Anlage mit einem Kältekreislauf sowie Steuermodul für eine solche Anlage

Die Erfindung betrifft eine Anlage, insbesondere eine Kälteanlage mit einem Kältekreislauf. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuermodul zum Steuern des Betriebs einer solchen Anlage.

Die Anlage ist speziell eine Anlage für den gewerblichen oder industriellen Einsatz, speziell ist sie als eine Kälteanlage ausgebildet. Bei der Anlage kann es sich grundsätzlich auch um eine Wärmepumpenanlage handeln.

Die vorliegend im Vordergrund stehenden Anlagen weisen eine Wärme- oder Kälteleistung von typischerweise mehr als 10 kW, vorzugsweise von mehr als 50 kW oder auch mehr als 100 kW und beispielsweise bis hin zu 1000 kW (Kälte-) Leistung auf.

Bei derartigen gewerblichen und industriellen Anlagen stehen eine hohe Energieeffizienz und eine hohe Wartungsfreundlichkeit im Vordergrund sowie weiterhin gleichzeitig geringe Kosten, insbesondere auch Montagekosten. Da es sich bei derartigen Anlagen häufig um kundenspezifische Anlagen handelt, ist auf Seiten des Herstellers derartiger Anlagen auch eine Vereinfachung der Produktpalette im Interesse, sodass also mit einer geringen Anzahl von unterschiedlichen Typen möglichst viele Anwendungsfälle abgedeckt werden können.

Im Hinblick auf die angestrebte Energieeffizienz wird die Leistung bei modernen Anlagen bedarfsgerecht geregelt. Hierzu sind Komponenten, wie beispielsweise Verdichter, Pumpen oder Ventilatoren mit variabler Drehzahl eingesetzt. Zur Ansteuerung derartiger drehzahlvariabler Komponenten ist jeweils ein Frequenzumrichter erforderlich. Aufgrund der hohen Leistungen benötigen diese typischerweise auch eine Kühlung.

Derartige Anlagen erfordern in der Regel einen vergleichsweise hohen Montageaufwand. Typischerweise erfolgt die Steuerung über einen industriellen Schaltschrank, bei dem die erforderlichen Steuer-Komponenten beispielsweise auf Hutschienen aufgerastet sind. Die einzelnen Komponenten müssen vor Ort verdrahtet werden.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Anlage anzugeben, die einen energieeffizienten Betrieb bei gleichzeitig geringen Kosten und bei geringem Montageaufwand ermöglicht.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Anlage, insbesondere eine zuvor beschriebene gewerbliche oder industrielle Kälteanlage, die einen Kältekreislauf sowie Anschlüsse für einen daran im Betrieb und im montierten Zustand angeschlossenen weiteren Kreislauf für ein darin geführtes Fluid aufweist. Bei diesem handelt es sich im Falle einer Kälteanlage insbesondere um einen Kühlmittelkreislauf zum Kühlen von Komponenten, wie beispielsweise gewerblichen oder industriellen Anlagenkomponenten, z.B. Kühltheken, Kühlräume, medizinische Geräte usw. oder dienen zur Bereitstellung von Kälte für industrielle Prozesse. Bei dem Fluid handelt es sich um ein Kühlmittel, auch als Kälteträger bezeichnet.

Alternativ handelt es sich bei der Anlage um eine Wärmepumpenanlage, zur Bereitstellung von Wärme auf der Verbraucherseite. Beim weiteren Kreislauf handelt es sich in diesem Fall um einen Heizkreislauf. Bei dem Fluid handelt es sich dann um ein Heizfluid wie z.B. Heizwasser.

Die Anlage weist typischerweise ein Anlagengehäuse auf und der weitere Kreislauf ist an dem Anlagengehäuse an den Anschlüssen anschließbar. Innerhalb des Anlagengehäuses sind typischerweise bereits Hydraulikkomponenten wie Ventile oder Pumpen zum Umwälzen des Fluids des weiteren Kreislaufs integriert. Im montierten Zustand ist der weitere Kreislauf ergänzend Bestandteil der Anlage.

Der Kältekreislauf weist einen Verdampfer mit einem drehzahlvariablen Ventilator, einen drehzahlvariablen Verdichter, einen Kondensator sowie ein Expansionsven- til/Drosselorgan auf. Die Anlage weist weiterhin eine drehzahlvariable Pumpe zum Pumpen und Umwälzen eines in dem weiteren Kreislauf im Betrieb geführten Fluids, insbesondere Kühlmittel auf. Diese Pumpe ist innerhalb des Anlagengehäuses angeordnet. Bei den drehzahlvariablen Komponenten, nämlich Ventilator, Verdichter sowie Pumpe handelt es sich insbesondere um drehzahlgeregelte Komponenten. Zur Ansteuerung, insbesondere zur Regelung der Anlage und speziell dieser Komponenten ist weiterhin ein Steuermodul mit einer Leistungselektronik vorgesehen, wobei die Leistungselektronik Frequenzumrichter zum Ansteuern der drehzahlvariablen Komponenten aufweist. Bei dem Steuermodul handelt es sich um eine Baueinheit, speziell eine kompakte Baueinheit, in der die Leistungselektronik integriert ist.

Das Steuermodul ist bevorzugt als eine eigenständige Baueinheit beispielsweise innerhalb des Anlagengehäuses angeordnet oder am Anlagengehäuse befestigt. Diese Baueinheit weist insbesondere ein Modulgehäuse auf, in dem die Leistungselektronik sowie vorzugsweise weitere Steuer- und Regelelektronik untergebracht sind.

Die zuvor genannten Komponenten der Anlage sind vorzugsweise vorkonfiguriert für den Anschluss vor Ort z.B. an eine Verrohrung des weiteren Kreislaufs.

Bei der Leistungselektronik selbst handelt es sich wiederum bevorzugt um ein als eine Baueinheit ausgebildetes Leistungsmodul, bei dem also die jeweiligen Frequenzumrichter mit entsprechenden elektronischen Leistungsschaltkreisen verwirklicht sind. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein derartiges Steuermodul, über welches der Betrieb einer solchen Anlage mit einem Kältekreis gesteuert werden kann und im Betrieb gesteuert wird.

Das Steuermodul wird vorzugsweise jedoch auch für weitere Anlagen, insbesondere Kühlsysteme und Kühlanlage vorgesehen und dort eingesetzt, bei denen z.B. über das Steuermodul kein Kältekreis angesteuert wird und / oder die Anlage nicht zwingend einen Kältekreis aufweist. In diesem Fall weist das Steuermodul lediglich eine Leistungselektronik mit Frequenzumrichter für sonstige drehzahlvariable Komponenten wie beispielsweise Pumpen eines Kühlmittelkreises auf.

