EP1174164A1 - Container mit Energieversorgung und/oder Klimaanlage - Google Patents

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EP1174164A1
EP1174164A1 EP01116890A EP01116890A EP1174164A1 EP 1174164 A1 EP1174164 A1 EP 1174164A1 EP 01116890 A EP01116890 A EP 01116890A EP 01116890 A EP01116890 A EP 01116890A EP 1174164 A1 EP1174164 A1 EP 1174164A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
cooling
air
heat transfer
room
Prior art date
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Application number
EP01116890A
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English (en)
French (fr)
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EP1174164B1 (de
Inventor
Albert Dr. Fritzsche
Karl Ziegler
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Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Dornier GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP1174164B1 publication Critical patent/EP1174164B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/44—Protection from terrorism or theft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/003—Transport containers

Definitions

  • the invention relates to the energy supply and / or air conditioning of mobile Workrooms.
  • the energy supply is for larger ones Container groups through a (also containerized) diesel generator set.
  • Functionally individually used containers must be used for self-sufficient energy supply and / or air conditioning with a power and cooling or heating requirement Primary energy converters.
  • Standardized diesel generator sets (SEA) and introduced air conditioning systems (in partial air conditioners) of different performance levels are part of the fixed one Part of the military equipment.
  • the SEAs are based on one or two axes Trailer or next to the container loaded directly on the platform of the truck.
  • the air conditioning system with fresh air admixture connected to a power supplier must be, according to the prior art on the outside of an end wall attached to the container or inside it, usually a so-called technical room, arranged. This space is separated from the working space of the container equipped with air inlet and outlet openings.
  • the task to be solved with the invention is that for the electrical Power supply and / or air conditioning of mobile work rooms necessary procedural Arrange components so that only the components have a partial surface to the outside air, which for the energy and air exchange with the Environment are physically imperative.
  • the system components for energy provision (energy conversion), Heating and cooling arranged in a hermetically sealed room, preferably a part of the container technical room or plant housing (in the case of a freestanding or attached to the outside of the container for a system that can only be loaded).
  • a hermetically sealed room preferably a part of the container technical room or plant housing (in the case of a freestanding or attached to the outside of the container for a system that can only be loaded).
  • the Inner walls of the cooling room are gap-free and for residue-free cleaning designed with hot liquids and chemicals.
  • the wastewater is on Soil collected.
  • the temperature levels of the waste heat differ.
  • the Engine cooling water around 115 ° C is common.
  • the same temperature can, if appropriate Insulation class can be achieved in the generator.
  • the temperature of the heat transfer medium are only a few degrees above the ambient temperature.
  • the limit is around 7 to 8 kW mech., It is in the available from known container designs for the technical room Space according to the invention constructively possible, part of the outer wall of the Train the machine room as a heat exchanger. This is on the inside flowed through by cooling water, on the outside by the cooling air (ambient air) blown.
  • the conceptually most consistent solution with minimal adjustment effort Commercially available and militarily imported devices, the arrangement of Intermediate circuits with liquid heat transfer medium (and circulation pump) between the Heat sources of energy supply and air conditioning and the external, as required dimensioned liquid-air heat exchangers.
  • the heat feed in the intermediate circuits with an adjusted temperature level is carried out by means of compact plate heat exchangers.
  • the heat transfer fluid consists of a Water-antifreeze mixture with one of the minimum operating and storage temperature corresponding mixing percentage. To compensate for the thermal Expansion vessels serve to maintain a certain amount of fluid serve the small possible with the opening of the quick couplings To cover fluid loss.
  • That a brine intermediate circuit also on the evaporator side for room and device cooling, can be useful in addition to the modular structure still from the advantage that by interconnecting the two brine circuits high waste heat in the container this waste heat at low to medium Ambient temperatures without operating the cooling system directly to the environment can be dissipated.
  • the outside part, through which ambient air flows, with heat exchangers and blower (s), which is hermetically separated from the inner part of the plant can be a compartment of the Technical room (system housing) with air inlet and outlet grilles or as Detachable insert into the partially open structure of the technical room or SEA housing be used.
  • a contaminated cooling unit can also limited space as an independent unit and in operation in a few meters from the container. In particular, this can then become necessary if an arrangement due to high performance requirements the cooling room next to the technical room is no longer possible.
