DE102010030014A1

DE102010030014A1 - Mobile Einsatzzentrale, Verfahren zum Betrieb einer Klimaeinheit und Verfahren zum Beheizen eines Arbeitsraums

Info

Publication number: DE102010030014A1
Application number: DE102010030014A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kaiser
Original assignee: Fischer Panda GmbH
Current assignee: Fischer Panda GmbH
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2012-03-29

Abstract

Mobile Einsatzzentrale mit einen der Aufnahme von Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen sowie Bedienpersonal dienenden, von einem Gehäuse umgebenen Arbeitsraum und mit einer Anzahl von Funktionseinheiten umfassend eine Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie, eine Verteileinheit zur Verteilung der elektrischen Energie, eine Klimaeinheit zur Klimatisierung des Arbeitsraums und eine Steuereinheit zur Koordination der Funktionseinheiten, wobei die Funktionseinheiten in einem zu dem Arbeitsraum benachbarten Versorgungsraum angeordnet sind und wobei der Versorgungsraum und der Arbeitsraum gemeinsam in dem Gehäuse angeordnet sind und durch eine Zwischenwandung voneinander getrennt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Einsatzzentrale mit einen der Aufnahme von Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen sowie Bedienpersonal dienenden, von einem Gehäuse umgebenen Arbeitsraum und mit einer Anzahl von Funktionseinheiten umfassend eine Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie, eine Verteileinheit zur Verteilung der elektrischen Energie, eine Klimaeinheit zur Klimatisierung des Arbeitsraums und eine Steuerungseinheit zur Koordination der Funktionseinheiten.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaeinheit für eine mobile Einsatzzentrale, wobei eine Energieerzeugungseinheit eine elektrische Leistung bereitstellt und wobei die elektrische Leistung mittels einer Verteileinheit einer Anzahl von elektrischen Verbrauchern und der Klimaeinheit zugeführt wird.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beheizen eines Arbeitsraums für eine mobile Einsatzzentrale mittels einer Versorgungseinrichtung, wobei die Versorgungseinrichtung eine elektrisch betätigbare Heizeinheit und eine Energieerzeugungseinheit mit einem Generator und mit einem den Generator antreibenden Verbrennungsmotor aufweist und wobei die Energie zur Betätigung der elektrischen Heizeinheit von der Energieversorgungseinheit bereitgestellt wird.
Mobile Einsatzzentralen dienen beispielsweise der Feuerwehr, dem technischen Hilfswerk oder beim Militär als lokale Kommando- bzw. Kommunikationszentren, von denen ein Hilfseinsatz oder eine militärische Operation koordiniert werden. Typischerweise kommt hierbei ein Container, beispielsweise ein umgebauter, mittels eines Sattelzugs transportierbarer Seefrachtcontainer zum Einsatz. Der Container umgibt einen Arbeitsraum, in dem verschiedene Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen, beispielsweise Computer oder Funkeinrichtungen, von speziell geschultem Bedienpersonal betrieben werden. Um einen autarken Betrieb der mobilen Einsatzzentrale zu gewährleisten, sind eine Reihe von Funktionseinheiten, insbesondere eine Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie, eine Verteileinheit zur Verteilung der elektrischen Energie, eine Klimaeinheit zur Klimatisierung des Arbeitsraums sowie eine Steuerungseinheit zur Koordination des Zusammenwirkens der Funktionseinheiten vorgesehen. Die verschiedenen Funktionseinheiten sind beispielsweise von außen an den Container angeflanscht. Sie sind damit den Witterungseinflüssen weitgehend ungeschützt ausgesetzt und darüber hinaus anfällig für Manipulationen. Ferner besteht die Gefahr, dass die Funktionseinheiten während des Transports beschädigt werden. Es ist auch bekannt, die Funktionseinheiten in einem separaten, neben dem Container platzierten Versorgungsraum anzuordnen. Dies erschwert die Logistik und die Inbetriebnahme der mobilen Einsatzzentrale vor Ort. Weiterhin handelt es sich bei den Funktionseinheiten – maßgeblich aufgrund der geringen Stückzahl, in der die mobilen Einsatzzentralen heute gefertigt werden – um ursprünglich für andere Einsatzzwecke entwickelte Baueinheiten, die untereinander weder räumlich noch funktional integriert ausgeführt sind. Aufgrund der fehlenden Integration beanspruchen die Funktionseinheiten einen erheblichen Bauraum mit der Folge, dass heute verwendete mobilen Einsatzzentralen vergleichsweise sperrig bauen. Darüber hinaus ist der Austausch einzelner Funktionseinheiten zeitaufwendig, da auf das Vorsehen einheitlicher Schnittstellen verzichtet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine mobilen Einsatzzentrale sowie Verfahren zum Betrieb derselben derart weiterzubilden, dass eine räumliche bzw. funktionale Integration der Funktionseinheiten und eine kompakte Bauform bewirkt werden.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsraum und der Arbeitsraum gemeinsam in dem Gehäuse angeordnet sind und durch eine Zwischenwandung voneinander getrennt sind.