DE602004009466T2

DE602004009466T2 - Auf energiespeicherung basierendes hochleistungskältemittel und kühlsystem

Info

Publication number: DE602004009466T2
Application number: DE602004009466T
Authority: DE
Inventors: Michael W. Dublin MCRELL
Original assignee: Ice Energy Inc
Current assignee: ICE ENERGY HOLDINGS, INC.(N.D.GES. D. STAATES , US
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2024-10-16
Also published as: ES2295945T3; JP2007509303A; US20050081557A1; EP1680634A1; WO2005038367A1; JP4623600B2; US7124594B2; EP1680634B1; DE602004009466D1; ATE375489T1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Systeme zur Bereitstellung gespeicherter Energie in Form von Eis, und insbesondere Eisspeichersysteme zur Kühlung.
Beschreibung des Stands der Technik
Mit den zunehmenden Anforderungen an den Energieverbrauch zu Hochlastzeiten bietet die Speicherung von Eis ein umweltfreundliches Verfahren, das verwendet wird, die Energieentnahme der Klimageräte in die Schwachlastzeiten und -tarife zu verschieben. Es besteht nicht nur der Bedarf, die Energieentnahme von den Hochlastzeiten in die Schwachlastzeiten zu verschieben, sondern auch die Kapazität und die Effizienz von Klimageräten bzw. von Klimatisierungseinheiten zu erhöhen. Zur Zeit verwendete Klimageräte mit Energiespeichersystemen verzeichnen aufgrund einiger Mängel, wie beispielsweise der Zuverlässigkeit von Wasserkühlsätzen, die nur für große Gewerbebauten geeignet sind und kaum eine hohe Effizienz erreichen, nur bedingte Erfolge. Für die Kommerzialisierung der Vorteile von Wärmeenergiespeichern in großen und kleinen Gewerbebauten, müssen die Wärmeenergiespeichersysteme niedrige Fertigungs- und Konstruktionskosten aufweisen, ihre maximale Leistung unter sich ändernden Betriebsbedingungen beibehalten, einen einfachen Aufbau der Kälteverarbeitungseinheiten aufweisen, und ihre Flexibilität bei Mehrfachkühlungen oder -klimageräteanwendungen beibehalten.
Systeme zur Bereitstellung gespeicherter Energie wurden zuvor in den Dokumenten U.S. 4,735,064 , U.S. 4,916,916 , vom dem Erfinder Harry Fisher, und U.S. 5,647,225 , von Fischer et al. eingehend beschrieben. All jene Patente verwenden die Eisspeicherung zur Verschiebung der Energieentnahme der Klimageräte von Hochlastzeitstromphasen zu Schwachlastzeitstromphasen zur Gewährleistung der Wirtschaftlichkeit, wobei die Dokumente hiermit insbesondere durch Bezugnahme auf deren Lehren und Offenbarungen hierin aufgenommen sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung behebt die zuvor erwähnten Nachteile und Einschränkungen aus dem Stand der Technik durch Bereitstellen eines effizienten Energiespeicher- und Kühlsystems, das ein Kühlmittel verwendet. Durch Verbinden mit einer Kondensationseinheit kann das System in einem ersten Zeitabschnitt die Energiekapazität speichern und in einem zweiten Zeitabschnitt eine Kühlung bereitstellen. Der Energiebedarf für den Betrieb des Systems in beiden Zeitabschnitten ist gering und nur ein Teil der Energie für den Betrieb des Systems in dem ersten Zeitabschnitt wird für den Betrieb des Systems in dem zweiten Zeitabschnitt benötigt, das eine optionale Kühlmittelpumpe verwendet.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst somit einen Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem mit einem Klimagerät mit einem Kompressor und einem Kondensator, einer Energiespeichereinheit, die einen isolierten Behälter umfasst, der einen Speicherwärmetauscher enthält und zumindest teilweise mit einer Phasenübergangsflüssigkeit befüllt ist, wobei der Speicherwärmetauscher des Weiteren einen unteren Sammelkopf und einen oberen Sammelkopf umfasst, die durch zumindest ein wärmeleitendes Element verbunden sind; einem Lastwärmetauscher, einer Kälteverarbeitungseinheit, die mit dem Klimagerät, der Energiespeichereinheit und dem Lastwärmetauscher verbunden ist; einem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter innerhalb der Kälteverarbeitungseinheit umfassend: einen Auslaufstutzen, der das Kühlmittel in das Klimagerät zurück leitet; einen Einlaufstutzen, der das Kühlmittel aus dem Lastwärmetauscher, einem Mischphasenregler, einer Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter, und dem oberen Sammelkopf des Speicherwärmetauschers aufnimmt; einen ersten Anschluss, der einen bidirektionalen Kühlmittelfluss zu dem unteren Sammelkopf des Speicherwärmetauschers, den unteren Ablass, der ein flüssiges Kühlmittel zur Verbindung mit dem Lastwärmetauscher und der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter zuführt; einen zweiten unteren Anschluss, der durch ein Siphon an die Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter angeschlossen ist, und einen druckgesteuerten Schieber, der an den zweiten unteren Anschluss und an das Klimagerät angeschlossen ist, um dem Lastwärmetauscher ein Kühlmittel zuzuführen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Kühlen mit einem Energiespeicher- und Kühlsystem, das die Schritte umfasst: Kondensieren des Kühlmittels mit einer Kondensationseinheit, um in einem ersten Zeitabschnitt ein erstes kondensiertes Kühlmittel zu bilden; Zuführen des ersten kondensierten Kühlmittels in eine Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter über einen Mischphasenregler und in einen Einlaufstutzen eines Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters; Zuführen mindestens eines Teils des ersten kondensierten Kühlmittels aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter in eine Verdampfungseinheit, die von einem Behälter umgeben ist, der zumindest teilweise mit einer Phasenübergangsflüssigkeit befüllt ist; Ausdehnen des ersten kondensierten Kühlmittels innerhalb der Verdampfungseinheit, um eine Menge der Phasenübergangsflüssigkeit einzufrieren und in dem ersten Zeitabschnitt innerhalb des Behälters Eis zu bilden und ein erstes ausgedehntes Kühlmittel zu bilden; Zuführen des ersten ausgedehnten Kühlmittels aus der Verdampfungseinheit in den Einlaufstutzen des Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters; Rückführen mindestens eines Teils des ersten ausgedehnten Kühlmittels in die Kondensationseinheit; Verbreiten bzw. Zirkulieren eines zweiten ausgedehnten Kühlmittels aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter und durch die Verdampfungseinheit innerhalb des Eisblocks in einem zweiten Zeitabschnitt, um das zweite ausgedehnte Kühlmittel zu kondensieren und ein zweites kondensiertes Kühlmittel zu erzeugen; Zuführen des zweiten kondensierten Kühlmittels in den Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter; Verbreiten mindestens eines Teils des zweiten kondensierten Kühlmittels aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter zu einem Lastwärmetauscher; Ausdehnen des zweiten kondensierten Kühlmittels in dem Lastwärmetauscher, um in dem zweiten Zeitabschnitt eine Kühlung bereitzustellen; und Rückführen des zweiten kondensierten Kühlmittels in den Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter.
