DE102005021154A1 - Moisture-removing system and process for evaporator in cooling units and heat pumps has cooling circuit with evaporator compressor condenser and evaporation unit and cooled moisture removing passage and by pass - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Abtausystem für Verdampfer (4) von Kälteanlagen und Wärmepumpen sowie ein Verfahren zum Betrieb des Abtausystems. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist das Abtausystem für Verdampfer (4) von Kälteanlagen und Wärmepumpen aus einem Kältekreislauf und einer mit Kältemittelkondensat beaufschlagbaren Abtaupassage aufgebaut. Der Kältekreislauf umfasst eine Ringleitung (7.2) mit einem in Strömungsrichtung des Kältemittels angeordneten Verdampfer (4) mit zumindest einer Verdampferleitung (4.1), einem Verdichter (2), einem Verflüssiger (1) sowie einem Expansionsorgan (3). Die Abtaupassage weist eine Umgehungsleitung (7.1) auf, die sich, ausgehend von einem zwischen dem Verflüssiger (1) und dem Expansionsorgan (3) platzierten Verteilpunkt (14), über zumindest eine zusätzlich im Verdampfer (4) angeordnete Abtauleitung (4.2) bis zu einem zwischen dem Verflüssiger (1) und dem Expansionsorgan (3) platzierten Mischpunkt (13) erstreckt.The invention relates to a defrosting system for evaporators (4) of refrigeration systems and heat pumps and to a method for operating the defrosting system. DOLLAR A According to the invention, the defrosting system for evaporators (4) of refrigeration systems and heat pumps from a refrigeration cycle and an acted upon with refrigerant condensate defrosting is constructed. The refrigeration cycle comprises a ring line (7.2) with an evaporator (4) arranged in the flow direction of the refrigerant, with at least one evaporator line (4.1), a compressor (2), a condenser (1) and an expansion element (3). The defrosting passage has a bypass line (7.1), which, starting from a distribution point (14) placed between the condenser (1) and the expansion element (3), via at least one defrosting line (4.2) additionally arranged in the evaporator (4) a mixing point (13) placed between the condenser (1) and the expansion element (3).
Description
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Abtausystem für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen sowie ein Verfahren zum Betrieb des Abtausystems. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Abtausystem für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen sowie ein Verfahren zum Betrieb des Abtausystems, welche für gewerbliche und häusliche Kühl- und Heizzwecke eingesetzt werden.The This invention generally relates to a defrost system for evaporators of refrigeration systems and heat pumps and a method of operating the defrost system. In particular The invention relates to a defrost system for evaporators of refrigeration systems and Heat pumps and a method of operating the defrost system, which is for commercial and domestic Cold and Heating purposes are used.
Beim Abkühlen von Umgebungsluft oder der sich in einem Kühlraum befindlichen Luft kondensiert ein Teil der Luftfeuchtigkeit an der Oberfläche des Verdampfers der Wärmepumpe oder der Kältemaschine. Liegt die Umgebungstemperatur des Verdampfers einer Wärmepumpe unter ca. 7°C, beginnt das kondensierte Wasser zu gefrieren, da die Temperatur des Kältemittels im Verdampfer und daran gekoppelt auch die Oberflächentemperatur des Verdampfers betriebsbedingt 0°C unterschreitet. Die sich auf der Verdampferoberfläche bildende Eisschicht hat eine isolierende Wirkung, wodurch der Wärmeübergang von der Umgebungsluft auf das Kältemittel erschwert wird. Durch das voranschreitende Wachstum dieser Eisschicht wird der Wärmeübergang zunehmend schlechter, was dazu führt, dass die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe oder Kältemaschine deutlich abnimmt.At the cooling down ambient air or the air in a cold room condenses Part of the humidity at the surface of the evaporator of the heat pump or the chiller. Is the ambient temperature of the evaporator of a heat pump below approx. 7 ° C, The condensed water begins to freeze as the temperature of the refrigerant in the evaporator and coupled to it the surface temperature of the evaporator due to operation 0 ° C below. The forming on the evaporator surface Ice layer has an insulating effect, reducing the heat transfer from the ambient air to the refrigerant is difficult. Due to the progressive growth of this ice layer becomes the heat transfer increasingly worse, which leads to the efficiency the heat pump or chiller decreases significantly.
