DE4315538C1 - Wärmeaustauscher, insbesondere Kühlgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, insbesondere ein Kühlgerät, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 2 279 425 ist es bekannt, die Austrittsöffnung des Gehäuses eines Gebläses mit einer lamellenartigen Abdeck- Vorrichtung zu versehen, wobei die einzelnen Lamellen schwenk­ bar gelagert sind, so daß sie bei laufendem Gebläse durch den Staudruck in eine Öffnungsstellung verschwenkt werden, während sie bei abgeschaltetem Gebläse durch Federbeaufschlagung in die Schließstellung verschwenkt werden.

Bei Luftkühlern, wie sie in Kühl- und Tiefkühlanlagen eingesetzt werden, wird durch einen oder mehrere Ventilatoren Luft durch den Luftkühler, der einen Wärmeaustauscher darstellt, angesaugt und in den umgebenden Raum geblasen, wobei der Luftkühler Wärme aus der zugeführten Luft aufnimmt und diese dadurch kühlt. Unter­ schreitet die Oberfläche des Luftkühlers den Taupunkt bei Temperaturen von kleiner/gleich +/-0°C, so verschlechtert sich der Wirkungsgrad des Luftkühlers mit zunehmender Reif- und Eisbildung.

In der Regel wird ein Abtauvorgang des Luftkühlers je nach Bedarf eingeleitet. Während eines solchen Abtauvorganges wird der Wärmeaustauscher durch eine Elektroheizung oder durch Heißgas erwärmt, wobei die Reif- und Eisbildung durch Abtauen entfernt wird. Der Ventilator wird während des Abtauvorganges abgeschal­ tet.

Während des Abtauvorganges strömt durch die freiliegende Luftaustrittsöffnung des Gehäuses feuchtwarme Abtauluft in die Umgebung. Hierdurch entsteht einerseits ein Energieverlust dadurch, daß die im Wärmeaustauscher für den Abtauvorgang benötigte Wärme in die Umgebung austritt, und andererseits dadurch, daß die kühl zu haltende Umgebung erwärmt wird. Die feuchtwarme Abtauluft beeinträchtigt die Kühlgutqualität und auch die Isolierungen von Kühl- und Tiefkühlstellen zuerst durch Kondensatbildung mit anschließender reif- und Eisbildung. Nach dem Abtauvorgang muß die feuchtwarme Luft wieder aufgenommen und gekühlt werden, die dann sofort eine erneute Reif- und Eisbildung am Luftkühler verursacht und zugleich den Kühlvorgang bis zum Erreichen des Sollwertes der Kühlstellentemperatur verlängert. Auf diese Weise entstehen Energieverluste der Abtauwärme von oft mehr als 50% und es ergeben sich insgesamt auch hohe Energieko­ sten.

Wenn durch eine mechanische Abdeckvorrichtung, wie sie in der US-PS 2,279,425 beschrieben ist, die Austrittsöffnung bei ei­ nem Kühlgerät abgedeckt werden soll, so ergibt sich ein erheb­ licher Aufwand für diese mechanische Abdeckvorrichtung und es besteht-dauernd die Gefahr, daß der Mechanismus einfriert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustau­ scher der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die Abdeckvorrichtung möglichst einfach ausgebildet ist und den­ noch wirksam Energieverluste bei einem Abtauvorgang wesentlich reduziert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Ausgestal­ tung der Abdeckvorrichtung als flexibles Schlauchstück ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau, dessen Funktionsfähigkeit im Betrieb nicht beeinträchtigt wird. Bei abgeschaltetem Ventila­ tor fällt das Schlauchstück in sich zusammen und deckt damit die Austrittsöffnung soweit ab, daß bei einem Abtauvorgang keine feuchtwarme Abtauluft durch die Austrittsöffnung des Gehäuses in die Umgebung austreten kann, während bei laufendem Ventilator die gekühlte Luft ungestört in den umgebenden kaum austreten kann.

