EP3695179B1

EP3695179B1 - Kühlmöbel mit integrierter hydraulischer regelung und kühlsystem

Info

Publication number: EP3695179B1
Application number: EP18785932.7A
Authority: EP
Inventors: Benedikt Geitz; Moritz Stache
Original assignee: Viessmann Refrigeration Solutions GmbH
Current assignee: Viessmann Refrigeration Solutions GmbH
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2023-06-28
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: EP3695179A1; PL3695179T3; DE102017123705A1; FI3695179T3; AU2018348735B2; WO2019072924A1; DK3695179T3; AU2018348735A1

Description

Es werden ein Kühlmöbel mit integrierter hydraulischer Regelung und ein Kühlsystem beschrieben, wobei das Kühlmöbel einen internen Kühlmittelkreislauf und Anschlüsse für einen Anschluss an ein zentrales Kühlmittelleitungssystem aufweist. Das Kühlsystem weist mindestens ein Kühlmöbel auf, das über das Kühlmittelleitungssystem an einen Kälteerzeuger angeschlossen ist.
Ein solches Kühlmöbel wird über ein Kühlmittel gekühlt, das von einem externen Kälteerzeuger zur Verfügung gestellt wird. Als Kühlmittel können beispielsweise wasserbasierte Medien, wie beispielsweise eine Sole, zugeführt werden. Solche Kühlmöbel finden insbesondere im Lebensmitteleinzelhandel Verwendung, wobei die Kühlmöbel als Kühlregale, Kühlzellen oder Kühl- bzw. Gefrierschränke ausgebildet sind. Als Kälteerzeuger können verschiedene Einrichtungen, wie beispielsweise eine Wärmepumpe oder eine zentrale Kühleinrichtung mit Wärmetauschern und Ventilatoren Verwendung finden.

Stand der Technik

Im Stand der Technik sind solche Kühlmöbel über teilweise weit verzweigte Rohrsysteme eines Kühlmittelleitungssystems mit dem Kälteerzeuger verbunden. Aufgrund der mitunter langen Leitungsabschnitte kommt es in Abhängigkeit der Stellung der jeweiligen Kühlmöbel im Rohrleitungssystem zu einem Anstieg der Temperatur des Kühlmittels und zu einem Druckabfall. Kühlsysteme aus dem Stand der Technik weisen daher hinsichtlich des hydraulischen Abgleichs Nachteile auf. Diese Nachteile werden dadurch behoben, dass das Kühlmittel durch den Kälteerzeuger mit einer geringeren Temperatur bereitgestellt wird, als eigentlich erforderlich ist, damit auch abgelegene Kühlmöbel mit einer entsprechenden Temperatur betrieben werden können.
Zudem müssen im Rohrleitungssystem des Kühlmittelzuführsystems Fördereinrichtungen, wie Pumpen vorgesehen sein, welche das Kühlmittel auch zu entfernten Kühlmöbeln bringen. Die Förderhöhe für derartige Pumpen kann daher sehr groß sein. Die Pumpen müssen dementsprechend dimensioniert und ausgelegt werden.
Ein weiterer Nachteil bei solchen Kühlsystemen besteht darin, dass der Kälteerzeuger nicht konstant betrieben werden kann, sondern häufig Schwankungen hinsichtlich seiner Förderleistung unterliegt.
Ein Kühlmöbel, das an ein verzweigtes Kühlsystem angeschlossen werden kann, ist aus EP 3 076 106 A2 bekannt.
DE 10 2015 014378 A1 betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Umwälzpumpe einer Kühlungsanlage.
Aus Taheri: "Revista de ciencias agronomicas. Serie 8", 31. Oktober 2014 (2014-10-31), XP055531963 sind hydraulische Weichen bekannt, die in einem Leitungssystem eingebaut werden können.
Aus DE 101 02 022 A1 ist eine Wasserheizanlage mit einer Feuerstätte und einem Brennstoffzellensystem sowie einem Brauchwasserspeicher und einer Heizkörperanordnung bekannt, die über eine hydraulische Weiche, an der die gemeinsamen Verbraucher-Vor- und Rücklaufleitungen und die gemeinsamen Vor- und Rücklaufleitungen der Heizgeräte angeschlossen sind, mit diesen verbunden sind. Um die Gefahr von Installationsfehlern zu vermindern, ist vorgesehen, dass eine hydraulische Weiche mit einer Absperrklappe versehen ist, mit der die Verbindung zwischen den Vor- und den Rücklaufleitungen absperrbar ist.

Aufgabe

Es ist daher Aufgabe, ein Kühlmöbel und ein Kühlsystem anzugeben, wobei die Probleme des Stands der Technik behoben werden und ein einfacher sowie zuverlässiger Betrieb eines Kühlmöbels bereitgestellt wird.