Um den Kühl- bzw. Heizbetrieb der Kältemaschine bzw. Wärmepumpe aufrechtzuerhalten, muss deshalb bei Lufttemperaturen zwischen –7°C und +7°C der Verdampfer regelmäßig abgetaut werden. Bei niedrigeren Temperaturen ist ein Abtauen auf Grund der nur geringen Luftfeuchtigkeit nicht notwendig, da nur eine geringe Wassermenge aus der Luft kondensieren kann.Around the cooling or heating operation of the chiller or heat pump Therefore, at air temperatures between -7 ° C and + 7 ° C, the evaporator must be maintained defrosted regularly become. At lower temperatures, defrosting is due to the only low humidity not necessary, as only a small Amount of water from the air can condense.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Abtausysteme für Verdampfer von Wärmepumpen und Kältemaschinen sowie verschiedene Verfahren zum Betrieb dieser Abtausysteme vorbekannt. Bei einem ersten Abtausystem erfolgt eine Kreislaufumschaltung. Hierbei arbeitet der Kondensator während des Abtauvorgangs als Verdampfer, wobei insbesondere bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe das Heizungswasser im Verdampfer gefrieren kann. Um dies zu verhindern, muss ein ausreichend großer Heizwasserpufferspeicher vorgesehen werden, damit auch bei geschlossenen Heizkreisen ausreichend Wärme zur Verfügung steht. Während des Abtauvorgangs erfolgt kein Heizbetrieb, obwohl der Verdichter in Betrieb ist. Ein weiterer Nachteil dieses Abtausystems besteht in der Auskühlung des Heizkreises, was sich nicht unerheblich auf die Effizienz der abzutauenden Anlage auswirkt.Out The prior art is various defrosting systems for evaporators of heat pumps and chillers and various methods for operating these defrosting systems previously known. at a first defrost system is a circuit switching. in this connection the capacitor works while the defrosting process as an evaporator, wherein in particular in an air / water heat pump, the heating water can freeze in the evaporator. To prevent this, one must be sufficient large heating water buffer tank be provided so that even with closed heating circuits sufficient heat disposal stands. While the defrosting operation is not heating, although the compressor is in Operation is. Another disadvantage of this Abtausystems consists in the cooling down of the heating circuit, which is not insignificant on the efficiency of plant to be defrosted.
Bei einem zweiten vorbekannten Abtausystem wird das Heißgas zum Abtauen des Verdampfers eingesetzt. Unter Verwendung eines gesteuerten Magnetventils wird das Heißgas direkt in den Verdampfer geleitet. Auch hierbei erfolgt während des Abtauvorgangs eine Unterbrechung des Kühl- bzw. Heizbetriebs. Obwohl der Verdichter in Betrieb ist, liefert die Anlage keine Heiz- bzw. Kühlleistung.at a second prior defrost system, the hot gas for Defrosting the evaporator used. Using a controlled solenoid valve becomes the hot gas passed directly into the evaporator. Again, this takes place during the defrosting process an interruption of the cooling or heating operation. Although the compressor is in operation, supplies the system no heating or Cooling capacity.
Bei einem dritten vorbekannten Abtausystem wird eine separate elektrische Abtauheizung zum Abtauen des Verdampfers eingesetzt. Während des Abtauens wird der Verdichter abgeschaltet und damit der Kühl- oder Heizbetrieb unterbrochen.at a third prior art Abtausystem is a separate electrical Defrost heater used to defrost the evaporator. During the Defrosting the compressor is switched off and thus the cooling or Heating operation interrupted.
