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Dokumentenidentifikation DE102005021154B4 15.02.2007
Titel Abtausystem für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen sowie ein Verfahren zum Betrieb hierzu
Anmelder Technische Universität Dresden, 01069 Dresden, DE
Erfinder Ramming, Klaus, Dipl.-Ing., 95336 Mainleus, DE
Vertreter Dr. Heyner & Dr. Sperling Patentanwälte, 01277 Dresden
DE-Anmeldedatum 29.04.2005
DE-Aktenzeichen 102005021154
Offenlegungstag 16.11.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2007
IPC-Hauptklasse F25B 47/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Abtausystem für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen sowie ein Verfahren zum Betrieb des Abtausystems. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Abtausystem für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen sowie ein Verfahren zum Betrieb des Abtausystems, welche für gewerbliche und häusliche Kühl- und Heizzwecke eingesetzt werden.

Beim Abkühlen von Umgebungsluft oder der sich in einem Kühlraum befindlichen Luft kondensiert ein Teil der Luftfeuchtigkeit an der Oberfläche des Verdampfers der Wärmepumpe oder der Kältemaschine. Liegt die Umgebungstemperatur des Verdampfers einer Wärmepumpe unter ca. 7 °C, beginnt das kondensierte Wasser zu gefrieren, da die Temperatur des Kältemittels im Verdampfer und daran gekoppelt auch die Oberflächentemperatur des Verdampfers betriebsbedingt 0 °C unterschreitet. Die sich auf der Verdampferoberfläche bildende Eisschicht hat eine isolierende Wirkung, wodurch der Wärmeübergang von der Umgebungsluft auf das Kältemittel erschwert wird. Durch das voranschreitende Wachstum dieser Eisschicht wird der Wärmeübergang zunehmend schlechter, was dazu führt, dass die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe oder Kältemaschine deutlich abnimmt.

Um den Kühl- bzw. Heizbetrieb der Kältemaschine bzw. Wärmepumpe aufrechtzuerhalten, muss deshalb bei Lufttemperaturen zwischen –7 °C und +7 °C der Verdampfer regelmäßig abgetaut werden. Bei niedrigeren Temperaturen ist ein Abtauen auf Grund der nur geringen Luftfeuchtigkeit nicht notwendig, da nur eine geringe Wassermenge aus der Luft kondensieren kann.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Abtausysteme für Verdampfer von Wärmepumpen und Kältemaschinen sowie verschiedene Verfahren zum Betrieb dieser Abtausysteme vorbekannt. Bei einem ersten Abtausystem erfolgt eine Kreislaufumschaltung. Hierbei arbeitet der Kondensator während des Abtauvorgangs als Verdampfer, wobei insbesondere bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe das Heizungswasser im Verdampfer gefrieren kann. Um dies zu verhindern, muss ein ausreichend großer Heizwasserpufferspeicher vorgesehen werden, damit auch bei geschlossenen Heizkreisen ausreichend Wärme zur Verfügung steht. Während des Abtauvorgangs erfolgt kein Heizbetrieb, obwohl der Verdichter in Betrieb ist. Ein weiterer Nachteil dieses Abtausystems besteht in der Auskühlung des Heizkreises, was sich nicht unerheblich auf die Effizienz der abzutauenden Anlage auswirkt.

Bei einem zweiten vorbekannten Abtausystem wird das Heißgas zum Abtauen des Verdampfers eingesetzt. Unter Verwendung eines gesteuerten Magnetventils wird das Heißgas direkt in den Verdampfer geleitet. Auch hierbei erfolgt während des Abtauvorgangs eine Unterbrechung des Kühl- bzw. Heizbetriebs. Obwohl der Verdichter in Betrieb ist, liefert die Anlage keine Heiz- bzw. Kühlleistung.

Bei einem dritten vorbekannten Abtausystem wird eine separate elektrische Abtauheizung zum Abtauen des Verdampfers eingesetzt. Während des Abtauens wird der Verdichter abgeschaltet und damit der Kühl- oder Heizbetrieb unterbrochen.

Nachteilig ist, dass exergetisch wertvolle elektrische Energie zur Erzeugung von Wärme zum Abtauen der Eisschicht eingesetzt wird.

Die DE 30 36 687 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtauen von Luft-Wasser-Wärmepumpen. Das hierzu eingesetzte Luft-Wasser-Wärmepumpen-Heizsystem besteht aus dem aus dem Stand der Technik vorbekannten Verdampfer, Verdichter, Kondensator und Expansionsventil. Zum Zwecke der Verringerung des Wärmeentzugs aus dem Heizsystem während des Abtauvorgangs des Verdampfers schlägt der Anmelder vor, dass das Heißgas – bei in Betrieb befindlichem Verdichter – durch ein separates System in den Verdampfer eingebracht wird, wobei die Funktion von Verdampfer und Verflüssiger beibehalten wird. Konstruktiv wird dazu in den Verdampfer zusätzlich zu den Kältemittel führenden Rohrleitungen eine weitere Rohrleitung eingebracht, die mit dem Heizkreislauf derart gekoppelt ist, dass der den Verdichter verlassende heiße Kältemitteldampf oder das den Verflüssiger verlassende flüssige Kältemittel zum Zwecke des Abtauens des Verdampfers durch diese Rohrleitung geführt wird. Anschließend erfolgt die Rückführung des den Verdampfer passierenden Kältemittels in den Heizkreislauf. Der Abtauprozess des Verdampfers wird folglich durch eine zusätzlich zum Heizkreislauf vorgesehene Abtaupassage realisiert, welche eine absperrbare Umgehungsleitung sowie eine innerhalb des Verdampfers platzierte Rohrleitung umfasst. Nachteilig bei dieser Erfindung ist die Tatsache, dass das Kondensat dem gesamten Verdampfer bzw. der gesamten Verdampferfläche zugeführt wird, was dazu führt, dass die Unterkühlungswärme zur Verdampfung des Kältemittels nicht ausreicht. Die Temperatur der Verdampferoberfläche sinkt dabei in der Regel so stark, dass die noch fehlende Leistung bzw. Wärme aus der Umgebung aufgenommen werden muss. Das führt dazu, dass bei ca. 5 °C Umgebungsluft die Oberflächentemperatur des Verdampfers unter den Gefrierpunkt sinkt. Schließlich wird das Kondensat zwar abgekühlt, jedoch taut der Verdampfer nicht ab, da der Umgebungsluft nur um den Anteil der Kondensatunterkühlung weniger Wärme entzogen wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Abtausystem zum Abtauen von Verdampfern von Kälteanlagen und Wärmepumpen vorzuschlagen, das auch während des Kühlbetriebs oder des Wärmepumpenbetriebs arbeitet und bei dem für den Abtauvorgang keine zusätzliche Energiezufuhr notwendig ist. Ferner soll ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Abtausystems entwickelt werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem das Abtausystem für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen aus einem Kältekreislauf und einer mit Kältemittelkondensat beaufschlagbaren Abtaupassage aufgebaut ist. Der Kältekreislauf umfasst eine Ringleitung mit einem in Strömungsrichtung des Kältemittels angeordneten Verdampfer mit zumindest einer Verdampferleitung, einem Verdichter, einem Verflüssiger sowie einem Expansionsorgan. Die Abtaupassage weist eine Umgehungsleitung auf, die sich ausgehend von einem zwischen dem Verflüssiger und dem Expansionsorgan platzierten Verteilpunkt über zumindest eine zusätzlich im Verdampfer angeordnete Abtauleitung bis zu einem zwischen dem Verflüssiger und dem Expansionsorgan platzierten Mischpunkt erstreckt. Erfindungsgemäß umfasst der Verdampfer mehrere, unabhängig voneinander mit Kältemittel beaufschlagbare Abtauleitungen, die jeweils einem Abschnitt des Verdampfers zugeordnet sind.

