FI58693C

FI58693C - Anordning foer maetning av kyleffektbehovet foer kylt utrymme samt av kylmaskineriets kyleffekt

Info

Publication number: FI58693C
Application number: FI790022A
Authority: FI
Inventors: Yrjoe Valter Lindstroem
Original assignee: Yrjoe Valter Lindstroem
Priority date: 1979-01-04
Filing date: 1979-01-04
Publication date: 1981-03-10
Also published as: US4296627A; FI58693B; SE7910597L; SE440146B; FI790022A

Description

I- Ί r_, .... KUULUTUSJULKAISU c 0 - - jjSjjT& 8 *11* UTLÄGGN I NGSSKRI FT 5 869 3 ?·§§ „ (45) C Patentti myönnetty 10 03 1S31 (51) 17/00 SUOMI —FINLAND (21) P»t*nttlh*k*mu* — P»t»nun*eknlrn 790022 (22) Htkamiipllvi — Ansttknlnftdtf θΠ. 01.79 (23) Alku pilvi — Giltlghutsdig oU. 01.79 (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offuntllg 05.07.80

Patentti* Ja reklsterlhallltu» /44) Nihtivikslpsnon jt kuul.Julksisun pvm. —

Patent* och registervtyralMn Antökan utltgd och utl.skrlft«n publlcurad 28.11.80 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet (71)(72) Yrjö Valter Lindström, Värjärintie 7, 00Ö20 Helsinki 62,

Suomi-Finland(PT) (7*0 Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (51*) Laite jäähdytettävän tilan jäähdytystehontarpeen ja kylmä- koneiston jäähdytystehon mittaamiseksi - Anordning för mätning av kyleffektbehovet för kylt utrymme samt av kylmaskineriets kyleffekt

Kylmäkoneistoja käytetään lukuisiin eri tarkoituksiin kuten elintarvikkeiden säilytykseen teollisuuden, alkutuotannon, kaupan, jakelun ja kotitalouksien piirissä, ilmastointiin, lääketieteessä kudos-siirrännäisten, veren ja veriplasman säilyttämiseen, kemian teollisuudessa säätelemään prosesseja ja vieläpä lämmitystarkoituksiinkin lämpöpumppujen yhteydessä.

Käyttöalojen suuresta määrästä johtuen on ymmärrettävissä, että myöskin laitteisto ympäristön lämpötilaa alempien lämpötilojen aikaansaamiseksi on lukumääräisesti runsasta. Laitteistolle on lisäksi useissa tapauksissa tunnusomaista tietynlainen ainutkertaisuus, josta tyypillisenä esimerkkinä voidaan pitää rivitalojen ja omakotitalojen keittiöiden yhteyteen rakennettuja kylmiöitä: kahta täysin samanlaista itse tehtyä kylmiötä tuskin on olemassa.

Tämän vuoksi on laitteistojen mitoituksessa myöskin useimmissa tapauksissa turvauduttava likimääräiskaavoihin ja arviointeihin, joiden antama mitoitustarkkuus ei ole mitenkään erityisen hyvä. Tämän johdosta koneistot usein ylimitoitetaan "varmuuden vuoksi", jotta 58693 jäähdytysteho varmasti riittäisi.

Kun kyseessä ovat tehdasvalmisteiset tuotteet, voidaan jäähdy-tystehon tarve tavallisesti määrittää tehtaan laboratoriossa tai koekäyttöhallissa riittävän suurella tarkkuudella. Tämä koskee erityisesti jääkaappeja, kylmäkaappeja ja kotitalouden pakastuslaittei-ta sekä jossain määrin myös kylmiöitä. Kun kyseessä ovat suurehkot yksiköt, jotka joko kokonaan tai osaksi rakennetaan tai kootaan valmiiksi lopullisessa sijoituspaikassaan, on tilanne kuitenkin toinen: kokoonpano ei välttämättä tapahdu samalla tavoin kuin tehtaan valvotuissa olosuhteissa, ja erityisesti sijoituspaikalla tapahtuva rakenteiden eristäminen kosteuden eristävine höyrysulkuineen on työ-teknillisesti monastikin liian vaativa toimenpide. Tämän vuoksi on kylmätehon tarve tavallisesti myös suurempi kuin vastaavan kokoisessa tehdasvalmisteisessa yksikössä.

