EP1050724A2 - Kälteanlage - Google Patents

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EP1050724A2
EP1050724A2 EP00109556A EP00109556A EP1050724A2 EP 1050724 A2 EP1050724 A2 EP 1050724A2 EP 00109556 A EP00109556 A EP 00109556A EP 00109556 A EP00109556 A EP 00109556A EP 1050724 A2 EP1050724 A2 EP 1050724A2
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EP
European Patent Office
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refrigeration
refrigerant
evaporators
consumer
evaporator
Prior art date
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Withdrawn
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EP00109556A
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English (en)
French (fr)
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EP1050724A3 (de
Inventor
Klaus Koch
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/22—Refrigeration systems for supermarkets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • F25B47/022—Defrosting cycles hot gas defrosting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel

Definitions

  • the invention relates to a refrigeration system for cooling at least one refrigeration consumer by means of a normal cooling circuit and / or a freezing circuit with at least one compressor unit and at least one condenser, in which each the cooling consumer is preceded by an expansion valve.
  • Refrigeration systems are operated, for example, in supermarkets. They supply in there general a variety of refrigeration consumers, such as cold rooms, refrigeration and Freezer. For this purpose, a one- or multi-component circulates in them Refrigerant or refrigerant mixture.
  • a refrigeration system like that from the DE-PS 39 28 430 is known - has a condenser in which the under pressure standing refrigerants through indirect heat exchange, preferably against outside air, is condensed.
  • the liquid refrigerant from the condenser is fed to a collection container.
  • a collection container There must always be as much refrigerant in a refrigeration system as it does at maximum cooling demand, the evaporators of all cooling consumers are filled can. However, since individual evaporators are only partially used when cooling is low are filled or even completely empty, the excess refrigerant must during these times are collected in the designated container.
  • the refrigerant is fed to the refrigeration consumers from the collection container.
  • Each The cooling consumer is an expansion device, preferably an expansion valve upstream, in which the in the cold consumer or the or Evaporator of the refrigerant flowing refrigerant is relaxed. That so expanded refrigerant is evaporated in the evaporators of the refrigerant consumers and thus cools the corresponding refrigeration furniture and rooms.
  • the refrigerant evaporated in this way is then passed through a suction line Compressor unit supplied.
  • These compressor units can have one or more stages be trained.
  • the individual compressor stages usually have several in parallel switched compressor. These compress and convey the refrigerant a riser in turn to the previously mentioned condenser. While the Compressor unit normally in one, in the basement one Is located in the supermarket, the condenser is on the roof of the supermarket.
  • Refrigeration system or the evaporators arranged in the refrigeration consumers must be in are defrosted at regular intervals because of frosting or icing on the Evaporators lead to a reduction in the efficiency of the evaporators.
  • a Defrosting is the so-called electrical defrost. With this the Evaporator defrosted by means of heaters arranged on and / or in them. This However, the procedure leads to an undesirable increase in electrical consumption Energy.
  • So-called compressed gas defrosting is an alternative to the electrical defrosting described on.
  • the one Has temperature between 35 ° C and 45 ° C, from the collection container Evaporators or evaporator groups supplied.
  • the installation effort for this Pressurized gas defrosting is, however, comparatively high, since for every evaporator or a separate pressurized gas line must be provided for each evaporator group.
  • the object of the present invention is to provide a refrigeration system of the generic type specify that avoids this disadvantage.
  • a refrigeration system which is thereby is distinguished by the fact that at least one of the cold consumers also has a directly controlled one Solenoid valve to the corresponding expansion valve of the refrigeration consumer is arranged in parallel.
  • the refrigeration system according to the invention is based on the embodiment shown in the figure explained in more detail.
  • the figure shows a refrigeration consumer V of a normal cooling or freezing cycle, an expansion valve a, via which the refrigerant in the evaporator in cooling mode is injected, assigned or upstream.
  • every cold consumer is an expansion valve upstream of the refrigeration system, in which the in the Cold consumer or the evaporator or the evaporator of the cold consumer flowing Refrigerant is relaxed.
  • the refrigerant so relaxed is in the evaporators of the Refrigerant consumers evaporate and cool the corresponding refrigeration units and -spaces of the normal and / or deep-freeze circuit.
  • the refrigerant to be evaporated in the refrigeration consumer V is passed through a (collecting) liquid line 1 and a line 2 branching from this the expansion valve a and from this to the cold consumer V via a line 4.
  • the evaporated refrigerant is then again via a (collecting) suction line 5 Compressor unit cooling circuit not shown in the figure supplied
  • the direct operated solenoid valve b acts as a check valve when the coil is de-energized with an opening pressure of approx. 1.5 bar, which is due to the valve.
  • By closing of a solenoid valve at the corresponding defrost end temperature becomes defrosting power to those evaporators that do not yet have the final defrost temperature achieved.
  • An evaporator that has already been defrosted is therefore not unnecessary Refrigerant supplied, but only to those evaporators that have not yet are completely defrosted. This means that they reach the specified one in a shorter time End of defrost temperature.
  • the evaporators are operated simultaneously via the Extracted compressor of the normal and / or the freezer circuit. Once the Evaporator pressure drops lower than the temperature of the T (hermostatic) E (xpansions) V (entil) sensor refrigerant is automatically returned to the evaporator injected.

