EP1367346B1 - Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines Verdampfers - Google Patents
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- EP1367346B1 EP1367346B1 EP03010509A EP03010509A EP1367346B1 EP 1367346 B1 EP1367346 B1 EP 1367346B1 EP 03010509 A EP03010509 A EP 03010509A EP 03010509 A EP03010509 A EP 03010509A EP 1367346 B1 EP1367346 B1 EP 1367346B1
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
- F25D21/002—Defroster control
- F25D21/006—Defroster control with electronic control circuits
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
- F25D21/02—Detecting the presence of frost or condensate
Definitions
- a defrosting process in evaporators of refrigeration equipment usually at fixed intervals - for example, twice a day - performed. These are by means of a defrost timer fixed defrost - z. B. 6:00 and 18:00 clock set. At these times, a defrosting process is then initiated, which is only terminated when a temperature sensor arranged on the evaporator to be defrosted has reached a predetermined desired value.
- the defrosting time actually required for the defrosting process - ie the time interval between defrost start and end - is determined and stored by the defrost control. On the basis of this stored defrost duration, it is subsequently determined whether the next or the next regular, fixed defrosting processes can be skipped due to a small buildup of frost on the evaporator.
- a disadvantage of this procedure is that based on the last defrosting process predictions are made about future defrost processes. All current load changes of the evaporator to be doused can thus not be taken into account.
- the document DE 43 18 842 A1 describes a method for defrosting the air coolers of a refrigeration system, the temperature and the relative humidity being periodically detected in the installation area of the refrigeration system, the water content of the air being calculated with the aid of the determined measured values, the determined values for The water content of the air from the individual measurements are cumulative and the defrost of the air cooler is initiated upon reaching or exceeding a predetermined limit.
- Object of the present invention is to provide a generic method for controlling the defrosting process of a frosted and / or iced evaporator, which avoids the disadvantage described above.
- evaporator return air and "evaporator supply air” respectively designate the air flow which enters 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.
- the water mass values determined between two defrosting processes are added up and compared with an adjustable water mass desired value.
- the term "between two defrosting processes” should also be understood as meaning the period between a (re) start-up of the evaporator or the refrigerator and the first subsequent defrosting process.
- the second alternative of the method according to the invention can now be configured such that a defrosting process is initiated at the latest when the desired water mass is reached.
- the aforementioned parameters relative humidity ( ⁇ RL ) of the evaporator return air, water loading at the evaporator unit (x RL ) and water loading at the evaporator outlet (x ZL ) are detected essentially continuously.
- the inventive method for controlling the defrosting process of a frosted and / or iced evaporator now allows a continuous detection of the real water load on the evaporator, with the result that each optimal time for a defrosting process actually required can be determined. This results in an optimization of the energy consumption of the evaporator or the evaporator having cooling cabinet as well as an increase in reliability, in particular an increase in the temperature safety of the stored in the refrigerated goods.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers, insbesondere eines Kühlmöbel-Verdampfers.
- 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 Uhrfestgelegt. 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.
- In dem Dokument DE 43 18 842 A1 wird ein Verfahren zum Abtauen der Luftkühler einer Kälteanlage beschrieben, wobei im Aufstellungsbereich der Kälteanlage die Temperatur sowie die relative Luftfeuchte periodisch erfasst wird, mit Hilfe der ermittelten Messwerte der Wassergehalt der Luft errechnet wird, die ermittelten Werte für den Wassergehalt der Luft aus den Einzelmessungen kumuliert werden und bei Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes die Abtauung der Luftkühler eingeleitet wird.
- 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 die Temperaturen der Verdampfer-Rückluft (TRL) und der Verdampfer-Zuluft (TZL) sowie die Verdampfungstemperatur erfasst werden,
- 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 die Temperaturen der Verdampfer-Rückluft (TRL) und der Verdampfer-Zuluft (TZL) sowie die Verdampfungstemperatur erfasst werden,
- 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 Verdampfereintdtt(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)
- Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers, insbesondere eines Kühlmöbei-Verdampfers, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen der Verdampfer-Rückluft (TRL) und der Verdampfer-Zuluft (TZL) sowie die Verdampfungstemperatur erfasst werden,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, undg) bei Erreichen des Wassermassen-Sollwertes ein Abtauprozess eingeleitet wird.
- Verfahren zum Steuern des Abtauprozesses eines bereiften und/oder vereisten Verdampfers, insbesondere eines Kühlmöbel-Verdampfers, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen der Verdampfer-Rückluft (TRL) und der Verdampfer-Zuluft (TZL) sowie die Verdampfungstemperatur erfasst werdena) 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 undi) sofern der Zeitpunkt des Erreichens des Wassermassen-Sollwertes nach dem eingestellten Abtauprozess-Zeitpunkt eintritt, der nächstfolgende Abtauprozess übersprungen oder verzögert wird, währendj) sofern der Zeitpunkt des Erreichens des Wassermassen-Sollwertes vor dem eingestellten Abtauprozess-Zeitpunkt eintritt, der nächstfolgende Abtauprozess eingeleitet wird.
- 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.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter Umluftvolumenstrom (VL) des Verdampfers lediglich einmal ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens bei Erreichen des Wassermassen-Sollwertes ein Abtauprozess eingeleitet wird.
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