07
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