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Abstract

Es wird eine Kälteanlage zur Kühlung von wenigstens einem Kälteverbraucher mittels eines Normalkühlkreislaufes und/oder eines Tiefkühlkreislaufes mit wenigstens einer Verdichtereinheit und wenigstens einem Verflüssiger, bei der jedem der Kälteverbraucher ein Expansionsventil vorgeschaltet ist, beschrieben. Erfindungsgemäß ist wenigstens bei einem der Kälteverbraucher (V) zusätzlich wenigstens ein direktgesteuertes Magnetventil (b) dem entsprechenden Expansionsventil (a) des Kälteverbrauchers (V) parallel angeordnet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage zur Kühlung von wenigstens einem Kälteverbraucher mittels eines Normalkühlkreislaufes und/oder eines Tiefkühlkreislaufes mit wenigstens einer Verdichtereinheit und wenigstens einem Verflüssiger, bei der jedem der Kälteverbraucher ein Expansionsventil vorgeschaltet ist.
Kälteanlagen werden beispielsweise in Supermärkten betrieben. Sie versorgen dort im allgemeinen eine Vielzahl von Kälteverbrauchern, wie etwa Kühlräume, Kühl- und Tiefkühlmöbel. Zu diesem Zweck zirkuliert in ihnen ein ein- oder mehrkomponentiges Kältemittel bzw. Kältemittelgemisch. Eine derartige Kälteanlage - wie sie aus der DE-PS 39 28 430 bekannt ist - weist einen Verflüssiger auf, in dem das unter Druck stehende Kältemittel durch indirekten Wärmetausch, vorzugsweise gegen Außenluft, kondensiert wird.
Das flüssige Kältemittel aus dem Verflüssiger wird einem Sammelbehälter zugeführt. Innerhalb einer Kälteanlage muß immer soviel Kältemittel vorhanden sein, daß auch bei maximalem Kältebedarf die Verdampfer aller Kälteverbraucher gefüllt werden können. Da jedoch bei niedrigerem Kältebedarf einzelne Verdampfer nur teilweise gefüllt oder sogar vollständig leer sind, muß das überschüssige Kältemittel während dieser Zeiten in dem dafür vorgesehenen Sammelbehälter aufgefangen werden.
Prinzipiell ist es jedoch auch denkbar, daß auf einen derartigen Sammelbehälter verzichtet wird.
Aus dem Sammelbehälter wird das Kältemittel den Kälteverbrauchern zugeführt. Jedem Kälteverbraucher ist eine Expansionseinrichtung, vorzugsweise ein Expansionsventil vorgeschaltet, in welchem das in den Kälteverbraucher bzw. den oder die Verdampfer des Kälteverbrauchers strömende Kältemittel entspannt wird. Das so entspannte Kältemittel wird in den Verdampfern der Kältemittelverbraucher verdampft und kühlt so die entsprechenden Kühlmöbel und -räume.
Das derart verdampfte Kältemittel wird anschließend über eine Saugleitung einer Verdichtereinheit zugeführt. Diese Verdichtereinheiten können ein- oder mehrstufig ausgebildet sein. Die einzelnen Verdichterstufen weisen im Regelfall mehrere parallel geschaltete Verdichter auf. Diese komprimieren das Kältemittel und fördern es über eine Steigleitung wiederum zu dem bereits erwähnten Verflüssiger. Während die Verdichtereinheit im Normalfall beispielsweise in einem, im Kellergeschoß eines Supermarktes angeordneten Maschinenraum steht, befindet sich der Verflüssiger auf dem Dach des Supermarktes.
Sind innerhalb eines Marktes sog. Normal- und sog. Tiefkühlstellen vorhanden, werden diese mittels separater Kältemittelkreisläufe versorgt; dies bedeutet also, daß eine wie in der DE-PS 39 28 430 beschriebene Kälteanlage wenigstens zweimal vorhanden ist.