Auf diese Weise kann der Abtauvorgang mit erheblich geringerer Energie ausgeführt werden und es entstehen auch insgesamt geringere Energiekosten dadurch, daß die Solltemperatur beim anschließenden Kühlvorgang schneller erreicht wird.

Wenn in größeren Räumen mehrere Luftkühler vorgesehen sind, so ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch insofern vorteilhaft, als sekundäre Luftströmungen den Abtauvorgang eines Luftkühlers nicht mehr beeinflussen können, wenn einer von mehreren Luftküh­ lern wegen eines Abtauvorgangs abgeschaltet wird, während benachbarte Luftkühler weiterlaufen. Die sekundären Luftströmun­ gen ausgehend von den noch weiter kühlenden Luftkühlern blasen die feuchtwarme Abtauluft aus dem im Abtauprozeß befindlichen Luftkühler in den Raum, so daß die Feuchte- und Wärmebelastung für die weiter im Kühlprozeß arbeitenden Luftkühler steigt. Diese führt bei mehreren Luftkühlern in einem Raum dazu, daß der abzutauende Luftkühler häufig nicht vollständig abgetaut wird. In jedem Falle dauert der Abtauvorgang lange und er verursacht für die gesamte Kälteanlage hohe Energiekosten. Auch diese werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vermieden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfol­ genden Beschreibung und in den Ansprüchen angegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einer Vorder- und einer Seitenansicht zwei neben­ einander angeordnete Luftkühler mit jeweils zwei Ventilatoren,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Luftkühlers mit zwei Ventilatoren in einer Vorder- und einer Seiten­ ansicht,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Luftkühler mit zwei neben­ einander liegenden Ventilatoren nach dem Stand der Technik,

Fig. 4 eine Ansicht eines auf Ständern angeordneten luftge­ kühlten Wärmetauschers mit drei Ventilatoren, und

Fig. 5 die Anordnung eines Luftkühlers nahe der Decke eines zu kühlenden Raumes.

In den Figuren ist mit 1 das Gehäuse eines Luftkühlers, Ver­ flüssigers oder dergleichen Wärmeaustauschers bezeichnet, das ein Wärmeaustauschpaket 2 aus von Kühlmedium durchströmten Rohren mit Kühlrippen umgibt. In Fig. 1 ist die Lufteintrittsseite 3 der beiden Gehäuse 1, 1′ für den Zustrom von Umgebungsluft offen, während die Austrittsseite der Gehäuse 1, 1′ geschlossen und bei dem in Fig. l dargestellten Ausführungsbeispiel mit jeweils zwei beabstandeten Austrittsöffnungen 4, 4′ versehen ist. In den Austrittsöffnungen 4, 4′ ist jeweils ein Ventilator 5, 5′ angeordnet. Dieser Aufbau ist an sich bekannt.

Wie Fig. 1 zeigt, ist auf der Außenseite jeder Austrittsöffnung 4, 4′ ein flexibles Schlauchstück 6 bzw. 6′ befestigt, wobei in der Darstellung nach Fig. 1 die Schlauchstücke 6 durch die von den laufenden Ventilatoren 5 ausgeblasene Luft eine Rohrform annehmen, während die Schlauchstücke 6′ bei abgeschalteten Ventilatoren 5′ in sich zusammenfallen und dadurch die Austritts­ öffnungen 4′ abdecken.