Lösung

Die Aufgabe wird durch ein Kühlmöbel mit integrierter hydraulischer Regelung gelöst, aufweisend einen internen Kühlmittelkreislauf und Anschlüsse für einen Anschluss an ein zentrales Kühlmittelleitungssystem, wobei der interne Kühlmittelkreislauf mindestens eine Fördereinrichtung und eine Kühleinrichtung aufweist, wobei die Fördereinrichtung eine drehzahlgeregelte Pumpe ist, und wobei zwischen dem internen Kühlmittelkreislauf und den Anschlüssen an das zentrale Kühlmittelleitungssystem eine hydraulische Weiche angeordnet ist, wobei in einer Leitung, welche einen Anschluss des Kühlmöbels an den Vorlauf eines zentralen Kühlmitteleitungssystems mit einem Anschluss der hydraulischen Weiche verbindet, eine Absperreinrichtung und in einer Leitung, welche einen Anschluss des Kühlmöbels an den Rücklauf eines zentralen Kühlmittelleitungssystems mit einem Anschluss der hydraulischen Weiche verbindet, eine Absperreinrichtung angeordnet sind.
Das Kühlmöbel ermöglicht einen Betrieb dessen mit einer integrierten hydraulischen Regelung, wobei Druck- und Temperaturschwankungen, welche über das von dem zentralen Kühlmittelleitungssystem bereitgestellte Kühlmittel an den Anschlüssen des Kühlmittels vorliegen, ausgeglichen werden. Über die hydraulische Weiche wird sichergestellt, dass der erforderliche Kühlbedarf für die Kühleinrichtung bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann die Fördereinrichtung des Kühlmöbels optimal auf den Bedarf der Kühleinrichtung angepasst werden. Der Volumenstrom an geförderten Kühlmittel in dem internen Kühlmittelkreislauf wird über die Fördereinrichtung geregelt. Die Fördereinrichtung bezieht das Kühlmittel dabei über die hydraulische Weiche. Durch die Trennung des internen Kühlmittelkreislaufs von dem externen Kühlmittelkreislauf des zentralen Kühlmittelleitungssystems muss für die Fördereinrichtung des Kühlmöbels keine Restförderhöhe für ein eventuell sehr verzweigtes Rohrnetz des zentralen Kühlmittelleitungssystems eingerechnet werden. Die Fördereinrichtung des Kühlmöbels kann daher kleiner ausgelegt werden. Zudem ist das Kühlmöbel unabhängig von dem zentralen Kühlmittelleitungssystems und der Leistung des Kälteerzeugers betreibbar.
Ein solches Kühlmöbel kann auch nachträglich an ein bereits bestehendes zentrales Kühlmittelleitungssystem angeschlossen werden, sofern das zentrale Kühlmittelleitungssystem und der Kälteerzeuger dann noch eine entsprechende Reserveleistung verfügen.
Das Kühlmöbel ermöglicht eine Entkopplung der Erzeugerseite, der Verbraucherseite und eines, beispielsweise im Lebensmitteleinzelhandel, sehr weitläufigen Rohrnetzes eines zentralen Kühlmittelleitungssystems.
Die Kühleinrichtung des Kühlmöbels kann beispielsweise einen Ventilator und einen Wärmetauscher aufweisen, wobei über den Ventilator Luft über den Wärmetauscher geführt wird. Der Wärmetauscher wird über das Kühlmittel entsprechend auf eine Temperatur gebracht und die über den Ventilator geführte Luft gibt die Wärme an den Wärmetauscher ab, sodass die umgewälzte Luft eines Kühlmöbels gekühlt werden kann. Das Kühlmöbel kann beispielsweise als Kühlregal oder Gefrierfach bzw. -schrank oder als Kühlzelle ausgebildet sein und weist einen Warenraum auf, in den die zu kühlende Ware aufgenommen wird. Solche Kühlmöbel sind in verschiedenen Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt.
Der interne Kühlmittelkreislauf weist einen Vorlauf und einen Rücklauf auf, wobei die hydraulische Weiche so in den Kühlmittelkreislauf integriert ist, dass eine Kühlmittelzufuhr und -abfuhr über das zentrale Kühlmittelleitungssystem möglich ist. Dabei ist ein Anschluss des Kühlmöbels, der mit einem Vorlauf des zentralen Kühlmittelleitungssystems verbunden ist, so mit der hydraulischen Weiche gekoppelt, dass der gegenüberliegende Anschluss in den Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs mündet. Entsprechend ist der Anschluss des Kühlmöbels, der mit dem Rücklauf des zentralen Kühlmitteleitungssystems verbunden ist, so mit der hydraulischen Weiche verbunden, dass diesem Anschluss an die hydraulische Weiche ein Anschluss an den Rücklauf des internen Kühlmittelkreislaufs gegenüberliegt. Die hydraulische Weiche kann horizontal angeordnet werden, wobei die Zufuhr des Kühlmittels mit einem geringeren Temperaturniveau über den Vorlauf des zentralen Kühlmittelleitungssystems derart erfolgt, dass das Kühlmittel mit dem geringeren Temperaturniveau einem unteren Bereich der hydraulischen Weichen zugeführt wird. Der Anschluss des Vorlaufs des internen Kühlmittelkreislaufs befindet sich dann ebenfalls im unteren Bereich der hydraulischen Weiche. Im oberen Bereich der hydraulischen Weiche befinden sich die gegenüberliegenden Anschlüsse des Rücklaufs des internen Kühlmittelkreislaufs und einer Leitung, die mit dem Anschluss an den Rücklauf des zentralen Kühlmittelleitungssystems verbunden ist. Die hydraulische Weiche kann aber auch vertikal angeordnet werden. Da die in einem Kühlmöbel angeordnete hydraulische Weiche in der Regel baulich kleiner ausgeführt ist als hydraulische Weichen bei Heiz- und/oder Kühlsystemen stellt sich darin in den meisten Fällen keine Schichtung ein. Zudem verhindern die mitunter sehr hohen Fließgeschwindigkeiten des Kühlmittels eine Schichtung in der hydraulischen Weiche.
