AT528546A1 - Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage im transkritischen Betrieb - Google Patents
Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage im transkritischen BetriebInfo
- Publication number
- AT528546A1 AT528546A1 ATA50664/2024A AT506642024A AT528546A1 AT 528546 A1 AT528546 A1 AT 528546A1 AT 506642024 A AT506642024 A AT 506642024A AT 528546 A1 AT528546 A1 AT 528546A1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- subcooler
- circuit
- outlet temperature
- control signal
- refrigeration system
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/17—Control issues by controlling the pressure of the condenser
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/25—Control of valves
- F25B2600/2509—Economiser valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/19—Pressures
- F25B2700/195—Pressures of the condenser
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2102—Temperatures at the outlet of the gas cooler
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2116—Temperatures of a condenser
- F25B2700/21163—Temperatures of a condenser of the refrigerant at the outlet of the condenser
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage (1) im transkritischen Betrieb beschrieben, deren Kältemittel über wenigstens einen bedarfsweise zuschaltbaren Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8) zur Erhöhung des nutzkältebezogenen COP unterkühlt wird. Um bei vergleichsweise einfacher Umsetzung und ohne die Notwendigkeit aufwendiger Genehmigungsverfahren die Energieeffizienz der Anlage bei hohen Umgebungstemperaturen zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Unterkühlerkreislauf beim Überschreiten der Gaskühleraustrittstemperatur der CO2-Kälteanlage (1) über einen Gaskühleraustrittstemperaturstellwert und / oder des den Flashgasanteil im Kältekreislauf der CO2-Kälteanlage (1), vorzugsweise als Spannung oder als Stromwert, abbildenden Stellsignals des Mitteldruckventils (7) über einen Stellsignaleinschaltwert aktiviert wird.
Description
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage im transkritischen Betrieb, deren Kältemittel über wenigstens einen bedarfsweise zuschaltbaren Unterkühlerkreislauf zur Erhöhung des nutzkältebezogenen COP bzw. der Arbeitszahl unterkühlt wird.
[0002] Vor dem Hintergrund regulatorischer Bestimmungen zum Verbot des Einsatzes gewisser Ozonschicht abbauender Fluorkohlenwasserstoffe in Kälteanlagen gab es in den letzten Jahrzehnten Bestrebungen, energieeffiziente Systeme mit alternativen Kältemitteln zu entwickeln, die ein möglichst geringes Treibhauspotenzial aufweisen. Dabei kommen mittlerweile insbesondere Kälteanlagen auf Basis von CO, zum Einsatz, die sich nicht zuletzt durch die einfache Verfügbarkeit des diesbezüglichen Kältemittels R744 auszeichnen. Bei Außentemperaturen ab ca. 27 °C stellt sich allerdings eine sogenannte transkritische Betriebsweise bei CO2-Kälteanlagen ein, wodurch das Abführen der im Betrieb anfallenden Abwärme in weiterer Folge die effektive Kälteleistung und damit die Leistungskennzahl bzw. den „coefficient of performance“ (COP) spürbar reduziert.
[0003] Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Kompensation eines etwaigen Leistungskennzahlabfalls von CO2-Kälteanlagen in der transkritischen Betriebsweise Gaskühler im Kältekreislauf vorzusehen, die eine überkritische Kühlung des R744-Kältemittels nach der Verdichtung erlauben. Nachteilig ist daran allerdings, abgesehen von den höheren Betriebsdrücken, den damit verbundenen höheren Komponentenanforderungen sowie dem erhöhten Installations- und Wartungsaufwand, dass bei hohen Umgebungstemperaturen, wie diese aufgrund klimatischer Veränderungen auch in gemäßigten Klimazonen während der Sommerzeit vermehrt auftreten, die Effizienz der Gaskühler deutlich abnimmt, was letztlich wiederum in erhöhten Energieverbräuchen resultiert.
[0004] Zur weiteren Effizienzsteigerung von CO2-Kälteanlagen in der transkritischen Betriebsweise kommen daher beispielsweise Ejektoren, Parallelverdichter oder auch mechanische Unterkühler zum Einsatz. Als Kältemittel für mechanische Unterkühler wird unter anderem Propan verwendet. Allerdings bedingt der Einsatz von Propan aufwendige Genehmigungsverfahren aufgrund der in diesem Zusammenhang erforderlichen höheren Füllmengen des brennbaren Kältemittels R290.