Die offenbarten Ausführungsformen verwenden vorteilhafterweise Energie aus Elektrizitätswerken zu Zeiten geringer Nachfrage und zur Nachtzeit, wenn diese Elektrizitätswerke ihre leistungsfähigsten Vorrichtungen verwenden. Beispielsweise erzeugen elektrische Hochleistungsgeneratoren, die üblicherweise dampfbetrieben sind, eine Kilowattstunde (KWH) aus in etwa 9,39 MJoule (das einem Brennwert von 8.900 BTU entspricht). Im Gegensatz dazu erzeugt ein elektrischer Hochleistungsgenerator, wie beispielsweise eine Gasturbine, zu Hochlastzeiten eine Kilowattstunde Elektrizität aus in etwa 14,8 MJoule (das einem Brennwert von 14.000 BTU entspricht). Zweitens sind auch die Übertragungsleitungen zur Nachtzeit kühler, woraus sich ein effizienterer Energieverbrauch ergibt. Bei luftgekühlten Klimagerätsystemen erzeugt der Betrieb des Systems zur Nachtzeit schließlich eine höhere Leistung, indem die Temperatur der Kondensationseinheit gesenkt wird.
Das offenbarte Energiespeicher- und Kühlsystem, das ein Kühlmittel verwendet, ist vorteilhafterweise hocheffizient, wodurch ein Gesamtsystem bereitgestellt wird, das den Energiebedarf ohne wesentliche Gesamtenergieverluste ändert, und das aufgrund der verbesserten Leistung bei der Energieerzeugung zu Schwachlastzeiten und bei der Kühlmittelkühlung zu Schwachlastzeiten, die einen Kompressor verwendet, eine Nettoabnahme des Gesamtenergiebedarfs einer einzelnen Bedieneinheit gewährleistet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen
1 eine Ausführungsform eines Hochleistungskühlmittelkältespeicher- und Kühlsystems in einem Betriebsmodus, der zur Kühlung einer Prozessflüssigkeit verwendet wird;
2 eine Ausführungsform eines Hochleistungskühlmittelkältespeicher- und Kühlsystems mit einem Aufbau für ein Klimagerät mit mehreren Verdampfern;
3 eine Tabelle, die den Zustand der Komponenten einer Ausführungsform eines Hochleistungskühlmittelkältespeicher- und Kühlsystems darstellt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Während diese Erfindung auf unterschiedliche Ausführungsformen anwendbar ist, sind bestimmte Ausführungsformen der Erfindung sowohl in den Zeichnungen als auch in der Beschreibung ausführlich beschrieben, wobei die vorliegende Offenbarung als eine beispielhafte Erläuterung der Grundsätze der Erfindung zu verstehen und nicht auf die hierin beschriebenen bestimmten Ausführungsformen beschränkt ist.
Die 1 zeigt eine Ausführungsform eines Hochleistungskühlmittelkältespeicher- und Kühlsystems. Die beschriebenen Ausführungsformen weisen eine geringe Anzahl zusätzlicher Komponenten auf und verwenden, abgesehen von dem Energieverbrauch der Kondensationseinheit, kaum Energie für die Energiespeicherung. Der Aufbau des Kühlmittelkältespeichers bietet Flexibilität, so dass die Vorrichtung für unterschiedliche Anwendungen geeignet ist. Die Ausführungsformen verwenden gespeicherte Energie zur Kühlung von Wasser für große kommerzielle Anwendungen oder stellen Direktkühlmittelklimageräte für Mehrfachverdampfer bereit. Der Aufbau kann in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden, ist zum Hinzufügen optionaler Komponenten ausgebildet, und weist intelligente Steuerungen auf, die die Energiespeicherung und deren Abgabe bei maximaler Leistung ermöglicht. Durch Verbinden mit einem Kondensator speichert das System in einem ersten Zeitabschnitt die Kälteenergie und verwendet die gespeicherte Energie in einem zweiten Zeitabschnitt zur Kühlung. Zusätzlich können sowohl der Kondensator als auch das Kühlmittelkältespeichersystem gleichzeitig betrieben werden, um in einem dritten Zeitabschnitt eine Kühlung bereitzustellen.
Wie in der 1 gezeigt, ist eine Ausführungsform eines Hochleistungskühlmittelenergiespeicher- und Kühlsystems mit vier Hauptkomponenten gezeigt, die in dem System angeordnet sind. Das Klimagerät 102 ist eine herkömmliche Kondensationseinheit, die einen Kompressor 110 und einen Kondensator 111 zur Erzeugung eines Hochdruckflüssigkühlmittels umfasst, das über eine Hochdruckflüssigkeitszufuhrleitung 112 der Kälteverarbeitungseinheit 104 zugeführt wird. Die Kälteverarbeitungseinheit 104 ist mit einer Energiespeichereinheit 106 verbunden, die einen isolierten Behälter 140 umfasst, der Eiserzeugungsspulen 142 aufweist und mit einer Phasenübergangsflüssigkeit, wie zum Beispiel mit Wasser oder einem anderen eutektischen Material, befüllt ist. Das Klimagerät 102, die Kälteverarbeitungseinheit 104 und die Energiespeicheranordnung 106 werden gemeinsam betrieben, um den Lastwärmetauscher 108 (Innenkühlspulenanordnung) in effizienter Weise mit Kühlung zu versorgen und dabei die Funktionen der wesentlichen Betriebsarten des Systems durchzuführen.