Bei der vorliegenden Erfindung wird während des Kühl- bzw. Wärmepumpenbetriebs das als „warmes" Kondensat vorliegende und den Kondensatordruck aufweisende Kältemittel im Verdampfer unterkühlt und zur Abtauung des Verdampfers eingesetzt. Dabei strömt das gesamte Kältemittel oder nur ein Teil des Kältemittels vom Verflüssiger über den Verteilpunkt unter Verwendung der Umgehungsleitung zum Verdampfer, wird dort in zusätzlich vorgesehenen Abtauleitungen des Verdampfers unterkühlt und passiert als unterkühltes Kondensat über den Mischpunkt das Expansionsorgan, um anschließend in den Verdampferleitungen des Verdampfer vollständig verdampft zu werden.

Da die Unterkühlungsleistung des Verdampfers nicht ausreicht, um die Verdampferleistung vollständig zu kompensieren, ist es nur unter bestimmten klimatischen Bedingungen möglich, die gesamte Verdampferfläche im Kühl- bzw. Wärmepumpenbetrieb abzutauen. Die zur Verfügung stehende Unterkühlungsleistung ist jedoch ausreichend groß, um neben der benötigten Wärmeleistung zur Abtauung auch einen Teil der Verdampferleistung abzudecken. Dadurch ist es möglich, den Verdampfer abschnittsweise während des Kühl- bzw. Wärmepumpenbetriebs abzutauen, wobei jedem Abschnitt des Verdampfers die gesamte Abtauleistung sowie die diesem Abschnitt entsprechende Verdampferleistung zur Verfügung steht. Die zur Verfügung stehende Abtauleistung entspricht der maximal möglichen Unterkühlungsleistung abzüglich der abzudeckenden Verdampferleistung.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind dazu im Verdampfer zusätzlich zu den Abtauleitungen mehrere Verdampferleitungen vorgesehen, die jeweils ausgangsseitig oder eingangsseitig ein Absperrventil aufweisen. Die Verdampferleitungen und die Abtauleitungen sind vorzugsweise alternierend und wechselseitig im Verdampfer angeordnet, wobei jeweils eine Abtauleitung und eine benachbarte Verdampferleitung einem Abschnitt des Verdampfers entsprechen bzw. eine Sektion ausbilden. Dabei können die Verdampferleitungen und die Abtauleitungen sich sowohl gerade als auch U-förmig im Verdampfer erstrecken. Der Vorteil einer geraden Ausbildung der Verdampferleitungen und der Abtauleitungen gegenüber einer U-förmigen Ausbildung besteht in den geringeren Energieverlusten. Bei der U-förmigen Ausbildung gibt das Kondensat am Eintritt in den Verdampfer auch Wärme an das Kondensat beim Austritt ab. Diese Wärme geht „verloren" und kann nicht zum Abtauen genutzt werden. Auf Grund des Vorliegens einer konstanten Temperatur in den Verdampferleitungen ist die Strömungsrichtung des Kondensats unerheblich.

Unter Verwendung der Absperrventile können alle Abschnitte des Verdampfers gleichzeitig oder aber bevorzugt jeweils nur ein Abschnitt im Verdampfer durch Kondensatunterkühlung enteist werden. Zum abschnittsweisen Abtauen des Verdampfers wird ein Absperrventil der diesem Abschnitt entsprechenden Abtauleitung geöffnet und die übrigen Absperrventile geschlossen. Nach erfolgtem vollständigen Abtauen dieses Abschnitts des Verdampfers wird dieser Vorgang für die übrigen Abschnitte des Verdampfers nacheinander wiederholt. Während des Abtauvorgangs eines Abschnitts stehen sowohl dieser Abschnitt als auch die übrigen Abschnitte des Verdampfers gleichzeitig für Kühlzwecke zur Verfügung. Eine Absperrung der dem abzutauenden Abschnitt zugeordneten Verdampferleitung ist nicht zwingend notwendig. Bei geöffnetem Absperrventil der Verdampferleitung überträgt der Verdampfer die gesamte Leistung; jedoch wird der Abtauvorgang verlangsamt. Für spezielle Anwendungen und Betriebsbedingungen muss für diesen Fall der Verdampfer größer dimensioniert werden muss, da weniger Wärmeübertragungsfläche zur Verfügung steht und durch die Kondensatunterkühlung mehr Leistung aufgenommen werden müsste als beim gewöhnlichen Wärmepumpenbetrieb.