Kälteanlage bzw. die in den Kälteverbrauchern angeordneten Verdampfer müssen in regelmäßigen Abständen abgetaut werden, da Verreifungen bzw. Vereisungen der Verdampfer zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Verdampfer führen. Eine Möglichkeit der Abtauung ist die sog. Elektroabtauung. Bei dieser werden die Verdampfer mittels an und/oder in ihnen angeordneten Heizungen abgetaut. Diese Verfahrensweise führt jedoch zu einem unerwünschten Mehrverbrauch an elektrischer Energie.
Als Alternative zu der beschriebenen Elektroabtauung bietet sich die sog. Druckgas-Abtauung an. Bei dieser werden zwischen dem Gasraum des dem Verflüssiger nachgeschalteten Sammelbehälters und jedem Verdampfer bzw. jeder Verdampfergruppe Druckgasleitungen verlegt und über diese gasförmiges Kältemittel, das eine Temperatur zwischen 35°C und 45°C aufweist, aus dem Sammelbehälter den Verdampfern bzw. Verdampfergruppen zugeführt. Der Installationsaufwand für diese Druckgas-Abtauung ist jedoch vergleichsweise hoch, da für jeden Verdampfer bzw. jede Verdampfergruppe eine separate Druckgasleitung vorgesehen werden muß.
Insbesondere bei Kühlmöbeln ist der erforderliche Arbeitsaufwand sehr hoch, da die notwendigen Ventilstationen im Regelfall auf der Unterseite der Kühlmöbel angeordnet werden müssen, und diese gerade im Servicefall nur schlecht zugänglich sind.
Verglichen mit der Elektroabtauung erfordert diese Druckgas-Abtauung hinsichtlich des Rohrleitungsnetzes einen Mehraufwand. Neben dem Vorteil einer Betriebskostensenkung ist der wesentliche Vorteil der Druckgas-Abtauung in der geringeren Wärmebelastung der Waren zu sehen. Der Warentemperatur während und unmittelbar nach der Abtauung kommt jedoch eine stetig größer werdende Bedeutung zu, so daß die Druckgas-Abtauung zukünftig die einzige Möglichkeit darstellen dürfte, den Anforderungen des Gesetzgebers im Hinblick auf die Warentemperatur Genüge zu leisten.
Da in unterschiedlichen Kühlmöbeln unterschiedlich große Verdampfer angeordnet sind und/oder die Verdampfer unterschiedliche Vereisungsgrade aufweisen, erreichen diese nicht zeitgleich die erforderliche Abtauendtemperatur, von beispielsweise 15°C. Dies hat zu Folge, daß bereits abgetaute Verdampfer weiterhin "abgetaut" werden, obwohl dies bereits nicht mehr erforderlich wäre.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kälteanlage der gattungsgemäßen Art anzugeben, die diesen Nachteil vermeidet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kälteanlage vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, daß wenigstens bei einem der Kälteverbraucher zusätzlich ein direktgesteuertes Magnetventil dem entsprechenden Expansionsventil des Kälteverbrauchers parallel angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Kälteanlage sei anhand der in der Figur dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Kälteverbraucher V eines Normalkühl- oder Tiefkühlkreislaufes, dem ein Expansionsventil a, über das im Kühlbetrieb das Kältemittel in den Verdampfer eingespritzt wird, zugeordnet bzw. vorgeschaltet ist. Im Regelfall ist jedem Kälteverbraucher der Kälteanlage ein Expansionsventil vorgeschaltet, in welchem das in den Kälteverbraucher bzw. den oder die Verdampfer des Kälteverbrauchers strömende Kältemittel entspannt wird. Das so entspannte Kältemittel wird in den Verdampfern der Kältemittelverbraucher verdampft und kühlt so die entsprechenden Kühlmöbel und -räume des Normal- und/oder des Tiefkühlkreislaufes.