Lediglich in Ausführungen mit einer baulich größeren hydraulischen Weiche und geringeren Fließgeschwindigkeiten des Kühlmittels kann sich eine Schichtung einstellen. Dabei kann das in der hydraulischen Weiche aufgenommen Kühlmittel im oberen Bereich ein höheres Temperaturniveau aufweisen als im unteren Bereich. Erfolgt eine größere Zufuhr an Kühlmittel als durch das Kühlmöbel benötigt, führt dies zu einem Herabsetzen der Temperatur des Kühlmittels, welches in der hydraulischen Weiche bevorratet ist bzw. zu einer Vergrößerung der Menge an Kühlmittel mit einer geringen Temperatur. Entsprechend wird die Schichtung in der hydraulischen Weiche verändert, wobei sich die Temperaturgrenzen nach oben verschieben. Wird über das zentrale Kühlmittelleitungssystem eine geringere Menge an Kühlmittel zur Verfügung gestellt als durch das Kühlmittel benötigt wird, so bezieht die Fördereinrichtung Kühlmittel aus dem Vorrat der hydraulischen Weiche. Dabei verändert sich die Schichtung in der hydraulischen Weiche derart, dass das Temperaturniveau in der hydraulischen Weiche bzw. die Menge an Kühlmittel mit einem höheren Temperaturniveau ansteigt.
Die Absperreinrichtungen können beispielsweise als Absperrkugelhähne ausgebildet sein und ermöglichen es manuell und/oder ferngesteuert über eine entsprechende Einrichtung den internen Kühlmittelkreislauf und die hydraulische Weiche des Kühlmöbels von dem zentralen Kühlmittelleitungssystem zu trennen.
Im Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs kann ein der Fördereinrichtung in Strömungsrichtung vorgelagertes Ventil angeordnet sein, welches über einen Bypass den Rücklauf des internen Kühlmittelkreislaufs mit dem Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs verbindet. Das Ventil kann beispielsweise als Dreiwegeventil ausgebildet sein, wobei lediglich ein Durchfluss des Kühlmittels von dem Anschluss der hydraulischen Weiche im Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs und über den Bypass in Kühlmittelströmungsrichtung zu der Kühleinrichtung möglich ist. Ein Zurückströmen von Kühlmittel aus dem Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs in die hydraulische Weiche ist über das Ventil nicht möglich. Das Ventil kann beispielsweise motorisch ansteuerbar sein und ermöglicht die Realisierung einer Temperaturregelung, um ein kleines Temperaturband sicherzustellen. Bei einem geringen Kühlbedarf über die Kühleinrichtung kann das Kühlmittel aus dem Rücklauf des internen Kühlmittelkreislaufs über den Bypass wieder dem Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs zugeführt werden. Dies kann bspw. dann erfolgen, wenn die Temperatur im Rücklauf des internen Kühlmittelkreislaufs nicht oder nur gering von der Temperatur des Kühlmittels im Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs abweicht. Die dafür erforderlichen Temperaturunterschiede können steuerungsseitig vorgegeben und verändert sowie an den Kühlbedarf weiterer Kühlmöbel eines Kühlsystems oder der Kühlleistung des Kälteerzeugers angepasst werden.
Die Leistungsregelung in Abhängigkeit des Kühlbedarfs über die Kühleinrichtungen erfolgt über die mindestens eine Fördereinrichtung des Kühlmöbels. Für die Steuerung des Ventils und der mindestens einen Fördereinrichtung kann das Kühlmöbel eine interne Steuereinheit aufweisen. Liegt für die Kühleinrichtung des Kühlmöbels nur ein geringer oder kein Kühlbedarf vor, kann beispielsweise das Ventil die Förderung von Kühlmittel so regeln, dass das Kühlmittel über den Bypass wieder der Kühleinrichtung zugeführt wird.
Bei Ausführungen mit groß bauenden hydraulischen Weichen und geringen Fließgeschwindigkeiten des Kühlmittels kann ein Zurückführen des Kühlmittels über den Bypass beispielsweise dann gewählt werden, wenn das in der hydraulischen Weiche befindliche Kühlmittel zusätzlich gekühlt werden soll oder die Schichtung des darin aufgenommenen Kühlmittels einen Schwellenwert übersteigt. Der Schwellenwert kann beispielsweise repräsentativ für eine Temperatur an einer bestimmten Stelle in der hydraulischen Weiche sein. Da über die Kühleinrichtung des Kühlmöbels kein oder nur ein geringer Kühlbedarf vorherrscht, kann das über das zentrale Kühlmittelleitungssystem zugeführte Kühlmittel dafür dienen, die hydraulische Weiche wieder mit Kühlmittel zu versorgen, welches eine bestimmte Temperatur aufweist, sodass ein definierbarer Zustand erreicht wird. Die Trennung des internen Kühlmittelkreislaufs von der hydraulischen Weiche kann aber beispielsweise auch dann durchgeführt werden, wenn nur ein geringer oder kein Kühlbedarf für die Kühleinrichtung vorliegt und das in dem zentralen Kühlmittelleitungssystem geführte Kühlmittel eine bestimmbare Temperaturschwelle übersteigt. Die in der hydraulischen Weiche gespeicherte Kälte kann dann bei solchen Ausführungen dafür verwendet werden, um das Kühlmittel des zentralen Kühlmittelleitungssystems herabzusetzen. Die hydraulische Weiche kann daher auch als Kältespeicher verwendet werden.