[0005] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass bei vergleichsweise einfacher Umsetzung und ohne die Notwendigkeit aufwendiger Genehmigungsverfahren die Energieeffizienz der Anlage bei hohen Umgebungstemperaturen verbessert wird.
[0006] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der wenigstens eine Unterkühlerkreislauf beim Überschreiten der Gaskühleraustrittstemperatur der CO2- Kälteanlage über einen Gaskühleraustrittstemperaturstellwert und / oder des den Flashgasanteil im Kältekreislauf, insbesondere als analoges, vorzugsweise als Spannung oder als Stromwert, abbildenden Stellsignals des Mitteldruckventils über einen Stellsignaleinschaltwert aktiviert wird.
[0007] Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass sich auf besonders einfache und damit vorteilhafte Weise anhand der Informationen der Gaskühleraustrittstemperatur der CO2Kälteanlage und /oder des Stellsignals des Mitteldruckventils, welches als Ausgleichsventil zur Aufrechterhaltung eines konstanten Systemdrucks im Kältekreislauf dient, Aufschluss darüber erhalten wird, wann wenigstens ein Unterkühlerkreislauf aktiviert oder deaktiviert werden muss, um trotz etwaiger inhärenter Regelungsträgheiten sowie unter Berücksichtigung eines möglichst geringen Verschleißes der Anlagenkomponenten auch bei hohen Außentemperaturen nachhaltig eine gute Leistungskennzahl zu erreichen. Das Stellsignal bildet dabei über die diesbezügliche Spannungsauflösung, beispielsweise von 0 bis 10 V, oder über die diesbezügliche Stromwertauflösung, beispielsweise von 4 bis 20 mA, den aus dem in der Kälteanlage herrschenden Hochdruck als Systemgröße sowie aus der Gaskühleraustrittstemperatur errechneten Flashgastanteil von 0 bis 100 % ab. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen schaffen dabei aufgrund der hohen
Effizienz die Voraussetzung, dass nicht nur etwaige Komponenten des CO2-Kältekreislaufs, wie z.B. Verdichter, Gaskühler, Mitteldruckbehälter und Rohrleitungen um etwa 10-15 % kleiner dimensioniert werden können, sondern auch die jeweiligen Unterkühlerkreisläufe entsprechend kompakt ausgeführt werden können. Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass insbesondere im Zusammenhang mit Propan (R290) als Unterkühlerkältemittel die Füllmengen der jeweiligen Unterkühlerkreisläufe gemäß OVE EN 60335-2-89:2018 auf 150 g begrenzt sein können, sodass allfällige aufwändige Genehmigungsverfahren entfallen. Des Weiteren ermöglichen die erfindungsgemäßen Maßnahmen, dass auch die für den Betrieb der Kälteanlage notwendige Infrastruktur gegebenenfalls kleiner dimensioniert werden kann, beispielsweise indem etwaige Sicherungen eine geringere Strombelastbarkeit aufweisen müssen. Darüber hinaus ergibt sich bei unterkühlten Kältekreisläufen grundsätzlich die Schwierigkeit, dass insbesondere bei hohen Massenströmen und Temperaturen im Kältekreislauf der CO2-Kälteanlage auch diverse Anlagenkomponenten kritisch beeinflusst werden. Aufgrund der durch die erfindungsgemäßen Regelungsmaßnahmen ermöglichten kompakten Dimensionierung der Komponenten und die in jedem einzelnen Unterkühlerkreislauf reduzierten Massenströme werden keine zu hohen Lasten auf die Unterkühlerkreisläufe übertragen, sodass diese vor zu hohen Verdichtungstemperaturen geschützt sind. Erfindungsgemäß können die Massenströme so angepasst werden, dass jede Komponente der Anlage innerhalb ihres Betriebsbereichs arbeitet. Dadurch können Lastschwankungen im Kältekreislauf der CO2-Kälteanlage, die zu unterschiedlichen Belastungen im z.B. Wärmetauscher der Unterkühlerkreisläufe führen, zuverlässig kompensiert werden.