  • the The cooling unit, which has to be loaded separately, is then for the operation, which is no longer mobile is possible with at least 4 liquid lines, the power cable and possibly one Connect the control line to the container (or the SEA block).
  • the spatial division is independent of the construction and size of the container in work room 1, machine room 2 and cooling room 4, Fig. 1.
  • the block diagram this figure corresponds to a basic equipment of self-sufficient energy supply and Air conditioning.
  • the main subsystems / components for this are the fresh air supply 21 with inlet filter 22 and blower 23, internal combustion engine 24 with coupled Generator 25, exhaust gas discharge 26 and pump-driven cooling water circuit 27, refrigerant circuit with compressor and control 28 and control cabinet with cooling 29.
  • Fresh air 21, electricity 11 and refrigerant 12 are in the work area out, in which the evaporator with circulating air fan 13 on the wall or on the Ceiling are arranged.
  • the heat exchangers 41 and 42 which correspond to the heat transfer medium Quick couplings 43 and 44 with the motor / generator cooling circuit 27 and Refrigerant circuit 30 are connected, the engine / generator waste heat of the cooling water 31 or as a condenser, the waste heat from the work area 1.
  • the fresh air circulation causes the fan (s) 45 with inlet filter 46 and outlet grille 47 If there are 2 fans, differentiated control is possible.
  • the finned structure of the heat exchangers 41 and 42 and their arrangement in the cooling space 4 is dimensioned in addition to the correct choice of material so that a blow off with compressed air or solvent (sand, dust, aerosol particles) to no damage leads.
  • the exchange of the heat exchanger is done by loosening the attachment and Disconnect the quick couplings 43, 44 possible. Appropriate measures apply for the blower motor unit.
  • the inside surface of the cooling room is smooth, with appropriate material resistance (through choice of material or decontaminable Lacquer coating). The waste water from the cleaning process is discharged to the floor.
  • FIG ABC protective ventilation system 32 expanded, the 23 with the fan switched off Working room 1 supplied with filtered fresh air.
  • the heat exchangers 41 and 42 which are also here of the heat carriers 30 and 31 flowed through directly are here as fixed in the partition 33 between machine and cooling room 2, 4 installed heat transfer points.
  • FIG. 3 The block diagram of the components in machine room 2 was starting in Fig. 3 of which in FIG. 1 is expanded by an air heater 34 heated with diesel fuel. Fresh air inlet 21 and exhaust gas outlet 26 are additionally with this inlet air and the exhaust gas.
  • the heat transfer media 30 and 31 act here on intermediate heat transfer circuits 35 and 36 by means of the plate heat exchangers 37 and 38. This turns them into diesel generators and cooling unit in almost commercial design, 24, 25, 28, Installed.
  • the brine intermediate circuits 35 and 36 become through the partition 32 Heat exchangers 41 and 42 performed in the cooling room 4.
  • waste heat from the internal combustion engine can be subjected to a further cooling water Heat exchanger to heat the circulating air flow 14 or in Supplement or instead of the electric heating a hot water heating circuit heat.
  • EMC-tightness is the advantage of the present concept, in that for the Cooling room 4 none and only for the machine room 2 complex Measures for the surface coating and the few cable and pipe penetrations must be taken. Constructive precautions Doors and openings (EMC door seals and honeycomb chimneys) are eliminated.
  • FIG. 4 A simple constructive embodiment of the heat dissipation from the machine room 2 in the cooling space 4 and to the environment is shown in FIG. 4.
  • This solution as Cold plate 51 through which the heat transfer medium is exposed to ambient air Ribbing 52 is preferably suitable for smaller performances. These can be both from a low energy requirement of the container (devices and air conditioning) as well as from a significantly improved thermal insulation of the container walls result.
  • the heat exchanger 50 with the inlet and outlet 53 and 54 is heat, air and EMC-tight used in the partition 32.
  • FIG 6 shows the container part 60, the machine and cooling room 2 and 4 receives.
  • the machine room 2 is for monitoring and maintenance work through the door 61 accessible.
  • the air inlet and outlet cross sections 21, 46 and 47 are, for example in the long wall.
  • the cooling space 4 can be opened with the door 62, if necessary, even after separating the various quick couplings as a whole from the Containers are pulled out.
  • An arrangement can also be useful here be that the cooling space is horizontal, over part or all of the width of the Containers, above the engine room. The air entry is then expedient on the front, blowing out upwards.