Die Fördereinrichtung des Kühlmöbels ist eine drehzahlgeregelte Pumpe, die einen stufenlosen Betrieb des Kühlmöbels in Abhängigkeit der benötigen Kühlleistung ermöglicht. Die Leistung der Pumpe kann insbesondere geringer ausfallen als bei Kühlmöbeln aus dem Stand der Technik ohne eine hydraulische Weiche, da keine Restförderhöhe für das zentrale Kühlmittelleitungssystem und das darin geführte Kühlmittel benötigt wird. Die drehzahlgeregelte Pumpe wird daher in Abhängigkeit von der tatsächlich in dem Kühlmöbel benötigten Leistung betrieben.
Im Rücklauf des internen Kühlmittelkreislaufs kann eine Rückschlagklappe angeordnet sein. Die Rückschlagklappe verhindert ein Zurückströmen des Kühlmittels aus der hydraulischen Weiche in den Rücklauf.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch durch ein Kühlsystem gelöst, aufweisend mindestens ein Kühlmöbel gemäß einer der vorstehend beschriebenen Varianten, einen zentralen Kälteerzeuger und ein zentrales Kühlmittelleitungssystem mit einer zentralen Fördereinrichtung, wobei das mindestens eine Kühlmöbel über die Anschlüsse an das zentrale Kühlmitteleitungssystem angeschlossen ist, welches mit dem Kälteerzeuger verbunden ist.
Ferner kann das zentrale Kühlmittelleitungssystem eine hydraulische Weiche aufweisen. Eine hydraulische Weiche im zentralen Kühlmittelleitungssystem ermöglicht eine weitere Entkopplung des Kälteerzeugers von dem Teil des zentralen Kühlmittelleitungssystems, welches mit dem mindestens einen Kühlmöbel in Verbindung steht.
Im Rücklauf des zentralen Kühlmittelleitungssystems kann zwischen der hydraulischen Weiche und dem Kälteerzeuger eine erste zentrale Fördereinrichtung und im Vorlauf des zentralen Kühlmittelleitungssystems zwischen der hydraulischen Weiche und dem mindestens einem Kühlmöbel kann eine zweite zentrale Fördereinrichtung angeordnet sein.
In Ausführungen ohne eine hydraulische Weiche im zentralen Kühlmittelleitungssystem kann im Rücklauf des zentralen Kühlmittelleitungssystems eine zentrale Fördereinrichtung angeordnet sein.
Die zentralen Fördereinrichtungen können insbesondere auch drehzahlgeregelte Pumpen sein. Die zentralen Fördereinrichtungen können weiterhin von ihrer Leistung her kleiner ausgelegt und dimensioniert werden, da für diese nur der Druckverlust bis zur hydraulischen Entkopplung relevant ist. Die zentralen Fördereinrichtungen bzw. drehzahlgeregelten Pumpen müssen das Kühlmittel nicht durch ein zusätzliches Leitungsnetz der Kühlmöbel selbst führen.
Weiterhin kann die drehzahlgeregelte Pumpe eines Zwischenkreislaufs individuell auf jede Anwendung ausgelegt werden. Das Kühlsystem ermöglicht daher eine Vielzahl von Kühlmöbeln zu verwenden, welche unabhängig von dem Einsatzort und der Ausbildung des zentralen Kühlmittelleitungssystems ausgebildet sind. In Abhängigkeit der Ausbildung des zentralen Kühlmittelleitungssystems mit oder ohne eine eigenständige hydraulische Weiche, ergeben sich verschiedene Anforderungen an die zentralen Fördereinrichtungen. Jedoch sind in sämtlichen Ausführungen die zentralen Fördereinrichtungen kleiner zu dimensionieren als bei bekannten Ausführungen aus dem Stand der Technik, da die Fördereinrichtungen das Kühlmittel nicht durch die Kühlmöbel selbst leiten müssen. Bei solchen Kühlsystemen kann insbesondere lediglich eine der Fördereinrichtungen in Abhängigkeit der Ausbildung des zentralen Kühlmittelleitungssystems verändert werden, um den entsprechenden Anforderungen gerecht zu werden. Es ist nicht erforderlich, die Fördereinrichtungen der Kühlmöbel anzupassen. Zudem wird ein hydraulischer Abgleich bereitgestellt, ohne dass gesonderte Maßnahmen für ein zentrales Kühlmittelleitungssystem vorgenommen werden müssen.
Derartige Kühlsysteme ermöglichen im Wesentlichen eine Entkopplung von Erzeugerseite, Verbraucherseite und einem insbesondere im Lebensmitteleinzelhandel teilweise sehr weitläufigen Rohrnetz eines zentralen Kühlmittelleitungssystems.
Ein wesentlicher Vorteil der hierin beschriebenen Kühlmöbel ist die Trennung des internen Kühlmittelkreislaufs von dem zentralen Kühlmitteleitungssystem unabhängig vom Abstand des Kühlmöbels zu einem Kälteerzeuger. Der gesamte Leistungsverbrauch für ein derartiges Kühlsystem mit solchen Kühlmöbeln kann geringer ausfallen und unterliegt keinen großen Schwankungen, da die einzelnen Kühlmöbel ihren Bedarf an Kühlmittel selbst regeln.
Weitere Vorteile, Merkmale sowie Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen.

