DE69318810T2

DE69318810T2 - Kühlanlage

Info

Publication number: DE69318810T2
Application number: DE69318810T
Authority: DE
Inventors: Thomas W Brady; William D Mccloskey
Original assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Current assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-12-11
Also published as: EP0602911B1; TW250535B; DE69318810D1; JP2522638B2; KR940015432A; KR0133024B1; AU666056B2; ES2116418T3; US5383339A; JPH06257802A; BR9305021A; AU5227293A; EP0602911A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem Genauer gesagt, stellt das Kühlsystem Vorrichtungen zum Verbinden eines Eisspeicherungssystems mit bestehenden Kühlungs- und Kälteerzeugungseinrichtungen bereit, um deren Funktion und Effizienz zu steigern und um die gesamte Leistungsaufnahme oder die Kosten zur Erlangung des gleichen Betriebsergebnisses durch Absenkung des Leistungsbedarfs während Spitzenbetriebs- Zeiten zu senken.
Eine Darstellung und Erklärung der Notwendigkeit zur Bereichserweiterung bestehender Kühleinrichtungen, zur Senkung der Betriebskosten oder beider Merkmale findet sich in einer Broschüre des Electric Power Research Institutes mit dem Titel "Supermarket Air Condition and Dehumidifaction". Obwohl die modernen Annehmlichkeiten der Lebensmittelgeschäfte oder Supermärkte mit ihren klimatisierten Gängen, ihren verglasten oder offenen Tiefkühlfächern und Schaukästen bzw. ihren Kühlschränken von den Verbrauchern angenommen werden, werden die Einbau-, Betriebs- oder Wartungskosten dieser großen Kühlvorrichtungen nicht in Betracht gezogen. Einige alternative Systeme für Kühlanforderungen in Supermärkten werden in der er wähnten Broschüre dargestellt und diskutiert, die sowohl Anmerkungen über das Kapital und die Betriebskosten als auch eine Diskussion der jeweiligen Vor- und Nachteile der verschiedenen Systeme beinhaltet. In dieser Broschüre, die 1990 veröffentlicht zu sein scheint, wird kurz die Verwendung eines Eisspeicherungs- oder Kühllagerungssystems diskutiert, jedoch findet sich dort keine Darstellung oder genaue Beschreibung eines Systems im Betrieb, sondern lediglich eine Anerkennung der möglichen Vorzüge, die durch solch ein System entstehen würden.
Herkömmliche Kühlvorrichtungen bestehen im allgemeinen aus Einzeleinrichtungen wie Klimaanlagen und einzelnen Kühlanordnungen, die jeweils eigene Leitungssysteme für Luftübertragung, Kühlkreislauf und Energieversorgung aufweisen. Die Verbindung einer Eisspeicherungsvorrichtung mit einer bestehenden Kühleinheit kann deren Betriebsperioden bei gleichem Kühlvermögen reduzieren, wodurch deren Energieverbrauch während teuren Spitzenlastzeiten abgesenkt wird; oder ersatzweise kann ins Auge gefaßt werden, den Betriebsbereich der Einheit zu erweitern, was ohne Austausch zu einer Einheit mit größerem Kühlvermögen führt. Darüberhinaus können mehrere Kühleinrichtungen für gleichzeitigen Betrieb mit diesem Eisspeicherungssystem verbunden werden. Als Beispiel für eine Einrichtung mit mehreren Kühleinrichtungen kann ein Lebensmittelgeschäft oder Supermarkt genannt werden, dessen Verkaufsflächen häufig eine Klimaanlage, ein Tiefkühlfach oder einen Kühlraum mit einer Tür für Waren wie Eiscreme, einen offenen Kühlraum für Milchprodukte und gefrorene Säfte sowie einen Tiefkühlraum zur Lagerung anderer Nahrungsmittel aufweisen werden. Bei einer Neuemrichtung kann die Größe und Konfiguration einiger oder aller mit dem Eisspeicherungssystem verbundenen Zusatzeinrichtungen in Größe oder Nennleistung reduziert werden, um dasselbe Kühlvermögen zu liefern, was zu einer Absenkung der Anfangskapitalkosten führen kann.
Weitere Vorzüge entstehen aus der Möglichkeit, die Benutzung des Eisspeicherungssystems auf andere Fremdvorrichtungen auszudehnen; die Herstellung von Eis außerhalb der elektrischen Spitzenlastzeiten, im allgemeinen nachts, senkt die Stromkosten für die Bereitstellung der erforderlichen Kühlung; und durch diese bekannte Technik werden nur geringe Investitionskosten verursacht.
EP-0 348 504 offenbart eine Klimaanlage mit einem Regenenerungskreis und einem Kühlkreis, die unabhängig voneinander ausgebildet sind.
US-4 423 602 offenbart eine Energiesparmethode, bei der vorher kondensiertes Kühlmittel einem Nebenkühler zugeführt wird, wodurch eine Erhöhung des Nettokühleffekts erzielt wird.
EP-0 348 771 offenbart ein System, das eine Verbrauchereinheit mit Kühlung versorgt, die von einem Eistank und einem Flüssigkeitskühler abgeleitet wird und über einen Kaltwasser- Kreislauf zugeführt wird. Als Flüssigkeitskühler wird ein Wasserkühler verwendet, dessen Kälteapparat nur den Eistank versorgt, wenn die Verbrauchereinheit über Nacht nicht in Gebrauch ist. Er versorgt die Einheit während des Tages durch direkten Wärmeaustausch.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Kühlsystem bereitgestellt, umfassend mindestens eine primäre durch Kälteerzeugung gekühlte Anordnung und ein zusätzliches, damit verbundenes Kühlsystem, um die Temperatur eines Kältemittels in der primären durch Kälteerzeugung gekühlten Anordnung in Strömungsrichtung vor einer Kältemittel-gekühlten Vorrichtung abzusenken, worin die primäre durch Kälteerzeugung gekühlte Anordnung einen Kältemittelkreislauf mit dem Kältemittel aufweist und worin das zusätzliche Kühlsystem umfaßt:
eine Kältemitteleinrichtung zur Bereitstellung eines zweiten Kältemittels;
eine thermische Speichereinrichtung, die ein Gehäuse aufweist, mit einem Phasenänderungsmaterial in diesem Gehäuse;
eine Gefriereinrichtung zum Gefrieren wenigstens eines Teils des Phasenänderungsmaterials in dem Gehäuse und zur Abkühlung eines verbleibenden Teils von flüssigem Phasenänderungsmaterial auf annähernd die Temperatur des gefrorenen Phasenänderungsmaterials, wobei die Gefiereinrichtung in dem Gehäuse angeordnet und mit der Kältemitteleinrichtung verbunden ist und worin die Gefriereinrichtung unabhängig von der primären durch Kälteerzeugung gekühlten Anordnung betriebbar ist;
eine Kopplungseinrichtung, die mit dem Kühlmittelkreislauf der primären Anordnung verbunden ist, um Wärme zwischen Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf der primären Anordnung und flüssigem Phasenänderungsmaterial in dem zusätzlichen Kühlsystem auszutauschen, wobei die Kopplungseinrichtung einen ersten, mit dem Kältemittelkreislauf der primären Anordnung verbundenen Fluidweg aufweist, worin während des Gebrauchs Kältemittel von dem Kältemittelkreislauf der primären Anordnung durch den ersten Fluidweg strömt, bevor es in den Kältemittelkreislauf der primären Anordnung zurückfließt, sowie einen zweiten, mit der thermischen Speichereinrichtung verbundenen Fluidweg, worin während des Gebrauchs flüssiges Phasenänderungsmaterial aus der thermischen Speichereinrichtung durch den zweiten Fluidweg strömt, bevor es zu der thermischen Speichereinrichtung zurückfließt; und
