EP1139042A2 - Control device for a refrigeration installation as well as control method - Google Patents

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EP1139042A2
EP1139042A2 EP01107454A EP01107454A EP1139042A2 EP 1139042 A2 EP1139042 A2 EP 1139042A2 EP 01107454 A EP01107454 A EP 01107454A EP 01107454 A EP01107454 A EP 01107454A EP 1139042 A2 EP1139042 A2 EP 1139042A2
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EP
European Patent Office
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temperature
cooler
cooling
cooling air
sensor
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EP01107454A
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Friedhelm Meyer
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP1139042A3 publication Critical patent/EP1139042A3/en
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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
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • 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
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/025—Compressor control by controlling speed
    • F25B2600/0251—Compressor control by controlling speed with on-off operation
    • 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
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • 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
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2500/00—Problems to be solved
    • F25D2500/04—Calculation of parameters

Definitions

  • the invention relates to a control device for a refrigeration system, in particular for Cold rooms, as well as a method for controlling the cold room temperature.
  • a refrigeration system by means of which the temperature in a cold room is kept at a predetermined value, to provide a sensor for determining the cold room temperature, which is usually arranged in the air inlet in front of the evaporator, and a sensor for determining the temperature of the cooler in the evaporator, which is generally arranged on the surface of the cooler.
  • a temperature difference ⁇ t 1 in Kelvin is set between the desired cold room temperature and the evaporator temperature or the temperature at which the refrigerant evaporates.
  • a temperature difference ⁇ t 1 of 10 K is specified in the design of the system, for cooling foods such as vegetables, for example, a ⁇ t 1 of 7 K.
  • the power calculation for the evaporator is carried out from this temperature difference, which is defined from the outset.
  • the sensor controls the cold room temperature via a Control unit a fan for the passage of air on the cooler and the cooling circuit z.
  • B. the compressor while the sensor on the cooler surface is the defrost end temperature for one Defrost heater and the like controls.
  • the compressor is the first switched on by the sensor for determining the cold room temperature and after reaching it a predetermined temperature by the sensor on the cooler surface of the fan Evaporator.
  • the evaporator fan and the compressor is controlled again by the cold room temperature sensor.
  • the invention has for its object a temperature control of this type train that they have a simple structure the cold room temperature in a reliable manner holds at the specified setpoint.
  • Fig. 1 shows a refrigeration unit 12 with an evaporator 9 for air cooling, in the Housing a fan 3 for the passage of air, and a cooler 8 from one of the coolant flowed piping with cooling fins 17 is arranged, which preferably consists of Aluminum.
  • An electrical defrost heater for example, is designated by 6, by means of which the cooler 8 is defrosted when iced up.
  • At 7 is an expansion valve designated.
  • an electrical defrost heater another form of Defrost heater can be provided.
  • the cooling unit 12 further comprises a compressor 4, an air-cooled condenser 10 and a coolant collector 11.
  • a compressor 4 In the air-cooled condenser 10 is a fan 13 and piping with cooling fins 16 is arranged. Flows over a suction line 15 gaseous coolant from the cooler 8 in the evaporator 9 to the compressor 4 and through the Condenser 10 and the coolant collector 11 flows through a liquid coolant Line 14 via a solenoid valve 5 to the expansion valve 7.
  • a temperature sensor 2 is arranged on the cooler 8 of the evaporator 9, by means of which the surface temperature t K of the cooler 8 is determined.
  • a second sensor is arranged in the space to be cooled or in the air inlet in front of the evaporator, which measures the temperature of the cooling air.
  • a single temperature sensor 2 is provided on the cooler surface, preferably between the cooling fins 17, by means of which the surface temperature t K of the cooler 8 is determined.
  • control unit TC which measures the one measured by sensor 2 Temperature value and the fan 3 via an electronic control device, the compressor 4 and the defrost heater 6 switches.
  • a program provided in the control unit 1 registers the surface temperature t K of the cooler 8 and also uses a correction value to determine the temperature of the cooling air or the cold room temperature.
  • the correction value is determined as follows.
  • the refrigeration system should be designed for cooling vegetables to a cold room temperature of + 2 ° C.
  • the refrigeration system must be designed by the system manufacturer in such a way that an evaporation temperature t 0 of -5 ° C is guaranteed for the setpoint of + 2 ° C, so that a ⁇ t 1 of 7 K is established in practical operation.
  • the ⁇ t 1 is determined in a known manner as the difference between the air inlet temperature t L1 and the evaporation temperature t 0 . This is specified in the standards DIN 8955 and ENV 328 for determining the cooler performance.
  • a certain evaporation temperature t 0 of the refrigerant in the evaporator is assigned a certain value of the surface temperature t K of the cooler in the evaporator.
  • 3 schematically shows the relationship between the evaporation temperature t 0 of the coolant and the surface temperature t K of the cooler.
  • Such a connection can e.g. B. in the form of a table in the electronic control unit 1.
  • the surface temperature of the cooler t K of -1 ° C can be derived from FIG. 3 by specifying the target temperature of + 2 ° C and the resulting evaporation temperature of the refrigerant of -5 ° C become.
  • a correction value of 3 K is determined from the thus determined surface temperature t K of the cooler 8 in the evaporator 9 from the difference between the target value + 2 ° C. and the surface temperature t K of ⁇ 1 ° C.
  • the cooling air temperature t L in this example is above the surface temperature t K of the cooler by the correction value of 3 K.
  • FIG. 2 shows the temperature profile of the cold room temperature t L and the surface temperature t K at the cooler 8 over time, starting from a target value of the cold room temperature t L of + 2 ° C., as is provided, for example, for vegetables as refrigerated goods.
  • the refrigeration unit 12 and the fan 3 in the evaporator 9 are first switched on via the control unit 1 in order to control the Bring the refrigerator compartment temperature t L to the setpoint.
  • the cooling unit 12 is running, the surface temperature on the cooler 8 is reduced by the circulation of the cooling medium in the cooling circuit.
  • the cooling chamber temperature t L is lowered by the running fan 3 in the evaporator 9.
  • the control unit 1 determines by adding the correction value of 3 K that the target value t L of + 2 ° C has been reached. This means that the control unit 1 controls the compressor 4 and the Fan 3 switches off.
  • the fan 3 is switched on again when the setpoint temperature t L at the upper temperature value of + 2.5 ° C of a predetermined tolerance range of ⁇ 0.5 K around the setpoint temperature + 2 ° C is displayed in the control unit 1 by the sensor 2 .
  • Fig. 2 the tolerance range around the target temperature + 2 ° C is shown by dash-dotted lines above and below the target temperature.
  • the compressor 4 is expediently switched off via the control unit 1 when the cooling air temperature t L determined via the correction value reaches the tolerance value which is below the target temperature. Then the surface temperature t K at the cooler 8 rises again, which is determined via the sensor 2, whereupon the fan 3 of the evaporator 9 and then the compressor 4 is switched on again via the control unit 1 when the surface temperature t K determined by the sensor 2 of the cooler 8 indicates the tolerance value of + 0.5 K above the target temperature.
  • the temperature sensor 2 arranged in the cooler 8 represents a neutral measuring point which cannot be falsified by parameters, as is the case, for example, with a room temperature sensor, the measured value of which, for. B. can be falsified in that the room temperature sensor is covered by incorrectly stacked items in the refrigerator.
  • a correction factor based on the previously determined ⁇ t 1 results in a more reliable control than is the case with the known refrigeration systems with two sensors, of which the cooling air sensor can be falsified by various parameters and incorrect Cooling air temperatures can be determined.
  • the temperature sensor 2 is arranged in a protected manner between the cooling fins and cannot be damaged by storing and removing refrigerated goods.
  • the evaporator 9 represents a cold store and the surface temperature of the cooler 8 does not always reliably reproduce the cooling air temperature in the room via the correction factor, for example because the heat of the refrigerated goods rises due to transmission heat from the refrigerated goods, without this having an immediate effect on the surface temperature t K of the cooler 8,
  • the fan 3 is switched on, so that room air is passed through the cooler 8, in order in this way to check the actual room air temperature.
  • the compressor 4 is still switched off because a signal from the sensor 2 is present at the control unit 1, which reproduces the cold room temperature in the tolerance range of the setpoint.
  • the room air temperature is indirectly measured by means of the sensor 2 via the surface temperature t K of the cooler 8 and the correction factor. However, since after reaching the target temperature, the room air temperature can change more quickly than can be determined by the slowly following surface temperature on the cooler 8, the room air temperature must be checked again and again or at certain time intervals in this way by switching on the fan 3, so that the control unit 1 can measure the actual room temperature via the sensor 2.
  • the advantageous features of the method described above are: Significantly less Loss of mass of the refrigerated goods due to reduced dehumidification of the cold room air. Clear Lower energy consumption and thus lower operating costs by using the Frosty ice crystals as energy storage for cooling the room air. This results in a improved efficiency of the air cooler, a shorter compressor run within the Cooling cycles and thus a longer service life (service life) of the compressor. Defrost intervals are suspended by the fan flow or the defrost cycles reduced.
  • the described control of a refrigeration system is not only for cold stores and deep freezers applicable, but also for refrigerators and freezers, where the fan 3 appropriate fans are in operation and the cold air conveyed by the fan Corresponds to room air, the temperature of which is corrected via the correction factor by means of the cooler attached temperature sensor 2 is determined.
  • Such refrigeration and freezer furniture used as sales islands and refrigerated counters in commercial refrigeration and the like. this applies also especially for air conditioning systems in the air conditioning area.
  • the evaporator 9 can also be an air cooler, which is operated not with direct expansion, but with pumped refrigerants in the form of liquid solutions, such as NH 3 , or cold brine in dual-circuit refrigeration systems, or Flo Ice or in CO 2 systems.
  • the solenoid valve 5 can also be in a manner known per se Compound refrigeration systems can be controlled, be it simultaneously with the control of the Compressor 4 or separately.