  • each cooling circuit can also be done as a separate one Block run.

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Abstract

Energieversorgung und/oder Klimaanlage für mobile Arbeitsräume, angeordnet in einem Teilraum des Containers oder in einem Gehäuse, wobei der Raum oder Teilraum dicht gekapselt ist und die Verlustwärmen auf einem dem thermischen Prozess der Teileinheit entsprechenden Temperaturniveau mittels eines fluiden Wärmeträgers in einen von der Umgebungsluft zwangsweise durchströmten Raum herausgeführt werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft die Energieversorgung und/oder Klimatisierung von mobilen Arbeitsräumen.
Die militärischen Verbände aller Nationen verwenden für militärische, logistische, sanitäre und zivile Aufgaben der verschiedensten Art entsprechend ausgerüstete Container unterschiedlicher Größe. Die Energieversorgung erfolgt bei größeren Containergruppen durch ein (auch containerisiertes) Diesel-Generator-Aggregat. Funktional einzeln eingesetzte Container müssen zur autarken Energieversorgung und/oder Klimatisierung mit einem dem Leistungs- und Kühl- bzw. Heizbedarf entsprechenden Primärenergiewandler versehen werden.
Die Erweiterung des militärischen Einsatzes in Krisengebieten und für Katastrophenfälle bei mitunter extremen klimatischen und infrastrukturellen Bedingungen erhöht den Bedarf an energetischer Autonomie, Betriebszuverlässigkeit und einfacher Wartbarkeit (Krisenreaktionskräfte). Nicht zuletzt gewinnt das Auslegungskriterium der optimierten Life-Cycle-Kosten beim Entwurf neuer Systeme zunehmend an Bedeutung.
Standardisierte Diesel-Generator-Aggregate (SEA) und eingeführte Klimaanlagen (in der Regel Teilklimaanlagen) verschiedener Leistungsstufen gehören zum festen Bestandteil der militärischen Ausrüstung. Die SEAs werden auf ein- oder zweiachsigen Anhängern oder neben dem Container direkt auf der Pritsche des LKWs verlastet. Die Klimaanlage mit Frischluftbeimischung, die mit einem Stromversorger verbunden werden muß, wird nach dem Stand der Technik außen an einer Stirnwand des Containers befestigt oder auch im Inneren desselben, meist einem sog. Technikraum, angeordnet. Dieser Raum ist vom Arbeitsraum des Containers getrennt und mit Luftein- und -austrittsöffnungen ausgestattet. Seit einigen Jahren werden auch Anlagen angeboten, die als Kompakteinheit Energieversorgung und Klimatisierung zusammenfassen. Die in jüngster Zeit verstärkt aktuelle Forderung einer auch ABC-sicheren Frischluftversorgung personenbesetzter Container muß durch den Anbau von Schwebstoff- und Gasfiltern zusammen mit einem Hochdruck-Radialgebläse befriedigt werden.
Mit dieser allein dem Überleben des Personals dienenden Maßnahme ist nichts gegen die Kontamination der von Außenluft beaufschlagten technischen Einrichtungen getan. Praktisch können nur zugängliche glatte Oberflächen, im wesentlichen die Containeraußenwände, mit thermischen oder chemischen Mitteln dekontaminiert werden, nicht aber Luftkanäle, Wärmetauscher, Rohrleitungen und Kabelschächte mit den zugehörigen Armaturen und elektrisch/elektronischen Komponenten.
Der vorwiegend aus Gründen geringer Geräuschemission voll gekapselte Verbrennungsmotor, wassergekühlt und oft verbunden mit einem wassergekühlten Generator, entspricht bereits näherungsweise diesen Anforderungen. Insgesamt sind jedoch weder konstruktiv noch in der logistischen Organisation Lösungen bekannt, um die Energieversorgung und Klimatisierung, also die Fortsetzung der Containerfunktion nach einem ABC-Angriff, in angemessener Zeit zu gewährleisten. Damit handelt es sich dann mehr oder weniger um einen Totalausfall dieser Geräte infolge der ABC-Belastung mit der zusätzlichen Schwierigkeit einer höchst aufwendigen Entsorgung.
