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Dokumentenidentifikation DE19816021C2 26.10.2000
Titel Kälteanlage
Anmelder Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt eV, 53175 Bonn, DE
Erfinder Mohrlok, Klaus, 74196 Neuenstadt, DE;
Treffinger, Peter, 74670 Forchtenberg, DE
Vertreter HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWÄLTE GBR, 70182 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 09.04.1998
DE-Aktenzeichen 19816021
Offenlegungstag 14.10.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse F25B 27/02
IPC-Nebenklasse F25B 15/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage, umfassend einen ersten Wärmetauscher, welcher mit einem eine Wärmequelle darstellenden Kälteverbraucher gekoppelt ist, einen zweiten Wärmetauscher, welcher mit einer zeitlich variierende Temperaturen aufweisenden Wärmesenke gekoppelt ist, eine Kältemaschine, welche der Wärmequelle bei einer ersten Temperatur Wärme entzieht und bei einer gegenüber der ersten Temperatur um einen Temperaturhub erhöhten zweiten Temperatur von der Wärmesenke aufzunehmende Abwärme abgibt. Diese Abwärme umfaßt die in der Wärmesenke aufgenommene Wärme und die Antriebsenergie der Kältemaschine.

Bei derartigen bislang bekannten Kälteanlagen ist der zweite Wärmetauscher unmittelbar mit der Kältemaschine gekoppelt, so daß bei Verwendung von natürlich vorgegebenen Wärmesenken, beispielsweise der Umgebungsluft, auch der Temperaturhub der Kältemaschine vorgegeben ist, wenn man davon ausgeht, daß die erste Temperatur durch die erwünschten Randbedingungen seitens des Kälteverbrauchers festliegt.

Damit ist durch dieses Festlegen des Temperaturhubs im wesentlichen auch gleichzeitig Energie vorgegeben, die die Kältemaschine zum Antrieb benötigt.

Aus der DE 195 11 215 A1 ist eine nach dem Stirling-Prinzip arbeitende Wärmekraftmaschine bekannt, welche als Zeolith- Wärmespeicher ausgebildete Wärmetauscher umfaßt, denen das Arbeitsgas einer Arbeitsgasexpansionsmaschine wechselweise zuführbar bzw. entnehmbar ist.

Im Abschnitt 7.6 des Buches "Wärmepumpenanwendung in Industrie, Landwirtschaft, Gesellschafts- und Wohnungsbau", herausgegeben von G. Heinrich et al., Berlin 1982, sind Wärmepumpen und Kältemaschinen mit Speichern beschrieben, wobei mit Hilfe des Speicherbetriebs eine Energieeinsparung möglich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kälteanlage der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß diese hinsichtlich des Energiebedarfs optimiert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Kälteanlage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Kältemaschine und dem zweiten Wärmetauscher ein Abwärmespeicher vorgesehen ist und daß eine Steuerung vorgesehen ist, welche die Abwärme der Kältemaschine zu den Zeiten dem Abwärmespeicher zuführt, zu denen die Temperatur der Wärmesenke höher ist als die zweite Temperatur, und welche zu den Zeiten zu denen die Temperatur der Wärmesenke unterhalb einer Entladetemperatur des Abwärmespeichers liegt, die Wärme aus dem Abwärmespeicher dem zweiten Wärmetauscher zuführt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß diese die zeitliche Variation der Temperatur der Wärmesenke ausnutzt, so daß die zweite Temperatur nicht so gewählt sein muß, daß stets eine Abgabe der Abwärme an die Wärmesenke möglich ist, sondern daß über den Zwischenspeicher die Möglichkeit besteht, temporär die Abwärme zwischenzuspeichern und nur zu den Zeiten an die Wärmesenke abzugeben, zu denen diese eine Temperatur hat, die niedriger als die Entladetemperatur des Wärmespeichers ist. Damit besteht die Möglichkeit, die zweite Temperatur niedriger und somit auch den Temperaturhub niedriger zu wählen, was wiederum eine erhebliche Energieeinsparung auf der Seite der Kältemaschine nach sich zieht.

