EP2418441B1

EP2418441B1 - Eisspeicher

Info

Publication number: EP2418441B1
Application number: EP20100008385
Authority: EP
Inventors: Sven-Olaf Klüe
Original assignee: Kluee Sven-Olaf
Current assignee: Kluee Sven-Olaf
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2030-08-11
Also published as: WO2012019792A1; MX2013001631A; BR112013003152A2; RU2013110238A; ES2411934T3; CL2013000392A1; EP2418441A1

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei Eisspeichern, wie sie insbesondere in Milchkühlungsanlagen verwendet werden.
Nach dem Melken muss Milch innerhalb von zwei Stunden auf 3 bis 5°C abgekühlt werden, um einen hohe Qualität der Milch zu gewährleisten. Die entmolkene Milch kann dabei mittels Lagerkühlung oder Durchflusskühlung abgekühlt werden. Bei beiden Kühlungsmethoden ist es bekannt, Kaltwasser zum Kühlen der Milch zu verwenden. Bei der Durchlaufkühlung wird ein Wärmetauscher eingesetzt, durch dessen einen Strömungskanal Milch, durch den anderen Kaltwasser geleitet wird. Es kommt zu einem Wärmeaustausch zwischen der warmen Milch und dem kalten Wasser, wodurch die Milch abgekühlt wird. Bei der Lagerkühlung befindet sich die Milch in einem Behälter, der durch kaltes Wasser herabgekühlt wird, wodurch dann auch die Milch gekühlt wird.
In Molkereibetrieben ist zur Kühlung von Milch eine hohe Kühlleistung in der Regel nicht kontinuierlich erforderlich. Vielmehr wird eine hohe Kühlleistung nur dann benötigt, wenn frisch entmolkene - und damit warme - Milch der
Ein Kältemodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird in der US 5 381 670 offenbart.
Um die zu installierende Kühlleistung der Anlage zu reduzieren, ist die Verwendung von Eisspeichern bekannt. Diese Eisspeicher können Kälte "zwischenspeichern". Eisspeicher werden dabei von Kältegeneratoren mit geringerer Leistung über einen gewissen Zeitraum "aufgeladen" und können die gespeicherte Kälteleistung, die über der Kälteleistung der Kältegeneratoren liegen kann, kurzfristig wieder abgeben. So kann sichergestellt werden, dass in der Anlage zur Kühlung von Milch trotz geringerer installierter Kühlleistung immer ausreichend gespeicherte Kühlleistung zur Kühlung der entmolkenen Milch zur Verfügung steht. Eine entsprechende Milchkühlungsanlage ist z.B. in der DE-A1-103 16 165 offenbart.
Die im Stand der Technik bekannten Eisspeicher umfassen ein mit Wasser gefülltes Eisspeicherbecken. In dem Eisspeicherbecken und mit diesem fest verbunden sind Rohrschlangen angeordnet, durch die ein Kältemittel fließen kann. Durch einen Wärmeaustausch über die Wände der Rohrschlange zwischen dem durch einen Kältegenerator auf eine niedrige Temperatur herunter gekühlte Kältemittel und dem Wasser im Eisspeicherbecken wird das Wasser im Eisspeicherbecken abkühlt. Es entsteht so ein Reservoir für Kaltwasser, welches zur Kühlung von Milch - bspw. durch Durchlaufkühlung - genutzt werden kann. Das nach der Kühlung von Milch erwärmte Wasser kann dem Eisspeicherbecken wieder zugeführt werden, wo es erneut abgekühlt wird. Die Rate, in der die im Eisspeicherbecken gespeicherte Kälteleistung abgegeben werden kann, wird als "Abschmelzleistung" bezeichnet.
Das Wasser im Eisspeicherbecken kann soweit abgekühlt werden, dass sich im Eisspeicherbecken wenigstens teilweise Eis bildet. Damit der beschriebene Kühlkreislauf des Wassers vom Eisspeicherbecken zur Milchkühlung und zurück jedoch nicht unterbrochen wird, muss bei der Eisbildung im Eisspeicherbecken darauf geachtet werden, dass zwischen Zu- und Ablauf des Wassers im Eisspeicherbecken grundsätzlich wenigstens ein Strömungskanal vorhanden ist.
Ist nur ein einziger Strömungskanal vorhanden und das Eisspeicherbecken ansonsten vergletschert bzw. vereist, so ist die vom Wasser überströmte Fläche auf Grund der Strömungskanalbildung klein, weshalb der Eisspeicher nur eine geringe Abschmelzleistung aufweist. Die abseits vom Strömungskanal liegenden Bereiche des Eisspeichers können im Falle der Vergletscherung nämlich nicht zur Kühlung des durch den Strömungskanal fließenden Wassers beitragen.