eine Pumpeinrichtung zum Pumpen des flüssigen Phasenänderungsmaterials aus der thermischen Speichereinrichtung zu dem zweiten Fluidweg und zur Rückführung des flüssigen Phasenänderungsmaterials zu der thermischen Speichereinrichtung;
worin sich das flüssige Phasenänderungsmaterial in dem zweiten Fluidweg auf einer niedrigeren Temperatur als das Kältemittel in dem ersten Fluidweg befindet;
dadurch gekennzeichnet, daß die primäre durch Kälteerzeugung gekühlte Anordnung darüberhinaus umfaßt:
eine Verdichtungseinrichtung zum Verdichten eines Kältemitteldampfes von einem ersten und niedrigen Druck auf einen zweiten und höheren Druck;
eine Kondensationseinrichtung, die von der Kopplungseinrichtung getrennt und mit der Verdichtungseinrichtung verbunden ist, um wenigstens einen Teil des Kältemitteldampfes bei dem zweiten Druck zu einer Flüssigkeit zu kondensieren; und wobei
die Kältemittel-gekühlte Vorrichtung in Strömungsrichtung nach der Kondensationseinrichtung angeschlossen ist, wodurch das Kältemittel nach dem Durchlaufen der Kältemittelgekühlten Vorrichtung auf die Verdichtungseinrichtung zurückgeführt wird.
Ein System zur Verbindung eines Eisspeicherungssystems mit bestehenden Kühlungs- und Kälteerzeugungseinrichtungen ohne umständlichen Gebrauch von Steuerventilen, Sensoren und anderen Steuerkomponenten kann durch Ausführungsformen der Erfindung zum Gebrauch mit jeglichen Klimatisierungs-, Kälteerzeugungs- oder Befeuchtungs-/Entfeuchtungseinrichtungen bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Eisspeicherungsvorrichtung einen Verdichter, einen luftgekühlten Kondensator, wassergekühlten Kondensator oder Kondensator des Verdampfertyps, einen Eisspeicherungstank mit einer Kühlschlange darin, und sowohl einen Flüssigkeitskreislauf mit einer Umwälzpumpe als auch Leitungs- und Expansionsventile, die gewöhnlich mit einem Eisspeicherungssystem verbunden sind. Der oder die Verdichter können dazu genutzt werden, kaltes Kältemittelgas bei niedrigem Druck aufzunehmen und zu einem heißen Hochdruckgas zur Übertragung an einen Kondensator zu verdichten, um den Dampf zu einer Flüssigkeit zu kondensieren und die Wärme an die Atmosphäre abzuführen Die unter Hochdruck stehende Flüssigkeit wird an den Eisspeicherungstank übertragen, der mit einer Gefrierflüssigkeit wie Wasser oder einer Wasser-Glykol-Mischung gefüllt ist. Das verbrauchte Kältemittel wird für einen erneuten Umlauf durch den Kreis auf die Verdichter zurückgeführt. Während des Betriebs des/der Verdichter und des Kondensators wird in dem Eisspeicherungstank Eis gebildet, jedoch darf nicht die gesamte Flüssigkeit gefroren sein, und der Verdichter-Gefrier-Zyklus wird nicht ständig durchlaufen, sondern nur bis das Eis gebildet wurde. Eine parasitäre oder gekoppelte Kühleinrichtung kann mit der Flüssigkeit in dem Speicherungstank verbunden sein, welche Flüssigkeit verwendet wird, um die Kältemitteltemperatur der verbundenen Einrichtung abzusenken und den Betriebswirkungsgrad einer solchen verbundenen Einrichtung zu erhöhen, besonders während Spitzenzeiten des Kühlungsbedarfs wie während der Mittagszeit in heißem, feuchtem Wetter. Die Umwälzpumpe fördert Flüssigkeit von dem Eisspeicherungstank, der sich annähernd auf der Gefriertemperatur des Wassers oder der Kühlmittelmischung befindet, zu dem Kopplungsteil der parasitären Kühleinrichtung, der die Wärmeübertragung zu dem Kältemittel der verbundenen Einrichtung bereitstellt.
In einer exemplarisch beschriebenen Anordnung, bei der die gekoppelte Einrichtung eine Niedertemperatur-Kondensationsanordnung mit einem unabhängigen Kältemittelkreislauf ähnlich dem Kälteerzeugungskreislauf des Eisspeichers ist, kann ein Hilfskondensator zur Kopplung sowohl mit der Ausstoßleitung des Verdichters als auch mit dem Flüssigkeitskreislauf des Eisspeichers bereitgestellt werden. Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel der verbundenen Einrichtung und der Niedertemperatur-Kühlmittelflüssigkeit wird in dem Hilfskondensator bereitgestellt, der flüssiges Kältemittel bei einer sehr viel niedrigeren Temperatur als der des flüssigen Kältemittels aus dem luftgekühlten Kondensator oder dem Kondensator des Verdampfertyps zur Übertragung einer kälteren Kältemittelflüssigkeit unter kleiner oder keiner zusätzlichen Leistungsaufnahme oder Arbeit aus dem Verdichter-Kondensator-Kreislauf der verbundenen Einrichtung bereitstellt. Die kältere, in den Verdampfer eintretende Kältemittelflüssigkeit erfordert weniger Arbeit von dem Verdichter bzw. die gleiche oder weniger Arbeit als ein luftgekühlter Kondensator; es senkt den Betriebsdruck der Anordnung und den Energieverbrauch des Verdichters oder erfordert weniger Betriebszeit der Einrichtung. Das Eisspeicherungsfluid wird aus dem Kondensator zu dem Eisspeicherungstank zurückgeleitet. Das Niedertemperatur- Kältemittel wird jedoch dazu genutzt, die erforderliche Temperaturabsenkung in der Anordnung bereitzustellen, und in einem Supermarkt kann dies ein Tiefkühl-Schaukasten oder eine Niedertemperatur-Gefriervorrichtung (z.B. -10 F bis -40 F (- 23 bis -40ºC)) zur Lagerung sein.
Alternativ dazu kann der Fluidkreislauf auch mit einer Kopplungseinrichtung für eine Nebenkühlungsanordnung verbunden sein, in welcher Fluid von dem luftgekühlten Kondensator oder Kondensator des Verdampfertyps zu einem Nebenkühler (bzw. untergeordneter Kühler) für flüssiges Kältemittel zur Übertragung an eine Nebenkühlungsanordnung geleitet wird. Die Verdampfungstemperatur einer Nebenkühlungsanordnung kann, als Beispiel und nicht als Einschränkung, etwa in dem Bereich von 0 F bis etwa 25 F (-18 bis -4ºC) liegen, und die erforderliche Fluidmenge aus dem Eisspeicherungsfluid-Kreislauf kann nicht so hoch sein wie bei der oben angeführten Niedertemperatur-Kondensieranordnung. Ein Vorteil kann jedoch die Verwendung von Niedertemperatur-Fluid sein, das außerhalb der Spitzenzeiten der Energiekosten erzeugt wurde, um die Anforderungen an den Kältemittelkreislauf der verbundenen Einrichtung durch den Gebrauch des Niedertemperatur-Fluids abzusenken, wodurch sonst nicht verfügbare Betriebsleistungen bereitgestellt werden. Eine dieser ersten beiden Anordnungen kann in bestehenden Supermärkten verwendet werden, um die Leistungsverluste der Verdichter auszugleichen, wenn ein Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff haltiges Kältemittel (FCKW) durch ein Kältemittel ohne FCKW ersetzt wird.