Ein Beispiel für eine derartige weitere Anlage sind Kühlsysteme, bei denen ein verbraucherseitiger Kühlkreislauf mit einem primären Kreislauf zur Wärmeabfuhr gekoppelt ist. Bei dem primären Kreislauf kann es sich um einen normalen Wasserkreislauf, beispielswiese ein Hauswassernetz handeln oder alternativ um einen Kältekreislauf. Zwischen dem verbraucherseitigen Kühlkreislauf und dem primären Kreislauf findet häufig - bis auf den notwendigen Wärmetausch - eine Systemtrennung statt. Das Steuermodul steuert hierbei vorzugsweise das gesamte Kühlsystem / die gesamte Kühlanlage, speziell die darin verbauten Wärmetauscher, Umwälzpumpen, Temperaturegelkreise mit Mehr-Wege-Ventilen usw.

Zusammenfassend ist die Erfindung daher nicht zwingend auf Anlagen mit einem Kältekreislauf beschränkt, sondern lässt sich auch auf eine zuvor beschriebene Kühlanlage anwenden, welche typischerweise u.A. einen Flüssigkeit / Flüssigkeit - Wärmetauscher und Pumpen sowie Ventile aufweist.

Die nachfolgend im Hinblick auf die Anlage angeführten bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteile gelten sinngemäß gleichermaßen für das Steuermodul.

Durch die Integration der für die drehzahlvariablen Komponenten erforderlichen Frequenzumrichter in eine gemeinsame einheitliche Baueinheit, insbesondere in das gemeinsame Leistungsmodul, entfällt die Notwendigkeit von mehreren individuellen Frequenzumrichtern als separate Baueinheiten für die verschiedenen drehzahlvariablen Komponenten. Durch diese Maßnahme können Kosten eingespart werden und zudem ist der Montageaufwand gering.

Zur Ausbildung des als Baueinheit ausgebildeten Leistungsmoduls ist insbesondere vorgesehen, dass die erforderliche Leistungselektronik zur Ausbildung der Frequenzumrichter für die (sämtliche) drehzahlvariablen Komponenten auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet ist.

In zweckdienlicher Weiterbildung weist das Steuermodul eine integrierte Kühlplatte zur Kühlung der Leistungselektronik auf. Speziell ist das Leistungsmodul an bzw. auf der Kühlplatte angeordnet. Das Leistungsmodul insbesondere die Leiterplatte stehen mit der Kühlplatte in thermisch leitenden Kontakt. Insbesondere liegt die Leiterplatte bzw. das Leistungsmodul auf der Kühlplatte vollflächig auf. Hierdurch ist insgesamt eine besonders kompakte Bauweise mit hoher Effizienz erreicht. Durch die Integration der Leistungselektronik in einem gemeinsamen Leistungsmodul und zugleich der Kühlung über eine gemeinsame Kühlplatte auf geringem Bauraum ist eine zuverlässige Kühlung bei geringen Kosten erreicht ist. Bei einer geeigneten Kühlleistung können die Bauteile für die Leistungselektronik zudem klein und damit günstig ausgebildet sein. Die herkömmlich sonst erforderliche individuelle Kühlung der einzelnen Frequenzumrichter ist daher entfallen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühlplatte von einem Kühlfluid durchflossen. Hierdurch wird eine hohe Kühlleistung erreicht.

Zweckdienlicherweise weist das Steuermodul hierzu Kühlfluidanschlüsse auf, über die dem Steuermodul im Betrieb ein Fluid der Anlage zugeführt wird, d.h. die Kühlfluidanschlüsse sind mit einer Fluidleitung der Anlage verbunden. Dies bedeutet, dass die Kühlleistung zur Kühlung des Steuermoduls unmittelbar direkt aus der Anlage selbst quasi als Abfallprodukt entnommen wird und somit kein zusätzliches Kühlaggregat, welches selbstständig Kälte erzeugt, erforderlich ist.

Zweckdienlicherweise ist im Betrieb das Steuermodul über die Kühlfluidanschlüsse an dem weiteren Kreislauf, insbesondere an einen hydraulischen Teil des weiteren Kreislaufs innerhalb des Anlagengehäuses angeschlossen. Die Kühlplatte wird also insbesondere mithilfe des Kühlmittels des weiteren Kreislaufs (Kühlmittelkreislauf) gekühlt.

In bevorzugter Ausgestaltung wird das Kältemittel des Kältekreislaufs zur Kühlung herangezogen. Hierzu sind die Kühlfluidanschlüsse in geeigneter Weise an dem Kältekreislauf angeschlossen.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Variante ist ein individueller Kühlkreislauf zur Kühlung der Kühlplatte vorgesehen ist, welcher über einen Wärmetauscher entweder mit dem weiteren Kreislauf oder auch mit dem Kältekreislauf zur Übertragung der erforderlichen Kühlleistung in Verbindung steht.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung oder auch ergänzend steht die Kühlplatte mit einer Komponente des Kältekreislaufs zu Kühlzwecken in thermisch leitenden Kontakt, insbesondere mit dem Verdampfer. Die Kühlplatte und damit das Steuermodul insgesamt sind daher unmittelbar an einer kalten Komponente des Kältemittelkreislaufs, speziell an dem Verdampfer angebracht. Hierzu liegt die Kühlplatte beispielsweise unmittelbar an einer kalten Außenseite der Komponenten, insbesondere des Verdampfers an. Bei diesem handelt es sich vorzugsweise um einen Plattenwärmetauscher. Bei dieser Ausgestaltung wird vorzugsweise auf eine zusätzliche Kühlung über ein Kühlfluid und damit auch auf die Kühlfluidanschlüsse verzichtet.

Alternativ wird die Kühlung über den direkten thermisch leitenden Kontakt mit der Komponente ergänzt um eine Kühlung über ein Kühlfluid über die Kühlfluidanschlüsse.

Bevorzugt wird die für das Steuermodul und speziell für das Leistungsmodul erforderliche Kühlleistung ausschließlich über die Kühlplatte bereitgestellt und auf weitere insbesondere aktive Kühlmaßnahmen zur Kühlung des Steuermoduls bzw. der Leistungselektronik, beispielsweise durch Lüfter ist verzichtet. In bevorzugter Weiterbildung weist das Steuermodul weiterhin ein Heizelement auf. Dieses ist bevorzugt zum Erwärmen des Kühlfluids ausgebildet, welches durch die Kühlplatte hindurchströmt. Durch diese Maßnahme wird im Betrieb bei Bedarf gezielt Wärme in das Fluid, insbesondere Kühlmittel, des weiteren Kreislaufs eingebracht. Hierdurch wird also insgesamt eine Kühlmitteltemperaturanhebung erreicht.