Die Aufgabe, die mit der Erfindung gelöst werden soll, ist die für die elektrische Energieversorgung oder/und Klimatisierung mobiler Arbeitsräume notwendigen verfahrenstechnischen Komponenten so anzuordnen, dass nur die Bauteile eine Teiloberfläche zur Außenluft aufweisen, die für den Energie- und Luftaustausch mit der Umgebung physikalisch zwingend erforderlich sind.
Nach dem Stand der Technik ist für die autarke Energieversorgung oder/und Klimatisierung für die folgenden Funktionen ein Luftaustausch (Ansaugen, Ausblasen) mit der Umgebung notwendig:
  • Frischluft/Abluft zur Belüftung des personenbesetzten Container-Innenraums. Im Falle von hohen Luftwechselzahlen, wie z. B. als Operationsraum oder Intensivstation ausgerüstete Container, empfiehlt sich zur Senkung des Energiebedarfs beim Heizen und Kühlen die Anordnung eines regenerativen Wärmetauschers.
  • Verbrennungsluft/Abgas und Kühlluft für den Verbrennungsmotor (luft- oder wassergekühlt).
  • Die Klimatisierung ist bis auf den beigemischten, meist geringen Frischluftanteil, ein Erwärmen oder Kühlen der Container-Umluft. Ein weiterer Bedarf an Außenluft ergibt sich zum Betreiben des Brenners im Falle einer Öl- oder Gasluftheizung, nicht beim elektrischen Heizen. Beim Kühlen (Kompressor mit Kältemittelkreis) muß die Raum- und Prozeßabwärme vom Kondensator an die Umgebung abgeführt werden.
  • Die Lufttrocknung/-befeuchtung, Bestandteil einer Vollklimaanlage, bleiben qualitativ ohne Einfluß auf den beschriebenen Luftaustausch.
Ausschließlich für die Atemluft und die Verbrennungsluft des Primärenergiewandlers ist Umgebungsluft als physikalische Stoffqualität notwendig. In allen anderen Bedarfsfällen ist Luft nur Energieträger, damit gegen einen anderen Stoffstrom austauschbar.
Erfindungsgemäß werden die Systemkomponenten zur Energiebereitstellung (Energieumwandlung), Heizung und Kühlung in einem hermetisch gekapselten Raum angeordnet, vorzugsweise einem Teil des Container-Technikraumes oder Anlagengehäuses (im Falle einer an den Container außen angebrachten oder freistehenden für sich allein verlastbaren Anlage). Die Abfuhr der auf verschiedenen Temperaturniveaus anfallenden Abwärmen (Verbrennungsmotor, Generator, Kondensator, elektrische Komponenten) an die Umgebung erfolgt entweder durch zwischengeschaltete, abtrennbare Flüssigkeitskreise oder durch für einen wirkungsvollen Wärmeübergang ausgebildete Oberflächen (Verrippung, Wärmeleitrohre). Die der möglicherweise staub-, sand- oder ABC-belasteten Umgebungsluft ausgesetzten Oberflächen (der Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher oder die berippten Wandfächen), einschließlich der die Umgebungsluft umwälzenden Gebläse mit Antrieb, sind für eine rasche und gründliche Dekontamination und mechanische Reinigung dimensioniert (Geometrie, Material) bzw. mit wenigen Handgriffen zu demontieren und auszutauschen. Die Innenwände des Kühlungsraumes sind spaltfrei und für eine rückstandsfreie Reinigung mit heißen Flüssigkeiten und Chemikalien ausgelegt. Das Abwasser wird am Boden gesammelt.
Die Abwärmen, die mit den Abgasen des Dieselmotors und einer mit fossilen Energieträgern betriebenen Heizung anfallen, brauchen bei den vorliegenden konstruktiven Überlegungen nur teilweise berücksichtigt zu werden; chemisch gar nicht, die hohen Verbrennungstemperaturen dekontaminieren zuverlässig die möglicherweise belastete angesaugte Verbrennungsluft. Die Lufteintrittsfilter sind leicht auszutauschen.
Prinzipbedingt unterscheiden sich die Temperaturniveaus der Abwärmen. Für das Kühlwasser des Motors sind um 115 °C üblich. Die gleiche Temperatur kann bei entsprechender Isolationsklasse im Generator erreicht werden. Für die Kühlung elektrische Verlustwärme abgebender Geräte sollte, ebenso wie für den Kondensator (hier im Interesse einer möglichst hohen Leistungsziffer), die Temperatur des Wärmeträgers nur wenige Grade über der Umgebungstemperatur liegen.
