EP3260797A1 - System zum konditionieren von luft eines raumes und anordnung des systems - Google Patents

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EP3260797A1
EP3260797A1 EP17176867.4A EP17176867A EP3260797A1 EP 3260797 A1 EP3260797 A1 EP 3260797A1 EP 17176867 A EP17176867 A EP 17176867A EP 3260797 A1 EP3260797 A1 EP 3260797A1
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EP
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refrigerant
air
housing
heat exchanger
operated
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Futron GmbH
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B40/04—Desuperheaters
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    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
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    • F24F1/022—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing comprising a compressor cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F25B2400/0401—Refrigeration circuit bypassing means for the compressor
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    • F25B2400/0405—Refrigeration circuit bypassing means for the desuperheater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/26—Problems to be solved characterised by the startup of the refrigeration cycle

Definitions

  • the invention relates to a system for conditioning air in a room.
  • the system comprises a base member, a housing having a fan for sucking the air of the room through the housing and a refrigerant circuit with a compressor, a heat exchanger operated as a desuperheater, a heat exchanger operated as a condenser, an expansion element and a heat exchanger operated as an evaporator for conditioning the Air of the room.
  • refrigeration systems are formed with a refrigerant circuit, each with at least one evaporator, a compressor, a condenser and an expansion element and various safety components and peripherals.
  • direct cooling With direct cooling, the heat is transferred from the air to be conditioned directly to the refrigerant.
  • the heat exchanger for evaporating the refrigerant referred to for short as an evaporator, is charged directly with the air mass flow.
  • indirect cooling the heat is transferred from the air to be conditioned to a coolant which circulates within a coolant circuit.
  • the heated coolant is then cooled by refrigerant, wherein the evaporator of the refrigerant is supplied with the previously heated coolant.
  • the refrigerant evaporates while absorbing the heat from the coolant, which is thereby cooled.
  • the refrigerant becomes after absorbing the heat within the evaporator sucked by the compressor and compressed to a high pressure.
  • the gaseous refrigerant is then, as it flows through the heat exchanger for condensing the refrigerant, briefly referred to as a capacitor, is de-condensed and condensed and optionally supercooled.
  • the heat is usually transferred from the refrigerant to ambient air.
  • cascade refrigeration systems with at least two refrigerant circuits are known, wherein the first refrigerant circuit forms a lower stage and the second refrigerant circuit forms an upper stage.
  • the cascade refrigeration system is preferably used for freezing, since the temperature differences between the evaporation temperature, which is needed for cooling the air mass flow, and the condensation temperature for the transmission of heat, for example to the ambient air, is very large.
  • the extreme temperature differences result in very large pressure differences between the inlet and outlet of the compressor.
  • the large pressure differences cause a very low efficiency of the compressor and thus the refrigeration system or can not be realized.
  • the heat is transferred from the air to be conditioned directly to the refrigerant of the first refrigerant circuit.
  • the evaporator of the first refrigerant circuit is charged directly with the air mass flow.
  • the refrigerant of the first refrigerant circuit which is present in gaseous form after the compression is de-iced and condensed as it flows through a refrigerant-refrigerant heat exchanger and optionally supercooled.
  • the refrigerant-refrigerant heat exchanger is operated as a condenser within the first refrigerant circuit and as an evaporator within the second refrigerant circuit.
  • the heat is transferred from the refrigerant circulating in the first refrigerant circuit to the refrigerant circulating in the second refrigerant circuit.
  • the after compression of gaseous refrigerant of the second Refrigerant circuit is de-flows and flows through a refrigerant-air heat exchanger and optionally supercooled.
  • the heat is usually transferred from the refrigerant to ambient air.
  • the anthropogenic greenhouse effect is currently a major challenge.
  • refrigeration systems contribute to the greenhouse effect on the one hand through direct emissions of strong greenhouse gases such as CFCs, HCFCs and HFCs, and on the other hand through indirect emissions due to energy consumption.
  • the contribution of refrigeration systems, in particular supermarket refrigeration systems, to the greenhouse effect can be reduced, for example, by the direct emissions of greenhouse gases through minimal refrigerant charge or the use of refrigerants with no or very low global warming potential; GWP for "global warming potential" and / or the energy consumption of the refrigeration system are reduced.
  • the refrigerant charge can be reduced in comparison to direct evaporation systems, since they have a significantly smaller volume on the refrigerant side.
  • factory-made refrigeration systems with high quality standards and low leakage potential as well as smaller quantities of oil can be used.
  • the direct contribution of a refrigeration system to the greenhouse effect can also be reduced by the use of refrigerants with negligible global warming potential, where the low global warming potential is not the only requirement for the refrigerant.
  • Other important requirements include, for example, no ozone depleting potential, high energy efficiency, chemical stability, incombustible and non-toxic, non-corrosive, inexpensive and compatible with refrigerant circuit materials.
  • the evaporator of the refrigerant circuit for conditioning the air and the so-called refrigerating machine set, which comprises all other components of the refrigerant circuit, are arranged separately from one another and over Refrigerant pipes connected together.
  • the evaporator is within the space to be cooled, while the chiller is arranged within a closed engine room.
  • the separate arrangement causes a large volume of the refrigerant circuit and thus a large refrigerant charge.
  • the refrigeration system must be laboriously installed by skilled refrigeration technicians and must be tested and approved in accordance with the Pressure Equipment Directive at the place of installation.
  • the leakage of refrigerant from the refrigerant circuit, for example by leakage, in different areas of the site is possible.
  • the object of the invention is now to provide a system for conditioning air of a room, in particular a freezer compartment, which eliminates the above-mentioned disadvantages of the prior art and specifically meets the requirements for the lowest possible greenhouse effect.
  • the manufacturing, maintenance and operating costs and the required installation space of the system should be minimal, while already existing peripherals should be available at the installation.
  • the object is achieved by an inventive system for conditioning air of a room.
  • the system comprises a base member, a housing having a fan for sucking the air of the room through the housing and a refrigerant circuit having at least the following components: a compressor, a heat exchanger operated as a desuperheater, a heat exchanger operated as a condenser, an expansion element and an evaporator operated heat exchanger for conditioning the air of the room.
  • the capacitor is operated as a capacitor Heat exchanger formed as a refrigerant-refrigerant heat exchanger with connections to a coolant circuit.
  • all components of the refrigerant circuit are arranged on the base element and enclosed by the housing such that the entire system is arranged as a coherent unit completely within the space.
  • the cohesive unit is understood to mean that the system is preassembled into the room with the housing and basic element, the closed and already filled refrigerant circuit, as well as switching devices and control devices, so that only the connections of the coolant circuit and electrical control lines or supply lines have to be connected.
  • the housing is designed to be divided from at least one closed housing element and at least one air-flowable housing element.
  • the housing elements are arranged supported on the base element.
  • the basic element is preferably designed as a frame construction.
  • the housing is advantageously made of at least a first, outer housing element, a second, middle housing element and a third, outer housing element formed at least three parts.
  • the outer housing elements are each closed and arranged laterally next to the middle, air-flow-trained housing element, the middle housing element on opposite sides each bounding laterally.
  • the closed housing member formed is isolated from the environment and against the air-flowable housing element.
  • the insulation is to be understood in particular as heat insulation.
  • the operated as an evaporator refrigerant-air heat exchanger is disposed within the space enclosed by the air-flowable housing element volume.
  • the evaporator operated heat exchanger is configured for direct cooling of the air. Under the direct cooling is a heat transfer without intermediate media, such as additional coolant or refrigerant as a refrigerant fluid to understand. The heat to be absorbed by the air is thus transferred directly to the refrigerant, which evaporates within the heat exchanger.
  • the refrigerant is in direct contact with the air via the refrigerant-air heat exchanger, so that the heat, for example, only by a wall of the heat exchanger, in particular by heat transfer from the air to the wall, heat conduction through the wall and heat transfer from the wall to the refrigerant, is transmitted.
  • the fan for sucking the air of the room through the housing or for conveying the mass flow of the air to be conditioned via the heat transfer surface of the refrigerant-air-heat exchanger is preferably also provided in the region of the air-flowable housing member.
  • the housing is advantageously also formed in the region of the air-through-flowable housing element with a defrost flap for closing and opening the air-permeable housing element.
  • the defrost flap is preferably arranged on the suction side of the housing element.
  • the refrigerant circuit has a pressure compensation path extending between a branch point formed on the high pressure side and a discharge point formed on the low pressure side.
  • the pressure equalization section is formed with an expansion vessel, at least one capillary tube and at least one safety valve.
  • An advantageous embodiment of the invention is that the branch point is formed in the flow direction of the refrigerant between the heat exchanger operated as a desuperheater and the heat exchanger operated as a condenser, while the discharge point of the pressure equalization section is arranged at the inlet to the compressor.
  • the at least one safety valve in the flow direction of the refrigerant within the pressure equalization section is arranged below the branch point and / or before the discharge point.
  • a safety valve is formed on the low pressure side and on the high pressure side of the refrigerant circuit.
  • low-pressure side and high-pressure side refer to states of the refrigerant during operation of the refrigerant circuit.
  • the pressure equalization section advantageously has two capillary tubes.
  • a first capillary tube in the flow direction of the refrigerant upstream of the expansion vessel and a second capillary tube in the flow direction of the refrigerant after the expansion vessel is arranged.