Alternativ oder ergänzend dient das Heizelement - insbesondere in der Ausgestaltung, bei der die Kühlplatte und / oder das Steuermodul unmittelbar am Verdampfer angebracht ist - zum Wärmeeintrag in den Verdampfer und damit ebenfalls mittelbar in das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs.

Diese Temperaturanhebung wird vorzugsweise derart gesteuert, dass die Bildung von Kondensat an einem Wärmetauscher, welcher durch das Kühlfluid durchflossen wird, zumindest reduziert oder vermieden wird. Hierzu berücksichtigt eine geeignete intelligente Steuerung der Kühlmitteltemperaturanhebung insbesondere die Umgebungstemperatur speziell an einem solchen Wärmetauscher, die Luftfeuchtigkeit und / oder die Temperatur des Kühlfluids.

Allgemein weist das Steuermodul einen Anschluss für einen Vorlauf und für einen Rücklauf des Kühlfluids auf. Durch das Heizelement wird im Betrieb vorzugsweise die Rücklauftemperatur angehoben, d. h. das Heizelement ist in Strömungsrichtung am Ende der oder nachfolgend zur Kühlplatte angeordnet. Durch diese Maßnahme kann bei Bedarf die Temperatur des Kühlfluids angehoben werden.

Als Heizelement wird dabei insbesondere eine elektrische Widerstandsheizung eingesetzt.

Innerhalb des Steuermoduls ist hierzu bevorzugt ein Steuerkreis integriert, über den das Heizelement in Abhängigkeit von Sensorsignalen (z.B. Lufttemperatur, Kühlmitteltemperatur, Luftfeuchtigkeit... ) usw. angesteuert wird. In bevorzugter Weiterbildung ist weiterhin im Steuermoduls ein Übertemperatur- Schutz, speziell ein Übertemperatur-Sicherheitskreislauf implementiert.

In zweckdienlicher Ausgestaltung weist das Steuermodul weiterhin Anschlüsse für Datensignale von oder für Sensoren und Aktoren der Anlage auf. Speziell weist das Steuermodul Anschlüsse für alle Sensoren und Aktoren der Anlage auf.

Insgesamt ist das Steuermodul in bevorzugter Ausgestaltung für die komplette Steuerung der Anlage ausgelegt und ausgebildet. Auf weitere Steuerkomponenten, die beispielsweise zusätzlich in einen Schaltschrank angeordnet sein müssten, wird vorzugsweise verzichtet. Neben der Ansteuerung der Leistungskomponenten wie Pumpen, Verdichter und Ventilatoren sind auch sämtliche Regelungen und Steuerungen, die für den Betrieb der Anlage erforderlich sind, im Steuermodul integriert. Dies betrifft insbesondere auch die Steuerung von Ventilen, z.B. eines (elektronischen) Expansionsventils und / oder ein sonstiges Mehrwege-Ventil des Kältekreislaufs.

Speziell sind vorzugsweise auch Funktionen wie eine Phasenüberwachung und / oder ein Schaltnetzteil integriert, über das die elektrische Leistung für die Anlage geschalten wird. Die Anlage wird dabei insbesondere über einen mehrphasigen (dreiphasigen) Anschluss mit elektrischer Leistung versorgt. Die Versorgungsspannung liegt bei mehreren 100 Volt, z.B. bei 400 Volt.

Die Steuerung ist insbesondere im Hinblick auf eine möglichst hohe Energieeffizienz optimiert. Durch die integrale Ausbildung durch das Steuermodul wird dies unterstützt.

Insbesondere handelt sich daher bei dem Steuermodul um ein integriertes Steuermoduls für die gesamte Anlage, welches insbesondere innerhalb eines kompakten Modulgehäuses angeordnet ist.

Bevorzugt weist das Steuermodul und damit das Modulgehäuse eine Größe im Bereich von (250mm bis 400mm) Länge * (100mm bis 200mm) Breite * (100mm bis 200mm) Höhe auf, und speziell eine Größe von 320mm *150mm*150mm (+/- 20% pro Dimension).

Das Steuermodul weist bevorzugt außen am Modulgehäuse Anschlüsse für den elektrischen und bei Bedarf den hydraulischen Anschluss auf. Anders als bei Schaltschränken ist das Modulgehäuse üblicherweise verschlossen, insbesondere sind die einzelnen Gehäuseteile miteinander beispielsweise über Schrauben verbunden und ein Innenraum ist nicht - beispielsweise durch Türen oder sonstige verschließbare Öffnungen zugänglich. Außen weist das Modulgehäuse die erforderlichen elektrischen und ggf. hydraulischen Anschlüsse auf.

Die Anlage ist in bevorzugter Ausgestaltung allgemein für eine thermische Leistung, insbesondere Kühlleistung von größer 10kW, insbesondere von größer 50kW und speziell von größer 100kW oder auch größer 500kW ausgelegt. Die thermische Leistung liegt beispielsweise im Bereich bis 1000kW.

Zweckdienlicherweise wird allgemein auf einen sonst bei derartigen Anlagen üblichen Schaltschrank verzichtet. Bei einem solchen Schaltschrank sind typischerweise herkömmlich Schaltgeräte und/oder Steuergeräte sowie bei Bedarf auch Kommunikationsmodule typischerweise auf Hutschienen ausgerastet.

Im Sinne einer möglichst integrierten Ausgestaltung des Steuermoduls weist das Steuermodul weiterhin eine Kommunikationsschnittstelle für Datensignale einer Eingabeeinheit (Userschnittstelle), alternativ oder ergänzend für eine Fernwar- tungsschnittstelle oder auch für eine Kommunikation mit weiteren Anlagen auf.

Allgemein ist das Steuermodul zur Bearbeitung der Datensignale ausgebildet. Hierunter wird verstanden, dass zum einen eingehende Datensignale, beispielsweise Sensorsignale, Signale der Aktoren oder auch die erwähnten Kommunikationssignale empfangen, verarbeitet und in entsprechende weitere Signale verarbeitet werden. Gleichzeitig ist das Steuermoduls auch zur Ausgabe von derartig bearbeiteten oder sonstigen Kommunikations- und Steuersignalen ausgebildet, um in geeigneter Weise die Anlage anzusteuern und/oder mit externen Einheiten, wie beispielsweise eine User-Schnittstelle, einer Fernwartung oder auch mit weiteren Geräten Daten auszutauschen.