Bei den bekannten Eisspeicherbecken sind die Rohrschlangen in der Regel verzinkt. Durch Korrosion kann es zu irreparablen Schäden an der Rohrschlange kommen. In einem solchen Fall muss der gesamte Eisspeicher samt Rohrschlange und Eisspeicherbecken ausgetauscht werden. Dies ist ein aufwändiger und kostspieliger Vorgang.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Vorrichtungen zu schaffen, die eine einfache und kostengünstige Reparatur von Eisspeichern bei Korrosionsschäden erlaubt und die eine hohe Abschmelzleistung bei Eisspeichern gewährleistet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Vorrichtungen gemäß dem unabhängigen und der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Demnach betrifft die Erfindung ein Kältemodul zur Absenkung in ein mit einem ersten fluiden Medium gefülltes Eisspeicherbecken eines Eisspeichers, umfassend eine Rohranordnung, durch die eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für ein zweites fluides Medium miteinander verbunden sind, eine Systemhalterung, mit der das Kältemodul in dem Eisspeicherbecken befestigbar und an der die Rohranordnung befestigt ist, wobei an der Systemhalterung eine Einlassöffnung für das erste fluide Medium vorgesehen ist, und die Systemhalterung an der Unterseite des Kältemoduls mit der Einlassöffnung für das erste fluide Medium fluidverbundene Ausströmöffnungen aufweist, die so angeordnet sind, dass das aus den Ausströmöffnungen strömende erste Medium gleichmäßig über die Oberfläche des Kältemoduls verteilt wird, und wobei eine Lufteinblasungsvorrichtung (30) mit einer Luftzuführöffnung (32) und mehreren damit fluidverbundenen Luftausströmöffnungen (33) vorgesehen ist, wobei die Luftausströmöffnungen (33) so an der Unterseite (3) des Kältemoduls (1) angeordnet sind, dass die aus den Luftausströmöffnungen (33) strömende Luft gleichmäßig über die Oberfläche des Kältemoduls (1) verteilt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Eisspeicher umfassend ein mit einem ersten fluiden Medium gefülltes Eisspeicherbecken und wenigstens ein in das Eisspeicherbecken abgesenktes erfindungsgemäßes Kältemodul.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Satz zur Nachrüstung von Eisspeicherbecken, umfassend wenigstens zwei baugleiche, erfindungsgemäße Kältemodule, wobei die Einlassöffnung und Auslassöffnung für das zweite fluide Medium, die Luftzuführöffnungen sowie die Einlauföffnung für das erste fluide Medium der Kältemodule parallel verbunden sind.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Satz von Eisspeichern, umfassend wenigstens zwei baugleiche, erfindungsgemäße Kältemodule, die in jeweils einem Eisspeicherbecken abgesenkt sind, und Einlassöffnung und Auslassöffnung für das zweite fluide Medium, die Luftzuführöffnungen sowie die Einlauföffnung für das erste fluide Medium der Kältemodule parallel verbunden sind.
Nachfolgend seien einige in Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriff näher erläutert:

Zwei Öffnungen o.ä. gelten als "fluidverbunden", wenn die beiden so verbunden sind, dass ein Fluid von der ersten Öffnung so geführt wird, dass es durch einen definierten Kanal zur zweiten Öffnung strömen kann. Eine entsprechende Verbindung kann bspw. durch eine Rohrleitung erreicht werden.

Zwei oder mehr Öffnungen sind "parallel angeschlossen", wenn ein Fluidzustrom gleichmäßig auf die zwei oder mehr Öffnungen verteilt wird oder aus den zwei oder mehr Öffnungen stammende Fluidströme zusammengefasst werden. Eine entsprechende Aufteilung eines Fluidzustroms bzw. Zusammenfassung von Fluidströmen kann bspw. durch eine Y-förmige Leitung erfolgen. Vorrichtungen werden "parallel betrieben", wenn die gleichartigen Öffnungen an den Vorrichtungen parallel angeschlossen sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch einen modularen Aufbau eines Eisspeichers eine kostengünstige Reparatur bei Korrosionsschäden möglich ist.
Gemäß dem Hauptanspruch wird dazu ein Kältemodul umfassend eine Rohranordnung vorgeschlagen, welches in ein Eisspeicherbecken absenkbar ist. Treten bei einem solchen Kältemodul Korrosionsschäden auf, so muss lediglich das Kältemodul, nicht jedoch das Eisspeicherbecken bzw. der gesamte Eisspeicher ausgetauscht werden. Ebenfalls ist es möglich, dass bei bereits vorhandenen Eisspeichern mit Korrosionsschäden an der Rohrschlange lediglich die beschädigte Rohrschlange entfernt wird, während das Eisspeicherbecken erhalten bleibt. Das erfindungsgemäße Kältemodul kann dann in das bereits vorhandene Eisspeicherbecken abgesenkt werden, womit die Funktionsfähigkeit des Eisspeichers wieder hergestellt ist.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass in einem bereits vorhandenen oder neu zu installierenden Eisspeicherbecken mehr als ein Kältemodul abgesenkt wird, wobei die einzelnen Anschlüsse der wenigstens zwei Kältemodule so miteinander verbunden werden, dass sie parallel betrieben werden. Durch den Einsatz mehrerer parallel geschalteter Kältemodule ist es möglich eine beliebige Kälteleistung zu installieren, ohne dass es dazu einer speziellen Konstruktion und Anfertigung eines Kältemoduls bzw. einer Rohranordnung bedarf. Vielmehr wird durch eine einheitliche Größe von Kältemodulen, von denen parallel geschaltet auch mehrere in einem Eisspeicherbecken abgesenkt werden können, erreicht, dass ein beliebiges ganzzahliges Vielfaches der Kälteleistung eines einzelnen Kältemoduls als Gesamtkälteleistung installiert werden kann. Dadurch können die Kostenvorteile einer Serienproduktion bei Konstruktion und Fertigung der Kältemodule voll ausgenutzt werden können.
