EP1050726A2 - Kälteanlage - Google Patents

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EP1050726A2
EP1050726A2 EP00109558A EP00109558A EP1050726A2 EP 1050726 A2 EP1050726 A2 EP 1050726A2 EP 00109558 A EP00109558 A EP 00109558A EP 00109558 A EP00109558 A EP 00109558A EP 1050726 A2 EP1050726 A2 EP 1050726A2
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EP
European Patent Office
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circuit
refrigeration system
refrigeration
freezer
line
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EP00109558A
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French (fr)
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EP1050726A3 (de
EP1050726B1 (de
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Klaus Koch
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Carrier Kaeltetechnik Deutschland GmbH
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Linde GmbH
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Publication of EP1050726A3 publication Critical patent/EP1050726A3/de
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    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves

Definitions

  • the invention relates to a refrigeration system for cooling at least one refrigeration consumer by means of a normal cooling circuit and for cooling at least one Refrigeration consumers using a deep-freeze circuit, with each of the circuits having a Compressor unit has only one condenser and the pressure lines are brought together by the compressor units before the condenser.
  • 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 refrigeration consumer has 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.
  • the object of the present invention is to provide a refrigeration system of the generic type to indicate the lower investment and operating costs as well as installation costs makes necessary.
  • a refrigeration system which is thereby distinguishes that the pressure lines from the compressor units via a Defrost line, which is preferably designed to be shut off, with the suction line Compressor unit of the freezer circuit are connected.
  • the refrigeration system shown in Figure 1 has only one condenser V on this - according to an advantageous embodiment of the invention - a collection container S1 may be connected downstream.
  • the liquid refrigerant from the condenser V is fed to the collection container S1 via line 1.
  • consumers V1 and V2 for any number of consumers of the Normal cooling circuit, while the consumers shown in Figure 1 V3 and V4 stand for any number of consumers in the freezer circuit.
  • An expansion valve a to d is connected upstream of each cooling consumer V1 to V4 or assigned in which the in the cold consumer or the evaporator or evaporators the refrigerant flowing refrigerant is relaxed.
  • the so relaxed Refrigerant is evaporated in the evaporators of the refrigerant consumers V1 to V4 and thus cools the corresponding refrigeration furniture and rooms of the normal and deep-freeze circuits.
  • the refrigerant evaporated in the refrigeration consumers V1 and V2 of the normal cooling circuit is via a suction line 5 of the compressor unit of the normal cooling circuit fed.
  • Refrigeration system - a suction collecting tank S2 upstream.
  • the compressor unit of the normal cooling circuit is only one stage and has several, preferably three, compressors connected in parallel; the clarity for the sake of the figure there are only two compressors C1 and C2 connected in parallel shown.
  • Cooling or subcooling of the refrigerant in the liquid line 4 the for example in indirect heat exchange with that promoted in line 10 Refrigerant can be done.
  • the consumers V3 and V4 of the freezer circuit via the liquid line 4 supplied refrigerant is the suction line 10 of the compressor unit of the freezer circuit fed.
  • a low-pressure suction tank S3 may be connected upstream.
  • the compressor unit of the freezer circuit is preferably at least two stages trained, again for the sake of clarity through each compressor stage Two compressors C3 and C5 and C4 and C6 connected in parallel is shown.
  • the Compressors C3 and C5 of the first compressor stage suck via lines 11 and 12 gaseous refrigerant from the low-pressure suction tank S3 and pump the refrigerant compressed to an intermediate pressure via line 13 in the Intermediate pressure suction container S4.
  • the compressors C4 and C6 of the second compressor stage via lines 14 and 15 refrigerant and then also convey the compressed refrigerant via the pressure line 16 in front of the previously mentioned desuperheater E in line 9.
  • Compressor unit of the freezer circuit can also be designed in three or more stages; in this case, the individual compressor stages could each have separate suction collecting containers upstream. It should be noted that of course also can be dispensed with such a suction container.
  • the refrigeration system according to the invention has one compared to the known solutions lower investment and operating costs as well as installation costs. she also enables - as will be explained - further constructive designs and procedures that are difficult or impossible with previous solutions are to be realized.
  • 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.
  • So-called compressed gas defrosting is an alternative to the electrical defrosting described on.
  • the downstream of the condenser between the gas space Collection container and each evaporator or each evaporator group Compressed gas lines laid and over this gaseous refrigerant, which is a temperature between 35 ° C and 45 ° C, from the collection container to the evaporators or evaporator groups supplied.