In einer anderen Ausführungsform kann das Kühlmittelfluid aus dem Eisspeicherungsfluid-Kreislauf auf eine Luftkühlungsanordnung abgeleitet werden, um ein gewisses Maß an direkter Wärmeübertragung bereitzustellen und die Anforderungen an die bestehenden Geräte zu minimieren, wie z.B. die Klimazentrale für die Verkaufsflächen, die eine Entfeuchtungsaufgabe zu erfüllen haben kann. Entfeuchtung kann durch Niedertemperatur- Klimaanlagen erfüllt werden, jedoch führt dies häufig zu der Vereisung der Kühlschlangen und Wirkungsgradabsenkung der Kühlungsvorrichtung. Deshalb würde Luftkühlung ohne Vereisung der mit den Verdichtern verbundenen Kühlschlangen ihren Nennbetriebswirkungsgrad aufrechterhalten und somit den gesamten Betriebswirkungsgrad der Einheit ohne übermäßige Zusatzkosten steigern. Dies gilt insbesondere für Einheiten, in denen die Luftkühlungsanordnung eine zusätzliche Kühleinrichtung und nicht die primäre Einrichtung darstellt, die das Fluid des Eisspeicherungstanks nutzt. Bei dem oben angeführten Supermarkt-Beispiel kann die relative Luftfeuchtigkeit im Laden durch Erlangung einer besseren Steuerung der Kühlschlangentemperatur leichter aufrechterhalten werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchen
Fig. 1 eine schematische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer einzelnen, mit dem Eisspeicherungsfluid-Kreislauf verbundenen Kühlmittelvorrichtung darstellt; und
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ansicht einer Ausführungsform für eine Supermarktanordnung darstellt.
Die vorliegende Erfindung stellt einer primären Kühlungsvorrichtung Kühlung mit herabgesetzter Temperatur bereit und kann für den Anschluß mehrerer parasitärer Einheiten zur Absenkung von deren Kühlmitteltemperaturen angepaßt werden, um deren Betriebswirkungsgrad zu steigern, den Betriebsbereich zu erweitern und/oder deren Betriebskosten zu abzusenken.
Ein Kühlsystem 10 in Figur 1 stellt einen zusätzlichen Kühlkreislauf 12 bereit, der unabhängig von einer/einem primären Kühlungs- oder Kälteerzeugungseinrichtung oder -kreislauf 14 betrieben werden kann, aber betriebsmäßig über eine Kopplungsvorrichtung mit dem Kreislauf gekoppelt ist, die als ein Hilfskondensator 16 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform ist die Kälteerzeugungsvorrichtung 14 eine Niedertemperatur-Verdampfungsanordnung, wie z.B. ein Ausstellungs- oder Lagerungskühlraum in einem Supermarkt. Diese Anordnungsform wird als eine Niedertemperaturanordnung angenommen, da sie in einem Temperaturbereich von etwa -10 bis -40 Grad F (-23 bis -40ºC) betreibbar ist. In dem gleichen Sinne wird sich eine Anordnung mit gemäßigten Temperaturen etwa in dem Bereich von 0 - 25 Grad F (-18 bis -4ºC) befinden, und eine Hochtemperaturanordnung wird sich oberhalb etwa 32 Grad F (0ºC) befinden. In den Temperaturbereichen gibt es einige offensichtliche Lücken, jedoch sind die Bereiche reine Veranschaulichungen, keine Einschränkungen.
Die Kälteerzeugungsvorrichtung 14 weist mindestens einen Verdichter 18 auf und kann, wie in Figur 1 gezeigt, eine Mehrzahl von parallel angeordneten Verdichtern 18 aufweisen, um die Verdichtung eines Niederdruckgases bereitzustellen. Der Niederdruck-Kältemitteldampf wird über Leitung 20 auf die Eingangsöffnungen 22 jedes Verdichters 18 geleitet, um zu einem warmen Hochdruckdampf verdichtet zu werden. Die Ausdrücke Hoch- und Niederdruck beziehen sich auf die Druckdifferenzen über die Betriebseinrichtungen, wie z.B. die Verdichter, und nicht auf die absoluten Drücke der Fluide oder Dämpfe. Der warme Hochdruck-Kältemitteldampf wird über die Leitung 28 von den Ausstoßöffnungen 30 der Verdichter 18 auf einen Eingangsdurchlaß 24 eines luftgekühlten Kondensators oder Kondensators des Verdampfertyps 26 übetragen. Der warme Kältemitteldampf wird in dem Kondensator 26 gekühlt und kondensiert, um an einem Ausgangsdurchlaß 32 eine Kältemittelflüssigkeit bereitzustellen, welches Fluid über Leitung 36 auf einen Ausstellungs- oder Lagerungsbereich 34 übertragen wird, um Bereich 34 auf eine gewünschte Temperatur zu kühlen. Der Kondensator 26 kann auf herkömmliche Weise betrieben werden, um den Dampf zu einem Fluid zu kondensieren und die freigesetzte Wärme an die Atmosphäre abzugeben. Die Kälteerzeugungsvorrichtung 14 ist somit als eine herkömmliche Anlage einer Kühleinrichtung oder eines Kühlkreislaufes für eine spezielle Anordnung zu sehen.
Der zusätzliche Kühlkreislauf 12 in Figur 1 ist eine Eisspeicherungsanordnung. Genauer gesagt weist der Kreislauf 12 eine Eisspeicherungseinrichtung 38 auf, wie sie in dem US-Patent No. 4 964 279 von Osborne dargelegt und veranschaulicht ist, die einen Verdichter, einen Kondensator und eine Eisspeicherungseinrichtung mit einer Kühlschlange zum Gefrieren eines Kühlfluids in dem Tank verwendet. Die gefrorene Masse, die sowohl feste als auch flüssige Bestandteile umfassen kann, stellt Material mit herabgesetzter Temperatur zur Kopplung mit einem untergeordneten Kühlkreislauf bereit, um die Kühlfunktion zu unterstützen.
Der Kreislauf 12 in Figur 1 weist eine Kühlmittelpumpe 40 auf, die zwischen die Eisspeicherungseinrichtung 38 und den Kondensator 16 gekoppelt ist, um Fluid mit herabgesetzter Temperatur, wie z.B. Eiswasser, von der Einrichtung 38 zu dem Kondensator 16 zu pumpen. Der Kondensator 16 ist ein Beispiel einer Kopplungsvorrichtung zwischen der Kälteerzeugungseinrichtung 14 und dem Kühlkreislauf 12. Die Fluidrückleitung 42 zwischen dem Kondensator 16 und der Einrichtung 38 leitet verbrauchtes Kühlfluid von Kondensator 16 zur Einrichtung 38, wo es aufbereitet wird.
In Figur 1 ist der Hilfskondensator 16, der ein Rohrwärmetauschereinrichtung des Gegenstromtyps oder eine andere bekannte Vorrichtung sein kann, an seiner Eingangsöffnung 44 über Verbindungsleitung 46 mit Leitung 28 gekoppelt, um Hochdruckdampf auf den Kondensator 16 zu übertragen. Ein Temperaturabfall von Umgebungstemperatur in Kondensator 16, welcher Temperaturabfall durch Kühlmittelfluid aus der Eisspeicherungseinrichtung 38 hervorgerufen wird, welches Fluid von Pumpe 40 als Reaktion auf ein externes Signal aus einer Fühler- und Signaleinrichtung 48 zu Kondensator 16 gepumpt wird. Diese Fühler- und Signaleinrichtung 48 ist mit der Pumpe 40 über eine Leitung 50 verbunden und kann irgendeine bekannte Fühler- und Signaleinrichtung sein, z.B. ein Feuchtigkeitskonstanter (humidstat), ein Thermostat oder ein Zeitschalter, um die Pumpe 40 zur Übertragung des Fluids mit herabgesetzter Temperatur von Einrichtung 38 auf Kondensator 16 zu betätigen. Eine Ausstoßöffnung 52 des Kondensators 16 ist über Leitung 54 mit der Leitung für flüssiges Kältemittel 36 gekoppelt, um Kältemittelfluid von dem Hilfskondensator 16 auf Leitung 36 zu übertragen, welches Kältemittel aus dem Hufskondensator 16 durch Eisspeicherungsfluid auf eine Temperatur unterhalb der des flüssigen Kältemittels aus dem primären Kondensator 26 abgekühlt wurde. Dieser erhöhte Temperaturabfall in dem Kältemittel der Vorrichtung 34 erweitert den Betriebsbereich eines bestehenden Kühlkreislaufs 14. Die abgesenkte Kältemitteltemperatur wird einen erhöhten Temperaturabfall in der Vorrichtung 34 bewirken, ohne entweder höhere Belastung der Verdichter nach sich zu ziehen oder zusätzliche Leistung des Kondensator 26 zu benötigen, um einen erforderlichen Temperaturabfall in der Vorrichtung 34 zu erreichen. Außerdem erfordert das Kopplungsnetzwerk, das mit dem Hufskondensator 16, der Kopplungseinrichtung, verbunden ist, keine Mehrzahl von Steuerventilen und -sensoren, da der Fluidfluß in den Leitungen 46 und 54 durch die Temperaturdifferenz des Fluidflusses aus der Pumpe 40 ausgelöst wird. Die Fallrohranordnung ist an sich bekannt und wird in der Anlage 10 verwendet, um die Verwendung unnötiger Steuerventile zu verhindern. Der Kondensator 26 muß nicht außer Betrieb gesetzt werden, wenn Kondensator 16 in Betrieb genommen wird, da der Betrieb des Kondensators 16 und der "Fallrohr"-Effekt den Kältemittelfluß zu Kondensator 26 wirksam stoppen. Jedoch sollten die üblicherweise mit Kondensatoren verbundenen Lüfter ausgeschaltet werden, um Energie zu sparen.