Hierzu ist zweckdienlicherweise zumindest eine weitere Leiterplatte vorgesehen, auf der entsprechende Schaltungen und Schaltkreise angeordnet sind zur Verarbeitung der Datensignale. Speziell weist das Steuermodul daher neben dem Leistungsmodul zumindest ein weiteres Modul auf, welches eine entsprechende Leiterplatte mit darauf integrierten Schalt- und Elektronikelementen aufweist.

Durch diese umfassende Integration sämtlicher oder zumindest weitgehend sämtlicher Komponenten, die für die Steuerung des Betriebs der Anlage erforderlich sind, ist der Verdrahtungsaufwand insgesamt sehr gering gehalten, wodurch die Montage sehr einfach ist.

In zweckdienlicher Weiterbildung sind im Steuermodul insbesondere ein oder mehrere und vorzugsweise alle der nachfolgenden Komponenten integriert:

Bevorzugt ist eine Phasenüberwachung integriert, über die die Anlage im Hinblick auf Phasenverlust, Phasenungleichheit und Phasenumkehr geschützt ist. Auf ein separates Phasenüberwachung ist bevorzugt verzichtet.

Bevorzugt ist im Steuermodul weiterhin ein Schaltnetzteil integriert, über das die erforderliche Spannungsversorgung für die Komponenten der Anlage, insbesondere für sämtliche Komponenten der Anlage erfolgt. Dies bedeutet, dass die einzelnen Komponenten der Anlage, speziell die drehzahlvariablen Komponenten über das Steuermodul mit der erforderlichen elektrischen Leistung versorgt und insbesondere auch mit einer geeigneten Ansteuerspannung angesteuert werden.

In bevorzugter Ausbildung ist im Steuermodul weiterhin eine Ventilsteuerung für zumindest ein und vorzugsweise auch mehrere und insbesondere alle motorisch antreibbare Ventile der Anlage integriert. Auch hier ist wiederum auf sonstige externe Ventilsteuerungen verzichtet. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen teilweise vereinfachten Darstellungen:

FIG 1 eine perspektivische Darstellung einer Kälteanlage,

FIG 2 ein vereinfachtes Schaubild einer Anlage,

FIG 3 eine perspektivische Darstellung eines Steuermoduls,

FIG 4 eine weitere Variante eines Steuermoduls in einer Explosionsdarstellung, FIG 5 eine stark vereinfachte, ausschnittsweise Blockbild-Darstellung einer Anlage sowie

FIG 6 eine beispielhafte Blockbild-Darstellung insbesondere des Steuermoduls.

Figur 1 sowie Figur 2 zeigen jeweils eine Anlage 2, insbesondere eine Kälteanlage, an der im Betrieb ein Kühlmittelkreislauf 4 als weiterer Kreislauf angeschlossen ist. Dieser ist lediglich in Figur 2, nicht jedoch in Figur 1 dargestellt. Die Anlage 2 weist ein Anlagengehäuse 6 auf, welches typischerweise ein Gestell aus Profilschienen aufweist und dessen Seitenwände mit Blechen verkleidet ist. Das Anlagengehäuse 6 nimmt Komponenten eines Kältekreislaufs 8 auf. Dies sind insbesondere zumindest ein Wärmetauscher, im Ausführungsbeispiel als Kälteanlage ein Verdampfer 10, ein drehzahlvariabler Verdichter 12 sowie insbesondere ein als elektronisch angesteuertes Expansionsventil 14 ausgebildetes Drosselorgan. Weiterhin ist innerhalb des Anlagengehäuses 6 noch ein zweiter Wärmetauscher angeordnet, welcher im Ausführungsbeispiel als Kältemittelanlage als ein Kondensator 16 ausgebildet ist. Diesem Kondensator 16 ist zur Abfuhr der Wärme an die Umgebung zumindest ein und sind im Ausführungsbeispiel zwei als Lüfter ausgebildete Ventilatoren 18 zugeordnet. Auch diese sind drehzahlgesteuert.

Innerhalb des Anlagengehäuses 6 sind bereits auch einige hydraulische Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 4 angeordnet. Dies betrifft insbesondere eine Kühlmittel-Pumpe 24. Die innerhalb des Anlagengehäuses 6 verbauten Hydraulik- Komponenten des Kühlmittelkreislaufes 4 sind über hydraulische Schnittstellen und hydraulische Kupplungen, die am Anlagengehäuse 6 angeordnet sind, mit dem restlichen Kühlmittelkreislauf 4 im angeschlossenen Zustand verbunden. Der Kühlmittelkreislauf 4 ist über den Verdampfer 10 geführt, sodass Kälte vom Kältekreislauf 8 auf den Kühlmittelkreislauf 4 übertragen wird. Der Kühlmittelkreislauf 4 weist einen weiteren Wärmetauscher 26 auf, der die Kälte verbraucherseitig abgibt, beispielsweise an eine Kühltheke.

In der Figur 1 sind einige Komponenten, nämlich die Ventilatoren 18, der Verdichter 12, die Kühlmittel-Pumpe 24 sowie das Expansionsventil 14 nach Art einer Explosionsdarstellung außerhalb des Anlagengehäuses 6 dargestellt.

Unmittelbar am Anlagengehäuse 6 ist im Ausführungsbeispiel an einer Seitenwand ein Steuermodul 22 angebracht, welches vorzugsweise sämtliche Funktionen der gesamten Anlage 2 steuert. Alternativ zur Anbringung außen an einer Seitenwand kann Steuermodul 22 auch innerhalb des Anlagengehäuses 6 an einer geeigneten Stelle angeordnet sein.

Bei der Anlage 2 handelt es sich insbesondere um eine Kälteanlage mit einer Kälteleistung vorzugsweise von mehr als 10 kW, insbesondere mehr als 50 kW, weiter vorzugsweise mehr als 100 kW bis hin zu 1000 kW Kälteleistung. Alternativ kann es sich auch um eine Wärmepumpe mit einer entsprechenden Heizleistung in der gleichen Größenordnung handeln.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist die Drehzahlregelung einiger Hauptkomponenten der Anlage 2. Das sind insbesondere der Verdichter 12, die zumindest eine Kühlmittel-Pumpe 24 oder weitere Pumpen und die Ventilatoren 18.