Ist auch ein bereits vorhandenes Eisspeicherbecken beschädigt oder soll ein neuer Eisspeicher installiert werden, so ist erfindungsgemäß ein Satz von Eisspeichern vorgesehen. Der Satz von Eisspeichern umfasst dabei mehrere standardisierte Kältemodule, die - wie oben beschrieben - parallel betrieben werden und jeweils in einem auf die Größe und Kälteleistung der Kältemodule angepassten Eisspeicherbeckens abgesenkt sind. Indem jedes Kältemodul in einem eigenen Eisspeicherbecken abgesenkt ist, können die Vorteile der Serienproduktion, wie sie bereits für die Kältemodule beschrieben wurden, auch auf die Eisspeicherbecken übertragen werden. Abhängig von der gewünschten Gesamtkälteleistung wird die Anzahl von Eisspeichern mit Eisspeicherbecken und darin abgesenkten Kältemodulen bestimmt, die parallel betrieben die gewünschte Gesamtkälteleistung liefern.
Um die Abschmelzleistung eines Eisspeichers zu erhöhen, ist bei dem erfindungsgemäßen Kältemodul vorgesehen, dass eine Einlassöffnung für das erste fluide Medium vorgesehen ist, und die Systemhalterung an der Unterseite des Kältemoduls Ausströmöffnungen aufweist, die mit der Einlassöffnung für das erste fluide Medium fluidverbunden und so angeordnet sind, dass das aus den Ausströmöffnungen strömende erste Medium gleichmäßig über die Oberfläche des Kältemoduls verteilt wird. Bei dem ersten fluiden Medium handelt es sich um das gleiche fluide Medium, mit dem das Eisspeicherbecken gefüllt ist, vorzugsweise insbesondere das vom Prozess zurückfließende erwärmte Wasser.
Durch den Zulauf des ersten fluiden Mediums über das erfindungsgemäße Kältemodul wird erreicht, dass das dem Eisspeicherbecken zufließende erste fluide Medium gleichmäßig über der Oberfläche der Unterseite des Kältemoduls verteilt wird. Indem der Zulauf des ersten fluiden Mediums über die gesamte Oberfläche der Unterseite des Kältemoduls erfolgt wird die Bildung eines einzelnen Strömungskanals, der eine starke Absenkung der Abschmelzleistung zur Folge hätte, effektiv verhindert.
Indem die Zuführung des ersten fluiden Mediums zum Eisspeicherbecken über das erfindungsgemäße Kältemodul erfolgt, wird weiterhin erreicht, dass bei bereits vorhandenen Eisspeicherbecken, bei denen die Zuleitung des ersten fluiden Mediums punktuell erfolgt, die Abschmelzleistung durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Kältemoduls deutlich erhöht werden kann. Dieser Vorteil tritt insbesondere auch bei dem erfindungsgemäßen Satz zur Nachrüstung von Eisspeicherbecken auf.
Um die Abschmelzleistung weiter zu erhöhen, umfasst das erfindungsgemäße Kältemodul weiterhin eine Lufteinblasungsvorrichtung. Die Lufteinblasungsvorrichtung weist dabei eine Luftzuführöffnungen und mehrere damit fluidverbundene, an der Unterseite des Kältemoduls angeordnete Luftausströmöffnungen auf, wobei die Luftausströmungsöffnungen so angeordnet sind, dass die aus der Luftausströmöffnungen strömende Luft gleichmäßig über die Oberfläche des Kältemoduls verteilt wird. Durch die gleichmäßig über die Oberfläche des Kältemoduls verteilte Einblasung von Luft wird eine erhöhte Turbulenz im Eisspeicherbecken, zumindest im Bereich des Kältemoduls, erreicht. Auf Grund der so erreichten Turbulenz wird die Bildung von Strömungskanälen und damit eine Absenkung der Abschmelzleistung effektiv verhindert.
Auch wenn das erste fluide Medium ausschließlich in flüssiger Phase vorliegt, wird durch die Einblasung von Luft eine Verbesserung des Eisspeichers erreicht. Durch die Lufteinblasung werden alle Bereiche des Eisspeicherbeckens, zumindest jedoch der Bereich des Kältemoduls durchmischt. Durch die ständige Durchmischung des aus den Ausströmöffnungen des Kältemoduls zufließenden ersten Mediums mit dem im Eisspeicherbecken, wird eine homogene Temperaturverteilung im Eisspeicherbecken erreicht. Die Ausbildung einzelner Temperaturzonen innerhalb des Eisspeicherbeckens und damit ggf. Temperaturschwankungen im dem Eisspeicherbecken entnommenes erstes fluides Medium wird also vermieden.