  • the first capillary tube is preferably formed between the safety valve arranged on the high pressure side and the expansion vessel
  • the second capillary tube is preferably formed between the expansion vessel and the safety valve arranged on the low pressure side.
  • a bypass with a safety valve is provided at least to a capillary, which is set at a pressure limit with a predetermined opening pressure.
  • the bypass is advantageously arranged around the first capillary tube.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the compressor, the refrigerant-refrigerant heat exchanger operated as a condenser, the expansion element and the pressure equalization path forming components are arranged within the volume enclosed by the at least one closed housing element.
  • the system is formed on the bottom with a collecting element for collecting and discharging liquid.
  • the collecting element is advantageously arranged in the region of the air-throughflowable housing element in order to collect the moisture condensed from the air, in particular water, by the refrigerant-air heat exchanger.
  • the collecting element is preferably trough-shaped or cup-shaped.
  • the heat exchanger operated as a desuperheater is arranged inside the volume enclosed by the air-permeable housing element and on the side of the collecting element directed into the volume for heating the liquid condensed out of the air and collected in the collecting element.
  • the heat dissipated to the desuperheating of the gaseous refrigerant from the refrigerant heat is transferred to the stored liquid in the collecting element, in particular to avoid freezing of the liquid.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in that the refrigerant-air heat exchanger operated as an evaporator has fins on a heat-transfer surface facing the air, which are arranged aligned parallel to one another.
  • the lamellae have a first lamellar spacing in an inflow region of the air and a different lamella pitch in a region deviating from the inflow region of the air with a second lamellar spacing.
  • the value of the first fin spacing is greater than the value of the second fin spacing.
  • the lamellae are further spaced from each other than in the remaining area, in particular in the outflow region and in the middle region of the heat transfer surface.
  • the ratio of the first fin spacing to the second fin spacing is preferably 2/1.
  • the first fin spacing advantageously has a value of 14 mm.
  • the compressor is formed with a trough-shaped collecting element for lubricant, a heating element for heating the lubricant accumulated in the collecting element and a device for monitoring the temperature of the lubricant accumulated in the collecting element and for controlling the heating element.
  • the means for monitoring the temperature of the lubricant accumulated in the collecting element advantageously comprises at least one sensor for determining the temperature of the lubricant.
  • the compressor is preferably designed as a reciprocating compressor.
  • the trough-shaped collecting element for the lubricant of the compressor also referred to as oil sump, is advantageously insulated, in particular thermally insulated, in order to minimize the heat transfer from the compressor or the lubricant to the environment.
  • the operated as a condenser refrigerant-refrigerant heat exchanger is preferably designed as a plate heat exchanger.
  • the refrigerant-refrigerant heat exchanger in the coolant circuit is so integrated that the refrigerant and the coolant flow in cross-counterflow to each other through the heat exchanger.
  • the expansion element is advantageously designed as an expansion valve, in particular as an electronically controlled expansion valve.
  • the refrigerant used is preferably carbon dioxide, referred to for short as CO 2 , used.
  • the advantageous embodiment of the invention allows the arrangement of the system as a component of an entire system in a space for deep freezing, especially within a supermarket.
  • the coolant circuit is preferably configured for normal cooling of the overall system.
  • Fig. 1 shows the system 1 for conditioning air of a room, in particular a freezer compartment, in the assembled state.
  • the system 1 comprises a first housing element 2a, a second housing Housing element 2b and a third housing element 2c formed three-part housing 2 and a base member 3 on.
  • the housing elements 2a, 2b, 2c are arranged supported on the base element 3 designed as a frame.
  • the housing 2 is formed in the region of the third housing element 2c with passages 4 for connections of a refrigerant-to-coolant heat exchanger (not shown).
  • the housing 2 In the region of the second housing element 2b, the housing 2 has an opening in which a fan 5 for conveying the mass flow of the air to be conditioned is arranged over the heat transfer surface of a refrigerant-air heat exchanger of the system 1, not shown.
  • Fig. 2 is a schematic representation of a refrigerant circuit 20 of the system 1, in particular for refrigeration of a cold storage cell or a freezer compartment, with a compressor 21, operated as a desuperheater of the high pressure refrigerant heat exchanger 22, the refrigerant-refrigerant heat exchanger 23, an expansion element 26 and the refrigerant Air heat exchanger 27 out.
  • the refrigeration supply is based on a refrigeration system with direct evaporation.
  • the refrigerant flowing out of the compressor 21 at the level of the high pressure as a hot gas is deintercalated as it flows through the desuperheater 22 and then passed through the refrigerant-coolant heat exchanger 23 operated as a condenser.
  • the gaseous refrigerant is cooled down to the dew line.
  • the heat exchanger 23 the refrigerant is condensed and optionally supercooled.
  • the heat is transferred from the refrigerant to a circulating in a coolant circuit 24 coolant, which is a cold-resistant and thus at temperatures in the range below 0 ° C, the flow properties having brine transferred.
  • the waste heat of the refrigeration system is consequently delivered to a brine system.
  • the brine system is preferably operated with a flow temperature of -2 ° C and a return temperature of + 3 ° C.
  • the coolant of the coolant circuit 24 serves the refrigerant circuit 20 as a heat sink.
  • the system 1 is operated with a condensation temperature of about + 2 ° C.
  • the coolant circuit 24 is used as a brine system in addition to the absorption of heat from the refrigerant circuit 20 in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 23 advantageously also for normal cooling of a refrigeration system.
  • the liquid refrigerant After exiting the refrigerant-refrigerant heat exchanger 23, the liquid refrigerant is passed through a filter 25 to the expansion device 26.
  • expansion device 26 When flowing through the in particular as an expansion valve, especially designed as an electronic expansion valve, expansion device 26, the refrigerant is expanded to evaporation pressure and fed to the evaporator 27.
  • the refrigerant As it flows through the designed as a room air cooler evaporator 27, the refrigerant is evaporated with heat absorption and superheated. The heat is transferred from the room air to be conditioned to the refrigerant. The air sucked by the fan 5 through the heat transfer surface of the evaporator 27 is cooled.
  • the system 1 With the use of carbon dioxide, the system 1 is operated at an evaporation temperature of about -33 ° C at a room air temperature of about -24 ° C.
  • the overheated and gaseous from the evaporator 27 escaping refrigerant is sucked by preferably designed as a reciprocating compressor 21.
  • the refrigerant circuit 20 is closed.
  • the desuperheater 22 also referred to as a pipe distribution section, is arranged in the region of the second housing element 2b and thus in the region of the evaporator 27.
  • the desuperheater 22 also serves to avoid pulsations of the refrigerant and to avoid thermal expansions in the condenser designed as a plate heat exchanger 23.
  • the outsourced from the refrigerant-refrigerant heat exchanger 23 desuperheating the compressed gas causes much smaller temperature differences within the plate heat exchanger, so that the stresses occurring due to thermal expansion avoided or at least minimized.
  • the refrigerant circuit 20 of the system 1 is limited with carbon dioxide as the refrigerant on the high pressure side with about 43 bar and on the low pressure side with about 32 bar and has safety devices, which are arranged primarily in a between a branch point 28 and an orifice 33 extending pressure equalization section.
  • the branch point 28 is formed in the flow direction of the refrigerant between the desuperheater 22 and the condenser 23, while the discharge point 33 is formed at the inlet to the compressor 21.
  • the safety devices are designed for the case of a longer standstill, for example in the event of failure of the coolant circuit 24 and have a sufficiently sized expansion vessel 31 and a respective safety valve 29, 34 and a shut-off valve 35 on the low pressure side and on the high pressure side of Refrigerant circuit 20 on.
  • the shut-off valves 35 arranged on the high-pressure side in the region of the branch point 28 and on the low-pressure side in the region of the discharge point are openly sealed.
  • the arranged on the low pressure side automatic and counterpressure independent safety valve 34 is formed as a blow-off, which when reaching or exceeding a predetermined threshold, especially 32 bar, opens and allow the refrigerant escape from the refrigerant circuit 20.
  • a capillary tube 30, 32 with upstream filter element is arranged between the shut-off valves 35 and the expansion vessel 31, so that a necessary pressure equalization is made possible in each case.
  • the capillary tubes 30, 32 is also the Installation of faulty or failing solenoid valves during operation is avoided.
  • the refrigerant flows to the expansion vessel 31 to equalize the pressure at a very low speed and under pressure through the capillary tube 31.
  • the compressor 21 is turned on, the refrigerant flows out of the expansion vessel 31 at a very low speed the capillary tube 32 to the compressor 21 and circulates within the refrigerant circuit 20.
  • the expansion tank 31 is configured such that a standstill and a heating of the system 1 to a temperature of 35 ° C is guaranteed without blowing off the refrigerant.
  • the capillary tube 30 also has a bypass with the designed as a relief valve safety valve 29 which opens when reaching or exceeding a predetermined threshold and thus at a pressure limit of filled with carbon dioxide refrigerant ice 20, for example, to 43 bar with an opening pressure of 43 bar.
  • the safety valve 29 opens for the passage of the refrigerant, in particular into the expansion vessel 31 as compensation from the high pressure side to the low pressure side of the refrigerant circuit 20.
  • the safety valves 29, 34 serve as pressure relief devices which pass the refrigerant from a high pressure region to a low pressure region, the relief valve 34 as the blowdown valve, the refrigerant from the high pressure region of the refrigerant circuit 20 into the environment and the safety valve 29 as the overflow valve the refrigerant from the region of the high pressure in a region of lower pressure of the refrigerant circuit 20 can flow over.