Wird an dem Wärmeaustauscher 2 des linken Luftkühlers mit abgeschalteten Ventilatoren 5′ ein Abtauvorgang vorgenommen, so kann die Abtauwärme nicht durch die abgedeckte Austrittsöffnung 4′ entweichen. Eine Sekundärluftströmung durch die laufenden, benachbarten Ventilatoren 5 des rechten Luftkühlers wird durch die die Austrittsöffnungen 4′ abdeckenden, in sich zusammengefallenen Schlauchstücke 6′ verhindert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist auf der Lufteintritts­ seite 3 des Gehäuses 1 eine starre Haube 7 angeordnet, die die Eintrittsseite des Gehäuses abdeckt und einen Luftzutritt nur von unten zuläßt, wobei durch die Haubenform der Luftstrom um 90° in den Wärmeaustauscher 2 umgelenkt wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß beim Abtauen des Wärmeaustauschers 2 auf der Lufteintrittsseite keine feuchtwarme Abtauluft aus dem Gehäuse austritt und nach oben steigt. Die austretende Abtauluft wird durch die Haube 7 abgefangen und darin gehalten, bis wieder ein Kühlvorgang einsetzt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind drückende Ventilatoren 5, 5′ auf der Lufteintrittsseite des Gehäuses in einer ent­ sprechenden Öffnung 8, 8′ der die Lufteintrittsseite abdeckenden Haubenwand 9 angeordnet, während die Luftaustrittsseite über den Querschnitt des Wärmeaustauschers 2 frei liegt. Auf der Luftaus­ trittsseite sind nebeneinander zwei Schlauchstücke 6, 6′ angebracht, die sich über den freiliegenden Querschnitt der Luftaustrittsseite erstrecken, wobei das Schlauchstück 6 durch gestrichelte Linien in der Abdeckstellung wiedergegeben ist. Bei drückenden Ventilatoren kann auch ein einzelnes, die gesamte Austrittsseite umschließendes Schlauchstück 6 vorgesehen werden, das bei Wegfall des von den Ventilatoren verursachten Staudrucks zusammenfällt und die Austrittsöffnung abdeckt, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 2 dargestellt. Auf der Lufteintritts­ seite hindert die senkrecht liegende Haubenwand 9 die feuchtwarme Abtauluft am Austreten aus dem Gehäuse 1. Die durch die Öffnung 8, in der der Ventilator 5 angeordnet ist, austretende Abtauluft wird in der nach oben und seitlich geschlossenen Haube 7 aufgefangen, so daß sie nicht in die Umgebung entweicht.

Eine solche oben und seitlich geschlossene, starre Haube 7 ist auch bei der Ausführungsform nach Fig. 1 mit saugenden Ventilato­ ren vorteilhaft, weil auch bei dieser Ausführungsform die auf der Lufteintrittsseite entweichende Abtauluft aufgefangen wird. Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 das Schlauchstück 6, 6′ einen kreisförmigen Grundquerschnitt aufweist, können auch Schlauchstücke mit einem rechteckigen, quadratischen oder ovalen Grundquerschnitt vorgesehen werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird eine nicht dargestellte Trennwand in der Haube 7 vorgesehen, welche den Lufteintritts­ bereich des einen Ventilators von dem des anderen Ventilators abtrennt, so daß keine Sekundärluftströmungen auf der Luftein­ trittsseite auftreten, wenn der eine Ventilator ausgefallen ist, während der andere weiterarbeitet.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Luftkühler mit zwei Ventilatoren 5, 5′, wobei durch Pfeile die Luftströmung wie­ dergegeben ist, wenn der Ventilator 5 ausgefallen ist und nur noch der Ventilator 5′ weiter arbeitet. In diesem Falle wird durch die Luftaustrittsöffnung 4 des stillstehenden Ventilators 5 kurzschlußartig Luft durch den laufenden Ventilator 5′ angesaugt, wodurch die Kühlleistung erheblich vermindert wird. Wird dagegen an den beiden Luftaustrittsöffnungen jeweils ein Schlauchstück 6, 6′ angeordnet, wie dies in den Fig. 1 und 2 wiedergegeben ist, so fällt das Schlauchstück an dem ausgefalle­ nen Ventilator 5 in sich zusammen und verschließt die Luftaus­ trittsöffnung 4, so daß die in Fig. 3 wiedergegebene Sekundär­ luftströmung 14 nicht auftreten kann und die gesamte vom Ventilator 5′ angesaugte Luft durch den Wärmeaustauscher 2 strömt.