Herkömmlich werden diese Komponenten jeweils mit einem eigenen Drehzahlregler geregelt, d.h. im Verdichter oder auch in der Pumpe ist beispielswiese ein Drehzahlregler verbaut. Herkömmliche Ventilatoren sind eine Kombination aus EC Technik und Drehzahlregelung. Die Drehzahlregler sind daher herkömmlich einzeln verbaut. Für die Drehzahlregler werden Frequenzumrichter eingesetzt. Die Elektrokomponenten des Drehzahlreglers werden herkömmlich luftgekühlt. Die Leistungselektroniken sind damit in ihren Anwendungs- und Umgebungstemperaturen stark limitiert, häufig haben die Verdichter - Frequenzumrichter eine Begrenzung bei 45°C Umgebungstemperatur. Des Weiteren werden Stand heute die Einzelkomponenten im Elektroschaltschrank separat elektrisch abgesichert, z.B. mit Motorschutzschaltern. Das führt zu Schaltkästen in einer größeren Dimension.

Mit der vorliegenden Anlage 2 wird zunächst als ein erster Aspekt eine höhere Energieeffizienz angestrebt. In der EU werden Kühlanlagen zur Kühlung von z.B. industriellen Prozessen allmählich auf der Grundlage ihrer Energieeffizienz (Kühlleistung im Vergleich zur elektrischen Leistungsaufnahme) reguliert. Die herkömmliche Methode zur präzisen Regelung der Austrittstemperatur in Prozesskühlem ist die Umleitung von Heißgas vom Verdichterauslass zum Einlass des Verdampfers mit einem motorisierten Heißgas-Bypassventil. Diese Technik regelt die Kältemittelmenge, die durch den Verflüssiger strömt, um die Kälteleistung zu steuern. Das Problem bei dieser Technik ist, dass der Verdichter ständig mit voller Leistung läuft und Arbeit verrichtet, um den Kältemitteldampf zu verdichten, obwohl er nicht vollständig zur Kühlung verwendet wird. Der derzeitige Stand der Technik für eine präzise Temperaturregelung in Prozesskühlern ist der Einsatz von bürstenlosen Gleichstromverdichtern mit variabler Drehzahl. Der Vorteil des Einsatzes von Verdichtern mit variabler Drehzahl besteht darin, dass die Verdichterdrehzahl moduliert werden kann, um die genaue Menge des Kältemittelmassenstroms durch das Kältesystem zu regulieren, die für die angewandte Wärmelast benötigt wird. Bei diesem System ist kein Heißgas-Bypass-Ventil erforderlich, und der Verdichter leistet nur die für die Wärmelast erforderliche Mindestmenge an Arbeit. Bei der hier vorgestellten Anlage ist daher auch auf eine derartige Heißgas-Bypass-Lei- tung verzichtet.

Zusätzlich zu den drehzahlgeregelten Verdichtern verwenden moderne Anlagen auch drehzahlgeregelte Ventilatoren, so dass die Lüfter genau die Luftmenge fördern, die zur Aufrechterhaltung des gewünschten Verdichterdruckes erforderlich ist, aber nicht weniger. Das dritte Element, das die Energieeffizienz von Prozesskältemaschinen beeinflusst, ist die Kühlmittel-Pumpe 24. In den meisten Fällen kennt der Konstrukteur der Anlage nicht den genauen Druckabfall, der bei der Kälteanlage auftreten wird. Daher werden Kälteanlagen 2 oft mit überdimensionierten Kühlmittel-Pumpen 24 konstruiert, die ein serielles Drossel- oder Bypass-Ventil verwenden, um die Durchflussmenge des Kühlmittels durch den Prozess zu steuern. Jedes Mal, wenn ein Ventil verwendet wird, um den Durchfluss einer Pumpe zu regeln, bedeutet dies, dass die Pumpe unnötige Arbeit leistet, die durch den Druckabfall über das Ventil in Wärme umgewandelt wird. Diese zusätzliche Wärme wird vom Kühlmittel absorbiert und muss vom Kältesystem abgeführt werden. Die modernste Lösung zur Steuerung des Kühlmitteldurchflusses besteht darin, die Kühlmittel-Pumpe 24 mit einem Antrieb mit variabler Frequenz zu betreiben, so dass die Pumpendrehzahl so eingestellt werden kann, dass sie genau den für die Anwendung erforderlichen Kühlmitteldurchfluss liefert.

Das Problem beim Bau von Kältemaschinen mit drehzahlgeregelten Kühlmittel- Pumpen 24, Ventilatoren 18 und Verdichtern besteht darin, dass für jedes Gerät ein Frequenzumrichter erforderlich ist, um die Drehzahl des Geräts zu steuern. Diese Frequenzumrichter sind in der Regel recht teuer und machen in der Regel 50-100% des Preises der Komponenten aus, die sie antreiben sollen.

Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Vereinfachung des Produktportfolios. Die von einem Hersteller bereitgestellten Kälteanlagen 2 werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die von der medizinischen Bildge- bung über das Laserschneiden bis hin zur Halbleiterherstellung reichen. Jede Anwendung stellt besondere Anforderungen an die Wärmebelastung, die Umgebungstemperatur, die Kühlmitteltemperatur, den Kühlmittelzufuhrdruck, den Kühlmitteldurchsatz, die Kommunikation mit der Kundenanlage usw. Aufgrund der nahezu unbegrenzten Kombinationen von Kundenanforderungen wird es sehr schwierig, die Komplexität des Produktportfolios, den Komponentenbestand und die Herstellungskosten zu verwalten. Die Variabilität macht es auch sehr schwierig, die Skalierung der Produktionskapazität zu steuern.

Die Implementierung von drehzahlvariabler Technologie in die Anlage 2 vereinfacht das Portfolio sofort, da jede spezifische Anlagenkonfiguration für eine viel breitere Palette von Anwendungen eingesetzt werden kann. Wenn beispielsweise die Prozesspumpe mit einem Frequenzumrichter ausgestattet wird, kann eine Pumpe einen breiten Bereich von Durchfluss- und Druckanforderungen abdecken, da die Pumpendrehzahl entsprechend den spezifischen Anforderungen variiert werden kann. Ebenso ermöglicht die Umstellung auf drehzahlvariable Verdichter 12, dass ein einziger Verdichter 12 eine breite Palette von Prozesswärmelasten abdecken kann. Durch den Einsatz drehzahlvariabler Ventilatoren 18 kann eine einzige Kältemaschine in einem breiten Bereich von Umgebungsbedingungen betrieben werden.