Es ist bevorzugt, wenn die Einlassöffnung und die Auslassöffnung für das zweite fluide Medium, die Einlassöffnung für das erste fluide Medium und/oder die Luftzuführöffnung an der Oberseite des Kältemoduls angeordnet sind.
Es ist weiter bevorzugt, wenn die Systemhalterung wenigstens teilweise rohrförmig ausgeführt ist und die Eingangsöffnung für das erste fluide Medium mit den Ausströmöffnungen für das erste fluide Medium durch die rohrförmigen Teile der Systemhalterung miteinander fluidverbunden sind. Das von der Eingangsöffnung zu den Ausströmöffnungen fließende erste fluide Medium wird also durch die Systemhalterung geleitet.
Weiter bevorzugt ist es, wenn am Kältemodul eine Auslassöffnung und wenigstens eine damit fluidverbundene Einströmöffnung für das erste Medium vorgesehen ist, wobei die Einströmöffnung zwischen Ober- und Unterseite des Kältemoduls und die Auslassöffnung vorzugsweise an der Oberseite des Kältemoduls angeordnet ist. Indem bei einem entsprechend ausgestalteten Kältemodul das erste fluide Medium aus dem Eisspeicherbecken über die Einströmöffnung des Kältemoduls entnommen werden kann, muss an dem Eisspeicherbecken, in das ein entsprechendes Kältemodul abgesenkt wird, keinerlei Ein- oder Auslassöffnungen vorgesehen sein. Das Eisspeicherbecken kann demnach sehr einfach aufgebaut sein. Bei bereits vorhandenen Eisspeicherbecken können vorhandene Ein- und Auslassöffnungen unbenutzt bleiben und geschlossen werden. Dies bietet den Vorteil, dass unabhängig von an einem bereits vorhandenen Eisspeicherbecken vorgesehenen Ein- und Auslassöffnungen eine "standardisierte" Strömung im Eisspeicherbecken ergibt und so die Kälteleistung des Eisspeichers unabhängig von gegebenenfalls vorhandenen Ein- und Auslässen an dem Eisspeicherbecken vorhersagbar ist.
Weiter bevorzugt ist es, wenn die Auslassöffnung an der Oberseite des Kältemoduls und die Einströmungsöffnung zwischen Ober- und Unterseite des Kältemoduls über einen rohrförmigen Teil der Systemhalterung miteinander fluidverbunden sind.
Alternativ ist es natürlich weiterhin möglich, bereits vorhandene Ein- und Auslässe an einem Eisspeicherbecken zu nutzen. Auch ist es möglich, bei erfindungsgemäßen Eisspeichern einen Ausfluss an dem Eisspeicherbecken vorzusehen. Die Komplexität des Eisspeicherbeckens wird dadurch nur unwesentlich erhöht.
Die Rohranordnung kann vorzugsweise als Rohrschlangen ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich als mehrfach verschachtelte Rohranordnung einen Plattenkühler oder eine Verdampferplattenanordnung vorzusehen.
Bevorzugt ist es, wenn es sich bei dem ersten fluiden Medium um Wasser, bei dem zweiten fluiden Medium um Kälteflüssigkeit handelt. Die Rohranordnung ist bevorzugt verzinkt oder aus Edelstahl.
Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1a-c:: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kältemoduls;
Figur 2a, b:: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Eisspeichers mit einem Kältemodul gemäß Figur 1;
Figur 3:: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Satzes zur Nachrüstung von Eisspeicherbecken mit Kältemodulen gemäß Figur 1;
Figur 4:: ein erstes Ausführungsbeispiel eines Satzes von Eisspeichern mit Kältemodulen gemäß Figur 1;
Figur 5:: ein erstes Ausführungsbeispiel eines Eisspeicherbeckens; und
Figur 6:: ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Eisspeichers.

In Figuren la bis c ist ein erfindungsgemäßes Kältemodul 1 in drei verschiedenen Ansichten dargestellt, wobei Figur 1a die Vorderansicht, Figur 1b die rechte Seitenansicht und Figur 1c die Untersicht des Kältemoduls 1 darstellt.
Das Kältemodul 1 umfasst eine Rohranordnung 10 und eine Systemhalterung 20.
Die Rohranordnung 10 ist, wie dargestellt, mehrfach geschlungen und verbindet eine Einlassöffnung 11 mit einer Auslassöffnung 12. Bei der Rohranordnung 10 handelt es sich also um eine Rohrschlange. Durch die Einlassöffnung 11 in die Rohranordnung 10 einströmendes zweites fluides Medium durchläuft die gesamte Rohranordnung 10, bevor es an der Auslassöffnung 12 wieder austritt. Ein- und Auslassöffnungen 11, 12 sind dabei an der Oberseite 2 des Kältemoduls 1 angeordnet.
