DE3109366A1

DE3109366A1 - Method and apparatus for melting the ice formed on the evaporators of heat pumps or refrigerating plants

Info

Publication number: DE3109366A1
Application number: DE19813109366
Authority: DE
Inventors: Herbert 5000 Köln Hansen
Original assignee: Buderus AG
Current assignee: Buderus AG
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1982-09-30

Abstract

A method and a device are described for melting the ice formed on the evaporators of heat pumps or refrigerating plants. The melting process is controlled in dependence on the change in physical size measured in the region of the evaporator. The melting process is initiated and terminated by the change in the heat transmission values of two measuring elements.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abtauen des Reifansatzes anProcess and device for defrosting the frost deposits

Verdampfern von Wärmepumpen oder Kälteanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen des Reifansatzes an Verdampfern von Wärmepumpen oder Kälteanlagen, bei dem der Abtauvorgang in Abhängigkeit von der Änderung einer im Bereich des Verdampfers gemessenen physikalischen Größe gesteuert wird. The invention relates to evaporators of heat pumps or refrigeration systems a method for defrosting the frost on evaporators of heat pumps or refrigeration systems, in which the defrosting process depends on the change in one in the area of the evaporator measured physical quantity is controlled.

Aus Danfoss Journal, Heft 3, 1967, Seite 8 ist bekannt, die Verdampfer von Kühl- und Tiefkühlmöbeln über einen Pressostat abzutauen. Der Pressostat erfaßt den Differenzdruck im Luftkreislauf des Verdampfers und leitet bei Änderung des Differenzdruckes bei Reifbildung den Abtauvorgang ein, wobei das Abtauen durch Zuführen von Heißgas oder mit Hilfe von elektrischen Heizkörpern erfolgen kann. Der Abtauvorgang wird beendet, wenn der Druck im Verdampfer infolge des Abschmelzens auf einen vorgegebenen Wert abgefallen ist.From Danfoss Journal, No. 3, 1967, page 8 it is known the evaporator defrosting refrigerated and freezer units using a pressure switch. The pressostat recorded the differential pressure in the air circuit of the evaporator and, if the Differential pressure when frost forms the defrosting process, with defrosting by feeding by hot gas or with the help of electric radiators. The defrosting process is terminated when the pressure in the evaporator as a result of melting down to a predetermined value Value has dropped.

Dieses Verfahren mittels Differenzdruckmessung ist jedoch technisch sehr aufwendig und wegen der meßtechnischen Erfassung der geringen Differenzdruckänderung problematisch.However, this method using differential pressure measurement is technical very expensive and because of the metrological recording of the small differential pressure change problematic.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine be- triebssichere Abtauung zur Verfügung zu stellen, die mit nur geringem technischen Aufwand kostengünstig arbeitet.The object of the present invention is therefore to provide a safe driving Provide defrosting that is inexpensive with little technical effort is working.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abtauvorgang durch die Änderung der Wärmeleitwerte zweier Meßelemente eingeleitet und beendet wird.This object is achieved according to the invention in that the defrosting process initiated and ended by changing the thermal conductivity values of two measuring elements will.

Es hat sich als günstig erwiesen, die Änderungen des Wärmeleitwertes zu messen, da keine hohe elektrische Leistung erforderlich ist, diese Änderungen praktisch meßbar zu machen.It has been shown to be beneficial to the changes in thermal conductivity to measure these changes since no high electrical power is required to make practically measurable.

Führt man nämlich einem Meßelement konstante elektrische Leistung zu, so ändert sich seine Temperatur zwar anfangs erheblich, doch klingt diese Änderung ab, und nach einiger Zeit ist ein stationärer Zustand erreicht. In diesem stationären Zustand herrscht ein Gleichgewicht zwischen zugeführter und an der Oberfläche des Meßelements abgeführter Energie.Namely, if a measuring element is supplied with constant electrical power to, its temperature changes significantly at first, but this change sounds and after some time a steady state is reached. In this stationary There is a balance between the supplied and the surface of the state Measuring element dissipated energy.

Eine Änderung des Gleichgewichtszustandes, z.B. durch eine Temperaturänderung, bewirkt, daß mehr Energie abgeführt und damit die Eigenerwärmung des Meßelements herabgesetzt wird.A change in the state of equilibrium, e.g. due to a change in temperature, causes more energy to be dissipated and thus the self-heating of the measuring element is reduced.

