SYSTEM UND VERFAHREN ZUR REGELUNG UND ÜBERWACHUNG DER KÄLTEERZEUGUNG FÜR EINE EINHEIT

Abstract

 Es ist ein System (1) und ein Verfahren zur Regelung der Kälteerzeugung bei mindestens einer Einheit (2) offenbart. Die Kälte wird mit einer Kältemaschine (4) erzeugt. Ein Kältemittel (7) wird von der Kältemaschine (4) zu einer Einheit (2) geführt, um die Kälte an die Einheit (2) abzugeben. Der Kältemaschine (4) ist ein Schaltkasten (10) zugeordnet. Die Elektronik im Schaltkasten (10) ist mit mehreren Sensoren (20₁, 20₂,...,20_N) zur Bestimmung unterschiedlicher Parameter des Systems (1) kommunikativ verbunden. An Hand der gemessenen Parameter kann mittels des Schaltkastens (10) die Regelung des Systems (1) durchgeführt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein System zur Regelung der Kälteerzeugung für eine Einheit. Insbesondere umfasst das System eine Kältemaschine mit einem Ausgang, der über eine erste Leitung fluide mit der Einheit verbunden ist. Über die Leitung gelangt ein Kältemittel, auch Kälteträger genannt, zu der Einheit. Die Einheit ist über eine zweite Leitung fluide mit der Kältemaschine verbunden. Die zweite Leitung führt dabei über einen Tank für das Kältemittel. Dem Tank ist eine Pumpe nachgeschaltet, die das Kältemittel zu einem Eingang der Kältemaschine führt.

[0002] Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Kälteerzeugung bei mindestens einer Einheit. Der Einheit ist ein System zugeordnet, das eine Kältemaschine mit einem Ausgang aufweist, der über eine erste Leitung fluide mit der Einheit verbunden ist, um ein Kältemittel der Einheit zuzuführen. Die Einheit ist über eine zweite Leitung fluide mit der Kältemaschine verbunden, wobei die zweite Leitung mit einem Tank für das Kältemittel, auch Kälteträger genannt, verbunden ist. Dem Tank ist eine Pumpe nachgeschaltet, die das Kältemittel zu einem Eingang der Kältemaschine führt.

[0003] Die deutsche Offenlegungsschrift DE 22 58 157 A1 offenbart ein Verfahren und ein Gerät zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Eisbahn. Die Eislaufbahn ist aus einer Vielzahl von Matten gebildet, die im verbundenen Zustand ein Rohrsystem bilden, in dem ein Kältemittel, wie z.B. Äthylenglykol, geführt wird. Die flexiblen Kunststoffrohre des Rohrsystems haben einen inneren Durchmesser von 3,2 mm bis 9,5 mm. Durch den geringen Querschnitt der flexiblen Kunststoffrohre können Einsparungen in der Pumpleistung der Pumpe erzielt werden, die das Kältemittel durch das Rohrsystem pumpt. Weitere Energieeinsparungen durch eine gezielte Steuerung und Regelung sind nicht vorgesehen.

[0004] Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 051 512 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Präparieren einer Eisfläche. Die Vorrichtung zum Präparieren einer Eisfläche ist mit einer Einrichtung zum Aufbereiten der Eisfläche versehen. Die Aufbereitungseinrichtung umfasst eine Eisflächenheizeinrichtung, mittels welcher die Eisfläche zumindest angetaut werden kann. Die Aufbereitungseinrichtung umfasst zumindest einen mit Brennstoff betriebenen Brenner mit einer Vielzahl von in einer Reihe entlang einer Breite angeordneten Brennköpfen. Es ist keine Lösung zur Einsparung von Energie offenbart.

[0005] Daher liegt der gegenwärtigen Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System zur Regelung der Kälteerzeugung für eine Einheit zur schaffen, das einen energieeffizienten und Ressourcen schonenden Betrieb der Einheit ermöglicht.

[0006] Diese Aufgabe wird durch ein System zur Regelung der Kälteerzeugung für eine Einheit gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.

[0007] Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regelung der Kälteerzeugung für eine Einheit zu schaffen, das einen energieeffizienten und Ressourcen schonenden Betrieb der Einheit ermöglicht.

[0008] Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Regelung der Kälteerzeugung für eine Einheit gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 7 umfasst.

[0009] Das erfindungsgemäße System zur Regelung der Kälteerzeugung kann bei einer Einheit, in der bzw. für die Kälte erzeugt werden muss, Verwendung finden. Das System weist dabei zumindest eine Kältemaschine mit einem Ausgang auf, der über eine erste Leitung fluide mit der Einheit verbunden ist, um ein Kältemittel (Kälteträger) der Einheit zuzuführen. Über eine zweite Leitung ist die Einheit fluide mit der Kältemaschine verbunden, wobei die zweite Leitung mit einem Tank für das Kältemittel verbunden ist. Dem Tank ist eine Pumpe nachgeschaltet, die das Kältemittel aus dem Tank zum Eingang der Kältemaschine führt. Zur Steuerung und Regelung der Kältemaschine ist dieser ein Schaltkasten zugeordnet. Mit der im Schaltkasten vorgesehenen Elektronik kann somit der Zustand der Kältemaschine, der Pumpe und der Einheit überwacht und geregelt werden. Ferner sind mehrere Sensoren zur Bestimmung unterschiedlicher Parameter kommunikativ mit der Elektronik im Schaltkasten verbunden. Mit den Sensoren kann in Verbindung mit der Elektronik des Schaltkastens die Regelung des Systems durchgeführt werden. Die im Schaltkasten verbaute Elektronik kann mit der Kältemaschine kommunizieren und z.B. automatisch die Leistung der Kältemaschine anpassen, um damit den Energieverbrauch zu reduzieren.