[0008] Besonders günstige Regelungsbedingungen bei hoher Energieeffizienz sowie geringem Komponentenverschleiß werden dadurch ermöglicht, dass zum Aktivieren bzw. Deaktivieren der jeweiligen Unterkühlerkreisläufe sowohl vorgegebene Ein- bzw. Ausschaltwartezeiten, als auch die jeweiligen Unterkühlerkreislauftemperaturen mitberücksichtigt werden. Beispielsweise kann vor, während und / oder nach einer vorgegebenen Ausschaltwartezeit die Unterkühleraustrittstemperatur eines Unterkühlerkreislaufs sowie das Stellsignal des Mitteldruckventils bestimmt werden, wobei der Unterkühlerkreislauf deaktiviert wird, wenn die Unterkühleraustrittstemperatur einen vorgegebenen Unterkühleraustrittstemperaturstellwert und das Stellsignal des Mitteldruckventils einen Stellsignalausschaltwert unterschreitet. Umgekehrt kann vor, während und / oder nach einer vorgegebenen Einschaltwartezeit die Unterkühleraustrittstemperatur eines aktivierten Unterkühlerkreislaufs sowie das Stellsignal des Mitteldruckventils bestimmt werden, wobei ein weiterer Unterkühlerkreislauf aktiviert wird, wenn die bestimmte Unterkühleraustrittstemperatur einen vorgegebenen Unterkühleraustrittstemperaturstellwert und das Stellsignal des Mitteldruckventils den Stellsignalausschaltwert überschreitet. Die Ein- bzw. Ausschaltwartezeiten werden vorzugsweise so gewählt, dass nach erfolgtem Aktivieren bzw. Deaktivieren wieder ein stabiler Betriebspunkt der gesamten CO»-Kälteaanlage erreicht wird. Vor diesem Hintergrund sowie unter Berücksichtigung eines reduzierten Verschleißes von insbesondere Stellgliedern wie z.B. Ventilen empfiehlt es sich, dass die Ein- und / oder Ausschaltwartezeiten wenigstens 5 Minuten betragen. Dadurch wird verhindert, dass insbesondere die Kompressoren in den jeweiligen Unterkühlerkreisläufen nicht mehr als 6 bis 8 Mal pro Stunde ein- und wieder abgeschaltet werden, was andernfalls zu einem erhöhten Komponentenverschleiß führen würde. Die Ein- und / oder Ausschaltwartezeiten können grundsätzlich auch zu den gleichen Zeitpunkten beginnen und / oder enden.
[0009] Der Gaskühleraustrittstemperaturstellwert liegt vorzugsweise bei wenigstens 25 °C.
[0010] Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Unterkühlermodul für ein erfindungsgemäßes Verfahren, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, wobei die Vorrichtung eine einen Kältekreislauf ausbildenden sowie wenigstens einen Gaskühler aufweisende CO»2-Kälteanlage und wenigstens ein dem Kältekreislauf bedarfsweise zuschaltbares Unterkühlermodul aufweist. Ein Unterkühlermodul umfasst dabei einen jeweiligen Unterkühlerkreislauf, der wenigstens einen Verdampfer, wenigstens einen Verdichter, wenigstens einen Kondensator und wenigstens ein Drosselorgan aufweist, wobei Propan als Unterkühlerkältemittel für den Unterkühlerkreislauf vorgesehen ist, und wobei die Menge des Propans vorzugsweise höchstens 150g beträgt.
