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Ein Hauptvorzug der kontinuierlichen vor der periodisch wirkenden Absorptionsmaschine besteht darin, dass sie dauernd Kälte leisten kann. Dagegen ist es in manchen Fällen ein Nachteil, dass die kontinuierlich wirkende Absorptionsmaschine dauernder Wärmezufuhr bedarf.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung, um mittels einer als kontinuierlich wirkende Absorptionsmaschine gebauten Kältemaschine die Kälteleistung auch dann fortzusetzen, wenn die Wärmezufuhr zum Austreiber für längere Zeit beschränkt oder ganz eingestellt wird. Die
Erfindung hat beispielsweise Bedeutung in solchen Fällen, wo elektrischer Strom zu bestimmten Zeiten, z. B. während der Nachtstunden, zu einem niedrigeren Tarif als zu den übrigen Tageszeiten bezogen werden kann.
Gemäss der Erfindung wird der angegebene Zweck dadurch erreicht, dass verflüssigtes Arbeits- mittel während der Dauer der Wärmezufuhr zum Austreiber so aufgespeichert wird, dass es nach Aufhören der Wärmezufuhr verdampfen und Kälte leisten kann. Dies kann z. B. dadurch bewirkt werden, dass der Verdampfer mit Vorratsräumen versehen wird, die das verflüssigte Arbeitsmittel aufnehmen.
Man kann den Vorgang der Aufspeicherung verflüssigten Arbeitsmittels im Verdampfer unter Aufrechterhaltung der Kälteleistung dadurch beschleunigen, dass man während der Dauer der unbe- schränken Wärmezufuhr zum Austreiber den Absorber schwächer kühlt oder-z. B. durch verminderte Luftzirkulation im Kühlraum den Verdampfer geringer beansprucht.
Wird nun die Wärmezufuhr unterbrochen, so ist zur unveränderten Fortsetzung der Kälteleistung dafür zu sorgen, dass dauernd Absorptionslösung in ausreichender Menge verfügbar ist, um das aufgespeichert Arbeitsmittel nach seiner Verdampfung zu absorbieren. Dieser Forderung lässt sich beispielsweise dadurch entsprechen, dass Absorptionslösung geringer Konzentration in grösserer Menge im Absorber aufgespeichert wird. Diese Menge ist dabei so zu bemessen, dass sie der während der Unterbrechung der Wärmezufuhr zu verdampfenden Menge aufgespeicherten flüssigen Arbeitsmittels entspricht.
Eine gute Absorption in der gespeicherten Lösung kann man z. B. dadurch erhalten, dass man das gasförmige Arbeitsmittel unterhalb des Spiegels der aufgespeicherten Absorptionslösung einleitet oder es wird die Absorptionslösung im Absorbersystem auch noch während der Unterbrechung der Austreiberheizung lebhaft umgewälzt. Dabei kann man den Vorrat an Absorptionslösung an einer ausserhalb des Absorbers liegenden Stelle des Flüssigkeitsumlaufs unterbringen.
Bei Absorptionsmasehinen mit Hilfsgas macht sich der Vorteil eines während der Unterbrechung der Wärmezufuhr zum Austreiber fortgesetzten Flüssigkeitsumlaufs besonders bemerkbar, weil andernfalls die innige Durehmisehung des Gasgemisches mit der Absorptionslösung erschwert würde und der Absorber unbequem grosse Abmessungen erhalten müsste.
Die Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsumlaufs auch während der Unterbrechung der Wärmezufuhr zum Austreiber kann man z. B. dadurch bewirken, dass man im Kreislauf der Absorptionslösung eine besondere Heizstelle vorsieht, die aus der Absorptionslösung nur so viel gasförmiges Arbeitsmittel entwickelt, wie zur Aufreehterhaltung des Umlaufs der Lösung gerade notwendig ist. Hiezu ist bei geeigneter Anordnung der Heizvorriehtung (z. B. grosse Eintauchtiefe der Gasentwieklungsstelle oder Anwendung pulsometrischer Förderung) nur eine ganz geringfügige Wärmemenge erforderlich.
