WO2005075901A1 - Refrigerating system and method for operating a refrigerating system - Google Patents

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Uwe Schierhorn
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Linde Kältetechnik GmbH & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a refrigeration system with at least one, at least one evaporator cooling consumer, at least one supply and at least one discharge line, via which the refrigerant or refrigerant mixture is supplied to the cold consumer (s) or removed from the cold consumer (s), the evaporator (s) Expansion organs are assigned.
  • the invention relates to a method for operating a refrigeration system, wherein modified expansion valves and modified linear compressors are assigned to the refrigeration consumer (s).
  • the invention relates to a method for operating a refrigeration system, by-pass lines being assigned to the conventional expansion valve and the conventional compressor (s) of the refrigeration consumer.
  • modified expansion valves should be understood below to mean all expansion valves which, in addition to the primary function “expansion of a liquid”, have the secondary function “realization of a fluid connection".
  • modified compressor in the following encompasses all compressors which, in addition to the primary function “compression of a gas”, enable the secondary function "realization of a fluid connection”.
  • Generic refrigeration systems are operated, for example, in supermarkets or wholesale stores. They generally supply a large number of refrigeration consumers, such as cold rooms, refrigerators and / or freezers. For this purpose, a one- or multi-component refrigerant or mixture of refrigerants circulates in them.
  • a refrigeration system - as is known from DE-PS 39 28 430 - has a condenser in which the pressurized refrigerant (mixture) is condensed by indirect heat exchange, preferably against outside air.
  • the liquid refrigerant (mixture) from the condenser is fed to an optional container.
  • refrigerant there must always be enough refrigerant in a refrigeration system that the evaporators of all refrigeration consumers can be filled even when there is a maximum demand for refrigeration.
  • the excess refrigerant (mixture) must be collected in the storage container provided during these times.
  • the refrigerant (mixture) is fed from the collection container to the cold consumers via at least one liquid line.
  • An expansion device preferably an expansion valve, is connected upstream of each refrigeration consumer, in which the refrigerant (mixture) flowing into the refrigeration consumer or the evaporator (s) of the refrigeration consumer is expanded.
  • the refrigerant (mixture) which has been expanded in this way is evaporated in the evaporators of the refrigerant consumers and thus cools the corresponding refrigeration cabinets or rooms.
  • the evaporated refrigerant (mixture) is then fed to a compressor unit via a suction line.
  • These compressor units can be designed in one or more stages.
  • the individual compressor stages usually have several compressors connected in parallel. These compress the refrigerant (mixture) and convey it via a riser to the previously mentioned condenser. While the compressor unit is normally located, for example, in a machine room located in the basement of a supermarket, the condenser is located on the roof of the supermarket.
  • Rotary driven, oil-lubricated reciprocating compressors are generally used as compressors.
  • the disadvantage here is that appropriate measures must be taken to enable the oil discharged from the reciprocating compressor to be separated from the refrigerant (mixture).
  • it must generally be ensured that the separated oil is in turn fed to the reciprocating compressor (s).
  • the mixture of refrigerant and oil must be used are first routed to certain points in the circuit, which is why minimum speeds have to be reached in rising suction and pressure lines, otherwise the oil would not be carried along. These minimum speeds make the pipe diameters smaller, which results in additional, undesirable pressure losses and thus energy losses.
  • pipe splits In order to be able to avoid these pressure and energy losses in riser pipes, pipe splits have to be made, which, however, in turn results in increased installation outlay. Process engineering aspects are therefore undesirably closely linked to economic aspects.
  • the term “condenser” is used. If it is a cold vapor compression process in the two-phase area, a condenser is actually used.
  • the term “liquefier” stands for a gas cooler. It is essential that heat is removed from the cycle.
  • the liquefaction can be carried out in an air-cooled apparatus, in a medium-pressure separator or by another set in a cascade connection.
  • a cascade connection is always present when there is another chiller that is operated at a higher temperature level and that only releases the heat of condensation to the environment.
  • the refrigeration unit depends on this refrigeration machine and in turn transfers its heat of condensation to it.
  • a normal chiller can be connected upstream of a freezer, whereby both chillers can have different refrigerants (mixtures).
  • the refrigeration system or the evaporators arranged in the refrigeration consumers must be defrosted at regular intervals, since frosting or icing of the evaporators leads to a reduction in the efficiency of the evaporators.
  • One way of defrosting is electrical defrosting. In this, the evaporators are defrosted by means of electrical heaters arranged on and / or in them. However, this procedure leads to an undesirable additional consumption of electrical energy.
  • So-called compressed gas defrosting is an alternative to the above-described electrical defrosting.
  • compressed gas lines are laid between the gas space of the collecting container connected downstream of the condenser and each evaporator or evaporator group and, via these, gaseous refrigerant, which preferably has a temperature between 35 and 45 ° C., is fed from the collecting container to the evaporators or evaporator groups.
  • the object of the present invention is to provide a refrigeration system of the generic type which has advantages over the refrigeration systems which belong to the prior art with regard to their investment and operating costs and reliability.
  • a refrigeration system which is characterized in that the expansion elements are designed as modified expansion valves and / or as modified linear expansion machines or bypass lines are assigned to them, and Each refrigeration consumer is assigned a modified linear compressor or a conventional compressor which has a by-pass line, the modified expansion valve (s) and / or the modified linear expansion machine (s) and / or the modified linear compressor (s) Have working position that allow a flow without significant pressure drop.
  • linear compressors work as oil-free cryo-Stirling coolers at the lowest temperatures and the lowest outputs, i.e. in cold vapor compression.
  • Linear compressors have only been used in cold steam compression for a few years and have only been used to a limited extent. The applicant is only aware of one application in the cooling sector, namely the use of a linear compressor in a household refrigerator.
  • a disadvantage of linear compressors is that their manufacturing costs have so far been significantly higher than those of rotary driven reciprocating compressors, but on a similar scale as
  • Linear compressors have the advantage that they allow stepless output control, which is achieved by stroke control. They can also be operated oil-free. In addition, the condensate that inevitably arises during defrosting does not damage them. They are also energetically superior to rotary driven, oil-lubricated reciprocating compressors.
  • the piston of one The linear compressor is mounted without contact and can be guided through so-called "flexible bearings" - that is, flexible bearings - which enable axial mobility combined with radial rigidity. Ultimately, it is a combination of springs that unwind and wind up, which, in addition to its periodic translational movement, causes the piston to rotate about its longitudinal axis.
  • Linear compressors can be operated oil-free because they have no plain bearings. There are a number of advantages to this freedom from oil. In the case of compressed gas defrosting with condensation, the previously comparatively vulnerable bearings can no longer be damaged by liquid refrigerant (mixture).
  • the known acid formation in the lubricating oils which can lead to the so-called Bur ⁇ -Out of the winding in built-in motors, has hitherto been more or less effectively avoided by the use of refrigerant dryers.
  • These molecular sieve dryers can now be omitted, unless the water content is so high that ice loss is to be feared during expansion. Regardless of this, it is advisable to provide dirt filters directly in front of the expansion valves or machines.
  • Linear compressors also have the advantage that they are not damaged by the pumping of liquid - in contrast to other compressor designs. Pumping liquid is particularly an issue after the end of a defrosting process, as at this point u. U. condensate still remains in the defrosted evaporators, which is sucked in by the compressor when it is restarted. However, it is advisable to ensure that liquid is pumped carefully. This means that small strokes are first started to limit the maximum performance of the compressor during the liquid flow and to protect the working valves and the stroke catcher. A constructive solution has also already been proposed in which a disc valve as a pressure valve replaces the cylinder head; this leads to very high operational reliability.
  • the compressor sets previously to be provided in refrigeration systems can now be omitted, since at least one individual compressor is assigned to each consumer. This means that every consumer can be controlled individually and continuously using his own compressor. In contrast to the known procedures or refrigeration systems, this individual regulation can now take place independently of the temperature level in the return line, since the return or discharge line is no longer the suction line, the pressure of which depends on the evaporation temperature, which determines the temperature of the refrigeration consumers. is dependent, but the pressure line.
  • freezer furniture can, for example, be used and operated temporarily as normal refrigerated furniture and / or shelves for fresh meat for dairy products.
  • this changeover is carried out by adjusting a temperature selection button on the respective refrigerated cabinet.