Kurzbeschreibung der Figuren

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Kühlmöbels mit einer hydraulischen Weiche einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Kühlmöbels mit einer hydraulischen Weiche einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Kühlsystems mit einem Kälteerzeuger und einer Vielzahl von Kühlmöbeln mit einer hydraulischen Weiche; und
Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Kühlsystems mit einem Kälteerzeuger, einer zentralen hydraulischen Weiche und einer Vielzahl von Kühlmöbeln mit einer hydraulischen Weiche.

In den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehene Komponenten entsprechen im Wesentlichen einander, sofern nichts anderes angegeben ist. Darüber hinaus wird darauf verzichtet, Bestandteile zu zeigen und zu beschreiben, welche nicht wesentlich zum Verständnis der hierin offenbarten technischen Lehre sind.

Ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlmöbels 10 mit einer hydraulischen Weiche 22 einer ersten Ausführungsform. Das Kühlmöbel 10 kann beispielsweise Teil eines Kühlsystems 100 sein, das in einem Supermarkt mit einer Vielzahl von solchen Kühlmöbeln 10 angeordnet ist. Das Kühlmöbel 10 kann beispielsweise als Kühlregal oder Gefrierfach ausgebildet und zur Aufnahme von Waren vorgesehen sein. Die Waren werden über eine Kühleinrichtung 30, welche hierüber gekühlte Luft umwälzt und kühlt, auf Temperatur gebracht.
Das Kühlmöbel 10 weist ein Gehäuse 12 und Anschlüsse 14 und 16 auf. Die Anschlüsse 14 und 16 sind mit einem Vorlauf und Rücklauf eines internen Kühlmittelkreislaufs verbunden. Über die Anschlüsse 14 und 16 ist das Kühlmöbel 10 an den Vorlauf 122 und den Rücklauf 124 eines zentralen Kühlmittelleitungssystems angeschlossen. Über das Kühlmittelleitungssystem 120 wird ein Kühlmittel zu und abgeführt.
In einer Leitung 20 im Vorlauf des Kühlmittelkreislaufs ist ein Ventil 18 angeordnet. Das Ventil 18 kann wie das Ventil 42 als Absperrkugelhahn ausgebildet sein und dient dazu, den Kühlmittelkreislauf des Kühlmöbels 10 von dem zentralen Kühlmittelleitungssystem 120 zu trennen. Hierzu können die Ventile 18 und 42 manuell und/oder motorisch verstellt werden. Die Leitung 20 weist einen Anschluss an eine hydraulische Weiche 22 auf. Die hydraulische Weiche 22 kann auch anders als in Fig. 1 dargestellt horizontal ausgerichtet angeordnet sein, sodass sich eine entsprechende Schichtung mit Kühlmittel im Inneren der hydraulischen Weiche 22 einstellen kann. Gegenüber einem Anschluss an die Leitung 20 weist die hydraulische Weiche 22 einen Anschluss an eine Leitung 28 des Vorlaufs auf. In der Leitung 28 ist zudem eine drehzahlgeregelte Pumpe 26 angeordnet. Über die Pumpe 26 wird in Abhängigkeit eines Kühlbedarfs die Menge an gefördertem Kühlmittel geregelt.
Die Größe der hydraulischen Weiche 22 und die Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels legen fest, ob sich in der hydraulischen Weiche 22 eine Schichtung einstellen kann. In der Regel kann sich aufgrund der geringen Dimensionen der hydraulischen Weiche 22 und aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeiten keine Schichtung einstellen.
Die Kühleinrichtung 30 weist einen Wärmetauscher 34 und einen Ventilator 32 auf. Der Ventilator 32 führt Luft über den Wärmetauscher 34. Der Wärmetauscher 34 nimmt dabei die Wärme der darüber geführten Luft auf und bewirkt damit eine Kühlung dieser Luft. Die Luft wird über den Ventilator 32 zusätzlich in einem Warenraum, in dem zu kühlende Produkte aufgenommen sind, umgewälzt. Von der Kühleinrichtung 30 verläuft eine Leitung 36 des Rücklaufs des Kühlmittelkreislaufs zu einem weiteren Anschluss der hydraulischen Weiche 22. Diesem Anschluss gegenüberliegend ist ein weiterer Anschluss vorgesehen, der mit einer Leitung 40 verbunden ist.
Die Leitung 40 weist das Ventil 42 auf und endet an einem Anschluss 16. Über den Anschluss 16 ist das Kühlmöbel 10 mit dem Rücklauf 124 des zentralen Kühlmittelleitungssystems 120 verbunden.
Im Betrieb des Kühlmöbels 10 wird über das Kühlmittelleitungssystem 120 ein Kühlmittel zugeführt. Das Kühlmittel wird über den Vorlauf 122 und den Anschluss 14 dem Vorlauf und der Leitung 20 des Kühlmöbels 10 zugeführt. Von dort aus gelangt das Kühlmittel in die hydraulische Weiche 22 und kann in Abhängigkeit des Kühlbedarfs des Kühlmöbels 10 im Wesentlichen drei verschiedene Wege nehmen. Entweder strömt das Kühlmittel im Wesentlichen durch die hydraulische Weiche 22 und gelangt im Wesentlichen vollständig in die Leitung 28 und wird zur Kühlung über die Kühleinrichtung 30 verwendet. Entsprechend kann dann das Kühlmittel aus dem Rücklauf auch die hydraulische Weiche 22 durchströmen und im Wesentlichen über den Leitungsabschnitt 40 wieder dem Rücklauf 124 zugeführt werden.
In einer weiteren Betriebsart strömt das Kühlmittel in die hydraulische Weiche 22, wobei über die Pumpe 26 im Wesentlichen kein Kühlmittel gefördert wird. Es kommt dann zu einem Durchströmen der hydraulischen Weiche 22 zwischen den Anschlüssen für die Leitungen 20 und 40 oder zu einem Laden der hydraulischen Weiche 22, wobei das darin aufgenommene Kühlmittel entsprechend so gekühlt wird, dass beispielsweise die Menge an Kühlmittel mit einer höheren Temperatur abnimmt, bis beispielsweise das gesamte darin aufgenommene Kühlmittel die gleiche Temperatur aufweist. In beiden Fällen kommt es zu einem Zurückströmen von Kühlmittel aus der hydraulischen Weiche 22 in die Leitung 40.