Es hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn den Abtauleitungen und den Verdampferleitungen des Verdampfers jeweils ein Verteiler vorgeschaltet und ein Sammler nachgeschaltet ist. Dabei können einerseits der Kondensatsammler und Kondensatverteiler an einer Seite des Verdampfers und der Verdampfersammler und Verdampferverteiler an einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Verdampfers orthogonal zur Durchströmungsrichtung der den Verdampfer durchströmenden Luft platziert werden. Andererseits können die Verteiler und Sammler aber auch auf einer gemeinsamen Seite des Verdampfers angeordnet werden. Schließlich können die Verteiler und Sammler auch in den Verdampfer integriert sein. Die bereits erwähnten Absperrventile sind entweder an den Sammlern und Verteilern oder in einem Rohrabschnitt zwischen den Sammlern und Verteilern und dem Verdampfer platziert.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verteilpunkt als 2-Wege-Ventil mit einem Eingangsanschluss und zwei Ausgangsanschlüssen ausgebildet. Der Ausgang des Verflüssigers ist dabei mit dem Eingangsanschluss, der erste Ausgangsanschluss ist mit der Umgehungsleitung der Abtaupassage und der zweite Ausgangsanschluss ist mit der Ringleitung des Kältekreislaufs gekoppelt. An Stelle eines 2-Wege-Ventils können auch zwei 1-Weg-Ventile eingesetzt werden, die in der Umgehungsleitung und der Ringleitung platziert sind.

Erfindungsgemäß können jeweils eine Verdampferleitung und eine Abtauleitung des Verdampfers nicht nur einen Abschnitt des Verdampfers bildend nebeneinander, sondern vielmehr auch gemeinsam in einer als Koaxialleitung ausgebildeten Kombinationsleitung zusammengefasst sein. Dabei befindet sich im Ringspalt der Koaxialleitung das den Kondensatordruck aufweisende Kältemittel zum Abtauen und im Innenrohr das den Verdampferdruck aufweisende Kältemittel zum Kühlen des Abschnitts des Verdampfers. Durch die als Koaxialleitung ausgebildete Kombinationsleitung wird eine optimale Wärmeleitung von dem den Kondensatordruck aufweisenden Kältemittel zu der Verdampferoberfläche erzielt. Während des Abtauvorgangs wird der Wärmestrom von den Kühlrippen zum Verdampferrohr unterbrochen, wobei für den Abtauvorgang dieselben räumlichen Wärmeleitbedingungen wie bei der Verdampfung vorliegen. Die Anordnung der Kühlrippen der Verdampferrohre kann dahingehend auch optimiert werden.

Bei der erfindungsgemäßen abschnittsweisen Anordnung von Verdampferleitungen und Abtauleitungen im Verdampfer, beispielsweise in der Ausführung als Kombinationsleitung, muss die Verdampferleitung in mehrere der Anzahl der notwendigen Abschnitte des Verdampfers entsprechenden Anzahl von parallelen Zweige aufgeteilt werden. Dies ist deshalb erforderlich, da ansonsten ein Großteil der gesamten Verdampferleistung dem abzutauenden Abschnitt entzogen wird, was dazu führt, dass die Leistung zum Abtauen nicht mehr ausreicht.

Bei der als Koaxialleitung ausgebildeten Kombinationsleitung ist zu Beginn des Abtauvorgangs eine verstärkte Wärmeleitung von dem als „warmes" Kondensat vorliegenden und den Kondensatordruck aufweisenden Kältemittel zu dem verdampfenden Kältemittel zu verzeichnen. Dadurch verdampft das den Verdampferdruck aufweisende Kältemittel bereits relativ schnell auf den ersten Zentimetern. Das nunmehr als Dampf vorliegende Kältemittel verursacht dann aber einen wesentlich schlechteren Wärmeübergang von dem sich im Innenrohr befindlichen Kältemittel zu dem sich im Ringspalt befindlichen Kältemittel, das als Kondensat vorliegt, weshalb sich dann zunehmend eine Wärmeleitung zur Verdampferoberfläche einstellt und diese dadurch enteist wird.

Damit die Unterkühlungsleistung auch bei Außentemperaturen unter 0 °C zur Abtauung des Verdampfers ausreicht, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der abzutauende Abschnitt abgedeckt. Für diesen Zweck weist jeder Abschnitt des Verdampfers jeweils eine klappbare und ggf. thermisch isolierende Abdeckung auf oder es ist eine einzelne verfahrbare, streifenartige klappbare Abdeckung für alle Abschnitte des Verdampfers gemeinsam vorgesehen. Für den letzteren Fall erstreckt sich die auf einem Schlitten angeordnete streifenartige Abdeckung zwischen den Führungsschienen einer vorzugsweise elektromotorisch angetriebenen Vortriebseinrichtung.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die klappbare Abdeckung und das Absperrventil der Abtauleitung eines Abschnitts des Verdampfers unter Verwendung einer zentralen Steuer- und Regeleinrichtung miteinander gekoppelt. Die Ansteuerung der klappbaren Abdeckung und des Absperrventils erfolgt derart, dass sich die klappbare Abdeckung und das Absperrventil immer wechselseitig im Öffnungs- und Schließzustand befinden. Das heißt, einem zum Zwecke des Abtauens eines Abschnitts des Verdampfers geöffneten Absperrventil der Abtauleitung ist eine geschlossene Abdeckung zugeordnet.

Um einen luftseitigen Wärmeaustausch zwischen den einzelnen Abschnitten des Verdampfers zu verhindern, sind bevorzugt zwischen den einzelnen Abschnitten des Verdampfers parallel zu den Abtauleitungen sich erstreckende Trennelemente, beispielsweise Trennbleche, vorgesehen.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zum Betrieb des Abtausystems für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen unter Verwendung der Vorrichtungsmerkmale der zuvor beschriebenen Abtauanlage folgende Verfahrensschritte:

  • a. zumindest teilweise Freigabe des Strömungspfades der Umgehungsleitung unter Verwendung des als 2-Wege-Ventil ausgebildeten Verteilpunktes,
  • b. Öffnen des Absperrventils einer Abtauleitung des Verdampfers und Schließen der übrigen Absperrventile des Verdampfers,
  • c. nach erfolgtem Abtauen eines Abschnitts des Verdampfers Wiederholung des Verfahrensschritts b. für alle weiteren Abtauleitungen und Verdampferleitungen des Verdampfers zeitlich nacheinander und
  • d. Verschließen des Strömungspfades der Umgehungsleitung unter Verwendung des als 2-Wege-Ventil ausgebildeten Verteilpunktes.

Alternativ kann eine abschnittsweise Abtauung des Verdampfers ohne einer Unterbrechung des Kühl- oder Wärmepumpenbetriebs bei vollständiger Freigabe des Strömungspfades der Umgehungsleitung und bei vollständigem Verschließen des Strömungspfades der Ringleitung unter Verwendung des als 2-Wege-Ventil ausgebildeten Verteilpunktes erfolgen.