Die Systemhalterung 20 umfasst zwei U-förmige Halteelemente 21, an denen die Rohranordnung 10 befestigt ist. Das Querteil 22, sowie die Seitenteile 23, 24 der Halteelemente 21 sind rohrförmig ausgebildet. An dem an der Oberseite 2 des Kältemoduls 1 befindlichen Ende des einen Seitenteils 23 jedes Halteelementes 21 ist jeweils eine Einlassöffnung 25 für ein erstes fluides Medium vorgesehen. Diese Einlassöffnung 25 ist auf Grund der rohrförmigen Ausgestaltung des einen Seitenteils 23 und dem Querteil 22 fluidverbunden mit einer jeweils an den Querteilen 22 vorgesehenen Ausströmöffnungen 26. Durch die Einlassöffnung 25 hineinströmendes erstes fluides Medium fließt demnach durch das Halteelement 21 und strömt an den Ausströmöffnungen 26 heraus. Die Auslassöffnungen 26 sind dabei so angeordnet, dass das aus den Ausströmöffnungen 26 strömende erste Medium gleichmäßig über die Oberfläche - d.h. die Unterseite 3 - des Kältemoduls 1 verteilt wird.
An dem anderen Seitenteil 24 jedes Halteelementes 21 ist im oberen Bereich zwischen Ober- und Unterseite 2, 3 des Kältemoduls 1 eine Einströmöffnung 27 für das erste Medium vorgesehen. Diese Einströmöffnung 27 ist über das rohrförmige andere Seitenteil 24 mit der Auslassöffnung 28 für das erste fluide Medium, welche an der Oberseite 2 des Kältemoduls 1 angeordnet ist, fluidverbunden. Durch die Einströmöffnung 27 einströmendes erstes fluides Medium kann also über das rohrförmige andere Seitenteil 24 zur Auslassöffnung 28 gelangen. Um zu verhindern, dass das erste fluide Medium direkt von der Einlassöffnung 25 zur Auslassöffnung 28 gelangt, ist durch eine Trennwand (nicht dargestellt) im Bereich 29 ein direkter Fluidstrom durch das Halteelement 21 unterbunden.
Das Kältemodul 20 weist weiterhin eine Lufteinblasungsvorrichtung 30 auf. Die Lufteinblasungsvorrichtung 30 besteht aus einem Rohrleitungssystem 31, wobei an der Oberseite 2 des Kältemoduls 1 eine Luftzuführöffnung 32 vorgesehen ist. Die Luftzuführöffnung 32 ist über das Rohrsystem 31 mit einer an der Unterseite 3 des Kältemoduls 1 angeordneten gitterartigen Struktur 32 verbunden. An der gitterartigen Rohrleitungsstruktur 32 sind Luftausströmöffnungen 33 vorgesehen, durch die dem Rohrsystem 31 über die Luftzuführöffnung 32 zugeführte Luft entweichen kann. Die Auslassöffnungen 33 sind dabei so angeordnet, dass die daraus ausströmende Luft gleichmäßig über die Oberfläche - d.h. die Unterseite 3 - des Kältemoduls 1 verteilt wird.
Die Systemhalterung 20 weist weiterhin Füße 40 auf, mit denen die Systemhalterung 20 in einem Eisspeicherbecken 50 befestigbar ist. Dabei ist es möglich, dass das Kältemodul 1 ausschließlich auf Grund seines Gewichtes und der daraus resultierenden Reibungskraft zwischen den Füße 40 und dem Eisspeicherbecken 50 als befestigt im Sinn dieser Erfindung gilt. Zusätzlich ist es möglich, dass die Füße 40 an dem Eisspeicherbecken 50 durch andere Maßnahmen, bspw. eine Punktschweißverbindung, befestigt werden. Es ist aber auch möglich, weitere oder alternative Sicherungselemente vorzusehen, mit denen das Kältemodul 1 beispielsweise an den Seitenwänden eines Eisspeicherbeckens befestigt werden kann.
Die Funktionsweise des Kältemoduls 1 aus Figuren 1a bis c wird nun anhand der Figuren 2a, b erläutert. Bei dem in Figuren 2a, b dargestellten Ausführungsbeispiel kann es sich zum einen um einen erfindungsgemäßen Eisspeicher mit einem Kältemodul 1 und einem Eisspeicherbecken 50 handeln. Ebenso gut kann es sich aber auch um ein bereits vorhandenes Eisspeicherbecken 50 handeln, welches mit einem erfindungsgemäßen Kältemodul 1 nachgerüstet ist. Auf Grund der wesentlichen Übereinstimmung zwischen diesen beiden Varianten werden sie in der nachfolgenden Erläuterung daher in einem einzigen Ausführungsbeispiel zusammengefasst behandelt.
Das Kältemodul 1 aus Figuren 1a bis c ist, wie in Figuren 2a, b dargestellt, in ein Eisspeicherbecken 50 abgesenkt. Das Eisspeicherbecken 50 ist mit einem ersten fluiden Medium gefüllt. Das Kältemodul 1 gilt allein auf Grund seiner Gewichtskraft und der daraus resultierenden Reibung zwischen Füßen 40 und Eisspeicherbecken 50 als befestigt im Sinne dieser Anmeldung.
Die beiden Einlassöffnungen 25 sind über Rohrleitungen 60 so miteinander verbunden, dass durch die Rohrleitungen 60 fließendes erstes fluides Medium gleichmäßig auf die beiden Einlassöffnungen 25 verteilt wird. Sie sind also parallel angeschlossen. Auch die beiden Auslassöffnungen 28 an den Halteelementen 21 sind parallel angeschlossen, d.h. über ein Rohrleitungssystem so miteinander verbunden, dass über das Rohrleitungssystem 61 gleichmäßig erstes fluides Medium durch die Auslassöffnungen 28 aus dem Eisspeicherbecken 50 entnommen werden kann.