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Abstract

A condenser (8) cools down cooling air. A single sensor (2) measures the surface temperature of the condenser and deduces the cooling air temperature from the surface temperature of the condenser by means of a coefficient of correction. A refrigerator unit is controlled by using the measured temperature value and the deduced temperature value as a basis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Kälteanlage, insbesondere für Kühlräume, sowie ein Verfahren zum Steuern der Kühlraumtemperatur.The invention relates to a control device for a refrigeration system, in particular for Cold rooms, as well as a method for controlling the cold room temperature.

Es ist bekannt, bei einer Kälteanlage, mittels der die Temperatur in einem Kühlraum auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, einen Sensor für die Ermittlung der Kühlraumtemperatur vorzusehen, der in der Regel im Lufteintritt vor den Verdampfer angeordnet wird, sowie einen Sensor zur Ermittlung der Temperatur des Kühlers im Verdampfer vorzusehen, der im allgemeinen auf der Oberfläche des Kühlers angeordnet wird. Beim Auslegen einer Kälteanlage wird eine Temperaturdifferenz Δt1 in Kelvin zwischen gewünschter Kühlraumtemperatur und Verdampfertemperatur bzw. der Temperatur festgelegt, bei der der Kälteträger verdampft. Bei Tiefkühlgut wird beispielsweise eine Temperaturdifferenz Δt1 von 10 K bei der Auslegung der Anlage festgelegt, beim Kühlen von Nahrungsmitteln wie Gemüse beispielsweise ein Δt1 von 7 K. Aus dieser von vorne herein festgelegten Temperaturdifferenz wird die Leistungsberechnung für den Verdampfer ausgeführt.It is known in a refrigeration system, by means of which the temperature in a cold room is kept at a predetermined value, to provide a sensor for determining the cold room temperature, which is usually arranged in the air inlet in front of the evaporator, and a sensor for determining the temperature of the cooler in the evaporator, which is generally arranged on the surface of the cooler. When designing a refrigeration system, a temperature difference Δt 1 in Kelvin is set between the desired cold room temperature and the evaporator temperature or the temperature at which the refrigerant evaporates. In the case of frozen goods, for example, a temperature difference Δt 1 of 10 K is specified in the design of the system, for cooling foods such as vegetables, for example, a Δt 1 of 7 K. The power calculation for the evaporator is carried out from this temperature difference, which is defined from the outset.