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Bei Absorptionsmaschinen mit Hilfsgas wird zweckmässig zur Regelung der Menge des dem Absorber zuströmenden Gasgemisches im Flüssigkeitsumlauf des Absorbersystems ein heizbarer Behälter vorgesehen, der nach oben abgeschlossen oder durch eine mit Drosselvorrichtung versehene Gasleitung mit
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umlauf vorgesehenen Leitungen so angeordnet ist, dass sie dicht oberhalb des normalen Flüssigkeitspiegels in den unteren Teil des Absorbers einmündet, so lässt sieh auf die angegebene Weise bei ausreichend gewähltem Fassungsvermögen des heizbaren Behälters eine Drosselungsregelung des Gas- gemischumlaufs erreichen, die, falls erforderlich, bis zum vollständigen Stillstand desselben gehen kann.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den durch eine elektrische Heizpatrone 2 heizbaren Austreiber,.' ; l'in zu einem Gasabseheider 4 führendes Rohr, in dem das ausgetriebene gasförmige Arbeitsmittel, z. B. Wasserdampf, mit Absorptionslösung (wässeriger Lösung von Kalilauge, Natronlauge, Schwefelsäure od. dgl.) gemischt, attsteigt. Von dem Gasabseheider 4 wird die arme Lösung mittels einer Leitung J dem Absorber 6 zugeführt, in dessen oberen Teil sie einmündet, während das abgeschiedene gasförmige Arbeitmittel durch ein Rohr 7 zum Kondensator 8 gelangt, wo es unter Wärmeabfuhr verflüssigt wird.
Das Kondensat tritt über einen Zwischenbehälter 9 und ein mit diesem zusammen eine Drueksieherungs-
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einmündet. In diesem sind gegeneinander versetzte, mit aufgebogenen Rändern versehene Flüssigkeit- behälter. ? eingebaut, die Vorratsräume für nicht sofort verdampfendes Arbeitsmittel darstellen. Vom unteren Ende des Verdampfers 12 gelangt das gasförmige Arbeitsmittel durch ein Rohr 15 in den unteren Teil des Absorbers 6. Auch dieser ist in ähnlicher Weise wie der Verdampfer 12 mit Vorratsräumen 14
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Der unterste Teil des Absorbers 6 ist ferner so ausgebildet, dass er einen zusammenhängenden Flüssigkeit- vorrat 16 aufzunehmen vermag. Eine Leitung 17, die mit der Leitung 5 einen Temperaturwechsler bildet, führt die im Absorber angereicherte Absorptionslösung zum Austreiber 1 zurÜck.
Mit dieser Maschine ist eine ununterbrochene Kälteerzeugung möglich, solange nicht nur der Kondensator 8, sondern auch der Absorber 6 kräftig gekühlt werden. Durch vermehrte Wärmezufuhr zum Austreiber kann aber erreicht werden, dass mehr Arbeitsmittel ausgetrieben und kondensiert wird, als im Absorber absorbiert werden kann. Infolgedessen füllen sich die Vorratsräume des Verdampfers 12 mit unverdampftem Arbeitsmittel. Wird gleichzeitig die Absorberkühlung (bei Luftkühlung z. B. durch Stillsetzen eines Ventilators) verringert, so wird der Vorgang der Aufspeichenmg im Verdampfer noch beschleunigt.
Unterbricht man nun die Heizung des Austreibers, so geht die fernere Kälteleistung auf Kosten des im Verdampfer aufgespeicherten flüssigen Arbeitsmittels vor sich, wobei das zur Absorption erforderliche Lösungsmittel in den Vorratsräumen des Absorbers zur Verfügung steht. Da die Aufnahme- fähigkeit der Absorptionslösung im Absorber allmählich nachlässt, geht die Verdampfung und damit die Kälteleistung zurück.
Wird nun die Absorberkühlung verstärkt, so hat dies zur Folge, dass die Absorptionsfähigkeit der Lösung erhöht und die Verdampfung wieder lebhafter wird.