Wie ferner in der 1 dargestellt, erzeugt der Kompressor 110 ein Hochdruckflüssigkühlmittel, das über eine Hochdruckflüssigkeitszufuhrleitung 112 der Kälteverarbeitungseinheit 104 zugeführt wird. Die Hochdruckflüssigkeitszufuhrleitung 112 ist geteilt und speist einen Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 und einen druckgesteuerten Schieber 118. Der Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 wird verwendet, um Niederdruckkählmittel mit Öl anzureichern und es über eine Trockenansaugrückführung 114 in den Kompressor 110 zurückzuleiten. Ohne dem Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 würde etwas Öl in dem Sammelbehälter zurückbleiben, und letztendlich dazu beitragen, dass der Kompressor 110 aus Ölmangel blockiert wird und die Wärmetauscher aufgrund der Ablagerung leistungsschwächer werden. Der Dampf steigt zum oberen Ende des Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 und wird über die Entlüftungskapillare 128 abgegeben, um dann der Nassansaugrückführung 124 erneut zugeführt zu werden. Dies erfolgt durch Ableiten des Dampfflusses aus dem Wärmetauscher in dem Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 in die bevorzugte Richtung. Die Länge der Entlüftungskapillare 128 oder einer ähnlich gesteuerten Zweigprüfleitung wird verwendet, um den Druck in dem Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 zu regulieren, und somit auch die Siedegeschwindigkeit und die Menge des Kühlmittels in dem System. Der druckgesteuerte Schieber 118 ermöglicht die zusätzliche Zufuhr von Hochdruckflüssigkühlmittel, das die übrige Kälteverarbeitungseinheit 104 umgehen kann, und leitet das Flüssigkühlmittel in eine Flüssigkühlmittelpumpe 120 und direkt in die Lasteinheit 108.
In Betrieb führt eine Flüssigkühlmittelpumpe 120 den Verdampferspulen des Lastwärmetauschers 122 in dem Lastbereich 108 des Energiespeicher- und Kühlsystems Flüssigkühlmittel zu. Das Niederdruckkühlmittel wird über die Nassansaugrückführung 124 von den Verdampferspulen des Lastwärmetauschers 122 in einen Sammler oder Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (URMV) 146 und in den internen Wärmetauscher, der Eiserzeugungs-/Eisableitspulen umfasst, zurückgeleitet. Der Niederdruckdampf entweicht an dem oberen Ende des URMV 146 und wird über die Trockenansaugrückführung 114 gemeinsam mit dem Kühlmittel, das mit gereinigtem Öl angereichert ist und über eine Ölrückführungskapillare 148 aus dem unteren Bereich des Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 fließt, zum Klimagerät 102 zurückgeleitet. Die Ölrückführungskapillare 148 steuert die Geschwindigkeit mit der das Öl erneut in das System fließt. Das mit Öl angereicherte Flüssigkühlmittel fließt durch ein Siphon 150, um einen unerwünschten Kühlmittelpfad zu vermeiden (blockieren), sollte der Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 leer werden.
Zusätzlich ist die Nassansaugrückführung 124 mit einer Bifurkationsvorrichtung 130 vor dem URMV 146 verbunden. Die Bifurkationsvorrichtung stellt Niederdruckkühlmittel aus dem Mischphasenregler 132 (TRVT) bereit. Der Mischphasenregler 132 regelt den Fluss des Kühlmittels in dem System, indem ein Ventil (eine Öffnung) eingebaut ist, das sich zur Abgabe eines Mischphasenkühlmittels nur dann öffnet, wenn sich eine ausreichende Menge an Flüssigkeit in dem Kondensator 111 gebildet hat. Auf diese Weise muss der das System antreibende Kompressor 110 nur zum Zuführen eines Hochdruckkühlmittels betrieben werden, das an die Kühllast angeglichen werden kann. Der Mischphasenregler 132 verhindert, dass Dampf an die Niederdruckseite (Wärmelastbereich) des Systems abgegeben wird und entfernt praktisch den Dampf, der aus dem Kompressor 110 in den URMV 146 geleitet wird, und senkt auch den benötigten Druck von dem Kondensatordruck auf den Verdampfersättigungsdruck. Dies führt zu einer besseren Gesamtleistung des Systems sowie zu einer Vereinfachung des Flüssigkeitsüberspeisungsverhaltens der Kühlmittelverarbeitungseinheit.
Der isolierte Behälter 140 enthält zweifach verwendbare Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 (nominal geometrisch ausgebildete spiralförmige Spulen), die für den Schwerkraftumlauf und Abfluss des Flüssigkühlmittels angeordnet und mit einem oberen Sammelkopf 154 an dem oberen Ende und einem unteren Sammelkopf 156 an dem unteren Ende verbunden sind. Der obere Sammelkopf 154 erstreckt sich durch den isolierten Behälter 140 nach außen zu der Kälteverarbeitungseinheit 104. Fließt das Kühlmittel durch die Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 und die Sammelköpfe 154 und 156, fungieren die Spulen als Verdampfer und die Flüssigkeit 152 verfestigt sich in dem isolierten Behälter 140 in einem ersten Zeitabschnitt. Die Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 und die Sammelköpfe 154 und 156 sind mit der Niederdruckseite des Kühlmittelkreislaufes verbunden und für den Schwerkraftumlauf oder Pumpenumlauf und Abfluss des Flüssigkühlmittels angeordnet. In einem zweiten Zeitabschnitt zirkuliert warmes Dampfphasenkühlmittel durch die Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 und die Sammelköpfe 154 und 156 und schmilzt das Eis 152, wodurch eine Kühlmittelkondensationsfunktion bereitgestellt wird.
Die zentrale Einrichtung in der Kälteverarbeitungseinheit 104 ist ein Sammelbehälter, der als Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (URMV) 146 bezeichnet wird. Der URMV 146 liegt auf der Niederdruckseite des Kühlmittelkreislaufes und führt unterschiedliche Funktionen aus. Der URMV 146 trennt flüssiges und dampfförmiges Kühlmittel während der Kühlmittelenergiespeicherphase und der Kühlungsphase. Der URMV 146 stellt eine Flüssigkühlmittelsäule während der Kühlmittelenergiespeicherphase bereit, die den Schwerkraftumlauf durch die Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 in dem isolierten Behälter 140 aufrechterhält. Der URMV 146 ist auch ein Dampfableitbehälter und dient der Speicherung von Kühlmittel. Die Trockenansaugrückführung 114 zu dem Klimagerät 102 und dem Kompressor 110 während der Energiespeicherzeit ist mit einem Auslaufstutzen an dem oberen Ende des URMV-Behälters 140 versehen. Die Trockenansaugrückführung 114 ist derart angeordnet, dass kein Flüssigkühlmittel in den Kompressor zurückfließen kann. Eine Nassansaugrückführung 124 ist durch einen Einlaufstutzen an dem oberen Ende des URMV 146 ausgebildet, um mit einem Verdampfer (Lastwärmetauscher 122) in der Zeit, in der das Kühlmittelenergiespeichersystem kühlt, eine Verbindung herzustellen.