Bei der oben angeführten Supermarktanordnung stellt der erweiterte Betriebstemperaturbereich zusätzliche Kühlleistung bereit und senkt während des Betriebs den Energieverbrauch des primären Kühlkreislaufs 14 ab, ohne die Leistung oder die Anzahl der Verdichter 18 zu erhöhen. Dieser letztgenannte Vorteil stellt die erforderliche Betriebsleistung für den Kreislauf 14 unter extremen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen bereit, wie z.B. heißem, feuchtem Sommerklima in Gegenden mit intensiver Sonneneinstrahlung (sunbelt environment). In Figur 1 ist der zusätzliche Kühlkreislauf 12 mit einem einzigen Kühlkreislauf gekoppelt, er kann jedoch mit einer Mehrzahl von untergeordneten Kühlkreisläufen gekoppelt werden, um für diese anderen Einheiten zur gleichen Zeit erhöhte Kühlleistung bereitzustellen.
In einer erläuternden und detaillierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dargestellt in Figur 2, weist der zusätzliche Kühlkreislauf 12 eine Verdichterbank oder -anordnung 70 auf, die eine Mehrzahl von Verdichtern wie Verdichter 18 aufweist, die in Parallelschaltung zueinander angeordnet sind und betrieben werden können, um einen Kältemitteldampf bei einem relativ niedrigen Druck zur Verdichtung auf einen höheren Druck aufzunehmen und durch eine Ausstoßöffnung 30 bei dem zweiten und höheren Druck in eine Leitung 72 auszustossen. Die Leitung 72 ist zwischen die Ausstoßöffnung oder -öffnungen 30 und den Eingangsdurchlaß 74 des Kondensators 76 gekoppelt, der betrieben werden kann, um den Hochdruckdampf für die Übertragung durch Ausgangsdurchlaß 78 und Kühlschlange 80 in den Eisspeicherungstank 82 zu einer Flüssigkeit zu kondensieren. Die Kühlschlange 80 ist mit der Verdichterbank 70 durch Leitung 84 gekoppelt, um das verbrauchte Kühlmittelfluid als warmen Niederdruckdampf an die Einlaßöffnungen 86 der Verdichter 18 der Bank 70 zurückzuleiten. Eine Kammer 88 des Tanks 82 weist ein Fluid wie Wasser oder eine Wasser/Glykol-Mischung auf, die entweder ganz oder teilsweise an die Kühlschlange 80 gefroren sein kann. Im allgemeinen befindet sich das teilweise gefrorene Fluid in Tank 82 annähernd auf ihrer Gefriertemperatur, ist aber immer noch eine Flüssigkeit zum Pumpen, d.h. daß wenigstens ein Teil der Flüssigkeit keine Zustandsänderung erfahren hat und als eine Flüssigkeit gepumpt werden kann. In dieser Figur ist eine Umwälzpumpe 40 an eine Auslaßöffnung 90 des Tanks 82 gekoppelt und weist eine stromabwärtige Leitung 92 für die Übertragung der kalten Flüssigkeit aus der Kammer 88 auf. Eine Rückleitung 94 erstreckt sich von einer Fluidrücklauföffnung 96 und ist in einer geschlossenen Kreisanordnung verbunden, um die gesamte verbrauchte oder aufgewärmte Flüssigkeit zu der Tankkammer 88 zurückzuleiten.
Die für Kreislauf 14 beschriebene Niedertemperatur-Verdampfungseinrichtung, genauer gesagt der Hilfskondensator 16, ist durch Leitung 98 mit der Rückstromleitung 92 verbunden, um bei Aktivierung der Pumpe 40 durch die Signaleinrichtung 48 die gekühlte Flüssigkeit aus Kammer 88 zu übertragen. Zusätzlich weist der Fluidkreislauf 14 eine zu einer Flüssigkältemittelleitung 102 parallele Flüssigkeitsaufnahme 100 auf, welche Leitung mit beiden Leitungen 54 und 36 verbunden ist, um flüssiges Kältemittel auf die Verdampfervorrichtung 34 zu übertragen. Die Flüssigkeitsaufnahme 100 ist nur als eine Rückhaltevorrichtung für flüssiges Kältemittel bereitgestellt. Wie in dieser Figur angeführt, ist die Ausstoßleitung mit der Rückleitung 94 verbunden, um verbrauchtes Kühlfluid aus Kondensator 16 zurückzuleiten.
Eine andere Kühlvorrichtung 120, wie z.B. eine Nebenkühlungseinrichtung für eine Kühleinrichtung mit Zwischentemperatur oder mittlerer Temperatur in der oben genannten Supermarktumgebung, verwendet erneut eine Verdichterbank oder -anordnung 122, die eine Mehrzahl von Verdichtern 18 aufweisen kann, einen luftgekühlten Kondensator oder Kondensator des Verdampfertyps 124, eine Leitung 126 für verdichteten Dampf, eine Kondensatflüssigkeitsleitung 128, eine Flüssigkeitsaufnahme 130 parallel zu Leitung 128 und eine Anordnungseinrichtung oder -vorrichtung 132, die ein oder mehrere Verdampfer sein kann. Eine Kältemittelrückleitung 134 aus Vorrichtung 132 ist mit der Verdichterbank 122 verbunden, um den warmen Niederduck-Kälteerzeugungsdampf aus Vorrichtung 132 zurückzuführen. Ein Flüssigkeitsnebenkühler 136 dient als Kopplungsvorrichtung in dem Flüssigkeitskreislauf 120 und ist in der Leitung 128 zwischen der Vorrichtung 132 und dem Kondensator 124 zur Übertragung des flüssigen Kältemittels durch diese Leitung angeordnet. Der Nebenkühler 136 ist ebenfalls mit der Rückstromleitung 92, parallel zu dem Vorrichtungskreislauf 14, verbunden, um Fluid mit niedriger Temperatur aus der Kammer 88 aufzunehmen und Kältemittel unter die Temperatur der aus dem Kondensator 124 austretenden Flüssigkeit abzukühlen. Eine Leitung 140 verbindet die Rückstromleitung 92 mit einer Einlaßöffnung 142 des Nebenkühlers, und die Auslaßöffnung 144 des Nebenkühlers ist durch Leitung 146 mit der Rückleitung 94 verbunden, die sich in der Figur mit der Ausstoßleitung 42 in einer Verbindungsstelle 149 zu einer Leitung 151 vereinigt. Der Nebenkühler 136 kann ähnlich wie der Hilfskondensator 16 arbeiten, um die Temperatur der den Nebenkühler 136 zu der Vorrichtung 132 durchlaufenden Kältemittels abzusenken. Das Kühlmittelfluid aus der Tankkammer 88 kann nur bei Betätigung der Pumpe 40 auf den Nebenkühler 136 übertragen werden; jedoch kann der Fluiddurchsatz durch den Nebenkühler 136 von der Größe der Leitung 140, eines Öffnungsventils oder anderen Steuerparametern abhängen, wenn dies bei der speziellen Anordnung erforderlich ist.