Die Ein- und Auslassöffnungen 11, 12 der Rohranordnung 10 für das zweite fluide Medium sind über Rohrleitungen 62, 63 in einen nicht dargestellten Kühlkreislauf eingebunden. Dieser Kühlkreislauf umfasst einen Kältegenerator (nicht dargestellt), der das zweite fluide Medium auf eine niedrige Temperatur herabkühlt, bevor es durch die Rohrleitung 62 in die Einlassöffnung 11 der Rohranordnung 10 strömt. Während das zweite fluide Medium durch die Rohranordnung 10 strömt, kommt es über die Wand der Rohranordnung 10 zu einem Wärmeaustausch mit dem im Eisspeicherbecken 50 befindlichen ersten fluiden Mediums, wodurch sich das erste fluide Medium abkühlt, während sich das zweite fluide Medium in der Rohranordnung 10 erwärmt. Das erwärmte zweite fluide Medium strömt aus der Auslassöffnung 12 durch die Rohrleitungen 63 zurück zum Kältegenerator, wo es erneut abgekühlt wird. Es entsteht somit ein geschlossener Kühlmittelkreislauf für das zweite fluide Medium.
Wie bereits beschrieben, wird das erste fluide Medium im Eisspeicherbecken 50 durch auf Grund von Wärmeaustausch mit dem zweiten fluiden Medium in der Rohranordnung 10 abgekühlt. Das gekühlte erste fluide Medium kann über die Einströmöffnungen 27, den Auslassöffnungen 28 und den Rohren 61 dem Eisspeicherbecken 50 entnommen werden. Das gekühlte erste fluide Medium kann so beispielsweise einem Wärmetauscher zur Milchkühlung (nicht dargestellt) zugeführt werden. In einem entsprechenden Wärmetauscher wird das erste fluide Medium erwärmt und anschließend über die Rohrleitungen 60 dem Kältemodul 1 zugeführt.
Das erwärmte erste fluide Medium strömt durch die Einlassöffnungen 25 und den Halteelementen 21 zu den Ausströmöffnungen 26 am Querteil 22 der Halteelemente 21. Dort tritt das erwärmte erste fluide Medium aus und durchmischt sich mit dem in dem Eisspeicherbecken 50 befindlichen ersten fluiden Medium. Auf Grund der Durchmischung kommt es zu einem Wärmeaustausch zwischen dem im Eisspeicherbecken 50 befindlichen kälteren ersten fluiden Medium und dem zuströmenden, wärmeren ersten fluiden Medium, wodurch letzteres abgekühlt wird.
Die Ausströmöffnungen 26 sind so angeordnet, dass das erste fluide Medium gleichmäßig über die Oberfläche bzw. die Unterseite 3 des Kältemoduls 1 verteilt wird. Dadurch wird erreicht, dass sich im Eisspeicherbecken 50 keine Zonen ausschließlich mit frisch zugeflossenem ersten fluiden Mediums ausbilden, die dann gegenüber den übrigen Bereichen im Eisspeicherbecken eine erhöhte Temperatur aufweisen würden. Auch wird so verhindert, dass es im Falle von Vereisung des ersten fluiden Mediums im Eisspeicherbecken 50 keine Ausbildung eines einzigen Strömungskanäls vom Einzum Auslass für das erste fluide Medium kommt, was eine Verringerung der Abschmelzleistung zur Folge hätte. Vielmehr wird durch die erfindungsgemäße Art der Zuführung des ersten fluiden Mediums die Ausbildung eines Strömungskanals effektiv vermieden.
Als zusätzliche Maßnahmen zur Homogenisierung des im Eisspeicherbecken 50 befindlichen ersten fluiden Mediums und zur Vermeidung der Ausbildung eines Strömungskanals ist eine Lufteinblasungsvorrichtung 30 vorgesehen. Die Lufteinblasungsvorrichtung 30 ist über eine Rohrleitung 64 mit einer Druckluftquelle (nicht dargestellt) verbunden. Die durch die Luftzuführöffnung 32 in die Lufteinblasungsvorrichtung 30 einströmende Druckluft entweicht im Bereich der Unterseite 3 des Kältemoduls 1 durch die dort vorgesehenen Luftausströmöffnungen 33. Die Luftausströmöffnungen 33 sind dabei so angeordnet, dass die ausströmende Luft gleichmäßig über die Oberfläche des Kältemoduls 1 verteilt wird. Durch die eingeblasene Luft werden im Eiswasserbecken 50 Turbulenzen verursacht, die zu einer Homogenisierung des im Eisspeicherbeckens 50 befindlichen ersten fluiden Mediums führt. Durch entsprechende Turbulenzen wird außerdem sichergestellt, dass im Falle der Vereisung des im Eisspeicherbeckens 50 befindlichen ersten fluiden Mediums eine gleichmäßige Vereisung entlang der Rohranordnung 10 erfolgt und insbesondere keine einzelnen Strömungskanäle zwischen einzelnen Ausströmungsöffnungen 26 und den Einströmöffnungen 27 entstehen. Letztere hätte eine unerwünschte Herabsenkung der Abschmelzleistung zur Folge.
