EP2458310A2 - Method for operating a fridge and/or freezer and fridge and/or freezer - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerätes. Die Erfindung betrifft ferner ein Kühl- und/oder Gefriergerät.The invention relates to a method for operating a refrigerator and / or freezer. The invention further relates to a refrigerator and / or freezer.
In der jüngeren Vergangenheit hat sich bei der Stromversorgung durch die Verschiebung zur dezentralen Versorgung und die gesteigerten technischen Möglichkeiten eine kommunikative Vernetzung zwischen verschiedenen Stromnetzteilnehmern (Erzeuger, Verbraucher, etc.) etabliert. Diese Art von kommunikativer Vernetzung wird als "Intelligentes Stromnetz" oder auch "Smart Grid" bezeichnet. Eine Eigenschaft des intelligenten Stromnetzes ist, dass ein Verbraucher Charakteristika des gelieferten Stroms wie beispielsweise den Strompreis oder die CO2-Bilanz, die Art der Stromgewinnung und dergleichen in bestimmten Grenzen auswählen kann.In the recent past, the power supply has become established as a result of the shift to decentralized supply and the increased technical possibilities for communicative networking between different electricity network participants (producers, consumers, etc.). This type of communicative networking is referred to as an "intelligent power grid" or "smart grid". A feature of the smart grid is that a consumer can select characteristics of the supplied current such as the price of electricity or the CO 2 balance, the type of power generation and the like within certain limits.
Im Stand der Technik sind Kälteaggregate für Kühl- und/oder Gefriergeräte, wie beispielsweise drehzahlgeregelte Kompressoren bekannt, die je nach Bedarf mit unterschiedlicher Leistung betrieben werden können. Auf einer moderaten Leistungsstufe kann eine sehr gute Energieeffizienz erreicht werden. Gleichzeitig besteht durch eine Erhöhung der Leistung die Möglichkeit, eine größere Kälteleistung bei einer etwas niedrigeren Effizienz abzurufen.In the prior art refrigeration units for refrigerators and / or freezers, such as variable speed compressors are known, which can be operated as needed with different power. On a moderate power level, a very good energy efficiency can be achieved. At the same time, increasing the power makes it possible to obtain a larger cooling capacity at a slightly lower efficiency.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Energieeffizienz eines Kühl- und/oder Gefriergerätes zu verbessern.Object of the present invention is to improve the energy efficiency of a refrigerator and / or freezer.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Demnach ist ein Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerätes mit wenigstens einem Kälteaggregat vorgesehen, wobei das Kälteaggregat wahlweise auf einer von wenigstens zwei unterschiedlichen Leistungsstufen betreibbar ist beziehungsweise betrieben wird. Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer einer Laufzeit und/oder einer Stehzeit des Kälteaggregates in Abhängigkeit eines Charakteristikums der Energie verändert wird, mit der das Kälteaggregat betrieben wird.Accordingly, a method for operating a refrigerator and / or freezer with at least one refrigeration unit is provided, wherein the refrigeration unit is selectively operable or operated on one of at least two different power levels. According to the invention, the method is characterized in that the duration of a running time and / or an idle time of the refrigeration unit is changed as a function of a characteristic of the energy with which the refrigerating unit is operated.
So kann die Wahlmöglichkeit zwischen verschiedenen Leistungsstufen des Kälteaggregates bei Anschluss des Kühl- und/oder Gefriergeräts an ein intelligentes Stromnetz für einen möglichst effizienten Betrieb des Kühl- und/oder Gefriergeräts genützt werden, wodurch beispielsweise eine Kosteneinsparung erreicht werden kann oder sonstige Optimierungen möglich sind.Thus, the choice between different power levels of the refrigeration unit can be used when connecting the refrigerator and / or freezer to a smart grid for the most efficient operation of the refrigerator and / or freezer, which, for example, a cost savings can be achieved or other optimizations are possible.
Der Betrieb eines Kühl- und/oder Gefriergerätes unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in weiterer Folge auch als Betrieb im "Smart Grid Modus" bezeichnet.The operation of a refrigerator and / or freezer using a method according to the invention is hereinafter referred to as "smart grid mode" operation.
Die im folgenden verwendeten Begriff einer "Einschaltbedingung" oder einer "Ausschaltbedingung" stehen für Schwellenwerte einer gerätespezifischen Messgröße wie beispielsweise der Temperatur des gekühlten Innenraums oder der Verdampfertemperatur. Bei Vorliegen der Einschaltbedingung kann das Kälteaggregat eingeschaltet beziehungsweise ein Betriebszyklus oder eine Betriebsart des Kälteaggregates gestartet werden. Bei Vorliegen der Ausschaltbedingung kann das Kälteaggregat ausgeschaltet beziehungsweise ein Betriebszyklus oder eine Betriebsart des Kälteaggregates beendet werden.The term "switch-on condition" or "switch-off condition" used below stands for threshold values of a device-specific measured variable, such as, for example, the temperature of the cooled interior or the evaporator temperature. In the presence of the switch-on condition, the refrigeration unit can be switched on or an operating cycle or an operating mode of the refrigeration unit can be started. If the switch-off condition is met, the refrigeration unit can switched off or an operating cycle or an operating mode of the refrigeration unit are terminated.
