DE2806082C2

DE2806082C2 - Einrichtung zum Regeln der Kühlleistung eines Klimagerätes

Info

Publication number: DE2806082C2
Application number: DE2806082A
Authority: DE
Inventors: H.U. Dr. 6310 Grünberg Amberg
Original assignee: Weiss Technik Umwelt-Klima-Messtechnik 6301 Reiskirchen De GmbH
Current assignee: Weiss Technik Umwelt-Klima-Messtechnik 6301 Reiskirchen De GmbH
Priority date: 1978-02-14
Filing date: 1978-02-14
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE2806082A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln der Kühlleistung eines Klimagerätes, das einen Kältemittelkreislauf mit einer Bypass-Leitung aufweist, deren Durchflußrate durch ein in der Bypass-Leitung liegendes Ventil steuerbar ist und die die Druckseite des Kompressors mit dem Eingang des Verdampfers verbindet.

Zum Regeln der Kühlleistung können Klimageräte im intermittierenden Betrieb des Kältekompressors arbeiten und dadurch erhebliche Schwankungen der Zulufttemperatur mit sich bringen, die für empfindliche elektronische Geräte häufig noch zu groß sind. Bei einer Einengung des Regelspielraumes wirken sich die häufigen Ein- und Ausschaltvorgänge solcher Anlagen insbesondere schädlich auf den Kompressor aus. Auch bei Klimaanlagen für Prüfräume, bei denen die Umluft direkt über den Verdampfer eines Kältemittelkreislaufes zur Abkühlung geführt wird, treten erhebliche Schwankungen der Zulufttempratur von mehreren Grad Celsius auf. Damit der Istwert der Zulufttemperatur möglichst wenig schwankt, wird hier in der Regel ein Flüssigkeits-Zwischenkreis eingeschaltet, der die Temperaturschwankungen durch die ein- und ausschaltende Kältemaschine durch seine große Masse in Grenzen von weniger als 0,5° C hält.

Zur Regelung des Kältekreislaufes ist es auch bereits bekannt, ein Saugdrosselventil in der Saugleitung des Kältemittelkreises zwischen Verdampfer und Kompressor vorzusehen, das den Gasdurchfluß und damit die Leistungsabgabe am Verdampfer drosselt. Da der Kompressor aber eine Mindestgasmenge von ca. 30% seiner Nenngasmenge zur eigenen Kühlung benötigt, ist hiermit nur eine Leistungsregelung im Bereich von 100 bis herab zu 30% möglich.

Schließlich kann man den Kompressor durch eine Heißgas-Bypass-Leitung umgehen, die von der Druckseite des Kompressors zur Saugseite zurückführt und mit einem Regelventil versehen ist. Mit einer solchen Maßnahme ist es zwar theoretisch möglich, die Leistung des Kompressors für die Anlage bis auf einen Wert von 0 herunterzuregeln, eine solche Maßnahme führt aber zur Überhitzung des Kompressors, weswegen bei der praktischen Ausführung ein zusätzliches Nacheinspritzventil für flüssiges Kältemittel an der Saugseite des Kompressors vorgesehen werden muß. Nach Recknagel-Springer, Taschenbuch für Heizung, Lüftung, Klimatechnik, 1970, S. 1206, kann das zusätzliche Nachspritzventil vermieden werden, wenn die Bypass-Leitung nicht an die Saugleitung des Kompressors, sondern an den Verdampfer eintritt, jeweils hinter dem thermostatischen Einspritzventil bzw. Expansionsventil angeschlossen wird. Der überhitzte Druckdampf wird dadurch mit Flüssigkeit vermischt und abgekühlt Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß eine absolute Konstanz der Zuluft-Temperatur bei Temperaturschwankungen der Umluft nicht gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Regeln der Kühlleistung eines Klimagerätes mit möglichst einfachen konstruktiven Mitteln zu schaffen, mit der es möglich ist, die Zulufttemperatur bei kontinuierlich betriebenem Kompressor möglichst genau zu regeln.

Dazu is* erfindungsgemäß einerseits vorgesehen, daß in der Saugleitung vom Verdampfer zum Kompressor ein Drosselventil angeordnet ist, das von einem die Abweichung der Zuluft-Temperatur von einem vorgegebenen Sollwert auswertenden Regler gesteuert ist, und daß das Ventil zum Steuern der Durchflußrate in der Bypass-Leitung von dem Druck in der Saugleitung gesteuert wird.

Alternativ ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Ventil zum Steuern der Durchflußrate im Abzweigpunkt der Bypass-Leitung von der Druckleitung des Kompressors angeordnet ist und als ein proportional steuerbares Dreiwege-Ventil ausgebildet ist, welches von einem die Abweichung der Zuluft-Temperatur von einem vorgegebenen Sollwert auswertenden Regler gesteuert ist.

Die Erfindung ermöglicht eine außerordentlich feinfühlige Regelung der Zulufttemperatur, die in einfacher Weise auf veränderte Solltemperaturen der Zuluft einstellbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen im einzelnen näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 das Schaltbild des Kältemittelkreislaufes einer Klimatisierungseinrichtung mit einer Heißgas-Bypass-Leitung, die vor den Verdampfer führt sowie mit einem Drosselventil zwischen Verdampfer und Kompressor und

F i g. 2 ein Schaltbild ähnlich F i g. 1 mit einem vereinfachten Kältemittelkreislauf, in dem ein Dreiwege-Heißgasventil vorgesehen ist.