Erfindungsgemäß lässt sich ferner auch eine gleichzeitige Abtauung aller Abschnitte des Verdampfers durch ein gleichzeitiges Öffnen aller Absperrventile der Abtauleitungen des Verdampfers realisieren. Diese Betriebsweise eignet sich vorzugsweise für den Übergangsbereich, um einem Gefrieren vorzubeugen. Durch eine Erhöhung der gesamten Verdampferoberflächentemperatur wird bei bestimmten klimatischen Bedingungen ein Gefrieren der kondensierten Luftfeuchtigkeit verhindert.

Bei einer leistungsgeregelten Wärmepumpe muss der Verdampfer nicht größer dimensioniert werden, da die maximale Leistung im Temperaturbereich, in dem ein Zufrieren auftritt, nicht benötigt wird. Bei Temperaturen um 0 °C wird etwa die halbe Nennleistung benötigt. Die Mehrleistung, die durch die größere Kondensatunterkühlung benötigt wird, kann deshalb ohne Mehraufwand leicht mit aufgenommen werden.

Das erfindungsgemäße Abtausystem für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen lässt sich auch besonders vorteilhaft in Verbindung mit einem leistungsgeregelten Verdichter sowie natürlichen Kältemitteln, beispielsweise CO2, nutzen.

Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im Wesentlichen:

  • • energetisch und anlagentechnisch effizienter Abtauprozess,
  • • das für den Abtauprozess erforderliche Kältemittel wird nach dem Abtauprozess vollständig verdampft, wodurch eine Gefährdung der Verdichter durch zum Teil flüssiges Kältemittel verhindert wird,
  • • es werden keine zusätzlichen Komponenten, wie z. B. Sammelbehälter, Pumpe, Heizstäbe, Phasentrenner oder Wärmespeicher, benötigt,
  • • der Abtauprozess kann während des Kälte- bzw. Wärmepumpenbetriebs durchgeführt werden,
  • • durch Verwendung von als Koaxialrohren ausgebildeten Kombinationsleitungen wird eine effiziente Wärmeübertragung zwischen dem im Ringspalt des Koaxialrohrs strömenden Kondensat und der Verdampferoberfläche erzielt und
  • • durch Platzierung mehrerer voneinander unabhängig mit „warmen" Kondensat beaufschlagbaren Abtauleitungen im Verdampfer kann dieser sowohl vollständig als auch abschnittsweise abgetaut werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich dem Fachmann des Weiteren aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Hinblick auf die anliegenden Zeichnungen; in diesen zeigen:

1: Anlagenschema eines erfindungsgemäßen Abtausystems für Verdampfer von Kälteanlagen und Wärmepumpen,

2: Detaildarstellung des Verdampfers von Kälteanlagen und Wärmepumpen mit kondensatorseitigen Absperrventilen gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung,

3: Detaildarstellung des Verdampfers von Kälteanlagen und Wärmepumpen mit kondensatorseitigen und verdampferseitigen Absperrventilen gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sowie

4: Detaildarstellung des Verdampfers von Kälteanlagen und Wärmepumpen unter Verwendung von Kombinationsrohren mit kondensatorseitigen Absperrventilen gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung.

Die 1 illustriert ein Anlagenschema eines erfindungsgemäßen Abtausystems für Kälteanlagen und Wärmepumpen am Beispiel einer Kompressionskältemaschine mit einstufiger Verdichtung. Die Kompressionskältemaschine umfasst in Strömungsrichtung des Kältemittels im Wesentlichen einen Verdampfer 4, einen beispielsweise elektromotorisch angetriebenen Verdichter 2, einen Verflüssigen 1 sowie ein Expansionsorgan 3, die unter Verwendung einer Ringleitung 7.2 miteinander verbunden sind. Ferner sind ein Ventilator 6 sowie zur Regelung der Kompressionskältemaschine noch eine nichtdargestellte elektrische Schaltanlage und nicht dargestellte Regel- und Hilfseinrichtungen vorgesehen. Gemäß der aus dem Stand der Technik vorbekannten Schaltungsanordnung der Kälteanlagen ist der Ausgang des Verdampfers 4 mit der Niederdruckseite des Verdichters 2, die Hochruckseite des Verdichters 2 mit dem Eingang des Verflüssigers 1, der Ausgang des Verflüssigers 1 mit der Hochdruckseite des Expansionsorgans 3 und die Niederdruckseite des Expansionsorgans 3 mit dem Eingang des Verdampfers 4 mittels der Ringleitung 7.2 miteinander gekoppelt. Das Kältemittel durchläuft einen Kreisprozess, wobei es im Verdampfer 4 unter Abgabe einer Kälteleistung verdampft wird, nachfolgend im Verdichter 2 auf Kondensatordruck verdichtet wird, anschließend im Verflüssigen 1 unter Abgabe der Kondensationswärme verflüssigt wird und abschließend im Expansionsorgan 3 wieder auf Verdampferdruck entspannt wird. Das erfindungsgemäße Abtausystem umfasst ein als 2-Wege-Ventil ausgebildetes Mehrwege-Ventil 5 als Verteilpunkt 14, eine Umgehungsleitung 7.1 sowie eine spezielle, an anderer Stelle näher beschriebene Ausgestaltung des Verdampfers 4. Das 2-Wege-Ventil weist drei Anschlüsse 5.1 bis 5.3 auf, von denen ein erster zulaufseitiger Anschluss 5.1 mit dem Ausgang des Verflüssigers 1, ein zweiter ablaufseitiger Anschluss 5.3 unter Verwendung des Vorlaufs der Umgehungsleitung 7.1 mit dem Verdampfer 4 und ein dritter ablaufseitiger Anschluss 5.2 mit dem Eingang des Expansionsorgans 3 gekoppelt sind. Ferner ist ein Rücklauf der Umgehungsleitung 7.1 vorgesehen, der sich vom Verdampfer 4 bis zu einem Mischpunkt 13 erstreckt, wobei der Mischpunkt 13 auf der Ringleitung 7.2 zwischen dem dritten ablaufseitigen Anschluss 5.2 des 2-Wege-Ventils 5 und dem Eingang des Expansionsorgans 3 platziert ist. Der in den 2 bis 4 detailliert dargestellte und in der nachfolgenden Beschreibung offenbarte Verdampfer 4 weist mehrere Abtauleitungen 4.2 auf, wobei diese Abtauleitungen 4.2 eingangsseitig am Verdampfer 4 mit dem Vorlauf der Umgehungsleitung 7.1 und ausgangsseitig am Verdampfer 4 mit dem Rücklauf der Umgehungsleitung 7.1 gekoppelt sind. Bei der Verwendung von mehreren im Verdampfer 4 platzierten Abtauleitungen 4.2 hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn dem Verdampfer 4 eingangsseitig ein Kondensatverteiler 10 und ausgangsseitig ein Kondensatsammler 9 vorgeschaltet ist. Jede einzelne Abtauleitung 4.2 ist gemeinsam mit einer benachbarten Verdampferleitung 4.1 einem Abschnitt des Verdampfers 4 zugeordnet bzw. bilden gemeinsam einen Abschnitt. Der Kondensatverteiler 10 und der Kondensatsammler 9 weisen jeweils mehrere Stutzen bzw. Abzweige auf, an denen die Abtauleitungen 4.2 unter Verwendung von nicht näher beschriebenen Rohrabschnitten in den Kondensatverteiler 10 und den Kondensatsammler 9 eingebunden sind. Zwischen dem Verdampfer 4 und dem Kondensatsammler 9 sind mehrere Absperrventile 8 vorgesehen, die zur Umgehung einzelner Abschnitte des Verdampfers 4, respektive Absperrung einzelner Abtauleitungen 4.2, eingesetzt werden. In jedem einzelnen dieser Abschnitte des Verdampfers 4 kann die notwendige Unterkühlungsleistung für den gesamten Verdampfer 4 sowie der Anteil der Verdampferleistung abgegeben werden. Durch Absperren einzelner Absperrventile 8 können wahlweise ein oder ggf. mehrere Abschnitte des Verdampfers 4 gleichzeitig abgetaut werden.

