EP1367346A2 - Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines Verdampfers - Google Patents

Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines Verdampfers Download PDF

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EP1367346A2
EP1367346A2 EP03010509A EP03010509A EP1367346A2 EP 1367346 A2 EP1367346 A2 EP 1367346A2 EP 03010509 A EP03010509 A EP 03010509A EP 03010509 A EP03010509 A EP 03010509A EP 1367346 A2 EP1367346 A2 EP 1367346A2
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Thomas Krieger
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Carrier Kaeltetechnik Deutschland GmbH
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Linde GmbH
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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
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/002—Defroster control
    • F25D21/006—Defroster control with electronic control circuits
    • 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
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • 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
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/02—Detecting the presence of frost or condensate

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the defrosting process of a frosted and / or iced evaporator, in particular a refrigerator evaporator, in which the temperatures of the evaporator return air (T RL ) and the evaporator supply air (T ZL ) and the evaporation temperature are detected.
  • a defrosting process in evaporators of refrigeration furniture usually in fixed predetermined intervals - for example, twice a day - carried out.
  • To Be by means of a defrost timer fixed defrost - z. For example, 6:00 am and 6:00 pm. At these times, a defrosting process is initiated, which only then is terminated when arranged on the evaporator to be defrosted Temperature sensor has reached a predetermined setpoint.
  • the defrosting process actually becomes required defrost duration - ie the time interval between defrost start and end - of the defrost control is determined and saved. Based on this stored Defrost duration is then determined, whether due to a small frost buildup on Evaporator the next or the next regular, fixed Defrost processes can be skipped.
  • Object of the present invention is to provide a generic method for Controlling the defrosting process of a frosted and / or iced evaporator specify that avoids the disadvantage described above.
  • evaporator return air and “Evaporator supply air” respectively designate the air flow entering the evaporator or exits the evaporator.
  • the air thus enters the evaporator at a temperature T RL and the relative humidity ⁇ RL and leaves it at the temperature T ZL in the saturated state.
  • the relative humidity ⁇ ZL of the evaporator supply air is therefore assumed to be 1.
  • feature f) are determined between two defrosting processes Water mass values added up and with an adjustable water mass setpoint compared.
  • the term "between two defrosting processes” is also the Period between (re) commissioning of the evaporator or the Cooling furniture and the first subsequent defrosting process to understand.
  • the aforementioned parameters relative humidity ( ⁇ RL ) of the evaporator return air, water loading at the evaporator inlet (x RL ) and water loading at the evaporator outlet (x ZL ) are detected substantially continuously.
  • the inventive method for controlling the defrosting process of a frosted and / or iced evaporator now allows continuous detection the real water load on the evaporator, which has the consequence that each optimal time for a defrosting process actually required to be determined can. This results in an optimization of the energy consumption of the or Evaporator having refrigerated cabinet and an increase in reliability, in particular an increase in the temperature safety for in the refrigerator stored goods.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers, insbesondere eines Kühlmöbel-Verdampfers, bei dem die Temperaturen der Verdampfer-Rückluft (TRL) und der Verdampfer-Zuluft (TZL) sowie die Verdampfungstemperatur erfasst werden, beschrieben.
Erfindungsgemäß wird bzw. werden
  • a) die relative Feuchte (ϕRL) der Verdampfer-Rückluft erfasst,
  • b) die relative Feuchte (ϕZL) der Verdampfer-Zuluft mit 1 angenommen, da diese nach dem Durchgang durch den Verdampfer im gesättigten Zustand vorliegt,
  • c) der Umluftvolumenstrom (VL) des Verdampfers ermittelt,
  • d) mittels der Zustandsgleichung für feuchte Luft die Wasserbeladung am Verdampferein- (xRL) und -austritt (xZL) bestimmt und die am Verdampfer angelagerte Wassermenge (Δx = xRL - xZL) ermittelt,
  • e) mittels der Gleichung mW = ρL*VL*Δx*Δt für ein Zeitintervall (Δt) die am Verdampfer angelagerte Wassermasse ermittelt, wobei der Parameter ρL für die Dichte der Luft steht,
  • f) zwischen zwei Abtauprozessen die derart ermittelten Wassermassenwerte (mw) aufsummiert und mit einem einstellbaren Wassermassen-Sollwert verglichen, und
  • g) bei Erreichen des Wassermassen-Sollwertes ein Abtauprozess eingeleitet.
    •