Oman lukunsa kylmien tilojen rakentamisessa muodostavat kylmävarastot, jotka tavallisesti rakennetaan kokonaisuudessaan - ovea lukuunottamatta - lopulliseen sijoituspaikkaansa, ja joissa useinkin osa eristeistä jätetään pois mm. huonekorkeuden säilyttämiseksi riittävän suurena; menetelmä on yleinen mm. jäähdytetyissä talouskellareissa, joista tavallisesti puuttuu lattian eriste kokonaan. .Myöskin valintamyymälöissä jätetään elementtirakenteisten kylmähuoneiden lattiaelementit joskus pois, jotta sisälattia saataisiin samaan tasoon ympäristön kanssa. Tällä seikalla on merkityksensä siirrettäessä tavaroita vaunuilla kylmävarastoon tai sieltä pois.

Kaikesta edellä esitetystä on seurauksena se, että monien jäähdytettävien kohteiden kylmätehon tarpeet samoin kuin kyseisiä kohteita jäähdytettävien kylmäkoneistojen jäähdytystehot tunnetaan vain likimäärin.

Tämän keksinnön tarkoituksena on osoittaa, miten mielivaltaisen jäähdytettävän kohteen jäähdytystehon tarve voidaan määrittää yksinkertaisten mittausten avulla ja samalla osoittaa, miten kohdetta jäähdyttävän kylmäkoneiston jäähdytysteho todellisissa käyttöolosuhteissa saman periaatteen mukaisesti niinikään on helposti määrättävissä.

Keksinnön lähemmät tunnusmerkit annetaan jäljempänä seuraavissa patenttivaatimuksissa.

Tavallisesti jäähdytettävien kohteiden lämpötilan säädössä käytetään kaksipistesäätöä, joka tarkoittaa sitä, että kylmäkoneisto jäähdyttää jäähdytettävää kohdetta kunnes kohteen lämpötila on laskenut haluttuun arvoon. Tässä halutussa lämpötilassa lämpötilan perusteella toimiva kytkin, termostaatti, pysäyttää kylmäkoneiston. Koneiston pysähdyttyä alkaa lämpötila kohteessa kohota, kunnes toisessa halutussa (korkeammassa) lämpötilassa koneisto jälleen käyn-.

5 58693 riistetään. Jäähdytettävän kohteen lämpötila vaihtelee näinollen kahden säädetyn lämpötila-arvon välisellä alueella, joka laajuudeltaan tavallisesti on n. 2°C. Niinpä tavallisen kylmävaraston lämpötila usein on +2 - +4°C.

Koneiston käynnistyttyä alkaa jäähdytettävän kohteen lämpötila alentua. Tämä johtuu siitä, että kylmäkoneiston jäähdytysteho on suurempi kuin jäähdytettävän kohteen hetkellinen kylmätehon tarve.

Jos kylmäkoneiston jäähdytysteho ja jäähdytettävän kohteen kylmätehon tarve ovat keskenään samansuuruiset, ei jäähdytettävän kohteen lämpötila luonnollisestikaan muutu vaan pysyy vakiona. Täten voitaisiin jäähdytettävän kohteen kylmätehon tarve määritellä sen jääh-dytystehon suuruiseksi, joka tarvitaan pitämään jäähdytettävässä kohteessa yllä haluttu vakiolämpötila. Kun lämpötila on saavuttanut kaksipistesäädön alaraja-arvon, pysäytetään koneisto. Jäähdytysteho putoaa tällöin nollaan, mutta ympäristöön nähden vallitsevasta lämpötilaerosta johtuen jäähdytystehon tarve on suurempi kuin nolla, jonka johdosta jäähdytettävän kohteen lämpötila alkaa kohota. Lämpötilan muutosnopeus on verrannollinen jäähdytystehon tarpeeseen eli siihen lämpövirtaan, joka ympäristöstä suuntautuu jäähdytettävään kohteeseen. Kuormituksen kasvu saa aikaan nopeamman lämpötilan kohoamisen jäähdytettävässä kohteessa, toisin sanoen koneiston seison-ta-aika lyhenee.