Fig. 4 zeigt eine horizontale Anordnung eines Wärmaustauschers 2 in Form eines Verflüssigers, der mit seinem umgebenden Gehäuse 1 auf Ständern 10 abgestützt ist. Die unten liegende Luftein­ trittsseite, wie durch Pfeile angedeutet, ist offen, während auf der ansonsten geschlossenen Oberseite des Gehäuses drei nebenein­ ander liegende Luftaustrittsöffnungen 4, 4′, 4′′ ausgebildet sind, in denen jeweils ein Ventilator 5 angeordnet ist. Auf der Außenseite jeder Luftaustrittsöffnung 4 ist ein flexibles Schlauchstück 6, 6′ und 6′′ angebracht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Ventilatoren 5 und 5′ in Betrieb, wodurch die zugeordneten Schlauchstücke 6, 6′ rohrförmig nach oben abstehen, während an dem durch einen Defekt still stehenden oder abgeschalteten Ventilator 5′′ das Schlauchstück 6′′ durch Schwerkraftwirkung in sich zusammengefallen ist und die Luftaustrittsöffnung 4′′ abdeckt. Auch in diesem Fall wird eine in Fig. 3 dargestellte, nachteilige Sekundärluftströmung verhindert, die im wesentlichen einem Luftkurzschluß gleichkommt, da ein Großteil der von den laufenden Ventilatoren angesaugten Luft über die nicht abgedeckte Luftaustrittsöffnung 4′′ angesaugt würde.

Die Schlauchstücke können im aufgeblasenen Zustand eine Zylin­ derform haben, so daß die Fläche des Lufteintritts gleich der des Luftaustritts ist. Vorteilhafterweise haben die Schlauchstücke jedoch im aufgeblasenen Zustand eine kegelstumpf- oder pyramiden­ stumpfförmige Gestalt, wie in Fig. 4 angedeutet, so daß der Querschnitt auf der Außenseite etwas geringer ist, als auf der am Gehäuse anliegenden Innenseite. Hierdurch wird das Zusammen­ fallen der Schlauchstücke bei abgeschaltetem Ventilator begün­ stigt.

Durch die sich nach außen verjüngende Form des Schlauchstückes 6 entsteht beim Betrieb des Ventilators ein geringer Staudruck, der ein sich ständiges Bewegen des Schlauches ausschließt. Wird der Staudruck nach Abschalten das Ventilators abgebaut, so fällt das Schlauchstück über die Austrittsöffnung und verschließt diese zuverlässig.

Nach Beendigung eines Abtauvorganges wird durch eine Steuervor­ richtung zuerst der Kälteprozeß im Wärmeaustauscher und dann der Ventilator wieder eingeschaltet, der dann die zuvor noch vorhandene Abschottung der Austrittsöffnung durch das Schlauch­ stück aufhebt.

Fig. 5 zeigt die Anordnung eines Luftkühlers nahe der Decke 12 eines Raumes, wobei die freiliegende Lufteintrittsseite 3 des Gehäuses 1 vor der senkrechten Raumwand 13 angeordnet ist. Die Luft strömt, wie durch Pfeile angedeutet, von unten längs der senkrechten Raumwand 13 nach oben und wird horizontal in den Wärmeaustauscher 2 umgelenkt.

Auf der Luftaustrittsseite ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ein in aufgeblasenem Zustand schräg nach oben gerichtetes Schlauchstück 6 vorgesehen, durch das die Kühlluft schräg gegen die Decke 12 des Raumes geblasen wird. Hierdurch wird eine Verbesserung der Kühlluftzirkulation in dem Kühlraum erreicht, wobei Zuglufterscheinungen in dem Kühlraum vermieden werden.

Der erfindungsgemäß vorgesehene flexible Luftschlauch besteht vorzugsweise aus einem luftundurchlässigen und wasserabweisenden Material mit ausreichender Wärmebeständigkeit, beispielsweise einer Folie oder einem entsprechend beschichteten Gewebe, das keine hohe Steifigkeit hat, so daß bei abgeschaltetem Ventilator der Schlauch in sich zusammenfällt und die Luftaustrittsöffnung abdeckt.

