DE3341853A1 - Fluid-kuehlvorrichtung fuer klimaanlagen - Google Patents

Fluid-kuehlvorrichtung fuer klimaanlagen

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Description

P-HIR-12
PATENTANMELDUNG
" Fluid-Kühlvorrichtung für Klimaanlagen "
UlROSS INTERNATIONAL CORPORATION S.A.
70 Grand-Rue Luxemburg
" Fluid-Kühlvorrichtung für Klimaanlagen " üie Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Fluide von Klimaanlagen oder, ganz allgemein, für Arbeitsoder Betriebstluide.
Eine Anlage zum Kühlen von Fluiden umfasst eine Zentraleinheit zur Behandlung des Fluids, welches sodann durch Leitungen in den zu klimatisierenden Räumen montierten Konditioniereinheiten , oder Maschinen, oder Prozessen, bei welchen eine Kühlung notwendig ist, zugeführt wird.
Bei den bekannten Systemen ist die Kühlvorrichtung praktisch dauernd angeschlossen und das Fluid wird in der Zentraleinheit solcherart behandelt, dass es mit einer vorbestimmten Temperatur abgegeben wird, welche beständig durch einen Kühleffekt erzeugt wird.
In bestimmten Fällen werden verschiedene Kühlmittel der Kühlvorrichtung verwendet, jedoch ist,keine Einrichtung kompakter Bauart bekannt, welche gleichzeitig mit verschiedenen Kühlquellen arbeitet und ein Optimum an Effizienz gewährleistet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung der eingangserwähnten Gattung vorzuschlagen, welche einen grösstmöglichen Gebrauch von der Luft der äusseren Atmosphäre macht als Hauptkältequelle zwecks Einsparung an Energieverbrauch und hierzu vorsieht, verschiedene Kältequellen entweder gleichzeitig oder alternativ zu nutzen, und zwar in optimaler Weise zur Erzielung einer möglichst grossen Wirkung , wobei diese Kühlvorrichtung kompakt sowie einfach in ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise sein soll.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kühlvorrichtung der eingangserwähnten Gattung , im wesentlichen gekennzeichnet durch eine mechanische Kühlmaschine zur Aufbereitung des Fluids, welche mit mindestens einem, mit mindestens einem Verdampfer für die Vorrichtung in Reihe geschalteten, luftgekühlten FLüssigkeitskühler ( in der Folge mit Radiator bezeichnet ) bestückt ist, wobei der genannte Radiator gegenüber vom luftgekühlten Kondensator der
Kühlvorrichtung angeordnet ist und von einem für beide gemeinsamen, zwangsbewegten Luftstrom beaufschlagt wird, wobei der genannte Radiator bezüglich der Richtung des Kühlluftstroms vorzugsweise stromaufwärts vom Kondensator angeordnet ist, sowie eine Abzweigung mit einem Dreiwegventil, womit der Flüssigkeitsstrom durch den Radiator reduziert oder vollständig abgesperrt werden kann.
Es sei bemerkt, dass die Bezeichnung " Radiator " sich auf einen Wärmetauscher bezieht, in welchem eine Flüssigkeit , wie beispielsweise Wasser, durch einen Luftstrom gekühlt wird, wobei dieser Radiator ebenfalls eine freie Kühlschlange sein kann. Die Bezeichnung " luftgekühlter Kondensator " bezieht sich auf einen Wärmetauscher , in welchem das Kühlmittel einer hermetisch abgeschlossenen mechanischen Kühlmaschine in den flüssigen Zustand überführt wird, wobei dessen latente Wärme an die Luft abgegeben wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen, in welchen gleiche Teile mit den gleichen Referenzzahlen versehen sind, dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen :
Figur 1, ein Diagramm eines hydraulischen Kreislaufs der Vorrichtung <·,
Figur 2, eine s;chematische Darstellung mit Paaren 5 von Wärmetauschern , wobei jedes Paar aus einem Radiator und einem Kondensator besteht ;
Figur 3, eine alternative Ausführung des Systems nach Figur 2 ;
Figur 4, eine perspektivische Darstellung einer Kühlvorrichtung mit einer zweifachen Radiator-Kondensator Anordnung.
Aus den Zeichnungen ist zu ersehen, dass, was den hydraulischen Kreislauf ( Figur 1 ) anbelangt, die Vorrichtung zumindest einen Radiator 1 aufweist, welcher in Reihe geschaltet ist mit mindestens einem Verdampfer eines mechanischen Kühlkreislaufs.
Die Flüssigkeitszirkulation geschieht mittels einer Pumpeneinheit 3, welche, erforderlichenfalls ,
vorzugsweise zwei parallelgöschaltete Pumpen 4 und 5 aufweist, wobei diese Pumpei| abwechselnd arbeiten können. Der Radiator 1 ist mit einer Abzweigungsleitung 6 versehen, welche zu einem Dreiwegventil 7 zwischen dem Radiator 1 und dem Verdampfer 2 führt.
Die Anlage kann ebenfalls ein Ausdehnungsgefäss 10 aufweisen. Ein durch einen oder mehrere Ventilatoren erzeugter Strom von äusserer atmosphärischer Luft, angedeutet durch die Referenzzahl 11, beaufschlagt den Radiator 1 und unmittelbar danach den luftgekühlten Kondensator 9 der mechanischen Kältemaschine , welche desweiteren einen Kompressor 17, ein Drosselventil 18 und den Verdampfer 2 umfasst, welche durch geeignete Leitungen miteinander verbunden sind.
um zu erreichen, dass die ganze Anlage so kompakt wie nur möglich ist, sind die Radiatoren 1 und die Kondensatoren 9 der mechanischen Kältemaschine vorzugsweise wie in Figur 2 gezeigt angeordnet.
Aus den Figuren 1 und 2 ist zu ersehen, dass die Radiatoren, welche in Figur 2 vom Mehrfachtyp und mit 1 bezeichnet sind, bezüglich der Richtung des von einem oder mehreren Ventilatoren 12 erzeugten Luftstroms 11 immer stromaufwärts von den Kondensatoren 9 liegen. Das Kühlmittel der versiegelten mechanischen Kühlmaschine wird in den flüssigen Zustand überführt und seine latente Wärme im Kondensator an die Luft abgegeben.