  • FIG. 3 . 4a and 5a are different views of the system 1 to Conditioning of air in a room, in particular a freezer room, from Fig. 1 shown.
  • Out Fig. 3 is a view of the system 1 from the rear with an indicated arrangement of the compressor 21 of the refrigerant circuit 20 out.
  • Fig. 4a shows a side view of the system 1 with an open area of the housing 2 and the compressor 21 of the refrigerant circuit 20.
  • Fig. 5a is a plan view of the system 1 with the housing 2 open and the evaporator 27 of the refrigerant circuit 20 shown.
  • the compressor 21 of the refrigerant circuit 20 is arranged, while within the region of the third, also outer housing element 2c, the expansion vessel 31, not shown, and the likewise not shown, operated as a condenser refrigerant coolant heat exchanger 23 of the refrigerant circuit 20 are arranged.
  • the connections, not shown, of the coolant circuit 24 to the heat exchanger 23 are formed within the volume enclosed by the housing element 2c.
  • the connecting lines of the coolant circuit 24 to the terminals on the capacitor 23 are passed through passages 4 formed in the housing 2.
  • the configured in particular for a deep freezing system 1 is connected to the entire refrigerant circuit 20, that is, with the compressor 21, the desuperheater 22, the condenser 23, the expansion device 26, the evaporator 27 and the safety devices, such as the expansion vessel 31, the capillary tubes 30, 32 and the safety valves 29, 34, designed as a compact, factory-made unit for placement within the space to be cooled. All components of the system 1 are arranged in a compact frame construction, that is to say on the base element 3 designed as a frame. With the very low refrigerant charge of the compact system 1 with very short connecting lines between the components of the refrigerant circuit 20, the safety requirements are further reduced.
  • the refrigerant charge is preferably only about 2.5 kg.
  • Carbon dioxide is chemically very inert and thus compatible with all common materials and approved in the food industry.
  • Carbon dioxide has a very high volumetric cooling capacity in subcritical operation of the refrigerant circuit 20.
  • the system 1 For installation inside the room, the system 1 is completely preassembled and thus added to the room for installation and arranged at the installation site. Subsequently, the flow line and the return line of the coolant circuit 24 are connected to the terminals of the capacitor 23 and the electrical connections and the control connections for an entire system are wired.
  • the refrigerant circuit 20 is filled with refrigerant during assembly at the factory, so that at the installation of the system 1 no filling of the refrigerant circuit 20 with refrigerant, which increases the security of the system 1 and makes the use of a trained cold installer for mounting the system 1 is not mandatory ,
  • the refrigerant-air heat exchanger 27 of the refrigerant circuit 20, which is operated as an evaporator, is arranged in the area of the second, middle housing element 2b.
  • the air to be conditioned is sucked through the region of the second housing element 2 b by means of the fan 5 in the flow direction 7 and flows over the heat transfer surface of the evaporator 27 charged with the refrigerant.
  • the entire system 1 is arranged in a single housing 2 with the evaporator 27 in the space to be cooled.
  • the system 1 is a Evaporator housing is formed, which laterally additional volumes for the compressor 21, the condenser 23, the expansion vessel 31, which provides, for example, in an accident additional expansion volume for the refrigerant, and all other components of the refrigerant circuit 20.
  • the base element 3 formed at the bottom of the system 1 has a collecting element 6 for collecting and discharging liquid.
  • the desuperheater 22 of the gaseous refrigerant formed as a pipe distribution section is arranged in the region of the second housing element 2b and thus in the region of the evaporator 27.
  • the Rohrverteilrange runs at the bottom and on the inside of the collecting element 6.
  • the heat to be dissipated by the hot gas is thus used to heat the auskondensierenden from the air and collected in the collecting element 6 water.
  • the Enthitzers 22 can be dispensed with the arrangement of an additional heating element for heating and thus preventing the freezing of the condensed water from the water, which in turn leads to the abandonment of additional heating energy.
  • the system 1 has to increase the efficiency during the defrost of frozen on the heat transfer surface of the evaporator 27 water also a defrost flap 8, which in particular from the Fig. 4a and 5a evident.
  • the defrost flap 8 is opened, which is in Fig. 4a is shown by the dashed lines.
  • the defrost flap 8 is closed during the defrosting operation of the system 1, which is in Fig. 5a is shown to prevent the intake of air from the room whose air is to be cooled.
  • the defrost flap 8 is on the suction side of the air of the Evaporator 27 is arranged.
  • the outer housing elements 2a, 2c are each formed insulated from the environment and against the central housing element 2b.
  • the walls of the housing elements 2a, 2c in each case have insulating layers in order to minimize the heat generated and emitted within the housing elements 2a, 2c, for example, by the compressor 21, to the air to be conditioned.
  • the isolation of the outer housing elements 2a, 2c moreover, the formation of condensation water and the freezing of the condensed water, in particular of components of the refrigerant circuit 20, is avoided.
  • the heat generated and discharged by the compressor 21 remains within the first case member 2a and heats the air contained therein. As in Fig.
  • FIG. 4b is shown in a detailed view of the suction gas cooled compressor 21, the compressor 21, a sight glass for observing the refrigerant-oil mixture and a heating element 10, which serves as an oil sump heater for controlling the temperature of the oil as a lubricant moving components of the compressor 21.
  • a heating element 10 which serves as an oil sump heater for controlling the temperature of the oil as a lubricant moving components of the compressor 21.
  • the oil sump of the compressor 21 is also provided with an insulation 11, on the one hand to protect the compressor 21 against excessive cooling and on the other to further reduce the heat transfer to the air of the space to be cooled.
  • the insulation preferably has a thickness of 19 mm.
  • the training as a suction gas cooled compressor 21 causes anyway only a minimal heat transfer to the environment.
  • the isolated oil pan of the compressor 21 also includes means for monitoring the temperature to control the heating element 10.
  • Fig. 5b shows a detailed view of the evaporator 27, in particular the formation of fins to increase the heat transfer surface.
  • the high stability of the evaporator 27, that is to prevent the freezing of the heat transfer surface and thus a long operating phase between necessary defrosting, is achieved by means of a different fin pitch, in particular in the inflow of the air.
  • the respective mutually parallel lamellae are spaced apart in the inflow region of the air in a first fin spacing a, while the fins in the remaining region of the heat transfer surface in a second fin spacing b are arranged spaced from each other.
  • the ratio of the first fin spacing a to the second fin spacing b is preferably 2/1, wherein the first fin spacing a advantageously has 14 mm.
  • the fins are then arranged 7 mm apart from each other in regions deviating from the inflow region of the air.
  • the first fin spacing a prevents freezing of the heat transfer surface even at high moisture content of the incoming air.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) zum Konditionieren von Luft eines Raumes. Das System weist ein Grundelement (3), ein Gehäuse (2) mit einem Lüfter (5) zum Ansaugen der Luft des Raumes durch das Gehäuse (2) und einen Kältemittelkreislauf (20) mit folgenden Komponenten auf: ein Verdichter (21), ein als Enthitzer betriebener Wärmeübertrager (22), ein als Kondensator betriebener Wärmeübertrager (23), ein Expansionsorgan (26) und ein als Verdampfer betriebener Wärmeübertrager (27) zum Konditionieren der Luft des Raumes. Der als Kondensator betriebene Wärmeübertrager (23) ist dabei als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager mit Anschlüssen an einen Kühlmittelkreislauf (24) ausgebildet. Die Komponenten des Kältemittelkreislaufes (20) sind auf dem Grundelement (3) und vom Gehäuse (2) umschlossen derart angeordnet, dass das gesamte System (1) als eine zusammenhängende Einheit vollständig innerhalb des Raumes angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren die Anordnung des Systems (1) als Komponente eines Gesamtsystems in einem Raum zur Tiefkühlung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zum Konditionieren von Luft eines Raumes. Das System weist ein Grundelement, ein Gehäuse mit einem Lüfter zum Ansaugen der Luft des Raumes durch das Gehäuse und einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem als Enthitzer betriebenen Wärmeübertrager, einem als Kondensator betriebenen Wärmeübertrager, einem Expansionsorgan und einem als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager zum Konditionieren der Luft des Raumes auf.
  • Aus dem Stand der Technik bekannte Kälteanlagensysteme sind mit einem Kältemittelkreislauf mit jeweils mindestens einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Kondensator und einem Expansionsorgan sowie diversen Sicherheitskomponenten und Peripherie ausgebildet. Dabei werden Kälteanlagen, beispielsweise für Supermärkte, in Anlagen für Normalkühlung bei Temperaturwerten im Bereich von größer etwa -5°C und Anlagen für Tiefkühlung bei Temperaturwerten im Bereich von kleinr etwa -5°C unterschieden. Die Kühlung erfolgt direkt oder indirekt.
