DE9404320U1

DE9404320U1 - Verteil- und Steuervorrichtung für eine Kälteerzeugungsanlage

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Publication number: DE9404320U1
Application number: DE9404320U
Authority: DE
Original assignee: KAELTETECHNIK KLIMATECHNIK MBH
Current assignee: KAELTETECHNIK KLIMATECHNIK MBH
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2004-03-16

Description

Verteil- und Steuervorrichtung für eine Kälteerzeuqunqsanlage

Die Erfindung betrifft eine Verteil- und Steuervorrichtung für unterschiedliche Betriebsarten einer Kälteerzeugungsanlage zur Lieferung von Kälte für ein Klimasystem für die Raumtemperierung oder Prozeßkühlung.

In den meisten Gebäuden hat die Kältelast eine deutliche Mittagsspitze mit entsprechend hoher elektrischer Leistungsaufnahme. Wenn die Kälteerzeugungsanlage ausschließlich mit Kältemaschinen betrieben wird, entsteht ein hoher Stromverbrauch in den Spitzenzeiten. Es ist bekannt, Kälteerzeugungsanlagen mit Eisspeichern auszustatten, die zu Zeiten niedriger Stromtarife mit Kälte geladen und zu den Bedarfszeiten entladen werden. Solche Eisspeicher sind statische Behälter, die ein von Sole (Glykol-Wasser-Gemisch) durchströmtes Rohrsystem enthalten, das von Wasser umgeben ist. Die Sole wird von der Kältemaschine auf eine unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser liegende Temperatur gekühlt. Sie

Telefon: (02 21)131041 Telex: 888 2307 dopa d Telefax: (02 21)134297 (02 21)134881 Tefegretmm. Dompatent Köln

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überträgt diese Kälte auf das im Eisspeicher enthaltene Wasser, das dadurch gefriert. Beim Entladen des Eisspeichers wird die Sole durch den Eisspeicher zu einem Kälteabnehmer geleitet. Die im Eisspeicher aufgenommene Kälte wird zum Kälteabnehmer übertragen.

Üblicherweise werden Kälteerzeugungsanlagen entsprechend dem jeweiligen Gebäude und der Kühlaufgabe individuell entworfen und an der Baustelle zusammengesetzt. Die Montage einer Kälteerzeugungsanlage erfordert das Aufstellen von Kältemaschine und Eisspeicher und das Herstellen der Verbindungen zwischen diesen Komponenten, wozu auch die Installation von Pumpen, Absperrventilen und Regelventil gehört. Dabei entstehen oft ungünstige Leitungsführungen, die hohe Strömungsverluste und einen hohen Rohrleitungs-Materialaufwand hervorrufen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verteil- und Steuervorrichtung für unterschiedliche Betriebsarten einer Kälteerzeugungsanlage mit Kältemaschine und Eisspeicher zu schaffen, die den Installationsaufwand an der Baustelle wesentlich vermindert.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Bei der erfindungsgemäßen Verteil- und Steuervorrichtung sind diejenigen Komponenten, die eine Verrohrung erfordern, herstellermäßig in einer transportablen Baueinheit vereinigt, die als standardisierter Block hergestellt und geliefert werden kann und an der Baustelle lediglich aufgestellt werden muß. An diesen Block werden nur noch die Kältemaschine, der Eisspeicher und der Kälteabnehmer angeschlossen, wobei jeweils zwei Rohranschlüsse vorgesehen sind. In der einfachsten Ausführung besteht die Baueinheit aus einem "6-Pol", also

einem Block mit sechs Anschlüssen, von denen zwei für die Kältemaschine, zwei für den Eisspeicher und zwei für den Kälteabnehmer vorgesehen sind. Auf der Baustelle brauchen nur die genannten Geräte mit der Baueinheit verbunden zu werden. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß durch fehlerhafte Montage der oft ungeübten Monteure keine Fehlschaltungen vorkommen können. Die Baueinheiten werden als Geräte fabrikmäßig gefertigt und sie können vor Auslieferung einer Endkontrolle unterworfen werden. Eine umfangreiche Installation unter Verwendung von Schaltungsplänen entfällt auf der Baustelle.