Nachteilig ist, dass exergetisch wertvolle elektrische Energie zur Erzeugung von Wärme zum Abtauen der Eisschicht eingesetzt wird.adversely is that exergetically valuable electrical energy to produce of heat is used to defrost the ice layer.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Abtausystem zum Abtauen von Verdampfern von Kälteanlagen und Wärmepumpen vorzuschlagen, das auch während des Kühlbetriebs oder des Wärmepumpenbetriebs arbeitet und bei dem für den Abtauvorgang keine zusätzliche Energiezufuhr notwendig ist. Ferner soll ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Abtausystems entwickelt werden.The The object of the invention is now a Abtausystem for Defrosting of evaporators of refrigeration systems and heat pumps to suggest that too during of the cooling operation or heat pump operation and works for the Defrosting process no additional Energy supply is necessary. Furthermore, a method for operating a be developed such Abtausystems.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem das Abtausystem für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen aus einem Kältekreislauf und einer mit Kältemittelkondensat beaufschlagbaren Abtaupassage aufgebaut ist. Der Kältekreislauf umfasst eine Ringleitung mit einem in Strömungsrichtung des Kältemittels angeordneten Verdampfer mit zumindest einer Verdampferleitung, einem Verdichter, einem Verflüssiger sowie einem Expansionsorgan. Erfindungsgemäß weist die Abtaupassage eine Umgehungsleitung auf, die sich ausgehend von einem zwischen dem Verflüssiger und dem Expansionsorgan platzierten Verteilpunkt über zumindest eine zusätzlich im Verdampfer angeordnete Abtauleitung bis zu einem zwischen dem Verflüssiger und dem Expansionsorgan platzierten Mischpunkt erstreckt.These Task is solved by by the defrost system for Evaporators of refrigeration systems and Heat pumps from a refrigeration cycle and one with refrigerant condensate acted upon defibrillator is constructed. The refrigeration cycle comprises a ring line with a flow direction of the refrigerant arranged evaporator with at least one evaporator line, a Compressor, a condenser as well as an expansion organ. According to the invention, the defrost massage has a Bypass on, starting from one between the condenser and the expansion organ placed over at least distribution point an additional in the evaporator arranged Abtauleitung up to a between the condenser and the expansion organ placed mixing point extends.
Bei der vorliegenden Erfindung wird während des Kühl- bzw. Wärmepumpenbetriebs das als „warmes" Kondensat vorliegende und den Kondensatordruck aufweisende Kältemittel im Verdampfer unterkühlt und zur Abtauung des Verdampfers eingesetzt. Dabei strömt das gesamte Kältemittel oder nur ein Teil des Kältemittels vom Verflüssiger über den Verteilpunkt unter Verwendung der Umgehungsleitung zum Verdampfer, wird dort in zusätzlich vorgesehenen Abtauleitungen des Verdampfers unterkühlt und passiert als unterkühltes Kondensat über den Mischpunkt das Expansionsorgan, um anschließend in den Verdampferleitungen des Verdampfer vollständig verdampft zu werden.at In the present invention, during the cooling or heat pump operation, the "hot" condensate is present and the condenser pressure having refrigerant in the evaporator supercooled and used to defrost the evaporator. The whole flows refrigerant or only part of the refrigerant from the liquefier over the Distribution point using the bypass to the evaporator, will be there in addition provided defrosting of the evaporator supercooled and happens as a supercooled Condensate over the mixing point the expansion element, then to the evaporator lines the evaporator completely evaporated to become.
Da die Unterkühlungsleistung des Verdampfers nicht ausreicht, um die Verdampferleistung vollständig zu kompensieren, ist es nur unter bestimmten klimatischen Bedingungen möglich, die gesamte Verdampferfläche im Kühl- bzw. Wärmepumpenbetrieb abzutauen. Die zur Verfügung stehende Unterkühlungsleistung ist jedoch ausreichend groß, um neben der benötigten Wärmeleistung zur Abtauung auch einen Teil der Verdampferleistung abzudecken. Dadurch ist es möglich, den Verdampfer abschnittsweise während des Kühl- bzw. Wärmepumpenbetriebs abzutauen, wobei jedem Abschnitt des Verdampfers die gesamte Abtauleistung sowie die diesem Abschnitt entsprechende Verdampferleistung zur Verfügung steht. Die zur Verfügung stehende Abtauleistung entspricht der maximal möglichen Unterkühlungsleistung abzüglich der abzudeckenden Verdampferleistung.There the supercooling performance of the evaporator is insufficient to complete the evaporator performance compensate, it is only under certain climatic conditions possible, the entire evaporator surface Defrost in cooling or heat pump operation. The available standing supercooling performance but it is big enough in addition to the needed heat output to defrost also cover part of the evaporator performance. This makes it possible sections of the evaporator during of the cooling or defrost the heat pump operation, with each section of the evaporator the total defrosting capacity and the evaporator performance corresponding to this section disposal stands. The available standing defrosting capacity corresponds to the maximum possible supercooling capacity less the evaporator power to be covered.