  • Bei einer direkten Kühlung wird die Wärme von der zu konditionierenden Luft direkt an das Kältemittel übertragen. Der Wärmeübertrager zum Verdampfen des Kältemittels, kurz als Verdampfer bezeichnet, wird direkt mit dem Luftmassenstrom beaufschlagt. Bei einer indirekten Kühlung wird die Wärme von der zu konditionierenden Luft an ein Kühlmittel, welches innerhalb eines Kühlmittelkreislaufes zirkuliert, übertragen. Das erwärmte Kühlmittel wird anschließend kältemittelgekühlt, wobei der Verdampfer des Kältemittels mit dem zuvor erwärmten Kühlmittel beaufschlagt wird. Das Kältemittel verdampft unter Aufnahme der Wärme aus dem Kühlmittel, welches dabei abgekühlt wird. Sowohl bei der direkten als auch bei der indirekten Kühlung wird das Kältemittel nach der Aufnahme der Wärme innerhalb des Verdampfers vom Verdichter angesaugt und auf einen Hochdruck verdichtet. Das gasförmige Kältemittel wird anschließend beim Durchströmen des Wärmeübertragers zum Kondensieren des Kältemittels, kurz als Kondensator bezeichnet, enthitzt und kondensiert sowie gegebenenfalls unterkühlt. Die Wärme wird dabei vom Kältemittel meist an Umgebungsluft übertragen.
  • Des Weiteren sind Kaskaden-Kälteanlagen mit mindestens zwei Kältemittelkreisläufen bekannt, wobei der erste Kältemittelkreislauf eine untere Stufe und der zweite Kältemittelkreislauf eine obere Stufe bildet. Die Kaskaden-Kälteanlage wird bevorzugt zur Tiefkühlung eingesetzt, da die Temperaturunterschiede zwischen der Verdampfungstemperatur, welche zur Kühlung des Luftmassenstroms benötigt wird, und der Kondensationstemperatur zur Übertragung der Wärme, beispielsweise an die Umgebungsluft, sehr groß ist. Mit den extremen Temperaturunterschieden ergeben sich sehr große Druckunterschiede zwischen dem Eintritt und dem Austritt des Verdichters. Die großen Druckunterschiede bewirken eine sehr geringe Effizienz des Verdichters und damit der Kälteanlage oder sind nicht zu realisieren.
    Bei einer herkömmlichen Kaskaden-Kälteanlage wird die Wärme von der zu konditionierenden Luft direkt an das Kältemittel des ersten Kältemittelkreislaufes übertragen. Der Verdampfer des ersten Kältemittelkreislaufes wird direkt mit dem Luftmassenstrom beaufschlagt. Das nach der Verdichtung gasförmig vorliegende Kältemittel des ersten Kältemittelkreislaufes wird beim Durchströmen eines Kältemittel-Kältemittel-Wärmeübertragers enthitzt und kondensiert sowie gegebenenfalls unterkühlt. Der Kältemittel-Kältemittel-Wärmeübertrager wird innerhalb des ersten Kältemittelkreislaufes als Kondensator und innerhalb des zweiten Kältemittelkreislaufes als Verdampfer betrieben. Die Wärme wird dabei vom im ersten Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittel an das im zweiten Kältemittelkreislauf zirkulierende Kältemittel übertragen. Das nach der Verdichtung gasförmig vorliegende Kältemittel des zweiten Kältemittelkreislaufes wird beim Durchströmen eines Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers enthitzt und kondensiert sowie gegebenenfalls unterkühlt. Die Wärme wird dabei vom Kältemittel meist an Umgebungsluft übertragen.
  • Der anthropogene Treibhauseffekt stellt derzeit eine große Herausforderung dar. Dabei tragen Kälteanlagen einerseits durch die direkten Emissionen von starken Treibhausgasen, wie FCKW, H-FCKW und HFKW, sowie andererseits durch indirekte Emissionen auf Grund des Energieverbrauchs zum Treibhauseffekt bei.
    Der Beitrag von Kälteanlagen, insbesondere von Supermarktkälteanlagen, zum Treibhauseffekt kann zum Beispiel verringert werden, indem die direkten Emissionen von Treibhausgasen durch minimale Kältemittelfüllmengen beziehungsweise den Einsatz von Kältemitteln ohne oder mit einem sehr niedrigen Treibhauspotential; kurz GWP für "Global warming potential", und/oder der Energieverbrauch der Kälteanlage reduziert werden.
    Mit dem Einsatz von Kälteanlagen mit indirekter Kühlung lässt sich die Kältemittelfüllmenge im Vergleich zu Direktverdampfungsanlagen reduzieren, da diese ein deutlich kleineres kältemittelseitiges Volumen aufweisen. Zudem können fabrikgefertigte Kälteanlagen mit hohem Qualitätsstandard und geringem Leckagepotenzial sowie geringeren Ölmengen eingesetzt werden. Der direkte Beitrag einer Kälteanlage zum Treibhauseffekt kann auch durch die Verwendung von Kältemitteln mit vernachlässigbarem Treibhauspotential gesenkt werden, wobei das geringe Treibhauspotential nicht die einzige Anforderung an das Kältemittel ist. Andere wichtige Anforderungen sind beispielsweise kein Ozonabbaupotenzial, hohe energetische Effizienz, chemische Stabilität, unbrennbar und ungiftig, nicht korrosiv, preiswert sowie kompatibel zu Materialien des Kältemittelkreislaufes.
  • Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kälteanlagen sind der Verdampfer des Kältemittelkreislaufes zum Konditionieren der Luft und der sogenannte Kältemaschinensatz, welcher sämtliche andere Komponenten des Kältemittelkreislaufes umfasst, getrennt voneinander angeordnet und über Kältemittelleitungen miteinander verbunden. Dabei befindet sich der Verdampfer innerhalb des zu kühlenden Raumes, während der Kältemaschinensatz innerhalb eines abgeschlossenen Maschinenraumes angeordnet ist. Die getrennte Anordnung bewirkt ein großes Volumen des Kältemittelkreislaufes und damit eine große Kältemittelfüllmenge. Die Kälteanlage ist durch kältetechnisches Fachpersonal aufwändig zu installieren und muss gemäß der Druckgeräterichtlinie am Einbauort geprüft und abgenommen werden. Der Austritt von Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf, beispielsweise durch Leckage, in verschiedene Bereiche des Aufstellungsortes ist möglich.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr in der Bereitstellung eines Systems zum Konditionieren von Luft eines Raumes, insbesondere eines Tiefkühlraumes, welches die oben genannten Nachteile aus dem Stand der Technik ausräumt und speziell die Anforderungen an einen möglichst geringen Treibhauseffekt erfüllt. Die Herstellungs-, Wartungs- und Betriebskosten sowie der erforderliche Bauraum des Systems sollen minimal sein, dabei soll bereits vorhandene Peripherie am Einbauort nutzbar sein.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des selbstständigen Patentanspruchs gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes System zum Konditionieren von Luft eines Raumes gelöst. Das System weist ein Grundelement, ein Gehäuse mit einem Lüfter zum Ansaugen der Luft des Raumes durch das Gehäuse und einen Kältemittelkreislauf mit mindestens folgenden Komponenten auf: ein Verdichter, ein als Enthitzer betriebener Wärmeübertrager, ein als Kondensator betriebener Wärmeübertrager, ein Expansionsorgan und ein als Verdampfer betriebener Wärmeübertrager zum Konditionieren der Luft des Raumes.
  • Nach der Konzeption der Erfindung ist der als Kondensator betriebene Wärmeübertrager als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager mit Anschlüssen an einen Kühlmittelkreislauf ausgebildet. Zudem sind sämtliche Komponenten des Kältemittelkreislaufes auf dem Grundelement und vom Gehäuse umschlossen derart angeordnet, dass das gesamte System als eine zusammenhängende Einheit vollständig innerhalb des Raumes angeordnet ist.
  • Unter der zusammenhängenden Einheit ist zu verstehen, dass das System mit dem Gehäuse sowie dem Grundelement, dem geschlossenen und bereits befüllten Kältemittelkreislauf sowie Schalteinrichtungen und Steuereinrichtungen vormontiert in den Raum eingebracht wird, sodass lediglich die Anschlüsse des Kühlmittelkreislaufs und elektrische Steuerleitungen beziehungsweise Versorgungsleitungen anzuschließen sind.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse aus mindestens einem geschlossenen Gehäuseelement und mindestens einem luftdurchströmbaren Gehäuseelement geteilt ausgebildet. Die Gehäuseelemente sind dabei auf dem Grundelement abgestützt angeordnet.
    Das Grundelement ist bevorzugt als eine Rahmenkonstruktion ausgebildet.
  • Das Gehäuse ist vorteilhaft aus mindestens einem ersten, äußeren Gehäuseelement, einem zweiten, mittleren Gehäuseelement und einem dritten, äußeren Gehäuseelement mindestens dreigeteilt ausgebildet. Die äußeren Gehäuseelemente sind jeweils geschlossen und seitlich neben dem mittleren, luftdurchströmbar ausgebildeten Gehäuseelement, das mittlere Gehäuseelement an gegenüberliegenden Seiten jeweils seitlich begrenzend angeordnet.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das geschlossen ausgebildete Gehäuseelement gegen die Umgebung und gegen das luftdurchströmbare Gehäuseelement isoliert. Unter der Isolation ist insbesondere Wärmeisolation zu verstehen.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der als Verdampfer betriebene Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager innerhalb des vom luftdurchströmbaren Gehäuseelement umschlossenen Volumens angeordnet.