Eine Luftkühlungsanordnung oder -vorrichtung 160, wie z.B. eine Luftaufbereitungseinheit für einen Verkaufsbereich ist mit der Rückstromleitung 92 verbunden dargestellt, um eine Übertragung von Kühlmittelfluid aus der Tankkammer 88 auf die Vorrichtung 160 bereitzustellen. Ein Steuerventil 162 ist an einer ersten Öffnung 164 mit der Rückstromleitung 92 und an einer zweiten Öffnung 166 mit der Rückleitung 94 verbunden. In einer Bezugsbetriebsart tritt Fluid von Leitung 92 durch das Ventil 162, um auf Rückleitung 94 übertragen zu werden. Eine Umwälzpumpe 170 ist an ihrem Eingangsdurchlaß 172 in Strömungsrichtung vor der ersten Öffnung 164 mit der Leitung 92 und an ihrem Ausgangsdurchlaß 178 über Leitung 176 mit einem Eingang 173 einer Wärmetauschereinrichtung 174 in der Vorrichtung 160 verbunden. Eine Leitung 180 verbindet einen Ausgang 175 mit einer dritten Öffnung 168 des Ventils 162.
Eine Signal- und/oder Sensoreinrichtung 182 ist mit der Pumpe 170 über eine Leitung 184 verbunden und kann betrieben werden, um die Fluidpumpe 170 derart zu betätigen, daß ein Fluß durch die Vorrichtung 160 erzeugt wird. Während des Betriebs kann der Kühlmittelfluidfluß durch die Leitung 92 und das Ventil 162 zu der Leitung 94 während der Betätigung der ersten Pumpe 40 wahlweise durch Betätigung der Umwälzpumpe 170 auf Vorrichtung 160 übertragen werden. Das Kühlmittelfluid wird auf die Vorrichtung 160 durch den Wärmetauscher 174 und die dritte Öffnung 168 zur Übertragung auf die Rückleitung 94 abgeleitet. In dieser anderen Betriebsart ist die erste Öffnung 164 geschlossen, um den Fluidfluß durch die Pumpe 170 abzuleiten, und das Ventil 162 ist steuerbar, um eine gewünschte Temperatur und relative Feuchtigkeit in einem Geschäftsbereich aufrecht zu erhalten.
Die Nutzung der Anlage 12 und die damit verbundenen Vorteile werden durch die Darstellung in Figur 2 als Beispiel erläutert. Die möglichen Vorteile der Kopplung einer Eisspeicherungsanlage mit herkömmlichen Luftkühlungs- oder Kälteerzeugungsvorrichtungen wurden in der oben zitierten EPRI- Broschüre angeführt, jedoch wurden sowohl die wesentliche Struktur und Anordnung der Komponenten als auch die Kopplungsvorrichtung und ihr Zusammenwirken vorher nicht ohne mehrere Steuerventile offenbart, deren Steuerventilkreislauf in dem U.S. Patent No. 4 637 219 von Grose offengelegt und dargestellt ist. Darüberhinaus wurde die Kopplung mehrerer Kühl- und Kälteerzeugungsvorrichtungen an eine einzige Eisspeicherungsanordnung zur gemeinsamen Nutzung von deren Kühlmasse mit einem relativ einfachen Rohrleitungsnetzwerk vorher nicht offenbart oder war allgemein bekannt, insbesondere für eine Supermarktanordnung. Während des Betriebs zeigt sich die Anlage nach Figur 2 als komplexes Netzwerk, jedoch muß angeführt werden, daß es sich bei der Niedertemperatur- Kondensationsanordnung 14, der Flüssigkeits- Nebenkühlungsanordnung 120 und der Luftkühlungsanordnung 160 zusammen mit ihren zugehörigen Komponenten um vorhandene Aufbauten im Supermarkt handelt, welche Aufbauten Strukturen in vielen Einrichtungen 24 Stunden am Tag verfügbar sein müssen. Die Kopplung der Eisspeicherungsvorrichtung und der zugehörigen Kopplungseinrichtungen erfordert nur wenig Platz, minimale Kapitalauslagen und bietet eine große potentielle Energiekostenreduktion, wie sie durch die Neuordnung verfügbarer Mittel für Betrieb mit niedrigeren Kosten offensichtlich wird. Weitere Senkungen der Betriebskosten können durch die Anpassung der Eisspeicherungsanlage 12 an bestehende Kühlsysteme erreicht werden, wodurch deren Betriebsbereich bei gleicher Kühl- oder Kälteerzeugungsleistung mittels Nachrüstung besser als mittels Ersatz durch größere, im Betrieb teurere Anlagen erweitert wird.
Während des Betriebs verbindet die in Figur 2 als Beispiel angeführte Anlage eine Eisspeicherungsanordnung 12 mit den Kopplungs- oder Steuereinrichtungen 16,136, um im Bedarfsfall Kühlvermögen jenseits der Anlagennennleistung unter "Auslegungs"-Bedingungen bereitzustellen oder den Leistungbedarf während der Spitzenzeiten der Energiekosten abzusenken. Die Anordnung 12 kann betrieben werden, um eine Masse gefrorenen Fluids, wie z.B. Wasser oder eine Wasser/Glykol- Mischung, in dem Speicherungstank 88 bereitzustellen. In der dargestellten Anordnung 12 verdichten die Verdichter 18 der Bank 70 ein sich auf niedrigem Druck befindliches, dampfförmiges Kältemittel aus der Leitung 84 zu einem sich auf hohem Druck befindliches, dampfförmiges Kältemittel, das in die Leitung 72 und den Kondensator 76 ausgestossen wird, der den Hochdruckdampf zur Übertragung auf die Kühlschlangen 80 in der Tankkammer 88 zu einem Fluid kondensiert. Dieser Kühlkreislauf kann thermische Expansionsventile oder andere Standardausrüstung umfassen, die nicht gesondert dargestellt, sondern Stand der Technik sind. Das Kältemittelfluid in den Kühlschlangen 88 kühlt wenigstens einen Teil des Kühlmittelfluids und kann dieses auch gefrieren, um eine flüssig-feste Fluidmasse in dem Tank 82 bereitzustellen, vorzugsweise zu Zeiten geringster Energiekosten, was in den heissen, feuchten Sommermonaten gewöhnlich die Nachtstunden bedeutet. Diese Ausnutzung der Energieaufnahme außerhalb der Spitzenzeiten senkt die Betriebskosten ab, da das gefrorene Fluid in einem isolierten Tank 82 für späteren Gebrauch zurückgehalten wird. Nachdem das Fluid gefroren ist oder nach einer Betriebsdauer oder anderen Betriebskriterien, werden die Verdichter der Bank 70 deaktiviert, und die Anlage befindet sich in Betriebsbereitschaft. Während der Spitzenzeiten des Kühlbedarfs, wie z.B. um die Mittagszeit eines heissen, feuchten Sommertags, können die Kosten je Kilowattstunde für elektrische Energie maximal sein und die bestehende Ausrüstung kann nicht mehr in der Lage sein, eine dem Bedarf der Anordnung angemessene Kühlung bereitzustellen, oder die bestehende Ausrüstung kann gezwungen sein, mit ihrer Nenn- oder Spitzenleistung zu arbeiten, wodurch übermässige Anforderungen an die Ausrüstung entstehen und sich die damit verbundenen Instandhaltungskosten erhöhen. Die Verwendung von Kühlmittelfluid aus dem Tank 82 während des Nebenkühlungsbetriebs senkt die Belastung der Verdichter 18 ab, wodurch wenigstens einige der Verdichter außer Betrieb gesetzt werden können und die restlichen Verdichter mit niedrigeren Ausstoßdrücken arbeiten können.