  • a pressure line - compared to the corresponding suction line - has a smaller diameter and does not require any insulation.
  • the invention further relates to two alternative methods for operating a generic refrigeration system in order to implement a compressed gas defrosting method.
  • the first alternative of the method according to the invention for operating a refrigeration system is characterized in that during the defrosting phase of the or at least one of the refrigeration consumers, the modified expansion valve (s) and the modified linear compressor (s) of the refrigeration consumer (s) to be defrosted are moved into the working position , in which a flow is possible without any significant drop in pressure.
  • the second alternative of the method according to the invention for operating a refrigeration system is characterized in that the associated by-pass lines are opened during the defrosting phase of the or at least one of the refrigeration consumers and the associated conventional expansion valve and the associated conventional compressor (s) are taken out of operation.
  • FIG. 1 shows a refrigeration system according to the invention, by means of which three refrigeration consumers V, V "and V" are supplied. Of course, the number of refrigeration consumers can be as large as desired.
  • the above-mentioned refrigeration consumers are supplied via a (central) feed line 1 and lines 1 ', 1 "-as well as 1'" branching therefrom, the refrigerant or mixture of refrigerants - hereinafter referred to as "refrigerant".
  • FIG. 2 shows an example of an embodiment of the refrigeration system according to the invention that is alternative to the embodiment shown in FIG.
  • modified linear expansion machines can also be used.
  • the expanded refrigerant is fed via lines 2', 2 "or 2 '" to the evaporators of the refrigeration consumers V, V "or V” and evaporated therein ,
  • the evaporated refrigerant is then fed back to the (central) return line 3 via the return lines 3 ', 3 "or 3'".
  • the modified linear compressors x, y and z shown in FIG. 1 it is also possible to provide a conventional compressor x 'which has a by-pass line 5, shown in dashed lines; this Embodiment of the refrigeration system according to the invention is also shown in Figure 2.
  • Linear compressor x to the evaporator of the refrigeration consumer V and defrosts it. ' Via line 2', the opened modified expansion valve a and the line, the refrigerant cooled and possibly condensed by the defrosting process is fed back to the (central) supply line 1 and then reaches lines 1 and 1 '' again to the cooling consumers V "and V".
  • the refrigeration consumers V, V "and / or V" - as shown in FIG. 1 - can be connected to the supply line 1 and the discharge line 3 by means of couplings, preferably by means of quick couplings K, in particular by means of standardized quick couplings become.
  • the refrigeration consumers V, V, V ",... Can also - as shown in FIG. 2 - be connected to one another in segments and directly, including the main lines 1 and 3. It is important to ensure that, under certain circumstances, consumers or condensers are at a different level - for example, cold rooms that are located in other floors of a wholesale market - are connected to each other, but a direct coupling or connection is not possible in every case.
  • Both methods according to the invention for operating a refrigeration system now make it possible for one or more refrigeration consumers to be defrosted at the same time to be defrosted by the other refrigeration consumer (s) in the cooling phase. This is possible without the need for additional pipeline networks and / or additional energy sources - as they were previously required for pressurized gas defrosting.
  • the or at least one of the refrigeration consumers has its own closed refrigerant (mixture) circuit
  • the refrigerant (mixture) circuits are operatively connected to the supply and discharge lines via at least one condenser and or the refrigerant (mixed) circuits each have modified expansion valves and / or modified linear expansion machines or conventional valves with assigned by-pass lines and modified linear compressors or conventional compressors with assigned by-pass lines, the ' evaporator of a refrigeration consumer being higher than that Condenser of the refrigeration consumer is arranged.
  • FIG. 3 shows the aforementioned embodiment of the refrigeration system according to the invention using the refrigeration consumer V as an example.
  • Refrigerant (mixed) circuits 6, 7, 8 and 9. This is in operative connection via the condenser E with the feed line 1 and the discharge line 3.
  • the refrigerant (mixed) circuit 6, 7, 8 and 9 has either a modified expansion valve a and a modified linear compressor x or a modified linear expansion machine or the conventional valve or Conventional expansion machines and the conventional compressor are assigned bypass lines, which are drawn with dashed lines in FIG. 3.
  • the linear compressors to be provided are operated oil-free.
  • all of the measures that were previously required that would be required for the separation, return, distribution and storage of the oil are thus eliminated. Since the transportation or distribution of the oil within the pipeline network is no longer an issue, the dimensioning of the individual pipelines or pipe sections can now only be based on economic criteria.

Abstract

The invention relates to a novel refrigerating system comprising at least one refrigerating consumer provided with at least one evaporator, at least one supply line and at least one withdrawal line which enable the coolant or the coolant mixture to be supplied to and/or withdrawn from the refrigerating consumer(s). Expansion elements are associated with the evaporator(s). According to the invention, the expansion elements are embodied as modified expansion valves (a, b, c) and/or as modified linear expansion machines or the by-pass lines (4) are associated therewith, and a modified linear compressor (x, y, z) or a traditional compressor (x'), which comprises a by-pass line (5), is associated with each refrigerating consumer (V', V', V''). The modified expansion valve(s) (a, b, c) and/or the modified linear expansion machine(s) and/or the modified linear compressor(s) (x, y, z) have a working position which enables a through-flow without a considerable drop in pressure. The invention also relates to two alternative methods which are used to operate a refrigerating system.

Description

Beschreibung description
Kälteanlage und Verfahren zum Betreiben einer KälteanlageRefrigeration system and method for operating a refrigeration system
Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage mit wenigstens einem, wenigstens einen Verdampfer aufweisenden Kälteverbraucher, wenigstens einer Zuführ- und wenigstens einer Abführleitung, über die das Kältemittel oder Kaltemittelgemisch dem oder den Kalteverbrauchern zugeführt bzw. von dem oder den Kälteverbrauchem abgeführt wird, wobei dem oder den Verdampfern Expansionsorgane zugeordnet sind.The invention relates to a refrigeration system with at least one, at least one evaporator cooling consumer, at least one supply and at least one discharge line, via which the refrigerant or refrigerant mixture is supplied to the cold consumer (s) or removed from the cold consumer (s), the evaporator (s) Expansion organs are assigned.
Ferner betrifft die Erfindung gemäß einer ersten Alternative ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage, wobei dem oder den Kälteverbrauchern modifizierte Expansionsventile und modifizierte Linearverdichter zugeordnet sind.Furthermore, according to a first alternative, the invention relates to a method for operating a refrigeration system, wherein modified expansion valves and modified linear compressors are assigned to the refrigeration consumer (s).
Gemäß einer zweiten Alternative betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage, wobei dem oder den herkömmlichen Expansionsventilen und dem oder den herkömmlichen Verdichtem des oder der Kälteverbraucher By-pass- Leitungen zugeordnet sind.According to a second alternative, the invention relates to a method for operating a refrigeration system, by-pass lines being assigned to the conventional expansion valve and the conventional compressor (s) of the refrigeration consumer.
Unter dem Begriff "modifizierte Expansionsventile" seien nachfolgend alle Expansionsventile zu verstehen, die zusätzlich zu der Primärfunktion "Expansion einer Flüssigkeit" die Sekundärfunktion "Realisierung einer Fluidverbindung" aufweisen. Der Begriff "modifizierte Verdichter" umfasse nachfolgend alle Verdichter, die neben der Primärfunktion "Verdichtung eines Gases" die Sekundärfunktion "Realisierung einer Fluidverbindung" ermöglichen.The term "modified expansion valves" should be understood below to mean all expansion valves which, in addition to the primary function "expansion of a liquid", have the secondary function "realization of a fluid connection". The term "modified compressor" in the following encompasses all compressors which, in addition to the primary function "compression of a gas", enable the secondary function "realization of a fluid connection".
Unter den Begriffen "herkömmliche Expansionsventile" und "herkömmliche Verdichter" seien nachfolgend alle bekannten Konstruktionen von Expansionsventilen und Verdichtem zu verstehen, die die vorgenannte Sekundärfunktion nicht aufweisen.The terms "conventional expansion valves" and "conventional compressors" are to be understood in the following as all known constructions of expansion valves and compressors that do not have the aforementioned secondary function.