Die Verteil- und Steuervorrichtung kann in einer höheren Ausbaustufe auch als "8-Pol" oder "10-Pol" ausgeführt sein. Sie enthält dann mehrere Paare von zweiten Anschlüssen, wobei an jedes Paar eine separate Kältemaschine angeschlossen werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, bei der Kälteerzeugungsanlage mehrere Kältemaschinen vorzusehen.

Das Prinzip der Erfindung besteht darin, die komplexen Verbindungen zwischen Kältemaschine, Eisspeicher und Kälteabnehmer in eine vorgefertigte Baueinheit zu integrieren, die auch eine Steuervorrichtung zur Einstellung der unterschiedlichen Betriebsarten aufweist. Die Steuervorrichtung enthält vorzugsweise eine Betriebsartentabelle, in der für jede Betriebsart die einzustellenden Schaltungszustände der Ventile, Pumpen und sonstigen Komponenten gespeichert sind. Bei Wahl einer Betriebsart werden dann diese Komponenten automatisch in die erforderlichen Betriebszustände geschaltet.

Die Verteil- und Steuervorrichtung kann in platzsparender und kompakter Bauweise mit geringem Platzbedarf und

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günstiger Rohrleitungsführung hergestellt werden. Die üblichen Fehlerquellen (falscher Einbau von Ventilen, Anschlüssen, Undichtigkeiten durch schwer zugängliche Schweißstellen, fehlerhafte Isolierung) werden vermieden.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer als 6-Pol ausgebildeten Baueinheit und

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild der Baueinheit.

Gemäß Fig. 1 weist die transportable Baueinheit 10 ein geschlossenes Gehäuse 11 auf, das sämtliche Komponenten der Verteil- und Steuervorrichtung enthält und mit zwei ersten Anschlüssen la, Ib für den Anschluß eines Kälteabnehmers, zwei zweiten Anschlüssen 2a, 2b für den Anschluß einer Kältemaschine KM und zwei dritten Anschlüssen 3a, 3b für den Anschluß eines Eisspeichers ES versehen ist. Die ersten Anschlüsse la, Ib befinden sich an einer Seitenwand des Gehäuses 11. An der gegenüberliegenden Seitenwand können zwei weitere erste Anschlüsse la' , Ib' vorgesehen sein, die mit den Anschlüssen la bzw. Ib durch Leitungen verbunden sind. Die zweiten Anschlüsse 2a, 2b und die dritten Anschlüsse 3a, 3b befinden sich auf der Oberwand des Gehäuses 11.

Die im Gehäuse 11 installierte Verteil- und Steuervorrichtung 12 enthält ein Rohrsystem, das mit der Kältemaschine KM, dem Eisspeicher ES und dem (nicht darge-

*- abKälteabnehmer zu einem geschlossenen Umlaufsystem verbunden ist, in dem Sole zirkuliert. Diese Sole durchströmt den Kälteabnehmer, bei dem es sich beispielsweise um einen Wärmetauscher oder um ein Verbrauchernetz handelt, um die angeschlossenen Verbraucher mit Kälte zu versorgen. Der Anschluß la wird an die Vorlaufleitung des Kälteabnehmers angeschlossen und der Anschluß Ib an die Rücklauf leitung. Von dem Anschluß Ib führt eine Leitung 13, die ein Absperrventil Vl enthält, zu einer Pumpe Pl und von dort über ein Rückschlagventil Rl und ein weiteres Absperrventil V2 zu dem Anschluß 2b, an den der Einlaß der Kältemaschine KM angeschlossen wird. Der Auslaß der Kältemaschine KM wird an den Anschluß 2a angeschlossen, von dem eine Leitung 14 nach unten über ein Absperrventil V3 zum Anschluß la führt.