Kuvassa 1 on tarkasteltu kaaviollisesti lämpötilan muutoksia jäähdytettävässä kohteessa koneiston käyntijakson ja ajan funktiona. Pisteessä A lämpötila on saavuttanut säädetyn alarajan, koneisto on pysähtynyt ja seisontajakso alkaa. Lämpötilan kohoaminen on oletettu suoraviivaiseksi yksinkertaistuksen vuoksi. Pisteessä B lämpötila on saavuttanut yläraja-arvonsa ja koneisto on käynnistynyt, jonka seurauksena lämpötila alkaa pudota. Pisteessä C lämpötila on jälleen alarajalla, jolloin koneisto pysähtyy, ja pisteessä D lämpötila on uudelleen kohonnut ylärajalleen.

Pisteiden A ja B välinen aikaero olkoon , pisteiden B ja C

välinen aikaero T ja pisteiden C ja D välinen aikaero T0. Olkoon jäähdytystehon tarve jäähdytettävässä kohteessa aikavälillä A____B =

= Q. ja aikavälillä G....D = Q. +ACL, sekä kylmäkoneiston jäähdy-d dU

tysteho aikavälillä B....C = Q^.

Edellyttäen, että ylä- ja alalämpötilojen välinen ero on pieni, voidaan kirjoittaa lämpötilojen nousujaksoille seuraava yhtälö: Q.j x T^! = (Qd+AQd) x T2 (1) ' ^ ! * 58693 koska lämpötilan kohottamiseen alarajalta ylärajalle tarvittava lämpömäärä on vakio.

Yhtälö (1) voidaan pelkistää muotoon:

T

Q-i = ---xAQi (2) U Φ — Φ tl

Jos ulkoiset ja sisäiset kuormitustekijät ovat muuttomattomat, on AQ-: luonnollisestikin = 0.

J

Tämän keksinnön esittämä mittausmenetelmä perustuu siihen, että termille AQ. annetaan arvo, joka poikkeaa nollasta ja on suuruudel-d taan tunnettu, ja mitataan seisontajakson pituudet T^ja T^, jolloin yhtälöstä (2) voidaan laskea jäähdytystehon tarve Q.. Kun jäähdy-

<J

tystehon tarve Q. on tullut määrätyksi, voidaan puolestaan kylmäkö- d neiston jäähdytysteho määrätä sen perusteella, että ajan (T^ + T ) kuluessa jäähdytettävään kohteeseen siirtynyt lämpömäärä on yhtäsuuri kuin koneiston aikana TQ jäähdytettävästä kohteesta poistama lämpömäärä, kun koneteho on ollut Qk:

Qk x To = q. x (Oh, + TQ) (3)

Kun yhtälöön (5) sijoitetaan Q.:n arvo yhtälöstä (2), saadaan: d (T, + T ) x Tp

Qk = —--2-— x Δ Q. (4)

(T^ - T2) x To J

Lisäkuormitus Δ Q- voidaan saada aikaan esimerkiksi kalibroidun d vastuksen avulla syöttämällä vastukseen mitattava sähkövirta. Täten voidaan kohteen jäähdytystehon tarpeen j:a koneiston jäähdytyste-hon mittaukset suorittaa mittaamalla koneiston käynti- ja seisonta-jaksojen pituudet ilman lisäkuormitusta ja sen kanssa.