Damit ergeben sich bei kompletten Anlagen, autarker Energieversorgung mit Diesel-Generator-Aggregat und Klimaanlage mit Heizung und Kühlung (evtl. zwei Kreise für Raum- und Gerätekühlung), zweckmäßigerweise mindestens zwei unabhängige Wege der Abwärmeabgabe aus dem gekapselten Anlagenraum. Dabei kann ein Transportweg, parallel oder in Reihe geschaltet, der Kühlung eines oder mehrerer Aggregate dienen.
Im Falle kleinerer Motorleistungen, die Grenze liegt etwa bei 7 bis 8 kW mech., ist es bei dem von bekannten Containerkonstruktionen für den Technikraum verfügbaren Raumangebot erfindungsgemäß konstruktiv möglich, einen Teil der Außenwand des Maschinenraums als Wärmetauscher auszubilden. Auf der Innenseite wird dieser vom Kühlwasser durchströmt, auf der Außenseite von der Kühlluft (Umgebungsluft) angeblasen.
Eine Intensivierung des Wärmeübergangs und damit eine Verringerung des Raumbedarfs wird dadurch erzielt, daß Wärmeleitrohre (heat pipes) für den Wärmetransport vom inneren Kühlwasser (Motor- und Abgaskühler, Schalldämpfer) durch das hermetisch dichte Gehäuse nach außen vorgesehen werden. Die Abwärme des vom Motor angetriebenen Generators erhöht den Motorabwärmestrom bei heute günstigen Generatorwirkungsgraden von 70 bis 90 % nur um 5 bis 15 %. Die Luftkühlung des Motors und Generators mit Wärmetransport durch Wärmeleitrohre durch die Gehäusewand nach außen scheidet aus Gründen des höheren Raumbedarfs und wesentlich höherer Investitionskosten praktisch aus.
Für die Abfuhr der Kondensationswärme gelten ähnliche Überlegungen, wobei der Betrag je nach Temperaturdifferenz Umgebung - Containerinnenraum um 30 bis 60 % über der thermischen Kühlleistung liegt.
Die konzeptionell einfachste Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist, Motorkühler und Kondensator nach außen zu verlegen. Dies verstößt aber gegen die Anforderung eines modularen, kompakten und wartungsfreundlichen Aufbaus aufgrund der erforderlichen Leitungsdurchführungen durch die Trennwand von Maschinen- und Kühlraum, die verlötet und mit Schnellkupplungen ausgerüstet werden, um im Falle des Austauschs der kontaminierten Außeneinheit die äußeren Teilkreise von den inneren zu trennen.
Die konzeptionell konsequenteste Lösung, bei gleichzeitig minimalem Anpassungsaufwand handelsüblich und militärisch eingeführter Geräte, ist die Anordnung von Zwischenkreisen mit flüssigem Wärmeträger (und Zirkulationspumpe) zwischen den Wärmequellen der Energiebereitstellung und Klimatisierung und den äußeren, anforderungsgemäß dimensionierten Flüssigkeits-Luft-Wärmetauschern. Die Wärmeeinspeisung in die Zwischenkreise mit angepaßtem Temperaturniveau erfolgt mittels kompakten Platten-Wärmetauschern. Die Wärmeträgerflüssigkeit besteht aus einem Wasser-Frostschutzmittelgemisch mit einem der minimalen Einsatz- und Lagertemperatur entsprechenden Mischungsprozentsatz. Zum Ausgleich der thermischen Dehnung dienen Ausgleichsgefäße, die auch einer gewissen Flüssigkeitsspeicherung dienen, um die mit dem Öffnen der Schnellkupplungen doch möglichen geringen Flüssigkeitsverlust abzudecken.
Dass ein Solezwischenkreis auch auf der Verdampferseite für die Raum- und Gerätekühlung, in Ergänzung des modularen Aufbaus zweckmäßig sein kann, ergibt sich noch aus dem Vorteil, dass durch Zusammenschaltung der beiden Solekreise bei einem hohen Abwärmeanfall im Container diese Abwärme bei niedrigen bis mittleren Umgebungstemperaturen ohne Betrieb der Kühlanlage direkt an die Umgebung abgeführt werden kann.