Gattungsgemäße Kälteanlagen werden beispielsweise in Super- bzw. Großmärkten betrieben. Sie versorgen dort im allgemeinen eine Vielzahl von Kälteverbrauchern, wie Kühlräume, Kühl- und/oder Tiefkühlmöbel. Zu diesem Zweck zirkuliert in ihnen ein ein- oder mehrkomponentiges Kältemittel bzw. Kaltemittelgemisch. Eine derartige Kälteanlage - wie sie aus der DE-PS 39 28 430 bekannt ist - weist einen Verflüssiger auf, in dem das unter Druck stehende Kältemittel(gemisch) durch indirekten Wärmetausch, vorzugsweise gegen Außenluft, kondensiert wird.Generic refrigeration systems are operated, for example, in supermarkets or wholesale stores. They generally supply a large number of refrigeration consumers, such as cold rooms, refrigerators and / or freezers. For this purpose, a one- or multi-component refrigerant or mixture of refrigerants circulates in them. Such a refrigeration system - as is known from DE-PS 39 28 430 - has a condenser in which the pressurized refrigerant (mixture) is condensed by indirect heat exchange, preferably against outside air.
Das flüssige Kälternittel(gemisch) aus dem Verflüssiger wird einem optional vorzusehenden Sammelbehälter zugeführt. Innerhalb einer Kälteanlage muss immer soviel Kältemittel vorhanden sein, dass auch bei maximalem Kältebedarf die Verdampfer aller Kälteverbraucher gefüllt werden können. Da jedoch bei niedrigerem Kältebedarf einzelne Verdampfer nur teilweise gefüllt oder sogar vollständig leer sind, muss das überschüssige Kältemittel(gemisch) während dieser Zeiten in dem dafür vorgesehenen Sammelbehälter aufgefangen werden.The liquid refrigerant (mixture) from the condenser is fed to an optional container. There must always be enough refrigerant in a refrigeration system that the evaporators of all refrigeration consumers can be filled even when there is a maximum demand for refrigeration. However, since individual evaporators are only partially filled or even completely empty when the cooling requirement is low, the excess refrigerant (mixture) must be collected in the storage container provided during these times.
Aus dem Sammelbehälter wird das Kältemitiel(gemisch) über wenigstens eine Flüssigkeitsleitung den Kälteverbrauchem zugeführt. Jedem Kälteverbraucher ist eine Expansionseinrichtung, vorzugsweise ein Expansionsventil vorgeschaltet, in welchem das in den Kälteverbraucher bzw. den oder die Verdampfer des Kälteverbrauchers strömende Kältemittel(gemisch) entspannt wird. Das so entspannte Kältemittel(gemisch) wird in den Verdampfern der Kältemittelverbraucher verdampft und kühlt so die entsprechenden Kühlmöbel bzw. -räume.The refrigerant (mixture) is fed from the collection container to the cold consumers via at least one liquid line. An expansion device, preferably an expansion valve, is connected upstream of each refrigeration consumer, in which the refrigerant (mixture) flowing into the refrigeration consumer or the evaporator (s) of the refrigeration consumer is expanded. The refrigerant (mixture) which has been expanded in this way is evaporated in the evaporators of the refrigerant consumers and thus cools the corresponding refrigeration cabinets or rooms.
Das verdampfte Kältemittel(gemisch) wird anschließend über eine Saugleitung einer Verdichtereinheit zugeführt. Diese Verdichtereinheiten können ein- oder mehrstufig ausgebildet sein. Die einzelnen Verdichterstufen weisen im Regelfall mehrere parallel geschaltete Verdichter auf. Diese komprimieren das Kältemittel(gemisch) und fördern es über eine Steigleitung wiederum zu dem bereits erwähnten Verflüssiger. Während die Verdichtereinheit im Normalfall beispielsweise in einem, im Kellergeschoss eines Supermarktes angeordneten Maschinenraum steht, befindet sich der Verflüssiger auf dem Dach des Supermarktes.The evaporated refrigerant (mixture) is then fed to a compressor unit via a suction line. These compressor units can be designed in one or more stages. The individual compressor stages usually have several compressors connected in parallel. These compress the refrigerant (mixture) and convey it via a riser to the previously mentioned condenser. While the compressor unit is normally located, for example, in a machine room located in the basement of a supermarket, the condenser is located on the roof of the supermarket.
Als Verdichter kommen im Regelfall rotativ angetriebene, ölgeschmierte Hubkolbenverdichter zur Anwendung. Hierbei ist von Nachteil, dass entsprechende Maßnahmen vorgesehen werden müssen, die ein Abtrennen des von den Hubkolbenverdichters abgegebenen Öles aus dem Kältemittel(gemisch) ermöglichen. Darüber hinaus muss im Regelfall sichergestellt werden, dass das abgetrennte Öl wiederum dem bzw. den Hubkolbenverdichtern zugeführt wird. Damit eine Abscheidung des Öles erfolgen kann, muss das Gemisch aus Kältemittel und Öl zunächst zu bestimmten Stellen innerhalb des Kreislaufes geführt werden, weshalb in steigenden Saug- und Druckleitungen Mindestgeschwindigkeiten erreicht werden müssen, da das Öl ansonsten nicht mitgeführt würde. Diese Mindestgeschwindigkeiten lassen die Rohrdurchmesser kleiner werden, woraus zusätzliche, unerwünschte Druckverluste und damit Energieveriuste resultieren. Um diese Druck- und Energieverluste in Steigleitungen vermeiden zu können, müssen Leitungssplittungen vorgenommen werden, woraus jedoch wiederum ein erhöhter installationstechnischer Aufwand resultiert. Somit sind verfahrenstechnische Gesichtspunkte unerwünscht eng an wirtschaftliche Gesichtspunkte geknüpft.Rotary driven, oil-lubricated reciprocating compressors are generally used as compressors. The disadvantage here is that appropriate measures must be taken to enable the oil discharged from the reciprocating compressor to be separated from the refrigerant (mixture). In addition, it must generally be ensured that the separated oil is in turn fed to the reciprocating compressor (s). In order for the oil to be separated, the mixture of refrigerant and oil must be used are first routed to certain points in the circuit, which is why minimum speeds have to be reached in rising suction and pressure lines, otherwise the oil would not be carried along. These minimum speeds make the pipe diameters smaller, which results in additional, undesirable pressure losses and thus energy losses. In order to be able to avoid these pressure and energy losses in riser pipes, pipe splits have to be made, which, however, in turn results in increased installation outlay. Process engineering aspects are therefore undesirably closely linked to economic aspects.
Alternativ zu der vorbeschriebenen Verfahrensweise, dem System einer Kaltdampfkompressiors-Kälteanlage, bei welcher zwischen unterkritischem (mit Rückverflüssigung) und überkritischem (mit Gasrückkühlung) Betrieb unterschieden wird, so dass an die Stelle des Bauteiles "Verflüssiger" ein "Gaskühler" tritt, kann in einer Kälteanlage auch ein gasförmiges Kältemittel(gemisch) zirkulieren, das unter den gegebenen Randbedingungen (Druck, Temperatur, etc.) zu keinem Zeitpunkt in flüssiger Form vorliegt Man spricht dann von einer so genannten Kaltgas-Kälteanlage, die als "Joule-, Stirling- oder "Gifford McMahon-Anlage" bekannt ist.As an alternative to the procedure described above, the system of a cold vapor compressor refrigeration system, in which a distinction is made between subcritical (with re-liquefaction) and supercritical (with gas recooling) operation, so that a "gas cooler" takes the place of the component "condenser" Refrigeration system also circulate a gaseous refrigerant (mixture), which is never available in liquid form under the given boundary conditions (pressure, temperature, etc.) One then speaks of a so-called cold gas refrigeration system, which is called "Joule, Stirling or "Gifford McMahon Plant" is known.