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind dazu im Verdampfer mehrere Abtauleitungen und ggf. mehrere Verdampferleitungen vorgesehen, die jeweils ausgangsseitig oder eingangsseitig ein Absperrventil aufweisen. Die Verdampferleitungen und die Abtauleitungen sind vorzugsweise alternierend und wechselseitig im Verdampfer angeordnet, wobei jeweils eine Abtauleitung und eine benachbarte Verdampferleitung einem Abschnitt des Verdampfers entsprechen bzw. eine Sektion ausbilden. Dabei können die Verdampferleitungen und die Abtauleitungen sich sowohl gerade als auch U-förmig im Verdampfer erstrecken. Der Vorteil einer geraden Ausbildung der Verdampferleitungen und der Abtauleitungen gegenüber einer U-förmigen Ausbildung besteht in den geringeren Energieverlusten. Bei der U-förmigen Ausbildung gibt das Kondensat am Eintritt in den Verdampfer auch Wärme an das Kondensat beim Austritt ab. Diese Wärme geht „verloren" und kann nicht zum Abtauen genutzt werden. Auf Grund des Vorliegens einer konstanten Temperatur in den Verdampferleitungen ist die Strömungsrichtung des Kondensats unerheblich.In a preferred embodiment are more in the evaporator Defrosting lines and possibly several evaporator lines provided, the respective output side or input side, a shut-off valve exhibit. The evaporator lines and the defrosting lines are preferred alternating and mutually arranged in the evaporator, wherein in each case a defrost line and an adjacent evaporator line a section correspond to the evaporator or form a section. The can Evaporator lines and the Abtauleitungen both straight as also U-shaped in the Extend evaporator. The advantage of a straight design of the evaporator lines and the defrosting lines opposite a U-shaped Training consists in the lower energy losses. In the U-shaped training The condensate at the inlet to the evaporator also gives heat to the Condensate on exit. This heat is "lost" and can not be used for defrosting become. Due to the presence of a constant temperature in the evaporator lines is the flow direction of the condensate irrelevant.
Unter Verwendung der Absperrventile können alle Abschnitte des Verdampfers gleichzeitig oder aber bevorzugt jeweils nur ein Abschnitt im Verdampfer durch Kondensatunterkühlung enteist werden. Zum abschnittsweisen Abtauen des Verdampfers wird ein Absperrventil der diesem Abschnitt entsprechenden Abtauleitung geöffnet und die übrigen Absperrventile geschlossen. Nach erfolgtem vollständigen Abtauen dieses Abschnitts des Verdampfers wird dieser Vorgang für die übrigen Abschnitte des Verdampfers nacheinander wiederholt. Während des Abtauvorgangs eines Abschnitts stehen sowohl dieser Abschnitt als auch die übrigen Abschnitte des Verdampfers gleichzeitig für Kühlzwecke zur Verfügung. Eine Absperrung der dem abzutauenden Abschnitt zugeordneten Verdampferleitung ist nicht zwingend notwendig. Bei geöffnetem Absperrventil der Verdampferleitung überträgt der Verdampfer die gesamte Leistung; jedoch wird der Abtauvorgang verlangsamt. Für spezielle Anwendungen und Betriebsbedingungen muss für diesen Fall der Verdampfer größer dimensioniert werden muss, da weniger Wärmeübertragungsfläche zur Verfügung steht und durch die Kondensatunterkühlung mehr Leistung aufgenommen werden müsste als beim gewöhnlichen Wärmepumpenbetrieb.Under Use of the shut-off valves can all sections of the evaporator simultaneously or preferably only one section in the evaporator by condensate supercooling enteist become. For partial defrosting of the evaporator is a shut-off valve the defrosting line corresponding to this section opened and the remaining shut-off valves closed. After complete defrosting of this section the evaporator will do this operation for the remaining sections of the evaporator repeated one after the other. During the Defrosting a section stand both this section as also the rest Sections of the evaporator are available simultaneously for cooling purposes. A Barrier of the thawed section associated evaporator line is not mandatory. When the shut-off valve of the evaporator line is open, the evaporator transfers the entire performance; however, the defrosting process is slowed down. For special Applications and operating conditions for this case must be the evaporator larger dimensions must be because less heat transfer surface to disposal stands and absorbed by the condensate supercooling more power would have to be than the ordinary Heat pump operation.