Der von Umgebungsluft durchströmte Außenteil mit Wärmetauschern und Gebläse(n), der vom inneren Anlagenteil hermetisch getrennt ist, kann als ein Abteil des Technikraums (Anlagengehäuses) mit Luftein- und -austrittsgittern oder auch als lösbarer Einschub in die teilweise offene Struktur des Technikraumes oder SEA-Gehäuses eingesetzt werden. Eine solche kontaminierbare Kühleinheit kann auch bei begrenzten Raumverhältnissen als selbständige Einheit verlastet und im Betrieb in einigen Metern Abstand vom Container aufgestellt werden. Dies kann insbesondere dann erforderlich werden, wenn infolge hoher Leistungsanforderungen eine Anordnung des Kühlungsraums neben dem Technikraum nicht mehr möglich ist. Die getrennt zu verlastende Kühleinheit ist dann für den Betrieb, der mobil nicht mehr möglich ist, mit mindestens 4 Flüssigkeitsleitungen, dem Stromkabel und ggf. einer Steuerleitung mit dem Container (oder dem SEA-Block) zu verbinden.
Da alle empfindlichen Bauteile im Technikraum oder SEA-Gehäuse nicht mehr mit der Außenluft in Berührung kommen und die außen angeordneten Kühler, zusammen mit schwallwassergeschützten Gebläsemotoren, ebenso einfach von mechanischen (Staub und Sand) wie biologisch-chemischen Verschmutzungen (ABC) gereinigt werden können, kann mit diesem Konzept die Anwendung voluminöser Sandfilter (mit eigenem Gebläse) entfallen. Nur die Atemluft für die im Container arbeitenden Personen muß noch gefiltert werden. Diese Reduktion des Reinluftbedarfs, und damit der Gebläseleistung, die ihrerseits vom Diesel-Generator-Aggregat zu liefern ist, erreicht bei einem 20'-Container der üblichen militärischen Nutzung einen Wert von etwa 98 %, bei zweifach ausziehbaren Containern, die z. B. als Operationsraum eingerichtet sind, noch bis zu 90 %.
Mit den folgenden Figuren werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
das Blockschema der Aggregate und Komponenten in einer Anordnung mit der direkten Durchführung des Motor- und Generatorkühlwassers sowie des Kältemittels zu den Wärmetauschern im Kühlraum,
Fig. 2
das Blockschema nach Fig. 1 mit ABC-Schutzbelüftung in einer Anordnung mit in der Trennwand zwischen Maschinen- und Kühlraum eingelassenen Wärmetauschern,
Fig. 3
das Blockschema nach Fig. 1 mit Ölluftheizung in einer Anordnung mit einem Wärmetauscher-Zwischenkreis im Maschinenraum und Wärmetauschern im Kühlungsraum,
Fig. 4
die konstruktive Ausführung eines Wärmetauschers in der Trennwand mit luftseitigen Kühlrippen,
Fig. 5
einen Wärmetauscher der gleichen Funktion wie nach Fig. 4 mit Unterstützung des Wärmetransports durch Wärmeleitrohre,
Fig. 6
die perspektivische Ansicht eines Containers mit Luftein- und -austrittsgitter in der Türe des Kühlungsraumes.
Unabhängig von der Bauweise und Größe des Containers ist die räumliche Aufteilung in Arbeitsraum 1, Maschinenraum 2 und Kühlungsraum 4, Fig. 1. Das Blockschaltbild dieser Figur entspricht einer Grundausstattung von autarker Energieversorgung und Klimatisierung. Die wesentlichen Untersysteme/Komponenten dazu sind die Frischluftzufuhr 21 mit Eintrittsfilter 22 und Gebläse 23, Verbrennungsmotor 24 mit angekoppeltem Generator 25, Abgasabführung 26 und pumpengetriebenem Kühlwasserkreis 27, Kältemittelkreis mit Verdichter und Regelung 28 und Schaltschrank mit Kühlung 29. Frischluft 21, Strom 11 und Kältemittel 12 werden in den Arbeitsraum geführt, in dem auch der Verdampfer mit Umluftlüfter 13 an der Wand oder an der Decke angeordnet sind.