Bei einer solchen Kälteanlage steuert der Sensor für die Kühlraumtemperatur über eine Steuereinheit einen Ventilator für den Luftdurchtritt am Kühler und den Kältekreislauf z. B. den Verdichter, während der Sensor an der Kühleroberfläche die Abtauendtemperatur für eine Abtauheizung und dergleichen steuert. Nach Abtauende wird dann zuerst der Verdichter durch den Sensor zur Ermittlung der Kühlraumtemperatur eingeschaltet und nach Erreichen einer vorgegebenen Temperatur durch den Sensor an der Kühleroberfläche der Ventilator des Verdampfers. In den dann folgenden Kühlzyklen werden der Ventilator des Verdampfers und der Verdichter erneut durch den Sensor für die Kühlraumtemperatur gesteuert.In such a refrigeration system, the sensor controls the cold room temperature via a Control unit a fan for the passage of air on the cooler and the cooling circuit z. B. the compressor, while the sensor on the cooler surface is the defrost end temperature for one Defrost heater and the like controls. After the end of the defrost, the compressor is the first switched on by the sensor for determining the cold room temperature and after reaching it a predetermined temperature by the sensor on the cooler surface of the fan Evaporator. In the cooling cycles that follow, the evaporator fan and the compressor is controlled again by the cold room temperature sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperatursteuerung dieser Art so auszubilden, dass sie bei einfachem Aufbau die Kühlraumtemperatur in zuverlässiger Weise auf dem vorgegebenen Sollwert hält. The invention has for its object a temperature control of this type train that they have a simple structure the cold room temperature in a reliable manner holds at the specified setpoint.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass nur ein einzelner Sensor an der Kühleroberfläche vorgesehen wird, mittels dem über einen Korrekturfaktor die Kühlraumtemperatur ermittelt und auf der Basis der ermittelten Kühlraumtemperatur die Kälteanlage gesteuert wird, ergibt sich ein einfacherer Aufbau durch den Wegfall eines zweiten Sensors für die Kühlraumtemperatur. Dadurch, dass ein einziger Sensor für die Steuerung der Kälteanlage verantwortlich ist, verringern sich die Investitionskosten, der Installationsaufwand und mögliche Servicekosten. Fehlerquellen werden dadurch minimiert, dass ein Vertauschen der Sensoren und der Sensoranschlussleitungen ausgeschlossen ist. Leitungsgebundene Einkopplungen durch elektromagnetische Störungen, wie sie in Sensoranschlussleitungen eingekoppelt werden können und dann eine Steuereinheit negativ beeinflussen, werden durch Wegfall eines Sensors um die Hälfte reduziert. Eine Steuereinheit mit nur einem Sensor ist in ihrer Funktionssicherheit deutlich besser gegenüber dem Stand der Technik, weil alle Messgrößen von einem einzigen Sensor ermittelt werden.This object is achieved by the features in claim 1. Thereby, that only a single sensor is provided on the cooler surface by means of the a correction factor determines the cold room temperature and on the basis of the determined Cold room temperature, the refrigeration system is controlled, resulting in a simpler structure the elimination of a second sensor for the cold room temperature. By having one Sensor is responsible for controlling the refrigeration system, the Investment costs, installation effort and possible service costs. Sources of error are minimized by interchanging the sensors and the Sensor connection lines is excluded. Line-based couplings through electromagnetic interference, as they are injected into sensor connection cables can and then have a negative impact on a control unit, by eliminating one Sensor reduced by half. A control unit with only one sensor is in yours Functional reliability significantly better compared to the state of the art, because all measured variables can be determined by a single sensor.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näfier erläutert. Es zeigen

  • Fig. 1 schematisch eine Kälteanlage für die Kühlung in einem Kühlraum,
  • Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Steuerung der Kühlraumtemperatur, und
  • Fig. 3 ein Diagramm zur Ermittlung des Korrekturwertes.
    • The invention is explained for example with reference to the drawing. Show it
  • 1 schematically shows a refrigeration system for cooling in a cold room,
  • Fig. 2 is a diagram showing the control of the cold room temperature, and
  • 3 shows a diagram for determining the correction value.

    • Fig. 1 zeigt ein Kälteaggregat 12 mit einem Verdampfer 9 für die Luftkühlung, in dessen Gehäuse ein Ventilator 3 für den Luftdurchtritt, sowie ein Kühler 8 aus einer vom Kälteträger durchströmten Verrohrung mit Kühllamellen 17 angeordnet ist, die vorzugsweise aus Aluminium bestehen. Mit 6 ist eine beispielsweise elektrische Abtauheizung bezeichnet, mittels der der Kühler 8 bei Vereisung abgetaut wird. Mit 7 ist ein Expansionsventil bezeichnet. Anstelle einer elektrischen Abtauheizung kann auch eine andere Form einer Abtauheizung vorgesehen werden.Fig. 1 shows a refrigeration unit 12 with an evaporator 9 for air cooling, in the Housing a fan 3 for the passage of air, and a cooler 8 from one of the coolant flowed piping with cooling fins 17 is arranged, which preferably consists of Aluminum. An electrical defrost heater, for example, is designated by 6, by means of which the cooler 8 is defrosted when iced up. At 7 is an expansion valve designated. Instead of an electrical defrost heater, another form of Defrost heater can be provided.