Der Absorptionsvorgang wird ferner dadurch unterstützt, dass das Volumen der in den Vorratsbehältern 14 des Absorbers aufgespeicherten Absorptionslösung anschwillt, was ein Überlaufen der oberen und Berieseln der unteren Vorratsbehälter zur Folge hat. Eine weitere Verbesserung der Absorption lässt sich dadurch erreichen, dass man die Wärmezufuhr zum Austreiber nicht ganz einstellt bzw. sie nach der Einstellung nach einiger Zeit in beschränktem Masse wieder herstellt. Dadurch erfährt der Flüssigkeitsumlauf durch den Absorber keine Unterbrechung, so dass eine innige Durchmischung des
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Die beschriebene Betriebsweise setzt verhältnismässig grosse Speicherräume für Absorptionslösung im Absorber voraus. Lässt man indessen, wie erwähnt, eine wenn auch geringfügige Austreiberheizung bestehen, so dass der Flüssigkeitsumlauf durch Austreiber, Gasabscheider und Absorber auch während der Dauer der verminderten Austreiberheizung aufrechterhalten bleibt, so kann man mit erheblich kleineren Vorratsräumen im Absorber auskommen. Man kann dann unter Umständen auf Vorratsräume im Absorber sogar ganz verzichten, da es bei fortgesetztem Flüssigkeitsumlauf möglich ist, die
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aufzuspeichern. Hievon wird bei der Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele noch die Rede sein.
Bei der Einrichtung nach Fig. 2 wird in einem Austreiber 21, der durch eine elektrische Heizpatrone 22 heizbar ist, aus einer durch eine Rohrleitung 2. 3 zustromenden reichen Absorptionslösung gasförmiges Arbeitsmittel (z. B. Ammoniak) ausgetrieben. Dieses steigt zusammen mit der verarmten Absorptionslösung durch ein enges aufsteigendes Rohr 24 in einen Gasabseheider 2. empor, wo sich der Ammoniakdampf und die Flüssigkeit voneinander trennen.
Die Flüssigkeit fliesst durch ein U-förmig gekrümmtes Rohr 26 oben in den Absorber 27, rieselt über Zwischenwände 28 hernieder und begegnet dabei dem vom Verdampfer 29 kommenden, durch eine Gasleitung 30 dem Absorber zugeführten Gemisch
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aus verdampftem Arbeitsmittel und einem diesem beigemengten neutralen Gase. Das seines Gehaltes an gasförmigem Arbeitsmittel zum Teil beraubte Gasgemisch kehrt durch die Gasleitung 31 zum oberen Ende des Verdampfers 29 zurück. Das im Gasabscheider 25 abgeschiedene gasförmige Arbeitsmittel gelangt durch eine Leitung in den Kondensator wo es verflüssigt wird.
Das Kondensat tritt über ein U-förmig gebogenes Rohr 34, dessen Schenkel im Flüssigkeitsraum bzw. im Gasraum eines Behälters 36 enden und mit diesem zusammen eine Drucksieherungsvorrichtung darstellen, oben in ein Rohr. 36 von verhältnismässig weitem Querschnitt und gelangt von dort oben in den Verdampfer 29. Dieser ist mit einer Reihe übereinander angeordneter und mit Verteilungsplatten 37 abwechselnder schalenformiger Flüssigkeitsbehälter 38 versehen, die Vorratsräume zur Aufspeicherung nicht gleich verdampfenden Arbeitsmittels darstellen.
Vom unteren Ende des Absorbers 27 gelangt die in diesem angereicherte Absorptionslösung mittels einer Leitung 39, die sowohl mit der Leitung 26 als auch mit der Leitung 23 einen Temperaturwechsler bildet, in einen Behälter 40. Dieser ist durch eine Patrone 41 heizbar. Der Behälter 40 ist mit einem
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wie eine gewöhnliche kontinuierliche Absorptionskältemaschine mit Gasgemischumlauf zwischen Ver- dampfer und Absorber. Bei stärkerer Heizung des Austreibers füllen sich die Vorratsräume des Verdampers mit flüssigem Arbeitsmittel.