Ein dritter Aspekt für die Erfindung ist die Wartungsfreundlichkeit. Üblicherweise wird von dem Hersteller solcher Anlagen 2 ein Serviceunterstützung für weltweit installierte Anlagen 2 bereitgestellt. Diese Anlagen 2 sind recht technische Geräte, deren Diagnose und Reparatur im Falle einer Störung schwierig sein kann. Außerdem unterstützen diese Anlagen 2 in der Regel prozesskritische Anlagen. Die Möglichkeit, eine Technologie zur Fernüberwachung der Anlage 2 und zur vorausschauenden Wartung in die Anlage zu integrieren, ist daher für den Kunden von großem Wert. Diese Technologie ist recht teuer in der Integration. Außerdem stellt sie eine große Herausforderung für die Konnektivität dar, da viele Kunden aus Sicherheitsgründen keine Geräte von Drittanbietern in ihren IT-Netzwerken unterstützen. Die drahtlose und zellulare Konnektivität ist ebenfalls problematisch, da die Protokolle regelmäßig aktualisiert werden und die typische Lebensdauer einer Anlage 2 etwa 10-15 Jahre beträgt.

Der vierte Aspekt für die Erfindung ist die Kostenreduzierung. Der größte Einzelposten bei den Kosten der heute hergestellten Kältemaschinen ist das Material und der Arbeitsaufwand für das Steuerungssystem. Aufgrund der Konstruktionsvariabilität verwenden die meisten der heute hergestellten Anlagen 2 einen herkömmlichen Industrieschaltschrank mit elektrischen Komponenten für die DIN- Schienenmontage (d. h. Schutzschalter, Schütze, Relais usw.) und eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) zur Steuerung der Anlage. Diese Konstruktionsmethode bietet ein hohes Maß an Flexibilität, aber die Komponenten sind teuer und die Montage des Schaltschranks ist sehr zeitaufwendig und erfordert hochqualifizierte Arbeitskräfte. Um diese Probleme zu lösen ist das nachfolgend näher beschriebene integrierte Steuermodul 22 angeordnet. Das Steuermodul 22 integriert die Funktionen der Frequenzumrichter 38 (vgl. FIG 6) für Verdichter 12, Kühlmittel-Pumpe 24 und Ventilator 18 und unterstützt alle Sensor- und Aktor-Ein- und Ausgänge sowie auch die Kommunikation und die Fernanbindung für z.B. eine remote-Überwa- chung bzw. Wartung der Anlage 2.

Der gerätetechnische Aufbau des Steuermoduls 22 in zwei unterschiedlichen Varianten ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt.

Das Steuermodul 22 weist jeweils ein Modulgehäuse 28 auf, welches eine Vielzahl von Anschlüssen aufweist. So sind zum einen elektrische Anschlüsse 30 speziell zur Leistungsversorgung sowie zumindest ein Daten-Anschluss 32 zum Anschließen von Daten- und Kommunikationsleitungen vorgesehen. Weiterhin sind im Ausführungsbeispiel zwei Kühlfluidanschlüsse 34 angeordnet, über die ein Kühlfluid durch eine Kühlplatte 36 hindurchgeführt werden kann. Das Modulgehäuse 28 ist insbesondere ein mehrteiliges Gehäuse, welches ein Oberteil und ein Unterteil aufweist, wobei die beiden Teile im verbundenen Zustand ein geschlossenes Gehäuse bilden.

Innerhalb des Gehäuses 28 ist die Leistungselektronik integriert, welche insbesondere die für die Drehzahl-Steuerung der verschiedenen Komponenten erforderlichen Frequenzumrichter 38 (vergleiche hierzu Figur 5) als geeignete Schaltungsbauteile der Leistungselektronik aufweist. Hierzu ist insbesondere eine Leiterplatte 40 ausgebildet, auf der die Leistungselektronik angebracht ist. Die Leiterplatte 40 mit der darauf angebrachten Elektronik bildet insofern ein integriertes Leistungsmodul 41.

Ein Teilbereich der Leiterplatte 40 oder auch eine weitere Leiterplatte 40 ist für die Verarbeitung der Datensignale ausgebildet und weist insbesondere ein Steckerteil 42 auf, an das ein Datenstecker einer Datenleitung eingesteckt werden kann. Wie anhand der Explosionsdarstellung gemäß der Figur 4 zu erkennen ist, ist für die Strom-Leistungsverteilung eine Stromschiene 44 angeordnet, die mit den elektrischen Anschlüssen 30 verbunden ist. Weiterhin ist in Figur 4 noch ein Gleichspannungsteil 45 dargestellt, welches zur Versorgung insbesondere der Komponenten zur Daten- und Signalverarbeitung eine geeignete Gleichspannung zur Verfügung stellt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Frequenzumrichter, die große Kühlkörper und Lüfter verwenden, um Wärme von der Leistungselektronik abzuleiten, ist dieses Steuermodul 22 so konzipiert, dass es die gesamte von der Leistungselektronik erzeugte Wärme auf die Kühlplatte 36 leitet, so dass die Wärme über diese abgeleitet wird.

Diese Kühlplatte 36 wird gemäß einer bevorzugten Variante gekühlt, indem ein gekühltes Kühlfluid aus der Anlage 2 durch die Kühlplatte 36 zirkuliert. Bei dem Kühlfluid handelt sich wahlweise um das Kältemittel des Kältekreislaufs 8, um das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs 4 oder auch um ein Kühlmittel eines eigenständigen Kreislaufes, an dem die Kühlplatte 36 angeschlossen ist. Die Kühlfluidanschlüsse 34 sind dabei in geeigneter Weise an den jeweiligen Kreislauf angeschlossen.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung oder auch ergänzend ist die Kühlplatte 36 direkt am Verdampfer 10 oder einer sonstigen geeigneten Komponente des Kältekreislauf 8 angeschlossen.

Für eine effektive Kühlung ist die Leistungselektronik und insbesondere die Leiterplatte 40 in möglichst direktem thermisch leitenden Kontakt mit der Kühlplatte 36. Beispielsweise liegt die Leiterplatte 40 mit ihrer Unterseite auf einer Flachseite der Kühlplatte 36 auf und ist beispielsweise auf dieser aufgeklebt oder in sonstiger Weise befestigt.

Bei der Kühlplatte 36 handelt es sich insbesondere um eine beispielsweise quaderförmige Platte, welche bevorzugt - bei der Ausführungsvariante mit den Kühlfluidanschlüssen - innere Kühlkanäle aufweist. Die Kühlplatte besteht vorzugsweise aus Metall.

Anhand des vereinfachten Schaubilds gemäß der Figur 5 sind Steuermodul 22 und seine Anbindung an die Umgebung vereinfacht dargestellt. Im Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Leiterplatten 40 dargestellt, welche unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Die eine auf der rechten Seite dargestellte Leiterplatte 40 bildet das Leistungsmodul 41 mit darauf der angebrachten Leistungselektronik. Über diese werden über entsprechende Ausgänge und Schnittstellen der drehzahlgeregelte Ventilator 18, üblicherweise mehrere Kühlmittel-Pumpen 24 sowie auch üblicherweise mehrere Verdichter 12 angesteuert. Die unterschiedlichen Kühlmittel-Pumpen 24 sind beispielsweise in verschiedenen Kühlmittel-Teilkreisläufen angeordnet. Der in der Figur 2 dargestellte Verdichter 12 kann auch auf mehrere Verdichter aufgeteilt sein, wobei beispielsweise einer als Verdichter mit konstanter Drehzahl und lediglich der andere als drehzahlgeregelter Verdichter ausgebildet sind.