    Description

    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers, insbesondere eines Kühlmöbel-Verdampfers, bei dem die Temperaturen der Verdampfer-Rückluft (TRL) und der Verdampfer-Zuluft (TZL) sowie die Verdampfungstemperatur erfasst werden.
    Bisher wird ein Abtauprozess bei Verdampfern von Kühlmöbeln in der Regel in fest vorgegebenen Intervallen - beispielsweise zwei mal pro Tag - durchgeführt. Dazu werden mittels einer Abtauuhr feste Abtauzeiten - z. B. 6.00 und 18.00 Uhr-festgelegt. Zu diesen Zeiten wird dann ein Abtauprozess eingeleitet, der erst dann beendet wird, wenn ein an dem abzutauenden Verdampfer angeordneter Temperaturfühler einen vorgegebenen Sollwert erreicht hat.
    Bei einem sog. Bedarfsabtauprozess wird die für den Abtauprozess tatsächlich benötigte Abtaudauer - also das Zeitintervall zwischen Abtaubeginn und -ende - von der Abtausteuerung ermittelt und gespeichert. Anhand dieser gespeicherten Abtaudauer wird anschließend festgelegt, ob aufgrund eines geringen Reifaufbaus am Verdampfer der nächste bzw. die nächsten regulären, fest vorgegebenen Abtauprozesse übersprungen werden können.
    Nachteilig bei dieser Verfahrensweise ist jedoch, dass auf Basis des letzten Abtauprozesses Vorhersagen über zukünftige Abtauprozesse getroffen werden. Alle aktuellen Belastungsänderungen des abzutauenden Verdampfers können somit nicht berücksichtigt werden.
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers anzugeben, das den vorbeschriebenen Nachteil vermeidet.
    Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass
  • a) die relative Feuchte (ϕRL) der Verdampfer-Rückluft erfasst wird,
  • b) die relative Feuchte (ϕZL) der Verdampfer-Zuluft mit 1 angenommen wird, da diese nach dem Durchgang durch den Verdampfer im gesättigten Zustand vorliegt,
  • c) der Umluftvolumenstrom (VL) des Verdampfers ermittelt wird,
  • d) mittels der Zustandsgleichung für feuchte Luft die Wasserbeladung am Verdampferein- (xRL) und -austritt (xZL) bestimmt und die am Verdampfer angelagerte Wassermenge (Δx = xRL - xZL) ermittelt wird,
  • e) mittels der Gleichung mw = ρL * VL * Δx * Δt für ein Zeitintervall (Δt) die am Verdampfer angelagerte Wassermasse ermittelt wird, wobei der Parameter ρL für die Dichte der Luft steht,
  • f) zwischen zwei Abtauprozessen die derart ermittelten Wassermassenwerte (mw) aufsummiert und mit einem einstellbaren Wassermassen-Sollwert verglichen werden, und
  • g) bei Erreichen des Wassermassen-Sollwertes ein Abtauprozess eingeleitet wird.
    • Eine dazu alternative Verfahrensweise zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers ist dadurch gekennzeichnet, dass
  • a) die relative Feuchte (ϕRL) der Verdampfer-Rückluft erfasst wird,
  • b) die relative Feuchte (ϕZL) der Verdampfer-Zuluft mit 1 angenommen wird, da diese nach dem Durchgang durch den Verdampfer im gesättigten Zustand vorliegt,
  • c) der Umluftvolumenstrom (VL) des Verdampfers ermittelt wird,
  • d) mittels der Zustandsgleichung für feuchte Luft die Wasserbeladung am Verdampferein- (xRL) und -austritt (xZL) bestimmt und die am Verdampfer angelagerte Wassermenge (Δx = xRL - xZL) ermittelt wird,
  • e) mittels der Gleichung mw = ρL* VL * Δx * Δt für ein Zeitintervall (Δt) die am Verdampfer angelagerte Wassermasse ermittelt wird, wobei der Parameter ρL für die Dichte der Luft steht,
  • f) zwischen zwei Abtauprozessen die derart ermittelten Wassermassenwerte (mw) aufsummiert und mit einem einstellbaren Wassermassen-Sollwert verglichen werden,
  • g) bei Erreichen oder unmittelbar vor dem Erreichen eines einstellbaren Abtauprozess-Zeitpunktes ein Vergleich zwischen dem Wassermassen-Sollwert und dem aktuellen Wassermassenwert erfolgt,
  • h) mittels des aktuellen Wassermassenwertes und der durchschnittlichen Entfeuchtungsrate seit dem letzten Abtauprozess der voraussichtliche Zeitpunkt des Erreichens des Wassermassen-Sollwertes ermittelt wird und
  • i) sofem der Zeitpunkt des Erreichens des Wassermassen-Sollwertes nach dem eingestellten Abtauprozess-Zeitpunkt eintritt, der nächstfolgende Abtauprozess übersprungen oder verzögert wird, während