  • the installation effort for this compressed gas defrost is comparatively high, however, because for each evaporator or each evaporator group a separate compressed gas line must be provided.
  • the pressure lines 8 and 16 are of the Compressor units C1 / C2 and C3 / C4 / C5 / C6 via a defrost line 30, which is preferred e.g. B. is designed to be shut off by means of a valve e, with the suction line 10 the compressor unit C3 / C4 / C5 / C6 of the freezer circuit.
  • the refrigerant is now supplied from the compressor unit C1 / C2 of the normal cooling circuit to the condenser V interrupted Compressor unit C3 / C4 / C5 / C6 of the freezer circuit switched off and the heated Refrigerant via the opened defrost line 30 of the suction line 10 and via this Refrigeration consumers V3 and V4 of the freezer circuit supplied.
  • the flow course of the refrigerant during the defrost phase is indicated by the large, framed arrows shown.
  • the defrost phase it makes sense to remove warm refrigerant from the storage tank S1 via the liquid lines 2 and 4 to the evaporators of the refrigeration consumers V3 and V4 of the freezer circuit flows the ones to be defrosted Evaporators are thereby accumulated with liquid refrigerant, which already creates a The evaporators to be defrosted are heated. As soon as that by means of the compressor unit C1 / C2 of the normal cooling circuit via the defrost line 30 to the evaporators the refrigerant V3 and V4 supplied refrigerant flows into the evaporator the previously accumulated refrigerant is displaced.
  • Another advantageous embodiment of the refrigeration system according to the invention is therefore characterized in that at least one of the refrigeration consumers V3 and V4 of Freezer circuit or the evaporators of these refrigeration consumers a directly controlled Solenoid valve that leads to the corresponding expansion valve of the refrigeration consumer is arranged in parallel, is connected upstream.
  • FIG. 1 Liquid line 4 and suction line 10 and the evaporator of the consumer V3 assigned expansion valve c, via which the refrigerant in the cooling mode in the Evaporator is injected.
  • refrigerant thus flows out of the liquid line 4 via line 40 to the expansion valve c and from this via the Line 42 in the evaporator of the refrigeration consumer V3.
  • a directly controlled solenoid valve c ' is provided.
  • the refrigerant flows through the defrost line 30, not shown in FIG. 2 and the suction line 10 in the evaporator of the refrigeration consumer V3 and then via lines 42 and 41 into the liquid line 4.
  • Is in one of the evaporators reaches the pre-set end of defrost temperature - for example by means of of a corresponding defrost sensor can be registered - the solenoid valve c ' closed.
  • the direct-controlled solenoid valve c 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.
  • the evaporators are simultaneously on the compressors of the normal and deep-freeze circuits.
  • refrigerant is automatically injected into the evaporator.
  • the evaporators of the freezer circuit are cooled in about 5 minutes.
  • Performance of the compressors of the normal cooling circuit is available because of the cooling points or refrigeration consumers of the normal cooling circuit during the defrosting of the evaporators the refrigeration consumer V3 and V4 of the deep-freeze circuit on forced cooling are switched and thereby reach temperatures below the target value. For the entire freezer area can therefore have a significantly shorter defrost time compared to electrical defrost can be achieved.
  • the implementation of the described defrosting process requires in the invention Refrigeration system compared to a refrigeration system in which an electrical defrost is carried out, no additional work on pipes and fittings.
  • the evaporators of the refrigeration consumers V3 and V4 of the freezer circuit no power has to be switched on - as is the case, for example, in In the case of an electrical defrost - the only thing that is cooling is in the energy balance after the defrost phase.
  • the defrosting performance is purer in itself Heat pump operation from the normal cooling composite set or the compressor unit C1 / C2.
  • Another advantage is that the pipe insulation is poorly ventilated Do not wet the floor ducts and / or under the refrigeration cabinets as they are forced to be heated every 48 hours during the defrosting process.
  • the goods are exposed to a lower temperature load, since only more three times a week - for example on Tuesdays, Thursdays and Saturdays - must be defrosted. With separate refrigerant circuits and cold gas defrosting this is not possible because after 48 hours of cooling in the freezer circuit no defrosting power would be available for the first defrosting group.
  • the refrigeration system is operated in a so-called Energy-saving operation driven.