Die F i g. 1 zeigt den Kältemittelkreislauf einer Klimatisierungseinrichtung mit einem Kompressor 6 sowie den Bauelementen der Hochdruckseite, das sind der luftgekühlte Kondensator 22 mit Lüftermotor m für die Außenluft, ein Flüssigkeitssammler 32, ein Trockner 33, ein Kältemittelschauglas 34 sowie ein Expansionsventil 35 und ein Heißgas-Bypass-Ventil 36 einschließlich Steuerleitung 37 zur Saugseite des Kompressors 6. Die Bauelemente der Niederdruckseite sirid ein Kältemittelverteiler 40, ein Verdampfer 2 sowie ein Drosselventil 41.

Die leistungsregelnden Bausteine sind ein Temperaturfühler 42 in der Zuluft mit Temperaturregler 43, der seinerseits das Drosselventil 41 proportional zur Temperaturabweichung gegenüber dem von Sollwertgeber 44 vorgegebenen Sollwert öffnet oder schließt

Durch Drosselung, d. h. Verringerung der umgepumpien Kältemittelmenge ist es möglich, eine mit etwa ±0,5° C konstante Zulufttemperatur zu halten bei schwankenden Wärmeabgaben am Verdampfer 2, c. h. bei Differenzi η zwischen Umlufttemperatur und Zulufttemperatur von 0^cC bis ca. 10° C.

Die Drosselung der umgewählten Kältemittelmenge bewirkt ein Absinken des Saugdruckes am Kompressor 6, wodurch das Heißgas-Bypass-Ventil 36 öffnet und damit Heißgas von der Druckseite des Kompressors 6 über die Bypass-Leitung 31 in den Verdampfer 2 fördert zur Aufrechterhaltung eines minimalen Gasstromes durch den Kompressor 6 einerseits und zur Simulation der aus der Umluft fehlenden Wärmelast ai.dererseits. Nur noch eine Restmenge Flüssigkeit wird in diesem Falle über das Expansionsventil 35 in den Verdampfer eingespritzt und erzeugt dort Wärme. Auch das Heißgas-Bypass-Ventil 36 arbeitet proportional und stetig, so daß eine Anpassung an schwankende Wärmelasten ohne Ein-Aus-Regelung gegeben ist.

Als abgewandelte Lösung zeigt Fig. 2 einen vereinfachten Kältemittelkreislauf mit stufenloser Kälteleistungsregelung. Die Schaltung nach F i g. 2 enthält

anstelle des Drosselventils 41 und des Heißgas-Bypass-Ventils 36 mit Steuerleitung 37 nunmehr ein Drei wegeventil 45, das wieder wie vorbeschrieben vom Regler 43 angesteuert wird und das über die Bypass-Leitung 31 die schwankende Wärmeabgabe am Verdampfer 2 durch Zugabe von Heißgas ausgleicht. Das Dreiwege-Ventil 45 wird in diesem Fall von der Zulufttemperatur abhängig geregelt.

Zur Drosselung der am Verdampfer 2 entzogenen Wärme (d. i. gleich der erzeugten Kälte) wird in diesem Fall nicht der Saugdruck am Kompressor 6 abgesenkt und damit die umgewälzte Kältemittelmenge gedrosselt, sondern es wird Heißgas von der Druckseite des Kompressors durch das proportional wirkende Dreiwege-Ventil 45 über die Bypass-Leitung 31 direkt am Eingang des Verdampfers 2 zugeführt. Das Mischungsverhältnis zwischen dem zugeführten Heißgas und dem im Expansionsventil 35 expandierenden Kältemittel bestimmt die am Verdampfer umgesetzte Kälteleistung.

Auch bei Zuführen eines großen Antei/s Heißgas vor

den Verdampfer 2 wird dieses an den Tauscherflächen des Verdampfers soweit abgekühlt, daß die Saugseite

des Kompressors 6 nicht schädlich überhitzt wird.

Durch die proportionale und stetige Arbeitsweise des Dreiwege-Ventils 45 ist eine Anpassung der Kälteleistung von 0 bis 100% an schwankende Wärmelasten ohne Ein-Aus-Regelung gegeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Regeln der Kühlleistung eines Klimagerätes, das einen Kältemittelkreislauf mit einer Bypass-Leitung aufweist deren Durchflußrate durch ein in der Bypass-Leitung liegendes Ventil steuerbar ist und die die Druckseite des Kompressors mit dem Eingang des Verdampfers verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Saugleitung vom Verdampfer (2) zum Kompressor _]0 (6) ein Drosselventil (41) angeordnet ist, das von einem die Abweichung der Zulufttemperatur von einem vorgegebenen Sollwert auswertenden Regler (43) gesteuert ist, und daß das Ventil zum Steuern der Durchflußrate in der Bypass-Leitung (31) von ₎₅ dem Druck in der Saugleitung gesteuert wird.

2. Einrichtung zum Regeln der Kühlleistung eines Klimagerätes, das einen Kältemittelkreislauf mit einer Bypass-Leitung aufweist, deren Durchflußrate durch ein Ventil steuerbar ist und die die Druckseite _M des Kompressors mit dem Eingang des Verdampfers verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil zum Steuern der Durchflußrate im Abzweigpunkt der Bypass-Leitung (31) von der Druckleitung des Kompressors (6) angeordnet ist und als ein proportional steuerbares Dreiwege-Ventil (45) ausgebildet ist, welches von einem die Abweichung der Zulufttemperatur von einem vorgegebenen Sollwert auswertenden Regler (43) gesteuert ist.

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