EP0108906A2 - Verfahren zum Abtauen des Verdampfers einer beispielsweise als Wärmepumpe betriebenen Kältemaschine - Google Patents

Verfahren zum Abtauen des Verdampfers einer beispielsweise als Wärmepumpe betriebenen Kältemaschine Download PDF

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EP0108906A2
EP0108906A2 EP83109864A EP83109864A EP0108906A2 EP 0108906 A2 EP0108906 A2 EP 0108906A2 EP 83109864 A EP83109864 A EP 83109864A EP 83109864 A EP83109864 A EP 83109864A EP 0108906 A2 EP0108906 A2 EP 0108906A2
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EP
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heating
defrosting
heat pump
evaporator
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EP0108906A3 (en
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Franz-Georg Dr. Dipl.-Phys. Gärtner
Dieter Kühl
Hans Ulrich Schweer
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • 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
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/002—Defroster control

Definitions

  • the invention relates to a method for defrosting the evaporator of a refrigeration machine operated, for example, as a heat pump according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to modify the method of the type mentioned in the preamble of claim 1 so that even in extreme weather conditions, the number of defrosting processes is kept small without sacrificing comfort and the determination of orientation times can be omitted.
  • the heating operating time following a defrosting process is determined by the heating operating time preceding the defrosting process, plus the time value that results from a difference between the penultimate and the linearly multiplied by a positive gain factor last defrost time.
  • the new heating operating time is reduced by 2o minutes compared to the previous heating operating time to 60 minutes, because in this case the difference between the penultimate and the last defrost time is negative.
  • heating operating times In order to obtain heating operating times in which the heat pump operates economically under all circumstances, these heating operating times are limited to a minimum value, for example 40 minutes and a maximum value, for example 24 minutes.
  • a defrosting process is only initiated if the ratio of the heat pump's running time is greater than a defined value, since the heat pump defrosts on its own due to the high outside temperature during downtime.
  • a defrosting process is initiated only when the duration of the heat pump was larger by the predetermined value, for example 2 as the lifetime.
  • defrosting is only carried out as long as an ice layer on the evaporator reduces the heat supply to the inside of the evaporator to such an extent that the pressure or the temperature of the refrigerant in the evaporator are below a predetermined instantaneous value. As soon as the predetermined instantaneous value, which depends on the refrigerant used, is reached, the system switches to heating mode.
  • the heating operation is started for 8 minutes after the voltage has returned, and then a defrosting process is initiated. The subsequent heating operating time is then equated to the heating operating time that was recorded before the power failure.
  • the method described can also be used analogously in the case of refrigeration machines used for cooling processes, cooling mode being used instead of heating mode and the temperature of the room or goods to be cooled being set instead of outside temperature.