  • energy-saving operation here to understand those operating conditions in which the on the refrigeration units Night blinds shut down or above, the lights are off, the Cold room doors can no longer be opened and therefore no flow of goods - i.e. the Removal or delivery of goods from or into the refrigeration units or cold rooms - takes place.
  • the freezer circuit is an at least two-stage compressor unit C3 / C4 / C5 / C6 and the suction side of the normal cooling circuit with the or one of the intermediate pressure sides of the freezer circuit is operatively connected.
  • suction collecting tanks S2 and S4 upstream are preferably in operative connection with each other.
  • An active connection between the suction side of the normal cooling circuit and the or one of the intermediate pressure sides of the freezer circuit or between the suction collecting container the normal cooling circuit and one or one of the intermediate pressure suction containers of the freezer circuit can be according to an advantageous embodiment the refrigeration system according to the invention via at least one connecting line 20 will be realized.
  • Another embodiment of the refrigeration system according to the invention is characterized in that one the suction collecting tank S2 of the normal cooling circuit and Oil equalization line connecting the intermediate pressure suction tank S4 of the freezer circuit 21 is provided.
  • the refrigeration system according to the invention thus offers a variety of advantages the known refrigeration systems, especially with regard to the defrosting of the evaporators as well as energy saving. It enables this with a reduced installation effort and associated lower investment costs. Since both the Energy consumption and maintenance costs are reduced also the operating costs. Furthermore, with the described defrosting process Compliance with future legal requirements possible.
  • the invention not only with a refrigeration system an at least two-stage compressor unit of the freezer circuit - as in the Figure 1 shown -, but also realize with a single-stage compressor unit let.

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Abstract

Kälteanlage zur Kühlung von wenigstens einem Kälteverbraucher mittels eines Normalkühlkreislaufes und zur Kühlung von wenigstens einem Kälteverbraucher mittels eines Tiefkühlkreislaufes, wobei jeder der Kreisläufe eine Verdichtereinheit aufweist, lediglich ein Verflüssiger vorgesehen ist und die Druckleitungen von den Verdichtereinheiten vor dem Verflüssiger zusammengeführt sind. Erfindungsgemäß sind die Druckleitungen (8, 16) von den Verdichtereinheiten (C1/C2, C3/C4/C5/C6) über eine Abtauleitung (30), die vorzugsweise absperrbar (e) ausgebildet ist, mit der Saugleitung (10) der Verdichtereinheit (C3/C4/C5/C6) des Tiefkühlkreislaufes verbunden. Dadurch wird ein neuartiges Abtauverfahren ermöglicht, bei dem der NormalkühlVerbundsatz bzw. die Verdichtereinheit C1/C2 im Wärmepumpenbetrieb arbeitet. Für den gesamten Tiefkühlbereich kann durch die Realisierung der Erfindung eine deutlich geringere Abtauzeit gegenüber der elektrischen Abtauung erreicht werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage zur Kühlung von wenigstens einem Kälteverbraucher mittels eines Normalkühlkreislaufes und zur Kühlung von wenigstens einem Kälteverbraucher mittels eines Tiefkühlkreislaufes, wobei jeder der Kreisläufe eine Verdichtereinheit aufweist lediglich ein Verflüssiger vorgesehen ist und die Druckleitungen von den Verdichtereinheiten vor dem Verflüssiger zusammengeführt sind.
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.
Der für die Kühlung der Normal- und Tiefkühlstellen eines Marktes erforderliche Investitions- und Betriebskosten- sowie Installationsaufwand ist jedoch erheblich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kälteanlage der gattungsgemäßen Art anzugeben, die einen geringeren Investitions- und Betriebskosten- sowie Installationsaufwand erforderlich macht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kälteanlage vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, daß die Druckleitungen von den Verdichtereinheiten über eine Abtauleitung, die vorzugsweise absperrbar ausgebildet ist, mit der Saugleitung der Verdichtereinheit des Tiefkühlkreislaufes verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Kälteanlage sowie weitere Ausgestaltungen derselben seien anhand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
Die in der Figur 1 dargestellte Kälteanlage weist nur einen Verflüssiger bzw. Kondensator V auf Diesem kann - gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung - ein Sammelbehälter S1 nachgeschaltet sein. Das flüssige Kältemittel aus dem Verflüssiger V wird über Leitung 1 dem Sammelbehälter S1 zugeführt. Aus diesem gelangt das Kältemittel über die Flüssigkeitsleitungen 2 sowie 3 und 4 zu den Kälteverbrauchem des Normalkühl- und Tiefkühlkreislaufes. Hierbei stehen die in der Figur 1 dargestellten Verbraucher V1 und V2 für eine beliebige Anzahl von Verbrauchern des Normalkühlkreislaufes, während die in der Figur 1 dargestellten Verbraucher V3 und V4 für eine beliebige Anzahl von Verbraucher des Tiefkühlkreislaufes stehen.