Zwischen dem Anschluß 2a und dem Absperrventil V3 zweigt von der Leitung 14 eine Leitung 15 ab, die ein Absperrventil V4 enthält und mit dem Anschluß 3a verbunden ist, an den der Einlaß des Eisspeichers ES angeschlossen wird. Der Auslaß des Eisspeichers ES wird mit dem Anschluß 3b verbunden, von dem eine Leitung 16 abwärts führt. Die Leitung 16 enthält ein Absperrventil V5 und ein Regelventil RV, dessen Auslaß mit dem Anschluß la verbunden ist, an den die Vorlaufleitung des Kälteabnehmers angeschlossen wird. Das Regelventil RV ist ein 3-Wege-Ventil, dessen zweiter Einlaß mit einer Leitung 17 verbunden ist, die an den Anschluß 3a angeschlossen ist.

Zwischen dem Anschluß 3b und dem Absperrventil V5 zweigt von der Leitung 16 eine Leitung 18 ab, die ein Absperrventil V6 enthält und mit dem Anschluß Ib verbunden ist.

Von dem Anschluß Ib führt eine Leitung 19, die in dieser Reihenfolge ein Absperrventil V7, eine Pumpe PE, ein Rückschlagventil R2 und ein Absperrventil V8 enthält, zu dem Anschluß 3a. Die Leitungen 13 und 19 verlaufen in dem Gehäuse senkrecht und die Pumpen Pl und PE fördern in diesen Leitungen die Flüssigkeit jeweils nach oben.

An dem Gehäuse 11 ist eine Steuervorrichtung 20 vorgesehen, die den Betrieb der Absperrventile Vl bis V8 sowie des Regelventils RV und der Pumpen Pl und PE entsprechend den einzustellenden Betriebsarten steuert. Das Regelventil RV wird entsprechend der abzugebenden Kühlleistung von einem Thermostaten stufenlos gesteuert. Die Absperrventile Vl bis V8 sind dagegen entweder nur geöffnet oder nur geschlossen. Die Absperrventile V3 und V4 bilden ein von einem gemeinsamen Motor Ml gesteuertes Ventilpaar, von dem immer ein Ventil geschlossen und das andere geöffnet ist. In gleicher Weise bilden auch die Absperrventile V5 und V6 ein von einem gemeinsamen Motor M2 gesteuertes Ventilpaar.

Die Kälteerzeugungsanlage kann in den nachfolgend anhand von Fig. 2 beschriebenen Betriebsarten betrieben werden.

Bei der Betriebsart A "Eisspeicher entladen" ist die Pumpe Pl ausgeschaltet. Die Kältemaschine KM ist abgeschaltet. Die Flüssigkeit strömt vom Anschluß Ib durch die eingeschaltete Entladepumpe PE zum Anschluß 3a und von dort zum Einlaß des Eisspeichers ES. Im Eisspeicher ES kühlt sich die Flüssigkeit auf die Temperatur des Eises ab, um dann durch den Anschluß 3b in die Leitung 16, durch das geöffnete Absperrventil V5 und das Regelventil RV zum Anschluß la zu strömen. Gleichzeitig wird

dem Regelventil RV über Leitung 17 wärmere Flüssigkeit zugeführt. Im Regelventil RV mischen sich die kältere und die wärmere Flüssigkeit entsprechend dem vom Thermostaten gelieferten Steuersignal.

In der Betriebsart B "Kältemaschine in Betrieb (ohne Eisspeicher)" ist die Pumpe Pl eingeschaltet. Die Flüssigkeit strömt vom Anschluß Ib durch die Pumpe Pl zur Kältemaschine KM und von dort durch das geöffnete Absperrventil V3 zum Anschluß la. Das Absperrventil V4 ist geschlossen. Die Kälteleistung wird ausschließlich durch die Kältemaschine KM aufgebracht.