Die beiden weiteren Leiterplatten 40 dienen insbesondere zur Kommunikation und der Verarbeitung von Datensignalen. Die eine ist beispielsweise für eine Kommunikation mit einem Nutzer über eine Nutzer-Schnittstelle 46 eingerichtet. Die andere ist für eine externe Kommunikation über beispielsweise ein Telefonnetz oder auch ein sonstiges Computernetz (Internet) eingerichtet und erlaubt insbesondere einen Fernzugriff beispielsweise für eine Wartung oder auch für eine Fernsteuerung.

Insgesamt weist die Leiterplatte 40 auch eine Kommunikationsschnittstelle zu Aktuatoren 50 und/oder Sensoren 52 auf und dient auf zum Ansteuern der Aktuatoren 50 und/oder zum Verarbeiten von Datensignalen von den Sensoren 52. Bei den Sensoren 52 handelt es sich beispielsweise um Temperatursensoren, Drucksensoren usw. Bei den Aktuatoren 50 handelt sich beispielsweise um Ventile des Kältekreislaufs 8 oder des Kühlmittelkreislaufs 4. Diese beiden weiteren Leiterplatten 40 können auch durch eine gemeinsame Leiterplatte ausgebildet sein. Typischerweise weist die gesamte Elektronik ein oder mehrere Mikroprozessoren 48 auf, die jeweils auch auf den Leiterplatten 40 angebracht sind.

Weiterhin sind in der Figur 5 die Kühlfluidanschlüsse 34 durch Pfeile angedeutet.

Figur 6 zeigt schließlich ein weiterhin schematisiertes doch etwas detaillierteres Schaltungsbild des Steuermoduls 22: Ein Haupt-Mikroprozessor 48 dient zur Steuerung der meisten Vorgänge. Er kommuniziert insbesondere mit dem gestrichelt dargestellten Leistungsmodul 41 mit den darauf angebrachten Frequenzumrich- tern 38. Über das Leistungsmodul 41 werden die drehzahlgeregelten Ventilatoren 18, die Kühlmittel-Pumpe 24 sowie der drehzahlgeregelte Kompressor 12 angesteuert.

Auch überwacht der Haupt-Mikroprozessor 48 die Kühlung über die Kühlplatte 36 (FIG 3) und wertet hierzu beispielsweise Signale eines Temperatur-Sensors 52 aus.

Weiterhin weist das Leistungsmodul 41 eine gemeinsame Gleichrichter-Schaltung 54 für die Frequenz Umrichter 38 auf.

Von dem Haupt-Mikroprozessor 48 werden mehrere Steuer- oder Datenanschlüsse 46 angesteuert, die geeignet ausgestaltet sind. Über einen derartigen Anschluss 46 wird insbesondere ein Heizelement 58 angesteuert. Über dieses wird Einfluss insbesondere auf die Temperatur des Kühlmittels zum Kühlmittelkreislauf 4 genommen, um dessen Temperatur bei Bedarf anzuheben. Das Heizelement 58 erwärmt hierzu insbesondere das durch die Kühlplatte 36 strömende Kühlmittel des Kühlmittelkreislauf 4. Insbesondere ist es beispielsweise ausgangsseitig nach einem auslassseitigen Kühlfluidanschluss 34 beispielsweise nach Art einer Heizmanschette angebracht. Bei der Ausführungsvariante, bei der die Kühlplatte 36 unmittelbar an einer kalten Komponente des Kältekreislauf 8 und insbesondere unmittelbar am Verdampfer 10 angebracht ist, erfolgt über das Heizelement 58 ein Wärmeeintrag in das Kältemittel und damit mittelbar in das Kühlmittel des Kühlmittel-Kreislaufs 4. Bevorzugt ist das Heizelement 58 hierzu am oder unmittelbar vor dem Verdampfer 10 angebracht.

Über einen weiteren Anschluss 56 erfolgt beispielsweise ein Datenaustausch mit einer Antenne 60, über die dann eine Fern-Kommunikation, beispielsweise über einen Cloud-Server 62 und über diesen mit einem Remote-Arbeitsplatz für eine Fern-Überwachung oder Fern-Ansteuerung ermöglicht ist.

Ein weiterer Anschluss 56 ist für die Kommunikation mit weiteren Sensoren 52 ausgebildet.

Über weitere Anschlüsse 56 sind beispielsweise Kommunikationsschnittstellen zu externen Geräten 64 oder auch zu einer Eingabe/Ausgabeeinheit 66 für eine Nutzerkommunikation ausgebildet.

Schließlich werden über den Haupt-Mikroprozessor 48 beispielsweise auch Elektromotoren 68 beispielsweise für Ventile angesteuert.

Wie zuvor bereits erwähnt, könne neben den drehzahlgeregelten Komponenten auch Komponenten mit konstanter Drehzahl vorgesehen sein. Diese werden über geeignete Relais 70 angesteuert, beispielsweise ein Verdichter 12 oder auch sonstige Ventile oder andere Aktuatoren 72

Schließlich sind innerhalb des Steuermoduls 22 noch verschiedene Schutz- und Überwachungs-Schaltkreise 74 integriert, die beispielsweise zur Phasenüberwachung einer dreiphasigen Leistungsversorgung 76 dient.

Die in der Figur 6 dargestellte gestrichelte Umrandung gibt vorzugsweise jeweils eine jeweilige Leiterplatte 40 an, auf der entsprechenden elektronische Komponenten und Schaltungsbauteile angeordnet sind. Die gestrichelten Linien definieren zugleich auch die logische Begrenzung zu den außerhalb des Steuermoduls 22 angeordneten Komponenten.

Das hier beschriebene Konzept mit dem integrierten Steuermodul 22 weist insbesondere folgende Vorteile auf.

• Durch die Integration der Frequenzumrichter-Schaltkreise für die Ventilatoren 18, den Verdichter 12 und die Kühlmittel-Pumpe 24 werden drei separate Gleichrichterschaltungen für einen Wechselstrom-/Gleichstrom-Bus überflüssig, was die Gesamtzahl der für die Frequenzumrichter-Schaltkreise benötigten Komponenten reduziert.