Jedem Kälteverbraucher V1 bis V4 ist ein Expansionsventil a bis d vorgeschaltet bzw. zugeordnet, 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 V1 bis V4 verdampft und kühlt so die entsprechenden Kühlmöbel und -räume des Normal- und des Tiefkühlkreislaufes.
Das in den Kälteverbrauchern V1 und V2 des Normalkühlkreislaufes verdampfte Kältemittel wird über eine Saugleitung 5 der Verdichtereinheit des Normalkühlkreislaufes zugeführt. Dieser ist - gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage - ein Saugsammelbehälter S2 vorgeschaltet. Im Regelfall ist die Verdichtereinheit des Normalkühlkreislaufes lediglich einstufig ausgebildet und weist mehrere, vorzugsweise drei parallel geschaltete Verdichter auf; der Übersichtlichkeit halber sind in der Figur lediglich zwei parallel geschaltete Verdichter C1 und C2 dargestellt. Diese saugen über die Leitungen 6 und 7 Kältemittel aus dem Saugsammelbehälter S2 an und fördern das verdichtete Kältemittel über die Druckleitung 8 zu einem Enthitzer E. Nach Durchlaufen des Enthitzers E wird das Kältemittel wieder über Leitung 9 dem bereits beschriebenen Kondensator bzw. Verflüssiger V zugeführt.
Der Ubersichtlichkeit halber in der Figur 1 nicht dargestellt ist die erforderliche weitere Abkühlung bzw. Unterkühlung des Kältemittels in der Flüssigkeitsleitung 4, die beispielsweise im indirekten Wärmetausch mit dem in der Leitung 10 geförderten Kältemittel erfolgen kann.
Es ist von Vorteil, wenn - gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage - die Vorrichtung zur Unterkühlung des Kältemittels in der Flüssigkeitsleitung 4 des Tiefkühlkreislaufes räumlich so nahe als möglich an den Kälteverbrauchern V3 und V4 des Tiefkühlkreislaufes angeordnet ist. Mittels dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage kann der Leistungsverlust durch Wärmeaufnahme aus der Umgebung minimiert werden.
Das den Verbrauchern V3 und V4 des Tiefkühlkreislaufes über die Flüssigkeitsleitung 4 zugeführte Kältemittel wird über die Saugleitung 10 der Verdichtereinheit des Tiefkühlkreislaufes zugeführt. Wiederum kann - gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage - der Verdichtereinheit des Tiefkühlkreislaufes ein Niederdruck-Saugsammelbehälter S3 vorgeschaltet sein.
Die Verdichtereinheit des Tiefkühlkreislaufes ist vorzugsweise wenigstens zweistufig ausgebildet, wobei wiederum der Übersichtlichkeit halber jede Verdichterstufe durch zwei parallel geschaltete Verdichter C3 und C5 sowie C4 und C6 dargestellt ist. Die Verdichter C3 und C5 der ersten Verdichterstufe saugen über die Leitungen 11 und 12 gasförmiges Kältemittel aus dem Niederdruck-Saugsammelbehälter S3 an und fördern das auf einen Zwischendruck komprimierte Kältemittel über Leitung 13 in den Zwischendruck-Saugsammelbehälter S4. Aus diesem saugen die Verdichter C4 und C6 der zweiten Verdichterstufe über die Leitungen 14 und 15 Kältemittel an und fördern das komprimierte Kältemittel anschließend über die Druckleitung 16 ebenfalls vor den bereits erwähnten Enthitzer E in der Leitung 9.
Selbstverständlich kann - im Gegensatz zu der Darstellung in der Figur 1 - die Verdichtereinheit des Tiefkühlkreislaufes auch drei- oder mehrstufig ausgebildet sein; in diesem Falle könnten den einzelnen Verdichterstufen jeweils separate Saugsammelbehälter vorgeschaltet werden. Es sei darauf hingewiesen, daß selbstverständlich auch auf derartige Saugsammelbehälter verzichtet werden kann.