In Figur 2 kann das abgekühlte Fluid in dem Eisspeicherungstank 82 auf die Kopplungseinrichtungen 16 und 136 der Anordnungen 34 bzw. 132 zur Wechselwirkung mit den Kältemitteln der Anordnungen umgewälzt werden, um deren Betriebstemperaturen unter die mit den Standardbetriebsarten verfügbare Temperatur abzusenken. Genauer gesagt wird die Pumpe 40 aktiviert, um Kühlmittelfluid aus dem Tank 82 auf die Kopplungseinrichtungen 16, 136 umzuwälzen, welches Fluid sich auf oder etwa auf der Gefriertemperatur des gefrorenen Materials darin befindet. Gleichzeitig strömen die Kältemittel der verbundenen Anordnungen durch die Kopplungseinrichtungen und ihre Temperaturen werden deutlich abgesenkt, um der zu kühlenden Vorrichtung oder dem zu kühlenden Bereich eine viel niedrigere Fluidtemperatur bereitzustellen. In den angeführten Anwendungskreisläufen gibt es keine zusätzlichen Steuerventile, vielmehr wird das Eisspeicherungsfluid durchgehend auf die Kopplungseinrichtungen 16 und 136 umgewälzt. In dem Fall der Niedertemperatur-Kondensationsanordnung 34 läßt das auf den Kondensator 16 übertragene Kühlmittelfluid das Kältemittelgas in Kondensator 16 zu einer Flüssigkeit kondensieren, welche Flüssigkeit die Leitung 54 füllt. Die statische Höhe der Flüssigkeit in der Leitung 54 erzeugt genügend Druck, um den Kältemittelfluß durch die Leitung 36 aus Kondensator 26 wirksam zu stoppen, was zur Folge hat, daß Kältemittel mit herabgesetzter Temperatur von dem Kondensator 16 auf die Leitung 102 und die Vorrichtung 34 übertragen wird. Das Kältemittel niedrigerer Temperatur erweitert den Temperaturbereich dieser Niedertemperatur-Kondensationsanordnung und kann die gewünschte Betriebstemperatur an ungewöhnlich warmen Tagen oder Bedingungen aufrechterhalten, ohne übermäßige Anforderungen an den Verdichter-Kondensator-Kältemittelkreislauf zu verursachen, wodurch die Leistungsaufnahme des Kreislaufs abgesenkt wird. Der Kältemittelfluß durch den Hilfskondensator 16 kann durch Unterbrechung des Flusses von Kühlmittelfluid aus dem Tank 82 eingestellt werden. In Kreislauf 14 wird Kühlmittelfluid durch den Hilfskondensator 16 umgewälzt und auf die Rückleitungen 42, 151 und 94 übertragen. Die Durchflußrate des Fluids, der Kältemittelfluß, der Temperaturabfall und andere Betriebsparameter hängen sowohl von der Größe der verschiedenen Komponenten und deren Betriebsleistungen als auch von den Umgebungsbedingungen ab. Die Pumpe 40, die zwischen dem Tank 82 und dem Kühlmittelfluid-Kreislauf angeordnet ist, kann durch die Signal-/Sensoreinrichtung 48 in Betrieb gesetzt werden, um einen Kühlmittelfluß zu den verschiedenen Kühlanordnungseinrichtungen in Abhängigkeit von einem externen Parameter, wie z.B. Zeit, Temperatur, Feuchtigkeit oder anderen Betriebsbedingungen, zu erzeugen. Dieses Betätigungssignal kann eine manuelle Inbetriebnahme der Pumpe 40 sein; das genaue Stellmittel ist keine Einschränkung der Erfindung.
In der Flüssigkeits-Nebenkühlanordnung mit der Vorrichtung 132 wird dem Nebenkühler 136 während des Betriebs der Pumpe 40 durchgehend Kühlmittelfluid bereitgestellt. Die Kühlmitteldurchflußrate kann durch die Verwendung eines Öffnungsventils, in der Größe angepaßte Rohre oder weitere Steuereinrichtungen gesteuert werden, falls dies gewünscht wird. Jedoch wird in dieser als Beispiel gewählten Kühlungsanordnungsstruktur in allen Betriebsbedingungen der Kältemittelfluß aus dem luftgekühlten Kondensator oder Kondensator des Verdampfertyps 124 des Kältemittelkreislaufs durchgehend durch den Nebenkühler 136 geleitet. Der Nebenkühlungsgrad des Kältemittels kann gesteuert werden oder kann abhängen von der Durchflußrate des Kältemittel- und Kühlmittelfluids, der Umgebungstemperatur, den relativen Temperaturen der beiden Fluide oder anderen Betriebs- und Umgebungsparametern. Die genaue Absenkung der Kältemitteltemperatur kann durch bestehende Steuereinrichtungen in dem vorhandenen Kühlkreislauf der Vorrichtung 132 gesteuert werden. Verbrauchtes Kühlmittelfluid wird aus dem Nebenkühler 136 zur Rückführung in den Tank 82 auf die Rückleitungen 146, 149, 151 und 94 übertragen. Dieser Prozeß erhöht die Betriebsleistung der bestehenden Verdichter 18 wirksam ohne zusätzliche Kapitalinvestition in mehr oder größere Verdichter.
Der Kühlmittelfluß auf die Luftkühlungsvorrichtung 160 ist durch die Betätigung der Umwälzpumpe 170 zur Ableitung von Kühlmittelfluid aus der Leitung 92 vor dem Steuerventil 162 wählbar. In dieser Anordnung wird das Kühlmittelfluid durch die Vorrichtung 160 geleitet, um die Temperatur der Wärmetauscherkomponente abzusenken. In der Bezugsbetriebsart mit ausgeschalteter Pumpe 170 wird das Kühlmittelfluid zur Rückleitung direkt von der Leitung 92 durch das Ventil 162 auf die Leitung 94 und den Tank 82 geführt. Die Umwälzpumpe 170 kann durch die Signal-/Sensormittel 182 in Betrieb genommen werden, um den Fluidfluß vor dem Ventil 162 auf die Vorrichtung 160 zu ermöglichen, und in diesem Sinn kann die Pumpe 172 wie ein Ventil oder eine Steuereinrichtung betrieben werden, um den Fluidfluß auf die Vorrichtung 160 zu begrenzen.
In einer anderen Ausführungsform in Figur 2 erstreckt sich eine gestrichelte Leitung 123 zwischen der Leitung 126 der Nebenkühlanordnung 120 und der mit dem Kondensator 76 der Eisspeicherungsanlage 12 verbundenen Leitung 72. In dieser Ausführungsform wird betrachtet, daß die Verdichterbank 122 in zweierlei Betriebsarten betrieben werden kann, d.h. sie kann in ihrer herkömmlichen Betriebsart während normaler Betriebsperioden mit dem Nebenkühlkreislauf 120 arbeiten und außerhalb der Spitzenzeiten oder während Zeiten normalerweise niedriger Nutzung, wie z.B. nachts, kann diese Verdichterbank 122 in Verbindung mit dem Eisspeicherungskreislauf 12 genutzt werden, um das Kühlmittelfluid in dem Tank 82 zu gefrieren. Falls ein angepaßter oder gesteuerter Grad der Nebenkühlung gewünscht wird, kann in der Leitung 146 ein Zwei-Wege- Steuerventil bereitgestellt werden und allgemein auf eine geschlossene Stellung angepaßt werden, wenn weniger Nebenkühlung gewünscht wird.
In der Figur stellt eine Rückleitung 125 eine Kältemittelrückführung auf die Verdichterbank 122 bereit. Eine Steuereinrichtung 127, die in der Leitung 125 dargestellt ist, aber auch in der Leitung 123 angeordnet sein kann, kann betrieben werden, um den Kältemittelfluß auf die Eisspeicherungsanordnung 12 abzuleiten. Diese Anordnung mit zweierlei Betriebsarten würde weitere Kosteneinsparungen bereitstellen, den Platzbedarf minimieren und die Geräteauslastung maximieren. Es gibt viele Abwandlungen dieser anderen Verwendung, die auch den Gebrauch der Verdichter 18 der Niedertemperatur- Kondensationsanordnung 14 auf ähnliche Art oder die Nutzung dieser anderen Verbindung als Reservevorrichtung für den Notfall einschließen.
Die obige Diskussion hat bestimmte und bevorzugte Ausführungsformen und Anordnungen der Erfindung angeführt, jedoch ist klar, daß die physische Größe entweder im Sinne der berechneten Kühlleistung oder physikalische Geräteparameter in Abhängigkeit der individuellen Anordnung angepaßt werden wird. In der Darstellung der Kühlungsanforderungen in Supermärkten können diese Berechnungsüberlegungen die Ladenöffnungszeiten, die relative Größe der Einrichtung und andere Berechnungsfaktoren einschließen. Jedem dieser Faktoren kann Rechnung getragen werden, jedoch ist keiner eine Einschränkung der vorliegenden Erfindung.
Während nur bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und gezeigt wurden, ist es offensichtlich, daß darin vielfältige Abwandlungen und Modifikationen vorgenommen werden können. Es ist daher die Absicht, all jene Modifikationen und Änderungen abzudecken, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.