[0010] Bei einer möglichen Ausführungsform des Systems ist die zu kühlende Einheit eine Eislaufbahn (stationär oder mobil). Die wesentlichen Sensoren, die mit dem Schaltkasten verbunden sind, ermöglichen es, die Parameter, wie z. B. die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchte der Umgebung, die Eistemperatur und das Niveau des Kältemittels im Tank, zu überwachen. Als Kältemittel bzw. Kälteträger kann z.B. Monoethylenglykol, Polypropylenglycol etc. verwendet werden. Ebenso können auch noch mit weiteren Sensoren die Sonneneinstrahlung und die Windstärke gemessen werden. Diese gemessenen Parameter können zusätzlich für die Regelung der Eislaufbahn herangezogen werden.

[0011] Im Schaltkasten ist eine Stromversorgung vorgesehen, die mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung mit Überspannungsschutz versehen ist. Somit kann die Elektronik im Schaltkasten auch bei einem Ausfall der Stromversorgung weiter betrieben werden. Die Elektronik im Schaltkasten umfasst im Wesentlichen einen Computer, einen Ein-/Ausgabe-Kontroller und ein Modem mit mindestens einer Antenne. Das Modem kann ein LTE - Modem mit einer SIM-Karte sein. Der Computer hat eine spezielle Software installiert, die alle Kontrollalgorithmen implementiert hat. Ebenso kann der Computer z.B. ein WEB-interface besitzen, damit ein Zugriff auf das System via das Internet möglich ist. Der Computer kann auch permanent mit dem Internet verbunden sein. Hierzu besitzt der Computer ein eingebautes LTE - Modem mit der SIM-Karte.

[0012] Die Sensoren sind mit dem Ein-/Ausgabe-Kontroller kommunikativ verbunden. Mit Sensoren können verschiedene für die Steuerung, Einstellung und Regelung des Systems erforderliche Parameter erfasst werden. Der Ein-/Ausgabe-Kontroller ist mit dem Computer verbunden, so dass diesem die von den Sensoren bestimmten Messwerte übergeben werden können.

[0013] Für den Einsatz im Freien ist es erforderlich, dass der Schaltkasten wetterbeständig und wasserdicht ist. Der Schaltkasten kann Draußen in der Nähe der Kältemaschine oder direkt an der Kältemaschine vorgesehen sein. Alle für den Betrieb des Systems notwendigen Kabel (Stromkabel, Sensorkabel, das Kabel des RS485 - Interface der Kältemaschine) sind mit wasserdichten Steckern verbunden.

[0014] Ebenso ist mit dem Schaltkasten ein elektrischer Leistungsmesser verbunden, der den Energieverbrauch der Kältemaschine bestimmt. Der aktuelle Energieverbrauch der Kältemaschine wird dem Computer im Schaltkasten zugeführt. Dadurch ist es möglich, die aktuelle Leistung und den Energieverbrauch der Kältemaschine bzw. des Systems zu bestimmen. Zur Bestimmung des Energieverbrauchs werden Stromwandler an den Stromleitungen angebracht.

[0015] Wie bereits oben erwähnt, ist der Computer mittels des Modems mit dem Internet verbunden. Mit dem Internet ist mindestens ein Remote-Client verbunden, der z.B. einem Nutzer des Systems zugeordnet ist. Auf dem Remote-Client können Informationen über die Kältemaschine und die zu kühlende Einheit des Systems visualisiert werden. Ein Remote-Client kann z.B. ein PC, ein Tablet oder ein Smartphone sein.

[0016] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann dem Schaltkasten ein Touch-Panel zugeordnet sein. Über das Touch-Panel kann der Benutzer verschiedene Eingaben machen und Informationen abrufen.

[0017] Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann neben der Kältemaschine für die Erzeugung von Kälte für Eis auch eine Kältemaschine für eine Anlage der Luft- und Klimatechnik über den Schalkasten gesteuert und geregelt werden. Mit der Erfindung ist es also möglich mehr als zwei Anlagen über den Schaltkasten energieeffizient zu steuern und zu regeln.

[0018] Die auf dem Computer im Schaltkasten installierte Software ermöglicht es somit, dass einem Benutzter der Zustand zumindest der Kältemaschine, der zu kühlenden Einheit und die Werte einiger gemessener Parameter auf dem Remote-Client dargestellt werden. Im Falle eines Alarms wird eine E-Mail an den Remote-Client gesendet. Ebenso werden im Speicher des Computers, einer Zentrale oder einer Cloud die zeitlichen Verläufe der gemessenen Parameter (wie z.B. Temperaturen, Alarme, etc.) gespeichert. Der Benutzer kann sich die Informationen hierzu jederzeit auf dem Remote-Client visuell darstellen lassen.

[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Regelung der Kälteerzeugung bei mindestens einer zu kühlenden Einheit. Der Einheit ist ein System zugeordnet, das eine Kältemaschine mit einem Ausgang aufweist, der über eine erste Leitung fluide mit der Einheit verbunden ist. Über die erste Leitung wird der Einheit, die gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung eine Eislaufbahn sein kann, ein Kältemittel zugeführt. Die Einheit ist über eine zweite Leitung fluide mit der Kältemaschine verbunden, wobei die zweite Leitung mit einem Tank für das Kältemittel verbunden ist. Dem Tank ist eine Pumpe nachgeschaltet, die das Kältemittel zu einem Eingang der Kältemaschine führt.