Insgesamt ermöglicht somit die erfindungsgemäße Lösung bei einer Kälteanlage, welche mit einer vorgegebenen Wärmesenke arbeitet, Energie dadurch einzusparen, daß ein Abwärmespeicher zwischen der Kältemaschine und dem zweiten Wärmetauscher vorgesehen ist, welcher die Möglichkeit schafft, in Zeiten ungünstig hoher Temperaturen der Wärmesenke die Abwärme in dem Abwärmespeicher zu speichern und lediglich in Zeiten günstiger, das heißt niedriger Temperaturen der Wärmesenke, an diese abzugeben.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist noch darin zu sehen, daß die Regelung der Kältemaschine im Hinblick auf die erforderliche zweite Temperatur einfacher ausgeführt werden kann, da der Abwärmespeicher für die Speicherung der Abwärme eine im wesentlichen konstante Temperatur zum Laden erfordert, und somit die Kältemaschine lediglich so geregelt werden muß, daß sie die Abwärme bei einer im wesentlichen konstanten zweiten Temperatur erzeugt.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Steuerung zu den Zeiten, zu denen die zweite Temperatur minus einer Speichereinsatztemperaturdifferenz niedriger ist als die Temperatur der Wärmesenke Abwärme der Kältemaschine dem Abwärmespeicher zuführt und in diesen lädt. Diese Lösung hat den Vorteil, daß damit sichergestellt ist, daß selbst in einem durch die Speichereinsatztemperaturdifferenz definierten Temperaturbereich zwischen der zweiten Temperatur und der Temperatur der Wärmesenke die Abwärme noch an den Abwärmespeicher abgegeben wird, um sicherzustellen, daß der zweite Wärmetauscher und die Wärmesenke erst dann zum Einsatz kommen, wenn eine effiziente Abgabe von Abwärme an die Wärmesenke möglich ist.

Ferner sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die Steuerung zu den Zeiten, zu denen die zweite Temperatur minus der Speichereinsatztemperaturdifferenz größer ist als die Temperatur der Wärmesenke die Abwärme der Kältemaschine dem zweiten Wärmetauscher zuführt, so daß sichergestellt ist, daß zu all den Zeiten, zu denen die Abspeicherung der Abwärme nicht nötig ist, diese unmittelbar dem zweiten Wärmetauscher und somit der Wärmesenke zugeführt wird, so daß andererseits dadurch wiederum der Abwärmespeicher hinsichtlich der Wärmespeicherkapazität möglichst klein gehalten werden kann.

Bezüglich der Festlegung der Entladetemperatur des Abwärmewärmespeichers im Hinblick auf die zweite Temperatur und die Umgebungstemperatur wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Entladetemperatur des Wärmespeichers gleich der zweiten Temperatur minus einer Speicherleerungstemperaturdifferenz ist.

Vorzugsweise ist dabei die Speicherleerungstemperaturdifferenz größer als die Speichereinsatztemperaturdifferenz.

Hinsichtlich der Art der Kältemaschine wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So ist prinzipiell möglich, jede Art von Kältemaschine zum Einsatz zu bringen.

Insbesondere ist bei einer Kältemaschine zu bedenken, daß durch die Senkung der zweiten Temperatur die Antriebsenergie der Kältemaschine gesenkt werden kann, so daß dies sich weiterhin auf die Leistungsziffer der Kältemaschine positiv auswirkt. Dies gilt insbesondere bei Kompressionskältemaschinen.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, daß die Kältemaschine eine Absorptionskältemaschine ist. In diesem Fall kommt die Energieeinsparung seitens der Kältemaschine besonders drastisch zum tragen, so daß sich daher der erfindungsgemäße Vorteil besonders umfassend auswirkt, wenn zum Antrieb der sorptiven Kältemaschine thermische Energie zur Verfügung steht und diese auf einem niedrigen Niveau benötigt wird.