Für den Fall, dass alle Abschnitte des Verdampfers 4 gleichzeitig abgetaut werden, ist es notwendig, die einzelnen Teilvolumenströme in den einzelnen Abtauleitungen 4.2 hydraulisch abzugleichen. Hierzu sind die Absperrventile 8 als Regelventile ausgebildet und werden in Abhängigkeit des diesem Abschnitt des Verdampfers zugehörigen Druckverlustes unterschiedlich vorgedrosselt, um einen gleichen Druckabfall über alle Abtauleitungen 4.2, einschließlich der Umgehungsleitung 7.1, zu erzielen. Eine weitere Möglichkeit, einen gleichen Druckabfall über allen Abtauleitungen, einschließlich der Umgehungsleitung 7.1, zu erzielen, besteht ferner darin, den Vorlauf und den Rücklauf der Umgehungsleitung 7.1 an den Kondensatverteiler 10 und an den Kondensatsammler 9 gemäß dem Prinzip der gleichen Weglängen wechselseitig anzuschließen.

Die Absperrventile bzw. die Regelventile 8 können manuell oder bevorzugt elektromotorisch betätigt werden. Im letzteren Fall sind die zugehörigen Stellmotore der Absperrventile 8 unter Verwendung von Signalleitungen mit einer nicht dargestellten Steuer- und Regeleinrichtung gekoppelt und werden durch diese mit einem Steuersignal beaufschlagt. Das ebenso mit dieser Regeleinrichtung gekoppelte und als Verteiler ausgebildete 2-Wege-Ventil 5 weist zwei Strömungspfade auf. Ein erster Strömungspfad erstreckt sich vom eingangsseitigen ersten Anschluss 5.1 bis zum ausgangsseitigen Anschluss 5.2. Für den Fall, dass dieser erste Strömungspfad vollständig geöffnet ist, strömt das Kältemittel unter Verwendung der Ringleitung 7.2 im konventionellen Kühlbetrieb im Kreislauf durch den Verdampfer 4, den Verdichter 2, den Verflüssiger 1, das 2-Wege-Ventil 5 und anschließend das Expansionsorgan 3. Außerdem weist das 2-Wege-Ventil 5 einen zweiten Strömungspfad auf, der sich vom eingangsseitigen ersten Anschluss 5.1 bis zum ausgangsseitigen Anschluss 5.3 erstreckt. Für den Fall, dass dieser zweite Strömungspfad vollständig geöffnet ist, strömt das Kältemittel bei geöffneten Absperrventilen 8 sowohl im Abtaubetrieb als auch im Kühl- bzw. Wärmepumpenbetrieb – ausgehend vom 2-Wege-Ventil 5 – über den Vorlauf der Umgehungsleitung 7.1 zum Verdampfer 4, vom Verdampfer 4 über den Rücklauf der Umgehungsleitung 7.1 zum Mischpunkt 13, mündet dort in die Ringleitung 7.2 und strömt über den Verdampfer 4 zum Verdichter 2, weiter durch den nachfolgend angeordneten Verflüssigen 1 und den Kältekreislauf schließend bis zum 2-Wege-Ventil 5. Es versteht sich für den Fachmann, dass das 2-Wege-Ventil 5 auch jede Öffnungsstellung zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungspfad stetig einnehmen kann. Dabei fließt in jedem Strömungspfad jeweils ein vorgebbarer Kältemittelteilvolumenstrom. Der Ventilkegel des 2-Wegeventils 5 kann mit linearer, quadratischer oder gleichprozentiger Ventilkennlinie ausgeführt sein, und zwar auf beiden Seiten gleich, d. h. symmetrisch oder unterschiedlich, d. h. unsymmetrisch. Je nach Abtaubedarf des Verdampfers 4 kann das Verhältnis der Kältemittelteilvolumenströme zugunsten einer größeren Freigabe des Anschlusses 5.3 des 2-Wege-Ventils 5 variiert werden. Bei jeder Stellung des Ventilkegels des 2-Wege-Ventils 5, bei dem der zweite Strömungspfad nicht vollständig geschlossen ist, also der Anschluss 5.3 zumindest teilweise geöffnet ist, kann die als Kompressionskältemaschine ausgebildete Kälteanlage gleichzeitig sowohl im Abtaubetrieb zum Abtauen des Verdampfers 4 als auch im Kühlbetrieb, respektive Mischbetrieb, arbeiten. Es ist hierbei jedoch zu berücksichtigen, dass die notwendige Verdampferleistung im Abtaubetrieb um die Unterkühlungsleistung höher ist und dadurch der Verdampfer eventuell größer ausgelegt werden muss. Das Kältemittel hat nämlich dann beim Eintritt in den Verdampfer eine geringere Enthalpie als ohne Kondensatunterkühlung, was zur vollständigen Verdampfung ausgeglichen werden muss. Je weiter der Anschluss 5.3 geöffnet ist, desto größer ist der Teilvolumenstrom, welcher während des Abtauens des Verdampfers 4 in den Abtauleitungen 4.2 des Verdampfers 4 unterkühlt wird. Während des Mischbetriebs vereinigen sich die beiden, eine unterschiedliche Temperatur aufweisenden Kältemittelteilvolumenströme zu dem Kältemittelgesamtvolumenstrom. Wie der 1 zu entnehmen ist, können auf der Niederdruckseite der Kompressionskältemaschine stets nur der Kältemittelgesamtvolumenstrom und auf der Hochdruckseite sowohl der Kältemittelgesamtvolumenstrom als auch die beiden Kältemittelteilvolumenströme strömen. Der Verdampfer 4 wird in seiner Einbauposition bevorzugt geneigt ausgerichtet, so dass das entstehende Tauwasser sich an einem Punkt sammelt und von diesem Punkt betriebssicher abgeführt werden kann. Nachfolgend werden drei bevorzugte Ausgestaltungen des Aufbaus des Verdampfers 4 anhand der 2 bis 4 beschrieben.