Der erste Zeitabschnitt ist die Kühlmittelenergiespeicherzeit zur Speicherung von Energie in Form von Eis. Der Kompressors 110 gibt Hochdruckkühlmitteldampf ab, der zu einer Hochdruckflüssigkeit (HPL) kondensiert. Ein Ventil (nicht gezeigt) am Auslass der Kühlmittelpumpe 120 wird zum Lösen der Verbindung mit der Lasteinheit 108 betätigt. Die Hochdruckflüssigkeit ist von Niederdruckflüssigkühlmittel in einem zweiten Kühlmittelbehälter umgeben, der eine Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälterkombination 116 bildet, die mit der Unterseite des Kühlmittelsystems verbunden ist.
In diesem ersten Zeitabschnitt (Energiespeicherphase) ist der Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter ein Ölreinigungsbehälter und in der Kühlphase fungiert der Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter als ein Kühlmittelauffangbehälter. Während der Energiespeicherphase hält ein interner Wärmetauscher, in dem das Hochdruckflüssigkühlmittel aus dem Klimagerät 102 fließt, bis auf einen geringen Teil das gesamte Niederdruckkühlmittel von dem Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 fern. Das Kühlmittel, das sich in dem Behälter befindet, erreicht den Siedepunkt mit einer Geschwindigkeit, die durch zwei Kapillarrohre bestimmt wird. Eine Kapillare ist eine Entlüftungskapillare 128, die den Kühlmittelstand in dem Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 regelt. Die zweite, d. h. die Ölrückführungskapillare 148, leitet das mit Öl angereicherte Kühlmittel mit einer bestimmten Geschwindigkeit in den Kompressor 110 in dem Klimagerät 102 zurück. Die Kühlmittelsäule in dem URMV 146 wird durch die Schwerkraft in Bewegung gesetzt und die Positionierung des Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 nahe am Boden des URMV-Säule 146 gewährleistet einen kontinuierlichen Kühlmittelfluss in den Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116. Dieser Behälter ist durch ein Siphon 150, das verhindert, dass Dampf in den URMV 146 oder die Flüssigkühlmittelpumpe 120 eindringt, mit der Niederdruckflüssigkeitszufuhrleitung 144 verbunden. Die Ansaugfunktion kann überschüssiges Kühlmittel von den Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 in dem isolierten Behälter 140 während der Kühlungsphase ableiten, um den Oberflächenbereich für die Kondensation von Kühlmittel frei zu halten. Die eigentliche Positionierung des Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 beeinflusst dessen Leistungsverhalten als ein Reinigungs- und Auffangbehälter. Zusätzlich bildet dieser Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 einen Rückführpfad für das Öl, das mit dem Kühlmittel befördert wird, das zu dem Kompressor 110 zurückfließen muss. Das leicht unterkühlte (kühler als die Dampf-zu-Flüssigkeit Phasentemperatur des Kühlmittels) Hochdruckflüssigkühlmittel, das aus dem Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 abfließt, fließt durch den Mischphasenregler 132 (thermodynamische Kühlfalle für den Kühlmitteldampf), in dem ein Druckabfall stattfindet.
Wie zuvor erwähnt, nimmt die Kälteverarbeitungseinheit 104 über eine Hochdruckflüssigkeitszufuhrleitung 112 das Hochdruckflüssigkühlmittel aus dem Klimagerät auf. Das Hochdruckflüssigkühlmittel fließt durch den Wärmetauscher innerhalb des Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälters 116, in dem es unterkühlt wird, zu dem Mischphasenregler 132, in dem der Kühlmitteldruckabfall stattfindet. Die Verwendung eines Mischphasenreglers 132 bietet abgesehen von dem Kühlmitteldruckabfall viele Vorteile. Die Kühlmittelmenge nach Masse, die den Mischphasenregler 132 durchläuft, entspricht der Kühlmittelsiedegeschwindigkeit in den Eiserzeugungsspulen 142 während der Energiespeicherzeit. Somit ist keine Überwachung des Kühlmittelstandes notwendig. Der Mischphasenregler 132 lässt unterkühltes Kühlmittel durchfließen und schließt sich beim Ertasten von Dampf an seinem Auslass (oder einer unzureichenden Unterkühlung der Flüssigkeit). Die pulsierende Bewegung des Kühlmittels, das aus der Öffnung abfließt und den Mischphasenregler 132 schließt, erzeugt eine hammerartige Wirkung auf das Flüssigkühlmittel, da eine stehende Welle in der geschlossenen Säule erzeugt wird. Dadurch wird das Flüssigkühlmittel in den Eiserzeugungsspulen 142 während der Energiespeicherzeit angeregt, die Wärmeübertragung verbessert und die Trennung des Flüssigkühlmittels von dem Dampfphasenkühlmittel unterstützt. Der Mischphasenregler 132 in Verbindung mit dem URMV 146 entfernt auch das Flüssigkühlmittel aus dem Klimagerät 102, um den Oberflächenbereich für die Kondensation frei zu halten. Der Mischphasenregler 132 ermöglicht es, dass der Druck im Kopfbereich einer luftgekühlten Kondensationseinheit mit der Umgebungstemperatur variiert. Das System benötigt keinen Überhitzungs- und keinen Unterkühlungskreislauf, der für die meisten Kondensationseinheiten vorgeschrieben sind, die mit einer Kälteeinrichtung mit Direktausdehnung verbunden sind.
Durch Angleichen an den Mischphasenregler 132 kann das Kühlmittelenergiespeicher- und Kühlungssystem mit einer gemittelten vier-Stufen-Näherung Eis erzeugen. Das Niederdruckflüssigkühlmittel, das aus dem Mischphasenregler 132 fließt, läuft über eine Bifurkationsvorrichtung 130 zu einem Ejektor (oder Einspritzdüse), der zwischen dem Einlaufstutzen zu dem URMV 146 und dem oberen Sammelkopf 154 der Eiserzeugungsspulen 142 angeordnet ist, um den Schwerkraftkühlmittelumlauf zu unterstützen. Die Bifurkationsvorrichtung 130 verringert den Druck und den Fluss des Flüssigkühlmittels. Während der Kühlmittelenergiespeicherzeit erzeugt der Ejektor einen Druckabfall bei Abfließen des Kühlmittels aus der Bifurkationsvorrichtung 130, um dadurch die Geschwindigkeit des Kühlmittelumlaufs in den Eiserzeugungsspulen 142 zu erhöhen und die Systemleistung zu verbessern.