In diesem Falle kommt die atmosphärische Luft in Kontakt mit dem Radiator , bevor sie durch irgendeine andere Komponente des Systems, das heisst durch den luftgekühlten Kondensator , aufgeheizt wurde ; die Wichtigkeit dieses Umstandes ergibt sich aus der folgenden Beschreibung.
Desweiteren reduziert die genannte Anordnung nicht nur die Abmessungen der verschiedenen Teile der Vorrichtung, sondern reduziert auch die Anzahl der benötigten Ventilatoren 12 auf ein Minimum, da der durch den Radiator und den Kondensator hindurchtretende Luftstrom nur ein einziger Luftstrom ist.
BAD ORiGJNAL
.*■
Die Figur 3 zeigt eine alternative Anordnung für die Bestandteile der Vorrichtung, mit einem hier mit 13 bezeichneten Radiator , welcher gegenüber von einem hier mit 14 bezeichneten Kondensator angeordnet ist. Der Ventilator 15 saugt die Luft aus der Mittelzone zwischen den beiden genannten Tauschern 13 und 14, so dass der Luftstrom 16, auch hier ein einziger Luftstrom, zum Teil mit dem Radiator 13 in Kontakt kommt und zum Teil mit dem Kondensator 14.
Die Vorrichtung ist dazu bestimmt, einen Flüssigkeitsstrom auf eine von Thermostaten oder anderen Signalen diktierte Temperatur abzukühlen.
Wenn die dargestellte Anordnung und ebenfalls die weiteroben beschriebene Anordnung und Kombination von Radiator und Kondensator vorgesehen werden, arbeitet die Anlage gemäss folgenden alternativen Verfahren :
Fall A : Die Temperatur der in die Kühlvorrichtung eintretenden Flüssigkeit ist niedriger als die äussere atmosphärische Temperatur ; in diesem Fall , welchen man 0 sozusagen als " Sommer-Betriebsbedingung " bezeichnen kann, kann der Radiator natürlich nicht durch die atmosphärische Luft gekühlt werden, welche wärmer als die Flüssigkeit ist ·τ deshalb wird das Dreiwegventil so eingestellt, dass der Radiator ausser Betrieb kommt und das 5 System ausschliesslich mit dem mechanischen Kühlteil funktioniert.
Fall B : Die äussere atmosphärische Temperatur ist niedriger als diejenige der in die Kühlvorrichtung eintretenden Flüssigkeit so dass diese beim HindurchfHessen durch den luftgekühlten Radiator etwas Wärme an die atmosphärische Luft abgibt , diese also einen Kühleffekt hat ; das Dreiwegeventil wird so eingestellt, dass der Radiator in Reihe mit dem Verdampfer der mechanischen Kühlmaschine liegt ; wenn der Radiator nicht in der Lage ist, der Flüssigkeit die gesamte benötigte Kälte zuzuführen, so arbeiten die Ventilatoren mit voller Geschwindigkeit und die mechanische Kühlmaschine fungiert als ein Pufferlement ; wenn die Temperatur der atmos-
phärischen Luft niedrig genug ist um dem Radiator die genaue, von der Anlage benötigten Gesamtmenge Kälte zuzuführen, so arbeiten die Ventilatoren mit voller Geschwindigkeit , wobei die mechanischen Kälterzeugungsvorrichtungen abgesperrt sind.
Fall C : Die Temperatur der atmosphärischen Luft liegt wesentlich unter der Temperatur der in den Radiator eintretenden Flüssigkeit ; in diesem Falle , und obschon die mechanischen Kühlvorrichtungen abgesperrt sind, erreicht der Radiator eine Uberkapazität , welche dann dadurch reduziert werden kann, dass :
- die Drehzahl der Ventilatoren reguliert wird ;
- der Luftstrom durch Abschalten von einem oder mehreren Ventilatoren , falls dies möglich ist , reduziert wird ;
- der Flüssigkeitsstrom durch Zuschalten der durch das Dreiwegventil gesteuerten Abzweigung vermindert wird.
Diese drei Verfahren können offensichtlich zusammen angewandt werden , im gegenseitigen Zusammenwirken , individuell oder als Alternativen.
Bezüglich des Kondensators sei bemerkt, dass der Luftstrom auch dann durch ihn hindurchtritt , wenn dies nicht notwendig ist ; zur Verhinderung von durch eine 5 allzu niedrige Kondensationstemperatur auftretenden Nachteilen ,werden in der Kühlmaschine bekannte Verfahren für die Regulierung der Kondensatorkapazitat wie etwa das " Flut "-Verfahren , angewandt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervorgeht, wird das anvisierte Ziel erreicht und insbesondere eine aussergewöhnlich kompakte Vorrichtung vorgeschlagen, welche einfach im Aufbau ist , wirtschaftlich im Betrieb und dazu, wenn möglich, im Stande eine kostengünstige Kühlquelle zu verwenden in Form der Luft der äusseren Atmosphäre .
Die Verwendung von nur einem Ventilatorsystem vermindert offensichtlich die Kosten der Anlage , während die durch diese Wahl möglicherweise auftretenden Probleme
verhindert werden dank der Anwendung einer originellen Kombination eines Radiators mit einem Kondensator einer mechanischen Kühlmaschine.
Die Möglichkeit , diesen Hilfsradiator wahlweise zu verwenden oder darauf zu verzichten macht die Anlage ganz besonders flexibel in der Arbeitsweise und vermindert die Betriebskosten.
Die Steuer-und Reguliervorrichtungen sind besonders einfach und in jeder Hinsicht analog bekannten und in grossem Masstab verwendeten Vorrichtungen.
Ausgehend von der Anwendung des innovativen Prinzips bei der Kombination und der Anordnung der Bestandteile der Vorrichtung können die konstruktiven Versionen gegenüber den in den Zeichnungen gezeigte abgeändert werden.
Die verwendeten Werkstoffe und Aufbauteile können irgendwelche sein, welche sich für die Bedürfnisse, die Abmessungen und die Leistung der Anlage am besten eignen.
./ff.
Leerseite