Um die Aufladung des Verdampfers 29 mit flüssigem Kältemittel- vorrat beschleunigen zu können, sind in den Flüssigkeitsraum des Gasabscheiders 25 Heizpatronen 45 eingebaut, wodurch es möglich ist, auch aus der im Gasabscheider 25 enthaltenen Absorptionslösung gasförmiges Arbeitsmittel zu entwickeln. Werden der Austreiber 21 und der Gasabscheider 25 geheizt, so kann man auf die oben bereits angegebene Weise den Betrieb so leiten, dass sich flüssiges Arbeitsmittel in den Vorratsräumen 38 des Verdampfers 29 aufspeichert. Beschränkt man aber die Heizung auf den
Austreiber 21, so dient diese Gasentwicklung in erster Linie dazu, den Flüssigkeitsumlauf durch den
Absorber aufrecht zu erhalten und es gelangt nur wenig kondensiertes Arbeitsmittel in den Verdampfer 29.
In diesem findet daher vorwiegend eine Verdampfung des in den Behältern 38 aufgespeieherten ver- flüssigten Arbeitsmittels statt und der Grad dieser Verdampfung richtet sich nach der Menge gasförmigen
Arbeitsmittels, das in der Zeiteinheit im Absorber 27 absorbiert werden kann. Ausserdem ist die Ge- schwindigkeit der Verdampfung auch von der mehr oder minder grossen Intensität des Gasgemisch- umlaufes durch Verdampfer und Absorber abhängig. Diesen Umlauf kann man dadurch regeln, dass man dem mit Flüssigkeit erfüllen Behälter 40 durch die Patrone 41 Wärme zuführt. Das dabei aus der Absorptionslösung in dem Behälter 40 entwickelte Gas strömt durch die enge Düse 43 nur langsam aus ; es drückt daher Absorptionsflüssigkeit aus dem Behälter 40 über den Austreiber 21 und den Gas- abseheider 25 in den Absorber 27 zurück.
Dabei kann soviel Flüssigkeit aus dem Behälter 40 in den
Absorber 27 verdrängt werden, dass sich das Gasgemischrohr 30, welches den unteren Teil des Verdampfers29 mit dem unteren Teil des Absorbers 27 verbindet, mehr oder weniger mit Flüssigkeit anfüllt, so dass der
Zutritt des Gasgemisches zum Absorber beschränkt und schliesslich ganz aufgehoben wird. Durch fortgesetztes Heizen des Behälters 40 lässt sich also der Gasgemischumlauf vollständig zum Stillstand bringen.
Damit hört aber zugleich die weitere Verdampfung und die Kälteerzeugung auf. Man hat also durch die Anordnung des heizbaren Behälters 40 ein Mittel in der Hand, die Kälteerzeugung zeitweise nach
Belieben einzuschränken oder ganz abzustellen und zugleich die Aufspeicherung von Arbeitsmittel im
Verdampfer zu beschleunigen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bezeichnet 51 den Austreiber, 52 dessen Heizpatrone,
53 den Kondensator, 54 den Verdampfer und 55 den Absorber. Der Verdampfer 54 ist mit schalen- förmigen Vorratsbehältern zur Aufnahme des aufzuspeichernden verflüssigten Arbeitsmittels ausgerüstet.
Gasleitungen 57 und 58 verbinden ihn mit dem Absorber 55. Eine Flüssigkeitsleitung 59 führt vom
Absorber 55 zum Austreiber zu eine zweite Flüssigkeitsleitung 60 von diesem zu einem zweiten Gas- entwickler 61. Das in diesem entwickelte Gas steigt zusammen mit der Absorptionslösung in einem engen Rohre 63 auf und trennt sich von der mit hinaufgerissenen Flüssigkeit in einem Gasabscheide- raum 64. Dieser ist einerseits durch eine Gasleitung 65 mit einer Düse 66 verbunden, die in der Gas- gemischleitung 58 angeordnet ist und in dieser den Umlauf des Gasgemisches in Richtung der beigesetzten
Pfeile bewirkt ; anderseits führt vom Gasabscheideraum 64 eine Flüssigkeitsleitung 67, die mit den
Flüssigkeitsleitungen 59 und 60 einen Temperaturwechsler bildet, zum oberen Ende des Absorbers 55.