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Abstract

Im Betrieb einer als Wärmepumpe arbeitenden Kältemaschine wird die auf jedes Abtauen des Verdampfers folgende Zeit des Heizbetriebes unterhalb eines vorgegebenen Momentanwertes der Außentemperatur, beispielsweise +10°C, bestimmt durch die vorausgegangene Zeit des Heizbetriebes zuzüglich einer linear verstärkten positiven Differenz zwischen der vorletzten und der letzten Abtauzeit. Oberhalb des vorgegebenen Momentanwertes der Außentemperatur wird nach abgelaufener Zeit des Heizbetriebes ein Abtauvorgang nur eingeleitet, wenn das Verhältnis Laufzeit zu Standzeit der Wärmepumpe größer einem festgelegten Wert, beispielsweise größer 2 : 1, ist. Die Zeit des Heizbetriebes wird jedoch auf eine Minimalzeit von zum Beispiel 40 Minuten und eine Maximalzeit von zum Beispiel 240 Minuten begrenzt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtauen des Verdampfers einer beispielsweise als Wärmepumpe betriebenen Kältemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Es ist bereits ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art vorgeschlagen worden, welches an sich zufriedenstellend verläuft, bei extremen Wetterlagen jedoch zu unangemessen häufigen Abtauvorgängen führt, welche die Wirtschaftlichkeit herabsetzen. Ferner muß die Grundzeit des Heizbetriebes für jeden Kühlmaschinentyp durch Messungen gesondert ermittelt werden.
  • Es ist auch schon bei Wärmepumpen bekannt, jeweils die tatsächliche Zeit der Enteisung eines Verdampfers festzustellen und mit einer vorbestimmten Zeitspanne zu vergleichen, die für jeden Gerätetyp experimentell festzustellen ist.Ist die tatsächliche Enteisungszeit kürzer als die vorbestimmte Zeitspanne, wird die Zeit zwischen zwei Enteisungen verlängert. Ist die tatsächliche Enteisungszeit jedoch länger als die vorbestimmte Zeitspanne, wird die Zeit zwischen zwei Enteisungen verkürzt (DE-OS 29 45 691).
  • Ein dem vorstehend genannten Verfahren ähnliches Verfahren wird auch bei Kühlgeräten angewandt (US-PS 41 56 35o).
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art so abzuwandeln, daß auch bei extremen Wetterlagen die Zahl der Abtauvorgänge ohne Komforteinbuße kleingehalten wird und die Ermittlung von Orientierungszeiten entfallen kann.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Zweckmäßige weitere Verfahrensschritte sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend beschrieben.
  • Unterhalb eines vorgegebenen Momentanwertes der Außentemperatur, beispielsweise unterhalb + lo0 C, wird die jeweils auf einen Abtauvorgang folgende Heizbetriebszeit bestimmt durch die dem Abtauvorgang vorausgegangene Heizbetriebszeit, zuzüglich dem Zeitwert, der sich aus einer mit einem positiven Verstärkungsfaktor linear vervielfachten Differenz zwischen der vorletzten und der letzten Abtauzeit ergibt.
  • Betrug beispielsweise die einem Abtauvorgang vorausgegangene Heizbetriebszeit 80 Minuten, die dieser Heizbetriebszeit vorausgegangene Abtauzeit 4 Minuten und die auf die Heizbetriebszeit von 8o Minuten folgende Abtauzeit 3 Minuten und wird als Verstärkungsfaktor der Wert 2o eingesetzt, so ergibt sich eine neue Heizbetriebszeit von 1oo Minuten. Die neue Heizbetriebszeit ist also länger als die vorausgegangene.
  • Wenn jedoch, umgekehrt wie bei dem vorstehenden Beispiel, die vorletzte Abtauzeit 4 Minuten und die letzte Abtauzeit 5 Minuten betrug, verkürzt sich die neue Heizbetriebszeit gegenüber der vorausgegangenen Heizbetriebszeit um 2o Minuten auf 60 Minuten, da in diesem Falle die Differenz zwischen der vorletzten und der letzten Abtauzeit negativ ist.
  • Um unter allem Umständen noch vertretbare Heizbetriebszeiten zu erhalten,in denen die Wärmepumpe wirtschaftlich arbeitet, werden diese Heizbetriebszeiten auf einen Minimalwert, beispielsweise 4o Minuten und einen Maximalwert, beispielsweise 24o Minuten begrenzt.
  • Oberhalb des vorgegebenen Momentwertes der Außentemperatur von zum Beispiel 10° C, wird ein Abtauvorgang nur eingeleitet, wenn das Verhältnis Laufzeit der Wärmepumpe größer einem festgelegten Wert ist, da bei umgekehrtem Verhältnis die Wärmepumpe auf Grund der hohen Außentemperatur während der Stillstandzeit von alleine abtaut.
  • Liegt die Außentemperatur oberhalb des vorgegebenen Momentanwertes von wiederum beispielsweise 10° C, so wird ein Abtauvorgang nur eingeleitet, wenn die Laufzeit der Wärmepumpe um den festgelegten Wert von beispielsweise 2 größer war als die Standzeit.
  • Mit den Daten
    • Außentemperatur = 10,5° C
    • Laufzeit der Wärmepumpe infolge Heizbedarfs = 2oo Minuten
    • Standzeit der Wärmepumpe mangels Heizbedarfs = 5o Minuten