Die erfindungsgemäße Kälteanlage weist gegenüber den bekannten Lösungen einen geringeren Investitions- und Betriebskosten- sowie Installationsaufwand auf. Sie ermöglicht ferner - wie noch dargelegt werden wird - weitere konstruktive Ausgestaltungen und Verfahrensweisen, die mit den bisherigen Lösungen nicht oder nur schwer zu realisieren sind.
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. DruckgasAbtauung 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 das Erfordernis "Warentemperatur" Genüge zu leisten.
Bei der erfindungsgemäßen Kälteanlage sind die Druckleitungen 8 und 16 von den Verdichtereinheiten C1/C2 und C3/C4/C5/C6 über eine Abtauleitung 30, die vorzugsweise z. B. mittels eines Ventiles e, absperrbar ausgebildet ist, mit der Saugleitung 10 der Verdichtereinheit C3/C4/C5/C6 des Tiefkühlkreislaufes verbunden.
Während der Abtauphase wird nunmehr die Zufuhr von Kältemittel aus der Verdichtereinheit C1/C2 des Normalkühlkreislaufes zu dem Verflüssiger V unterbrochen, die Verdichtereinheit C3/C4/C5/C6 des Tiefkühtkreislaufes abgeschaltet und das erwärmte Kältemittel über die geöffnete Abtauleitung 30 der Saugleitung 10 und über diese den Kälteverbraucher V3 und V4 des Tiefkühlkreislaufes zugeführt. Der Strömungsverlauf des Kältemittels während der Abtauphase ist durch die großen, umrahmten Pfeile dargestellt.
Das durch die Kälteverbraucher V3 und V4 des Tiefkühlkreislaufes bzw. deren Verdampfer strömende Kältemittel wird über die Leitungen 3 und 4 den Kälteverbrauchern V1 und V2 des Normalkühlkreislaufes zugeführt und anschließend über die Saugleitung 5 wieder zu der Verdichtereinheit C1/C2 des Normalkühikreislaufes gefördert Während der Abtauung arbeitet die Verdichtereinheit C1/C2 somit als Wärmepumpe. Sobald die Verdampfer der Kälteverbraucher V3 und V4 des Tiefkühlkreislaufes vollständig abgetaut sind, wird die Abtauleitung 30 durch Schließen des Ventiles e wieder geschlossen, die Verdichtereinheit C3/C4/C5/C6 des Tief kühlkreises angeschaltet und auf den Kühlbetrieb umgestellt. Das Kältemittel strömt nunmehr wieder über die Druckleitungen 8 und 16 sowie die gemeinsame Druckleitung 9 von den Verdichtereinheiten C1/C2 und C3/C4/C5/C6 zu dem Verflüssiger V.
Zu Beginn der Abtauphase ist es sinnvoll, wenn warmes Kältemittel aus dem Sammelbehälter S1 über die Flüssigkeitsleitungen 2 und 4 zu den Verdampfern der Kälteverbraucher V3 und V4 des Tiefkühlkreislaufes strömt Die jeweils abzutauenden Verdampfer werden dadurch mit flüssigem Kältemittel angestaut, wodurch bereits eine Erwärmung der abzutauenden Verdampfer stattfindet. Sobald das mittels der Verdichtereinheit C1/C2 des Normalkühlkreislaufes über die Abtauleitung 30 den Verdampfern der Kälteverbraucher V3 und V4 zugeführte Kältemittel in die Verdampfer strömt, wird das zuvor darin angestaute Kältemittel verdrängt. Nach erfolgtem Druckausgleich zwischen dem Verflüssiger V bzw. dem Sammelbehälter S1 und den Druckleitungen wird dann nur mehr Kältemittel mittels der Verdichtereinheit C1/C2 über die Abtauleitung 30 und die Saugleitung 10 in die Verdampfer der Kälteverbraucher V3 und V4 gefördert.
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.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage ist daher dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem der Kälteverbraucher V3 und V4 des Tiefkühlkreislaufes bzw. den Verdampfern dieser Kälteverbraucher ein direktgesteuertes Magnetventil, das zu dem entsprechenden Expansionsventil des Kälteverbrauchers parallel angeordnet ist, vorgeschaltet ist.
Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage sei im folgenden anhand der Figur 2, die den unmittelbaren Bereich des in der Figur 1 dargestellten Kälteverbrauchers V3 zeigt, näher erläutert; es ist dies der in der Figur 1 mit unterbrochener Linie umkreiste Bereich.
Sie zeigt den Verbraucher V3 bzw. dessen Verdampfer, die in der Figur 1 dargestellte Flüssigkeitsleitung 4 und Saugleitung 10 sowie das dem Verdampfer des Verbrauchers V3 zugeordnete Expansionsventil c, über das im Kühlbetrieb das Kältemittel in den Verdampfer eingespritzt wird. Im Kühlbetrieb strömt somit Kältemittel aus der Flüssigkeitsleitung 4 über die Leitung 40 zu dem Expansionsventil c und von diesem über die Leitung 42 in den Verdampfer des Kälteverbrauchers V3.
Erfindungsgemäß ist nunmehr parallel zu dem Expansionsventil c in einer Bypass-Leitung 41 ein direktgesteuertes Magnetventil c' vorgesehen. Während des Abtauvorganges strömt das Kältemittel über die in der Figur 2 nicht dargestellte Abtauleitung 30 sowie die Saugleitung 10 in den Verdampfer des Kälteverbrauchers V3 und anschliessend über die Leitungen 42 und 41 in die Flüssigkeitsleitung 4. Wird in einem der Verdampfer die voreingestellte Abtauendtemperatur erreicht - was beispielsweise mittels eines entsprechenden Abtaufühlers registriert werden kann -, wird das Magnetventil c' geschlossen.
Das direktgesteuerte Magnetventil c' 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 4 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 4 gedrückt.
Nach Beendigung der Abtauphase werden die Verdampfer gleichzeitig über die Verdichter des Normal- und 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. Die Abkühlung der Verdampfer des Tiefkühlkreislaufes erfolgt in etwa 5 Minuten. Hierzu steht neben der Leistung der Verdichter des Tiefkühlkreislaufes auch die Leistung der Verdichter des Normalkühlkreislaufes zur Verfügung, da die Kühlstellen bzw. Kälteverbraucher des Normalkühlkreislaufes während der Abtauung der Verdampfer der Kälteverbraucher V3 und V4 des Tiefkühlkreislaufes auf Zwangskühlung geschaltete sind und dadurch Temperaturen unter dem Soll-Wert erreichen. Für den gesamten Tiefkühlbereich kann daher eine deutlich geringere Abtauzeit gegenüber der elektrischen Abtauung erreicht werden.
Die Realisierung des beschriebenen Abtauverfahrens erfordert bei der erfindungsgemäßen Kälteanlage im Vergleich zu einer Kälteanlage, bei der eine Elektroabtauung durchgeführt wird, keinen Mehraufwand an Rohrleitungen und Armaturen. Da zur Abtauung der Verdampfer der Kälteverbraucher V3 und V4 des Tiefkühlkreislaufes keine Leistung zwangsweise eingeschaltet werden muß - wie dies beispielsweise im Falle einer Elektroabtauung der Fall ist -,ist in der Energiebilanz nur die Abkühlung nach der Abtauphase zu berücksichtigen. Die Abtauleistung für sich ist reiner Wärmepumpenbetrieb aus dem Normalkühl-Verbundsatz bzw. der Verdichtereinheit C1/C2.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Rohrisolierungen in schlecht belüfteten Bodenkanälen und/oder unter den Kühlmöbeln nicht mehr durchfeuchten, da sie zwangsweise alle 48 Stunden während des Abtauvorganges erwärmt werden.
Des weiteren ist die Ware einer geringeren Temperaturbelastung ausgesetzt, da nur mehr dreimal pro Woche - beispielsweise dienstags, donnerstags und samstags - abgetaut werden muß. Bei getrennten Kältemittelkreisläufen und einer Kaltgasabtauung ist dies nicht möglich, da nach 48 Stunden Kühlbetrieb im Tiefkühlkreislauf keine Abtauleistung für die erste Abtaugruppe zur Verfügung stünde.
Während der Nacht- bzw. Ladenschlußzeiten wird die Kälteanlage in einem sog. Energie-Sparbetrieb gefahren. Unter dem Begriff Energie-Sparbetrieb seien hierbei diejenigen Betriebsbedingungen zu verstehen, bei denen an den Kühlmöbeln die Nachtrollos herunter- bzw. darübergefahren, die Beleuchtungen ausgeschaltet sind, die Kühlraumtüren nicht mehr geöffnet werden und somit kein Warenfluß - also die Entnahme oder Hereingabe von Ware aus bzw. in die Kühlmöbel oder Kühlräume - stattfindet.