Nachfolgend wird nur mehr der Begriff "Verflüssiger" verwendet. Handelt es sich um einen Kaltdampf-Kompressionsprozess im Zweiphasengebiet, so kommt tatsächlich ein Verflüssiger zur Anwendung. Im Falle einer überkritischen Fahrweise oder bei Gasprozessen wiederum steht der Begriff "Verflüssiger" für einen Gaskühler. Wesentlich ist, dass Wärme aus dem Kreisprozess abgeführt wird. Die Verflüssigung kann in einem luftgekühlten Apparat, in einem Mitteldruckabscheider oder auch durch einen weiteren Satz in einer Kaskadenschaltung erfolgen. Eine Kaskadenschaltung liegt immer dann vor, wenn es eine weitere Kältemaschine gibt, die auf einem höheren Temperatumiveau betrieben wird und die allein die Verflüssigungswärme an die Umgebung abgibt. Der Kältesatz ist in diesem Falle von dieser Kältemaschine abhängig und übergibt ihr wiederum seine Verflüssigungswärme. So kann beispielsweise ein Normalkühlsatz einem Tiefkühlsatz vorgeschaltet werden, wobei beide Kühlsätze unterschiedliche Kältemittel(gemische) aufweisen können.In the following, only the term "condenser" is used. If it is a cold vapor compression process in the two-phase area, a condenser is actually used. In the case of a supercritical driving style or in gas processes, the term "liquefier" stands for a gas cooler. It is essential that heat is removed from the cycle. The liquefaction can be carried out in an air-cooled apparatus, in a medium-pressure separator or by another set in a cascade connection. A cascade connection is always present when there is another chiller that is operated at a higher temperature level and that only releases the heat of condensation to the environment. In this case, the refrigeration unit depends on this refrigeration machine and in turn transfers its heat of condensation to it. For example, a normal chiller can be connected upstream of a freezer, whereby both chillers can have different refrigerants (mixtures).
Sind innerhalb eines Groß- bzw. Supermarktes so genannte Normal- und so genannte Tiefkühlstellen vorhanden, werden diese meistens mittels separater Kältemittelkreisläufe versorgt; dies bedeutet also, dass eine wie in der DE-PS 39 28 430 beschriebene Kälteanlage wenigstens zweimal vorhanden ist.If there are so-called normal and so-called deep-freeze points within a large or supermarket, these are usually separated by means of separate ones Refrigerant circuits supplied; this means that a refrigeration system as described in DE-PS 39 28 430 is present at least twice.
Die Kälteanlage bzw. die in den Kälteverbrauchern angeordneten Verdampfer müssen in regelmäßigen Abständen abgetaut werden, da Bereifungen bzw. Vereisungen der Verdampfer zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Verdampfer führen. Eine Möglichkeit der Abtauung ist die Elektroabtauung. Bei dieser werden die Verdampfer mittels an und/oder in ihnen angeordneten elektrischen Heizungen abgetaut. Diese Verfahrensweise führt jedoch zu einem unerwünschten Mehrverbrauch an elektrischer Energie.The refrigeration system or the evaporators arranged in the refrigeration consumers must be defrosted at regular intervals, since frosting or icing of the evaporators leads to a reduction in the efficiency of the evaporators. One way of defrosting is electrical defrosting. In this, the evaporators are defrosted by means of electrical heaters arranged on and / or in them. However, this procedure leads to an undesirable additional consumption of electrical energy.
Als Alternative zu der vorbeschriebenen Elektroabtauung bietet sich die so genannte Druckgas-Abtauung. an. Bei dieser werden zwischen dem Gasraum des dem Verflüssiger nachgeschalteten Sammelbehälters und jedem Verdampfer bzw. jeder Verdampfergruppe Druckgasleitungen verlegt und über diese gasförmiges Kältemittel, das vorzugsweise eine Temperatur zwischen 35 und 45 °C aufweist, aus dem Sammelbehälter den Verdampfern bzw. Verdampfergruppen zugeführt. Der Installationsaufwand für diese Druckgas-Abtauung ist jedoch vergleichsweise hoch, da entweder für jeden Verdampfer bzw. jede Verdampfergruppe eine separate Druckgasleitung vorgesehen werden muss oder, wie bei dem Zweileiter-System üblich, Umschaltventile und ein zweiter Satz mit demselben Kältemittel(gemisch) erforderlich sind. Des Weiteren gibt es die Möglichkeit der Abtauung mittels Umluft bei Temperaturen oberhalb von ca. 2 °C.So-called compressed gas defrosting is an alternative to the above-described electrical defrosting. on. In this case, compressed gas lines are laid between the gas space of the collecting container connected downstream of the condenser and each evaporator or evaporator group and, via these, gaseous refrigerant, which preferably has a temperature between 35 and 45 ° C., is fed from the collecting container to the evaporators or evaporator groups. However, the installation effort for this compressed gas defrost is comparatively high, since either a separate compressed gas line must be provided for each evaporator or each evaporator group or, as is usual with the two-pipe system, changeover valves and a second set with the same refrigerant (mixture) are required , There is also the possibility of defrosting by means of circulating air at temperatures above approx. 2 ° C.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kälteanlage der gattungsgemäßen Art anzugeben, die im Hinblick auf ihre Investitions- und Betriebskosten sowie Zuverlässigkeit Vorteile gegenüber den zum Stand der Technik zählenden Kälteanlagen aufweist.The object of the present invention is to provide a refrigeration system of the generic type which has advantages over the refrigeration systems which belong to the prior art with regard to their investment and operating costs and reliability.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kälteanlage vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass die Expansionsorgane als modifizierte Expansionsventile und/oder als modifizierte lineare Expansionsmaschinen ausgebildet oder ihnen Bypass- Leitungen zugeordnet sind, und jedem Kälteverbraucher ein modifizierter Linearverdichter oder ein herkömmlicher Verdichter, der eine By-pass-Leitung aufweist, zugeordnet ist, wobei das oder die modifizierten Expansionsventile und/oder die modifizierten lineare(n) Expansionsmaschine(n) und/oder der oder die modifizierten Linearverdichter eine Arbeitsstellung aufweisen, die ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckabfall ermöglichen.To solve this problem, a refrigeration system is proposed, which is characterized in that the expansion elements are designed as modified expansion valves and / or as modified linear expansion machines or bypass lines are assigned to them, and Each refrigeration consumer is assigned a modified linear compressor or a conventional compressor which has a by-pass line, the modified expansion valve (s) and / or the modified linear expansion machine (s) and / or the modified linear compressor (s) Have working position that allow a flow without significant pressure drop.
Die meisten Linearverdichter arbeiten als ölfreie Kryo-Stirlingkühler bei tiefsten Temperaturen und kleinsten Leistungen, also in der Kaltdampfkompression. Linearverdichter werden in der Kaltdampfkompression erst seit einigen Jahren realisiert und bisher nur in geringem Umfange eingesetzt. Der Anmelderin ist im Kühlbereich lediglich eine Anwendung bekannt, nämlich die Verwendung eines Linearverdichters in einem Haushaltskühlschrank. Von Nachteil bei Linearverdichtern ist, dass ihre Herstellkosten bisher noch deutlich über denjenigen von rotativ angetriebenen Hubkolbenverdichtern liegen, jedoch in ähnlicher Größenordnung wieMost linear compressors work as oil-free cryo-Stirling coolers at the lowest temperatures and the lowest outputs, i.e. in cold vapor compression. Linear compressors have only been used in cold steam compression for a few years and have only been used to a limited extent. The applicant is only aware of one application in the cooling sector, namely the use of a linear compressor in a household refrigerator. A disadvantage of linear compressors is that their manufacturing costs have so far been significantly higher than those of rotary driven reciprocating compressors, but on a similar scale as
Inverterverdichter. Erstmals gab es in den sechziger Jahren Bestrebungen, die Vorteile von Linearverdichtern zu nutzen. Bereits aus dieser Zeit stammt das Prinzip, den Kolben reibungsfrei zu lagern. Erst in den neunziger Jahren wurden jedoch Verbesserungen bezüglich der Betriebssicherheit dank zuverlässiger, elektronischer Hubsteuerungen erzielt. Hierbei war bzw. ist insbesondere darauf zu achten, dass beispielsweise wechselnde Drücke weder zum Anschlagen des Kolbens am Zylinderkopf noch zu einem vorzeitigen Beenden des Hubvorganges am oberen Totpunkt, verbunden mit zuviel Schadraumvolumen und volumetrischen bzw. energetischen Nachteilen einer Rückexpansion, führen dürfen.Inverter compressor. For the first time, efforts were made in the 1960s to take advantage of linear compressors. The principle of bearing the piston without friction stems from this time. It was only in the 1990s that improvements in operational safety were achieved thanks to reliable, electronic stroke controls. Care should be taken to ensure that, for example, changing pressures neither lead to the piston striking the cylinder head nor to premature termination of the lifting process at top dead center, combined with too much volume of the displacement and volumetric or energetic disadvantages of back expansion.