Als erstes fluides Medium kann bevorzugt Wasser verwendet werden, während als zweites Fluidmedium vorzugsweise Kühlmittel verwendet wird. Die Rohranordnung 10 ist bevorzugt verzinkt oder aus Edelstahl.
Alternativ zu einer Rohrschlange als Rohranordnung 10 kann das zweite fluide Medium auch durch einen Plattenkühler oder eine Verdampferplattenanordnung geleitet werden. Dem Fachmann ist ohne Weiteres möglich anstelle einer Rohrschlange einen Plattenkühler vorzusehen.
In Figur 3 ist ein erfindungsgemäßer Satz zur Nachrüstung eines Eisspeicherbeckens 50 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Eisspeicherbecken bereits vorhanden und soll lediglich mit erfindungsgemäßen Kältemodulen 1 (vgl. Figuren 1a-c) nachgerüstet werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Eisspeicherbecken 50 iso dimensioniert, dass zwei erfindungsgemäße Kältemodule 1 in das Eisspeicherbecken 50 abgesenkt werden können. Die einzelnen Ein- und Auslassöffnungen bzw. Zuführöffnungen 11, 12, 25, 28, 32 der einzelnen Kältemodule 1 sind über Rohrleitungen 61 bis 64 parallel verbunden, womit die Kältemodule 1 parallel betrieben werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Satz zur Nachrüstung von Eisspeicherbecken ist also vorgesehen, dass abhängig von der Größe des Eisspeicherbeckens 50 die Anzahl der in das Eisspeicherbecken 50 abzusenkenden Kältemodule 1 gewählt wird. Die baugleichen und daher in Serienfertigung kostengünstig zu produzierenden Kältemodule 1 weisen dabei eine bestimmte Kälteleistung auf, bspw. 500 kWh. Indem mehrere solcher Kältemodule 1 in ein Eisspeicherbecken 50 abgesenkt werden, lässt sich als installierte Gesamtleistung beliebig ein ganzzahliges Vielfaches der Kälteleistung eines einzelnen Kältespeichermoduls 1 erreichen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird also eine Gesamtkälteleistung von 1000 kWh erreicht. Es sind aber auch Gesamtkälteleistungen von 1500 kWh, 2000 kWh, 2500 kWh, usw. möglich. Der erfindungsgemäße Satz zur Nachrüstung von Eisspeicherbecken 50 ermöglicht es also, bei Eisspeichern beliebiger Größe, deren Rohrschlange auf Grund von Korrosion nicht mehr verwendet werden kann, deren Eisspeicherbecken jedoch unbeschädigt ist, einfach mit erfindungsgemäßem Kältemodul bzw. einer Vielzahl derer nachzurüsten. Eine aufwändige Einzelanfertigung einer Rohrschlange, die für das noch vorhandene Eisspeicherbecken 50 genau passend wäre, entfällt somit.
Sollte bei einem vorhandenen Eisspeicher neben der Rohrschlange auch das Eisspeicherbecken 50 beschädigt sein, so ist erfindungsgemäß ein Satz von Eisspeichern vorgesehen, die jeweils ein erfindungsgemäßes Kältemodul 1 sowie ein an die Dimensionen dieses Kältemoduls 1 angepasstes Eisspeicherbecken 50 umfassen. Die Erfindung hat erkannt, dass eine beliebige Kälteleistung bzw. ein beliebiges Vielfaches einer bestimmten Kälteleistung erreicht werden kann, indem erfindungsgemäße Eisspeicher über Rohrleitungen 60-64 parallel betrieben werden. In Figur 4 ist ein entsprechender Satz von Eisspeichern mit entsprechenden Rohrleitungen 60-64 dargestellt Bei dem erfindungsgemäßen Satz von Eisspeichern kann also auf einen standardisierten Eisspeicher mit einer gewissen Kälteleistung zurückgegriffen werden und durch den parallelen Anschluss mehrere solcher Eisspeicher ein ganzzahliges Vielfaches der Kälteleistung eines einzelnen Eisspeichers als Gesamtkälteleistung erreicht werden. Der erfindungsgemäße Satz von Eisspeichern bietet den Vorteil, dass nicht nur auf standardisierte Kältemodule 1, sondern auch auf standardisierte Eisspeicherbecken 50 zurückgegriffen werden kann, was eine kostengünstige Serienproduktion ermöglicht.
In den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 1 bis 4 wird dem Eisspeicherbecken 50 das erste fluide Medium über Strömungskanäle im Kältemodul 1 entnommen. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, dass an dem Eisspeicherbecken 50 dafür ein Ausfluss 51 vorgesehen ist. Ein entsprechendes alternatives Eisspeicherbecken 50 mit Ausfluss 51 ist in Figur 5 dargestellt.