Der Kältebedarf ist während dieser Zeiten oftmals so gering, daß es in der Verdichtereinheit des Normalkühikreislaufes zu einer sog. Pump-Down-Schaltung kommt. Unter dem Begriff "Pump-Down-Schaltung" ist das Absaugen der Verdampfer der Kälteverbraucher zu verstehen. Dies hat zur Folge, daß zum einen Kühlstellen mit einem geringen Kältebedarf die Soll-Temperaturen nicht mehr erreichen und zum anderen die Schalthäufigkeit der Verdichter des Normalkühlkreislaufes unnötig und unerwünscht hoch wird, da die erhöhte Schalthäufigkeit dieser Verdichter zu einer Verringerung deren Lebensdauer führt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäße Kälteanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefkühlkreislauf eine wenigstens zweistufige Verdichtereinheit C3/C4/C5/C6 aufweist und die Saugseite des Normalkühlkreislaufes mit der oder einer der Zwischendruckseiten des Tiefkühlkreislaufes in Wirkverbindung steht. Sofern den Verdichterstufen C1 und C2 des Normalkühlkreislaufes und zumindest einer Verdichterstufe C4 und C6 des Tiefkühlkreislaufes, wobei es sich nicht um die erste Verdichterstufe C3 und C5 handelt, Saugsammelbehälter S2 und S4 vorgeschaltet sind, stehen vorzugsweise diese miteinander in Wirkverbindung.
Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage ermöglicht nunmehr weitere vorteilhafte Verfahrensweisen, wie sie mit den bekannten Kälteanlagen nicht oder nur mit einem entsprechenden Aufwand realisiert werden können.
Eine Wirkverbindung zwischen der Saugseite des Normalkühlkreislaufes und der oder einer der Zwischendruckseiten des Tiefkühlkreislaufes bzw. zwischen dem Saugsammelbehälter des Normalkühlkreislaufes und dem oder einem der Zwischendruck-Saugsammelbehälter des Tiefkühlkreislaufes kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage über wenigstens eine Verbindungsleitung 20 realisiert werden.
Denkbar ist - gemäß einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage -, daß die Funktion des Saugsammelbehälters des Normalkühlkreislaufes und des bzw. eines der Zwischendruck-Saugsammelbehälter des Tiefkühlkreislaufes in einem gemeinsamen Saugsammelbehälter realisiert wird. Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kälteanlage ist in Figur 1 nicht dargestellt.
Mittels dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage ist es möglich, daß während des Nacht- und/oder Ladenschlußbetriebes die Verdichter des Normalkühlkreislaufes ausgeschaltet werden.
Da im Falle einer zweistufigen Verdichtereinheit in dem Tiefkühlkreislauf der Zwischendruck in Abhängigkeit der Verflüssigungstemperatur während des Energie-Sparbetriebs immer tiefer liegt als die Verdampfungstemperatur des Normalkühlkreislaufes, wird die erforderliche Schwachlast des Normalkühlbereiches durch die zweite Verdichterstufe - die sog. Hochdruck-Verdichterstufe - des Tiefkühlkreislaufes übernommen. Dies hat zur Folge, daß sämtliche Kälteverbraucher des Normalkühlkreislaufes mit geringem Kältebedarf die notwendigen Soll-Temperaturen auch dann erreichen können, wenn alle Verdichter des Normalkühlkreislaufes abgeschaltet sind. Auf ein Einschalten der Verdichter des Normalkühlkreislaufes kann damit verzichtet werden; die Schalthäufigkeit der Verdichter des Normalkühlkreislaufes verringert sich dadurch wesentlich, wodurch die Lebenserwartung dieser Verdichter steigt. Da während des Energle-Sparbetriebes die Arbeit der Verdichter des Normalkühlkreislaufes von den Verdichtem des Tiefkühlkreislaufes übernommen wird, verbessert sich deren Auslastung.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß eine den Saugsammelbehälter S2 des Normalkühlkreislaufes und den Zwischendruck-Saugsammelbehälter S4 des Tiefkühlkreislaufes verbindende Ölausgleichsleitung 21 vorgesehen wird.