  • Der als Verdampfer betriebene Wärmeübertrager ist zur direkten Kühlung der Luft konfiguriert. Unter der direkten Kühlung ist dabei eine Wärmeübertragung ohne Zwischenmedien, wie zusätzliche Kühlmittel oder Kältemittel als Kälteträgerfluid, zu verstehen. Die von der Luft aufzunehmende Wärme wird folglich direkt an das Kältemittel übertragen, welches innerhalb des Wärmeübertragers verdampft. Das Kältemittel steht über den Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in direktem Kontakt zur Luft, sodass die Wärme beispielsweise lediglich durch eine Wandung des Wärmeübertragers, insbesondere durch Wärmeübergang von der Luft an die Wandung, Wärmeleitung durch die Wandung und Wärmeübergang von der Wandung an das Kältemittel, übertragen wird.
  • Der Lüfter zum Ansaugen der Luft des Raumes durch das Gehäuse beziehungsweise zum Fördern des Massenstroms der zu konditionierenden Luft über die Wärmeübertragungsfläche des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers ist bevorzugt ebenfalls im Bereich des luftdurchströmbaren Gehäuseelements vorgesehen.
    Das Gehäuse ist im Bereich des luftdurchströmbaren Gehäuseelements vorteilhaft zudem mit einer Abtauklappe zum Verschließen und Öffnen des luftdurchströmbaren Gehäuseelements ausgebildet. Die Abtauklappe ist dabei bevorzugt auf der Ansaugseite des Gehäuseelements angeordnet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf eine sich zwischen einer auf der Hochdruckseite ausgebildeten Abzweigstelle und einer auf der Niederdruckseite ausgebildeten Mündungsstelle erstreckende Druckausgleichsstrecke auf. Die Druckausgleichsstrecke ist mit einem Ausdehnungsgefäß, mindestens einem Kapillarrohr und mindestens einem Sicherheitsventil ausgebildet.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Abzweigstelle in Strömungsrichtung des Kältemittels zwischen dem als Enthitzer betriebenen Wärmeübertrager und dem als Kondensator betriebenen Wärmeübertrager ausgebildet ist, während die Mündungsstelle der Druckausgleichsstrecke am Eintritt in den Verdichter angeordnet ist.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Sicherheitsventil in Strömungsrichtung des Kältemittels innerhalb der Druckausgleichsstrecke nachfolgend zur Abzweigstelle und/oder vor der Mündungsstelle angeordnet.
    Bei einer Ausgestaltung der Erfindung mit zwei Sicherheitsventilen ist jeweils ein Sicherheitsventil auf der Niederdruckseite und auf der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufes ausgebildet. Die Bezeichnungen Niederdruckseite und Hochdruckseite beziehen sich dabei auf Zustände des Kältemittels während des Betriebs des Kältemittelkreislaufs.
  • Die Druckausgleichsstrecke weist vorteilhaft zwei Kapillarrohre auf. Dabei ist ein erstes Kapillarrohr in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Ausdehnungsgefäß und ein zweites Kapillarrohr in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem Ausdehnungsgefäß angeordnet.
    Das erste Kapillarrohr ist bevorzugt zwischen dem auf der Hochdruckseite angeordneten Sicherheitsventil und dem Ausdehnungsgefäß und das zweite Kapillarrohr ist bevorzugt zwischen dem Ausdehnungsgefäß und dem auf der Niederdruckseite angeordneten Sicherheitsventil ausgebildet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens zu einem Kapillarrohr ein Bypass mit einem Sicherheitsventil vorgesehen, welches bei einer Druckbegrenzung mit einem vorbestimmten Öffnungsdruck eingestellt ist. Der Bypass ist vorteilhaft um das erste Kapillarrohr angeordnet.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Verdichter, der als Kondensator betriebene Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager, das Expansionsorgan und die die Druckausgleichsstrecke ausbildenden Komponenten innerhalb des vom mindestens einen geschlossenen Gehäuseelement umschlossenen Volumens angeordnet sind.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das System auf der Unterseite mit einem Sammelelement zum Auffangen und Ableiten von Flüssigkeit ausgebildet.
    Das Sammelelement ist vorteilhaft im Bereich des luftdurchströmbaren Gehäuseelements angeordnet, um die vom Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager aus der Luft auskondensierte Feuchtigkeit, insbesondere Wasser, zu sammeln. Das Sammelelement ist dabei bevorzugt wannenförmig oder schalenförmig ausgebildet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der als Enthitzer betriebene Wärmeübertrager innerhalb des vom luftdurchströmbaren Gehäuseelement umschlossenen Volumens und auf der in das Volumen hinein gerichteten Seite des Sammelelements zum Erwärmen der aus der Luft auskondensierten und im Sammelelement gesammelten Flüssigkeit angeordnet. Damit wird die zur Enthitzung des gasförmigen Kältemittels vom Kältemittel abgeführte Wärme an die im Sammelelement gespeicherte Flüssigkeit übertragen, insbesondere um ein Gefrieren der Flüssigkeit zu vermeiden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der als Verdampfer betriebene Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager auf einer zur Luft gerichteten Wärmeübertragungsfläche Lamellen aufweist, welche parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Die Lamellen weisen in einem Anströmbereich der Luft mit einem ersten Lamellenabstand und in einem vom Anströmbereich der Luft abweichenden Bereich mit einem zweiten Lamellenabstand eine unterschiedliche Lamellenteilung auf. Dabei ist der Wert des ersten Lamellenabstands größer als der Wert des zweiten Lamellenabstands. Im Anströmbereich der Luft an den Wärmeübertrager sind die Lamellen weiter beabstandet zueinander angeordnet als im übrigen Bereich, insbesondere im Abströmbereich und im mittleren Bereich der Wärmeübertragungsfläche.
    Das Verhältnis von erstem Lamellenabstand zu zweitem Lamellenabstand beträgt bevorzugt 2/1. Der erste Lamellenabstand weist vorteilhaft einen Wert von 14 mm auf.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdichter mit einem wannenförmigen Sammelelement für Schmiermittel, einem Heizelement zum Erwärmen des im Sammelelement angesammelten Schmiermittels und einer Einrichtung zum Überwachen der Temperatur des im Sammelelement angesammelten Schmiermittels sowie zum Steuern des Heizelements ausgebildet.
    Die Einrichtung zum Überwachen der Temperatur des im Sammelelement angesammelten Schmiermittels weist vorteilhaft mindestens einen Sensor zum Bestimmen der Temperatur des Schmiermittels auf.
  • Der Verdichter ist bevorzugt als ein Hubkolbenverdichter ausgebildet.
    Das wannenförmige Sammelelement für das Schmiermittel des Verdichters, auch als Ölwanne bezeichnet, ist vorteilhaft isoliert, insbesondere wärmeisoliert, um die Wärmeübertragung vom Verdichter beziehungsweise vom Schmiermittel an die Umgebung zu minimieren.
  • Der als Kondensator betriebene Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ist bevorzugt als ein Plattenwärmeübertrager ausgebildet. Zudem ist der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager im Kühlmittelkreislauf derart eingebunden, dass das Kältemittel und das Kühlmittel im Kreuz-Gegenstrom zueinander durch den Wärmeübertrager strömen.
  • Das Expansionsorgan ist vorteilhaft als ein Expansionsventil, insbesondere als ein elektronisch gesteuertes Expansionsventil, ausgebildet.
  • Als Kältemittel wird bevorzugt Kohlenstoffdioxid, kurz als CO2 bezeichnet, eingesetzt.
  • Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Anordnung des Systems als Komponente eines Gesamtsystems in einem Raum zur Tiefkühlung, insbesondere innerhalb eines Supermarkts.
    Der Kühlmittelkreislauf ist dabei bevorzugt zur Normalkühlung des Gesamtssystems konfiguriert.
  • Das erfindungsgemäße System weist zusammenfassend diverse Vorteile auf:
    • kompaktes System, welches eine komplette Kälteanlage, umfassend einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem Kondensator, einem Expansionsorgan, insbesondere einem Expansionsventil, und einem Verdampfer sowie Sicherheitseinrichtungen in einer Anordnung vereint,
    • minimaler Platzbedarf und Bauraum durch sehr kompakte Abmessungen in der Größe eines Verdampfers,
    • einfaches und schnelles Auswechseln des kompletten Systems,
    • für die Installation ist kein kältetechnisches Personal notwendig, da lediglich die Rohre des Kühlmittelkreislaufes anzuschließen sind, wobei der Kältemittelkreislauf weder verändert noch geöffnet wird, dadurch geringe Installationskosten,
    • industriell- und fabrikgefertigtes sowie steckerfertiges System mit hohem Qualitätsstandard, geringem Leckagepotenzial sowie geringer Ölmenge, mit allen notwendigen Prüfungen und Dokumenten, wie CE-Zertifizierung beziehungsweise Abnahmeprüfung, welche nicht erst am Einbauort durchgeführt und erstellt werden,
    • einfache Montage und Installation des kompakten Systems direkt am Einbauort, insbesondere in einem Tiefkühlraum,
    • Kühlräume mit Solerohrverteilung, zum Beispiel bei der Anwendung in der Lebensmittelindustrie, können zu Tiefkühlräumen umfunktioniert werden,
    • sehr kurze Verrohrung zwischen Kältemaschinensatz und Verdampfer, damit minimale Kältemittelfüllmengen, sodass in der Mehrzahl der Anwendungsfälle keine Gaswarnanlage notwendig ist,
    • Einsatz von natürlichem Kältemittel ohne Treibhauspotential, wie Kohlenstoffdioxid (R744), damit hohe energetische Effizienz, chemische Stabilität, unbrennbar und ungiftig, nicht korrosiv, preiswert sowie kompatibel zu Materialien des Kältemittelkreislaufes,
    • Anwendung bei Neubau und Nachrüstung von Kälteanlagen,
    • Einsatz in diversen Bereichen der Kühlung von Warengut, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, wie in Zentrallagern, in Märkten oder Ladengeschäften mit Tiefkühlzelle, sowie
    • geringe Kosten bei der Herstellung und Wartung sowie während des Betriebs.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    System zum Konditionieren von Luft eines Raumes, insbesondere eines Tiefkühlraumes, in zusammengebautem Zustand in perspektivischer Ansicht,
    Fig. 2:
    schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufes des Systems,
    Fig. 3:
    Ansicht des Systems aus Fig. 1 von hinten mit angedeuteter Anordnung des Verdichters des Kältemittelkreislaufes,
    Fig. 4a:
    Seitenansicht des Systems aus Fig. 1 mit geöffnetem Bereich des Gehäuses und Verdichter des Kältemittelkreislaufes,
    Fig. 4b:
    Detailansicht des Verdichters,
    Fig. 5a:
    Draufsicht auf das System mit geöffneten Gehäuse und Verdampfer des Kältemittelkreislaufes sowie
    Fig. 5b:
    Detailansicht des Verdampfers.