Linearverdichter haben den Vorteil, dass sie eine stufenlose Leistungsregelung erlauben, was durch eine Hubregelung realisiert wird. Des Weiteren können sie ölfrei betrieben werden. Darüber hinaus führt das im Abtaubetrieb zwangsläufig anfallende Kondensat bei ihnen zu keinen Schäden. Rotativ angetriebenen, ölgeschmierten Hubkolbenverdichtern sind sie ferner energetisch überlegen.Linear compressors have the advantage that they allow stepless output control, which is achieved by stroke control. They can also be operated oil-free. In addition, the condensate that inevitably arises during defrosting does not damage them. They are also energetically superior to rotary driven, oil-lubricated reciprocating compressors.
Obwohl sie ölfrei betrieben werden, sind die ölgeschmierten, rotativ angetriebenen Verdichtern energetisch überlegen. Dies resultiert einerseits aus dem effizienten Linearmotor, andererseits aus dem Wegfall der mechanischen Verluste, die zu etwa 80 % am Triebwert und zu etwa 20 % am Kolben entstehen. Der Kolben eines Linearverdichters ist berührungsfrei gelagert und kann durch so genannte "Flexible Bearings" geführt werden - also flexible Lager -, die axiale Beweglichkeit, kombiniert mit radialer Steifigkeit ermöglichen. Letztendlich handelt es sich um eine Federkombination von ab- und aufwickelnder Feder, die den Kolben, zusätzlich zu seiner periodischen translatorischen Bewegung, in eine Drehbewegung um seine Längsachse versetzt.Although they are operated oil-free, the oil-lubricated, rotatively driven compressors are superior in terms of energy. This results on the one hand from the efficient linear motor, and on the other hand from the elimination of the mechanical losses, which are about 80% of the drive value and about 20% of the piston. The piston of one The linear compressor is mounted without contact and can be guided through so-called "flexible bearings" - that is, flexible bearings - which enable axial mobility combined with radial rigidity. Ultimately, it is a combination of springs that unwind and wind up, which, in addition to its periodic translational movement, causes the piston to rotate about its longitudinal axis.
Linearverdichter können, da sie keine Gleitlager besitzen, ölfrei betrieben werden. Aus dieser Ölfreiheit resultieren eine Vielzahl von Vorteilen. Im Falle einer Druckgasabtauung mit Kondensation können die bisher vergleichsweise anfälligen Lager nicht mehr durch flüssiges Kältemittel(gemisch) beschädigt werden. Die bei den Schmierölen bekannte Säurebildung, welche bei Einbaumotoren zum sogenannten Burπ-Out der Wicklung führen kann, wird bisher mehr oder weniger wirksam durch den Einsatz von Kältemitteltrocknern vermieden. Diese Molsiebtrockner können nunmehr entfallen, es sei denn, der Wassergehalt ist so hoch, dass bei der Expansion Eisausfall zu befürchten ist. Unabhängig davon empfiehlt es sich, Schmutzfilter unmittelbar vor den Expansionsventilen bzw. -maschinen vorzusehen.Linear compressors can be operated oil-free because they have no plain bearings. There are a number of advantages to this freedom from oil. In the case of compressed gas defrosting with condensation, the previously comparatively vulnerable bearings can no longer be damaged by liquid refrigerant (mixture). The known acid formation in the lubricating oils, which can lead to the so-called Burπ-Out of the winding in built-in motors, has hitherto been more or less effectively avoided by the use of refrigerant dryers. These molecular sieve dryers can now be omitted, unless the water content is so high that ice loss is to be feared during expansion. Regardless of this, it is advisable to provide dirt filters directly in front of the expansion valves or machines.
Auch weisen Linearverdichter den Vorteil auf, dass sie auch durch das Pumpen von Flüssigkeit - im Gegensatz zu anderen Verdichterkonstruktionen - nicht beschädigt werden. Das Pumpen von Flüssigkeit ist insbesondere nach der Beendigung eines Abtauprozesses ein Thema, da zu diesem Zeitpunkt u. U. noch Kondensat in den abgetauten Verdampfern verblieben ist, das bei der Wiederinbetriebnahme des Verdichters von diesem angesaugt wird. Zweckmäßigerweise ist jedoch darauf zu achten, dass das Pumpen von Flüssigkeit vorsichtig erfolgt. Dies bedeutet, dass zunächst mit kleinen Hüben begonnen wird, um die Maximalleistung des Verdichters während der Flüssigkeitsförderung zu begrenzen und die Arbeitsventile sowie Hubfänger zu schonen. Auch wurde bereits eine konstruktive Lösung vorgeschlagen, bei der ein Diskusventil als Druckventil den Zylinderkopf ersetzt; dies führt zu einer sehr hohen Betriebssicherheit.Linear compressors also have the advantage that they are not damaged by the pumping of liquid - in contrast to other compressor designs. Pumping liquid is particularly an issue after the end of a defrosting process, as at this point u. U. condensate still remains in the defrosted evaporators, which is sucked in by the compressor when it is restarted. However, it is advisable to ensure that liquid is pumped carefully. This means that small strokes are first started to limit the maximum performance of the compressor during the liquid flow and to protect the working valves and the stroke catcher. A constructive solution has also already been proposed in which a disc valve as a pressure valve replaces the cylinder head; this leads to very high operational reliability.
Im Gegensatz zu den bekannten, zum Stand der Technik zählenden Kälteanlagen sind nunmehr Schaltungen möglich, bei denen die dem bzw. den Kälteverbrauchern zugeordneten Zuführ- und Abführleitungen die einzuspritzende Flüssigkeit sowie das Druckgas des bzw. der Verdichter enthalten. Damit entfällt zum einen eine zentrale Saugleitung und zum anderen sind die Verdichter nicht mehr räumlich von dem bzw. den Verbrauchern getrennt, sondern befinden sich in unmittelbarer Nähe des bzw. der Kälteverbraucher.In contrast to the known refrigeration systems belonging to the prior art, circuits are now possible in which the supply and discharge lines assigned to the refrigeration consumer (s) contain the liquid to be injected and the compressed gas of the compressor (s). On the one hand, this eliminates a central one Suction line and on the other hand, the compressors are no longer spatially separated from the consumer (s), but are located in the immediate vicinity of the cooling consumer (s).
Die bisher in Kälteanlagen vorzusehenden Verdichtersätze können nunmehr entfallen, da jedem Verbraucher wenigstens ein eigener Verdichter zugeordnet ist. Somit kann jeder Verbraucher individuell und zudem stetig über seinen eigenen Verdichter geregelt werden. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahrensweisen bzw. Kälteanlagen kann diese individuelle Regelung nunmehr unabhängig von dem Temperatumiveau in der Rückführleitung erfolgen, da die Rück- bzw. Abführleitung nun nicht mehr die Saugleitung darstellt, deren Druck von der Verdampfungstemperatur, welche die Temperatur der Kälteverbraucher vorbestimmt, abhängig ist, sondern die Druckleitung.The compressor sets previously to be provided in refrigeration systems can now be omitted, since at least one individual compressor is assigned to each consumer. This means that every consumer can be controlled individually and continuously using his own compressor. In contrast to the known procedures or refrigeration systems, this individual regulation can now take place independently of the temperature level in the return line, since the return or discharge line is no longer the suction line, the pressure of which depends on the evaporation temperature, which determines the temperature of the refrigeration consumers. is dependent, but the pressure line.
Sofern es aufgrund sonstiger Randbedingungen nicht unmöglich sein sollte, können beispielsweise Tiefkühlmöbel zeitweise als Normalkühlmöbel und/oder Regale für Frischfleisch zeitweise für Molkereiprodukte genutzt und betrieben werden. Im einfachsten Fall erfolgt diese Umstellung durch ein Verstellen eines Temperaturwahlknopfes an dem jeweiligen Kühlmöbel. Des Weiteren weist eine Druckleitung - im Vergleich mit der entsprechenden Saugleitung - einen kleineren Durchmesser auf und benötigt darüber hinaus keine Isolation.Provided that it should not be impossible due to other boundary conditions, freezer furniture can, for example, be used and operated temporarily as normal refrigerated furniture and / or shelves for fresh meat for dairy products. In the simplest case, this changeover is carried out by adjusting a temperature selection button on the respective refrigerated cabinet. Furthermore, a pressure line - compared to the corresponding suction line - has a smaller diameter and does not require any insulation.