Besonders günstig ist die erfindungsgemäße Lösung dann, wenn die Absorptionskältemaschine solarbetrieben ist, denn in diesem Fall wird der Wirkungsgrad der Solarkollektoren bedingt durch die Absenkung der Antriebstemperatur der Kältemaschine erhöht.

Hinsichtlich des Abwärmespeichers wurden im Zusammenhang mit der bislang beschriebenen Lösung ebenfalls keine weiteren Angaben gemacht. Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß der Abwärmespeicher ein Latentwärmespeicher ist, welcher eine hohe Speicherkapazität bei kleinem Volumen aufweist.

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß der Abwärmespeicher Wärme in Form von sensibler Wärme speichert. In diesem Fall sind geringe treibenden Temperaturdifferenzen für den Betrieb des Abwärmespeichers möglich.

Hinsichtlich der Wärmesenke wurden bislang im Zusammenhang mit der Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele der Erfindung keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denkbar, als Wärmesenke die Erde, oder ein ähnliches Reservoir zu verwenden. Da diese Wärmesenken jedoch einen hohen Installationsaufwand bei der Nutzung derselben erfordern, sieht ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel vor, daß die Wärmesenke von der Umgebungsluft gebildet ist, die überall zur Verfügung steht und in einfacher Weise an den zweiten Wärmetauscher herangeführt werden kann.

Eine besonders günstige Lösung bei der Heranziehung von Umgebungsluft als Wärmesenke sieht dabei vor, daß der zweite Wärmetauscher in einem Kühlturm angeordnet ist, welcher von der Umgebungsluft durchströmt ist, so daß sich in einfacher Weise eine Ankopplung an die Umgebungsluft realisieren läßt.

Der Kühlturm könnte prinzipiell ein Naßkühlturm sein. Besonders einfach ist jedoch der Betrieb desselben, wenn der Kühlturm ein Trockenkühlturm ist.

Hinsichtlich der zeitlichen Variation der Temperaturen der Wärmesenke wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. Wie bereits erläutert, könnte die Wärmesenke die Erde sein, welche aufgrund unterschiedlicher Jahreszeiten oder aufgrund anderer Bedingungen sich zeitlich verändernde Temperaturen aufweist. Auch in diesem Fall sieht das erfindungsgemäße Konzept mit dem Abwärmespeicher eine besonders effiziente Nutzung der Wärmesenke bei möglichst geringem Energiebedarf der Kältemaschine vor.

Eine besonders günstige Lösung bei Luft als Wärmesenke sieht vor, daß die Temperatur der Wärmesenke mit dem Tag- /Nachtzyklus variiert, so daß sich der relativ kurze Tag- /Nachtzyklus ausnützen läßt, um die Abwärme der Wärmesenke bei möglichst niedrigen Temperaturen zuzuführen, wobei gleichzeitig der Aufwand hinsichtlich des Abwärmespeichers begrenzt ist, da maximal ein Speichervolumen zur Verfügung gestellt werden muß, welches in der Lage ist, die Abwärme während eines Zeitraums von der Größenordnung eines Tages, vorzugsweise Größenordnung eines halben Tages, zu speichern.