[0011] Bedingt durch die erfindungsgemäßen Regelungsmaßnahmen und der damit einhergehenden Verbesserung der füllmengenbezogenen Kälteleistung wird ermöglicht, dass bei einem erfindungsgemäßen Unterkühlermodul die zwischen dem Kondensator und dem Drosselorgan angeordnete Flüssigkeitsleitung trocknerfrei ausgebildet ist. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass in der zwischen Verdampfer und Verdichter angeordneten Saugleitung ein Trockner angeordnet ist. Dabei hat sich gezeigt, dass sich zufolge dieser Maßnahmen der Anteil an produktivem Kältemittel im Kälteprozess steigern lässt. Dies ist einerseits darauf zurückzuführen, dass eine verbesserte Abscheidung von Feuchtigkeit aus dem Kältekreislauf bei den im Vergleich zur Flüssigleitung niederigeren Temperaturen nach der Expansion in der Saugleitung erfolgt, und andererseits, dass aufgrund der niedrigeren Dichte des Kältemittels in der Saugleitung vergleichsweise weniger Kältemittel benötigt wird. Ebenso ist es möglich, dass anstelle eines zwischen dem Kondensator und dem Drosselorgan angeordneten in der Flüssigkeitsleitung angeordneten Filtertrockners an dieser Stelle ein Filter, vorzugsweise ein 100 um Filter, vorgesehen ist.
[0012] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
[0013] Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Ablaufes eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
[0014] Fig. 2 einen schematische Unterkühlerkreislauf eines erfindungsgemäßen Unterkühlermoduls.
[0015] Anhand des schematischen Blockschaltbildes aus Fig. 1 wird im Folgenden ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regelung einer CO,2-Kälteanlage im transkritischen Betrieb beschrieben. Das Blockschaltbild dient lediglich zur allgemeinen Veranschaulichung, und ist daher nicht notwendigerweise in der korrekten Verschaltung angeordnet bzw. zeigt aus Übersichtsgründen diverse Komponenten einer CO2-Kälteanlage nicht explizit.
[0016] Das Kältemittel einer CO2-Kälteanlage 1 wird über bedarfsweise zuschaltbare Unterkühlerkreisläufe 2, 3, 4, 5 zur Erhöhung der Leistungskennzahl unterkühlt. Die Regelung erfolgt dabei derart, dass die Unterkühlerkreisläufe 2, 3, 4, 5 beim Überschreiten der Gaskühleraustrittstemperatur der CO2-Kälteanlage über einen Gaskühleraustrittstemperaturstellwert und des den Flashgasanteil im Kältekreislauf der CO2-Kälteanlage 1 als Spannung abbildenden Stellsignals des Mitteldruckventils über einen Stellsignaleinschaltwert aktiviert wird. Es kann demnach keiner oder lediglich einer der Unterkühlerkreisläufe 2, 3, 4, 5 bzw. können auch mehrere der Unterkühlerkreisläufe 2, 3, 4, 5 bedarfsweise aktiviert oder deaktiviert werden. Ein konkretes Regelungsschema kann dabei beispielsweise wie folgt ablaufen:
[0017] Ein erster Unterkühlerkreislauf 2 wird aktiviert, wenn die vom Gaskühler 6 ermittelte Gaskühleraustrittstemperatur des Kältekreislaufes einen vorgegebenen Gaskühleraustrittstemperaturstellwert von z.B. 28 °C und das Stellsignal des Mitteldruckventils 7 einen Stellsignaleinschaltwert von z.B. 0,28 V erreicht bzw. überschritten haben.
[0018] Es wird sodann eine Wartezeit von mindestens 5 Minuten eingehalten, wobei währenddessen geprüft wird, ob ein weiterer Unterkühlerkreislauf 3 aktiviert ist. Falls jener Unterkühlerkreislauf 3 bereits aktiviert ist, wird nach Ablauf der Wartezeit geprüft, ob die diesbezügliche Unterkühleraustrittstemperatur größer oder gleich als der zugeordnete Unterkühleraustrittstemperaturstellwert und das ermittelte Stellsignal des Mitteldruckventils 7 größer oder gleich als der Stellsignalausschaltwert ist. Ist dies der Fall, so wird der nächste Unterkühlerkreislauf 4 für wenigstens 5 Minuten aktiviert. Andernfalls wird der Unterkühlerkreislauf 3 für wenigstens 5 Minuten deaktiviert. Beispielsweise kann der Unterkühleraustrittstemperaturschwellwert bei 18 °C und der Stellsignalausschaltwert bei 0,05 V liegen.