Lämpötilaeron ylä- ja alarajan välillä tulee olla riittävän pieni, jotta yhtälöiden (2) ja (4) antamien tehojen tarkkuus olisi riittävä. Tämä merkitsee myös sitä, että kytkentä- ja katkaisuläm-pötilojen tulee pysyä mahdollisimman tarkoin vakiona.

Keksinnön mukaisessa laitteessa on tarkka lämpötilan perusteella toimiva kytkin (termostaatti), ja ajanmittauslaite, jonka käynnistäminen ja pysäyttäminen tehdään mainitun termostaatin avulla, sekä lisäksi lämmitysteholtaan tunnettu lämmityslaite, jonka avulla halutun suuruinen lisälämpökuorma voidaan saada aikaan mitattavassa kohteessa.

j

Claims

5 58693 Keksinnön mukaisen laitteen käyttö ei rajoitu ainoastaan edellä selostettuun jäähdytystehon tarpeen tai jäähdytystehon määrittämiseen. ' Sitä voidaan käyttää hyväksi myös seuraavien mittausten suorittamiseen: - tietyn kohteen lämmitystehon tarpeen määrittäminen, - tietyn laitteen lämmitystehon määrittäminen, ja - tietyn rakenteen lämmöneristyskyvyn määrittäminen. Edellä luetellut ovat vain esimerkkejä laajasta käyttöalueesta. Laitteen etuna on yksinkertaisuus: se on periaatteessa kahden läm-pötilarajan välisen lämpötila-alueen ylittämiseen tarvittavan ajan mittalaite, jonka avulla mitataan muutokset lämpötilan muutosajassa kuormituksen muuttuessa vakiomääräisesti.

1. Menetelmä tilan, kuten kylmiön /vaatiman jäähdytystarpeen ja/tai tilaa jäähdyttävän laitteen tehon määrittämiseksi, jonka tilan lämpötila pidetään ympäristön lämpötilaa alemmalla, ylemmän (t ) ja alemman (t. ) lämpötilan rajaamalla lämpötila-alueella vuorotellen jäähdyttämällä tilaa vakiotehoisella jäähdytyskoneistolla kyseiseen alempaan lämpötilaan ja antamalla tilan lämpötilan nousta kyseiseen ylempään lämpötilaan, tunnettu siitä, että mitataan ainakin yhden peräkkäisten tilan lämpenemis-, jäähtymis-ja lämpenemisvaiheiden kyseisellä vakioisella lämpötilavälillä muodostaman mittaus jakson aikana vaiheiden vaatimat ajat (T^, T , IhJ, ja että tilaa lämmitetään toisessa lämpenemisvaiheessa lisälämpökuor-malla (Δ Q -)·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tilan jäähdytystarpeen määrittämiseksi mitataan mittaus-jakson lämpenemisvaiheiden ajat (T^, T^), jolloin toisessa lämpenemisvaiheessa tilaa lämmitetään vakioisella lisälämpökuormalla (AQ.). 0

3· Laite patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, tunnettu siitä, että laitteiston muodostavat tilan jäähdytyskoneisto, lämpötila-anturi, joka sijoitetaan jäähdytettävään tilaan mittaamaan sanotun tilan lämpötilaa; kytkin, joka edellä mainitun lämpötilan mittausanturin lähettämien arvojen mukaan kytkee ja katkaisee sähkövirtaa halutuissa ja ennalta määrättävissä lämpötiloissa; kellolaite, joka mittaa edellä mainitun kytkimen toimintojen välistä aikaa sekä lisälämpökuorma, joka suuruudeltaan tunnettuna sijoitetaan jäähdytettävään tilaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että mitattavaa tilaa jäähdyttävän kylmäkoneiston ohjausvirta tuo- 6 58693 daan mittauksen ajaksi laitteen kautta siten, että kytkin kytkee ja katkaisee koneiston ohjausvirran halutuissa ja ennalta määrättävissä lämpötiloissa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että lisälämpökuorma (AQ^) on valittavissa teholtaan jäähdytät- d tävän tilan vaatiman tehon mukaan.