[0020] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Tageszeit abhängige Einstellung von Sollwerten von Parametern des Systems vorgenommen. Es werden dabei die Sollwerte der Parameter, die für die Dauer der Nacht (Nachtbetrieb) und für die Dauer des Tages (Tagbetrieb) gelten, eingestellt. Die Istwerte der Parameter werden kontinuierlich gemessen. Für die Ausführungsform der Eislaufbahn bedeutet der Nachtbetrieb, dass kein Eislaufen stattfindet. Das Eis wird nicht genutzt, sondern nur für den nächsten Tag vorbereitet. Der Tagbetrieb für die Eislaufbahn bedeutet, dass die Eislaufbahn genutzt wird und Menschen auf ihr Schlittschuh laufen.

[0021] Zur kontinuierlichen Bestimmung der Istwerte der Parameter werden mehrere Sensoren vorgesehen. Die gemessen Istwerte der Parameter werden in Abhängigkeit von den Sollwerten für die Regelung des Systems verwendet. Bei dem Ausführungsbeispiel der als Eislaufbahn ausgebildeten Einheit, ist der Sollwert der Kältemaschine die Temperatur des Kältemittels in der Eislaufbahn. Mit anderen Worten ist der Sollwert die gewünschte Temperatur, auf die die Kältemaschine das Kältemittel herunterkühlen muss, wenn es die Kältemaschine durchläuft. Bei einer Abweichung der gemessen Istwerte der Parameter von den entsprechenden Sollwerten, wird eine Regelung des Systems vorgenommen. Die Regelung erfolgt unter Berücksichtigung der sich gemäß der Tageszeit ändernden Sollwerte. In Abhängigkeit von den bestimmten Parametern wird mindestens ein Energieverbraucher des Systems abgeschaltet oder zumindest dessen Leistung reduziert.

[0022] Die gemessenen Istwerte der Parameter werden über einen Ein-/Ausgabe-Kontroller einem Computer zugeführt. Anhand der gemessenen Istwerte der Parameter werden mehrere Regelgrößen für das System ermittelt, mit denen der Energieverbrauch des Systems gesenkt wird. Die einzustellenden Sollwerte des Systems können zumindest die Temperatur des Kältemittels am Ausgang der Kältemaschine, die Temperatur des Kältemittels am Eingang der Kältemaschine, die Temperatur des Kältemittels im Tank, das Niveau des Kältemittels im Tank, die Temperatur der Umgebung der zu kühlenden Einheit, die Sonneneinstrahlung auf die Einheit und die Windstärke im Bereich der Einheit umfassen.

[0023] Während des Betriebs des Systems werden zumindest die Temperatur des Kältemittels am Ausgang der Kältemaschine, die Temperatur des Kältemittels am Eingang der Kältemaschine, die Temperatur des Kältemittels im Tank und das Niveau des Kältemittels im Tank gemessen.

[0024] Mit einem elektrischen Leistungsmesser kann der Energieverbrauch der Kältemaschine ständig ermittelt werden. Die Messergebnisse des elektrischen Leistungsmessers werden einem Computer in einem Schaltkasten zugeführt, der der Kältemaschine zugeordnet ist.

[0025] Eine Information über den Status bzw. Zustand des Systems kann an einen Remote - Client ausgegeben werden. Die Daten die ausgegeben werden, können zumindest die gemessene Temperatur des Kältemittels am Ausgang der Kältemaschine, die gemessene Temperatur des Kältemittels am Eingang der Kältemaschine, die gemessene Temperatur des Kältemittels im Tank, das Niveau des Kältemittels im Tank, den gemessenen Energieverbrauch der Kältemaschine und die Abweichung der gemessenen Istwerte der Parameter von den entsprechenden Sollwerten umfassen. Der Betriebszustand des Systems kann somit auf einem Remote-Client in Form einer graphischen Darstellung ausgegeben werden.

[0026] Gemäß einer möglichen weiteren Ausführungsform des Systems kann jeder Computer von mehreren Systemen mittels des jeweiligen Modems mit dem Internet verbunden sein. Das Internet ist mit einer Zentrale (die Zentrale kann z. B. in der Cloud realisiert sein) bidirektional verbunden. Somit kann die Überwachung und Regelung eines jeden einzelnen Systems von der Zentrale aus durchgeführt werden. Jeder Remote-Client eines jeden einzelnen Systems ist kommunikativ mit dem Internet verbunden, so dass lokal Meldungen auf dem Remote-Client von der Zentrale empfangen werden können. Dadurch ist auch eine Fernsteuerung der Kältemaschine des Systems möglich.

[0027] Es ist somit eine online-Überwachung des Systems in real-time möglich. An den Remote-Client können die Alarmmeldungen per Email oder SMS gesendet werden. Durch die Überwachung der einzelnen Elemente des Systems kann man eine frühzeitige Diagnostik der Fehlfunktion erzielen. Durch die Speicherung der gemessenen Parameter erhält man eine Gesamthistorie, die in Form von Tabellen oder Diagrammen wiedergegeben werden kann.