[0019] Falls allerdings der Unterkühlerkreislauf 3 ohnehin noch nicht aktiviert war, wird nach Ablauf der fünfminütigen Wartezeit geprüft, ob die Unterkühleraustrittstemperatur des Unterkühlerkreislaufs 2 größer oder gleich als der zugeordnete Unterkühleraustrittstemperaturstellwert und das ermittelte Stellsignal des Mitteldruckventils 7 größer oder gleich als der Stellsignalausschaltwert ist. Ist dies der Fall, wird der Unterkühlerkreislauf 3 für wenigstens 5 Minuten aktiviert. Andernfalls wird der Unterkühlerkreislauf 2 für wenigstens 5 Minuten deaktiviert. Es versteht sich
von selbst, dass das erfindungsgemäße Verfahren in analoger Weise fortgeführt werden kann, sodass mit der Zeit bei Bedarf auch eine Aktvierung bzw. Deaktivierung des Unterkühlerkreislaufs 5 erfolgen kann.
[0020] Wie dies in Fig. 2 gezeigt wird, weist ein für ein erfindungsgemäßes Verfahren vorgesehenes Unterkühlermodul einen Unterkühlerkreislauf 8 auf, der einen Verdampfer 9, einen Verdichter 10, einen Kondensator 11, sowie Drosselorgane 12, 13, 14 in Form von zwei Expansionsventilen 12, 13 und einer Kapillare 14 umfasst. In der zwischen dem Kondensator 11 und den Drosselorganen 12, 13, 14 angeordneten Flüssigkeitsleitung 15, welche trocknerfrei ausgebildet ist, befindet sich ein Filter 16 mit einer Filtergröße von 100 um. In der zwischen Verdampfer 9 und Verdichter 10 angeordneten Saugleitung 17 ist hingegen ein Trockner 18 vorgesehen. Die oben bezeichneten Unterkühlerkreisläufe 2, 3, 4, 5 können dementsprechend ausgestaltet sein.
[0021] Im Vergleich zu einer zu einer konventionellen CO2-Kälteanlage, die nicht unterkühlt wird und beispielsweise eine Gaskühleraustrittstemperatur von 40 °C aufweist, kann
[0022] mit einer erfindungsgemäßen CO-;-Kälteanlage 1 mit einer Kälteleistung von ca. 100 kW in Summe eine Kosteneinsparung von ca. EUR 5.000 bis 7.500 pro Anlage sowie eine Energiekosteneinsparung von ca. 8-10 % pro Jahr erreicht werden.
Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage (1) im transkritischen Betrieb, deren Kältemittel über wenigstens einen bedarfsweise zuschaltbaren Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8) zur Erhöhung des nutzkältebezogenen COP unterkühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Unterkühlerkreislauf beim Überschreiten der Gaskühleraustrittstemperatur der CO»2- Kälteanlage (1) über einen Gaskühleraustrittstemperaturstellwert und / oder des den Flashgasanteil im Kältekreislauf der CO2-Kälteanlage (1), vorzugsweise als Spannung oder als Stromwert, abbildenden Stellsignals des Mitteldruckventils (7) über einen Stellsignaleinschaltwert aktiviert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während und / oder nach einer vorgegebenen Ausschaltwartezeit die Unterkühleraustrittstemperatur eines Unterkühlerkreislaufs (2, 3, 4, 5, 8) sowie das Stellsignal des Mitteldruckventils (7) bestimmt werden und der Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8) deaktiviert wird, wenn die Unterkühleraustrittstemperatur einen vorgegebenen Unterkühleraustrittstemperaturstellwert und das Stellsignal des Mitteldruckventils (7) einen Stellsignalausschaltwert unterschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während und / oder nach einer vorgegebenen Einschaltwartezeit die Unterkühleraustrittstemperatur eines aktivierten Unterkühlerkreislaufs (2, 3, 4, 5, 8) sowie das Stellsignal des Mitteldruckventils (7) bestimmt werden und ein weiterer Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8) aktiviert wird, wenn die bestimmte Unterkühleraustrittstemperatur einen vorgegebenen Unterkühleraustrittstemperaturstellwert und das Stellsignal des Mitteldruckventils (7) den Stellsignalausschaltwert überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und / oder Ausschaltwartezeiten wenigstens 5 Minuten betragen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und / oder Ausschaltwartezeiten zu den gleichen Zeitpunkten beginnen und / oder enden.