Der im folgenden verwendete Begriff eines "Betriebszyklus" steht für den Betrieb des Kälteaggregates zwischen dem Vorliegen einer Einschaltbedingung und dem nachgelagerten Erreichen einer Ausschaltbedingung. Er kann der Gesamtlaufzeit des Kompressors beziehungsweise der Laufzeit des Kompressors zwischen zwei Stehzeiten entsprechen.The term "operating cycle" used hereinafter refers to the operation of the refrigeration unit between the presence of a switch-on condition and the subsequent achievement of a switch-off condition. It can correspond to the total running time of the compressor or the running time of the compressor between two idle times.
In einer Ausführungsform wird das Kälteaggregat bei Vorliegen einer Einschaltbedingung mit einer Eingangsleistungsstufe betrieben. Gegebenenfalls wird das Kälteaggregat bei Vorliegen der Einschaltbedingung nach dessen Stehzeit aktiviert.In one embodiment, the refrigeration unit is operated with an input power stage in the presence of a turn-on condition. Optionally, the refrigeration unit is activated in the presence of the switch-on condition after the idle time.
In einer Ausführungsform wird das Kälteaggregat bei Nichterreichen einer Ausschaltbedingung innerhalb eines Zeitintervalls mit einer Folgeleistungsstufe betrieben. Der Übergang auf eine Folgeleistungsstufe erfolgt innerhalb eines Betriebszyklus des Kälteaggregats und kann dadurch bedingt sein, dass die Ausschaltbedingung innerhalb des Zeitintervalls nicht oder vorzeitig erreicht wird. Die Folgeleistungsstufe kann höher oder niedriger sein, d.h. mit einer höheren oder niedrigeren Kühlleistung korrespondieren.In one embodiment, when a turn-off condition is not achieved, the refrigeration unit is operated within a time interval with a follow-up power stage. The transition to a subsequent power stage occurs within an operating cycle of the refrigeration unit and may be due to the fact that the switch-off condition is not reached or prematurely within the time interval. The follow-up level may be higher or lower, i. correspond with a higher or lower cooling capacity.
In einer Ausführungsform ist das Kälteaggregat wahlweise auf einer von wenigstens drei, vier oder n unterschiedlichen Leistungsstufen betreibbar, wobei n eine ganze Zahl ≥ 2 ist. Der Begriff "Leistungsstufe" ist nicht dahingehend einschränkend zu verstehen, dass diskrete Stufen eingestellt werden müssen, sondern umfasst auch ein kontinuierliches Leistungsspektrum.In one embodiment, the refrigeration unit is selectively operable on one of at least three, four or n different power levels, where n is an integer ≥ 2. The term "power level" is not to be understood as limiting discrete levels, but also includes a continuous power spectrum.
Das Charakteristikum der Energie wird vorzugsweise aus einem intelligenten Stromnetz bezogen. Geeignete Charakteristika umfassen den (momentanen) Stromtarif beziehungsweise Strompreis, die (momentane) Netzauslastung, die CO2-Bilanz des gelieferten Stroms, die Umweltbilanz des gelieferten Stroms, die Verfügbarkeit von lokal gespeichertem Strom, den Füllungsgrad von Speichern, die Stromquelle, ob es sich um im eigenen Haushalt erzeugten Strom handelt, und dergleichen.The characteristic of the energy is preferably obtained from a smart grid. Suitable characteristics include the (current) electricity tariff or electricity price, the (current) network utilization, the CO 2 balance of the supplied electricity, the environmental balance of the supplied electricity, the availability of locally stored electricity, the degree of filling of storage, the Power source, whether it is electricity generated in the home, and the like.
In einer Ausführungsform wird die Dauer einer Laufzeit bis zum Umschalten des Kälteaggregates von einer Leistungsstufe auf eine höhere oder niedrigere Leistungsstufe in Abhängigkeit des Charakteristikums der Energie verändert, vorzugsweise verlängert oder verkürzt.In one embodiment, the duration of a running time is changed until the switching of the refrigeration unit from one power level to a higher or lower power level as a function of the characteristic of the energy, preferably lengthened or shortened.
In einer Ausführungsform wird die Dauer einer Laufzeit bis zum Ausschalten des Kälteaggregates in Abhängigkeit des Charakteristikums der Energie verändert, vorzugsweise verlängert oder verkürzt.In one embodiment, the duration of a running time is changed until the refrigeration unit is switched off as a function of the characteristic of the energy, preferably lengthened or shortened.
In einer Ausführungsform wird die Dauer einer Stehzeit bis zum Anschalten des Kälteaggregates in Abhängigkeit des Charakteristikums der Energie verändert, vorzugsweise verlängert oder verkürzt.In one embodiment, the duration of a standstill time until the refrigeration unit is switched on is changed depending on the characteristic of the energy, preferably lengthened or shortened.