Da für das Entladen des Abwärmespeichers als Antriebsenergie elektrischer Strom benötigt wird, läßt sich in diesem Fall für das Entladen des Abwärmespeichers während der Nacht vorteilhafterweise der günstige Nachstrom einsetzen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Kälteanlage;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines im Detail ausgeführten Abwärmespeichers;

Fig. 3 eine beispielsweise Darstellung eines Temperaturverlaufs der Umgebungsluft im Verlauf eines Tages;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms für die Steuerung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels und

Fig. 5 eine Möglichkeit der Integration einer erfindungsgemäßen Kälteanlage in einem Gebäude zur Temperierung desselben.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kälteanlage, dargestellt in Fig. 1, umfaßt eine als Ganzes mit 10 bezeichnete erste Wärmetauschereinrichtung, welche mit einem eine Wärmequelle darstellenden Kälteverbraucher 12 gekoppelt ist. Dieser Kälteverbraucher 12 kann beispielsweise ein Gebäude, insbesondere ein Bürogebäude, darstellen oder aber auch ein Kaltlager, beispielsweise ein Kaltlager für Lebensmittel oder ähnliche Güter.

Die erste Wärmetauschereinrichtung 10 dient dabei dazu, von dem Kälteverbraucher 12 Wärme aufzunehmen.

Mit der ersten Wärmetauschereinrichtung 10 ist eine als Ganzes mit 14 bezeichnete Kältemaschine, vorzugsweise über einen Kältekurzspeicher 16, gekoppelt, welche die von der ersten Wärmetauschereinrichtung 10 von der Wärmequelle 12 bei einer ersten Temperatur t1 aufgenommene Wärme bei einer gegenüber der ersten Temperatur t1 um einen Temperaturhub erhöhten zweiten Temperatur t2 als Abwärme abgibt. Diese Abwärme bei der zweiten Temperatur t2 wird dabei an einen Abwärmespeicher 20 abgegeben und dort zwischengespeichert. Der Abwärmespeicher 20 ist dann seinerseits wiederum mit einem zweiten Wärmetauscher 22 gekoppelt, welcher in einer Wärmesenke angeordnet ist, beispielsweise in Umgebungsluft. Der zweite Wärmetauscher 22 ist dabei vorzugsweise in einem Kühlturm 24 angeordnet, welcher mit einem Luftstrom 26 von Umgebungsluft durchströmt ist.

Die Kältemaschine 14 ist vorzugsweise eine Absorptionskältemaschine, wobei zum Betrieb derselben beispielsweise eine Kollektorfeld 30 vorgesehen ist, welches Solarstrahlung 32 absorbiert, so daß mit der von der Solarstrahlung 32 absorbierten Wärmeleistung die Absorptionskältemaschine 14 betreibbar ist.

Im einzelnen umfaßt die Absorptionskältemaschine einen mit dem Kollektorfeld 30 gekoppelten Austreiber 34, einen Verflüssiger 36, welcher Kältemittel Dampf aus dem Austreiber 34 verflüssigt und diesem einen Verdampfer 38 zuführt, der wiederum den Dampf einem Absorber 40 zuführt, der seinerseits mit dem Austreiber 34 gekoppelt ist.

Als zwischen dem Verdampfer 38 und dem Kältekurzspeicher sowie dem ersten Wärmetauscher 10 zirkulierendes Wärmeträgerfluid ist dabei beispielsweise Wasser vorgesehen und ebenfalls als Wärmeträgerfluid, welches zwischen dem Absorber, dem Verflüssiger und dem Abwärmespeicher 20 in einem Rückkühlkreislauf 50 zirkuliert.

In der Absorptionskältemaschine wird vorzugsweise als Arbeitsmittel/Absorptionsmittel-Paar Wasser/Lithiumbromid- Lösung oder auch Ammoniak/wässrige Ammoniak-Lösung eingesetzt.

Eine derartige Kältemaschine ist beispielsweise in Plank, Rudolf (Hrsg.), Wilhelm Niebergall Handbuch der Kältetechnik, Band 7; Sorptions-Kältemaschinen Springer-Verlag; Berlin, Heidelberg; 1959 oder in Keith, E. Herold, Reinhard Rademacher, Sanford A. Klein Absorption Chillers and Heat Pumps CRC Press Inc.; Boca Raton, New York, London, Tokyo; 1996 ausführlich beschrieben, so daß bezüglich der Funktion der Absorptionskältemaschine 14 auf diese Literaturstelle vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.