[0028] Nachstehend sind die Einstellwerte der Sollparameter eines Systems beschrieben, bei dem die zu kühlende Einheit eine Eislaufbahn ist. Je niedriger der Sollwert für das Kühlmittel ist, desto mehr Energie wird in der Kältemaschine des Systems verbraucht. Folglich wird erfindungsgemäß der Sollwert für die Temperatur des Kältemittels, das die Kältemaschine verlässt, in Abhängigkeit von der Tageszeit verändert.

[0029] So kann z.B. beim Nachtbetrieb der Sollwert auf einen Wert (z.B. -5°C) festgesetzt werden, der höher ist als der gewöhnliche Wert. Beim Tagbetrieb wird der Sollwert des die Kältemaschine verlassenden Kältemittels kontinuierlich an die herrschende Tagestemperatur angepasst.

[0030] Falls die Umgebungstemperatur kleiner als -2°C ist, hat der Sollwert den höchsten Wert von ca. -7°C. Falls die Umgebungstemperatur größer als +4°C ist, hat der Sollwert den geringsten Wert von ca. -10°C. Falls die Umgebungstemperatur zwischen -2°C und +4°C ist, wird der Sollwert zwischen -7 bis -10°C linear interpoliert. Ebenso können die Sonneneinstrahlung und die Windgeschwindigkeit berücksichtigt werden. Falls diese über einem kritischen Wert liegen, kann der Sollwert den geringsten Wert, nämlich - 10°C annehmen.

[0031] Ebenso ist es vorstellbar, dass die Kältemaschine und die Pumpe in der Nacht komplett abgeschaltet werden. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn die Umgebungstemperatur im Nachtbetrieb geringer als +2°C ist. Falls die Umgebungstemperatur im Nachtbetrieb über +3°C steigt, werden die Kältemaschine und die Pumpe gestartet.

[0032] Es ist selbstverständlich, dass alle Sollwerte des Systems mittels der WEB-interfaces durch den Benutzer bzw. Betreiber der Eisbahn geändert werden können.

[0033] Das erfindungsgemäße System und Verfahren haben den Vorteil, dass dadurch Energie eingespart werden kann, was folglich auch die CO₂-Belastung der Umwelt reduziert. Die Energieeinsparung liegt im Bereich von 20-30%.

[0034] Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun die Erfindung und ihre Vorteile durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dadurch die Erfindung auf das gezeigte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:

Figur 1

eine schematische Darstellung eines Systems gemäß dem Stand der Technik, das eine Kältemaschine zur Erzeugung von Kälte ist;

Figur 2

eine schematische Darstellung eines Systems gemäß der Erfindung, das eine Kältemaschine zur Erzeugung von Kälte ist;

Figur 3

eine schematische Darstellung des inneren Aufbaus der Schaltkastens, der der Kältemaschine zugeordnet ist;

Figur 4

eine schematische Darstellung der Weiterleitung von Informationen über den Zustand der Kältemaschine und dessen Einsatz an Remote-Clients;

Figur 5

eine schematische Darstellung der Weiterleitung von Informationen über den Zustand der Kältemaschine an Remote-Clients, wobei eine weitere Ausführungsform des Schaltkastens dargestellt ist;

Figur 6

eine schematische Darstellung des Informationsgehalts einer graphischen Darstellung der Real-Time-Überwachung der Parameter, die für den Betrieb der Kältemaschine in Verbindung mit einer Eislaufbahn erforderlich sind;

Figur 7

eine graphische Darstellung der Überwachung der Kältemaschine hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs der Eistemperatur der Eislaufbahn;

Figur 8

eine graphische Darstellung der Veränderung des Sollwerts der Kältemaschine in Abhängigkeit von der Lufttemperatur; und

Figur 9

eine schematische Darstellung der Überwachung und Steuerung mehrerer Kältemaschinen.

[0035] Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, ohne jedoch die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele zu beschränken.

[0036] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 1 gemäß dem Stand der Technik. Das System 1 umfasst eine Kältemaschine 4 zur Erzeugung von Kälte für eine Einheit 2. Die Einheit 2 ist über eine erste Leitung 3L mit einem Ausgang 3 der Kältemaschine 4 verbunden. Von der Einheit 2 führt eine zweite Leitung 5L zurück zu einem Eingang 5 der Kältemaschine 4. Die zweite Leitung 5L mündet zunächst in einen Tank 6 für ein Kältemittel 7. Vom Tank 6 wird das Kältemittel 7 mittels einer Pumpe 8 zum Eingang 5 der der Kältemaschine 4 geführt. In der Kältemaschine 4 wird die Temperatur der Kältemittel 7 auf die für die Einheit 2 erforderliche Temperatur abgesenkt.

[0037] Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 1 gemäß der Erfindung. Der Unterschied zum Stand der Technik ist, dass gemäß der Erfindung der Kältemaschine 4 ein Schaltkasten10 zugeordnet ist. Mit dem Schaltkasten 10, der der Kältemaschine 4 zugeordnet ist, sind mehrere Sensoren 20₁, 20₂,...,20_N (siehe Figur 3) zur Bestimmung unterschiedlicher Parameter kommunikativ verbunden. Anhand der unterschiedlichen Parameter kann mittels des Schaltkastens 10 die Regelung des Systems 1 durchgeführt werden. Durch die parameterabhängige Regelung kann ein effizienter Energieeinsatz bei der Erzeugung der Kälte für die Einheit 2 erzielt werden. Mit der effizienten Erzeugung der Kälte ist somit auch eine Energieeinsparung bei der Kältemaschine 4 verbunden. Obwohl die nachstehende Beschreibung auf eine Eislaufbahn als Einheit 2 ausgerichtet ist, die zur Bildung und Aufrechterhaltung des Eis der Einlaufbahn die Kälte (gekühltes Kältemittel) von der Kältemaschine 4 empfängt, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Es ist selbstverständlich, dass die gegenwärtige Erfindung bei sämtlichen Kältemaschinen Verwendung finden kann, um das Einsparpotential an elektrischer Energie auszunutzen.