Diese Veränderungen bewirken eine dynamische Verschiebung von Laufzeiten und/oder Stehzeiten des Kälteaggregats in Abhängigkeit eines vorzugsweise von externer Quelle bezogenen Charakteristikums der Energie. Die Veränderungen der Laufzeiten und/oder Stehzeiten können unabhängig vom Erreichen einer Einschaltbedingung und/oder einer Ausschaltbedingung erfolgen.These changes cause a dynamic shift of running times and / or downtime of the refrigeration unit in response to a characteristic of the energy, preferably from an external source. The changes in the transit times and / or idle times can take place independently of reaching a switch-on condition and / or a switch-off condition.
In einer Ausführungsform wird die Dauer der Laufzeit und/oder Stehzeit durch Addition oder Subtraktion einer fest vorgegebenen oder veränderbaren Zeit verlängert oder verkürzt. Die Verkürzug oder Verlängerung der Laufzeit und Stehzeit liegt vorzugsweise zwischen etwa -60 Minuten und etwa +720 Minuten, und weiter vorzugsweise zwischen etwa -40 Minuten und etwa +240 Minuten. Die addierte Zeit beziehungsweise das erlaubte Zeitfenster für eine Verlängerung und/oder Verkürzung der Laufzeit und/oder Stehzeit kann für jedes Umschalten von einer Leistungsstufe in eine höhere oder niedrigere Leistungsstufe beziehungsweise in Abhängigkeit der aktuellen Leistung unterschiedlich sein und gegebenenfalls im Parametersatz des Gerätes festgelegt sein.In one embodiment, the duration of the runtime and / or idle time is extended or shortened by addition or subtraction of a fixed or variable time. The shortening or extension of the transit time and standing time is preferably between about -60 minutes and about +720 minutes, and more preferably between about -40 minutes and about +240 minutes. The added time or the allowed time window for an extension and / or shortening of the transit time and / or idle time can be different for each switching from one power level to a higher or lower power level or depending on the current power and optionally set in the parameter set of the device.
In einer Ausführungsform wird in Abhängigkeit des Energiesignals ein Statusbit gesetzt. Die Dauer einer Laufzeit und/oder einer Stehzeit des Kälteaggregates kann in Abhängigkeit des Statusbits verändert werden. Ein Statusbit erhält beispielsweise den Wert 0 oder 1. Beispielsweise kann in Reaktion auf einen niedrigen oder hohen Stromtarif das Statusbit auf 0 oder 1 gesetzt werden.In one embodiment, a status bit is set in response to the power signal. The duration of a runtime and / or an idle time of the refrigeration unit can be changed depending on the status bit. For example, a status bit is given the
In einer Ausführungsform kann die Leistung bei einem nachteiligen Charakteristikum, wie beispielsweise einem hohen Stromtarif, länger niedrig gehalten werden oder vorzeitig erniedrigt werden. In einer Ausführungsform kann die Leistung bei einem positiven Charakteristikum, wie beispielsweise einem niedrigen Stromtarif länger hoch gehalten werden oder vorzeitig erhöht werden.In one embodiment, the performance may be kept low or prematurely lowered for a disadvantageous characteristic, such as a high current rate. In one embodiment, the power may be maintained high or increased prematurely for a positive characteristic, such as a low power tariff.
In einer Ausführungsform weist eine Leistungsstufe im Vergleich zu einer höheren Leistungsstufe einen besseren Wirkungsgrad und eine geringere absolute Kühlleistung auf. Eine höhere Leistungsstufe kann sowohl eine höhere Kühlleistung als auch einen höheren Stromverbrauch haben. Der Stromverbrauch kann bei einer Leistungserhöhung stärker als die Kühlleistung beziehungsweise überproportional zur Kühlleistung ansteigen. Der Wirkungsgrad ist als erzielte Kühlleistung pro benötigter Energieeinheit definiert.In one embodiment, a power stage has better efficiency and lower absolute cooling power compared to a higher power stage. A higher power level can have both a higher cooling capacity and a higher power consumption. The power consumption may increase more than the cooling capacity or disproportionate to the cooling capacity at a power increase. The efficiency is defined as the achieved cooling capacity per required energy unit.
Es ist vorteilhaft, dass der durch ein gutes Charakteristikum gezogene Nutzen, beispielsweise die Kosteneinsparung, den Mehrverbrauch des Gerätes pro erzeugter Kälteeinheit bei einer höheren Leistung des Kälteaggregats wenigstens kompensiert und vorzugsweise überkompensiert.It is advantageous that the advantage drawn by a good characteristic, for example the cost savings, at least compensates and preferably overcompensates for the increased consumption of the device per generated refrigeration unit with a higher power of the refrigeration unit.