Zum Laden und Entladen des Abwärmespeichers 20 werden dieser und der Kühlturm 24 mit einer als Ganzes mit 60 bezeichneten Steuerung gesteuert.

Der in Fig. 1 in Form eines Blocks schematisch dargestellte Abwärmespeicher 20 umfaßt, wie in Fig. 2 dargestellt, beispielsweise im einzelnen ein Speichervolumen 62 mit einem in diesem angeordneten Speichermedium 64, wobei dieses Speichermedium 64 durch einen eingangsseitigen Wärmetauscher 66 Wärme aufnehmen und durch einen ausgangsseitigen Wärmetauscher 68 Wärme abgeben kann. Der eingangsseitige Wärmetauscher 66 ist über zwei Ventile V1 und V2 mit dem Rückkühlkreislauf 50 verbindbar. Ferner ist der ausgangsseitige Wärmetauscher 68 über zwei Ventile V5 und V6 mit einem Entladekreislauf 70 und über diesen mit dem zweiten Wärmetauscher 22 verbindbar. Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit, eine Vorlaufleitung 52 des Rückkühlkreislaufs 50 mit einer Vorlaufleitung 72 des Entladekreislaufs 70 direkt über eine Bypassleitung 82 mit einem darin angeordneten Ventil V3 zu verbinden und eine Rücklaufleitung 54 des Rückkühlkreislaufs 50 sowie eine Rücklaufleitung 74 des Entladekreislaufs 70 über eine Bypassleitung 84 mit einem darin angeordneten Ventil V4 zu verbinden, so daß über die Bypassleitungen 82 und 84, welche mit den Ventilen V3 und V4 ein Bypassystem 80 bilden, die Möglichkeit besteht, den Rückkühlkreislauf 50 direkt mit dem Entladekreislauf 70 zu koppeln, unabhängig davon, ob an die jeweiligen Kreisläufe 50, 70 der eingangsseitige Wärmetauscher 66 bzw. der ausgangsseitige Wärmetauscher 68 angeschlossen sind oder nicht.

Die Steuerung 60 dient nun dazu, das Entladen des Abwärmespeichers 20 so zu steuern, daß dieser mit einer möglichst niedrigen Speichertemperatur tsp betrieben werden kann, wobei die Temperatur tU des Luftstroms 26 der Umgebungsluft, welche als Wärmesenke dient, variiert, beispielsweise, wie in Fig. 3 dargestellt, mit der Tageszeit variiert.

Liegt, wie beispielsweise in Fig. 3 angegeben, die Umgebungstemperatur tU über einen nennenswerten Zeitraum, beispielsweise 8 Stunden oder mehr, des Tages unterhalb einer Entladetemperatur tE, so besteht die Möglichkeit, während nennenswert großer Zeiträume den Abwärmespeicher 20 zu entladen.

Hierzu arbeitet die Steuerung 60 entsprechend dem in Fig. 4 dargestellten beispielhaften Ablaufdiagramm.

Zunächst stellt die Steuerung 60 fest, ob die Temperatur t2 minus einer Speichereinsatztemperaturdifferenz tse kleiner als die Umgebungstemperatur tU ist. Ist dies der Fall, so öffnet die Steuerung 60 die Ventile V1 und V2 und schließt die Ventile V3, V4, V5, V6, so daß die von der Kältemaschine 14 über den Rückkühlkreislauf 50 abgegebene Abwärme von dem eingangsseitigen Wärmetauscher 66, der durch Öffnen der Ventile V1 und V2 nun in dem Rückkühlkreislauf 50 liegt, an das Speichermedium 64 abgegeben und somit der Abwärmespeicher 20 geladen wird.