  • Fig. 1 zeigt das System 1 zum Konditionieren von Luft eines Raumes, insbesondere eines Tiefkühlraumes, in zusammengebautem Zustand. Das System 1 weist ein aus einem ersten Gehäuseelement 2a, einem zweiten Gehäuseelement 2b und einem dritten Gehäuseelement 2c ausgebildetes dreigeteiltes Gehäuse 2 sowie ein Grundelement 3 auf. Die Gehäuseelemente 2a, 2b, 2c sind auf dem als Rahmen ausgebildeten Grundelement 3 abgestützt angeordnet.
    Das Gehäuse 2 ist im Bereich des dritten Gehäuseelements 2c mit Durchführungen 4 für Anschlüsse eines nicht dargstellten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers ausgebildet. Im Bereich des zweiten Gehäuseelements 2b weist das Gehäuse 2 eine Öffnung auf, in welcher ein Lüfter 5 zum Fördern des Massenstroms der zu konditionierenden Luft über die Wärmeübertragungsfläche eines nicht dargestellten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers des Systems 1 angeordnet ist.
  • Aus Fig. 2 geht eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufes 20 des Systems 1, insbesondere zur Kälteversorgung einer Kühlzelle beziehungsweise eines Tiefkühlraumes, mit einem Verdichter 21, einem als Enthitzer des gasförmigen Hochdruckkältemittels betriebenen Wärmeübertrager 22, dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 23, einem Expansionsorgan 26 sowie dem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 27 hervor. Die Kälteversorgung basiert auf einer Kälteanlage mit Direktverdampfung.
  • Das aus dem Verdichter 21 auf dem Niveau des Hochdrucks als Heißgas ausströmende Kältemittel wird beim Durchströmen des Enthitzers 22 enthitzt und anschließend durch den als Kondensator betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 23 geleitet. Während des Enthitzens wird das gasförmige Kältemittel bis in den Bereich der Taulinie abgekühlt.
    Beim Durchströmen des Wärmeübertragers 23 wird das Kältemittel kondensiert und gegebenenfalls unterkühlt. Die Wärme wird vom Kältemittel an ein in einem Kühlmittelkreislauf 24 zirkulierendes Kühlmittel, welches eine kälteresistente und somit auch bei Temperaturen im Bereich unterhalb von 0°C die Fließeigenschaften aufweisende Sole darstellt, übertragen. Dabei wird das im Kreuz-Gegenstrom zum Kältemittel durch den bevorzugt als Plattenwärmeübertrager ausgebildeten Kreuz-Gegenstrom-Wärmeübertrager strömende Kühlmittel erwärmt. Die Abwärme der Kälteanlage wird folglich an ein Solesystem abgegeben. Das Solesystem wird dabei bevorzugt mit einer Vorlauftemperatur von -2°C und einer Rücklauftemperatur von +3°C betrieben. Das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufes 24 dient dem Kältemittelkreislauf 20 als Wärmesenke. Unter dem Einsatz des natürlichen Kältemittels Kohlenstoffdioxid mit der kältetechnischen Kurzbezeichnung R744 wird das System 1 mit einer Kondensationstemperatur von etwa +2°C betrieben.
    Der Kühlmittelkreislauf 24 wird als Solesystem neben der Aufnahme der Wärme aus dem Kältemittelkreislauf 20 im Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 23 vorteilhaft auch zur Normalkühlung einer Kälteanlage eingesetzt.
  • Nach dem Austreten aus dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 23 wird das flüssige Kältemittel durch einen Filter 25 zum Expansionsorgan 26 geleitet. Beim Durchströmen des insbesondere als Expansionsventil, speziell als elektronisches Expansionsventil, ausgebildeten Expansionsorgans 26 wird das Kältemittel auf Verdampfungsdruck entspannt und zum Verdampfer 27 geführt. Beim Durchströmen des als Raumluftkühler ausgebildeten Verdampfers 27 wird das Kältemittel unter Wärmeaufnahme verdampft und überhitzt. Dabei wird die Wärme von der zu konditionierenden Raumluft an das Kältemittel übertragen. Die mittels des Lüfters 5 über die Wärmeübertragungsfläche des Verdampfers 27 gesaugte Luft wird abgekühlt. Unter dem Einsatz von Kohlenstoffdioxid wird das System 1 mit einer Verdampfungstemperatur von etwa -33°C bei einer Temperatur der Raumluft von etwa -24°C betrieben.
    Das überhitzt und gasförmig aus dem Verdampfer 27 austretende Kältemittel wird vom bevorzugt als Hubkolbenverdichter ausgebildeten Verdichter 21 angesaugt. Der Kältemittelkreislauf 20 ist geschlossen.
  • Der Enthitzer 22, auch als Rohrverteilstrecke bezeichnet, ist im Bereich des zweiten Gehäuseelements 2b und damit im Bereich des Verdampfers 27 angeordnet. Neben der Enthitzung des Druckgases dient der Enthitzer 22 auch der Vermeidung von Pulsationen des Kältemittels und der Vermeidung von Wärmedehnungen im als Plattenwärmeübertrager ausgebildeten Kondensator 23. Die aus dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 23 ausgelagerte Enthitzung des Druckgases bewirkt wesentlich kleinere Temperaturdifferenzen innerhalb des Plattenwärmeübertragers, sodass die auf Grund von Wärmedehnungen auftretenden Spannungen vermieden oder zumindest minimiert werden.
  • Der Kältemittelkreislauf 20 des Systems 1 wird mit Kohlenstoffdioxid als Kältemittel auf der Hochdruckseite mit etwa 43 bar und auf der Niederdruckseite mit etwa 32 bar begrenzt und weist Sicherheitseinrichtungen auf, welche vorrangig in einer sich zwischen einer Abzweigstelle 28 und einer Mündungsstelle 33 erstreckenden Druckausgleichsstrecke angeordnet sind. Die Abzweigstelle 28 ist dabei in Strömungsrichtung des Kältemittels zwischen dem Enthitzer 22 und dem Kondensator 23 ausgebildet, während die Mündungsstelle 33 am Eintritt in den Verdichter 21 ausgebildet ist.
    Die Sicherheitseinrichtungen, insbesondere die Druckbegrenzung, sind für den Fall eines längeren Stillstandes, beispielsweise bei einem Ausfall des Kühlmittelkreislaufes 24, ausgelegt und weisen ein ausreichend dimensioniertes Ausdehnungsgefäß 31 sowie jeweils ein Sicherheitsventil 29, 34 und ein Absperrventil 35 auf der Niederdruckseite und auf der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufes 20 auf. Die auf der Hochdruckseite im Bereich der Abzweigstelle 28 und auf der Niederdruckseite im Bereich der Mündungsstelle angeordneten Absperrventile 35 sind offen verplombt ausgebildet. Das auf der Niederdruckseite angeordnete selbsttätige und gegendruckunabhängige Sicherheitsventil 34 ist als Abblaseventil ausgebildet, welches bei Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwertes, speziell 32 bar, öffnet und das Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 20 entweichen lassen.
  • Innerhalb der Druckausgleichsstrecke ist zwischen den Absperrventilen 35 und dem Ausdehnungsgefäß 31 jeweils ein Kapillarrohr 30, 32 mit vorgeschalteten Filterelement angeordnet, sodass ein notwendiger Druckausgleich in jedem Fall ermöglicht ist. Durch den Einsatz der Kapillarrohre 30, 32 wird zudem die Installation von im Betrieb fehlerhaften oder ausfallenden Magnetventilen vermieden.
    Beim Ansteigen des Druckes auf der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufes 20 strömt das Kältemittel zum Ausgleichen des Druckes mit sehr geringer Geschwindigkeit und unter Druckverlust durch das Kapillarrohr 30 in das Ausdehnungsgefäß 31. Beim Einschalten des Verdichters 21 strömt das Kältemittel aus dem Ausdehnungsgefäß 31 mit sehr geringer Geschwindigkeit durch das Kapillarrohr 32 zum Verdichter 21 und zirkuliert innerhalb des Kältemittelkreislaufes 20. Eine herkömmliche Ausbildung einer Kälteversorgung, auch als Notkälteversorgung bezeichnet, ist nicht notwendig. Das Ausdehnungsgefäß 31 ist derart konfiguriert, dass ein Stillstand und eine Erwärmung des Systems 1 auf eine Temperatur von 35°C ohne Abblasen des Kältemittels gewährleistet ist.