Die 2 zeigt eine Detaildarstellung des Verdampfers 4 der Kälteanlage mit Ventilator und kondensatorseitigen Absperrventilen gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung weist der Verdampfer 4 sieben Abtauleitungen 4.2 und sechs Verdampferleitungen 4.1 auf, die jeweils mit longitudinal sich erstreckenden Lamellen bestückt sind und alternierend und parallel zueinander im Verdampfer 4 platziert sind. Versuchsreihen haben ergeben, dass bei einer Wärmepumpe mit 10 kW Heizleistung, entspricht ca. 9 kW Verdampferleistung, etwa 2,5 kW Unterkühlungsleistung zur Verfügung stehen. Allein zum Abtauen des gesamten Verdampfers 4 ist bei einer angenommenen Abtaugüte von 0,5 etwa 1,2 kW Unterkühlungsleistung notwendig. Der Verdampfer 4 ist für diesen Fall in 7 Abschnitte aufzuteilen, wobei jedem einzelnen Abschnitt des Verdampfers 4 die notwendige Unterkühlungsleistung für den gesamten Verdampfer 4 zuzüglich der Verdampferleistung „eines Abschnittes" zur Verfügung gestellt wird. Die Verdampferleitungen 4.1 und die Abtauleitungen 4.2 erstrecken sich jeweils U-förmig über nahezu die gesamte Breite des Verdampfers 4, wobei jeweils die Vorläufe und die Rückläufe der Verdampferleitungen 4.1 sowie die Vorläufe und die Rückläufe der Abtauleitungen 4.2 wechselseitig zueinander platziert sind, d. h. an den sich gegenüberliegenden Seiten des Verdampfers 4, beginnen bzw. enden.

An der vom Betrachter rechten Seite des Verdampfers 4 sind der Verdampfersammler 11 und der Verdampferverteiler 12 platziert, die sich im Wesentlichen orthogonal zur Durchströmungsrichtung der Luft durch den Verdampfer 4 erstrecken. Der Verdampferverteiler 12 ist hierbei unter Verwendung der Ringleitung 7.2 gemäß 1 einerseits mit Ausgang, d. h. der Niederdruckseite, des Expansionsorgans 3 und andererseits mit den einzelnen Vorläufen der Verdampferleitungen 4.1 verbunden. Der Verdampfersammler 11 hingegen ist mit den Rückläufen der einzelnen Verdampferleitungen 4.1 und gemäß 1 unter Verwendung der Ringleitung 7.2 mit der Saugseite des Verdichters 2 verbunden. An der vom Betrachter linken Seite des Verdampfers 4 sind der Kondensatsammler 9 und der Kondensatverteiler 10 platziert, die sich im Wesentlichen orthogonal zur Durchströmungsrichtung der Luft durch den Verdampfer 4 erstrecken. Der Kondensatverteiler 10 ist hierbei gemäß 1 einerseits mit dem Vorlauf der Umgehungsleitung 7.1 und andererseits mit den einzelnen Vorläufen der Abtauleitungen 4.1 verbunden. Der Kondensatsammler 9 ist hierbei gemäß 1 einerseits mit dem Rücklauf der Umgehungsleitung 7.1 und andererseits mit den Rückläufen der einzelnen Abtauleitungen 4.2 verbunden. Zwischen den einzelnen Rückläufen der einzelnen Abtauleitungen 4.2 und dem Kondensatsammler 9 sind außerhalb des Verdampfers 4 jeweils Absperrventile 8 angeordnet, die zur Sicherstellung des hydraulischen Abgleichs sowie zur abschnittsweisen Abtauung des Verdampfers 4 vorgesehen sind. Zur abschnittsweisen Abtauung wird die einem beliebigen Abschnitt zugeordnete Abtauleitung 4.2 unter Verwendung des zugehörigen Absperrventils 8 geöffnet und die übrigen Absperrventile 8 geschlossen. Die Abtauung der einzelnen Abschnitte des Verdampfers 4 erfolgt bevorzugt nacheinander, kann jedoch gleichzeitig erfolgen. Sowohl der Kondensatsammler 9 und -verteiler 10 als auch der Verdampfersammler 11 und -verteiler 12 können im Querschnitt und in der Materialbeschaffenheit beliebig ausgebildet sein. In der Praxis würde man hierfür zweckmäßigerweise einen druck- und temperaturbeständigen Kunststoff oder ein Leichtmetall wählen.