    Ferner umfasst das Kälteaggregat 12 einen Verdichter 4, einen luftgekühlten Verflüssiger 10 und einen Kälteträgersammler 11. In dem luftgekühlten Verflüssiger 10 ist ein Ventilator 13 und eine Verrohrung mit Kühllamellen 16 angeordnet. Über eine Saugleitung 15 strömt gasförmiger Kälteträger vom Kühler 8 im Verdampfer 9 zum Verdichter 4 und durch den Verflüssiger 10 und den Kälteträgersammler 11 strömt flüssiger Kälteträger durch eine Leitung 14 über ein Magnetventil 5 zum Expansionsventil 7.The cooling unit 12 further comprises a compressor 4, an air-cooled condenser 10 and a coolant collector 11. In the air-cooled condenser 10 is a fan 13 and piping with cooling fins 16 is arranged. Flows over a suction line 15 gaseous coolant from the cooler 8 in the evaporator 9 to the compressor 4 and through the Condenser 10 and the coolant collector 11 flows through a liquid coolant Line 14 via a solenoid valve 5 to the expansion valve 7.

    Am Kühler 8 des Verdampfers 9 ist ein Temperatursensor 2 angeordnet, mittels dem die Oberflächentemperatur tK des Kühlers 8 ermittelt wird. Bei einer bekannten Kälteanlage ist ein zweiter, nicht dargestellter Sensor in dem zu kühlenden Raum bzw. im Lufteintritt vor dem Verdampfer angeordnet, der die Temperatur der Kühlluft misst.A temperature sensor 2 is arranged on the cooler 8 of the evaporator 9, by means of which the surface temperature t K of the cooler 8 is determined. In a known refrigeration system, a second sensor, not shown, is arranged in the space to be cooled or in the air inlet in front of the evaporator, which measures the temperature of the cooling air.

    Bei der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Kälteanlage ist nur ein einzelner Temperatursensor 2 an der Kühleroberfläche vorzugsweise zwischen den Kühllamellen 17 vorgesehen, mittels dem die Oberflächentemperatur tK des Kühlers 8 ermittelt wird.In the embodiment of a refrigeration system shown in FIG. 1, only a single temperature sensor 2 is provided on the cooler surface, preferably between the cooling fins 17, by means of which the surface temperature t K of the cooler 8 is determined.

    Mit 1 ist eine Steuereinheit TC bezeichnet, welche den vom Sensor 2 gemessenen Temperaturwert aufnimmt und über eine elektronische Steuervorrichtung den Ventilator 3, den Verdichter 4 und die Abtauheizung 6 schaltet.1 designates a control unit TC which measures the one measured by sensor 2 Temperature value and the fan 3 via an electronic control device, the compressor 4 and the defrost heater 6 switches.

    Ein in der Steuereinheit 1 vorgesehenes Programm registriert die Oberflächentemperatur tK des Kühlers 8 und ermittelt über einen Korrekturwert zusätzlich die Temperatur der Kühlluft bzw. die Kühlraumtemperatur.A program provided in the control unit 1 registers the surface temperature t K of the cooler 8 and also uses a correction value to determine the temperature of the cooling air or the cold room temperature.

    Der Korrekturwert wird wie folgt ermittelt. Die Kälteanlage soll beispielsweise zum Kühlen von Gemüse auf eine Kühlraumtemperatur von + 2° C ausgelegt werden. Hierbei ist die Kälteanlage vom Anlagenbauer derart auszulegen, dass für den Sollwert von + 2° C eine Verdampfungstemperatur t0 von - 5° C gewährleistet ist, so dass sich im praktischen Betrieb ein Δt1 von 7 K einstellt. Das Δt1 wird in bekannter Weise ermittelt als Differenz der Lufteintrittstemperatur tL1 und der Verdampfungstemperatur t0. Dies ist in den Normen DIN 8955 und ENV 328 zur Ermittlung der Kühlerleistung festgelegt. Erfahrungswerte zeigen, dass einer bestimmten Verdampfungstemperatur t0 des Kälteträgers im Verdampfer ein bestimmter Wert der Oberflächentemperatur tK des Kühlers im Verdampfer zuzuordnen ist. Fig. 3 zeigt schematisch den Zusammenhang zwischen Verdampfungstemperatur t0 des Kälteträgers und Oberflächentemperatur tK des Kühlers. Ein solcher Zusammenhang kann z. B. in Form einer Tabelle in der elektronischen Steuereinheit 1 gespeichert werden. Nachdem die Temperaturdifferenz Δt1 von vorne herein festliegt, kann über die Vorgabe der Solltemperatur von + 2° C und die sich daraus ergebende Verdampfungstemperatur des Kälteträgers von - 5° C aus Fig. 3 eine Oberflächentemperatur des Kühlers tK von - 1° C abgeleitet werden. Dieser Zusammenhang ergibt sich durch den Kühleraufbau und die Auslegung des Verdampfers. Aus der so ermittelten Oberflächentemperatur tK des Kühlers 8 im Verdampfer 9 wird bei diesem Beispiel ein Korrekturwert von 3 K aus der Differenz zwischen Sollwert + 2° C und Oberflächentemperatur tK von - 1° C ermittelt. Mit anderen Worten wird davon ausgegangen, dass nach der von Δt1 ausgehenden Auslegung der Kälteanlage die Kühllufttemperatur tL bei diesem Beispiel um den Korrekturwert von 3 K über der Oberflächentemperatur tK des Kühlers liegt.The correction value is determined as follows. For example, the refrigeration system should be designed for cooling vegetables to a cold room temperature of + 2 ° C. The refrigeration system must be designed by the system manufacturer in such a way that an evaporation temperature t 0 of -5 ° C is guaranteed for the setpoint of + 2 ° C, so that a Δt 1 of 7 K is established in practical operation. The Δt 1 is determined in a known manner as the difference between the air inlet temperature t L1 and the evaporation temperature t 0 . This is specified in the standards DIN 8955 and ENV 328 for determining the cooler performance. Experience shows that a certain evaporation temperature t 0 of the refrigerant in the evaporator is assigned a certain value of the surface temperature t K of the cooler in the evaporator. 3 schematically shows the relationship between the evaporation temperature t 0 of the coolant and the surface temperature t K of the cooler. Such a connection can e.g. B. in the form of a table in the electronic control unit 1. After the temperature difference Δt 1 has been determined from the beginning, the surface temperature of the cooler t K of -1 ° C can be derived from FIG. 3 by specifying the target temperature of + 2 ° C and the resulting evaporation temperature of the refrigerant of -5 ° C become. This relationship results from the cooler structure and the design of the evaporator. In this example, a correction value of 3 K is determined from the thus determined surface temperature t K of the cooler 8 in the evaporator 9 from the difference between the target value + 2 ° C. and the surface temperature t K of −1 ° C. In other words, it is assumed that, according to the design of the refrigeration system starting from Δt 1 , the cooling air temperature t L in this example is above the surface temperature t K of the cooler by the correction value of 3 K.