Die Haube 7 kann aus feuerverzinktem oder kunststoffbeschichtetem Alu- oder Stahlblech bestehen und sie kann jegliche Form haben, wobei sie unten zur Lufteintrittsseite des Luftkühlers hin offen und ansonsten allseitig geschlossen ist. Zweckmäßigerweise wird die Haube 7 mit einer Wärmedämmung versehen. Die Querschnitte von Haube und Schlauchstück sind so bemessen, daß der Luftdurchsatz während des Kühlvorganges nicht beeinträchtigt wird.

Die beschriebene Vorrichtung kann sehr kostengünstig hergestellt und montiert werden. Sie unterliegt keinem Verschleiß und bringt erhebliche Vorteile dadurch, daß während eines Abtauvorganges Wärmeverluste vermieden werden, die durch austretende Abtauluft entstehen. Zudem wird der Abtauvorgang selbst beschleunigt und nicht mehr durch Sekundärluftströmungen beeinträchtigt.

Die aufgebrachte Abtauleistung kann innerhalb eines abzutauenden Luftkühlers durch die beschriebene Ausgestaltung besser verteilt werden, wenn mehrere Ventilatoren nebeneinander vorgesehen sind. Zudem ergibt sich der Vorteil, daß durch das aufgeblasene Schlauchstück leicht festgestellt werden kann, ob sich ein Ventilator im Betriebszustand befindet oder nicht.

Durch die an den Luftaustrittsöffnungen der Luftkühler vor­ gesehenen flexiblen Schlauchstücke wird weiterhin eine Gleichrich­ tung und Beschleunigung des Luftstromes der einzelnen Ventilato­ ren erreicht, wodurch sich auch eine größere Reichweite der einzelnen Luftströme ergibt. Durch die Luftstromgleichrichtung kann eine bessere Kühlluftverteilung innerhalb des zu kühlenden Raumes erreicht werden.

Die flexible Abdeckung an der Luftaustrittsseite wird - wie dargestellt - vorteilhafterweise als Schlauchstück ausgebildet. Es ist aber auch möglich, einen z. B. am oberen Rand der Austrittsöffnung befestigten Vorhang aus einem Gewebe oder einer Folie vorzusehen, der ohne Staudruck die Austrittsöffnung abdeckt und bei laufendem Ventilator sich von der Austrittsöffnung abhebt. Ein derartiger Vorhang kann auch eine Haubenform haben, bspw. ähnlich einer Schlauchhälfte, wobei ein Schlauchstück in Achsrichtung aufgeschnitten und nur eine Hälfte des Schlauch­ stückes als Abdeckung verwendet wird.

Claims (6)

1. Wärmeaustauscher, insbesondere Kühlgerät, mit einem Gehäuse und wenigstens einem Ventilator zum Ausblasen der durch den Wärmeaustauscher strömenden Luft durch eine Austrittsöffnung des Gehäuses, das mit einer Abdeckvorrichtung versehen ist, die durch den Staudruck bei laufendem Ventilator die Luft in den umgebenden Raum austreten läßt und bei abgeschaltetem Ventilator die Austrittsöffnung abdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckvorrichtung als flexibles Schlauchstück (6) ausgebildet ist, das auf der Außenseite der Austrittsöffnung (4) angebracht ist.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren nebeneinander angeordneten Ventilatoren (5) jedem Ventilator ein flexibles Schlauchstück (6) zugeordnet ist.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Schlauchstück (6) aus einem luftundurch­ lässigen und wasserabweisenden Material besteht.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchstück (6) im aufgeblasenen Zustand eine zur Luftaustrittsseite hin sich verjüngende Form hat.

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Lufteintrittsseite (3) des Gehäuses (1) eine starre Haube (7) ausgebildet ist, die unten offen ist und die Lufteintrittsseite oben und an den Seiten abdeckt.

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer Ventilatoren nebeneinander die Haube (7) mit Trennwänden zwischen den einzelnen Ansaugbe­ reichen versehen ist.