In einer Ausführungsform kann die Leistung des Kälteaggregates kontinuierlich verändert werden. Die Dauer einer Laufzeit bis zum Umschalten des Kälteaggregates von einer Leistungsstufe auf einer höhere oder niedrigere Leistungsstufe kann in dieser Ausführungsform einer Verzögerung des Leistungsanstiegs oder -abfalls an einer konkreten Leistungsschwelle oder einem Verweilen in einem bestimmten Leistungsbereich entsprechen. Die Veränderung der Dauer einer Laufzeit und/oder einer Stehzeit des Kälteaggregates kann dem Einführen oder Streichen oder Verlängern oder Verkürzen einer solchen Verzögerungs- oder Verweilzeit entsprechen. In einer Ausführungsform kann die Leistung des Kälteaggregates stufenweise verändert werden.In one embodiment, the power of the refrigeration unit may be continuously changed. The duration of a time to switch the refrigeration unit from a power stage to a higher or lower power level in this embodiment may correspond to a delay in the power increase or decrease at a specific power threshold or a lingering in a certain power range. The change in the duration of a term and / or an idle time of the refrigeration unit may correspond to the introduction or deletion or lengthening or shortening of such a delay or dwell time. In one embodiment, the power of the refrigeration unit may be changed stepwise.
In einer Ausführungsform ist die Abhängigkeit der Dauer der Laufzeit und/oder der Stehzeit vom Charakteristikum der Energie zuschaltbar und/oder abschaltbar. Das Zuschalten beziehungsweise Abschalten kann automatisch und/oder manuell, und während oder außerhalb eines Betriebszyklus erfolgen.In one embodiment, the dependence of the duration of the duration and / or the idle time on the characteristic of the energy can be switched on and / or switched off. The switching on or off can be done automatically and / or manually, and during or outside of an operating cycle.
Das Kühl- und/oder Gefriergerät sollte jederzeit in der Lage sein, die vom Nutzer durch Eingabe von Befehlen oder durch sein Verhalten verlangte Kälteleistung zu erbringen. Sobald ein gerätespezifischer Messwert wie beispielsweise die Innentemperatur eines Kühl- oder Gefrierraumes und/oder ein aus dem oder den Messwerten ermittelter Rechenwert von einem Vorgabewert wie beispielsweise einer vom Kunden gewählten Temperatur abweicht, beziehungsweise außerhalb eines Toleranzbereichs liegt, wird der Smart Grid Modus vorzugsweise automatisch deaktiviert und es kann eine herkömmliche Leistungsregelung des Gerätes zur Anwendung kommen. Wenn die Abweichung nicht mehr gegeben ist, kann der Smart Grid Modus vorzugsweise automatisch wieder aktiviert werden. Eine automatische Deaktivierung des Smart Grid Modus kann beispielsweise erfolgen, wenn die Geräteelektronik erkennt dass die Kühlvorgaben mit dem Betrieb im Smart Grid Modus nicht erreicht werden können. Auch die Implementierung einer Früherkennung für die Abweichung von einem Vorgabewert und der frühzeitige Wechsel in die Leistungsregelung ohne Smart Grid Modus kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein.The refrigerator and / or freezer should at all times be in a position to provide the refrigeration capacity required by the user by entering commands or by his behavior. As soon as a device-specific measured value such as, for example, the internal temperature of a refrigerator or freezer compartment and / or a calculated value derived from the measured value or values deviates from a default value, for example a temperature selected by the customer, or is outside a tolerance range, the smart grid mode is preferably deactivated automatically and a conventional power control of the device may be used. If the deviation is no longer present, the smart grid mode can preferably be automatically re-activated. An automatic deactivation of the smart grid mode can be done, for example, when the device electronics detects that the cooling specifications can not be achieved with the operation in the smart grid mode. The implementation of an early detection for the deviation from a default value and the early change in the power control without smart grid mode can be provided in a method according to the invention.
In einer Ausführungsform kann für den Betrieb des Kälteaggregats eine Grenzleistungsstufe festgelegt werden, die nicht der höchsten oder niedrigsten möglichen Leistungsstufe des Kälteaggregats entspricht. Durch die Definition einer oberen Grenzleistungsstufe können beispielsweise ein hoher Geräuschpegel und/oder eine schlechte Effizienz des Gerätes vermieden werden. Beispielsweise kann eine Grenzleistungsstufe so festgelegt werden, dass beim Betrieb des Kälteaggregats unterhalb dieser Grenze die Effizienz des Kälteaggregats ausreichend ist und Kälteleistungen oberhalb dieses Grenzwertes mit einer niedrigeren Effizienz verbunden sind. Gegebenenfalls wird diese Beschränkung nur dann angewandt wenn ihr kein kältetechnischer Anlass entgegensteht, wie beispielsweise keine ausreichende Kühlung trotz Betrieb über ein Zeitintervall auf der Grenzleistungsstufe.In one embodiment, a limit power level may be set for the operation of the refrigeration unit, which does not correspond to the highest or lowest possible power level of the refrigeration unit. By defining an upper limit power level, for example, a high noise level and / or a poor efficiency of the device can be avoided. For example, a limit power level can be set so that the operation of the refrigeration unit below this limit, the efficiency of the refrigeration unit is sufficient and cooling capacities are connected above this limit with a lower efficiency. If appropriate, this restriction is only applied if it does not prevent a refrigeration event, such as insufficient cooling despite operation over a time interval at the marginal power stage.