Es hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn den Abtauleitungen und den Verdampferleitungen des Verdampfers jeweils ein Verteiler vorgeschaltet und ein Sammler nachgeschaltet ist. Dabei können einerseits der Kondensatsammler und Kondensatverteiler an einer Seite des Verdampfers und der Verdampfersammler und Verdampferverteiler an einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Verdampfers orthogonal zur Durchströmungsrichtung der den Verdampfer durchströmenden Luft platziert werden. Andererseits können die Verteiler und Sammler aber auch auf einer gemeinsamen Seite des Verdampfers angeordnet werden. Schließlich können die Verteiler und Sammler auch in den Verdampfer integriert sein. Die bereits erwähnten Absperrventile sind entweder an den Sammlern und Verteilern oder in einem Rohrabschnitt zwischen den Sammlern und Verteilern und dem Verdampfer platziert.It has proven to be particularly advantageous in practice when the defrosting lines and the evaporator lines of the evaporator in each case upstream of a distributor and a collector is connected downstream. On the one hand, the condensate collector and condensate distributor on one side of the evaporator and the evaporator collector and Ver steam distributors are placed on a second opposite side of the evaporator orthogonal to the flow direction of the air flowing through the evaporator. On the other hand, the manifold and collector can also be arranged on a common side of the evaporator. Finally, the manifolds and collectors can also be integrated into the evaporator. The shut-off valves already mentioned are placed either on the collectors and manifolds or in a pipe section between the collectors and manifolds and the evaporator.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verteilpunkt als 2-Wege-Ventil mit einem Eingangsanschluss und zwei Ausgangsanschlüssen ausgebildet. Der Ausgang des Verflüssigers ist dabei mit dem Eingangsanschluss, der erste Ausgangsanschluss ist mit der Umgehungsleitung der Abtaupassage und der zweite Ausgangsanschluss ist mit der Ringleitung des Kältekreislaufs gekoppelt. An Stelle eines 2-Wege-Ventils können auch zwei 1-Weg-Ventile eingesetzt werden, die in der Umgehungsleitung und der Ringleitung platziert sind.In A preferred embodiment of the invention is the distribution point as a 2-way valve formed with an input terminal and two output terminals. The outlet of the condenser is here with the input terminal, the first output terminal is with the deflate bypass bypass line and the second output port is with the loop of the refrigeration cycle coupled. Instead of a 2-way valve can also two 1-way valves be used in the bypass and the loop are placed.
Erfindungsgemäß können jeweils eine Verdampferleitung und eine Abtauleitung des Verdampfers nicht nur einen Abschnitt des Verdampfers bildend nebeneinander, sondern vielmehr auch gemeinsam in einer als Koaxialleitung ausgebildeten Kombinationsleitung zusammengefasst sein. Dabei befindet sich im Ringspalt der Koaxialleitung das den Kondensatordruck aufweisende Kältemittel zum Abtauen und im Innenrohr das den Verdampferdruck aufweisende Kältemittel zum Kühlen des Abschnitts des Verdampfers. Durch die als Koaxialleitung ausgebildete Kombinationsleitung wird eine optimale Wärmeleitung von dem den Kondensatordruck aufweisenden Kältemittel zu der Verdampferoberfläche erzielt. Während des Abtauvorgangs wird der Wärmestrom von den Kühlrippen zum Verdampferrohr unterbrochen, wobei für den Abtauvorgang dieselben räumlichen Wärmeleitbedingungen wie bei der Verdampfung vorliegen. Die Anordnung der Kühlrippen der Verdampferrohre kann dahingehend auch optimiert werden.According to the invention can each an evaporator line and a defrost line of the evaporator not only one section of the evaporator forming side by side, but rather, also together in a combination line designed as a coaxial line be summarized. This is located in the annular gap of the coaxial line the condenser pressure having refrigerant for defrosting and in the Inner tube containing the evaporator pressure refrigerant for cooling the Section of the evaporator. By trained as a coaxial line Combination line is an optimal heat conduction of which the condenser pressure having refrigerant scored to the evaporator surface. While the defrosting process becomes the heat flow from the cooling fins interrupted to the evaporator tube, wherein for the defrosting the same spatial Wärmeleitbedingungen as in the evaporation. The arrangement of the cooling fins of Evaporator tubes can also be optimized to that effect.