In der Betriebsart C "Kältemaschine plus Eisspeicher Entladebetrieb" sind beide Pumpen Pl und PE eingeschaltet, das Regelventil RV ist in Betrieb, die Ventile V3 und V5 sind geöffnet, die Ventile V4 und V6 sind geschlossen. Flüssigkeit strömt vom Anschluß Ib durch die Pumpe Pl, die Kältemaschine KM und durch das Ventil V3 zum Anschluß la. Gleichzeitig strömt Flüssigkeit vom Anschluß Ib durch die Pumpe PE zum Anschluß 3a. Von dort verzweigt sie sich einerseits zum Eisspeicher ES und andererseits zum Regelventil RV, das in Betrieb ist. Das Regelventil RV mischt die dem Anschluß 3b zugeführte kalte Flüssigkeit mit der von Leitung 15 kommenden wärmeren Flüssigkeit und führt das Gemisch dem Anschluß la zu.

In der Betriebsart D "Eisspeicher - Ladebetrieb" ist die Pumpe Pl eingeschaltet und die Pumpe PE ausgeschaltet. Das Regelventil RV ist auf vollen Durchlaß "1-2" geschaltet. Die Ventile V4 und V6 sind geöffnet, V3 und V5 sind gesperrt. Die von der Kältemaschine KM auf niedrige Temperatur gekühlte Flüssigkeit strömt vom Anschluß 2a durch Leitung 15 zum Eisspeicher ES. Dort

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kühlt sie das im Eisspeicher enthaltene Wasser unter den Gefrierpunkt, so daß das Wasser gefriert. Die Flüssigkeit strömt dann zum Anschluß 3b nach Leitung 16 und von dort über das Absperrventil V6 nach Leitung 18. Die Flüssigkeit strömt dann in Leitung 13 zum Anschluß 2b und zurück zur Kältemaschine KM.

Claims

TANS PRUCHE

1. Verteil- und Steuervorrichtung für unterschiedliche Betriebsarten einer Kälteerzeugungsanlage, die mindestens eine Kältemaschine (KM) und mindestens einen Eisspeicher (ES) aufweist, mit Pumpen (Pl, P2) zum Treiben einer Flüssigkeit in einem geschlossenen Umlaufsystem und mit gesteuerten Absperrventilen (V), die

bei einer ersten Betriebsart (A) den Eisspeicher ES über ein Regelventil (RV) mit dem Kälteabnehmer in einen Kreislauf schalten,

bei einer zweiten Betriebsart (B) die Kältemaschine (KM) mit dem Kälteabnehmer in einen Kreislauf schalten,

bei einer dritten Betriebsart (C) die Kältemaschine (KM) einerseits und den Eisspeicher (ES) mit dem Regelventil (RV) andererseits in Parallelschaltung mit dem Kälteabnehmer verbinden,

und bei einer vierten Betriebsart (D) den Eisspeicher (ES) mit der Kältemaschine (KM) in einen Kreislauf schalten,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpen (Pl, PE) , die Absperrventile (V) und das Regelventil (RV) sowie eine Steuervorrichtung (20) zum Einstellen der Absperrventile entsprechend der jeweiligen Betriebsart in einer transportablen Baueinheit (10) enthalten sind, die zwei erste Anschlüsse (la, Ib) für den Kälteabnehmer, zwei zweite Anschlüsse (2a, 2b) für jede Kai-

temaschine (KM) und zwei dritte Anschlüsse (3a, 3b) für den Eisspeicher (ES) aufweist.

2. Verteil- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung

(20) eine Betriebsartentabelle enthält, in der für jede Betriebsart die einzustellenden Schaltungszustände gespeichert sind.

3. Verteil- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß miteinander verbundene gleiche Anschlüsse (la, Ib; la', Ib' ) an unterschiedlichen Seiten der Baueinheit (10) angeordnet sind.

4. Verteil- und Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Anschlüsse (la, Ib) im unteren Bereich angeordnet sind und die Pumpen (Pl, PE) nach oben fördern.