6. Unterkühlermodul für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8), der wenigstens einen Verdampfer (9), wenigstens einen Verdichter (10), wenigstens einen Kondensator (11) und wenigstens ein Drosselorgan (12, 13, 14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, gekennzeichnet durch Propan als Unterkühlerkältemittel für den Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8), wobei die Menge des Propans vorzugsweise höchstens 150g beträgt.
7. Unterkühlermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem wenigstens einen Kondensator (11) und dem wenigstens einen Drosselorgan (12, 13, 14) angeordnete Flüssigkeitsleitung (15) trocknerfrei ausgebildet ist.
8. Unterkühlermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der zwischen Verdampfer (9) und Verdichter (10) angeordneten Saugleitung (17) ein Trockner (18) und / oder in der zwischen dem wenigstens einen Kondensator (11) und dem wenigstens einen Drosselorgan (12, 13, 14) angeordneten Flüssigkeitsleitung (15) ein Filter (16) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer einen Kältekreislauf ausbildenden, wenigstens einen Gaskühler (6) aufweisenden CO>2-Kälteanlage (1) und wenigstens einem dem Kältekreislauf bedarfsweise zuschaltbaren Unterkühlermodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage (1) im transkritischen Betrieb, deren Kältemittel über wenigstens einen bedarfsweise zuschaltbaren Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8) zur Erhöhung des nutzkältebezogenen COP unterkühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Unterkühlerkreislauf beim Überschreiten der Gaskühleraustrittstemperaturstellwert der CO2-Kälteanlage (1) über einen Gaskühleraustrittstemperaturstellwert und / oder des den Flashgasanteil im Kältekreislauf der CO2-Kälteanlage (1), vorzugsweise als Spannung oder als Stromwert, abbildenden Stellsignals des Mitteldruckventils (7) über einen Stellsignaleinschaltwert aktiviert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während und / oder nach einer vorgegebenen Ausschaltwartezeit die Unterkühleraustrittstemperatur eines Unterkühlerkreislaufs (2, 3, 4, 5, 8) sowie das Stellsignal des Mitteldruckventils (7) bestimmt werden und der Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8) deaktiviert wird, wenn die Unterkühleraustrittstemperatur einen vorgegebenen Unterkühleraustrittstemperaturstellwert und das Stellsignal des Mitteldruckventils (7) einen Stellsignalausschaltwert unterschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während und / oder nach einer vorgegebenen Einschaltwartezeit die Unterkühleraustrittstemperatur eines aktivierten Unterkühlerkreislaufs (2, 3, 4, 5, 8) sowie das Stellsignal des Mitteldruckventils (7) bestimmt werden und ein weiterer Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8) aktiviert wird, wenn die bestimmte Unterkühleraustrittstemperatur einen vorgegebenen Unterkühleraustrittstemperaturstellwert und das Stellsignal des Mitteldruckventils (7) den Stellsignalausschaltwert überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und / oder Ausschaltwartezeiten wenigstens 5 Minuten betragen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und / oder Ausschaltwartezeiten zu den gleichen Zeitpunkten beginnen und / oder enden.