  • Das Kapillarrohr 30 weist zudem einen Bypass mit dem als ein Überströmventil ausgebildeten Sicherheitsventil 29 auf, welches bei Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwertes öffnet und somit bei einer Druckbegrenzung des mit Kohlenstoffdioxid befüllten Kältemittelkeislaufes 20 beispielsweise auf 43 bar mit einem Öffnungsdruck von 43 bar eingestellt ist. Beim Erreichen des Druckes von 43 bar öffnet das Sicherheitsventil 29 zum Durchlassen des Kältemittels, insbesondere in das Ausdehnungsgefäß 31 als Ausgleich von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufes 20.
    Die Sicherheitsventile 29, 34 dienen als Druckentlastungseinrichtungen, welche das Kältemittel von einem Bereich mit hohem Druck in einen Bereich geringeren Drucks durchlassen, wobei das Sicherheitsventil 34 als Abblaseventil das Kältemittel aus dem Bereich des Hochdrucks des Kältemittelkreislaufs 20 in die Umgebung und das Sicherheitsventil 29 als Überströmventil das Kältemittel aus dem Bereich des Hochdrucks in einen Bereich geringeren Drucks des Kältemittelkreislaufs 20 überströmen lässt.
  • In den Fig. 3 , 4a und 5a sind verschiedene Ansichten des Systems 1 zum Konditionieren von Luft eines Raumes, insbesondere eines Tiefkühlraumes, aus Fig. 1 gezeigt. Aus Fig. 3 geht eine Ansicht des Systems 1 von hinten mit einer angedeuteten Anordnung des Verdichters 21 des Kältemittelkreislaufes 20 hervor. Fig. 4a zeigt eine Seitenansicht des Systems 1 mit einem geöffneten Bereich des Gehäuses 2 und dem Verdichter 21 des Kältemittelkreislaufes 20. In Fig. 5a ist eine Draufsicht auf das System 1 mit geöffnetem Gehäuse 2 und dem Verdampfer 27 des Kältemittelkreislaufes 20 dargestellt.
  • Im Bereich des ersten, äußeren Gehäuseelements 2a ist der Verdichter 21 des Kältemittelkreislaufes 20 angeordnet, während innerhalb des Bereichs des dritten, ebenfalls äußeren Gehäuseelements 2c das nicht dargestellte Ausdehnungsgefäß 31 und der ebenfalls nicht dargestellte, als Kondensator betriebene Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 23 des Kältemittelkreislaufes 20 angeordnet sind.
    Die nicht dargestellten Anschlüsse des Kühlmittelkreislaufes 24 an den Wärmeübertrager 23 sind innerhalb des vom Gehäuseelement 2c umschlossenen Volumens ausgebildet. Die Verbindungsleitungen des Kühlmittelkreislaufes 24 zu den Anschlüssen am Kondensator 23 werden durch im Gehäuse 2 ausgebildete Durchführungen 4 hindurchgeführt.
  • Das insbesondere für eine Tiefkühlung konfigurierte System 1 ist mit dem gesamten Kältemittelkreislauf 20, das heißt mit dem Verdichter 21, dem Enthitzer 22, dem Kondensator 23, dem Expansionsorgan 26, dem Verdampfer 27 und den Sicherheitseinrichtungen, wie dem Ausdehnungsgefäß 31, den Kapillarrohren 30, 32 und den Sicherheitsventilen 29, 34, als eine kompakte, werksgefertigte Einheit zur Anordnung innerhalb des zu kühlenden Raumes ausgebildet. Sämtliche Komponenten des Systems 1 sind in einer kompakten Rahmenkonstruktion, das heißt auf dem als Rahmen ausgebildeten Grundelement 3, angeordnet.
    Mit der sehr geringen Kältemittelfüllmenge des kompakten Systems 1 mit sehr kurzen Verbindungsleitungen zwischen den Komponenten des Kältemittelkreislaufes 20 sind die Anforderungen an die Sicherheit weiter reduziert. Die Kältemittelfüllmenge beträgt bevorzugt lediglich etwa 2,5 kg. Durch die vorteilhafte Verwendung eines natürlichen Kältemittels, wie Kohlenstoffdioxid, fällt das System des Weiteren nicht unter die sogenannte F-Gase-Verordnung, deren Anforderungen somit nicht relevant sind. Kohlenstoffdioxid ist ein nicht toxisches, nicht brennbares und kostengünstiges natürliches Kältemittel, ohne Ozonzerstörungspotential und einen im Vergleich zu fluorierten Gasen vernachlässigbaren Treibhauspotential von GWP = 1. Kohlenstoffdioxid ist chemisch sehr reaktionsträge und damit auch mit allen gängigen Werkstoffen verträglich sowie im Lebensmittelbereich zugelassen. Kohlenstoffdioxid weist bei unterkritischem Betrieb des Kältemittelkreislaufes 20 eine sehr hohe volumetrische Kälteleistung auf.
  • Zur Installation innerhalb des Raumes wird das System 1 komplett vormontiert und damit anbaufähig in den Raum eingebracht und am Aufstellort angeordnet. Anschließend werden die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung des Kühlmittelkreislaufes 24 mit den Anschlüssen des Kondensators 23 verbunden sowie die Elektroanschlüsse und die Steueranschlüsse für ein Gesamtsystem verkabelt.
    Der Kältemittelkreislauf 20 wird bei der Montage im Werk mit Kältemittel befüllt, sodass am Einbauort des Systems 1 keine Befüllung des Kältemittelkreislaufes 20 mit Kältemittel erfolgt, was die Sicherheit des Systems 1 erhöht und den Einsatz eines ausgebildeten Kälteinstallateurs zur Montage des Systems 1 nicht zwingend erforderlich macht.
  • Im Bereich des zweiten, mittleren Gehäuseelements 2b ist der als Verdampfer betriebene Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 27 des Kältemittelkreislaufes 20 angeordnet. Die zu konditionierende Luft wird mittels des Lüfters 5 in Strömungsrichtung 7 durch den Bereich des zweiten Gehäuseelements 2b hindurchgesaugt und überströmt dabei die Wärmeübertragungsfläche des mit dem Kältemittel beaufschlagten Verdampfers 27.
    Das gesamte System 1 ist in einem einzigen Gehäuse 2 mit dem Verdampfer 27 im zu kühlenden Raum angeordnet. Damit ist das System 1 als ein Verdampfergehäuse ausgebildet, welches seitlich zusätzliche Volumina für den Verdichter 21, den Kondensator 23, das Ausdehnungsgefäß 31, welches beispielsweise in einem Havariefall zusätzliches Ausdehnungsvolumen für das Kältemittel bereitstellt, und sämtliche weiteren Komponenten des Kältemittelkreislaufes 20 aufweist.
  • Das am Boden des Systems 1 ausgebildete Grundelement 3 weist ein Sammelelement 6 zum Auffangen und Ableiten von Flüssigkeit auf. Das sich beim Abkühlen der Luft hauptsächlich an der Wärmeübertragungsfläche des Verdampfers 27 niederschlagende und aus der Luft auskondensierende Wasser tropft nach unten ab und wird in dem als Tauwasserauffangschale ausgebildeten Sammelelement 6 aufgenommen und gespeichert.
    Wie insbesondere aus Fig. 5a hervorgeht, ist der als Rohrverteilstrecke ausgebildete Enthitzer 22 des gasförmigen Kältemittels im Bereich des zweiten Gehäuseelements 2b und damit im Bereich des Verdampfers 27 angeordnet. Die Rohrverteilstrecke verläuft dabei am Boden und an der Innenseite des Sammelelements 6. Die vom Heißgas abzuführende Wärme wird folglich zur Erwärmung des aus der Luft auskondensierenden und im Sammelelement 6 aufgefangenen Wassers genutzt. Mit dieser Anordnung des Enthitzers 22 kann auf die Anordnung eines zusätzlichen Heizelements zum Erwärmen und damit zum Verhindern des Gefrierens des aus der Luft auskondensierten Wassers verzichtet werden, was wiederum zum Verzicht auf zusätzliche Heizenergie führt.
  • Das System 1 weist zum Erhöhen der Effizienz während der Abtauung des an der Wärmeübertragungsfläche des Verdampfers 27 angefrorenen Wassers zudem eine Abtauklappe 8 auf, was insbesondere aus den Fig. 4a und 5a hervorgeht. Beim Kühlbetrieb des Systems 1 ist die Abtauklappe 8 geöffnet, was in Fig. 4a anhand der gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Abtauklappe 8 ist während des Abtaubetriebs des Systems 1 geschlossen, was in Fig. 5a gezeigt ist, um das Ansaugen von Luft aus dem Raum zu verhindern, dessen Luft zu kühlen ist. Die Abtauklappe 8 ist dabei auf der Ansaugseite der Luft des Verdampfers 27 angeordnet.