In einer Ausführungsform kann das Umschalten von der zweithöchsten in die höchste Leistungsstufe verzögert werden. Unter Verwendung von Kälteaggregaten mit kontinuierlicher Leistungsregelung kann die Leistungszunahme und/oder -abnahme verzögert werden, sobald die Leistung eine bestimmte Schwelle erreicht. Geeignete Schwellenwerte umfassen beispielsweise etwa 20% der Maximalleistung als untere Grenzleistungsstufe und etwa 70% der Maximalleistung als obere Grenzleistungsstufe.In one embodiment, switching from the second highest to the highest power level may be delayed. Using continuous-rate chillers, the power increase and / or decrease may be delayed once the power reaches a certain threshold. Suitable thresholds include, for example, about 20% of the maximum power as the lower limit power level and about 70% of the maximum power as the upper limit power level.
In einer Ausführungsform können mehrere Grenzleistungsstufen und/oder Schwellenwerte vorgesehen sein.In one embodiment, multiple limit power levels and / or thresholds may be provided.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Einschaltbedingung und/oder eine Ausschaltbedingung in Abhängigkeit des Charakteristikums der Energie verändert werden, insbesondere durch Addition von Offsetwerten erniedrigt und/oder erhöht werden. Dies bietet eine zusätzliche Möglichkeit der dynamischen Steuerung der Leistungsaufnahme. Beispielsweise kann die Einschalttemperatur bei einem günstigen Stromtarif herabgesetzt werden, sodass ein schnelles Wiedereinschalten des Kompressors erzielt wird.In one embodiment, furthermore, a switch-on condition and / or a switch-off condition can be changed depending on the characteristic of the energy, in particular lowered and / or increased by addition of offset values. This provides an additional way of dynamically controlling power consumption. For example, the switch-on temperature can be reduced at a low electricity tariff, so that a quick restart of the compressor is achieved.
In einer Ausführungsform kann eine Veränderung einer Einschaltbedingung und/oder Ausschaltbedingung rückgängig gemacht werden, wenn für das Erreichen dieser veränderten Einschaltbedingung und/oder Ausschaltbedingung der Betrieb des Kälteaggregates jenseits einer Grenzleistungsstufe ansteht. Die Einschaltbedingung und/oder Ausschaltbedingung können auf den ursprünglichen Stand beziehungsweise den Serienstand zurückgesetzt werden.In one embodiment, a change in a switch-on condition and / or switch-off condition can be reversed if the operation of the refrigeration unit is beyond a limit power stage to achieve this changed switch-on condition and / or switch-off condition. The switch-on condition and / or switch-off condition can be reset to the original status or the series status.
In einer Ausführungsform werden Laufzeiten und/oder Stehzeiten und/oder Statusbits und/oder Einschaltbedingungen und/oder Ausschaltbedingungen geräteextern, beispielsweise in einer externen Steuereinheit, bestimmt und werden anschließend an die Geräteelektronik gesendet.In one embodiment, runtimes and / or idle times and / or status bits and / or turn-on conditions and / or turn-off conditions are determined externally, for example in an external controller, and are then sent to the device electronics.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kühl- und/oder Gefriergerät gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention further relates to a refrigerator and / or freezer according to claim 13. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
Demnach ist ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kälteaggregat und wenigstens einer internen oder externen Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit und das Kälteaggregat sind derart miteinander verbunden oder verbindbar, dass das Kälteaggregat durch die Steuer- und/oder Regeleinheit ansteuerbar ist beziehungsweise angesteuert wird. Das Kälteaggregat soll wahlweise auf einer von wenigstens zwei unterschiedlichen Leistungsstufen betreibbar sein beziehungsweise betrieben werden. Erfindungsgemäß ist das Kühl- und/oder Gefriergerät dadurch gekennzeichnet, dass auf der Steuer- und/oder Regeleinheit ein Steueralgorithmus gespeichert ist, der für den Betrieb des Kälteaggregates ein erfindungsgemäßes Verfahren vorgibt.Accordingly, a refrigerator and / or freezer is provided with at least one refrigeration unit and at least one internal or external control and / or regulating unit. The control and / or regulating unit and the refrigeration unit are connected or connectable to one another in such a way that the refrigeration unit can be controlled or activated by the control and / or regulating unit. The refrigeration unit should optionally be operable or operated on one of at least two different power levels. According to the invention, the cooling and / or freezing appliance is characterized in that a control algorithm is stored on the control and / or regulating unit, which specifies a method according to the invention for the operation of the refrigeration unit.