Claims

1. Ein Kühlsystem umfassend mindestens eine primäre durch Kälteerzeugung gekühlte Anordnung (14;120) und ein zusätzliches, damit verbundenes Kühlsystem (12), um die Temperatur eines Kältemittels in der primären durch Kälteerzeugung gekühlten Anordnung (14;120) in Strömungsrichtung vor einer Kältemittel-gekühlten Vorrichtung (34;132) abzusenken, worin die primäre durch Kälteerzeugung gekühlte Anordnung (14;120) einen Kältemittelkreislauf mit dem Kältemittel aufweist und worin das zusätzliche Kühlsystem (12) umfaßt:

eine Kältemitteleinrichtung zur Bereitstellung eines zweiten Kältemittels;

eine thermische Speichereinrichtung (82), die ein Gehäuse aufweist, mit einem Phasenänderungsmaterial in diesem Gehäuse;

eine Gefriereinrichtung zum Gefrieren wenigstens eines Teils des Phasenänderungsmaterials in dem Gehäuse und zur Abkühlung eines verbleibenden Teils von flüssigem Phasenänderungsmaterial auf annähernd die Temperatur des gefrorenen Phasenänderungsmaterials, wobei die Gefiereinrichtung in dem Gehäuse angeordnet und mit der Kältemitteleinrichtung verbunden ist und worin die Gefriereinrichtung unabhängig von der primären durch Kälteerzeugung gekühlten Anordnung (14;120) betriebbar ist;