In einer weiteren Betriebsart kann ein Teil des über den Vorlauf 122 und die Leitung 20 in die hydraulische Weiche 22 eingebrachten Kühlmittels zum Kühlen des in der hydraulischen Weiche 22 aufgenommenen Kühlmittels und zum Kühlen zu der Kühleinrichtung 30 zugeführt werden.
Es kommt daher in Abhängigkeit des Kühlbedarfs des Kühlmöbels 10 zu einem Durchströmen des zugeführten Kühlmittels durch die hydraulische Weiche 22 von der Leitung 20 zu der Leitung 28 bzw. von der Leitung 36 zu der Leitung 40, zu einer Aufteilung der eintretenden Kühlmittelströme oder im Wesentlichen nur zu einer Zufuhr von Kühlmittel in die hydraulische Weiche 22 und einem entsprechenden Durchströmen über die Anschlüsse für die Leitungen 20 und 40.
Bei dem Kühlmöbel 10 wird eine Entkopplung des internen Kühlmittelkreislaufs des Kühlmöbels 10 von dem zentralen Kühlmittelleitungssystem 120 erreicht. Dementsprechend ist die Pumpe 26 des Kühlmöbels 10 nur in Abhängigkeit der maximal zu leistenden Förderleistung des Kühlmöbels 10 zu dimensionieren und auszuwählen. Die Pumpe 26 muss keine restliche Förderhöhe für das zentrale Kühlmitteleitungssystem 120 aufbringen. Ferner ist das Kühlmöbel 10 unabhängig von der Ausbildung und Länge des Kühlmittelleitungssystems 120 ausgebildet. Das Kühlmöbel 10 kann beispielsweise in ein Kühlsystem 100 integriert werden, ohne dass das Kühlsystem 100 oder das Kühlmöbel 10 aufwendig aufeinander abgestimmt werden müssen. Für ein solches Kühlsystem 100 muss lediglich die Gesamtkühlleistung über einen Kälteerzeuger 110 bestimmt werden. Dementsprechend kann die Förderleistung für einen Kälteerzeuger 110 ansteigen, wenn beispielsweise ein weiteres Kühlmöbel 10 in einem zentralen Kühlmittelleitungssystem 120 hinzugefügt wird.
Ein zentrales Kühlmittelleitungssystem 120 kann auch Pumpen 130, 150 aufweisen (siehe hierzu Fig. 3 u. 4), welche die Kühlleistung durch die Fördermenge an Kühlmittel beeinflussen können.
Das Kühlmöbel 10 ermöglicht eine hydraulische Regelung, ohne dass ein Abgleich mit dem zentralen Kühlmittelleitungssystem 120 erforderlich ist. Das Kühlmöbel 10 kann ferner Schwankungen der Temperatur des über das Kühlmittelleitungssystem 120 zugeführten Kühlmittels und Druckunterschiede ausgleichen, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Kühlleistung des Kühlmöbels 10 kommt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlmöbels 10 mit einer hydraulischen Weiche 22 einer zweiten Ausführungsform. Das Kühlmöbel 10 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Kühlmöbel 10 der ersten Ausführungsform durch das Ventil 44. Das Ventil 44 ist im Vorlauf des Kühlmittelkreislaufs des Kühlmöbels 10 in der Leitung 28 der Pumpe 26 in Kühlmittelströmungsrichtung vorgeschaltet. Das Ventil 44 ist als Dreiwegeventil ausgebildet und verbindet über eine als Bypass ausgebildete Leitung 24 den Rücklauf des Kühlmittelkreislaufs des Kühlmöbels 10 mit dem Vorlauf. Das Ventil 44 verbindet also den Abschnitt der Leitung 36, welcher der Rückschlagklappe 38 in Kühlmittelströmungen nachgeschaltet ist, mit dem der Pumpe 26 vorgeschalteten Abschnitt der Leitung 28. Das Ventil 44 ist motorisch ansteuerbar, um einen Kühlmittelfluss über die Pumpe 26, die Kühleinrichtung 30 und die Rückschlagklappe 38 bereitzustellen, ohne das Kühlmittel aus der hydraulischen Weiche 22 entnommen wird. Das Ventil 44 kann auch so geschaltet werden, dass kein Kühlmittel über die Leitung 24 zugeführt wird. Ferner sind auch Zwischenstellungen des Ventils 44 in weiteren Betriebsmodi möglich.
Über das Ventil 44 kann Kühlmittel aus dem Rücklauf des internen Kühlmittelkreislaufs des Kühlmöbels 10 dem Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs zugeführt werden. Dieser Zustand kann beispielsweise dann vorliegen, wenn das in die Leitung 36 zurückströmende Kühlmittel eine der Temperatur des Kühlmittels im Vorlauf in der Leitung 28 nur gering höhere Temperatur aufweist.
Liegt kein Kühlbedarf mehr vor, kann die drehzahlgeregelte Pumpe 26 abgeschaltet werden. Über die Rückschlagklappe 38 wird ein Zurückströmen von Kühlmittel verhindert.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 100 mit einem Kälteerzeuger 110 und einer Vielzahl von Kühlmöbel 10 mit einer hydraulischen Weiche 22. Die Kühlmöbel 10 entsprechen den Kühlmöbeln 10 der ersten Ausführungsform. Anstelle der Kühlmöbel 10 der ersten Ausführungsform können auch Kühlmöbel 10 der zweiten Ausführungsform vorgesehen sein. Ein Kühlsystem 100 kann auch Kühlmöbel 10 der ersten und der zweiten Ausführungsform aufweisen.