  • Die äußeren Gehäuseelemente 2a, 2c sind jeweils gegen die Umgebung und gegen das mittlere Gehäuseelement 2b isoliert ausgebildet. Die Wandungen der Gehäuseelemente 2a, 2c weisen dabei jeweils Isolationsschichten auf, um die innerhalb der Gehäuseelemente 2a, 2c beispielsweise durch den Verdichter 21 erzeugte und abgegebene Wärme an die zu konditionierende Luft zu minimieren. Mit der Isolierung der äußeren Gehäuseelemente 2a, 2c wird zudem die Bildung von Kondenswasser und das Gefrieren des Kondenswassers, insbesondere an Komponenten des Kältemittelkreislaufes 20, vermieden. Die vom Verdichter 21 erzeugte und abgegebene Wärme verbleibt innerhalb des erstes Gehäuseelements 2a und erwärmt die darin enthaltene Luft.
    Wie in Fig. 4b in einer Detailansicht des sauggasgekühlten Verdichters 21 gezeigt ist, weist der Verdichter 21 ein Schauglas zum Beobachten des Kältemittel-Öl-Gemisches sowie ein Heizelement 10 auf, welches als Ölsumpfheizung zum Temperieren des Öls als Schmiermittel bewegter Komponenten des Verdichters 21 dient. Mit dem Beheizen des Öls wird eine Betriebstemperatur sichergestellt, bei welcher die Kondensation von Kältemittel verhindert wird und das Kältemittel-Öl-Gemisch, insbesondere nach einem Stillstand des Verdichters 21, auf eine geeignete Betriebstemperatur aufgeheizt werden kann, um einen sicheren Betrieb des Verdichters 21 zu gewährleisten.
  • Die Ölwanne des Verdichters 21 ist zudem mit einer Isolierung 11 versehen, um zum einen den Verdichter 21 vor zu starker Abkühlung zu schützen und zum anderen die Wärmeübertragung an die Luft des zu kühlenden Raumes weiter zu minimeren. Die Isolierung weist bevorzgt eine Dicke von 19 mm auf.
    Die Ausbildung als sauggasgekühlter Verdichter 21 bewirkt ohnehin eine lediglich minimale Wärmeabgabe an die Umgebung. Die isolierte Ölwanne des Verdichters 21 weist auch eine Einrichtung zum Überwachen der Temperatur auf, um das Heizelement 10 zu steuern.
  • Fig. 5b zeigt eine Detailansicht des Verdampfers 27, insbesondere der Ausbildung von Lamellen zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche. Die hohe Standfestigkeit des Verdampfers 27, das heißt das Verhindern des Vereisens der Wärmeübertragungsfläche und damit eine lange Betriebsphase zwischen notwendigen Abtauvorgängen, wird mittels einer unterschiedlichen Lamellenteilung, insbesondere im Anströmbereich der Luft, erzielt.
    Die jeweils parallel zueinander ausgerichteten Lamellen sind im Anströmbereich der Luft in einem ersten Lamellenabstand a beabstandet zueinander angeordnet, während die Lamellen im übrigen Bereich der Wärmeübertragungsfläche in einem zweiten Lamellenabstand b zueinander beabstandet angeordnet sind. Das Verhältnis von erstem Lamellenabstand a zu zweitem Lamellenabstand b beträgt dabei bevorzugt 2/1, wobei der erste Lamellenabstand a vorteilhaft 14 mm aufweist. Die Lamellen sind dann in vom Anströmbereich der Luft abweichenden Bereichen 7 mm beabstandet zueinander angeordnet. Der erste Lamellenabstand a verhindert selbst bei hohem Feuchtigkeitsgehalt der anströmenden Luft das Vereisen der Wärmeübertragungsfläche.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    System
    2
    Gehäuse
    2a
    erstes Gehäuseelement, äußeres Gehäuseelement
    2b
    zweites Gehäuseelement, mittleres Gehäuseelement
    2c
    drittes Gehäuseelement, äußeres Gehäuseelement
    3
    Grundelement
    4
    Durchführung Anschluss Wärmeübertrager 23
    5
    Lüfter Verdampfer 27
    6
    Sammelelement
    7
    Strömungsrichtung der Luft
    8
    Abtauklappe
    9
    Schauglas
    10
    Heizelement
    11
    Isolierung
    20
    Kältemittelkreislauf
    21
    Verdichter
    22
    Wärmeübertrager, Enthitzer
    23
    Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager, Kondensator
    24
    Kühlmittelkreislauf
    25
    Filter
    26
    Expansionsorgan
    27
    Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, Verdampfer
    28
    Abzweigstelle
    29
    Sicherheitsventil
    30,32
    Kapillarrohr
    31
    Ausdehnungsgefäß
    33
    Mündungsstelle
    34
    Sicherheitsventil
    35
    Absperrventil
    a
    erster Lamellenabstand Anströmung
    b
    zweiter Lamellenabstand

Claims (14)

  1. System (1) zum Konditionieren von Luft eines Raumes, aufweisend
    - ein Grundelement (3),
    - ein Gehäuse (2) mit einem Lüfter (5) zum Ansaugen der Luft des Raumes durch das Gehäuse (2) und
    - einen Kältemittelkreislauf (20) mit folgenden Komponenten: ein Verdichter (21), ein als Enthitzer betriebener Wärmeübertrager (22), ein als Kondensator betriebener Wärmeübertrager (23), ein Expansionsorgan (26) und ein als Verdampfer betriebener Wärmeübertrager (27) zum Konditionieren der Luft des Raumes,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der als Kondensator betriebene Wärmeübertrager (23) als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager mit Anschlüssen an einen Kühlmittelkreislauf (24) ausgebildet ist und
    - die Komponenten des Kältemittelkreislaufes (20) auf dem Grundelement (3) und vom Gehäuse (2) umschlossen derart angeordnet sind, dass das gesamte System (1) als eine zusammenhängende Einheit vollständig innerhalb des Raumes angeordnet ist.
  2. System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus mindestens einem geschlossenen Gehäuseelement (2a, 2b) und mindestens einem luftdurchströmbaren Gehäuseelement (2b) geteilt ausgebildet ist, wobei die Gehäuseelemente (2a, 2b, 2c) auf dem Grundelement (3) abgestützt angeordnet sind.
  3. System (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus mindestens einem ersten, äußeren Gehäuseelement (2a), einem zweiten, mittleren Gehäuseelement (2b) und einem dritten, äußeren Gehäuseelement (2c) mindestens dreigeteilt ausgebildet ist, wobei die äußeren Gehäuseelemente (2a, 2c) jeweils geschlossen ausgebildet sind und seitlich neben dem mittleren, luftdurchströmbar ausgebildeten Gehäuseelement (2b), das mittlere Gehäuseelement (2b) jeweils seitlich begrenzend angeordnet sind.
  4. System (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das geschlossen ausgebildete Gehäuseelement (2a, 2c) gegen die Umgebung und gegen das luftdurchströmbare Gehäuseelement (2b) isoliert ausgebildet ist.
  5. System (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der als Verdampfer betriebene Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (27) innerhalb des vom luftdurchströmbaren Gehäuseelement (2b) umschlossenen Volumens angeordnet ist.
  6. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (20) eine sich zwischen einer auf der Hochdruckseite ausgebildeten Abzweigstelle (28) und einer auf der Niederdruckseite ausgebildeten Mündungsstelle (33) erstreckende Druckausgleichsstrecke aufweist, welche mit einem Ausdehnungsgefäß (31), mindestens einem Kapillarrohr (30, 32) und mindestens einem Sicherheitsventil (29, 34) ausgebildet ist.
  7. System (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sicherheitsventil (29, 34) in Strömungsrichtung des Kältemittels nachfolgend zur Abzweigstelle (28) und/oder vor der Mündungsstelle (33) angeordnet ist.
  8. System (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsstrecke zwei Kapillarrohre (30, 32) aufweist, wobei ein erstes Kapillarrohr (30) in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Ausdehnungsgefäß (31) und ein zweites Kapillarrohr (32) in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem Ausdehnungsgefäß (31) angeordnet ist.
  9. System (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (21), der als Kondensator betriebene Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (23), das Expansionsorgan (26) und die die Druckausgleichsstrecke ausbildenden Komponenten innerhalb des vom mindestens einen geschlossenen Gehäuseelement (2a, 2c) umschlossenen Volumens angeordnet sind.
  10. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite ein Sammelelement (6) zum Auffangen und Ableiten von Flüssigkeit ausgebildet ist.
  11. System (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der als Enthitzer betriebene Wärmeübertrager (22) innerhalb des vom luftdurchströmbaren Gehäuseelement (2b) umschlossenen Volumens und auf der in das Volumen hinein gerichteten Seite des Sammelelements (6) angeordnet ist.
  12. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der als Verdampfer betriebene Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (27) auf einer zur Luft gerichteten Wärmeübertragungsfläche Lamellen aufweist, welche parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei die Lamellen in einem Anströmbereich der Luft mit einem ersten Lamellenabstand (a) und in einem vom Anströmbereich der Luft abweichenden Bereich mit einem zweiten Lamellenabstand (b) eine unterschiedliche Lamellenteilung aufweisen, wobei der Wert des ersten Lamellenabstands (a) größer ist als der Wert des zweiten Lamellenabstands (b).
  13. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (21) mit einem wannenförmigen Sammelelement für Schmiermittel, einem Heizelement (10) zum Erwärmen des im Sammelelement angesammelten Schmiermittels und einer Einrichtung zum Überwachen der Temperatur des im Sammelelement angesammelten Schmiermittels sowie zum Steuern des Heizelements (10) ausgebildet ist.
  14. Anordnung des Systems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Komponente eines Gesamtsystems in einem Raum zur Tiefkühlung.
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