Die Erniedrigung der Eigenerwärmung und damit des Wärmeleitwertes wiederum ruft eine Widerstandsänderung hervor, die bei konstantem Strom eine meßbare Spannungsänderung bewirkt.The lowering of the self-heating and thus the thermal conductivity in turn, causes a change in resistance, which at constant current a measurable one Causes voltage change.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine kostengünstige und betriebssichere Bedarfsabtauung mit geringem Platzbedarf gewährleistet. Außerdem wird die Leistungsziffer bei Wärmepumpen erheblich verbessert.The use of the method according to the invention makes a cost-effective one and reliable defrosting on demand with a small footprint. aside from that the coefficient of performance in heat pumps is significantly improved.

Mit Vorteil wird der Abtauvorgang eingeleitet, wenn der Reifansatz am Verdampfer eine vorgegebene, durch den Abstand des den Abtauvorgang einleitenden Meßelementes vom Verdampfer bestimmte Dicke erreicht. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, die Temperatur am Verdampfer auf jede beliebige vorgegebene Temperatur, die sich durch die Dicke des Reifansatezs am Verdampfer ergibt, ansteigen zu lassen.The defrosting process is advantageously initiated when the frost has set a predetermined value on the evaporator, determined by the distance between the defrosting process Measuring element reached by the evaporator certain thickness. With this measure it is possible to set the temperature on the evaporator to any given temperature, which results from the thickness of the frost build-up on the evaporator, to increase.

Der Abtauvorgang wird bevorzugt dann beendet, wenn die an der kältesten Stelle des Verdampfers durch das den Abtauvorgang beendcnde Meßelement erfaßte Temperatur einen vorgegebenen Wert erreicht. Damit ist sichergestellt, daß der gesamte Verdampfer abgetaut worden ist.The defrosting process is preferably ended when the coldest Place of the evaporator temperature recorded by the measuring element ending the defrosting process reached a predetermined value. This ensures that the entire evaporator has been defrosted.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Verdampfern weist zwei auf Änderungen des Wärmeleitwertes ansprechende Meßelemente, bevorzugt Halbleiterfühler, auf. Diese Meßelemente sind über eine Auswahlschaltung mit einem Relais verbunden, das ein Abtausignal an eine Abtauvorrichtung freigibt. Dabei ist das den Abtauvorgang einleitende Meßelement an einer beliebigen Stelle des Verdampfers mit einem dem zulässigen Reifansatz entsprechenden Abstand angeordnet. Das den Abtauvorgang beendende Meßelement ist mit Vorteil an der kältesten Stelle des Verdampfers angeordnet.A device for carrying out the method according to the invention with evaporators has two measuring elements that respond to changes in the thermal conductivity, preferably semiconductor sensors. These measuring elements are via a selection circuit connected to a relay which releases a defrost signal to a defrost device. The measuring element initiating the defrosting process is at any point of the evaporator arranged at a distance corresponding to the permissible frost build-up. The measuring element ending the defrosting process is advantageously at the coldest point of the evaporator arranged.

Mit besonderem Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren bei allen Kältenlagen und Wärmepumpen mit bereifenden Luftkühler eingesetzt.The method according to the invention is particularly advantageous for all of them Cold storage systems and heat pumps with frosting air coolers are used.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels, das in einer Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher erläutert: Bei diesem Ausführungsbeispiel werden als Meßelemente Halbleiterfühler eingesetzt.In the following, the method according to the invention is based on an exemplary embodiment, which is shown schematically in a drawing, explained in more detail: In this Embodiment semiconductor sensors are used as measuring elements.

EinHalbleiterfühler 1 ist über eine Kippstufe 2 und ein Zeitglied 3 mit einer Auswahlschaltung 4, z.B. einem RS-Speicher verbunden. Ein zweiter Halbleiterfühler 5 ist über eine Kippstufe 6 und einen Schalter 7 über ein Gatter 8 ebenfalls mit dem RS-Speicher verbunden. Ausgangsseitig steht der RS-Speicher über ein Zeitglied 9 und einen Leistungsverstärker 10 mit einem Relais 11 bzw. über einen Leistungsverstärker 12 mit einem Relais 13 in Verbindung.A semiconductor sensor 1 is via a flip-flop 2 and a timer 3 is connected to a selection circuit 4, e.g. an RS memory. A second semiconductor sensor 5 is also via a flip-flop 6 and a switch 7 via a gate 8 connected to the RS memory. The RS memory is on the output side via a timing element 9 and a power amplifier 10 with a relay 11 or via a power amplifier 12 with a relay 13 in connection.