    Während zum Kühlen von Gemüse beispielsweise ein Sollwert von + 2° C und ein Korrekturwert von 3 K angesetzt wird, wird beispielsweise für den Tiefkühlbereich ein Sollwert von -20° C vorgegeben, aus dem sich über den vorgegebenen Wert von Δt1 = 10 K einen Korrekturwert von 5 K ergibt. Der Wert von Δt1 muss an der Steuereinheit 1 eingestellt werden. Aus dem eingestellten Δt1 ermittelt die Steuereinheit 1 dann den KorrekturwertFor example, while a setpoint of + 2 ° C and a correction value of 3 K is used to cool vegetables, a setpoint of -20 ° C is specified for the deep-freeze area, from which a value of Δt 1 = 10 K is used Correction value of 5 K results. The value of Δt 1 must be set on control unit 1. The control unit 1 then determines the correction value from the set Δt 1

    Fig. 2 zeigt den Temperaturverlauf der Kühlraumtemperatur tL und der Oberflächentemperatur tK am Kühler 8 über der Zeit, wobei von einem Sollwert der Kühlraumtemperatur tL von + 2° C ausgegangen wird, wie er beispielsweise für Gemüse als Kühlgut vorgesehen wird. Ausgehend von einem Abschaltzustand der Kälteanlage, bei dem sowohl die Kühleroberflächentemperatur tK als auch die Kühlraumtemperatur tL einen über + 2° C liegenden Wert haben, wird über die Steuereinheit 1 zunächst das Kälteaggregat 12 und der Ventilator 3 im Verdampfer 9 eingeschaltet, um die Kühlraumtemperatur tL auf den Sollwert zu bringen. Bei laufendem Kälteaggregat 12 wird durch Zirkulation des Kälteträgers im Kältekreislauf die Oberflächentemperatur am Kühler 8 abgesenkt. Gleichzeitig wird durch den laufenden Ventilator 3 im Verdampfer 9 die Kühlraumtemperatur tL abgesenkt. Sobald der Sensor 2 eine Oberflächentemperatur tK von - 1° C feststellt, ermittelt die Steuereinheit 1 durch Hinzurechnen des Korrekturwertes von 3 K das Erreichen des Sollwertes tL von + 2° C. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit 1 den Verdichter 4 und den Ventilator 3 abschaltet. Der Ventilator 3 wird wieder eingeschaltet, wenn vom Sensor 2 über den Korrekturwert eine Solltemperatur tL am oberen Temperaturwert von + 2,5° C eines vorgegebenen Toleranzbereichs von ± 0,5 K um die Solltemperatur + 2° C in der Steuereinheit 1 angezeigt wird. FIG. 2 shows the temperature profile of the cold room temperature t L and the surface temperature t K at the cooler 8 over time, starting from a target value of the cold room temperature t L of + 2 ° C., as is provided, for example, for vegetables as refrigerated goods. Starting from a shutdown state of the refrigeration system, in which both the cooler surface temperature t K and the cold room temperature t L have a value above + 2 ° C, the refrigeration unit 12 and the fan 3 in the evaporator 9 are first switched on via the control unit 1 in order to control the Bring the refrigerator compartment temperature t L to the setpoint. When the cooling unit 12 is running, the surface temperature on the cooler 8 is reduced by the circulation of the cooling medium in the cooling circuit. At the same time, the cooling chamber temperature t L is lowered by the running fan 3 in the evaporator 9. As soon as the sensor 2 detects a surface temperature t K of - 1 ° C, the control unit 1 determines by adding the correction value of 3 K that the target value t L of + 2 ° C has been reached. This means that the control unit 1 controls the compressor 4 and the Fan 3 switches off. The fan 3 is switched on again when the setpoint temperature t L at the upper temperature value of + 2.5 ° C of a predetermined tolerance range of ± 0.5 K around the setpoint temperature + 2 ° C is displayed in the control unit 1 by the sensor 2 .

    In Fig. 2 ist der Toleranzbereich um die Solltemperatur + 2° C durch strichpunktierte Linien über und unter der Solltemperatur wiedergegeben. Zweckmäßigerweise wird der Verdichter 4 über die Steuereinheit 1 abgeschaltet, wenn die über den Korrekturwert ermittelte Kühllufttemperatur tL den unter der Solltemperatur liegenden Toleranzwert erreicht. Hierauf steigt die Oberflächentemperatur tK am Kühler 8 wieder an, die über den Sensor 2 ermittelt wird, worauf zuerst der Ventilator 3 des Verdampfers 9 und dann der Verdichter 4 über die Steuereinheit 1 wieder eingeschaltet wird, wenn die vom Sensor 2 festgestellte Oberflächentemperatur tK des Kühlers 8 den über der Solltemperatur liegenden Toleranzwert von + 0,5 K anzeigt.In Fig. 2 the tolerance range around the target temperature + 2 ° C is shown by dash-dotted lines above and below the target temperature. The compressor 4 is expediently switched off via the control unit 1 when the cooling air temperature t L determined via the correction value reaches the tolerance value which is below the target temperature. Then the surface temperature t K at the cooler 8 rises again, which is determined via the sensor 2, whereupon the fan 3 of the evaporator 9 and then the compressor 4 is switched on again via the control unit 1 when the surface temperature t K determined by the sensor 2 of the cooler 8 indicates the tolerance value of + 0.5 K above the target temperature.