Der Steueralgorithmus kann Leistungsstufen und/oder Laufzeiten und/oder Stehzeiten und/oder Einschaltbedingungen und/oder Ausschaltbedingungen für den Betrieb des Kälteaggregates definieren. Über eine Veränderung am Steueralgorithmus kann eine Veränderung dieser Größen umgesetzt werden. In der Steuer- und/oder Regeleinheit kann ferner ein Statusbit auf Reaktion zu einem externen Energiesignal gesetzt werden.The control algorithm may define power levels and / or run times and / or idle times and / or turn-on conditions and / or turn-off conditions for the operation of the refrigeration unit. By changing the control algorithm, a change of these variables can be implemented. Furthermore, in the control and / or regulating unit, a status bit can be set in response to an external energy signal.
Im Fall einer internen Steuer- und/oder Regeleinheit kann die Steuer- und/oder Regeleinheit ein Teil der Geräteelektronik sein.In the case of an internal control and / or regulating unit, the control and / or regulating unit may be part of the device electronics.
Im Falle einer externen Steuer- und/oder Regeleinheit kann die Steuer- und/oder Regeleinheit eine externe Erweiterung des Gerätes darstellen. Eine externe Steuer- und/oder Regeleinheit kann mit der Geräteelektronik über eine drahtlose und/oder drahtgebundene Datenleitung beziehungsweise über ein Kommunikationsmodul verbunden sein.In the case of an external control and / or regulating unit, the control and / or regulating unit may represent an external extension of the device. An external control and / or regulating unit may be connected to the device electronics via a wireless and / or wired data line or via a communication module.
In einer Ausführungsform weist die Steuereinheit eine drahtlose und/oder drahtgebundene Datenschnittstelle beziehungsweise ein Kommunikationsmodul auf. Über diese Datenschnittstelle kann ein Energiesignal und/oder ein Statusbit von einem Server oder dergleichen erhalten werden und/oder die Steuer- und/oder Regeleinheit kann über diesen Datenschnittstelle mit einem Smart Grid in Verbindung stehen.In an embodiment, the control unit has a wireless and / or wired data interface or a communication module. Via this data interface, an energy signal and / or a status bit can be obtained from a server or the like and / or the control and / or regulating unit can communicate with a smart grid via this data interface.
Geeignete drahtgebundene Datenschnittstellen umfassen beispielsweise PLC, EIB, KNX, EEBus und dergleichen. Geeignete drahtlose Datenschnittstellen umfassen beispielsweise WLAN, WiFi, Powerline, Bluetooth, Bus, GSM, ZigBee und dergleichen.Suitable wired data interfaces include, for example, PLC, EIB, KNX, EEBus and the like. Suitable wireless data interfaces include, for example, WLAN, WiFi, Powerline, Bluetooth, Bus, GSM, ZigBee, and the like.
In einer Ausführungsform umfasst das Kälteaggregat einen mit unterschiedlichen Drehzahlen betreibbaren Kompressor, wie beispielsweise einen drehzahlgeregelten Kompressor. Der Kompressor kann Teil eines herkömmlichen Kältemittelkreislaufs für Kühl- und/oder Gefriergeräte sein, welcher einen Verdampfer, einen Verflüssiger und eine Drossel aufweist. Somit kann das erfindungsgemäße Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem solchen Kältemittelkreislauf ausgeführt sein. Die unterschiedlichen Leistungsstufen des Kälteaggregates können sich durch unterschiedliche Kompressordrehzahlen unterscheiden. Geeignete Kompressoren umfassen herkömmliche Kompressoren mit Hubkolben oder Linearkompressoren.In one embodiment, the refrigeration unit includes a variable speed compressor, such as a variable speed compressor. The compressor may be part of a conventional refrigerant circuit for refrigerators and / or freezers, which has an evaporator, a condenser and a throttle. Thus, the refrigerator and / or freezer according to the invention can be designed with such a refrigerant circuit. The different power levels of the refrigeration unit may differ by different compressor speeds. Suitable compressors include conventional compressors with reciprocating or linear compressors.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf drehzahlgeregelte Kompressoren beschränkt. Alternativ werden auch Kälteaggregate mit magnetischen oder thermoakustischen Kühlern oder auch mögliche zukünftige Technologien umfasst.However, the invention is not limited to variable speed compressors. Alternatively, refrigeration units with magnetic or thermoacoustic coolers or also possible future technologies are included.
In einer Ausführungsform werden gerätespezifische Messwerte wie beispielsweise die Temperatur im Geräteinnenraum mit einem oder mehreren Temperaturfühlern überwacht.In one embodiment, device-specific measured values, such as, for example, the temperature in the interior of the device are monitored with one or more temperature sensors.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerät um ein Haushaltsgerät oder auch um ein Gewerbegerät.In one embodiment, the refrigerator and / or freezer according to the invention is a household appliance or even a commercial appliance.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Figuren und Ausführungsbeispielen. In den Figuren zeigen:
- Figur 1:
- ein P(t) und ein T(t) Diagramm für den Betrieb eines drehzahlgeregelten Kompressors gemäß dem Stand der Technik,
- Figur 2:
- ein Beispiel für das P(t) Diagramm aus
Figur 1 nach Modifikation im Smart Grid Modus bei günstigem Charakteristikum der Energie, und - Figur 3:
- ein Beispiel für das P(t) Diagramm aus
Figur 1 nach Modifikation im Smart Grid Modus bei ungünstigem Charakteristikum der Energie.