Ist dagegen die Umgebungstemperatur tU niedriger als die zweite Temperatur t2 minus der Speichereinsatztemperaturdifferenz tse, so besteht zumindest die Möglichkeit, die von der Kältemaschine 14 über den Rückkühlkreislauf 50 abgegebenen Abwärme direkt dem zweiten Wärmetauscher 22 zuzuführen und über den Kühlturm 24 an die als Wärmesenke dienende Umgebungsluft abzugeben. Das heißt, daß in diesem Fall die Steuerung 60 die Ventile V1, V2 schließt und somit verhindert, daß der Speicher weiter geladen wird, und die Ventile V3 und V4 öffnet, so daß zumindest der Rückkühlkreislauf 50 mit dem Entladekreislauf 70 über die Bypassleitungen 82 und 84 gekoppelt ist und somit die von der Kältemaschine 14 erzeugte Abwärme direkt über den zweiten Wärmetauscher 22 an die als Wärmesenke dienende Umgebungsluft abgegeben wird.

Ferner prüft die Steuerung 60 daraufhin noch zusätzlich, ob die zweite Temperatur t2 minus einer Speicherleerungstemperaturdifferenz tsl größer ist als die Umgebungstemperatur. Ist dies der Fall, so erfolgt auf alle Fälle ein Öffnen der Ventile V5 und V6 dann, wenn der Abwärmespeicher 20 nicht leer ist, es besteht aber auch die Möglichkeit, den Abwärmespeicher 20 noch zusätzlich zu unterkühlen, so daß selbst dann, wenn der Abwärmespeicher 20 leer ist, ebenfalls die Ventile V5 und V6 geöffnet werden, um den Abwärmespeicher 20 zu unterkühlen.

Ist die zweite Temperatur t2 minus der Speicherleerungstemperaturdifferenz tsl nicht größer als die Umgebungstemperatur tu, so besteht die Möglichkeit, die Ventile V5 und V6 geschlossen zu lassen, es besteht aber auch die Möglichkeit, vorab noch zu prüfen, ob der Abwärmespeicher 20 als drei viertel voll ist. In diesem Fall besteht trotz der ungünstigen Temperaturverhältnisse die Möglichkeit, die Ventile V5 und V6 zu öffnen, um zumindest ein teilweises Entleeren des Abwärmespeichers 20 zu erreichen.

Üblicherweise liegt die Speichereinsatztemperaturdifferenz tse in der Größenordnung von ungefähr 5° und die Speicherleerungstemperaturdifferenz tsl liegt in der Größenordnung von ungefähr 10°. Dabei entspricht eine Entladetemperatur tE der zweiten Temperatur t2 minus der Speicherleerungstemperaturdifferenz tsl.

Aus der zusammenfassenden Darstellung (Fig. 3) der einzelnen Temperaturen zu den jeweiligen Zeiten, in Korrelation mit dem exemplarischen Verlauf der Umgebungstemperatur tU über einen Tag, ist erkennbar, daß über einen nennenswerten Zeitraum des Tages ein Entleeren des Abwärmespeichers 20 möglich ist, so daß insgesamt die Möglichkeit besteht, die zweite Temperatur t2 so zu wählen, daß sie niedriger ist als die maximale Temperatur tu der Wärmesenke im Tagesverlauf, wodurch die erfindungsgemäßen Vorteile entstehen.

Eine konkrete Realisierung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kälteanlage, dargestellt in Fig. 5 zeigt die Ausführung einer Gebäudekühlung für die Absorptionskältemaschine 14 im einzelnen. So ist das Kollektorfeld 30 mit einem als Ganzes mit 100 bezeichneten Warmspeicher gekoppelt und zusätzlich noch mit einer Zusatzheizung 102, welche die Möglichkeit schafft, in all den Fällen, in denen die Wärmeleistung der Sonne nicht ausreicht, zusätzliche Energie zur Verfügung zu stellen.

Ferner ist dem Kollektorfeld 20 noch ein Wärmeübertrager 104 parallel geschaltet, welcher an einem zu temperierenden Gebäude 110 angeordnet ist und dazu dient, überschüssige Wärme aus dem Kollektorfeld 20 an die Umgebung abzugeben.