[0038] Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des inneren Aufbaus des Schaltkastens 10, der der Kältemaschine 4 (siehe Fig. 2) zugeordnet ist. Im Schaltkasten 10 ist eine Stromversorgung 11 vorgesehen, der eine unterbrechungsfreie Stromversorgung mit Überspannungsschutz 12 zugeordnet ist. Die Stromversorgung 11 dient im Wesentlichen zur Stromversorgung eines Computers 15, eines Ein-/Ausgabe - Kontrollers 16 und eines Modems 13, die alle im Schaltkasten 10 angeordnet sind. Mit dem Ein-/Ausgabe - Kontroller 16 sind eine Vielzahl von Sensoren 20₁, 20₂,...,20_N kommunikativ verbunden. Der Ein-/Ausgabe - Kontroller 16 ist mit dem Computer 15 verbunden, um die von den Sensoren 20₁, 20₂,...,20_N ermittelten Parameter zur Verarbeitung und Ermittlung von Regelgrößen an den Computer 15 zu senden. Bei der Ausführungsform der Einheit 2 als Eislaufbahn können die Sensoren 20₁, 20₂,...,20_N eine Vielzahl von Parametern überwachen. Mögliche zu überwachende Parameter sind: die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchte in der Umgebung, die Eistemperatur, das Niveau des Kältemittels 7 im Tank 6, die Sonneneinstrahlung oder die Windrichtung und Windstärke.

[0039] Das Modem 13 ist mit dem Computer 15 verbunden. Die unterbrechungsfreie Stromversorgung mit Überspannungsschutz 12 stellt zum einen sicher, dass bei Stromausfall der Betrieb des Computers 15, des Modems 13 und des Ein-/Ausgabe - Kontrollers 16 fortgeführt werden können. Hinzu kommt, dass die unterbrechungsfreie Stromversorgung mit Überspannungsschutz 12 zumindest den Computer 15 vor Überspannungen im Stromnetz schützt. Auf dem Computer 15 ist eine spezielle Software installiert, die Steueralgorithmen, zur Steuerung und Regelung der Kältemaschine 4 installiert hat. Ebenso stellt der Computer 15 ein WEB-Interface bereit, damit das erfindungsgemäße System 1 über das Internet 22 (siehe Fig. 4) zugänglich ist. Das Modem 13 kann als LTE-Modem ausgebildet sein und verfügt über eine SIM-Karte und mindestens eine Antenne 14.

[0040] Der schematischen Darstellung aus Figur 4 kann die Weiterleitung von Informationen über den Zustand der Kältemaschine 4 und dessen Betrieb an Remote-Clients 24 (Empfangsgeräte eines Nutzers der Kältemaschine 4) entnommen werden. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist der Schaltkasten 10 der Kältemaschine 4 zugeordnet. Mit dem Schaltkasten 10 ist ein elektrischer Leistungsmesser 18 verbunden, mit dem ständig die Aufnahme der elektrischen Leistung der Kältemaschine 4 überwacht wird. Die erfassten Werte werden an den Computer 15 im Schaltkasten 10 übergeben. Über das Modem 13 im Schaltkasten 10 ist der Schaltkasten 10 ständig mit dem Internet 22 verbunden. Über das Internet 22 kann die Information über den Zustand der Kältemaschine 4, den Energieverbrauch der Kältemaschine 4 und die gesetzten Sollwerte der Parameter auf mindestens einem Remote-Client 24 dargestellt werden. Als Remote-Client 24 ist z.B. ein PC, ein Laptop, ein Tablet PC oder ein Smartphone denkbar.

[0041] Für den Fall, dass der Schaltkasten 10 an der Kältemaschine 4 angebracht ist, sollte der Schaltkasten 10 wetterfest ausgebildet sein. Alle Kabel, wie z.B. Strom, Sensorkabel, oder das RS485 Interface der Kältemaschine 4, sind mit wasserdichten Steckern mit der Kältemaschine 4 verbunden.

[0042] Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Weiterleitung von Informationen über den Zustand der Kältemaschine 4 an Remote-Clients 24, wobei eine weitere Ausführungsform des Schaltkastens 10 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform ist direkt am Schaltkasten 10 ein Display 17 angebracht. Das Display 17 kann als Touch ausgestaltet sein und stellt somit einen lokale Benutzerschnittstelle (Mensch-Maschine Schnittstelle) dar. Der Benutzer der Kältemaschine 4 kann somit lokal Eingaben und/oder Veränderungen der Istwerte der Parameter vornehmen.

[0043] Figur 6 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung des Informationsgehalts einer graphischen Darstellung 19, die auf einem Display 17 oder mindestens einem Remote-Client 24 dargestellt werden kann, um die verschiedenen Parameter, die für den Betrieb der Kältemaschine 4 in Verbindung mit einer Eislaufbahn 2 relevant sind, zu visualisieren. Bei der in Figur 6 beschriebenen Ausführungsform der graphischen Darstellung 19 auf dem Display 17, ist diese in einen ersten Bereich 41, einen zweiten Bereich 42 und einen dritten Bereich 43 unterteilt.