• Die direkte Kühlung der Leistungselektronik durch die Kühlplatte 36 macht Luftkühlkörper und Kühlgebläse zur Kühlung der Leistungselektronik überflüssig, auf die daher auch verzichtet ist. Außerdem kann so kostengünstigere Leistungselektronik verwendet werden, die einen höheren Widerstand aufweist.

Das Steuermodul 22 bietet nicht nur eine kosteneffiziente Lösung für die Implementierung einer variablen Drehzahlregelung für die Komponenten der Anlage 2, sondern weist auch die folgenden Merkmale und Vorteile auf:

• Durch den Betrieb der Ventilatoren 18, Kühlmittel-Pumpen 24 und Verdichter 12 über einen integrierten Frequenzumrichter die Anlage 2 unabhängig von der Netzfrequenz betrieben werden. Daher kann die Anlage 2 mit denselben mechanischen Komponenten sowohl mit 50 als auch mit 60 Hz betrieben werden.

• Durch die Integration der Sensor- und Aktor-E/A in das Steuermodul 22 entfällt der herkömmliche industrielle Schaltschrank. Neben Platz- und Kostenersparnissen entfällt dadurch auch die Notwendigkeit, dass ein Techniker den Schaltschrank verdrahtet, was nicht nur erhebliche Arbeitskosteneinsparungen mit sich bringt, sondern auch viele potenzielle Fehlerquellen eliminiert, da die Schaltungen auf einer Leiterplatte (PCB) untergebracht sind. • In das Steuermodul 22 ist eine Phasenüberwachungsschaltung als eine der Überwachungs-Schaltkreise 74 eingebaut, die die Maschine vor Phasenverlust, Phasenungleichheit und Phasenumkehr schützt. Außerdem entfällt dadurch die Notwendigkeit, ein separates Phasenüberwachungsgerät hinzuzufügen.

• In das Steuermodul 22 ist ein Schaltnetzteil integriert, das eine separate Steuerspannungsversorgung überflüssig macht. Außerdem wird es sowohl den 50- als auch den 60-Hz-Betrieb unterstützen.

• In das Steuermodul 22 ist eine motorisierte Ventilsteuerung integriert, der ein separates motorisiertes Ventilsteuerungsmodul überflüssig macht.

• Da die Leistungselektronik bevorzugt durch das Kühlmittel der Anlage 2 oder direkt durch den Verdampfer 10 gekühlt wird, gibt es keine Höhenbeschränkungen für das Anlagengehäuse 6, wie es bei den meisten handelsüblichen luftgekühlten Frequenzumrichtern 38 üblich ist.

• In das Steuermodul 22 sind ein (Widerstands-) Heizelement 58 bevorzugt mit Steuerkreislauf integriert, die es dem Steuermodul 22 ermöglichen, den Kühlmittelkreislauf 4 beispielsweise direkt über den Verdampfer 10 aufzuheizen, wodurch eine externe Widerstandsheizung für kalte Umgebungen oder eine schnelle Aufwärmung überflüssig wird. Darüber hinaus wird bevorzugt ein Übertemperatur-Sicherheitskreislauf implementiert, um das Heizelement 58 vor Überhitzung zu schützen, so dass kein zusätzlicher Heizungsendschalter erforderlich ist.

• Das Steuermodul 22 enthält bevorzugt ein proprietäres drahtloses Langstrecken-Kommunikationsprotokoll, das es der Anlage 2 ermöglicht, drahtlos mit einem entfernten Gateway-Modul zu kommunizieren, das mit dem Internet verbunden ist. Dieses Gateway-Modul unterstützt Internetverbindungen über LAN, WiFi und Mobilfunk. Hierdurch kann das Gateway-Modul in der Zukunft aktualisiert werden, wenn Kommunikationsprotokolle aufgerüstet werden, ohne dass Änderungen an der Anlage 2 vorgenommen werden müssen. Außerdem kann der Endnutzer mehrere Anlagen 2 über dasselbe Modul mit dem Internet verbinden, wodurch die Verbindungskosten niedrig gehalten werden können. • Das Steuermodul 22 enthält Anschlüsse für die Sensoren/Aktoren, den Lüfter, die Pumpe, den Kompressor und die Netzstromversorgung, so dass die Installation des Steuermoduls 22 ein Montagevorgang ist und keine qualifizierten Elektrotechniker erforderlich sind.

• Die Kühlung des Steuermoduls 22 kann durch Umwälzung von Kühlfluid aus der Anlage 2 durch die Kühlplatte 36 oder durch direkte Verbindung der Kühlplatte 36 mit dem Verdampfer 10 erfolgen.

• Das Steuermoduls 22 weist eine Kommunikationsschnittstelle zum Lesen von Druck-, Durchfluss- und Temperaturdaten von Multifunktionssensoren auf, wodurch die Anzahl der physischen Sensoren an der Maschine minimiert wird.

• Das Steuermodul 22 enthält einen elektronischen Schaltkreis zur Steuerung eines Kompressors mit fester Drehzahl, der mit dem Kompressor mit variabler Drehzahl zusammenarbeitet.

• Das Steuermodul 22 enthält einen Sicherheitskreislauf zur Erkennung von Kältemittellecks und zum automatischen Einschalten eines Abluftgebläses der Anlage 2, um bei Verwendung von z.B. A2L-Kältemitteln (leicht entflammbar) oder A3-Kältemitteln (brennbar) potenziell entflammbare Kältemitteldämpfe aus einem Kühlraum, in dem die Anlage 2 beispielsweise aufgestellt ist, abzuführen.

Bezugszeichenliste

2 Anlage

4 Kühlmittelkreislauf

6 Anlagengehäuse

8 Kältekreislauf

10 Verdampfer

12 Verdichter

14 Expansionsventil

16 Kondensator

18 Ventilator

22 Steuermodul

24 Kühlmittel-Pumpe

26 weiterer Wärmetauscher

28 Modulgehäuse

30 elektrischer Anschluss

32 Daten- Anschluss

34 Kühlfluidanschluss

36 Kühlplatte

38 Frequenzumrichter

40 Leiterplatte

41 Leistungsmodul

42 Steckerteil

44 Stromschiene

45 Gleichspannungsteil

46 Nutzer Schnittstelle

48 Mikroprozessor

50 Aktuator

52 Sensor

54 Gleichrichter-Schaltung

56 Steuer- oder Datenanschluss

58 Heizelement

60 Antenne 62 Cloud-Server

64 externes Gerät

66 Ein-/ Ausgabeeinheit

68 Motor 70 Relay

72 Aktuator

74 Überwachungs-Schaltkreis

76 Leistungsversorgung