    Diese Zyklen wiederholen sich, bis z. B. durch Vereisung am. Kühler 8 eine Oberflächentemperatur tK vom Sensor 2 ermittelt wird, aus der in der Steuereinheit 1 durch Vergleich mit vorgegebenen Werten bzw. durch ein vorgegebenes Programm eine Vereisung des Kühlers 8 abgeleitet werden kann. Hierauf wird über die Steuereinheit 1 der Verdichter 4 und der Ventilator 3 abgeschaltet und die Abtauheizung 6 eingeschaltet, bis über den Temperatursensor 2 wieder die vorgegebene Abtauendtemperatur am Kühler 8 angezeigt wird. Hierauf wird die Abtauheizung 6 von der Steuereinheit 1 abgeschaltet und das Kälteaggregat 12 mit dem Verdichter 4 wieder eingeschaltet. Der in Fig. 2 dargestellte Kühlzyklus beginnt erneut, nachdem der Ventilator 3 des Verdampfers 9 nach einer zuvor festgelegten Oberflächentemperatur des Kühlers 8 ebenfalls von der Steuereinheit 1 eingeschaltet wird.These cycles repeat until z. B. by icing on the cooler 8, a surface temperature t K is determined by the sensor 2, from which an icing of the cooler 8 can be derived in the control unit 1 by comparison with predetermined values or by a predetermined program. The compressor 4 and the fan 3 are then switched off via the control unit 1 and the defrost heater 6 is switched on until the predefined end-of-defrost temperature is displayed again on the cooler 8 via the temperature sensor 2. The defrost heater 6 is then switched off by the control unit 1 and the cooling unit 12 with the compressor 4 is switched on again. The cooling cycle shown in FIG. 2 begins again after the fan 3 of the evaporator 9 is also switched on by the control unit 1 after a previously determined surface temperature of the cooler 8.

    Der im Kühler 8 angeordnete Temperatursensor 2 stellt eine neutrale Messstelle dar, die nicht durch Parameter verfälscht werden kann, wie dies beispielsweise bei einem Raumtemperatursensor der Fall ist, dessen Messwert z. B. dadurch verfälscht werden kann, dass der Raumtemperatursensor durch falsch gestapeltes Kühlgut im Kühlraum abgedeckt wird. Hierdurch ergibt sich aufgrund der beschriebenen Steuerung mit nur einem Sensor 2 über einen Korrekturfaktor ausgehend von dem vorher bestimmten Δt1 eine zuverlässigere Steuerung als dies bei den bekannten Kälteanlagen mit zwei Sensoren der Fall ist, von denen der Kühlluftsensor durch verschiedene Parameter verfälscht werden kann und falsche Kühllufttemperaturen ermittelt werden können. Der Temperatursensor 2 ist zwischen den Kühllamellen geschützt angeordnet und kann durch Ein- und Auslagern von Kühlgut nicht beschädigt werden. The temperature sensor 2 arranged in the cooler 8 represents a neutral measuring point which cannot be falsified by parameters, as is the case, for example, with a room temperature sensor, the measured value of which, for. B. can be falsified in that the room temperature sensor is covered by incorrectly stacked items in the refrigerator. As a result of the control described with only one sensor 2, a correction factor based on the previously determined Δt 1 results in a more reliable control than is the case with the known refrigeration systems with two sensors, of which the cooling air sensor can be falsified by various parameters and incorrect Cooling air temperatures can be determined. The temperature sensor 2 is arranged in a protected manner between the cooling fins and cannot be damaged by storing and removing refrigerated goods.

    Da der Verdampfer 9 einen Kältespeicher darstellt und die Oberflächentemperatur des Kühlers 8 die Kühllufttemperatur im Raum über den Korrekturfaktor nicht immer zuverlässig wiedergibt, beispielsweise weil durch Transmissionswärme vom Kühlgut die Kühlraumtemperatur ansteigt, ohne dass sich dies sofort auf die Oberflächentemperatur tK des Kühlers 8 auswirkt, wird nach einer vorgegebenen Zeit nach Feststellung durch die Steuereinheit 1, dass der Sensor 2 einen Sollwert im Toleranzbereich angibt, der Ventilator 3 eingeschaltet, damit Raumluft durch den Kühler 8 geleitet wird, um auf diese Weise die tatsächliche Raumlufttemperatur zu überprüfen. Hierbei ist der Verdichter 4 noch ausgeschaltet, weil an der Steuereinheit 1 ein Signal vom Sensor 2 anliegt, das die Kühlraumtemperatur im Toleranzbereich des Sollwertes wiedergibt. Bei wärmerer Kühllufttemperatur innerhalb des Kühlraumes, in den z. B. noch nicht gekühltes Gut nachgeladen wurde, steigt die Oberflächentemperatur tK des Kühlers 8 durch die vom Ventilator 3 herangeführte wärmere Luft an, bis die Oberflächentemperatur der Kühlers die Raumlufttemperatur angenommen hat. Dadurch meldet der Sensor 2 - ohne den Korrekturfaktor zu berücksichtigen - einen Istwert der Raumtemperatur, der nicht im Toleranzbereich der Solltemperatur liegt, weshalb die Steuereinheit 1 das Kälteaggregat bzw. den Verdichter 4 einschaltet, um die Oberflächentempera tK des Kühlers 8 auf einen Wert zurückzuführen, der mit Korrekturfaktor im Toleranzbereich der Solltemperatur liegt.Since the evaporator 9 represents a cold store and the surface temperature of the cooler 8 does not always reliably reproduce the cooling air temperature in the room via the correction factor, for example because the heat of the refrigerated goods rises due to transmission heat from the refrigerated goods, without this having an immediate effect on the surface temperature t K of the cooler 8, After a predetermined time after it has been determined by the control unit 1 that the sensor 2 indicates a desired value in the tolerance range, the fan 3 is switched on, so that room air is passed through the cooler 8, in order in this way to check the actual room air temperature. In this case, the compressor 4 is still switched off because a signal from the sensor 2 is present at the control unit 1, which reproduces the cold room temperature in the tolerance range of the setpoint. At warmer cooling air temperature within the refrigerator, in the z. B. not yet cooled goods have been reloaded, the surface temperature t K of the cooler 8 rises due to the warmer air brought up by the fan 3 until the surface temperature of the cooler has reached the room air temperature. As a result, sensor 2 reports - without taking the correction factor into account - an actual value of the room temperature that is not within the tolerance range of the target temperature, which is why control unit 1 switches on the cooling unit or compressor 4 in order to return the surface temperature K of cooler 8 to a value , which lies in the tolerance range of the target temperature with the correction factor.