[0044] Der erste Bereich 41 der graphischen Darstellung 19 zeigt schematisch die fluide Verbindung der Kältemaschine 4 mit der Eislaufbahn 2. Am Ausgang der Kältemaschine 4 wird die Temperatur des die Kältemaschine 4 verlassenden Kältemittels angezeigt. In der zweiten Leitung, die von der Eislaufbahn 2 zum Eingang der Kältemaschine 4 führt, ist der Tank für das Kältemittel vorgesehen. Hier werden das Niveau des Kältemittels im Tank und die Temperatur des Kältemittels im Tank angezeigt. Mittels der Pumpe wird das Kältemittel über den Eingang zurück zur Kältemaschine 4 befördert. Die Temperatur des Kältemittels am Eingang wird angezeigt. Ferner umfasst der erste Bereich 41 eine Statusanzeige 44 der Kältemaschine 4. Die Statusanzeige 44 umfasst die Information, ob die Kältemaschine in Betrieb ist, ob eine Warnung vorliegt oder ob ein Alarm vorliegt.

[0045] Der zweite Bereich 42 der graphischen Darstellung 19 zeigt eine graphische Darstellung der mit den Sensoren für den Wind, die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchte und den Niederschlag aktuell gemessenen Werte. Ein beweglicher Zeiger 45 zeigt dabei die aktuelle Lage des Messwerts innerhalb eines den Messbereich darstellenden Balkens 46 an.

[0046] Der dritte Bereich 43 der graphischen Darstellung 19 zeigt an, ob der ECO-mode eingeschaltet ist oder nicht. Hier kann auch die Umschaltung des ECO-modes zwischen "ON" und "OFF" vorgenommen werden. Ebenso kann die Dauer der Nacht eingestellt werden. In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Nacht von 0:00 Uhr bis 6:30 Uhr festgelegt. Hier kann der Sollwert der Eistemperatur bei Nacht angegeben werden. Im vorliegenden Fall ist der Sollwert der Eistemperatur bei Nacht -5°C. Im dritten Bereich 43 kann ebenfalls eingegeben werden, ob die Kältemaschine 4 bei Nacht vollkommen abgeschaltet werden soll. Mit einem Schalter 47 kann man zwischen "ON" und "OFF" umschalten. Falls der Schalter 47 auf "ON" gestellt ist, erfolgt im hier dargestellten Beispiel z.B. die Abschaltung der Kältemaschine 4 bei einer Lufttemperatur von <2°C. Die Kältemaschine würde bei Nacht wieder starten, wenn die Lufttemperatur von >3°C ist.

[0047] Bei Tag erfolgt die Abschaltung der Kältemaschine 4 bei einer Lufttemperatur ≤ -2°C, wobei der Sollwert bei -7°C liegt. Die Kältemaschine 4 läuft am Tag wieder an, wenn die Lufttemperatur ≥ 4°C oder der Wind ≥7m/s ist. Der Sollwert liegt bei -10°C. Die Lufttemperatur, die Windstärke und die Sollwerte sind lediglich als Beispiele zu verstehen und sind nicht als beschränkend für die Erfindung aufzufassen. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Anzahl der zu messenden bzw. einzustellenden Parameter an die mittels der Kältemaschine 4 zu kühlende Einheit 2 angepasst werden können.

[0048] Figur 7 zeigt eine graphische Darstellung der Überwachung der Kältemaschine 4 hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs der Eistemperatur 52 der Eislaufbahn 2. Auf der Abszisse X ist die Zeit t und auf der Ordinate Y die Temperatur T aufgetragen. Bei der in Figur 7 gezeigten Darstellung können verschiedene Aktionen bzw. Darstellungsarten 50 der gemessen Werte ausgewählt werden. Die Eistemperatur 52 soll unabhängig von der Zeit t konstant bei -2°C sein. Im Nacht-Modus 26 nimmt die Temperatur 54 des Kältemittels, das die Kältemaschine 4 verlässt, etwas ab, um die Eistemperatur 52 bei - 2°C zu halten. Zu Beginn des Tag-Modus 28 sinkt die Temperatur 54 des Kältemittels, das die Kältemaschine 4 verlässt weiter, um dann in einer Wellenbewegung bis zum Ende des Tag-Modus 28 wieder anzusteigen. Im Nacht-Modus 26 ist die Temperatur 54 des Kältemittels, das die Kältemaschine 4 verlässt, höher als sie Temperatur 54 des Kältemittels im Tag-Modus 28. Dies hat den Vorteil, dass der Nacht-Modus 26 eine Energieeinsparung bewirkt, da das Kältemittel 54 mit einer höheren Temperatur die Kältemaschine 4 verlässt, als im Tag-Modus 28.

[0049] Figur 8 zeigt eine graphische Darstellung der Veränderung des Sollwerts 55 der Kältemaschine 4 in Abhängigkeit von der Lufttemperatur 53. Für die Dauer des Nacht-Modus 26 wird der Sollwert 55 für die Kältemaschine 4 auf einen konstanten Wert festgesetzt. Während des Tag-Modus 28 ändert sich der Sollwert 55 für die Kältemaschine 4 in Abhängigkeit von der Lufttemperatur 53. Dies bedeutet, je höher die Lufttemperatur 53 ist, desto niedriger ist der Sollwert 55. Die Kältemaschine 4 regelt die Temperatur des Kältemittels 54 derart, dass sie immer von einem höheren Wert auf den niedrigeren Wert des Sollwerts 55 regelt.