Der Mischphasenregler 132 verändert in Erwiderung auf die Verdampferlast auch den Fluss des Kühlmittels. Dies erfolgt durch Beibehaltung eines konstanten Drucks in dem URMV 146. Somit kann der Kondensationsdruck mit der Umgebungslufttemperatur variieren. Sinkt die Umgebungslufttemperatur, fällt auch der Druck im Kopfbereich des Kompressors 110. Der Mischphasenregler 132 lässt das Flüssigkühlmittel durchfließen und schließt sich beim Ertasten von Dampf. Der Regler hält das Doppelphasengemisch in einer „Kühlfalle". Die Flüssigkeit (die dichter ist) kann durch den Mischphasenregler fließen, der sich jedoch zu schließen beginnt, wenn dieser von weniger dichtem Gas durchströmt wird. Der Dampf wird in den Kondensator zurückgeleitet, um weiter zu einer Flüssigkeit verdichtet zu werden. Der Mischphasenregler 132 ist ein sich selbst regulierender Regler (sobald dieser kalibriert ist) und weist keine parasitären Verluste auf (adiabatische Ausdehnung).
Zusätzlich verbessert der Mischphasenregler 132 die Wärmeübertragungsleistung in den Spulen des Wärmetauschers, indem Dampf aus der Flüssigkeit entfernt und eine pulsierende Bewegung auf der Niederdruckseite erzeugt wird. Wie zuvor erwähnt, öffnet sich der Mischphasenregler 132, um eine Niederdruckflüssigkeit durchfließen zu lassen, und schließt sich daraufhin, um den Dampf auf der Hochdruckseite zu halten, und erzeugt eine pulsierende Bewegung auf der Niederdruckseite des Reglers. Die pulsierende Bewegung benetzt am Siedepunkt eine größere Fläche der Teilkreislaufinnenwand zur Unterstützung der Wärmeübertragung.
Die Niederdruckflüssigkeit fließt in den URMV-Behälter 146, in dem die Flüssigkomponente von der Dampfkomponente getrennt wird. Die Flüssigkomponente füllt den URMV 146 bis zu einer bestimmten Höhe und die Dampfkomponente fließt zurück in den Kompressor des Klimagerätes 102. In einem herkömmlichen Kühlsystem mit Direktausdehnung zirkuliert die Dampfkomponente durch das gesamte System, wodurch die Leistung vermindert wird. In dieser Ausführungsform fließt die Dampfkomponente sofort zurück in den Kompressor 110. Die Flüssigkühlmittelsäule in dem URMV 146 wird durch die Schwerkraft in Bewegung gesetzt und fließt während der Energiespeicherzeit entlang zweier Pfade. Ein Pfad verläuft in Richtung des Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116, in dem die Abflussgeschwindigkeit durch die Kapillarrohre 128 und 148 geregelt wird. Der zweite Pfad der Flüssigkühlmittelsäule verläuft durch die Eiserzeugungsspulen 142 und den oberen Sammelkopf 154 in Richtung des unteren Sammelkopfes 156 und durch den URMV 146 zurück in den Kompressor 110. Dieser Schwerkraftumlauf beschreibt, wie Energie in Form von Eis gespeichert wird, wenn der Behälter mit einer Phasenübergangsflüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser, befüllt ist. Die Dichte einer stabilen Flüssigkühlmittelsäule in dem URMV 146 nimmt in den Eiserzeugungsspulen 142 ab, da das Kühlmittel dampfförmig ist. Dieser Unterschied hält den Schwerkraftumlauf aufrecht. Zunächst wird Dampf, und zu einem späteren Zeitpunkt in dem Speicherzyklus Kühlmittelflüssigkeit und Dampf, in den URMV 146 zurückgeleitet. Die Flüssigkeit fließt zurück in die Säule und der Dampf in den Kompressor 110 innerhalb des Klimagerätes 102. Der Schwerkraftumlauf gewährleistet eine gleichmäßige Eisbildung. Bildet eine Eiserzeugungsspule 142 mehr Eis, verringert sich deren Wärmeflussrate. Die benachbarte Spule nimmt nun mehr Kühlmittel auf, bis die gleiche Wärmeflussrate erreicht ist.
Der Aufbau der Eiserzeugungsspulen 142 erzeugt ein Eismuster, das einen hohen Kompressorsaugdruck während der Eiserzeugungsspeicherzeit gewährleistet. Gegen Ende der Energiespeicherzeit erfolgt eine schnelle Eisbildung und der Saugdruck nimmt schnell ab. Dies ist der Hinweis für die vollständige Befüllung, wodurch die Kondensationseinheit mit einem einstellbaren Kühlmitteldruckschalter automatisch abgeschaltet wird.
Schaltet sich das Klimagerät 102 während der Energiespeicherzeit ein, bringt die Hochdruckflüssigkeit den Schieber (den Kolben) des druckgesteuerten Schiebers dazu, den freien Fluss des Kühlmittels zu dem Lastwärmetauscher 122 zu blockieren. Ist das Energiespeichersystem vollständig befüllt und schaltet sich das Klimagerät 102 ab, kann der Mischphasenregler 132 die Kühlmittelsystemdrücke schnell ausgleichen. Da die Hochdruckflüssigkeit den Schieber nicht länger geschlossen hält, schiebt eine Feder den Schieber in seine geöffnete Position zurück, so dass das Kühlmittel uneingeschränkt zu dem Lastwärmetauscher 122 fließen kann. In einer Ausführungsform ist der Lastwärmetauscher 122 unterhalb des Energiespeichersystems angeordnet, und das Kühlmittel fließt aufgrund der Schwerkraft zu dem gefluteten Verdampfer und wirkt als Thermosiphon.
Ist der Behälter mit Wasser befüllt und fließt das Kühlmittel durch die Spulen, dienen die Spulen kurz gesagt als Verdampfer, bilden Eis und speichern Energie in dem ersten Zeitabschnitt. In dem zweiten Zeitabschnitt fließt das Kühlmittel durch die Spulen und schmilzt das Eis, wodurch eine Kühlmittelkondensationsfunktion gebildet wird. Diese Energiespeicher- und Energieabgabemethodologie ist als vereiste Rohrschlange (interne Schmelze) bekannt. Die benötigten Zeiten werden durch den Endverbraucher, ein Energieversorgungsunternehmen oder optionale intelligente Steuerungen, die in dem System eingebaut oder befestigt sind, bestimmt.