Die 3 zeigt eine Detaildarstellung des Verdampfers 4 der Kälteanlage mit kondensatorseitigen und verdampferseitigen Absperrventilen 8 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung. Der Aufbau des Verdampfers 4 entspricht im Wesentlichen dem der 2. Der Unterschied gegenüber 2 besteht jedoch darin, dass zwischen dem Verdampfersammler 11 und den einzelnen Verdampferleitungen 4.1 jeweils zusätzliche Absperrventile 8 platziert sind. Da, wie bereits erwähnt, die Verdampferleitungen 4.1 und die Abtauleitungen im Verdampfer 4 alternierend, d. h. Verdampferleitungen 4.1 und Abtauleitungen 4.2 abwechselnd nebeneinander, platziert sind, ist es zum Zwecke eines vollständigen Abtauens eines Abschnitts des Verdampfers 4 besonders vorteilhaft, dass die unmittelbar neben den Abtauleitungen 4.2 angeordneten Verdampferleitungen 4.1 nicht Kältemittel führend geschaltet werden. Ursächlich dafür ist die Tatsache zu nennen, dass die relativ große Temperaturdifferenz zwischen der Verdampfungstemperatur des Kältemittels der Verdampferleitungen 4.1 und der Temperatur des zu unterkühlenden Kältemittelkondensats ein vollständiges Abtauen des Verdampfers 4 behindert. Für diesen Zweck werden während des Abtauens eines beliebigen Abschnitts des Verdampfers 4 die in diesem Abschnitt platzierten Verdampferleitungen 4.1 mittels der zugehörigen verdampferseitigen Absperrventile 8 verschlossen, während die übrigen Absperrventile 8 geöffnet sind. Da bei dieser Ausgestaltung der Erfindung immer ein Abschnitt des Verdampfers 4 nicht zum Verdampfen des Kältemittels zur Verfügung steht, ist zu berücksichtigen, dass der Verdampfer 4 um den Anteil eines Abschnitts überdimensioniert werden muss. Dem stehen jedoch die Vorteile gegenüber, dass auch eine Abtauung des Verdampfers 4 während des Kühlbetriebs oder Wärmepumpenbetriebs möglich ist und nur ein Expansionsorgan 3 und kein zusätzlicher Speicher und Phasentrenner (gasförmig/flüssig) benötigt werden.

Die 4 illustriert eine Detaildarstellung des Verdampfers 4 der Kälteanlage unter Verwendung von Kombinationsrohren mit kondensatorseitigen Absperrventilen gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung. Außerhalb des Verdampfers 4 sind wiederum je ein an die Umgehungsleitung 7.1 angeschlossener Kondensatverteiler 10 und -sammler 9 und je ein an die Ringleitung 7.2 angeschlossener Verdampferverteiler 12 und -sammler 11 platziert. Zwischen dem Kondensatsammler 9 und dem Verdampfer 4 sind in den Abtauleitungen 4.2 Absperrventile 8 angeordnet, mit denen einzelne Abtauleitungen 4.2 Kältemittel führend geschaltet werden können. Der Aufbau des Verdampfers 4 unterscheidet sich gegenüber dem Aufbau der Verdampfer 4 in den 1 und 2 dahingehend, dass die Verdampferleitungen 4.1 und die Abtauleitungen 4.2 nicht alternierend, also abwechselnd nebeneinander platziert sind, sondern jeweils eine Verdampferleitung 4.1 und eine Abtauleitung 4.2 als Kombinationsleitung 4.3 ausgebildet sind. Im dargestellten Beispiel weist der Verdampfer 4 sechs als Koaxialrohr, also Rohr-in-Rohr ausgebildete Kombinationsleitungen 4.3 auf, die im Verdampfer 4 nebeneinander und dabei orthogonal zur Strömungsrichtung der den Verdampfer 4 durchströmenden Luft platziert sind. Jedes Koaxialrohr ist einem Abschnitt im Verdampfer 4 zugeordnet, in welchem Kältemittel verdampft wird und welcher zur Unterkühlung, also zum Abtauen, eingesetzt wird. Das den Verdampferdruck aufweisende Kältemittel befindet sich hierbei im Innenrohr und das als Kondensat vorliegende und den Kondensatordruck aufweisende Kältemittel in dem das Innenrohr ummantelnde Außenrohr. Der Vorteil der Verwendung von zur Abtauung und Verdampfung genutzten Koaxialrohren besteht in der guten Wärmeübertragung zwischen dem Kondensat und der Verdampferoberfläche. Es sind des Weiteren gleiche Wärmeleitbedingungen für die Abtauung und die Wärmeaufnahme bei der Verdampfung zu verzeichnen, wobei die Anordnung der Lamellen der Koaxialrohre zur Erhöhung der Wärmeleitbedingen noch zusätzlich optimiert werden kann. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Verdampfer 4 gemäß der 1 und 2, besteht auch bei dem Verdampfer 4 gemäß 4 die Möglichkeit, den Verdampfer 4 abschnittsweise abzutauen. Um bei Außenlufttemperaturen unter 0 °C noch eine ausreichende Unterkühlungsleistung zum Abtauen eines Abschnitts oder mehrere Abschnitte bereitzustellen, muss der Abschnitt, der gerade abgetaut wird, abgedeckt werden. Zur Abdeckung werden vorzugsweise Klappen eingesetzt, die motorisch angesteuert werden. Erfindungsgemäß ist für jeden eine Kombinationsleitung 4.3 aufweisenden Abschnitt entweder jeweils eine fest angeordnete Abdeckung, oder eine einzelne verfahrbare streifenartige Abdeckung für alle Abschnitte gemeinsam vorgesehen. Für den letzteren Fall erstreckt sich die auf einem Schlitten angeordnete streifenartige Abdeckung zwischen den Führungsschienen einer elektromotorisch angetriebenen Vortriebseinrichtung. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die einem Abschnitt zugeordnete oder einen Abschnitt abdeckende Klappe und das zugehörige Absperrventil 8 regelungstechnisch unter Verwendung einer nicht dargestellten zentralen Steuer- und Regeleinrichtung miteinander gekoppelt werden. Während des Abtauvorgangs eines Abschnittes des Verdampfers 4 öffnet das zugehörige Absperrventil 8, so dass das als Kondensat vorliegende Kältemittel durch die Abtauleitung 4.2 fließt, dort unterkühlt wird und damit diesen Verdampferabschnitt abtaut. Gleichzeitig schließt die den abzutauenden Abschnitt des Verdampfers 4 überdeckende Klappe und verhindert so einen großflächigen Kontakt dieses Abschnitts mit der Umgebungsluft. Um während des Abtauvorgangs zu verhindern, dass das Kombinationsrohr 4.3 von kalter Umgebungsluft angeströmt wird, werden die Lamellen des Verdampfers parallel zur Längsachse der Kombinationsrohre 4.3 ausgerichtet. In denjenigen Abschnitten des Verdampfers 4, die gerade nicht abgetaut werden, wirkt das „stehende" als Kondensat vorliegende Kältemittel als Isolator, was dazu führt, dass eine niedrigere Verdampfungstemperatur erforderlich ist.