In Figur 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Eisspeichers gezeigt. Der Eisspeicher gemäß Figur 6 weist umfangreiche Parallelen zu dem Eisspeicher gemäß Figur 2 auf, weshalb auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 2 und 6 eingegangen.
Bei dem Kältemodul 1 des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 6 sind die Querteile 22 der Halteelemente 21 als nach unten offene U-Profile ausgebildet. Indem das Kältemodul 1 mit den Querteilen 22 auf dem Boden des Eisspeicherbeckens 50 aufliegt, ergeben sich Strömungskanäle in den Querteilen 22 für das erste fluide Medium. Die Querteile 22 sind mit Ausströmöffnungen 26 versehen, über die das erste fluide Medium gleichmäßig über die Oberfläche des Kältemoduls 1 verteilt wird.

Claims

Kältemodul (1) zur Absenkung in ein mit einem ersten fluiden Medium gefülltes Eisspeicherbecken (50) eines Eisspeichers, umfassend eine Rohranordnung (10), durch die eine Einlassöffnung (11) und eine Auslassöffnung (12) für ein zweites fluides Medium miteinander verbunden sind, eine Systemhalterung (20), mit der das Kältemodul (1) in dem Eisspeicherbecken (50) befestigbar und an der die Rohranordnung (10) befestigt ist, wobei an der Systemhalterung (20) eine Einlassöffnung (25) für das erste fluide Medium vorgesehen ist, und die Systemhalterung (20) an der Unterseite (3) des Kältemoduls (1) mit der Einlassöffnung (25) für das erste fluide Medium fluidverbundene Ausströmöffnungen (26) aufweist, die so angeordnet sind, dass das aus den Ausströmöffnungen (26) strömende erste Medium gleichmäßig über die Oberfläche des Kältemoduls (1) verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lufteinblasungsvorrichtung (30) mit einer Luftzuführöffnung (32) und mehreren damit fluidverbundenen Luftausströmöffnungen (33) vorgesehen ist, wobei die Luftausströmöffnungen (33) so an der Unterseite (3) des Kältemoduls (1) angeordnet sind, dass die aus den Luftausströmöffnungen (33) strömende Luft gleichmäßig über die Oberfläche des Kältemoduls (1) verteilt wird.
Kältemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (11) und die Auslassöffnung (12) für das zweite fluide Medium, die Einlassöffnung (25) für das erste fluide Medium und/oder die Luftzuführöffnung (32) an der Oberseite (2) des Kältemoduls (1) angeordnet sind.
Kältemodul nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemhalterung (20) wenigstens teilweise rohrförmig ausgeführt und die Einlassöffnung (25) für das erste fluide Medium mit den Ausströmöffnungen (26) für das erste fluide Medium durch die rohrförmigen Teile der Systemhalterung (20) fluidverbunden sind.
Kältemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass am Kältemodul (1) eine Auslassöffnung (28) und wenigstens eine damit fluidverbundene Einströmöffnung (27) für das erste Medium vorgesehen ist, wobei die Einströmöffnung (27) zwischen Ober- und Unterseite (2, 3) des Kältemoduls (1) und die Auslassöffnung (28) vorzugsweise an der Oberseite des Kältemoduls (1) angeordnet ist.
Kältemodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (27) und die Auslassöffnung (28) für das zweite fluide Medium über einen rohrförmigen Teil der Systemhalterung (20) miteinander fluidverbunden sind.
Kältemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung (10) als Rohrschlange oder Plattenkühler ausgeführt ist.
Kältemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste fluide Medium Wasser, das zweite fluide Medium Kälteflüssigkeit ist.
Kältemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung (10) verzinkt oder aus Edelstahl ist.
Eisspeicher umfassend ein mit einem ersten fluiden Medium gefülltes Eisspeicherbecken (50) und wenigstens ein in das Eisspeicherbecken (50) abgesenktes Kältemodul (1) gemäß Anspruch 1.
Eisspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisspeicherbecken (50) eine Auslauföffnung (51) für das erste fluide Medium aufweist.
Eisspeicher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemodul (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 weitergebildet ist.
Eisspeicher nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kältemodule (1) vorgesehen sind, welche im Eisspeicherbecken (50) abgesenkt sind, wobei Einlassöffnung (11) und Auslassöffnung (12) für das zweite fluide Medium, die Luftzuführöffnungen (32) sowie die Einlauföffnung (25) für das erste fluide Medium der Kältemodule (1) parallel verbunden sind.
Satz zur Nachrüstung von Eisspeicherbecken (50), umfassend wenigstens zwei baugleiche Kältemodule (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Einlassöffnung (11) und Auslassöffnung (12) für das zweite fluide Medium, die Luftzuführöffnungen (32) sowie die Einlauföffnung (25) für das erste fluide Medium der Kältemodule (1) parallel verbunden sind.
Satz von Eisspeichern, umfassend wenigstens zwei baugleiche Kältemodule (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die in jeweils einem Eisspeicherbecken (50) abgesenkt sind, und Einlassöffnung (11) und Auslassöffnung (12) für das zweite fluide Medium, die Luftzuführöffnungen (32) sowie die Einlauföffnung (25) für das erste fluide Medium der Kältemodule (1) parallel verbunden sind.