Wie eingangs bereits erwähnt, betrifft die Erfindung ferner zwei zueinander alternative Verfahren zum Betreiben einer gattungsgemäßen Kälteanlage um ein Druckgasabtauverfahren zu realisieren.As already mentioned at the beginning, the invention further relates to two alternative methods for operating a generic refrigeration system in order to implement a compressed gas defrosting method.
Hierbei zeichnet sich die erste Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Kälteanlage dadurch aus, dass während der Abtauphase des oder zumindest eines der Kälteverbraucher das bzw. die modifizierten Expansionsventile und der bzw. die modifizierten Linearverdichter des bzw. der abzutauenden Kälteverbraucher in die Arbeitsstellung verfahren werden, in der ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckabfall möglich ist.The first alternative of the method according to the invention for operating a refrigeration system is characterized in that during the defrosting phase of the or at least one of the refrigeration consumers, the modified expansion valve (s) and the modified linear compressor (s) of the refrigeration consumer (s) to be defrosted are moved into the working position , in which a flow is possible without any significant drop in pressure.
Die zweite Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Kälteanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass während der Abtauphase des oder zumindest eines der Kälteverbraucher die zugehörigen By-pass-Leitungen geöffnet und das bzw. die zugehörigen herkömmlichen Expansionsventile und der bzw. die zugehörigen herkömmlichen Verdichter außer Betrieb genommen werden.The second alternative of the method according to the invention for operating a refrigeration system is characterized in that the associated by-pass lines are opened during the defrosting phase of the or at least one of the refrigeration consumers and the associated conventional expansion valve and the associated conventional compressor (s) are taken out of operation.
Die erfindungsgemäße Kälteanlage, die erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage sowie weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlage sowie der erfindungsgemäßen Verfahren seien anhand der in den Figuren 1 , 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The refrigeration system according to the invention, the methods according to the invention for operating a refrigeration system and further refinements of the refrigeration system according to the invention and the methods according to the invention are explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1, 2 and 3.
Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kälteanlage, mittels derer drei Kälteverbraucher V, V" und V" versorgt werden. Selbstverständlich kann die Zahl der Kälteverbraucher beliebig groß sein. Den vorgenannten Kälteverbrauchern wird über eine (zentrale) Zuführleitung 1 und von dieser abzweigenden Leitungen 1', 1 "-sowie 1'" das Kältemittel oder Kaltemittelgemisch - nachfolgend als "Kältemittel" bezeichnet - zugeführt.FIG. 1 shows a refrigeration system according to the invention, by means of which three refrigeration consumers V, V "and V" are supplied. Of course, the number of refrigeration consumers can be as large as desired. The above-mentioned refrigeration consumers are supplied via a (central) feed line 1 and lines 1 ', 1 "-as well as 1'" branching therefrom, the refrigerant or mixture of refrigerants - hereinafter referred to as "refrigerant".
Dem Verdampfer eines jeden Kälteverbrauchers V, V" und V" ist nunmehr erfindungsgemäß entweder ein modifiziertes Expansionsventil a, b bzw. c vorgeschaltet oder - wie in der Figur 2 dargestellt - das vorgeschaltete herkömmliche Expansionsventil a' weist eine - gestrichelt gezeichnete - By-pass-Leitung 4 auf. Die Figur 2 zeigt anhand des Kälteverbrauchers V beispielhaft eine zu der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage. Anstelle der in der Figur 1 dargestellten modifizierten Expansionsventil a, b bzw. c können auch modifizierte lineare Expansionsmaschinen zur Anwendung kommen.According to the invention, the evaporator of each refrigeration consumer V, V "and V" is now either upstream of a modified expansion valve a, b or c or - as shown in FIG. 2 - the upstream conventional expansion valve a 'has a by-pass, shown in broken lines - Line 4 on. FIG. 2 shows an example of an embodiment of the refrigeration system according to the invention that is alternative to the embodiment shown in FIG. Instead of the modified expansion valve a, b or c shown in FIG. 1, modified linear expansion machines can also be used.
Nach erfolgter Entspannung in den vorbeschriebenen Ventilen a, b und c bzw. a' wird das entspannte Kältemittel über die Leitungen 2', 2" bzw. 2'" den Verdampfern der Kälteverbraucher V, V" bzw. V" zugeführt und in diesen verdampft.After expansion in the valves a, b and c or a 'described above, the expanded refrigerant is fed via lines 2', 2 "or 2 '" to the evaporators of the refrigeration consumers V, V "or V" and evaporated therein ,
Mittels der modifizierten Linearverdichter x, y und z wird das verdampfte Kältemittel anschließend über die Rückführleitungen 3', 3" bzw. 3'" wieder der (zentralen) Rückführleitung 3 zugeführt. Anstelle der in der Figur 1 dargestellten modifizierten Linearverdichter x, y und z kann auch ein herkömmlicher Verdichter x', der eine - gestrichelt gezeichnete - By-pass-Leitung 5 aufweist, vorgesehen werden; diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kälteanlage ist ebenfalls in der Figur 2 dargestellt.By means of the modified linear compressors x, y and z, the evaporated refrigerant is then fed back to the (central) return line 3 via the return lines 3 ', 3 "or 3'". Instead of the modified linear compressors x, y and z shown in FIG. 1, it is also possible to provide a conventional compressor x 'which has a by-pass line 5, shown in dashed lines; this Embodiment of the refrigeration system according to the invention is also shown in Figure 2.
Soll nun beispielsweise der Kälteverbraucher V bzw. dessen Verdampfer abgetaut werden, so werden der modifizierte Linearverdichter x sowie das modifizierteIf, for example, the refrigeration consumer V or its evaporator is now to be defrosted, the modified linear compressor x and the modified one
Expansionsventil a in diejenige Arbeitsstellung verfahren, in der ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckverlust des Kältemittels durch den modifizierten Linearverdichter x und das modifizierte Expansionsventil a möglich ist. Erfindungsgemäß gelangt das warme Kältemittel aus den Kälteverbrauchem V" und/oder V" nunmehr über die Leitung 3' durch den geöffneten modifiziertenMove expansion valve a into the working position in which it is possible for the modified linear compressor x and the modified expansion valve a to flow through the modified linear compressor x without significant pressure loss. According to the invention, the warm refrigerant from the refrigeration consumers V "and / or V" now passes through line 3 'through the opened modified one
Linearverdichter x zu dem Verdampfer des Kälteverbrauchers V und taut diesen ab. ' Über die Leitung 2', das geöffnete modifizierte Expansionsventil a und die Leitung wird das durch den Abtauprozess abgekühlte und ggf. kondensierte Kältemittel wieder der (zentralen) Zuführleitung 1 zugeführt und gelangt anschließend über die Leitungen 1" und 1'" wiederum zu den Kälteverbrauchern V" und V".Linear compressor x to the evaporator of the refrigeration consumer V and defrosts it. ' Via line 2', the opened modified expansion valve a and the line, the refrigerant cooled and possibly condensed by the defrosting process is fed back to the (central) supply line 1 and then reaches lines 1 and 1 '' again to the cooling consumers V "and V".