Bei der erfindungsgemäßen abschnittsweisen Anordnung von Verdampferleitungen und Abtauleitungen im Verdampfer, beispielsweise in der Ausführung als Kombinationsleitung, muss die Verdampferleitung in mehrere der Anzahl der notwendigen Abschnitte des Verdampfers entsprechenden Anzahl von parallelen Zweige aufgeteilt werden. Dies ist deshalb erforderlich, da ansonsten ein Großteil der gesamten Verdampferleistung dem abzutauenden Abschnitt entzogen wird, was dazu führt, dass die Leistung zum Abtauen nicht mehr ausreicht.at the sections according to the invention Arrangement of evaporator lines and defrosting lines in the evaporator, for example, in the execution As a combination line, the evaporator line must be in several of the Number of necessary sections of the evaporator corresponding Number of parallel branches to be split. This is why required, otherwise a large part of the total evaporator capacity deprived of the portion to be defrosted, resulting in that the power to defrost is no longer sufficient.
Bei der als Koaxialleitung ausgebildeten Kombinationsleitung ist zu Beginn des Abtauvorgangs eine verstärkte Wärmeleitung von dem als „warmes" Kondensat vorliegenden und den Kondensatordruck aufweisenden Kältemittel zu dem verdampfenden Kältemittel zu verzeichnen. Dadurch verdampft das den Verdampferdruck aufweisende Kältemittel bereits relativ schnell auf den ersten Zentimetern. Das nunmehr als Dampf vorliegende Kältemittel verursacht dann aber einen wesentlich schlechteren Wärmeübergang von dem sich im Innenrohr befindlichen Kältemittel zu dem sich im Ringspalt befindlichen Kältemittel, das als Kondensat vorliegt, weshalb sich dann zunehmend eine Wärmeleitung zur Verdampferoberfläche einstellt und diese dadurch enteist wird.at the combination line designed as a coaxial line is closed Beginning of defrosting increased heat transfer from the present as a "warm" condensate and the condenser pressure having refrigerant to the evaporating refrigerant to record. As a result, evaporates the evaporator pressure having refrigerant already relatively fast on the first centimeters. That now as a vapor refrigerant but then causes a much poorer heat transfer from the refrigerant located in the inner tube to the in the annular gap located refrigerant, which is present as condensate, which is why then increasingly a heat conduction to the evaporator surface and this is de-iced.
Damit die Unterkühlungsleistung auch bei Außentemperaturen unter 0°C zur Abtauung des Verdampfers ausreicht, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der abzutauende Abschnitt abgedeckt. Für diesen Zweck weist jeder Abschnitt des Verdampfers jeweils eine klappbare und ggf. thermisch isolierende Abdeckung auf oder es ist eine einzelne verfahrbare, streifenartige klappbare Abdeckung für alle Abschnitte des Verdampfers gemeinsam vorgesehen. Für den letzteren Fall erstreckt sich die auf einem Schlitten angeordnete streifenartige Abdeckung zwischen den Führungsschienen einer vorzugsweise elektromotorisch angetriebenen Vortriebseinrichtung.In order to the supercooling performance even at outside temperatures below 0 ° C sufficient to defrost the evaporator is, according to a preferred embodiment the invention covered the portion to be defrosted. For this Purpose, each section of the evaporator each have a hinged and optionally thermally insulating cover or it is a single movable, strip-like hinged cover for all sections provided the evaporator together. For the latter case extends itself arranged on a carriage strip-like cover between the guide rails a preferably electric motor driven propulsion device.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die klappbare Abdeckung und das Absperrventil der Abtauleitung eines Abschnitts des Verdampfers unter Verwendung einer zentralen Steuer- und Regeleinrichtung miteinander gekoppelt. Die Ansteuerung der klappbaren Abdeckung und des Absperrventils erfolgt derart, dass sich die klappbare Abdeckung und das Absperrventil immer wechselseitig im Öffnungs- und Schließzustand befinden. Das heißt, einem zum Zwecke des Abtauens eines Abschnitts des Verdampfers geöffneten Absperrventil der Abtauleitung ist eine geschlossene Abdeckung zugeordnet.In A preferred embodiment of the invention is the hinged Cover and the shut-off valve of the defrosting line of a section of the evaporator using a central control and regulating device coupled together. The control of the hinged cover and the shut-off valve is such that the hinged cover and the shut-off valve always mutually in the open and closed state are located. This means, one opened for the purpose of defrosting a portion of the evaporator Shut-off valve of the defrost line is assigned a closed cover.