eine Kopplungseinrichtung (16;136), die mit dem Kühlmittelkreislauf der primären Anordnung verbunden ist, um Wärme zwischen Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf der primären Anordnung und flüssigem Phasenänderungsmaterial in dem zusätzlichen Kühlsystem auszutauschen, wobei die Kopplungseinrichtung (16;136) einen ersten, mit dem Kältemittelkreislauf der primären Anordnung verbundenen Fluidweg aufweist, worin während des Gebrauchs Kältemittel von dem Kältemittelkreislauf der primären Anordnung durch den ersten Fluidweg strömt, bevor es in den Kältemittelkreislauf der primären Anordnung zurückfließt, sowie einen zweiten, mit der thermischen Speichereinrichtung (82) verbundenen Fluidweg, worin während des Gebrauchs flüssiges Phasenänderungsmaterial aus der thermischen Speichereinrichtung (82) durch den zweiten Fluidweg strömt, bevor es zu der thermischen Speichereinrichtung (82) zurückfließt; und

eine Pumpeinrichtung (40) zum Pumpen des flüssigen Phasenänderungsmaterials aus der thermischen Speichereinrichtung (82) zu dem zweiten Fluidweg und zur Rückführung des flüssigen Phasenänderungsmaterials zu der thermischen Speichereinrichtung (82);

worin sich das flüssige Phasenänderungsmaterial in dem zweiten Fluidweg auf einer niedrigeren Temperatur als das Kältemittel in dem ersten Fluidweg befindet;

dadurch gekennzeichnet, daß die primäre durch Kälteerzeugung gekühlte Anordnung darüberhinaus umfaßt:

eine Verdichtungseinrichtung (18) zum Verdichten eines Kältemitteldampfes von einem ersten und niedrigen Druck auf einen zweiten und höheren Druck;

eine Kondensationseinrichtung (26;124), die von der Kopplungseinrichtung getrennt und mit der Verdichtungseinrichtung (18) verbunden ist, um wenigstens einen Teil des Kältemitteldampfes bei dem zweiten Druck zu einer Flüssigkeit zu kondensieren; und wobei

die Kältemittel-gekühlte Vorrichtung (34;132) in Strömungsrichtung nach der Kondensationseinrichtung (26;124) angeschlossen ist, wodurch das Kältemittel nach dem Durchlaufen der Kältemittel-gekühlten Vorrichtung (34;132) auf die Verdichtungseinrichtung (18) zurückgeführt wird.

2. Ein Kühlsystem nach Anspruch 1, worin die primäre durch Kälteerzeugung gekühlte Anordnung (14) eine Niedertemperatur- Kondensationsanordnung umfaßt, wobei die Kopplungseinrichtung (16) ein Hilfskondensator ist, der zwischen der Verdichtungseinrichtung (18) der primären Anordnung und der Kondensationseinrichtung (26) der primären Anordnung angeschlossen ist, und zwar parallel zu dem Kältemittelkreislauf der primären Anordnung.

3. Ein Kühlsystem nach Anspruch 1, worin die primäre, durch Kälteerzeugung gekühlte Anordnung (120) eine Nebenkühlanordnung umfaßt, wobei die Kopplungseinrichtung (136) ein Nebenkühler für flüssiges Kältemittel ist, der zwischen der Kondensationseinrichtung (124) der primären Anordnung und der Kältemittel-gekühlte Vorrichtung (132) angeschlossen ist, und zwar in Reihe mit dem Kältemittelkreislauf der primären Anordnung.

4. Ein Kühlsystem nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, worin die Kondensationseinrichtung (26;124) der primären Anordnung entweder ein luftgekühlter Kondensator oder ein Kondensator des Verdampfertyps ist.

5. Ein Kühlsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, darüberhinaus umfassend einen Flüssigkeitsbehälter (100;130), der parallel zu dem Kältemittelkreislauf der primären Anordnung zwischen der Kondensationseinrichtung der primären Anordnung (26;124) und der Kältemittel-gekühlten Vorrichtung (34;132) der primären Anordnung angeschlossen ist.

6. Ein Kühlsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Kältemitteleinrichtung des zusätzlichen Kühlsystems einen Kältemittelkreislauf umfaßt, der eine Verdichtungseinrichtung (18) zum Verdichten des Kältemittels und eine Kondensationseinrichtung (76) zum Kondensieren des Kältemittels aufweist.

7. Ein Kühlsystem nach Anspruch 6, worin die Kondensationseinrichtung (76) des zusätzlichen Kühlsystems entweder ein luftgekühlter Kondensator, ein wassergekühlter Kondensator oder ein Kondensator des Verdampfertyps ist.

8. Ein Kühlsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Verdichtungseinrichtung (18) der primären Anordnung und/oder des zusätzlichen Kühlsystems eine Mehrzahl von Verdichtern (18) umfaßt, die in Parallelschaltung angeordnet sind, um einen Dampf bei einem ersten und niedrigeren Druck zur Verdichtung auf einen zweiten und höheren Druck aufzunehmen.

9. Ein Kühlsystem nach Anspruch 6, 7 oder 8, darüberhinaus umfassend Ableitungseinrichtungen (123,125,127), die zwischen der Kondensationseinrichtung (76) des zusätzlichen Kühlsystems und der Verdichtungseinrichtung (18) der primären Anordnung angeschlossen ist, welche Ableitungseinrichtung (127) verwendet werden kann, um die Verdichtungseinrichtung (18) der primären Anordnung mit dem Kältemittelkreislauf des zusätzlichen Kühlsystems zu verbinden, so daß die Verdichtungseinrichtung (18) der primären Anordnung als Verdichtungseinrichtung (18) des zusätzlichen Kühlsystems arbeitet.

10. Ein Kühlsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, darüberhinaus umfassend eine Luftkühlungsvorrichtung (160), die einen Kühlmittelkreislauf mit einem Wärmesteuerungsventil (162) und einer Umwälzpumpe (170) darin aufweist, wobei die Luftkühlungsvorrichtung (160) mit der Umwälzpumpe (170) verbunden ist, um in einem ersten Betriebszustand flüssiges Phasenänderungsmaterial aus dem zusätzlichen Kühlsystem durch Ableitung des Phasenänderungsmaterials auf die Umwälzpumpe (170) und die Luftkühlungsvorrichtung (160) aufzunehmen und in einem zweiten Betriebszustand das flüssige Phasenänderungsmaterial direkt an die thermischen Speichereinrichtungen (82) zurückzuleiten.

11. Ein Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, darüberhinaus umfassend eine Wärmetauschereinrichtung (174), die einen Kühlmittelkreislauf aufweist, eine Umwälzpumpe (170), die zwischen dem zusätzlichen Kühlsystem und der Wärmetauschereinrichtung (174) angeschlossen ist, ein Steuerventil (162), das in Strömungsrichtung nach der Umwälzpumpe angeordnet ist und das betrieben werden kann, um auf die Umwälzpumpe (170) flüssiges Phasenänderungsmaterial zur Übertragung auf die Wärmetauschereinrichtung (174) und flüssiges Phasenänderungsmaterial aus der Wärmetauschereinrichtung (174) in das zusätzliche Kühlsystem zu leiten, und eine Signal- und Fühlereinrichtung (182), die mit der Umwälzpumpe (170) verbunden ist und betrieben werden kann, um die Umwälzpumpe (170) derart zu betätigen, daß flüssiges Phasenänderungsmaterial auf die Wärmetauschereinrichtung (174) gefördert wird.

12. Ein Kühlsystem nach Anspruch 11, worin die Wärmetauschereinrichtung (174) eine Luftkühlungsvorrichtung ist.