1
Verflüssiger
2
Verdichter
3
Expansionsorgan
4
Verdampfer
4.1
Verdampferleitung
4.2
Abtauleitung
4.3
Kombinationsleitung
5
Mehrwege-Ventil
5.1
eingangsseitiger Anschluss
5.2
ausgangsseitiger Anschluss
5.3
ausgangsseitiger Anschluss
6
Ventilator
7
Verbindungsleitung
7.1
Umgehungsleitung
7.2
Ringleitung
8
Absperrventil
9
Kondensatsammler
10
Kondensatverteiler
11
Verdampfersammler
12
Verdampferverteiler
13
Mischpunkt
14
Verteilpunkt


Anspruch[de]
Abtausystem für Verdampfer (4) von Kälteanlagen und Wärmepumpen, bestehend aus einem Kältekreislauf und einer mit Kältemittelkondensat beaufschlagbaren Abtaupassage, wobei

a. der Kältekreislauf eine Ringleitung (7.2) mit einem in Strömungsrichtung des Kältemittels angeordneten Verdampfer (4) mit zumindest einer Verdampferieitung (4.1), einem Verdichter (2), einem Verflüssiger (1) sowie einem Expansionsorgan (3) aufweist und

b. die Abtaupassage eine Umgehungsleitung (7.1) umfasst, die sich ausgehend von einem zwischen dem Verflüssiger (1) und dem Expansionsorgan (3) platzierten Verteilpunkt (14) über eine zusätzlich im Verdampfer (4) angeordnete Abtauleitung (4.2) bis zu einem zwischen dem Verflüssigen (1) und dem Expansionsorgan (3) platzierten Mischpunkt (13) erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (4) mehrere, unabhängig voneinander mit Kältemittel beaufschlagbare Abtauleitungen (4.2) aufweist, die jeweils einem Abschnitt des Verdampfers (4) zugeordnet sind.
Abtausystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (4) zusätzlich mehrere, unabhängig voneinander mit Kältemittel beaufschlagbare Verdampferleitungen (4.1) aufweist, wobei jeweils eine Verdampferleitung (4.1) und eine Abtauleitung (4.2) gemeinsam einen Abschnitt des Verdampfers (4) ausbilden. Abtausystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Abschnitt des Verdampfers (4) die gesamte Abtauleistung sowie die diesem Abschnitt entsprechende Verdampferleistung zur Verfügung steht. Abtausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Abschnitten des Verdampfers (4) Trennelemente, beispielsweise Trennbleche, vorgesehen sind, die einen luftseitigen Wärmeaustausch zwischen den Abschnitten des Verdampfers (4) verhindern. Abtausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampferleitungen (4.1) und die Abtauleitungen (4.2) alternierend im Verdampfer (4) angeordnet sind. Abtausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Verdampferleitung (4.1) und eine Abtauleitung (4.2) des Verdampfers (4) gemeinsam in einer als Koaxialleitung ausgebildeten Kombinationsleitung (4.3) zusammengefasst sind, wobei im Ringspalt der Koaxialleitung sich das auf dem Kondensatordruck befindliche Kältemittel und im Innenrohr sich das auf dem Verdampferdruck befindliche Kältemittel befindet. Abtausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtauleitungen (4.2) und die Verdampferleitungen (4.1) des Verdampfers (4) jeweils eingangsseitig oder ausgangsseitig ein Absperrventil (8) umfassen. Abtausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass den Abtauleitungen (4.2) und den Verdampferleitungen (4.1) des Verdampfers (4) jeweils ein Verteiler (10, 12) vorgeschaltet und ein Sammler (9, 11) nachgeschaltet ist. Abtausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilpunkt (14) als 2-Wege-Ventil mit drei Anschlüssen (5.1) bis (5.3) ausgebildet ist, von denen der erste zulaufseitige Anschluss (5.1) mit dem Ausgang des Verflüssigers (1), der zweite ablaufseitige Anschluss (5.3) unter Verwendung des Vorlaufs der Umgehungsleitung (7.1) mit dem Verdampfer (4) und der dritte ablaufseitige Anschluss (5.2) mit dem Eingang des Expansionsorgans (3) in der Ringleitung (7.2) des Kältekreislaufs gekoppelt sind. Abtausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt des Verdampfers (4) jeweils eine klappbare Abdeckung aufweist oder eine einzelne verfahrbare, streifenartige klappbare Abdeckung für alle Abschnitte des Verdampfers (4) gemeinsam vorgesehen ist. Abtausystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die klappbare Abdeckung und das Absperrventil (8) der Abtauleitung (4.2) eines Abschnitts des Verdampfers (4) unter Verwendung einer zentralen Steuer- und Regeleinrichtung derart miteinander gekoppelt sind, dass sich die klappbare Abdeckung und das Absperrventil (8) wechselseitig im Öffnungs- und Schließzustand befinden. Verfahren zum Betrieb des Abtausystems unter Verwendung der Vorrichtungsmerkmale der Abtauanlage gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Kühl- oder Wärmepumpenbetriebs die abschnittsweise Abtauung des Verdampfers (4) ausgehend von einem verschlossenen Strömungspfad der Umgehungsleitung (7.1) folgende Verfahrensschritte umfasst:

a. zumindest teilweise Freigabe des Strömungspfades der Umgehungsleitung (7.1) unter Verwendung des als 2-Wege-Ventil ausgebildeten Verteilpunktes (14),


Öffnen des Absperrventils (8) einer Abtauleitung (4.2) des Verdampfers (4) und Schließen der übrigen Absperrventile (8) des Verdampfers (4),

c. nach erfolgtem Abtauen eines Abschnitts des Verdampfers Wiederholung des Verfahrensschritts b. für alle weiteren Abtauleitungen (4.2) und Verdampferleitungen (4.1) des Verdampfers (4) zeitlich nacheinander und

d. Verschließen des Strömungspfades der Umgehungsleitung (7.1) unter Verwendung des als 2-Wege-Ventil ausgebildeten Verteilpunktes (14).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die abschnittsweise Abtauung des Verdampfers (4) ohne Unterbrechung des Kühl- oder Wärmepumpenbetriebs

a. bei vollständiger Freigabe des Strömungspfades der Umgehungsleitung (7.1) und


b. bei vollständigem Verschließen des Strömungspfades der Ringleitung (7.2)

unter Verwendung des als 2-Wege-Ventil ausgebildeten Verteilpunktes (14) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichzeitige Abtauung aller Abschnitte des Verdampfers (4) durch ein gleichzeitiges Öffnen aller Absperrventile (8) der Abtauleitung (4.2) des Verdampfers (4) erfolgt.






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