    Über die Oberflächentemperatur tK des Kühlers 8 und den Korrekturfaktor wird indirekt die Raumlufttemperatur mittels des Sensors 2 gemessen. Da sich aber nach Erreichen der Solltemperatur die Raumlufttemperatur schneller ändern kann als dies durch die nur langsam folgende Oberflächentemperatur am Kühler 8 festgestellt werden kann, muss die Raumlufttemperatur durch Einschalten des Ventilators 3 auf diese Weise immer wieder bzw. in bestimmten Zeitabständen überprüft werden, so dass die Steuereinheit 1 über den Sensor 2 die tatsächliche Raumtemperatur messen kann.The room air temperature is indirectly measured by means of the sensor 2 via the surface temperature t K of the cooler 8 and the correction factor. However, since after reaching the target temperature, the room air temperature can change more quickly than can be determined by the slowly following surface temperature on the cooler 8, the room air temperature must be checked again and again or at certain time intervals in this way by switching on the fan 3, so that the control unit 1 can measure the actual room temperature via the sensor 2.

    Dadurch, dass der Ventilator 3 des Verdampfers 9 nach Erreichen der Solltemperatur bei abgeschaltetem Verdichter 4 zuerst eingeschaltet wird und die Steuereinheit 1 über den Sensor 2 den Temperaturverlauf ohne Korrekturfaktor verfolgt, und der Verdichter 4 so lange ausgeschaltet bleibt, bis die Steuereinheit 1 über den Sensor 2 eine Oberflächentemperatur tK oberhalb des Sollwertes von + 2° C feststellt, wobei davon ausgegangen wird, dass die Oberflächentemperatur tK des Kühlers 8 die Kühlraumtemperatur angenommen hat, und erst dann der Verdichter 4 durch die Steuereinheit 1 einschaltet wird, ist durch dieses Verfahren die Taupunktunterschreitung an der Oberfläche des Kühlers 8 zum Zeitpunkt der Verdichtereinschaltung aufgehoben.Characterized in that the fan 3 of the evaporator 9 is first switched on after the setpoint temperature has been reached when the compressor 4 is switched off and the control unit 1 follows the temperature profile without a correction factor via the sensor 2, and the compressor 4 remains switched off until the control unit 1 via the sensor 2 determines a surface temperature t K above the target value of + 2 ° C., it being assumed that the surface temperature t K of the cooler 8 has assumed the cold room temperature and only then the compressor 4 is switched on by the control unit 1, is by this method the drop below the dew point on the surface of the cooler 8 at the time of switching on the compressor is eliminated.

    Die vorteilhaften Merkmale des zuvor geschilderten Verfahrens sind: Deutlich geringerer Masseverlust des Kühlgutes durch reduzierte Entfeuchtung der Kühlraumluft. Deutliche Senkung des Energieverbrauchs und damit Senkung der Betriebskosten durch Nutzung der Eis-Reifkristalle als Energiespeicher zum Kühlen der Raumluft. Hierdurch ergibt sich ein verbesserter Wirkungsgrad des Luftkühlers, ein kürzerer Verdichterlauf innerhalb der Kühlzyklen und somit eine längere Nutzungsdauer (Lebensdauer) des Verdichters. Abtauintervalle werden durch den Ventilatorvorlauf ausgesetzt bzw. die Abtauzyklen reduziert.The advantageous features of the method described above are: Significantly less Loss of mass of the refrigerated goods due to reduced dehumidification of the cold room air. Clear Lower energy consumption and thus lower operating costs by using the Frosty ice crystals as energy storage for cooling the room air. This results in a improved efficiency of the air cooler, a shorter compressor run within the Cooling cycles and thus a longer service life (service life) of the compressor. Defrost intervals are suspended by the fan flow or the defrost cycles reduced.

    Die beschriebene Steuerung einer Kälteanlage ist nicht nur für Kühl- und Tiefkühlräume anwendbar, sondern auch für Kühl- und Tiefkühlmöbel, bei denen der dem Ventilator 3 entsprechende Lüfter dauern in Betrieb ist und die vom Lüfter geförderte Kaltluft der Raumluft entspricht, deren Temperatur über den Korrekturfaktor mittels des am Kühler 8 angebrachten Temperatursensors 2 ermittelt wird. Derartige Kühl- und Tiefkühlmöbel werden als Verkaufsinseln und Kühltheken in der Gewerbekälte und dergleichen verwendet. Dies gilt auch insbesondere für raumlufttechnische Anlagen im Klimabereich.The described control of a refrigeration system is not only for cold stores and deep freezers applicable, but also for refrigerators and freezers, where the fan 3 appropriate fans are in operation and the cold air conveyed by the fan Corresponds to room air, the temperature of which is corrected via the correction factor by means of the cooler attached temperature sensor 2 is determined. Such refrigeration and freezer furniture used as sales islands and refrigerated counters in commercial refrigeration and the like. this applies also especially for air conditioning systems in the air conditioning area.