[0050] Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der zentralen Überwachung und Steuerung mehrerer Kältemaschinen 4, die jeweils mehreren unterschiedlichen Systemen 1₁, 1₂,..., 1_N zugeordnet sind. Jeder Schaltkasten 10 der mehreren Systeme 1₁, 1₂, ..., 1_M ist über das Internet 22 mit einer Zentrale 30 bidirektional verbunden. Über die Zentrale 30 erfolgt die Überwachung und Regelung eines jeden einzelnen Systems 1₁, 1₂, ..., 1_M. Jeder Remote-Client 24 eines jeden einzelnen Systems 1₁, 1₂, ..., 1_M ist kommunikativ mit dem Internet 22 verbunden, um Meldungen von der Zentrale 30 zu empfangen. In der Zentrale 30 ist mindestens ein Arbeitsplatz 32 vorgesehen, an dem die einzelnen Systeme 1₁, 1₂, ..., 1_M überwacht werden können. Dies hat den Vorteil, dass durch die zentrale Überwachung bereits im Vorfeld auf eine mögliche Fehlfunktion von mindestens einem der Systeme 1₁, 1₂, ..., 1_M hingewiesen werden kann. Der Benutzer erhält auf dem Remote-Client 24 eine entsprechende Meldung. Über die Zentrale 30 ist auch ein Zugriff auf die einzelnen Systeme 1₁, 1₂, ..., 1_M gegeben, so dass über die Zentrale 30 Einfluss auf die Steuerung genommen werden kann.

Bezugszeichenliste

[0051] 

1

System

1₁, 1₂, ..., 1_M

Systeme

2

Eislaufbahn, Einheit

3

Ausgang

3L

erste Leitung

4

Kältemaschine

5

Eingang

5L

zweite Leitung

6

Tank

7

Kältemittel

8

Pumpe

10

Schaltkasten

11

Stromversorgung

12

unterbrechungsfreie Stromversorgung mit Überspannungsschutz

13

Modem

14

Antenne

15

Computer

16

Ein-/Ausgabe - Kontroller

17

Display

18

elektrischer Leistungsmesser

19

graphische Darstellung

20₁, 20₂,...,20_N

Sensor

22

Internet

24

Remote-Client

26

Nacht-Modus

28

Tag-Modus

30

Zentrale

32

Arbeitsplatz

41

erster Bereich

42

zweiter Bereich

43

dritter Bereich

44

Statusanzeige

45

Zeiger

46

Balken

47

Schalter

50

Aktionen bzw. Darstellungsarten

52

Eistemperatur

53

Lufttemperatur

54

Temperatur des Kältemittels

55

Sollwert

T

Temperatur

t

Zeit

X

Abszisse

Y

Ordinate

Ansprüche

1. System (1) zur Regelung der Kälteerzeugung für eine Einheit (2), wobei das System (1) eine Kältemaschine (4) mit einem Ausgang (3) aufweist, der über eine erste Leitung (3L) fluide mit der Einheit (2) verbunden ist, um ein Kältemittel (7) der Einheit (2) zuzuführen, und wobei die Einheit (2) über eine zweite Leitung (5L) fluide mit der Kältemaschine (4) verbunden ist, wobei die zweite Leitung (5L) mit einem Tank (6) für das Kältemittel (7) verbunden und dem Tank (6) eine Pumpe (8) nachgeschaltet ist, die das Kältemittel (7) zu einem Eingang (5) der Kältemaschine (4) führt,
gekennzeichnet durch,
einen Schaltkasten (10), der der Kältemaschine (4) zugeordnet und mit mehreren Sensoren (20₁, 20₂,...,20_N) zur Bestimmung unterschiedlicher Parameter kommunikativ verbunden ist, an Hand denen mittels des Schaltkastens (10) die Regelung des Systems (1) durchführbar ist.

2. System (1) nach Anspruch 1, wobei der Schaltkasten (10) eine Stromversorgung (11), eine unterbrechungsfreie Stromversorgung mit Überspannungsschutz (12) für die Stromversorgung (11), einen Computer (15), einen Ein-/Ausgabe-Kontroller (16), der mit den mehreren Sensoren (20₁, 20₂,...,20_N), mit denen Parameter, die für die Einstellung und Regelung des Systems (1) erfassbar sind, kommunikativ verbunden ist und wobei der Ein-/Ausgabe-Kontroller (16) mit dem Computer (15) verbunden ist, und ein Modem (13) mit mindestens einer Antenne (14) umfasst.

3. System (1) nach Anspruch 2, wobei ein elektrischer Leistungsmesser (18), der den Energieverbrauch der Kältemaschine (4) bestimmt, mit dem Computer (15) im Schaltkasten (10) verbunden ist.

4. System (1) nach Anspruch 2, wobei der Computer (15) mittels des Modems (13) mit dem Internet (22) verbunden ist, so dass auf mindestens einem Remote-Client (24) Informationen über die Kältemaschine (4) und die zu kühlende Einheit (2) des Systems (1) visualisierbar sind.