Sind - wie in der Figur 2 dargestellt - By-pass-Leitungen 4 und 5 vorgesehen, so gehen das herkömmliche Expansionsventil a' sowie der herkömmliche Verdichter x' außer Betrieb und das für die Abtauung des Verdampfers des Kälteverbrauchers V benötigte Kältemittel gelangt über die Leitungen 3' und 5 zu dem abzutauendenIf - as shown in FIG. 2 - by-pass lines 4 and 5 are provided, the conventional expansion valve a 'and the conventional compressor x' go out of operation and the refrigerant required for defrosting the evaporator of the refrigeration consumer V passes through the lines 3 'and 5 to the defrost
Verdampfer des Kälteverbrauchers V. Nach erfolgter Abtauung wird das Kältemittel anschließend über die Leitungen 2', 4 und 1' wieder der (zentralen) Zuführleitung 1 zugeführt.Evaporator of the refrigeration consumer V. After defrosting, the refrigerant is then returned to the (central) supply line 1 via lines 2 ', 4 and 1'.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage können die Kälteverbraucher V, V" und/oder V" - wie in der Figur 1 dargestellt - mittels Kupplungen, vorzugsweise mittels Schnellkupplungen K, insbesondere mittels genormten Schnellkupplungen, mit der Zuführ- 1 und der Abführleitung 3 verbunden werden.According to an advantageous embodiment of the refrigeration system according to the invention, the refrigeration consumers V, V "and / or V" - as shown in FIG. 1 - can be connected to the supply line 1 and the discharge line 3 by means of couplings, preferably by means of quick couplings K, in particular by means of standardized quick couplings become.
Zusätzlich oder alternativ zu der in der Figur 1 dargestellten Verfahrensweise, können die Kälteverbraucher V, V, V",.... auch - wie in der Figur 2 dargestellt - segmentweise und direkt, die Hauptleitungen 1 und 3 eingeschlossen, miteinander verschaltet werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass unter Umständen Verbraucher oder Verflüssiger auf einem anderen Niveau - also beispielsweise Kühlräume, die in anderen Etagen eines Großmarktes angeordnet sind - miteinander verbunden werden, wobei jedoch nicht in jedem Fall eine direkte Ankupplung bzw. Verbindung möglich ist.In addition or as an alternative to the procedure shown in FIG. 1, the refrigeration consumers V, V, V ",... Can also - as shown in FIG. 2 - be connected to one another in segments and directly, including the main lines 1 and 3. It is important to ensure that, under certain circumstances, consumers or condensers are at a different level - for example, cold rooms that are located in other floors of a wholesale market - are connected to each other, but a direct coupling or connection is not possible in every case.
Mittels dieser vorbeschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlage kann die Flexibilität der erfindungsgemäßen Kälteanlage weiter erhöht werden.The flexibility of the refrigeration system according to the invention can be increased further by means of these advantageous configurations of the refrigeration system according to the invention described above.
Beide erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage ermöglichen es nunmehr, dass ein oder mehrere zeitgleich abzutauende Kälteverbraucher durch den bzw. die anderen, in der Kühlphase befindlichen Kälteverbraucher abgetaut werden. Dies gelingt, ohne dass es zusätzlicher Rohrleitungsnetze und/oder zusätzlicher Energiequellen - wie sie bisher bei der Druckgasabtauung erforderlich waren - bedarf.Both methods according to the invention for operating a refrigeration system now make it possible for one or more refrigeration consumers to be defrosted at the same time to be defrosted by the other refrigeration consumer (s) in the cooling phase. This is possible without the need for additional pipeline networks and / or additional energy sources - as they were previously required for pressurized gas defrosting.
Die erfindungsgemäße Kälteanlage weiterbildend wird vorgeschlagen, dass - der oder zumindest einer der Kälteverbraucher einen eigenen geschlossenen Kältemittel(gemisch)kreislauf aufweist, der oder die Kältemittel(gemisch)kreisläufe über wenigstens einen Verflüssiger mit der Zuführ- und der Abführleitung in Wirkverbindung stehen und der oder die Kältemittel(gemisch)kreisläufe jeweils modifizierte Expansionsventile und/oder modifizierte lineare Expansionsmaschinen oder herkömmliche Ventile mit zugeordneten By-pass-Leitungen und modifizierte Linearverdichter oder herkömmliche Verdichter mit zugeordneten By-pass- Leitungen aufweisen, wobei'der Verdampfer eines Kälteverbrauchers jeweils höher als der Verflüssiger des Kälteverbrauchers angeordnet ist.Further developing the refrigeration system according to the invention it is proposed that - the or at least one of the refrigeration consumers has its own closed refrigerant (mixture) circuit, the refrigerant (mixture) circuits are operatively connected to the supply and discharge lines via at least one condenser and or the refrigerant (mixed) circuits each have modified expansion valves and / or modified linear expansion machines or conventional valves with assigned by-pass lines and modified linear compressors or conventional compressors with assigned by-pass lines, the ' evaporator of a refrigeration consumer being higher than that Condenser of the refrigeration consumer is arranged.
Die Figur 3 zeigt anhand des Kälteverbrauchers V beispielhaft die vorgenannte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage.FIG. 3 shows the aforementioned embodiment of the refrigeration system according to the invention using the refrigeration consumer V as an example.
Hierbei weist der Kälteverbraucher V, V" bzw. V" einen eigenenHere, the refrigeration consumer V, V "or V" has its own
Kältemittel(gemisch)kreislauf 6, 7, 8 und 9 auf. Dieser steht über den Verflüssiger E mit der Zuführ- 1 und der Abführleitung 3 in Wirkverbindung. Der Kältemittel(gemisch)kreislauf 6, 7, 8 und 9 weist entweder ein modifiziertes Expansionsventil a sowie einen modifizierten Linearverdichter x oder eine modifizierte lineare Expansionsmaschine auf oder dem herkömmlichen Ventil bzw. der herkömmlichen Expansionsmaschine sowie dem herkömmlichen Verdichter sind By- pass-Leitungen, die in der Figur 3 gestrichelt gezeichnet sind, zugeordnet.Refrigerant (mixed) circuits 6, 7, 8 and 9. This is in operative connection via the condenser E with the feed line 1 and the discharge line 3. The refrigerant (mixed) circuit 6, 7, 8 and 9 has either a modified expansion valve a and a modified linear compressor x or a modified linear expansion machine or the conventional valve or Conventional expansion machines and the conventional compressor are assigned bypass lines, which are drawn with dashed lines in FIG. 3.
Diejenigen Leitungsabschnitte sowie Komponenten, die Bestandteile des Kälteverbrauchers selbst sind, sind in der Figur 3 von der strichpunktiert gezeichneten Linie umgeben. Hierbei können die Zuführ- 1 und Abführleitung 3 wahlweise miteingeschlossen sein.Those line sections and components which are components of the refrigeration consumer itself are surrounded in FIG. 3 by the dash-dotted line. The supply 1 and discharge line 3 can optionally be included here.
Um nun im Abtaubetrieb einen selbsttätigen Kältemittel(gemisch)umlauf realisieren zu können, ist es erforderlich, dass der Verdampfer des Kälteverbrauchers V höher als der Wärmetauscher E angeordnet ist.In order to be able to realize an automatic refrigerant (mixed) circulation in the defrosting operation, it is necessary that the evaporator of the refrigeration consumer V is arranged higher than the heat exchanger E.
Mit dieser Ausgestaltung kann die Flexibilität der erfindungsgemäßen Kälteanlage gegenüber gattungsgemäßen Kälteanlagen wesentlich erhöht werden, da diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage die (nachträgliche) Einbindung von weiteren Kälteverbrauchem in den Kälteanlagenverbund ermöglicht.With this configuration, the flexibility of the refrigeration system according to the invention can be significantly increased compared to refrigeration systems of the generic type, since this configuration of the refrigeration system according to the invention enables the (subsequent) integration of further refrigeration consumers into the refrigeration system network.
Wie bereits erwähnt, sind bei den zum Stand der Technik zählenden Kälteanlagen immer dann wenigstens zwei separate Kältemittel(gemisch)kreisläufe vorzusehen, wenn sowohl Normal- als auch Tiefkühlstellen bzw. -Verbraucher mit Kälte zu versorgen sind. Auch dieses Problem wird mit der erfindungsgemäßen Kälteanlage beseitigt, da nunmehr lediglich ein Kältemittel(gemisch)kreislauf vorgesehen werden muss.As already mentioned, at least two separate refrigerant (mixed) circuits must be provided in the refrigeration systems belonging to the prior art when both normal and deep-freeze points or consumers are to be supplied with cold. This problem is also eliminated with the refrigeration system according to the invention, since now only one refrigerant (mixture) circuit has to be provided.