Claims (8)

  1. " Fluid-Kühlvorrichtung für Klimaanlagen "
    PATENTANSPRÜCHE
    /1.) Kühlvorrichtung für Fluide von Klimaanlagen oder für Arbeitsfluide , gekennzeichnet durch eine mechanische Kühlmaschine zur Aufbereitung des Fluids, welche mit mindestens einem, mit mindestens einem Verdampfer (2) für die Vorrichtung hydraulisch in Reihe geschalteten , luftgekühlten Radiator (1, 13) bestückt ist, wobei der Radiator (1, 13) gegenüber vom Konden-, sator (9, 14) der Kühlvorrichtung angeordnet ist und von einem für beide gemeinsamen, zwangsbewegten Luftstrom ( 11, 16) beaufschlagt wird, sowie eine mittels Dreiwegventil (7) gesteuerte Abzweigung (6), wobei durch Betätigung des Dreiwegventils (7) der Flüssigkeitsstrom durch den Radiator (1, 13) verringert oder vollständig abgesperrt werden kann.
  2. 2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Radiator (1) bezüglich der Stromungsrichtung der Kühlluft ( 11 ) stromaufwärts vom Kondensator (9) angeordnet ist.
  3. 3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiator (13) seitlich vom Kondensator der mechanischen Küh.1 maschine angeordnet ist und dass beide in Kontakt mit dem gleichen äusseren Kühlluftstrom
    (16) sind.
    ^n
  4. 4. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Radiator (1, 13) mit einer Abzweigleitung (16) und einem Dreiwegventil (7) -versehen ist für den Anschluss des Radiators (1, 13) oder der Abzweigung (6).
  5. 5. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dreiwegventil (7) , mit Hilfe der Abzweigung (6) , es ermöglicht, den Fluidstrom im Radialor (1, 13) auf ein bestimmtes Niveau bis herunter zu nul.1 zu reduzieren.
  6. 6. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Batterie von Ventilatoren (12, 15) für die Erzeugung des gemeinsamen Luftstroms
    ( 11 ζ 16 ) , wobei die Ventilatoren (12, 15) die Luft durch den Radiator (1, 13) und den Kondensator (9, 14) hindurchsaugen.
  7. 7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatoren (12, 15) der erwähnten Batterie drehzahlregelbar sind und abgestellt werden können.
  8. 8. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Paare von Wärmetauschern , wobei jedes Paar einen Radiator (1) und einen Kondensator (9) umfasst, welche entsprechend angeordnet sind , dass sie von einem gemeinsamen Kühlluftstrom (11) beaufschlagt werden können.
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