    ergibt sich ein Verhältnis von 4 : 1 zwischen Laufzeit und Standzeit der Wärmepumpe. Nach Ablauf der Heizbetriebszeit muß also abgetaut werden.
  • Abgetaut wird jedoch nur solange, wie eine auf dem Verdampfer befindliche Eisschicht die Wärmezufuhr zum Innern des Verdampfers so weit mindert, daß der Druck oder die Temperatur des Kältemittels im Verdampfer unter einem vorbestimmten Momentanwert liegen. Sobald der vorbestimmte, vom verwendeten Kältemittel abhängige Momentanwert erreicht ist, wird auf Heizbetrieb umgeschaltet.
  • Als zweckmäßige Verfahrensmaßnahme hat es sich erwiesen, den Abtauvorgang schon vor Erreichen des vorbestimmten Momentanwertes des Druckes oder der Temperatur des Kältemittels im Verdampfer abzubrechen und auf die minimale Heizzeit umzuschalten, wenn die Temperatur eines vom Verflüssiger der Wärmepumpe aufzuheizenden Wärmeträgers einer Heizungsanlage auf einen festgesetzten Wert, zum Beispiel 150 C, abgesunken ist. Mit diesem Verfahrensschritt wird wirksam ein Einfrieren der Wärmepumpe, das heißt ein Absinken der Zustandsgrößen Druck- und Temperatur des Kältemittels unter zulässige Werte, verhindert.
  • Um zu vermeiden, daß der Druck oder die Temperatur des Kältemittels im Verdampfer unter unzulässige Werte absinkt, besteht eine weitere zweckmäßige Verfahrensmaßnahme darin, den Abtauvorgang abzubrechen und auf die minimale Heizzeit umzuschalten, wenn nach Ablauf einer festgesetzten Zeit, beispielsweise 7 Minuten der Momentanwert der Zustandsgröße des im Verdampfer befindlichen Kältemittels nicht erreicht ist.
  • Wenn während eines Abtauvorganges die Energiezufuhr zur Wärmepumpe unterbrochen wird, beispielsweise durch eine vom zuständigen Elektro-Versorgungsunternehmen ausgelöste Sperre, wird nach Wiederkehr der Spannung zunächst der Heizbetrieb für beispielsweise 8 Minuten aufgenommen und sodann ein Abtauvorgang eingeleitet. Die darauf folgende Heizbetriebszeit wird dann gleichgesetzt der Heizbetriebszeit, die vor dem Spannungsausfall zu verzeichnen war.
  • Das beschriebene Verfahren läßt sich sinngemäß auch bei für Kühlvorgänge verwendete Kältemaschinen anwenden, wobei anstelle Heizbetrieb Kühlbetrieb und anstelle Außentemperatur Temperatur des zu kühlenden Raumes- oder Gutes zu setzen ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Abtauen des Verdampfers einer beispielsweise als Wärmepumpe betriebenen Kältemaschine, bei welchem nach Beendigung eines zeitabhängig von einem vorgegebenen Momentanwert der Außentemperatur bestimmten Heizbetriebes ein Abtauvorgang für den Verdampfer der Wärmepumpe eingeleitet und der Abtauvorgang, unter nachfolgendem Umschalten auf erneuten Heizbetrieb, von einem vorbestimmten Momentanwert einer Zustandsgröße des im Verdampfer befindlichen Kältemittels beendet wird, gekennzeichnet durch die Merkmale:
1.1 die auf jeden Abtauvorgang folgende Zeit des Heizbetriebes wird unterhalb des vorgegebenen Momentanwertes der Außentemperatur bestimmt durch die vorausgegangene Zeit des Heizbetriebes und einer linear vervielfachten positiven Differenz zwischen der vorletzten und der letzten Abtauzeit, 1.2 oberhalb des vorgegebenen Momentanwertes der Außentemperatur wird nach abgelaufener Zeit des Heiz. betriebes ein Abtauvorgang nur eingeleitet, wenn das Verhältnis Laufzeit zu Standzeit der Wärmepumpe größer einem festgelegten Wert, beispielsweise 2 : 1, ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit des Heizbetriebes auf einen Minimalwert und einen Maximalwert beschränkt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtauvorgang vor Erreichen des vorbestimmten Momentanwertes der Zustandsgröße des im Verdampfer befindlichen Kältemittels abgebrochen und auf die minimale Heizzeit umgeschaltet wird, wenn die Temperatur eines vom Verflüssiger der Wärmepumpe aufzuheizenden Wärmeträgers einer Heizungsanlage am Eintritt in die Wärmepumpe auf einen festgesetzten Wert, beispielsweise + 15o C, abgesunken ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtauvorgang abgebrochen und auf die minimale Heizzeit umgeschaltet wird, wenn nach Ablauf einer festgesetzten Zeit, beispielsweise 7 Minuten, der vorbestimmte Momentanwert der Zustandsgröße des im Verdampfer befindlichen Kältemittels nicht erreicht ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Wiederkehr eines während eines Abtauvorganges eingetretenen Spannungsausfalles zunächst der Heizbetrieb für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 8 Minuten aufgenommen, sodann ein Abtauvorgang eingeleitet und die darauffolgende Heizbetriebszeit gleichgesetzt wird der vor dem Spannungsausfall festgestellten Heizbetriebszeit.
EP83109864A 1982-10-15 1983-10-03 Verfahren zum Abtauen des Verdampfers einer beispielsweise als Wärmepumpe betriebenen Kältemaschine Expired EP0108906B1 (de)

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