5. System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere Systeme (1₁, 1₂, ..., 1_M) über das Internet (22) mit einer Zentrale (30) bidirektional verbunden sind, so dass die Überwachung und Regelung eines jeden einzelnen Systems (1₁, 1₂, ..., 1_M) erfolgt und wobei jeder Remote-Client (24) eines jeden einzelnen Systems (1₁, 1₂, ..., 1_M) kommunikativ mit dem Internet (22) verbunden ist, um Meldungen von der Zentrale (30) zu empfangen.

6. System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einheit (2) eine stationäre Eislaufbahn oder eine mobile Eislaufbahn ist.

7. Verfahren zur Regelung der Kälteerzeugung bei mindestens einer Einheit (2), der ein System (1) zugeordnet ist, das eine Kältemaschine (4) mit einem Ausgang (3) aufweist, der über eine erste Leitung (3L) fluide mit der Einheit (2) verbunden ist, um ein Kältemittel (7) der Einheit (2) zuzuführen, und wobei die Einheit (2) über eine zweite Leitung (5L) fluide mit der Kältemaschine (4) verbunden ist, wobei die zweite Leitung (5L) mit einem Tank (6) für das Kältemittel (7) verbunden und dem Tank (6) eine Pumpe (8) nachgeschaltet ist, die das Kältemittel (7) zu einem Eingang (5) der Kältemaschine (4) führt, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

• dass eine Tageszeit abhängige Einstellung von Sollwerten von Parametern, des Systems (1) für die kontinuierlich zu messenden Istwerte der Parameter vorgenommen werden;

• dass mit mehreren Sensoren (20₁, 20₂,...,20_N) die Istwerte der Parameter kontinuierlich gemessen werden, die für die Regelung des Systems (1) verwendet werden; und

• dass bei einer Abweichung der gemessen Istwerte der Parameter von den entsprechenden Sollwerten und unter Berücksichtigung der Tageszeit abhängigen Sollwerte, eine Regelung des Systems (1) vorgenommen wird, sodass mindestens ein Energieverbraucher des Systems (1) abgeschaltet oder zumindest dessen Leistung reduziert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die gemessenen Istwerte der Parameter über einen Ein-/Ausgabe-Kontroller (16) einem Computer (15) zugeführt werden, wobei anhand der gemessenen Istwerte der Parameter mehrere Regelgrößen für das System (1) ermittelt werden, mit denen der Energieverbrauch des Systems (1) gesenkt wird,

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die einzustellenden Sollwerte des Systems (1) zumindest die Temperatur der Umgebung der zu kühlenden Einheit (2), die Temperatur des Kältemittels (7) am Ausgang (3) der Kältemaschine (4), die Temperatur des Kältemittels (7) am Eingang (5) der Kältemaschine (4), die Temperatur des Kältemittels (7) im Tank (6), das Niveau des Kältemittels (7) im Tank (6), die Sonneneinstrahlung auf die Einheit (2), und die Windstärke im Bereich der Einheit (2) umfassen.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 9, wobei während des Betriebs des Systems (1) zumindest die Temperatur (54) des Kältemittels am Ausgang (3) der Kältemaschine (4), die Temperatur (54) des Kältemittels am Eingang (3) der Kältemaschine (4), die Temperatur (54) des Kältemittels im Tank (6) und das Niveau des Kältemittels (7) im Tank (6) gemessen werden.

11. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein zeitlicher Verlauf jeweils eines der gemessen Istwerte der Paramater in einem Computer (15) eines Schaltkastens (10), der der Kältemaschine (4) des Systems (1) zugeordnet ist, gespeichert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei mit einem elektrischen Leistungsmesser (18), der Energieverbrauch der Kältemaschine (4) ständig ermittelt wird und der elektrische Leistungsmesser (18) mit einem Computer (15) eines Schaltkastens (10) der Kältemaschine (4) verbunden ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei zumindest aus der gemessen Temperatur (54) des Kältemittels am Ausgang (3) der Kältemaschine (4), aus der gemessen Temperatur (54) des Kältemittels am Eingang (5) der Kältemaschine (4), aus der gemessenen Temperatur (54) des Kältemittels im Tank (6), dem Niveau des Kältemittels (7) im Tank (6), dem gemessenen Energieverbrauch der Kältemaschine (4) und der Abweichung der gemessen Istwerte der Parameter von den entsprechenden Sollwerten, unter Berücksichtigung der sich in Abhängigkeit von der Tageszeit ändernden Sollwerten, der Betriebszustand des Systems (1) auf einem Remote-Client (24) in Form einer graphischen Darstellung (19) ausgegeben wird.

14. Verfahren nach einen der vorangehenden Ansprüche 7 bis 13, wobei ein Computer (15) von mehreren Systemen (1₁, 1₂, ..., 1_M) mittels des jeweiligen Modems (13) mit einem Internet (22) verbunden ist, das mit einer Zentrale (30) bidirektional verbunden ist, so dass die Überwachung und Regelung eines jeden einzelnen Systems (1₁, 1₂, ..., 1_M) von der Zentrale 30 durchgeführt wird und wobei jeder Remote-Client (24) eines jeden einzelnen Systems (1₁, 1₂, ..., 1_M) kommunikativ mit dem Internet (22) verbunden ist, so dass lokal Meldungen von der Zentrale (30) empfangen werden.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 14, wobei die Einheit (2) eine stationäre Eislaufbahn oder eine mobile Eislaufbahn ist.

Zeichnung