Das in dem Kälteverbraucher V zu verdampfende Kältemittel wird über eine (Sammel)-Flüssigkeitsleitung 1 und eine von dieser abzweigenden Leitung 2 dem Expansionsventil a und von diesem über eine Leitung 4 dem Kälteverbraucher V zugeführt. Das verdampfte Kältemittel wird anschließend über eine (Sammel)Saugleitung 5 wieder der in der Figur nicht dargestellten Verdichtereinheit Kühlkreislaufes zugeführt
Erfindungsgemäß ist nunmehr parallel zu dem Expansionsventil a in einer Bypass-Leitung 3 wenigstens ein direktgesteuertes Magnetventil b vorgesehen. Während des Abtauvorganges strömt das warme Kältemittel über die Leitung 5 in den Verdampfer des Kälteverbrauchers V und anschließend über die Leitungen 4 und 3 in die Flüssigkeitsleitung 1. Wird in einem der Verdampfer die voreingestellte Abtauendtemperatur erreicht - was beispielsweise mittels eines entsprechenden Abtaufühlers registriert werden kann -, wird das erfindungsgemäß vorgesehene Magnetventil b geschlossen.
Das direktgesteuerte Magnetventil b wirkt bei stromloser Spule als Rückschlagventil mit einem Öffnungsdruck von ca. 1,5 bar, welcher ventilbedingt ist. Durch das Schliessen eines Magnetventiles bei der entsprechenden Abtauendtemperatur wird Abtauleistung zu denjenigen Verdampfern verlagert, die die Abtauendtemperatur noch nicht erreicht haben. Einem bereits abgetauten Verdampfer wird also nicht unnötigerweise Kältemittel zugeführt, sondern nur mehr denjenigen Verdampfern, die noch nicht vollständig abgetaut sind. Diese erreichen somit in kürzerer Zeit die vorgegebene Abtauendtemperatur.
Sobald alle Verdampfer ihr Abtauende erreicht haben und somit deren Magnetventile geschlossen sind, baut sich zwischen den Verdampfern und der Flüssigkeitsleitung 1 eine Druckdifferenz auf. Sobald diese Druckdifferenz größer als 1,5 bar wird, werden die Magnetventile rückwärts durchströmt und die in den Verdampfern befindliche Kältemittelflüssigkeit wird in die Flüssigkeitsleitung 1 gedrückt.
Nach Beendigung der Abtauphase werden die Verdampfer gleichzeitig über die Verdichter des Normal- und/oder des Tiefkühlkreislaufes abgesaugt. Sobald der Verdampferdruck tiefer sinkt als es der Temperatur der T(hermostatisches)E(xpansions)V(entil)-Fühler entspricht, wird automatisch wieder Kältemittel in die Verdampfer eingespritzt.

Claims (1)

  1. Kälteanlage zur Kühlung von wenigstens einem Kälteverbraucher mittels eines Normalkühlkreislaufes und/oder eines Tiefkühlkreislaufes mit wenigstens einer Verdichtereinheit und wenigstens einem Verflüssiger, bei der jedem der Kälteverbraucher ein Expansionsventil vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens bei einem der Kälteverbraucher (V) zusätzlich wenigstens ein direktgesteuertes Magnetventil (b) dem entsprechenden Expansionsventil (a) des Kälteverbrauchers (V) parallel angeordnet ist.
EP00109556A 1999-05-05 2000-05-04 Kälteanlage Withdrawn EP1050724A3 (de)

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DE29908042U DE29908042U1 (de) 1999-05-05 1999-05-05 Kälteanlage

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