    Die beschriebene Steuerung der Raumlufttemperatur mittels eines einzigen Sensors ist nicht von den jeweils verwendeten Kälteträgern abhängig. So kann der Verdampfer 9 auch ein Luftkühler sein, der nicht mit einer Direktexpansion, sondern mit gepumpten Kälteträgern in Form flüssiger Lösungen, wie beispielsweise NH3, oder Kaltsole in Zweikreiskälteanlagen, bzw. Flo Ice oder in CO2 Anlagen betrieben wird.The described control of the room air temperature by means of a single sensor is not dependent on the refrigerants used in each case. Thus, the evaporator 9 can also be an air cooler, which is operated not with direct expansion, but with pumped refrigerants in the form of liquid solutions, such as NH 3 , or cold brine in dual-circuit refrigeration systems, or Flo Ice or in CO 2 systems.

    Mittels der Steuereinheit 1 kann auch in an sich bekannter Weise das Magnetventil 5 in Verbundkälteanlagen angesteuert werden, sei es gleichzeitig mit der Ansteuerung des Verdichters 4 oder auch getrennt davon.By means of the control unit 1, the solenoid valve 5 can also be in a manner known per se Compound refrigeration systems can be controlled, be it simultaneously with the control of the Compressor 4 or separately.

    Claims (6)

    Verfahren zum Steuern einer Kälteanlage mit einem Kühler (8) zum Kühlen von Kühlluft, wobei mittels eines einzigen Sensors (2) die Oberflächentemperatur (tK) des Kühlers (8) gemessen und über einen Korrekturfaktor aus der Oberflächentemperatur (tK) des Kühlers die Kühllufttemperatur (tL) abgeleitet wird, worauf auf der Basis des gemessenen Temperaturwertes (tK) und des abgeleiteten Temperaturwertes (tL) die Kälteanlage gesteuert wird.Method for controlling a refrigeration system with a cooler (8) for cooling cooling air, the surface temperature (t K ) of the cooler (8) being measured by means of a single sensor (2) and the correction factor from the surface temperature (t K ) of the cooler Cooling air temperature (t L ) is derived, whereupon the refrigeration system is controlled on the basis of the measured temperature value (t K ) and the derived temperature value (t L ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach einer vorgegebenen Zeit nach Feststellung über den Temperatursensor (2), wonach sich die unter Einbeziehung des Korrekturfaktors ergebende Kühllufttemperatur im Sollbereich befindet, das Kälteaggregat abgeschaltet wird bzw. abgeschaltet bleibt und ein Ventilator (3) am Kühler (8) eingeschaltet wird, um Kühlluft an den Kühler (8) heranzuführen, und die tatsächlich vorhandene Temperatur (tL) der Kühlluft auf diese Weise durch den Temperatursensor (2) überprüft wird.Method according to claim 1, wherein after a predetermined time after the temperature sensor (2) has been determined that the cooling air temperature, including the correction factor, is in the desired range, the cooling unit is switched off or remains switched off and a fan (3) on the cooler (8 ) is switched on in order to bring cooling air to the cooler (8), and the actual temperature (t L ) of the cooling air is checked in this way by the temperature sensor (2). Steuervorrichtung für eine Kälteanlage mit einem Kühler (8) zum Kühlen von Kühlluft beispielsweise in einem Kühlraum, mittels der die Kühllufttemperatur (tL) auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird,
    umfassend einen einzelnen Sensor (2) zur Ermittlung der Oberflächentemperatur (tK) am Kühler (8) und eine Steuereinheit (1), die aus der gemessenen Oberflächentemperatur des Kühlers (8) über einen Korrekturfaktor [K] die Kühllufttemperatur (tL) ableitet und auf der Basis der so ermittelten Kühllufttemperatur (tL) in Verbindung mit der gemessenen Oberflächentemperatur (tK) des Kühlers (8) die Kälteanlage steuert.    Control device for a refrigeration system with a cooler (8) for cooling cooling air, for example in a cooling room, by means of which the cooling air temperature (t L ) is kept at a predetermined value,
    comprising a single sensor (2) for determining the surface temperature (t K ) on the cooler (8) and a control unit (1) which derives the cooling air temperature (t L ) from the measured surface temperature of the cooler (8) via a correction factor [K] and controls the refrigeration system on the basis of the cooling air temperature (t L ) thus determined in connection with the measured surface temperature (t K ) of the cooler (8).         Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Temperatursensor (2) zwischen den Kühllamellen (17) des Kühlers (8) im Verdampfer (9) der Kälteanlage angeordnet ist. Control device according to claim 3, wherein the temperature sensor (2) between the Cooling fins (17) of the cooler (8) in the evaporator (9) of the refrigeration system is arranged. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, wobei die Steuereinheit (1) den Verdichter (4), die Abtauheizung (6) und den Ventilator (3) im Verdampfer (9) einer Kälteanlage in Abhängigkeit von dem gemessenen Temperaturwert (tK) an der Kühleroberfläche steuert.Control device according to claims 3 and 4, wherein the control unit (1) the compressor (4), the defrost heater (6) and the fan (3) in the evaporator (9) of a refrigeration system as a function of the measured temperature value (t K ) at the Radiator surface controls. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, wobei die Steuereinheit (1) die über den Korrekturwert ermittelte Kühllufttemperatur (tL) als Raumlufttemperatur in einem Display anzeigt und gegebenenfalls speichert und protokolliert.Control device according to claims 3 to 5, wherein the control unit (1) shows the cooling air temperature (t L ) determined via the correction value as room air temperature in a display and optionally stores and logs it.
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