Das Kühlsystem 100 umfasst einen Kälteerzeuger 110 mit einer zentralen Kühleinrichtung, über welches ein Kühl- oder Kältemittel gekühlt wird und mittels Wärmeübertragern eine Herabsetzung eines im Kühlmittelleitungssystem 120 geführten Kühlmittels erfolgt. Das Kühlmittelleitungssystem 120 ist über den Vorlauf 122 und den Rücklauf 124 mit den einzelnen Kühlmöbeln 10 verbunden. Die Kühlmöbel 10 sind über die Anschlüsse 14 mit dem Vorlauf 122 und über die Anschlüsse 16 mit dem Rücklauf 124 des Kühlmittelleitungssystems 120 verbunden. Im Rücklauf des Kühlmittelleitungssystems 120 ist eine drehzahlgeregelte Pumpe 130 angeordnet. Die Pumpe 130 kann gegenüber Pumpen in Leitungssystemen aus dem Stand der Technik leistungsmäßig und baulich kleiner ausfallen, da lediglich das Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelleitungssystems 120 geführt werden muss. Die Pumpe 130 muss kein Kühlmittel durch die Kühlmöbel 10 pumpen. Die Trennung des Kühlkreislaufs in den Kühlmöbeln 10 und dem Kühlmittelleitungssystems 120 führt dazu, dass die Pumpen 26 unabhängig von der Ausbildung und der Länge des Kühlmittelleitungssystems 120 ausgebildet sind und die Pumpe 130 lediglich in Abhängigkeit der Gesamtlänge des Kühlmittelleitungssystems und der darin zu fördernden Kühlmittelmenge ausgelegt sein muss. Die Pumpen 26 und 130 können daher gegenüber bereits bekannten Kühlsystemen aus dem Stand der Technik leistungstechnisch kleiner ausgebildet sein, was ebenfalls deren Energiebedarf und damit die Kosten im Betrieb erheblich reduziert.
Die Kühlmöbel 10 stellen zudem einen hydraulischen Abgleich gegenüber dem Kühlmittelleitungssystem 120 bereit. Die Position der Kühlmöbel 10 im Kühlmittelleitungssystem 120, das heißt deren Abstand zum Kälteerzeuger 110 und die dadurch resultierende Förderhöhe, beeinträchtigt die Kühlleistung der Kühlmöbel 10 nicht und führt auch nicht dazu, dass der Kälteerzeuger 110 ein sehr starkes Herabsetzen der Temperatur des Kühlmittels bereitstellen muss.
Insbesondere die Pumpen 26 der Kühlmöbel 10 können optimal an den Bedarf der Kühleinrichtung 100 angepasst werden, da keine Restförderhöhe für das Kühlleitungssystem 120 mit eingerechnet werden muss. Die Leistung der Pumpen 26 entspricht daher stets dem tatsächlich benötigten Kühlbedarf.
Die Pumpe 130 ist in Abhängigkeit der Ausbildung des Kühlmittelleitungssystems 120 ausgebildet und an den Bedarf der Kühlleistung in dem Kühlmittelleitungssystems 120 angepasst. Die Pumpe 130 wird stets so betrieben, dass eine Temperatur an definierten Positionen im Kühlmittelleitungssystem 120 vorherrscht. Das Kühlsystem 100 sowie die Kühlmöbel 10 des Kühlsystems 100 weisen Sensoreinrichtungen zur Erfassung von Temperaturen auf. Zusätzlich können diese Erfassungseinrichtungen zur Erfassung von Fördervolumen an Kühlmittel aufweisen. Das Kühlsystem 100 weist eine zentrale Steuereinheit auf, welche den Betrieb des Kälteerzeugers 110 und den Betrieb der Pumpe 130 regelt. Die Kühlmöbel 10 weisen eine eigene Steuerung auf, die in Abhängigkeit des ermittelten Kühlbedarfs die Pumpe 26 und gegebenenfalls ein Ventil 44 regelt. Das Kühlsystem 100 stellt damit eine Entkopplung der internen Kühlmittelkreisläufe der Kühlmöbel 10 von dem Kühlmittelkreislauf in dem Kühlmittelleitungssystem 120 und dem Kälteerzeuger 110 bereit.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 100 mit einem Kälteerzeuger 110, einer zentralen hydraulischen Weiche 140 und einer Vielzahl von Kühlmöbeln 10 mit einer hydraulischen Weiche 22.
Das Kühlmittelleitungssystem 120 ist verzweigt ausgebildet und weist mehrere parallel verlaufende Vorläufe 122 und Rückläufe 124 auf. Diese münden in einen gemeinsamen Vorlauf 122 und in einen gemeinsamen Rücklauf 124, die mit einer zentralen hydraulischen Weiche 140 verbunden sind. Die hydraulische Weiche 140 weist weitere Anschlüsse auf, von denen sich ein Rücklauf 124` und ein Vorlauf 122' erstrecken, die mit dem Kälteerzeuger 110 gekoppelt sind. Die Anschlüsse der hydraulischen Weiche 140 sind so vorgesehen, dass der Vorlauf 122 dem Vorlauf 122' und der Rücklauf 124 dem Rücklauf 124' gegenüberliegt.
Im Vorlauf 122 des Kühlmittelleitungssystems 120 ist eine weitere drehzahlgeregelte Pumpe 150 angeordnet, welche die Zufuhr von Kühlmittel zu den Kühlmöbeln 10 regelt. In Abhängigkeit von gemessenen Temperaturen können die Drehzahlen der Pumpen 26 der Kühlmöbel 10, der Pumpe 130 und der Pumpe 150 angepasst werden. Durch die Entkopplung der einzelnen Abschnitte bzw. der Kühlmöbel 10 vom Rohrleitungssystem 120 über die hydraulischen Weichen 22 und die Trennung des Kühlmittelleitungssystems 120 über die hydraulische Weiche 140 vom Erzeuger 110 können die Pumpen individuell angepasst auf ihre Abschnitte betrieben werden.
Analog dazu kann höherer Kühlbedarf über die Kühlmöbel 10 durch die hydraulischen Weichen 22 innerhalb der Kühlmöbel 10 kompensiert werden. Insbesondere zeichnet sich das Kühlsystem 100 dadurch aus, dass auch die entfernt angeordneten Kühlmöbel 10 identisch wie die anderen Kühlmöbel 10 ausgebildet sein können. Die Pumpen 26 der entfernt gelegenen Kühlmöbel 10 müssen keine größere Förderleistung zur Bereitstellung eines vergleichbaren Kühlbedarfs aufweisen, da die Pumpen 26 nur für die tatsächlich im Kühlmöbel 10 benötigte Kühlleistung ausgelegt sind und benötigt werden. Der hydraulische Abgleich über die Weichen 22 ermöglicht eine interne Regelung der Kühlmöbel 10, ohne dass sich hierüber Nachteile für das Kühlmittelleitungssystem 120 ergeben.