Die 2 zeigt eine Ausführungsform eines Hochleistungskühlmittelkältespeicher- und Kühlungssystems mit einem Aufbau für Klimageräte mit mehreren Verdampfern (einschließlich der in Europa und im Fernen Osten weit verbreiteten Mini-Splitsysteme). Wie in der 2 gezeigt, können dem Kühlmittelkältespeicher- und Kühlungssystem unterschiedliche Leistungskomponenten hinzugefügt werden. Wie zuvor erwähnt, kann eine Flüssigkühlmittelpumpe 120 in der Kühlmittelverarbeitungseinheit 104 auf der Stromabwärtsseite des druckgesteuerten Schieber 118 angeordnet werden, um Kühlmittel zu einer Last zu befördern, die in dieser Ausführungsform als Mini-Splitverdampfer 160 dargestellt ist. Die Spulen der Wärmetauscher in den Mini-Splitverdampfer 160 werden direkt mit Kühlmittel gespeist, indem ein Flüssigkeitsüberspeisungsverfahren verwendet wird. In der Nassansaugrückführungsleitung 124 wird sowohl die Flüssigkeit als auch der Dampf in die Energiespeichereinheit 106 zurückgeleitet. Der Dampf kondensiert durch die Ableitspulen 142 in dem Eis 152 und das Flüssigkühlmittel wird zu dem Einlass der Flüssigkühlmittelpumpe 120 zurückgeleitet. Überschüssiges Kühlmittel, das in der Energiespeicherzeit verwendet wurde, ist nun in dem Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 gespeichert. Durch unterschiedliche Kühlmittelpfade, die in Verbindung mit dem druckgesteuerten Schieber in der 2 aufgezeigt wurden, kann sowohl das Klimagerät 102 als auch die Energiespeichereinheit 106 eine Kondensation für die Mini-Splitverdampfer 160 in der Lasteinheit 108 bilden. Dies wird als Schiebemodus bezeichnet und in dem dritten Zeitabschnitt durchgeführt.
Die Vielzahl der Spulen, die die Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 umfassen, kann ein passives Wasserdestratifizierungssystem, das passive Destratifizierungsrohre 164 umfasst, die die Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 berühren und einen Pfad für den Wasserverlauf außerhalb des Eisbildungsbereichs bilden. Diese passiven Destratifizierungsrohre 164 und Streben für die genaue Beabstandung der Spulen, bieten einen mechanischen Schutz für die Spulen während des Transports. Ein optionaler Luftbeweger, eine Wasserpumpe, ein Rührwerk, ein Zirkulator oder Ähnliches kann eingebaut werden, um aktiv den Fluss, der die Flüssigkeit befördert, in beide Richtungen zu destratifizieren. Passive Destratifizierungsrillen 162 können ebenfalls auf dem oberen Sammelkopf 154, dem unteren Sammelkopf 156 oder weiteren Wärmeaustauschflächen in der Energiespeichereinheit 106 ausgebildet sein, um eine zusätzliche Destratifizierung und einen Wärmeaustausch in der Flüssigkeit/dem Eis 152 zu gewährleisten.
Die Vielzahl der Spulen kann auch ein passives Wasserdestratifizierungssystem aufweisen, das Rohre umfasst, die die Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 berühren und einen Pfad für den Wasserverlauf außerhalb des Eisbildungsbereichs bilden. Diese Rohre und die Streben für die genaue Beabstandung der Spulen, bieten einen mechanischen Schutz für die Spulen während des Transports. Ein optionaler Luftbeweger, eine Wasserpumpe, ein Rührwerk, ein Zirkulator oder Ähnliches kann eingebaut werden, um aktiv den Fluss, der die Flüssigkeit befördert, in beide Richtungen zu destratifizieren.
Die 3 zeigt eine Tabelle, die den Zustand der Komponenten einer Ausführungsform eines Hochleistungskühlmittelkältespeicher- und Kühlsystems darstellt, das in drei Zeitabschnitten und Betriebsarten betrieben wird. Wie in der 3 gezeigt, ist der Zustand des Klimagerätes 102, des Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälters 116, der Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 und des druckgesteuerten Schiebers 118 für jeden Zeitabschnitt und jede beschriebene Betriebsart dargestellt. Beispielsweise ist in dem ersten Zeitabschnitt, während des Kühlmittelkältespeicherbetriebs, das Klimagerät 102 eingeschaltet, der Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 dient als Ölreinigungsbehälter, die Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 erzeugen Eis, wobei das Kühlmittel von unten nach oben fließt, und der druckgesteuerte Schieber 118 ist geschlossen.
Während des Eiserzeugungszyklus (Eisbefüllungszyklus), führt das Klimagerät 102 dem System ein heißes Flüssigkühlmittel zu. Der Kreislauf beginnt mit der Hochdruckflüssigkeit aus dem Kondensator 111 und führt weiter über den Mischphasenregler 132, der das Kühlmittel in eine Niederdruckflüssigkeit umwandelt, das dem URMV 146 zugeführt wird. Das System leitet Niedertemperaturflüssigkeit in den unteren Sammelkopf 156 des Wärmetauschers in der Energiespeichereinheit 106, in der nach und nach der größte Teil des Wassers in dem isolierten Behälter 140 einfriert. Das Dampfphasenkühlmittel befindet sich in dem oberen Sammelkopf und fließt zurück in den URMV 146, in dem der Kreislauf erneut beginnt.
In Zeitabschnitt 2, während des Kühlungsbetriebs, der auch als Kühlungs- oder Eisschmelz-(Ableit-)Zyklus bezeichnet wird, ist das Klimagerät 102 ausgeschaltet, der Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 dient als Auffangbehälter, die Eiserzeugungs-/Eisableitspulen 142 kondensieren, wobei das Kühlmittel von oben nach unten fließt, und der druckgesteuerte Schieber 118 ist geöffnet.
Während der Hochlastenenergiezeiten ist das Klimagerät 102, das mit dem System verbunden ist, abgeschaltet und das System leitet das während des Eiserzeugungszyklus erzeugte Eis ab. Das System leitet die Energiesenke ab, die zur Kühlung durch das Eis erzeugt wurde. In den offenbarten Ausführungsformen gibt es zwei Kühlkreisläufe, die das Systemmodul unterstützt: die Lastverlagerung und die Lastregulierung. Die Lastverlagerung verwendet einen einzelnen Kältekreislauf, bei dem das System ist mit einer Standardverdampferspule verbunden ist, um sowohl eine feinstufige als auch eine latente Kühlung zu gewährleisten. Das Lastregulierungsverfahren verwendet zwei voneinander unabhängige Kältekreisläufe für die Kühlung, d. h., einen feinstufigen Verdampferkreislauf zur Bereitstellung einer feinstufigen Kühlung (Entfernung der Wärme aus der Ventilationsluft) und einen getrennten Eis-Verdampferkreislauf zur Bereitstellung einer latenten Kühlung (Entfernen der Feuchtigkeit). Ein Standardklimagerät 102 und eine überdimensionierte Verdampferspule (Lasteinheit 108) umfassen den feinstufigen Verdampferkreislauf, während die zweite Verdampferspule und die Energiespeichereinheit 106 den Eis-Verdampferkreislauf umfassen. Ein umgekehrter Aufbau ist in weiteren Ausführungsformen der Lastregulierungssysteme ersichtlich.