  • j) sofem der Zeitpunkt des Erreichens des Wassermassen-Sollwertes vor dem eingestellten Abtauprozess-Zeitpunkt eintritt, der nächstfolgende Abtauprozess eingeleitet wird.
    • Lediglich zur Klarstellung sei angemerkt, dass die Begriffe "Verdampfer-Rückluft" bzw. "Verdampfer-Zuluft" jeweils den Luftstrom bezeichnen, der in den Verdampfer eintritt bzw. aus dem Verdampfer austritt.
    Die vorbeschriebenen beiden Alternativen sind nun hinsichtlich der Merkmale a) bis f) identisch. Erst dann folgt eine unterschiedliche Verfahrensführung, der zufolge bei der ersten Variante immer dann, wenn der vorgegebene Wassermassen-Sollwert erreicht wird, zwangsläufig ein Abtauprozess eingeleitet wird.
    Im Falle der zweiten Alternative findet beim Erreichen oder unmittelbar vor dem Erreichen eines einstellbaren Abtauprozess-Zeitpunktes - also beispielsweise um 6.00 und 18.00 Uhr - ein Vergleich zwischen dem eingestellten Wassermassen-Sollwert und dem aktuellen Wassermassenwert statt. In Abhängigkeit davon, ob der eingestellte Wassermassen-Sollwert bereits erreicht ist oder nicht, wird dann entweder ein Abtauprozess zu dem festgelegten Abtauprozess-Zeitpunkt eingeleitet oder nicht.
    Die für die Erfassung der vorgenannten Parameter erforderlichen Messgeräte bzw. -fühler sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, so dass auf deren Funktionsweisen und Anordnung relativ zu dem Verdampfer im Folgenden nicht näher eingegangen wird.
    Im Regelfall ist es ausreichend, dass - entsprechend einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens - der Parameter Umluftvolumenstrom (VL) des Verdampfers lediglich einmal ermittelt wird, da dieser Parameter für die Kühlbetriebsphase als konstant angenommen werden kann. Die Begründung hierfür ist darin zu sehen, dass während einer stabilen Kühlphase der Umluftvolumenstrom nur geringfügig absinkt. Bei einem starken Absinken dieses Stromes liegt ein instabiler Betriebszustand vor, der aber wiederum durch ein rechtzeitiges Einleiten eines Abtauprozesses verhindert werden kann.
    Die Luft tritt somit mit einer Temperatur TRL und der relativen Feuchte ϕRL in den Verdampfer ein und verlässt diesen mit der Temperatur TZL in gesättigtem Zustand. Die relative Feuchte ϕZL der Verdampfer-Zuluft ist daher mit 1 anzunehmen.
    Gemäß Merkmal f) werden die zwischen zwei Abtauprozessen ermittelten Wassermassenwerte aufsummiert und mit einem einstellbaren Wassermassen-Sollwert verglichen. Unter dem Begriff "zwischen zwei Abtauprozessen" sei auch der Zeitraum zwischen einer (Wieder)Inbetriebnahme des Verdampfers bzw. des Kühlmöbels und dem ersten darauf folgenden Abtauprozess zu verstehen.
    Die zweite Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nun dahingehend ausgestaltet werden, dass spätestens bei Erreichen des Wassermassen-Sollwertes ein Abtauprozess eingeleitet wird.
    Mittels dieser Ausgestaltung wird sichergestellt, dass unabhängig davon, wie lange der Zeitraum bis zum nächstfolgenden Abtauprozess-Zeitpunkt noch dauert, immer dann zwangsläufig ein Abtauprozess eingeleitet wird, wenn der eingestellte Wassermassen-Sollwert erreicht ist. Dies kann beispielsweise dann erforderlich werden, wenn der Verdampfer einer außergewöhnlich großen Belastung ausgesetzt ist.
    Vorzugsweise werden die vorgenannten Parameter relative Feuchte (ϕRL) der Verdampfer-Rückluft, Wasserbeladung am Verdampfereintrit (xRL) und Wasserbeladung am Verdampferaustritt (xZL) im Wesentlichen kontinuierlich erfasst.
    Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers ermöglicht nunmehr eine kontinuierliche Erfassung der realen Wasserbeladung am Verdampfer, was zur Folge hat, dass der jeweils optimale Zeitpunkt für einen tatsächlich erforderlichen Abtauprozess bestimmt werden kann. Daraus resultiert eine Optimierung des Energieverbrauchs des den oder die Verdampfer aufweisenden Kühlmöbels sowie eine Erhöhung der Betriebssicherheit, insbesondere eine Erhöhung der Temperatursicherheit für die in dem Kühlmöbel gelagerte Ware.
    Es sei nochmals betont, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers unabhängig von dem jeweiligen Verwendungszweck eines Verdampfers zur Anwendung kommen kann.