Die Wärmetauscher 41 und 42, die mit dem Wärmeträgermedium entsprechenden Schnellkupplungen 43 und 44 mit dem Motor-/Generator-Kühlkreis 27 und dem Kältemittelkreis 30 verbunden sind, führen die Motor-/Generator-Abwärme des Kühlwassers 31 bzw. als Kondensator die Abwärme des Arbeitsraumes 1 ab. Die Frischluftzirkulation bewirkt das/die Gebläse 45 mit Eintrittsfilter 46 und Austrittsgitter 47. Im Falle von 2 Gebläsen ist eine differenzierte Regelung möglich.
Die Lamellenstruktur der Wärmetauscher 41 und 42 und ihre Anordnung im Kühlungsraum 4 ist neben der richtigen Materialwahl so dimensioniert, daß ein Abblasen mit Druckluft oder Lösungsmittel (Sand, Staub, Aerosolpartikel) zu keiner Beschädigung führt. Der Austausch der Wärmetauscher ist durch Lösen der Befestigung und Trennen der Schnellkupplungen 43, 44 möglich. Entsprechende Maßnahmen gelten für die Gebläse-Motor-Einheit. Die Innenoberfläche des Kühlungsraumes ist glatt, mit entsprechender Materialresistenz (durch Materialwahl oder dekontaminierbare Lackbeschichtung). Das Abwasser der Reinigung wird am Boden abgeführt.
Das Blockschema der Komponenten im Maschinenraum 2 wurde in Fig. 2 um die ABC-Schutzbelüftungsanlage 32 erweitert, die bei abgeschaltetem Gebläse 23 den Arbeitsraum 1 mit gefilterter Frischluft versorgt.
Die Wärmetauscher 41 und 42, die hier auch von den Wärmeträgern 30 und 31 direkt durchströmt werden, sind hier als fest in der Trennwand 33 zwischen Maschinen- und Kühlungsraum 2, 4 installierte Wärmeübergabestellen, ausgebildet.
Das Blockschema der Komponenten im Maschinenraum 2 wurde in Fig. 3, ausgehend von dem in Fig. 1, um eine mit Dieselkraftstoff beheizte Luftheizung 34 erweitert. Frischlufteintritt 21 und Abgasaustritt 26 werden zusätzlich mit dieser Eintrittsluft und dem Abgas beaufschlagt.
Die Wärmeträgermedien 30 und 31 beaufschlagen hier Wärmeträgerzwischenkreise 35 und 36 mittels den Plattenwärmetauschern 37 und 38. Damit werden Diesel-Generator und Kühlaggregat in nahezu handelsüblicher Ausführungsform, 24, 25, 28, installiert. Die Solezwischenkreise 35 und 36 werden durch die Trennwand 32 zu den Wärmetauschern 41 und 42 im Kühlungsraum 4 geführt.
Weitere energetisch vorteilhafte Ausführungsformen der Energieversorgung und Klimatisierung können sich mit der Umschaltung des Kältemittelkreises auf den Wärmepumpenbetrieb ergeben. Durch den Tausch der Kondensator-Verdampfer-Funktion kehrt sich die Wärmetransportrichtung der Kreise 30 und 39 um.
Die Nutzung der Abwärme des Verbrennungsmotors kann mit einem weiteren Kühlwasser-beaufschlagten Wärmetauscher den Umluftstrom 14 erwärmen oder auch in Ergänzung oder anstatt der elektrischen Heizung einen Warmwasser-Heizkreis erwärmen.
Dass die Klimaanlage, als Teil einer kompletten Anlage oder für sich allein, auch aus einem geeigneten Fremdnetz versorgt werden kann, ändert nichts am Konzept. Hinsichtlich EMV-Dichtigkeit ist das vorliegende Konzept von Vorteil, in dem für den Kühlungsraum 4 keinerlei und für den Maschinenraum 2 nur begrenzt aufwendige Maßnahmen bei der Oberflächenbeschichtung und den wenigen Kabel- und Rohrleitungsdurchführungen getroffen werden müssen. Konstruktive Vorkehrungen an Türen und Öffnungen (EMV-Türdichtungen und Wabenkamine) entfallen.