6. Unterkühlermodul für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8), der wenigstens einen Verdampfer (9), wenigstens einen Verdichter (10), wenigstens einen Kondensator (11) und wenigstens ein Drosselorgan (12, 13, 14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, gekennzeichnet durch Propan als Unterkühlerkältemittel für den Unterkühlerkreislauf (2, 3, 4, 5, 8), wobei die Menge des Propans vorzugsweise höchstens 150g beträgt, dass die zwischen dem wenigstens einen Kondensator (11) und dem wenigstens einen Drosselorgan (12, 13, 14) angeordnete Flüssigkeitsleitung (15) trocknerfrei ausgebildet ist und dass in der zwischen Verdampfer (9) und Verdichter (10) angeordneten Saugleitung (17) ein Trockner (18) und in der zwischen dem wenigstens einen Kondensator (11) und dem wenigstens einen Drosselorgan (12, 13, 14) angeordneten Flüssigkeitsleitung (15) ein Filter (16) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer einen Kältekreislauf ausbildenden, wenigstens einen Gaskühler (6) aufweisenden CO>2-Kälteanlage (1) und wenigstens einem dem Kältekreislauf bedarfsweise zuschaltbaren Unterkühlermodul nach Anspruch 6
ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50664/2024A AT528546A1 (de) | 2024-08-08 | 2024-08-08 | Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage im transkritischen Betrieb |
| EP25194368.4A EP4692689A1 (de) | 2024-08-08 | 2025-08-06 | Verfahren zur regelung einer co2-kälteanlage im transkritischen betrieb |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50664/2024A AT528546A1 (de) | 2024-08-08 | 2024-08-08 | Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage im transkritischen Betrieb |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT528546A1 true AT528546A1 (de) | 2026-02-15 |
Family
ID=96585250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50664/2024A AT528546A1 (de) | 2024-08-08 | 2024-08-08 | Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage im transkritischen Betrieb |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4692689A1 (de) |
| AT (1) | AT528546A1 (de) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014113167A1 (de) * | 2013-11-06 | 2015-05-07 | Thermea. Energiesysteme Gmbh | CO2-Kältemaschine für den Betrieb bei hohen Rückkühltemperaturen |
| US11175073B2 (en) * | 2015-08-20 | 2021-11-16 | Lennox Industries Inc. | Carbon dioxide cooling system with subcooling |
| IT202200020811A1 (it) * | 2022-10-10 | 2024-04-10 | Epta Spa | Sistema di refrigerazione a compressione di vapore con scambiatore di pressione rotante e metodo di gestione di un tale sistema |
-
2024
- 2024-08-08 AT ATA50664/2024A patent/AT528546A1/de unknown
-
2025
- 2025-08-06 EP EP25194368.4A patent/EP4692689A1/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4692689A1 (de) | 2026-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69330614T2 (de) | Klimagerät | |
| DE102015212550A1 (de) | Kältekreis, Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs und Fahrzeug | |
| DE112019007078T5 (de) | Klimagerät | |
| EP1578628B1 (de) | Klimaanlage für ein fahrzeug und zugehöriges betriebsverfahren | |
| DE102009026942B4 (de) | Verfahren zum Regeln von Wärmepumpen- und Kälteanlagen | |
| AT528546A1 (de) | Verfahren zur Regelung einer CO2-Kälteanlage im transkritischen Betrieb | |
| EP3922931B1 (de) | Kompressionskälteanlage und verfahren zum betrieb selbiger | |
| DE102011012644A1 (de) | Kälteanlage | |
| EP0239837A2 (de) | Verfahren zur Rückgewinnung von Verflüssigungswärme einer Kälteanlage und Kälteanlage zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE102019119751B3 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Kältekreislaufs eines Kraftfahrzeugs und Kältekreislauf | |
| DE102015006189A1 (de) | Verfahren zur zulässigen Füllstands- und Füllmengenerhöhung einer Fahrzeugkälteanlage sowie Fahrzeugkälteanlage zur Durchführung des Verfahrens | |
| EP0152608A2 (de) | Verfahren zur Steuerung einer Verbundkälteanlage | |
| DE102018210477B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage eines Fahrzeugs | |
| DE102015007564A1 (de) | Klimaanlage und Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage | |
| DE102005032458A1 (de) | Kälteanlage, insbesondere Kraftfahrzeug-Klimaanlage | |
| DE102009030041A1 (de) | Fahrzeug-Klimasystem | |
| DE102007025319B4 (de) | Kälteanlage mit als Gaskühler betreibbarem Wärmeübertrager | |
| DE102007025727B4 (de) | Verfahren zur Steuerung eines Lüfters sowie Klimaanlage für ein Fahrzeug | |
| EP1787072B1 (de) | Kältekreislauf und verfahren zum betreiben eines kältekreislaufes | |
| DE112021007291T5 (de) | Wärmequellenmaschine einer Kühlvorrichtung und Kühlvorrichtung einschließlich derselben | |
| AT513855B1 (de) | Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage | |
| EP0325163A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage und Kälteanlage zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE102007034979A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs und Kompressionskälteanlage | |
| DE10338388B3 (de) | Verfahren zur Regelung einer Klimaanlage | |
| EP0260367A1 (de) | Kälteanlage |