- FIG. 1:
- a P (t) and a T (t) diagram for the operation of a variable speed compressor according to the prior art,
- FIG. 2:
- an example of the P (t) diagram
FIG. 1 after modification in the Smart Grid mode with favorable characteristic of the energy, and - FIG. 3:
- an example of the P (t) diagram
FIG. 1 after modification in Smart Grid mode with unfavorable characteristic of the energy.
Ein Haushaltskühlgerät weist einen Innentemperaturfühler, einen drehzahlgeregelten Kompressor und eine Steuereinheit auf.A household refrigerator has an internal temperature sensor, a variable speed compressor and a control unit.
Die Steuereinheit steht sowohl mit dem Innentemperaturfühler als auch mit dem Kompressor in Verbindung. Zudem weist die Steuereinheit eine drahtlose Schnittstelle auf, über die Energiecharakteristika aus dem Smart Grid empfangen werden können.The control unit communicates with both the indoor temperature sensor and the compressor. In addition, the control unit has a wireless interface via which energy characteristics can be received from the smart grid.
Bei einer niedrigen Kompressordrehzahl weist der Kompressor eine gute Energieeffizienz und eine geringe Geräuschemission auf. Durch Erhöhung der Drehzahl besteht die Möglichkeit, eine steigende absolute Kühlleistung bei sinkender Energieeffizienz abzurufen, die ggf. mit einer steigenden Geräuschemission einhergeht. Beispielsweise kann der drehzahlgeregelte Kompressor auf vier definierten Leistungsstufen betrieben werden. Dabei handelt es sich selbstverständlich um ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel.At a low compressor speed, the compressor has good energy efficiency and low noise emission. By increasing the speed, it is possible to call up an increasing absolute cooling capacity with decreasing energy efficiency, which may be accompanied by an increasing noise emission. For example, the variable speed compressor can operate at four defined power levels operate. It is of course a non-limiting example of the invention.
Für das Kühlgerät stehen zwei Betriebsmodi zur Verfügung: Ein Betrieb ohne Smart Grid Modus und ein Betrieb im Smart Grid Modus. Der Benutzer kann manuell zwischen den beiden Modi wählen. Alternativ oder zusätzlich kann das Gerät automatisch zwischen den beiden Modi umschalten, wenn die Kühlvorgaben im Smart Grid Modus nicht erfüllt werden können.Two operating modes are available for the refrigerator: Operation without Smart Grid mode and operation in Smart Grid mode. The user can manually choose between the two modes. Alternatively or additionally, the device can automatically switch between the two modes if the cooling specifications in Smart Grid mode can not be met.
Im Betrieb ohne Smart Grid Modus erfolgt die Ansteuerung des Kompressors von der Steuereinheit nach einem festgelegten Schema, welches in
- Das gewünschte Innentemperaturfenster des Kühlraumes liegt zwischen TE (der Einschalttemperatur oder -bedingung) und TA (der Ausschalttemperatur oder -bedingung). Die Innentemperatur wird mit Hilfe eines Temperaturfühlers überwacht. In der Stehzeit des Kompressors steigt die Innentemperatur durch Wärmeeintrag in den Kühlraum an. Sobald die Innentemperatur zum Zeitpunkt t0 die obere Temperaturgrenze TE erreicht, wird der Kompressor mit einer Eingangsleistungsstufe in Betrieb genommen. Der Betrieb des Kompressors erfolgt zunächst auf einer geringen Leistungsstufe mit der Leistung L1. Der Zeitpunkt t0 wird auch als Einschaltzeitpunkt bezeichnet.
- The desired interior temperature window of the cold room is between T E (the turn-on temperature or condition) and T A (the turn-off temperature or condition). The internal temperature is monitored by means of a temperature sensor. During the standstill of the compressor, the internal temperature rises due to heat input into the cold room. As soon as the internal temperature reaches the upper temperature limit T E at time t 0 , the compressor is put into operation with an input power stage. The operation of the compressor initially takes place at a low power level with the power L 1 . The time t 0 is also called the switch-on time.
Bei Betrieb des Kompressors mit der Leistung L1 sinkt die Innentemperatur im Kühlraum langsam ab. Für den Betrieb des Kompressors auf der Leistungsstufe L1 ist im Algorithmus ein bestimmtes Zeitintervall Δt(1→2) vorgesehen.When operating the compressor with the power L 1 , the internal temperature in the cold room slowly decreases. For the operation of the compressor at the power level L 1 , a specific time interval Δt (1 → 2) is provided in the algorithm.