Der Kältekreislauf im Lastverlagerungsbetrieb und der Eis-Verdampferkreislauf im Lastverlagerungsbetrieb sind im Wesentlichen ähnlich, wobei beide Systeme mit einer Verdampferspule (Lasteinheit 108) verbunden sind. Der Unterschied zwischen den beiden liegt darin, dass im Lastverlagerungsbetrieb die Lasteinheit 108 sowohl eine feinstufige als auch eine latente Kühlung bereitstellt, wohingegen im Lastverlagerungsbetrieb die Lasteinheit 108 hauptsächlich eine latente Kühlung erzeugt. Somit kann der gleiche fundamentale Spulenaufbau unterschiedliche Funktionen in unterschiedlichen Ausführungsformen ausführen.
Während des Eisschmelzzyklus dient die Kühlmittelpumpe 120 als Antriebskraft für die Beförderung des Kühlmittels zu der Lasteinheit 108. Ein besonderer Aspekt dieser Systeme im Vergleich zu herkömmlichen Klimagerätsystemen ist, dass die einheit in Gebäuden (Luftumwälz- und Lasteinheit 108) bis zu 150 ft von der Energiespeichereinheit 106 entfernt sein kann (üblicherweise maximal 80 ft). Dies ist möglich, da der Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 als Flüssigkeitsempfänger ausgebildet ist und entsprechend der zusätzlichen Kühlmittelflüssigkeit einstellbar ist, die zum Durchlaufen langer Leitungen benötigt wird. Herkömmliche Klimagerätsysteme fassen nicht genug Flüssigkeit für derartige Distanzen und sind leistungsschwach. Somit kann das offenbarte System in größeren Gebäuden verwendet werden als die herkömmlichen Splitsystemklimageräte.
Letztendlich ist in Zeitabschnitt 3, während des Schiebemodus, das Klimagerät 102 eingeschaltet, der Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter 116 dient als Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter, die Eiserzeugung-/Eisableitspulen kondensieren, wobei das Kühlmittel von oben nach unten fließt, und die Kühlmittelpumpe 120 und der druckgesteuerte Schieber 118 sind geöffnet. Durch den Schiebemodus kann der Kompressor 110, der mit dem System (zur Herstellung von Eis) verknüpft ist, die Lasteinheit 108 direkt mit Kühlung versorgen. Dies kann mehreren Zwecken dienen, wie beispielsweise: dem Bereitstellen von Kühlung nach Schmelzen des Eises, dem Bereitstellen zusätzlicher Kapazität zu Hochlastzeiten (zusammen mit dem Eis), und der Aufbewahrung von Eis für einen späteren Zeitpunkt, um vorzugsweise vermehrt Kosten einzusparen.

Claims

Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem umfassend: eine Klimatisierungseinheit (102), die einen Kompressor (110) und einen Kondensator (111) umfasst; eine Energiespeichereinheit (106), die einen isolierten Behälter (140) umfasst, der einen Speicherwärmetauscher enthält und zumindest teilweise mit einer Phasenübergangsflüssigkeit befüllt ist, wobei der Speicherwärmetauscher des Weiteren einen unteren Sammelkopf (156) und einen oberen Sammelkopf (154) umfasst, die durch zumindest ein thermisch leitendes Element verbunden sind; einen Lastwärmetauscher (122); eine Kälteverarbeitungseinheit (104), die mit der Klimatisierungseinheit (102), der Energiespeichereinheit (106), und dem Lastwärmetauscher (122) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem des Weiteren umfasst: einen Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) innerhalb der Kälteverarbeitungseinheit (104) umfassend: einen Auslaufstutzen, der das Kühlmittel in die Klimatisierungseinheit (102) zurückführt; einen Einlaufstutzen, der das Kühlmittel aus dem Lastwärmetauscher (122), einem Mischphasenregler (132), einer Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116), und dem oberen Sammelkopf (154) des Speicherwärmetauschers empfängt; einen ersten unteren Anschluss, der einen bidirektionalen Kühlmittelfluss zu einem unteren Sammelkopf des Speicherwärmetauschers, des unteren Ablasses, der ein flüssiges Kühlmittel zur Verbindung an den Lastwärmetauscher (122) zuführt, und der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) bereitstellt; einen zweiten unteren Anschluss, der an die Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) angeschlossen ist; und einen druckgesteuerten Schieber (118), der an den zweiten unteren Anschluss und der Klimatisierungseinheit (102) angeschlossen ist, um dem Lastwärmetauscher (122) ein Kühlmittel zuzuführen.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der zweite untere Anschluss durch einen P-Abscheider an die Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) angeschlossen ist.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Phasenübergangsflüssigkeit ein eutektisches Material umfasst.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Phasenübergangsflüssigkeit Wasser umfasst.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 1, der des Weiteren umfasst: eine Pumpe für flüssiges Kühlmittel (120), die in der Kälteverarbeitungseinheit (104) angeordnet ist.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 1, der des Weiteren umfasst: eine erste geregelte Ablassvorrichtung, die zwischen dem Auslaufstutzen des Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters (146) und der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) angeordnet und an diese angeschlossen ist.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 6, wobei die erste geregelte Ablassvorrichtung eine Ölrücklaufkapillare umfasst.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 1, der des Weiteren umfasst: eine zweite geregelte Ablassvorrichtung, die zwischen dem Einlaufstutzen des Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters (146) und der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) angeordnet und an diese angeschlossen ist.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 8, wobei die zweite geregelte Ablassvorrichtung eine Entlüftungskapillare umfasst.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der Speicherwärmetauscher des Weiteren passive Destratifizierungsrohre umfasst.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der Speicherwärmetauscher des Weiteren passive Destratifizierungslamellen umfasst.
Hochleistungsenergiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der Lastwärmetauscher (122) zumindest einen Mini-Split-Verdampfer umfasst.