Die vorzusehenden Linearverdichter werden ölfrei betrieben. Damit entfallen bei der erfindungsgemäßen Kälteanlage alle bisher erforderlichen Maßnahmen, die für die Abscheidung, Rückführung, Verteilung sowie Bevorratung des Öles erforderlich wären. Nachdem der Transport bzw. die Verteilung des Öles innerhalb des Leitungsnetzes kein Thema mehr darstellt, kann die Dimensionierung der einzelnen Leitungen bzw. Leitungsabschnitte nunmehr ausschließlich nach wirtschaftlichen Kriterien erfolgen.The linear compressors to be provided are operated oil-free. In the refrigeration system according to the invention, all of the measures that were previously required that would be required for the separation, return, distribution and storage of the oil are thus eliminated. Since the transportation or distribution of the oil within the pipeline network is no longer an issue, the dimensioning of the individual pipelines or pipe sections can now only be based on economic criteria.
Es ist aufgrund der Erfindung nunmehr nicht mehr erforderlich, so genannte Kälteverbundsätze zu installieren. Vielmehr kann - zumindest in einem vergleichsweise großen Bereich - eine Vielzahl von einzelnen und ggf. unterschiedlichen Kälteverbrauchern in ein bestehendes System aus Flüssigkeitsleitung, Gas- bzw. Druckleitung und Verflüssiger (nachträglich) eingebunden oder entfernt werden. Dies wird insbesondere dadurch möglich, dass auf die bisher erforderlichen, bereits beschriebenen Verdichtersätze der Verbundkälteanlagen verzichtet werden kann, da nunmehr jeder Kälteverbraucher seinen eigenen, den jeweiligen Randbedingungen und Gegebenheiten des Kälteverbrauchers angepassten Verdichter aufweist. Due to the invention, it is no longer necessary to install so-called cold compound kits. Rather, at least in a comparatively large area, a large number of individual and possibly different cooling consumers can be converted into an existing system Liquid line, gas or pressure line and condenser (retrofitted) can be integrated or removed. This is made possible in particular by the fact that the previously described, previously described compressor sets of the composite refrigeration systems can be dispensed with, since each refrigeration consumer now has his own compressor which is adapted to the respective boundary conditions and conditions of the refrigeration consumer.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kälteanlage mit wenigstens einem, wenigstens einen Verdampfer aufweisenden Kälteverbraucher, wenigstens einer Zuführ- und wenigstens einer Abführleitung, über die das Kältemittel oder Kaltemittelgemisch dem oder den Kälteverbrauchem zugeführt bzw. von dem oder den Kälteverbrauchem abgeführt wird, wobei dem oder den Verdampfern Expansionsorgane zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass - die Expansionsorgane als modifizierte Expansionsventile (a, b, c) und/oder als modifizierte lineare Expansionsmaschinen ausgebildet oder ihnen Bypass- Leitungen (4) zugeordnet sind, und - jedem Kälteverbraucher (V, V", V") ein modifizierter Linearverdichter (x, y, z) oder ein herkömmlicher Verdichter (x1), der eine By-pass-Leitung (5) aufweist, zugeordnet ist, - wobei das oder die modifizierten Expansionsventile (a, b, c) und/oder die modifizierten lineare(n) Expansionsmaschine(n) und/oder der oder die modifizierten Linearverdichter (x, y, z) eine Arbeitsstellung aufweisen, die ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckabfall ermöglichen.1. Refrigeration system with at least one, at least one evaporator cooling consumer, at least one supply and at least one discharge line, via which the refrigerant or refrigerant mixture is supplied to the cooling consumer (s) or is removed from the cooling consumer (s), the expansion evaporator (s) being assigned to the evaporator (s) are characterized in that - the expansion members are designed as modified expansion valves (a, b, c) and / or as modified linear expansion machines or bypass lines (4) are assigned to them, and - each refrigeration consumer (V, V ", V" ) a modified linear compressor (x, y, z) or a conventional compressor (x 1 ), which has a by-pass line (5), is assigned, - the or the modified expansion valves (a, b, c) and / or the modified linear expansion machine (s) and / or the modified linear compressor (s) (x, y, z) have a working position that a Allow flow without significant drop in pressure.
2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der oder zumindest einer der Kälteverbraucher (V, V", V") einen eigenen geschlossenen Kältemittel(gemisch)kreislauf (6, 7, 8, 9) aufweist, - der oder die Kältemittel(gemisch)kreisläufe (6, 7, 8, 9) über wenigstens einen Verflüssiger (E) mit der Zuführ- (1) und der Abführleitung (3) in Wirkverbindung stehen und - der oder die Kältemittel(gemisch)kreisläufe (6, 7, 8, 9) jeweils modifizierte Expansionsventile (a, b, c) und/oder modifizierte lineare Expansionsmaschinen oder herkömmliche Ventile (a1) mit zugeordneten By-pass-Leitungen und modifizierte Linearverdichter (x, y, z) oder herkömmliche Verdichter mit zugeordneten By-pass-Leitungen aufweisen, - wobei der Verdampfer eines Kälteverbrauchers (V, V", V") jeweils höher als der Verflüssiger (E) des Kälteverbrauchers (V, V", V") angeordnet ist. 2. Refrigeration system according to claim 1, characterized in that - the or at least one of the refrigeration consumers (V, V ", V") has its own closed refrigerant (mixture) circuit (6, 7, 8, 9), - or Refrigerant (mixture) circuits (6, 7, 8, 9) are operatively connected to the supply (1) and discharge line (3) via at least one condenser (E) and - the refrigerant (mixture) circuits (6, 7, 8, 9) respectively modified expansion valves (a, b, c) and / or modified linear expansion machines or conventional valves (a 1 ) with assigned by-pass lines and modified linear compressors (x, y, z) or conventional compressors with have assigned by-pass lines, - the evaporator of a refrigeration consumer (V, V ", V") each being arranged higher than the condenser (E) of the refrigeration consumer (V, V ", V").
3. Kälteanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteverbraucher (V, V", V") mittels Kupplungen, vorzugsweise mittels Schnellkupplungen (K), insbesondere mittels genormten Schnellkupplungen, mit der Zuführ- (1) und der Abführleitung (3) und/oder untereinander verbindbar sind.3. Refrigeration system according to claim 1 or 2, characterized in that the refrigeration consumer (V, V ", V") by means of couplings, preferably by means of quick couplings (K), in particular by means of standardized quick couplings, with the feed (1) and the discharge line ( 3) and / or are interconnectable.
4. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einem der oder den Kälteverbrauchern (V, V", V") Unterkühler als innere Wärmeübertrager zugeordnet sind.4. Refrigeration system according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that one or more of the cooling consumers (V, V ", V") subcoolers are assigned as internal heat exchangers.
5. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4', wobei dem oder den Kälteverbrauchern modifizierte Expansionsventile und modifizierte Linearverdichter zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass während der Abtauphase des oder zumindest eines der Kälteverbraucher (V, V", V") das bzw. die modifizierten Expansionsventile (a, b, c) und der bzw. die modifizierten Linearverdichter (x, y, z) des bzw. der abzutauenden Kälteverbraucher (V, V", V") in die Arbeitsstellung verfahren werden, in der ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckabfall möglich ist.5. A method for operating a refrigeration system according to one of the preceding claims 1 to 4 ' , wherein the expansion consumer and modified linear valves or modified linear compressors are assigned, characterized in that during the defrosting phase of or at least one of the refrigeration consumers (V, V ", V ") the modified expansion valve (s) (a, b, c) and the modified linear compressor (s) (x, y, z) of the cooling consumer (s, V, V", V ") are moved into the working position, in which a flow is possible without a notable drop in pressure.
6. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei dem oder den herkömmlichen Expansionsventilen und dem oder den herkömmlichen Verdichtem des oder der Kälteverbraucher By-pass- Leitungen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass während der Abtauphase des oder zumindest eines der Kälteverbraucher (V, V", V") die zugehörigen By-pass-Leitungen (4, 5) geöffnet und das bzw. die zugehörigen herkömmlichen Expansionsventile (a') und der bzw. die zugehörigen herkömmlichen Verdichter (x') außer Betrieb genommen werden. 6. A method of operating a refrigeration system according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein the or the conventional expansion valves and the or the conventional compressors of the refrigeration consumer or by-pass lines are assigned, characterized in that during the defrosting phase of or at least one of the refrigeration consumers (V, V ", V") opens the associated by-pass lines (4, 5) and the associated conventional expansion valve (s ') and the associated conventional compressor (x') except Be put into operation.
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