Bezugszeichenliste

10: Kühlmöbel
12: Gehäuse
14: Anschluss
16: Anschluss
18: Ventil
20: Leitung
22: Weiche
24: Leitung
26: Pumpe
28: Leitung
30: Kühleinrichtung
32: Ventilator
34: Wärmetauscher
36: Leitung
38: Rückschlagklappe
40: Leitung
42: Ventil
44: Ventil
100: Kühlsystem
110: Kälteerzeuger
120: Kühlmittelleitungssystem
122: Vorlauf
122': Vorlauf
124: Rücklauf
124': Rücklauf
130: Pumpe
140: Weiche
150: Pumpe

Claims

Kühlmöbel mit integrierter hydraulischer Regelung, aufweisend einen internen Kühlmittelkreislauf und Anschlüsse (14, 16) für einen Anschluss an ein zentrales Kühlmittelleitungssystem (120), wobei der interne Kühlmittelkreislauf mindestens eine Fördereinrichtung und eine Kühleinrichtung (30) aufweist, wobei die Fördereinrichtung eine drehzahlgeregelte Pumpe (26) ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem internen Kühlmittelkreislauf und den Anschlüssen (14, 16) an das zentrale Kühlmittelleitungssystem (120) eine hydraulische Weiche (22) angeordnet ist, wobei in einer Leitung (20), welche einen Anschluss (14) des Kühlmöbels (10) an den Vorlauf (122) eines zentralen Kühlmittelleitungssystems (120) mit einem Anschluss der hydraulischen Weiche (22) verbindet, eine Absperreinrichtung (18) und in einer Leitung (40), welche einen Anschluss (16) des Kühlmöbels (10) an den Rücklauf (124) eines zentralen Kühlmittelleitungssystems (120) mit einem Anschluss der hydraulischen Weiche (22) verbindet, eine Absperreinrichtung (42) angeordnet sind.
Kühlmöbel nach Anspruch 1, wobei im Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs ein der Fördereinrichtung in Strömungsrichtung vorgelagertes Ventil (44) angeordnet ist, welches über einen Bypass den Rücklauf des internen Kühlmittelkreislaufs mit dem Vorlauf des internen Kühlmittelkreislaufs verbindet.
Kühlmöbel nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Rücklauf des internen Kühlmittelkreislaufs eine Rückschlagklappe (38) angeordnet ist.
Kühlsystem aufweisend mindestens ein Kühlmöbel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, einen zentralen Kälteerzeuger (110) und ein zentrales Kühlmittelleitungssystem (120) mit einer zentralen Fördereinrichtung, wobei das mindestens eine Kühlmöbel (10) über die Anschlüsse (14, 16) an das zentrale Kühlmittelleitungssystem (120) angeschlossen ist, welches mit dem Kälteerzeuger (110) verbunden ist.
Kühlsystem nach Anspruch 4, wobei das zentrale Kühlmittelleitungssystem (120) eine hydraulische Weiche (140) aufweist.
Kühlsystem nach Anspruch 5, wobei im Rücklauf (124') des zentralen Kühlmittelleitungssystems (120) zwischen der hydraulischen Weiche (140) und dem Kälteerzeuger (110) eine erste zentrale Fördereinrichtung und im Vorlauf (122) des zentralen Kühlmittelleitungssystems (120) zwischen der hydraulischen Weiche (140) und dem mindestens einen Kühlmöbel (10) eine zweite zentrale Fördereinrichtung angeordnet sind.