Wird die untere Temperaturgrenze TA innerhalb dieses ersten Zeitintervalls Δt(1→2) erreicht (in
Wird die untere Temperaturgrenze TA innerhalb dieses ersten Zeitintervalls Δt(1→2) nicht erreicht (in
Wird die untere Temperaturgrenze TA innerhalb dieses zweiten Zeitintervalls Δt(2→3) erreicht (in
Wird die untere Temperaturgrenze TA innerhalb dieses zweiten Zeitintervalls Δt(2→3) erneut nicht erreicht (in
Wird die untere Temperaturgrenze TA innerhalb dieses dritten Zeitintervalls Δt(3→4) erreicht (in
Anschließend erwärmt sich der Kühlraum in der Stehzeit Δts des Kompressors durch Wärmeeintrag, bis die Startbedingung TE wieder erreicht ist, bevor ein neuer (Folge-)Betriebszyklus zum Einschaltzeitpunkt t0' beginnt.Subsequently, the cold room is heated in the dwell time .DELTA.t s of the compressor by heat input until the start condition T E is reached again, before a new (follow) operating cycle begins at the switch-on time t 0 '.
Typischerweise entspricht die Eingangsleistungsstufe des Folgebetriebszyklus der letzten (End-)Leistungsstufe des vorhergehenden Betriebszyklus. Dies entspräche im gezeigten Beispiel der Leistungsstufe L3.Typically, the input power stage of the sequential duty cycle is the last (final) power stage of the previous operating cycle. In the example shown, this would correspond to the power level L 3 .
Im Algorithmus kann jedoch vorgesehen sein, dass die Leistungsstufe (Eingangsleistungsstufe des Folgebetriebszyklus) gesenkt wird (wie in
Bei Aktivierung der Superfrostfunktion kann der Kompressor sofort mit der höchsten Drehzahl betrieben werden.When the superfrost function is activated, the compressor can be operated immediately at the highest speed.
Im Smart Grid Modus erfolgt die Ansteuerung des drehzahlgeregelten Kompressors von der Steuereinheit dynamisch und veränderbar, um einen effizienteren Betrieb im Smart Grid zu ermöglichen.
Zunächst bezieht die Steuereinheit über die drahtlose Schnittstelle ein Stromcharakteristikum und gibt auf dessen Grundlage des Energiesignals ein Statusbit 0 oder 1 aus.First, the control unit acquires a current characteristic via the wireless interface and outputs a
Die im Zusammenhang mit der Beschreibung von
Abweichend davon wird das erste Zeitintervall Δt(1 →2) verkürzt und der Kompressor bereits zu einem früheren Zeitpunkt mit einer höheren Leistungsstufe L2 betrieben. Dadurch sinkt die Innentemperatur des Kühl- und/oder Gefriergerätes schneller als beim Betrieb gemäß
Ferner wird in
Der Kühlzyklus ist in
Die im Zusammenhang mit der Beschreibung von
Abweichend davon wird das erste Zeitintervall Δt(1→2) verlängert und der Kompressor wird erst zu einem späteren Zeitpunkt mit einer höheren Leistungsstufe L2 betrieben. Dadurch sinkt die Innentemperatur des Kühl- und/oder Gefriergerätes langsamer als beim Betrieb gemäß
Die Kühlung dauert länger als bei Betrieb gemäß
Zusammenfassend ergibt sich, dass mit einem erfindungsgemäßen Verfahren und einem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerät die Energie- und/oder Kosteneffizienz durch Interaktion mit einem intelligenten Stromnetz maßgeblich gesteigert werden kann.In summary, it follows that with a method according to the invention and a refrigerator and / or freezer according to the invention the energy and / or cost efficiency can be significantly increased by interaction with an intelligent power grid.
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dauer wenigstens einer Laufzeit und/oder wenigstens einer Stehzeit des Kälteaggregates in Abhängigkeit zumindest eines Charakteristikums der Energie verändert wird, mit der das Kälteaggregat betrieben wird.Method for operating a refrigerator and / or freezer with at least one refrigeration unit that can be operated on at least two different power levels,
characterized,
that the duration at least of the refrigeration unit is operated a characteristic of the energy is changed at least one transit time and / or at least one standing time of the refrigeration unit in dependence.
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Steuer- und/oder Regeleinheit ein Steueralgorithmus hinterlegt ist, der für den Betrieb des Kälteaggregates ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 vorgibt.Cooling and / or freezer with at least one refrigeration unit and at least one internal or external control and / or regulating unit, wherein the control and / or regulating unit and the refrigerating unit are connected to each other such that the refrigerating unit by the control and / or regulating unit is controllable, and wherein the refrigeration unit is selectively operable on one of at least two different power levels,
characterized,
in that a control algorithm is stored on the control and / or regulating unit, which specifies a method according to one of claims 1 to 12 for the operation of the refrigeration unit.
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