Soll mittels dieser Einrichtung in normaler Weise Kälte geleistet werden, so wird durch Heizung der Heizpatrone 62 des Gasentwicklers 61 zunächst der Flüssigkeitsumlauf durch die Gefässe 61, 64, 55 und 51 in Gang gesetzt und zugleich der Düse 66 gasförmiges Arbeitsmittel zugeführt. Ausserdem wird durch Heizung der Heizpatrone 52 die den Austreiber 51 durchströmende Flüssigkeit entgast und das ausgetriebene gasförmige Arbeitsmittel im Kondensator 53 verflüssigt. Das Kondensat begegnet im
Verdampfer 54 dem diesen durchströmenden neutralen Gase. Das Gasgemisch wird im Absorber 55 von seinem Gehalt an gasförmigem Arbeitsmittel wieder befreit.
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Wird nun, nachdem sich in den Vorratsbehältern 56 des Verdampfers 54 eine genügende Menge verflüssigten Arbeitsmittels aufgespeichert hat, die Heizung des Austreibers 51 unterbrochen, so hört die weitere Gasentwicklung in diesem Gefäss und die Verflüssigung im Kondensator 53 auf. Dagegen bleibt im Verdampfer 54 die Kälteerzeugung bestehen. Die zur Verdampfung gelangende Menge aufi gespeicherten Arbeitsmittels kann einerseits dadurch geregelt werden, dass der Flüssigkeitsumlauf durch den Absorber 55 mehr oder weniger lebhaft gemacht wird, anderseits dadurch, dass durch Einführung verschieden grosser Gasmengen durch die Düse 66 und die Gasgemischleitung 58 der Umlauf des Gas- gemisches geregelt wird. Beides geschieht durch Regelung der Wärmezufuhr zum Gasentwiekler 61.
Der Austreiber 51 stellt bei Unterbrechung der Wärmezufuhr einen Speicher für Absorptionslösung dar.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist durch Fig. 4 veranschaulicht.
Hier hebt das in einem Austreiber 71 mittels einer Heizpatrone 72 aus Absorptionslösung entwickelte
Gas (z. B. Ammoniak) die arme Absorptionslösung in einem Steigrohr 73 zu einem Gasabscheider 74 empor. Das von der Flüssigkeit getrennte Ammoniak strömt durch eine Leitung 75 dem Kondensator 76 zu, wo es unter Wärmeabfuhr verflüssigt wird. Das Kondensat gelangt dann über ein U-förmig gebogenes
Rohr 77 in den Verdampfer 78, der mit Vorratsräumen zur Aufspeicherung verflüssigten Arbeitsmittels versehen ist. Die arme Absorptionslösung fliesst vom Gasabscheideraum 74 durch eine Leitung 79 in den Absorber 80, der durch Gasleitungen 81 und 82 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise mit dem Verdampfer 78 verbunden ist.
Vom tiefsten Punkte der Leitung 82 führt eine einen Fliissigkeits- versehluss bildende Entwässerungsleitung 83 in den Flüssigkeitsraum des Absorbers 80.
Vom unteren Teil des Absorbers 80 gelangt die reiche Absorptionslösung durch eine Leitung 84 zunächst in einen nach oben abgeschlossenen Behälter 85, an dessen Boden eine Heizpatrone 86 ange- ordnet ist und der mit einem schlechten Wärmeleiter 87 umgeben ist. Vom unteren Teile dieses Be- hälters führt eine Leitung 88 die reiche Absorptionslösung 71 zurück.
Der unmittelbar unter dem Gasabseheideraum 74 gelegene Teil der Leitung 79 ist durch ein weites
Rohr 89 hindurchgeführt, das durch eine Leitung 90 mit dem U-förmig gebogenen Rohr 77 verbunden ist. Diese Anordnung dient dazu, mittels der Wärme der die Leitung 79 durchfliessenden armen Ab- sorptionslösung im Rohre 89 Arbeitsmittelkondensat zu verdampfen. Das aus dem Kondensat entwickelte gasförmige Arbeitsmittel gelangt durch eine Leitung 91 in eine in die Gasgemischumlaufleitung 81 ein- gebaute Düse 92 und bewirkt auf diese Weise den Gasgemischumlauf durch Absorber und Verdampfer in Richtung der beigesetzten Pfeile.