Ferner ist der erste Wärmetauscher 10 mit einem als Ganzes mit 106 bezeichneten Luftkühler gekoppelt, welcher ebenfalls in dem zu kühlenden Gebäude 110 angeordnet ist. Bevorzugterweise sind sowohl der erste Wärmetauscher 10 sowie der Wärmeübertrager 104 noch jeweils mit einem Gebläse 108 versehen, welches zum effektiven Wärmeaustausch beiträgt.

Im übrigen sind die weiteren Elemente der erfindungsgemäßen Kälteanlage mit denselben Bezugszeichen versehen, wie bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform, so daß diesbezüglich vollinhaltlich auf die Ausführungen hierzu Bezug genommen wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Kälteanlage, umfassend einen ersten Wärmetauscher, welcher mit einem eine Wärmequelle darstellenden Kälteverbraucher gekoppelt ist, einen zweiten Wärmetauscher, welcher mit einer zeitlich variierende Temperaturen aufweisenden Wärmesenke gekoppelt ist, eine Kältemaschine, welche der Wärmequelle bei einer ersten Temperatur Wärme entzieht und bei einer gegenüber der ersten Temperatur um eine Temperaturhub erhöhten zweiten Temperatur von der Wärmesenke aufzunehmende Abwärme abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kältemaschine (14) und dem zweiten Wärmetauscher (22) ein Abwärmespeicher (20) vorgesehen ist und daß eine Steuerung (60) vorgesehen ist, welche die Abwärme der Kältemaschine (14) zu den Zeiten dem Abwärmespeicher (20) zuführt, zu denen die Temperatur (tu) der Wärmesenke (26) höher ist als die zweite Temperatur (t2), und welche zu den Zeiten, zu denen die Temperatur (tu) der Wärmesenke (26) unterhalb einer Entladetemperatur (tE) des Abwärmespeichers (20) liegt, die Wärme aus dem Abwärmespeicher (20) dem zweiten Wärmetauscher (22) zuführt.
  2. 2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (60) zu den Zeiten, zu denen die zweite Temperatur (t2) minus einer Speichereinsatztemperaturdifferenz (tse) niedriger ist als die Temperatur (tu) der Wärmesenke (26) Abwärme der Kältemaschine (14) dem Abwärmespeicher (20) zuführt.
  3. 3. Kälteanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (60) zu den Zeiten, zu denen die zweite Temperatur (t2) minus der Speichereinsatztemperaturdifferenz (tse) größer ist als die Temperatur (tu) der Wärmesenke (26), die Abwärme der Kältemaschine (14) dem zweiten Wärmetauscher (22) zuführt.
  4. 4. Kälteanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladetemperatur (tE) des Wärmespeichers (20) gleich der zweiten Temperatur (t2) minus einer Speicherleerungstemperaturdifferenz (tsl) ist und daß die Speicherleerungstemperaturdifferenz (tsl) größer ist als die Speichereinsatztemperaturdifferenz (tse).
  5. 5. Kälteanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine (14) eine Absorptionskältemaschine ist.
  6. 6. Kälteanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionskältemaschine (14) solarbetrieben ist.
  7. 7. Kälteanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwärmespeicher (20) ein Latentwärmespeicher ist.
  8. 8. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwärmespeicher (20) Wärme in Form von sensibler Wärme speichert.
  9. 9. Kälteanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke (26) von der Umgebungsluft gebildet ist.
  10. 10. Kälteanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmetauscher (22) in einem Kühlturm (24) angeordnet ist, welcher von der Umgebungsluft (26) durchströmt ist.
  11. 11. Kälteanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlturm (24) ein Trockenkühlturm ist.
  12. 12. Kälteanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur (tu) der Wärmesenke (26) mit dem Tag-/Nachtzyklus variiert.






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