Verfahren zum Kühlen mit einem Energiespeicher und Kühlsystem, das die Schritte umfasst: Kondensieren eines Kühlmittels mit einer Kondensationseinheit, um in einem ersten Zeitraum ein erstes kondensiertes Kühlmittel zu erzeugen; Zuführen des ersten kondensierten Kühlmittels in eine Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) durch einen Mischphasenregler (132) und in einen Einlaufstutzen eines Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters (146); Zuführen mindestens eines Teiles des erstes kondensierten Kühlmittels aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) in eine Verdampfungseinheit, die von einem Behälter (140) umgeben ist, der zumindest teilweise mit einer Phasenübergangsflüssigkeit befüllt ist; Ausweiten des ersten kondensierten Kühlmittels innerhalb der Verdampfungseinheit, um eine Menge der Phasenübergangsflüssigkeit einzufrieren und in dem ersten Zeitraum innerhalb des Behälters (140) Eis zu bilden und ein erstes ausgeweitetes Kühlmittel zu erzeugen; Zuführen des ersten ausgeweiteten Kühlmittels aus der Verdampfungseinheit in den Einlaufstutzen des Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters (146); Zurückführen mindestens eines Teils des ersten ausgeweiteten Kühlmittels in die Kondensationseinheit; Verbreiten eines zweiten ausgeweiteten Kühlmittels aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) und durch die Verdampfungseinheit innerhalb des Eisblocks in einem zweiten Zeitraum, um das zweite ausgeweitete Kühlmittel zu kondensieren und ein zweites kondensiertes Kühlmittel zu erzeugen; Zuführen des zweiten kondensierten Kühlmittels in den Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146); Verbreiten mindestens eines Teiles des zweiten kondensierten Kühlmittels aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) zu einem Lastwärmetauscher (122); Ausweiten des zweiten kondensierten Kühlmittels in dem Lastwärmetauscher (122), um in dem zweiten Zeitraum eine Kühlung bereitzustellen; und Zurückführen des zweiten kondensierten Kühlmittels in den Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Verbreitens mindestens eines Teiles des zweiten kondensierten Kühlmittels aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) zu einem Lastwärmetauscher (122) mit einer Pumpe für flüssiges Kühlmittel durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren den Schritt umfasst: Regulieren des zweiten ausgeweiteten Kühlmittelflusses aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) zu dem Lastwärmetauscher mit einem Ventil.
Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren den Schritt umfasst: Erneutes Verbreiten eines mit gereinigtem Öl angereicherten Kühlmittels aus einem unteren Bereich der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) zu der Kondensationseinheit zusammen mit dem ersten ausgeweiteten Kühlmittel aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146).
Verfahren nach Anspruch 16, das des Weiteren den Schritt umfasst: Steuern der Flussrate des emeut verbreiteten, mit gereinigtem Öl angereicherten Kühlmittels mit einer ersten geregelten Ablassvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren den Schritt umfasst: Erneutes Verbreiten von Dampf aus einem oberen Bereich der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) in einen Einlaufstutzen in dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) durch eine zweite geregelte Ablassvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 18, das des Weiteren den Schritt umfasst: Steuern des Drucks in der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) durch Regulieren des Dampfflusses mit der zweiten geregelten Ablassvorrichtung.
Verfahren zum Kühlen mit einem Energiespeicher und Kühlsystem nach Anspruch 13, das des Weiteren die Schritte umfasst: Erneutes Kondensieren mindestens eines Teils des zweiten ausgeweiteten Kühlmittels mit der Kondensationseinheit, um in einem zweiten Zeitraum ein zusätzliches zweites kondensiertes Kühlmittel zu erzeugen; Zuführen mindestens eines Teils des zweiten kondensierten Kühlmittels aus dem Lastwärmetauscher in den Einlaufstutzen des Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters (146); und Zurückführen mindestens eines Teils des ersten ausgeweiteten Kühlmittels in die Kondensationseinheit.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt des Verbreitens mindestens eines Teils des zweiten ausgeweiteten Kühlmittels aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) und der Kondensationseinheit zu dem Lastwärmetauscher (122) mit einer Pumpe für flüssiges Kühlmittel durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, das des Weiteren den Schritt umfasst: Regulieren des zweiten ausgeweiteten Kühlmittelflusses aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) und der Kondensationseinheit zu dem Lastwärmetauscher (122) mit einem Ventil.
Verfahren nach Anspruch 20, das des Weiteren den Schritt umfasst: Erneutes Verbreiten des mit gereinigtem Öl angereicherten Kühlmittels aus einem unteren Bereich der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) zu der Kondensationseinheit zusammen mit dem ersten ausgeweiteten Kühlmittel aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146).
Verfahren nach Anspruch 23, das des Weiteren den Schritt umfasst: Steuern der Flussrate des emeut verbreiteten, mit gereinigtem Öl angereicherten Kühlmittels mit einer ersten geregelten Ablassvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 20, das des Weiteren den Schritt umfasst: Erneutes Verbreiten von Dampf von einem oberen Bereich der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) in einen Einlaufstutzen in dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) durch eine zweite geregelte Ablassvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 25, das des Weiteren den Schritt umfasst: Steuern des Drucks in der Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) durch Regulieren des Dampfflusses mit der zweiten geregelten Ablassvorrichtung.
Verfahren zum Kühlen mit einem Energiespeicher und einem Kühlsystem, das die Schritte umfasst: Kondensieren eines Kühlmittels mit einer Kondensationseinheit, um ein kondensiertes Kühlmittel zu erzeugen; Zuführen eines ersten Teiles des kondensierten Kühlmittels in eine Kombination aus Ölreinigungs- und Kühlmittelauffangbehälter (116) durch einen Mischphasenregler (132) und in einen Einlaufstutzen eines Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters (146) und Zuführen eines verbleibenden Teils des kondensierten Kühlmittels zu dem Lastwärmetauscher (122); Zuführen des ersten Teiles des kondensierten Kühlmittels aus dem Universalkühlmittelverarbeitungsbehälter (146) in eine Verdampfungseinheit, die von dem Behälter (140) umgeben ist, der zumindest teilweise mit einer Phasenübergangsflüssigkeit befüllt ist; Ausweiten des ersten Teiles des kondensierten Kühlmittels in der Verdampfungseinheit, um eine Menge der Phasenübergangsflüssigkeit einzufrieren und in dem Behälter (140) Eis zu bilden und ein erstes ausgeweitetes Kühlmittel zu erzeugen; Zuführen des ersten ausgeweiteten Kühlmittels aus der Verdampfungseinheit in den Einlaufstutzen des Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters (146); Ausweiten des verbleibenden Teils des kondensierten Kühlmittels in dem Lastwärmetauscher (122), um die Kühlung bereitzustellen und dadurch ein zweites ausgeweitetes Kühlmittel zu erzeugen; Zurückführen des zweiten ausgeweiteten Kühlmittels in den Einlaufstutzen des Universalkühlmittelverarbeitungsbehälters (146); und Erneutes Kondensieren des kombinierten ersten und zweiten ausgeweiteten Kühlmittels mit der Kondensationseinheit, um ein zusätzliches kondensiertes Kühlmittel zu erzeugen.