Von der die reiche Lösung zum Austreiber 71 zurückführenden Leitung 88 ist eine U-förmig gekrümmte Leitung 93 abgezweigt, die zu einem durch eine Heizpatrone 95 heizbaren Hilfsaustreiber 94 führt. Die in diesem entwickelten Gasblasen heben die arme Lösung mittels eines Steigrohres 96 in einen
Gasabscheideraum 97, von wo die Lösung durch eine Leitung 98 in die Flüssigkeitsleitung 79 gelangt, während das von der Lösung getrennte Gas durch eine Verbindungsleitung 99 in die Düsengasleitung 91 übertritt.
Diese Maschine kann auf verschiedene Weise betrieben werden. Wird lediglich der Austreiber 71 geheizt, so geht die Entwicklung des gasförmigen Arbeitsmittels sowie dessen Verflüssigung, Verdampfung und Absorption in der normalen Weise vor sich. Der Gasgemischumlauf durch Verdampfer und Absorber wird dabei durch das Düsengas aufrecht erhalten, das im Rohre 89 aus verflüssigtem Arbeitsmittel entwickelt wird.
Wird nun, nachdem im Verdampfer genügend flüssiges Arbeitsmittel aufgespeichert ist, die Heizpatrone 72 ab-und dafür die Heizpatrone 95 eingeschaltet, so hört die Gasentwicklung im Austreiber 71 und die Bildung von Kondensat im Kondensator 76 auf. Der Flüssigkeitsumlauf durch den Absorber bleibt jedoch bestehen. Dieser Flüssigkeitsumlauf geht mit einem um so geringeren Wärmeaufwand vor sieh, je grösser der lotrechte Abstand der Austreibermitte vom Spiegel des den Austreiber beschickenden Absorptionslösungsvorrates, vermindert um die Höhe einer dem Drucküberschuss des Gefässes 97 gegen- über dem Absorber 80 entsprechenden Flüssigkeitssäule, ist.
Da hier der erwähnte Abstand abzüglich der genannten Flüssigkeitssäule reichlich bemessen ist, erfordert der Flüssigkeitsumlauf nur eine verhältnismässig geringe Wärmezufuhr zu dem die zweite Gasentwieklungsstelle der Absorptionsmasehine darstellenden Austreiber 94. Da das in diesem Austreiber entwickelte Gas, nachdem es die Absorptionslösung in den Gasabseheideraum 97 gehoben hat, der Düse 92 zufliesst, bleibt auch der Gasgemischumlauf durch Absorber und Verdampfer bestehen. Soll während der Aufspeicherung von Arbeitsmittel im Verdampfer die Nutzleistung der Maschine eingeschränkt werden-was z.
B. dann erforderlich werden kann, wenn zur Beschleunigung der Aufspeicherung beide Austreiber 71 und 94 gleichzeitig geheizt werdenso kann dies dadurch geschehen, dass man durch Heizung des Behälters 85 mittels der Heizpatrone 86 aus der diesen Behälter durchströmenden Absorptionslösung Gas entwickelt. Dieses sammelt sich im oberen Teil des Behälters So an, der entstehende Gasdruck treibt die Flüssigkeit durch die Leitung 84 in den Absorber 80. In diesem steigt der Flüssigkeitsspiegel und bewirkt allmählich eine Abdrosselung des Gasgemischumlaufes im unteren Teile des Rohres 81.
Wird die Heizung des Behälters S5 so lange fortgesetzt, bis der Gasgemisehumlauf vollständig zum Stillstand gekommen ist, so bedeutet das ein
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Aufhören der Verdampfung und Absorption und damit der Nutzleistung der Maschine. Durch Regelung der Heizdauer der Heizpatrone 86 hat man es daher in der Hand, den Gasgemischumlauf in weiten Grenzen zu regeln und auf diese Weise die Nutzleistung der Absorptionsmaschine weitgehend zu beeinflussen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betriebe einer als kontinuierlich wirkende Absorptionsmasehine gebauten, zeitweise mit verminderter Wärmezufuhr betriebenen Kältemaschine, dadurch gekennzeichnet, dass verflüssigtes Arbeitsmittel während der Dauer der uneingeschränkten Wärmezufuhr zum Austreiber so aufgespeichert wird, dass es nach Einschränkung oder Aufhören der Wärmezufuhr verdampfen und Kälte leisten kann.