    Claims (5)

    1. Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers, insbesondere eines Kühlmöbel-Verdampfers, bei dem die Temperaturen der Verdampfer-Rückluft (TRL) und der Verdampfer-Zuluft (TZL) sowie die Verdampfungstemperatur erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass
      a) die relative Feuchte (ϕRL) der Verdampfer-Rückluft erfasst wird,
      b) die relative Feuchte (ϕZL) der Verdampfer-Zuluft mit 1 angenommen wird, da diese nach dem Durchgang durch den Verdampfer im gesättigten Zustand vorliegt,
      c) der Umluftvolumenstrom (VL) des Verdampfers ermittelt wird,
      d) mittels der Zustandsgleichung für feuchte Luft die Wasserbeladung am Verdampferein- (XRL) und -austritt (XZL) bestimmt und die am Verdampfer angelagerte Wassermenge (ΔX = XRL - XZL) ermittelt wird,
      e) mittels der Gleichung mw = ρL * VL * Δx * Δt für ein Zeitintervall (Δt) die am Verdampfer angelagerte Wassermasse ermittelt wird, wobei der Parameter ρL für die Dichte der Luft steht,
      f) zwischen zwei Abtauprozessen die derart ermittelten Wassermassenwerte (mw) aufsummiert und mit einem einstellbaren Wassermassen-Sollwert verglichen werden, und
      g) bei Erreichen des Wassermassen-Sollwertes ein Abtauprozess eingeleitet wird.
    2. Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers, insbesondere eines Kühlmöbel-Verdampfers, bei dem die Temperaturen der Verdampfer-Rückluft (TRL) und der Verdampfer-Zuluft (TZL) sowie die Verdampfungstemperatur erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass
      a) die relative Feuchte (ϕRL) der Verdampfer-Rückluft erfasst wird,
      b) die relative Feuchte (ϕZL) der Verdampfer-Zuluft mit 1 angenommen wird, da diese nach dem Durchgang durch den Verdampfer im gesättigten Zustand vorliegt,
      c) der Umluftvolumenstrom (VL) des Verdampfers ermittelt wird,
      d) mittels der Zustandsgleichung für feuchte Luft die Wasserbeladung am Verdampferein- (xRL) und -austritt (xZL) bestimmt und die am Verdampfer angelagerte Wassermenge (Δx = xRL - xZL) ermittelt wird,
      e) mittels der Gleichung mw = ρL * VL * Δx * Δt für ein Zeitintervall (Δt) die am Verdampfer angelagerte Wassermasse ermittelt wird, wobei der Parameter ρL für die Dichte der Luft steht,
      f) zwischen zwei Abtauprozessen die derart ermittelten Wassermassenwerte (mw) aufsummiert und mit einem einstellbaren Wassermassen-Sollwert verglichen werden,
      g) bei Erreichen oder unmittelbar vor dem Erreichen eines einstellbaren Abtauprozess-Zeitpunktes ein Vergleich zwischen dem Wassermassen-Sollwert und dem aktuellen Wassermassenwert erfolgt,
      h) mittels des aktuellen Wassermassenwertes und der durchschnittlichen Entfeuchtungsrate seit dem letzten Abtauprozess der voraussichtliche Zeitpunkt des Erreichens des Wassermassen-Sollwertes ermittelt wird und
      i) sofern der Zeitpunkt des Erreichens des Wassermassen-Sollwertes nach dem eingestellten Abtauprozess-Zeitpunkt eintritt, der nächstfolgende Abtauprozess übersprungen oder verzögert wird, während
      j) sofern der Zeitpunkt des Erreichens des Wassermassen-Sollwertes vor dem eingestellten Abtauprozess-Zeitpunkt eintritt, der nächstfolgende Abtauprozess eingeleitet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Parameter relative Feuchte (ϕRL) der Verdampfer-Rückluft, Wasserbeladung am Verdampfereintrit (xRL) und Wasserbeladung am Verdampferaustritt (xZL) im Wesentlichen kontinuierlich erfasst werden.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter Umluftvolumenstrom (VL) des Verdampfers lediglich einmal ermittelt wird.
    5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens bei Erreichen des Wassermassen-Sollwertes ein Abtauprozess eingeleitet wird.
    EP03010509A 2002-05-28 2003-05-09 Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines Verdampfers Expired - Lifetime EP1367346B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

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    DE10223716 2002-05-28
    DE10223716A DE10223716A1 (de) 2002-05-28 2002-05-28 Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines Verdampfers

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP1367346A2 true EP1367346A2 (de) 2003-12-03
    EP1367346A3 EP1367346A3 (de) 2005-08-03
    EP1367346B1 EP1367346B1 (de) 2007-03-28

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    EP03010509A Expired - Lifetime EP1367346B1 (de) 2002-05-28 2003-05-09 Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines Verdampfers

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    EP (1) EP1367346B1 (de)
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