Eine einfache konstruktive Ausführungsform der Wärmeabfuhr aus dem Maschinenraum 2 in den Kühlungsraum 4 und an die Umgebung zeigt Fig. 4. Diese Lösung als vom Wärmeträger durchflossene Cold Plate 51 mit Umgebungsluft beaufschlagter Verrippung 52 ist bevorzugt geeignet für kleinere Leistungen. Diese können sich sowohl aus einem geringen Energiebedarf des Containers (Geräte und Klimatisierung) als auch aus einer wesentlichen verbesserten Wärmedämmung der Containerwände ergeben. Der Wärmetauscher 50 mit dem Zu- und Ablauf 53 und 54 wird wärme-, luft- und EMV-dicht in die Trennwand 32 eingesetzt.
Mit der Ausführungsform von Fig. 5 wird bei gleichem Konstruktionsprinzip der Wärmeübergang mit der Anordnung von Wärmeleitrohren 55 zwischen Flüssigkeitskreis 53 und Luftkreis 56 deutlich verbessert.
Fig. 6 zeigt den Containerteil 60, der den Maschinen- und Kühlungsraum 2 und 4 aufnimmt.
Der Maschinenraum 2 ist für Überwachungs- und Wartungsarbeiten durch die Tür 61 zugänglich. Die Luftein- und -austrittsquerschnitte 21, 46 und 47 befinden sich beispielsweise in der Längswand. Der Kühlungsraum 4 kann mit der Tür 62 geöffnet, ggf. auch nach Trennung der verschiedenen Schnellkupplungen als Ganzes aus dem Container herausgezogen werden. Hierbei kann auch eine Anordnung zweckmäßig sein, daß der Kühlungsraum horizontal, über einen Teil oder die gesamte Breite des Containers, über dem Maschinenraum liegt. Der Lufteintritt erfolgt dann zweckmäßigerweise an der Stirnseite, das Ausblasen nach oben.
Bei einer vom Container (oder vom Diesel-Generator-Aggregat) getrennten Ausführung des Kühlungsraums kann die Wärmeabfuhr jedes Kühlkreises auch als eigener Block ausgeführt werden.

Claims (8)

  1. Energieversorgung und/oder Klimaanlage für mobile Arbeitsräume, angeordnet in einem Teilraum des Containers oder in einem Gehäuse, bestehend aus Diesel-Generator-Aggregat, Voll- oder Teilklimaanlage, Frischluftversorgung und Steuerung, erforderlichenfalls mit den Zubehörkomponenten Brennstoffheizung, ABC-Schutzbelüftung, Fremdnetzeinspeisung und -versorgung dadurch gekennzeichnet, dass der Raum für die genannten Teileinheiten dicht gekapselt ist und die Verlustwärmen auf einem dem thermischen Prozeß der Teileinheit entsprechenden Temperaturniveau mittels eines fluiden Wärmeträgers in einen von der Umgebungsluft zwangsweise durchströmten Raum herausgeführt werden.
  2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträger aus dem Maschinenraum durch geschirmte Rohrleitungen zu den Wärmetauschern im Kühlungsraum geführt werden.
  3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmetauscher in der Trennwand zwischen Maschinen- und Kühlungsraum eingesetzt sind, die auf der einen Seite von dem fluiden Wärmeträger, auf der anderen Seite von der Umgebungsluft beaufschlagt sind, wobei der Wärmeübergang dazwischen durch Wärmeleitung in Wärmetauschermaterial erfolgt.
  4. Anlage nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransport durch Wärmeleitrohre in der Trennwand zwischen den von den Wärmeträgern durchströmten Kammern unterstützt wird.
  5. Anlage nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Wärmeträger-Zwischenkreise eine Trennung zwischen dem Kreis des Wärmeanfalls und dem in den Kühlungsraum geführten Wärmeträgerkreis besteht.
  6. Anlage nach Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Umgebungsluft Wärme abgebenden Oberflächen sowie die Innenoberflächen des Kühlungsraumes unter Vermeidung enger Spalte und unzugänglicher Oberflächen so dimensioniert sind, daß mit Feldmitteln eine rasche Säuberung und Dekontamination von ABC-Chemikalien, Sand und Staub möglich ist.
  7. Anlage nach Ansprüchen 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungsraum als Ganzes mit Gebläse(n) und ggf. Wärmetauschern nach Trennung der Wärmeträgerleitungen aus dem Container oder SEA-Gehäuse entnommen werden kann.
  8. Anlage nach Ansprüchen 1 bis 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlungsraum als eine oder den einzelnen Kühlkreisen zugeordnete, getrennt verlastbare Baueinheit ausgebildet ist.
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