Über diese Ölausgleichsleitung 21 können die Ölstände der miteinander verbundenen Saugsammler S2 und S4 ausgeglichen werden. Der Aufwand für eine derartige Ölausgleichsteitung ist gering.
Die erfindungsgemäße Kälteanlage bietet somit eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den bekannten Kälteanlagen, insbesondere im Hinblick auf die Abtauung der Verdampfer sowie den Energie-Sparbetrieb. Sie ermöglicht dies bei einem verringerten Installationsaufwand und damit einhergehend niedrigeren Investitionskosten. Da sowohl der Energieverbrauch als auch der Wartungsaufwand verringert werden, erniedrigen sich zudem die Betriebskosten. Des weiteren ist mit dem beschriebenen Abtauverfahren ein Einhalten der zukünftigen gesetzlichen Vorgaben möglich.
Es sei darauf hingewiesen, daß sich die Erfindung nicht nur bei einer Kälteanlage mit einer wenigstens zweistufigen Verdichtereinheit des Tiefkühlkreislaufes - wie in der Figur 1 dargestellt -, sondern auch mit einer einstufigen Verdichtereinheit realisieren ließe.

Claims (13)

  1. Kälteanlage zur Kühlung von wenigstens einem Kälteverbraucher mittels eines Normalkühlkreislaufes und zur Kühlung von wenigstens einem Kälteverbraucher mittels eines Tiefkühlkreislaufes, wobei jeder der Kreisläufe eine Verdichtereinheit aufweist, lediglich ein Verflüssiger vorgesehen ist und die Druckleitungen von den Verdichtereinheiten vor dem Verflüssiger zusammengeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitungen (8, 16) von den Verdichtereinheiten (C1/C2, C3/C4/C5/C6) über eine Abtauleitung (30) mit der Saugleitung (10) der Verdichtereinheit (C3/C4/C5/C6) des Tiefkühlkreislaufes verbunden sind.
  2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtauleitung (30) absperrbar (e) ausgebildet ist.
  3. Kälteanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verflüssiger (V) lediglich ein Sammelbehälter (S1) nachgeschaltet ist.
  4. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verflüssiger (V) oder dem Sammelbehälter (S1) und den Flüssigkeitsleitungen (3, 4) des Normal- und des Tiefkühlkreislaufes lediglich eine Flüssigkeitsleitung (2) angeordnet ist.
  5. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Unterkühlung des Kältemittels in der Flüssigkeitsleitung (4) des Tiefkühlkreislaufes räumlich so nahe als möglich an den Kälteverbrauchern (V3, V4) des Tiefkühlkreislaufes angeordnet ist.
  6. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem der Kälteverbraucher (V3, V4) des Tiefkühlkreislaufes ein direktgesteuertes Magnetventil (c') dem entsprechenden Expansionsventil (c) des Kälteverbrauchers (V3, V4) parallel angeordnet ist.
  7. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verflüssiger (V) ein Enthitzer (E) vorgeschaltet ist.
  8. Kälteanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitungen (8, 16) von den Verdichtereinheiten (C1/C2, C3/C4/C5/C6) vor dem Enthitzer (E) zusammengeführt sind.
  9. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefkühlkreislauf eine wenigstens zweistufige Verdichtereinheit (C3/C4/C5/C6) aufweist und die Saugseite des Normalkühlkreislaufes mit der oder einer der Zwischendruckseiten des Tiefkühlkreislaufes in Wirkverbindung steht.
  10. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer Verdichterstufe (C1/C2) des Normalkühlkreislaufes und einer Verdichterstufe (C4/C6) des Tiefkühlkreislaufes, wobei es sich nicht um die erste Verdichterstufe (C3/C5) handelt, Saugsammelbehälter (S2, S4) vorgeschaltet sind und diese in Wirkverbindung stehen.
  11. Kälteanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die \Mrkverbindung über wenigstens eine Verbindungsleitung (20) realisiert wird.
  12. Kälteanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Saugsammelbehälter (S2) des Normalkühlkreislaufes und den oder einen der Zwischendruck-Saugsammelbehälter (S4) des Tiefkühlkreislaufes verbindende Ölausgleichsleitung (21) vorgesehen ist.
  13. Kälteanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Saugsammelbegälters (S2) des Normalkühlreislaufes und des Zwischendruck-Saugsammelbehälters (S4) des Tiefkühlkreislaufes in einem Saugsammelbehälter realisiert wird.
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