Der Halbleiterfühler 1 ist mit einem dem zulässigen Reifansatz entsprechenden Abstand am Verdampfer montiert. Erreicht während des Betriebs der Reifansatz den Halbleiter fühler 1, der über Leitung 14 mit konstantem Strom, beispielsweise 10 mA, gespeist wird, so ändert sich der Wärmeleitwert und damit der Widerstand des Halbleiterfühlers 1, und eine Spannungsänderung (da konstanter Strom tritt auf. Diese Spannungsänderung bewirkt, daß die Kippstufe 2 durchsteuert. Dadurch wird das Zeitglied 3 angesteuert, das nach Ablauf der eingestellten Zeit, z.B. einer Minute, den RS-Speicher 4 setzt. Voraussetzung für das Setzen des RS-Speichers ist, daß amHalbleiterfühler5, der an der kältesten Stelle des Verdampfers montiert ist, eine vorgegebene Temperatur von beispielsweise + OOC herrscht und der externe Schalter 7 geschlossen ist. Dieser Schalter 7 dient als Sperr-Schalter und bewirkt, daß entweder nur tagsüber oder nur nachts eine Abtauung durchgeführt werden kann.The semiconductor sensor 1 is provided with a degree of frost that corresponds to the permissible degree of frost Distance mounted on the evaporator. If the ripe set reaches the during operation Semiconductor sensor 1, the line 14 with constant current, for example 10 mA, is fed, the thermal conductivity and thus the resistance of the changes Semiconductor sensor 1, and a voltage change (since constant current occurs. This change in voltage causes flip-flop 2 to turn on. This will the timer 3 is activated, which after the set time has elapsed, e.g. a Minute that RS memory 4 sets. The prerequisite for setting the RS memory is that on the semiconductor sensor5, which is mounted at the coldest point of the evaporator, there is a predetermined temperature of, for example, + OOC and the external switch 7 is closed. This switch 7 serves as a lock switch and causes either a defrost can only be carried out during the day or only at night.

Durch das Setzen des RS-Speichers 4 werden das Zeitgleid 9 und der Leistungsverstärker 10 gesperrt, so daß das Relais 11 spannungslos wird. Gleichzeitig steuert der Leistungsverstäker 12 durch und Relais 13 wird an Spannung gelegt.By setting the RS memory 4, the timing 9 and the Power amplifier 10 locked, so that the relay 11 is de-energized. Simultaneously controls the power amplifier 12 and relay 13 is connected to voltage.

Damit wird der Abtauvorgang eingeleitet. Das Abtauen kann dabei durch Zuführen von Heißgas oder mit Hilfe von elektrischen Heizkörpern erfolgen.This initiates the defrosting process. Defrosting can go through Supply of hot gas or take place with the help of electric heaters.

Steigt während der Abtauperiode die Temperatur am Halbleiterfühler 5 auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise + 50C an, oder öffnet der Schalter 7, so wird der RS-Speicher 4 zurückgesetzt. Damit sperrt der Leistungsverstärker 12 und Relais 13 wird spannungslos, der Abtauvorgang ist beendet.If the temperature at the semiconductor sensor rises during the defrosting period 5 to a predetermined value, for example + 50C, or the switch opens 7, the RS memory 4 is reset. The power amplifier then locks 12 and relay 13 are de-energized, the defrosting process is ended.

Nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit am Zeitglied 9, beispielsweise 30 sec., wird der Leistungsverstärker 10 und damit das Relais 11 angesteuert. Der Wårmepumpen- bzw.After the set delay time has elapsed on the timer 9, for example 30 seconds, the power amplifier 10 and thus the relay 11 controlled. The heat pump resp.

der Kälteanlagenbetrieb ist eingeleitet.the refrigeration system has started.

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Claims

Claims 9 method for defrosting the frost build-up on evaporators of heat pumps or refrigeration systems, in which the defrosting process depends on the change in a physical variable measured in the area of the evaporator is controlled is characterized in that the defrosting process is achieved by changing the thermal conductivity values two measuring elements is initiated and terminated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the defrosting process is initiated when the frost build-up on the evaporator has reached a predetermined level Distance between the measuring element initiating the defrosting process and the evaporator determined Thickness reached.

3. The method according to claim 2, characterized in that the defrosting process is ended when the coldest point of the evaporator by the defrosting process terminating measuring element detected temperature reaches a predetermined value.

4. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 3 with evaporators, characterized by two changes in the thermal conductivity appealing measuring elements, of which one measuring element initiates the defrosting process and the other measuring element ends the defrosting process, and the measuring elements via a Selection circuit connected to a relay, which sends a defrost signal to a defrosting device releases.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the the Defrosting initiating measuring element at any point on the evaporator with arranged at a distance from the evaporator corresponding to the permissible frost build-up is.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the measuring element ending the defrosting process at the coldest point of the evaporator is arranged.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the measuring elements are designed as semiconductor sensors.