Um einen luftseitigen Wärmeaustausch zwischen den einzelnen Abschnitten des Verdampfers zu verhindern, sind bevorzugt zwischen den einzelnen Abschnitten des Verdampfers parallel zu den Abtauleitungen sich erstreckende Trennelemente, beispielsweise Trennbleche, vorgesehen.Around an air-side heat exchange between the individual sections of the evaporator to prevent are preferred between the individual sections of the evaporator parallel to the Abtauleitungen extending separating elements, For example, dividers, provided.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zum Betrieb des Abtausystems für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen unter Verwendung der Vorrichtungsmerkmale der zuvor beschriebenen Abtauanlage folgende Verfahrensschritte:
- a. zumindest teilweise Freigabe des Strömungspfades der Umgehungsleitung unter Verwendung des als 2-Wege-Ventil ausgebildeten Verteilpunktes,
- b. Öffnen des Absperrventils einer Abtauleitung des Verdampfers und Schließen der übrigen Absperrventile des Verdampfers,
- c. nach erfolgtem Abtauen eines Abschnitts des Verdampfers Wiederholung des Verfahrensschritts b. für alle weiteren Abtauleitungen und Verdampferleitungen des Verdampfers zeitlich nacheinander und
- d. Verschließen des Strömungspfades der Umgehungsleitung unter Verwendung des als 2-Wege-Ventil ausgebildeten Verteilpunktes.
- a. at least partially releasing the flow path of the bypass line using the distribution point designed as a 2-way valve tes,
- b. Opening the shut-off valve of a defrosting line of the evaporator and closing the remaining shut-off valves of the evaporator,
- c. after defrosting of a section of the evaporator repetition of the process step b. for all other Abtauleitungen and evaporator lines of the evaporator in chronological order and
- d. Closing the flow path of the bypass line using the designed as a 2-way valve distribution point.
Alternativ kann eine abschnittsweise Abtauung des Verdampfers ohne einer Unterbrechung des Kühl- oder Wärmepumpenbetriebs bei vollständiger Freigabe des Strömungspfades der Umgehungsleitung und bei vollständigem Verschließen des Strömungspfades der Ringleitung unter Verwendung des als 2-Wege-Ventil ausgebildeten Verteilpunktes erfolgen.alternative may be a partial defrost of the evaporator without an interruption of the cooling or heat pump operation when fully released of the flow path the bypass line and when completely closing the flow path the ring line using the designed as a 2-way valve Distribution point done.
Erfindungsgemäß lässt sich ferner auch eine gleichzeitige Abtauung aller Abschnitte des Verdampfers durch ein gleichzeitiges Öffnen aller Absperrventile der Abtauleitungen des Verdampfers realisieren. Diese Betriebsweise eignet sich vorzugsweise für den Übergangsbereich, um einem Gefrieren vorzubeugen. Durch eine Erhöhung der gesamten Verdampferoberflächentemperatur wird bei bestimmten klimatischen Bedingungen ein Gefrieren der kondensierten Luftfeuchtigkeit verhindert.According to the invention can be also a simultaneous defrosting of all sections of the evaporator by a simultaneous opening all shut-off valves of the defrosting of the evaporator realize. This mode of operation is preferably suitable for the transition area to freezing submissions. By an increase the total evaporator surface temperature In certain climatic conditions, a freezing of the condensed Humidity prevents.
Bei einer leistungsgeregelten Wärmepumpe muss der Verdampfer nicht größer dimensioniert werden, da die maximale Leistung im Temperaturbereich, in dem ein Zufrieren auftritt, nicht benötigt wird. Bei Temperaturen um 0°C wird etwa die halbe Nennleistung benötigt. Die Mehrleistung, die durch die größere Kondensatunterkühlung benötigt wird, kann deshalb ohne Mehraufwand leicht mit aufgenommen werden.at a power-controlled heat pump must the evaporator is not larger because of the maximum power in the temperature range in which one Freezing occurs, not needed becomes. At temperatures around 0 ° C About half the rated power is needed. The extra power that needed by the larger condensate subcooling, can therefore easily be included without additional effort.
Das erfindungsgemäße Abtausystem für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen lässt sich auch besonders vorteilhaft in Verbindung mit einem leistungsgeregelten Verdichter sowie natürlichen Kältemitteln, beispielsweise CO2, nutzen.The Abtausystem invention for evaporators of refrigeration systems and heat pumps can also be particularly advantageous in conjunction with a power-controlled compressor and natural refrigerants, such as CO 2 , use.
Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im Wesentlichen:
- • energetisch und anlagentechnisch effizienter Abtauprozess,
- • das für den Abtauprozess erforderliche Kältemittel wird nach dem Abtauprozess vollständig verdampft, wodurch eine Gefährdung der Verdichter durch zum Teil flüssiges Kältemittel verhindert wird,
- • es werden keine zusätzlichen Komponenten, wie z. B. Sammelbehälter, Pumpe, Heizstäbe, Phasentrenner oder Wärmespeicher, benötigt,
- • der Abtauprozess kann während des Kälte- bzw. Wärmepumpenbetriebs durchgeführt werden,
- • durch Verwendung von als Koaxialrohren ausgebildeten Kombinationsleitungen wird eine effiziente Wärmeübertragung zwischen dem im Ringspalt des Koaxialrohrs strömenden Kondensat und der Verdampferoberfläche erzielt und
- • durch Platzierung mehrerer voneinander unabhängig mit „warmen" Kondensat beaufschlagbaren Abtauleitungen im Verdampfer kann dieser sowohl vollständig als auch abschnittsweise abgetaut werden.
- • energetically and plant-technically efficient defrosting process,
- • the refrigerant required for the defrosting process is completely evaporated after the defrosting process, thus preventing any risk to the compressors due in part to liquid refrigerant,
- • there are no additional components, such as B. collecting container, pump, heating rods, phase separator or heat storage, requires
- The defrosting process can be carried out during the operation of the refrigeration or heat pump,
- • By using designed as a coaxial combination tubes efficient heat transfer between the flowing in the annular gap of the coaxial condensate and the evaporator surface is achieved and
- • By placing several independently with "warm" condensate acted upon defrosting in the evaporator this can be defrosted both completely and in sections.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich dem Fachmann des Weiteren aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Hinblick auf die anliegenden Zeichnungen; in diesen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description of preferred embodiments with regard to the attached drawings; in these show:
Die
Für den Fall,
dass alle Abschnitte des Verdampfers
Die
Absperrventile bzw. die Regelventile
Die
An
der vom Betrachter rechten Seite des Verdampfers
Die
Die
- 11
- Verflüssigercondenser
- 22
- Verdichtercompressor
- 33
- Expansionsorganexpansion element
- 44
- VerdampferEvaporator
- 4.14.1
- Verdampferleitungevaporator line
- 4.24.2
- Abtauleitungdefrost duct
- 4.34.3
- Kombinationsleitungcombination line
- 55
- Mehrwege-VentilMulti-way valve
- 5.15.1
- eingangsseitiger Anschlussinput side connection
- 5.25.2
- ausgangsseitiger Anschlussoutput side connection
- 5.35.3
- ausgangsseitiger Anschlussoutput side connection
- 66
- Ventilatorfan
- 77
- Verbindungsleitungconnecting line
- 7.17.1
- Umgehungsleitungbypass line
- 7.27.2
- Ringleitungloop
- 88th
- Absperrventilshut-off valve
- 99
- Kondensatsammlercondensate collector
- 1010
- Kondensatverteilercondensate distributor
- 1111
- Verdampfersammlerevaporator collector
- 1212
- Verdampferverteilerevaporator distributor
- 1313
- Mischpunktmixing point
- 1414
- Verteilpunktdistribution point
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