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Funktionseinheiten geschützt in einem Gehäuse untergebracht sind. Der zur Aufnahme der Funktionseinheiten dienende Versorgungsraum kann beispielsweise geräuschgedämmt bzw. thermisch isoliert ausgebildet sein. Die Funktionseinheiten sind in dem Versorgungsraum den Umgebungseinflüssen, beispielsweise Temperaturschwankungen oder Niederschlag, und vor Manipulation geschützt angeordnet. Durch die Anordnung der Funktionseinheiten in dem Gehäuse vereinfachen sich darüber hinaus der Transport und die Inbetriebnahme der mobilen Einsatzzentrale. Unverändert ist der Arbeitsraum geschlossen ausgebildet und durch eine Zwischenwandung von dem Versorgungsraum getrennt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Versorgungsraum mindestens ein von außen zugänglicher bzw. entnehmbarer Aggregatträger angeordnet. An dem Aggregatträger sind die Funktionseinheiten derart befestigt, dass auch die Funktionseinheiten von außen zugänglich bzw. mit dem Aggregatträger aus dem Versorgungsraum entnehmbar sind. Vorteilhaft vereinfachen sich hierdurch der Austausch und die Wartung der einzelnen Funktionseinheiten. Die Funktionseinheiten können in dem Versorgungsraum sehr kompakt angeordnet werden, da diese zum Zwecke des Austauschs mit den Aggregatträgern entnommen werden können. Außerdem können die Funktionseinheiten in dem Versorgungsraum zugänglich gemacht werden, indem beispielsweise verschließbare Zugangsöffnungen (Klappen, Türen) vorgesehen sind. Da das Bedienpersonal demzufolge den Versorgungsraum nicht betreten muss, wird eine kompakte, den zur Verfügung stehenden Bauraum optimal nutzende Anordnung der Funktionseinheiten in dem Versorgungsraum möglich. Der Arbeitsraum kann daher groß ausgeführt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Funktionseinheiten miteinander verbindenden Leitungsabschnitte bzw. die von einem Aggregatträger zu einem anderen Aggregatträger geführten Leitungsabschnitte bzw. die von dem Versorgungsraum in den Arbeitsraum geführten Leitungsabschnitte mehrteilig ausgeführt und durch Verbindungsmodule lösbar miteinander verbunden. Vorteilhaft vereinfacht sich die Montage und Demontage der einzelnen Funktionseinheiten sowie die Entnahme der Aggregatträger aus dem Versorgungsraum durch das Vorsehen der Verbindungsmodule. Die Verbindungsmodule können beispielsweise als Schnellkupplungen ausgeführt sein. Die Verbindungsmodule können sowohl an Strom führenden Leitungsabschnitten (elektrische Verkabelung) als auch an Fluid führenden Leitungsabschnitten (Kühlmittelkreislauf, Gebläsekreislauf der Klimaeinheit) vorgesehen sein. Insbesondere bei Fluid führenden Leitungsabschnitten können die Verbindungsmodule als selbstdichtende Verbindungsmodule bzw. Schnellverschlüsse so ausgeführt sein, dass die getrennten Leitungsabschnitte an den Trennstellen verschlossen sind. Bei der Montage bzw. Demontage kann daher auf das Ablassen des Fluids (Kühlflüssigkeit) verzichtet werden mit der Folge, dass die Wartung bzw. der Austausch der Funktionseinheiten besonders schnell und einfach vorgenommen werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann als eine weitere Funktionseinheit eine verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit vorgesehen werden, welche einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf mit der Energieversorgungseinheit aufweist. Die über den gemeinsamen Kühlmittelkreislauf vorgewärmte Energieversorgungseinheit besteht typischerweise aus einem die elektrische Energie bereitstellenden Generator und einem Verbrennungsmotor zum Antrieb des Generators. Vorteilhaft wird durch die räumliche und funktionale Integration der Energieversorgungseinheit und der verbrennungsmotorisch betätigbaren Heizeinheit die Möglichkeit geschaffen, sowohl den Arbeitsraum als auch die Energieversorgungseinheit zu beheizen. Dies ist insbesondere unmittelbar nach der Inbetriebnahme der mobilen Einsatzzentrale vorteilhaft, da durch das verbrennungsmotorisch betätigbare Heizelement die Energieversorgungseinheit besonders schnell auf eine minimale Betriebstemperatur erwärmt und zugleich der Arbeitsraum aufgeheizt werden kann. Vorteile ergeben sich ferner beim Einsatz unter extremen Bedingungen, beispielsweise in arktischen Klimazonen oder im Gebirge. Die räumliche und funktionale Integration sorgt darüber hinaus für einen geringen Bauraumbedarf. Schließlich kann während des stationären Betriebs die verbrennungsmotorisch betätigte Heizeinheit abgeschaltet und der Arbeitsraum allein über die beim Betrieb der Energieversorgungseinheit anfallende Abwärme erwärmt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der gemeinsame Kühlmittelkreislauf zumindest abschnittsweise durch den Arbeitsraum verlegt. Vorteilhaft kann der Arbeitsraum durch die verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit oder mittels der in der Energieversorgungseinheit anfallenden Abwärme beheizt werden. Die elektrisch betätigbare Heizeinheit kann aus diesem Grund kleiner dimensioniert werden mit der Folge, dass hierfür weniger Bauraum vorzusehen ist. Der gemeinsame Kühlmittelkreislauf kann beispielsweise über im Bodenbereich des Arbeitsraums vorgesehene und als Fußbodenheizung wirkende Heizschlaufen bzw. über einen Heizkörper verfügen.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 dadurch gekennzeichnet, dass die der Klimaeinheit zugeführte elektrische Leistung gegenüber einer von der Klimaeinheit nominell beanspruchten elektrischen Leistung reduziert wird, wenn eine von der Energieversorgungseinheit maximal zur Verfügung gestellte elektrische Leistung kleiner ist als die Summe der von den elektrischen Verbrauchern beanspruchten elektrischen Leistung und die von der Klimaeinheit nominell beanspruchten elektrische Leistung, wobei die der Klimaeinheit zugeführte elektrische Leistung kleiner oder gleich ist der Differenz zwischen der von der Energieversorgungseinheit maximal zur Verfügung gestellten elektrische Leistung und der von den elektrischen Verbrauchern beanspruchten elektrischen Leistung.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf eine Worst Case-Auslegung der Energieversorgungseinheit verzichtet und die Energieversorgungseinheit kleiner, kompakter und kostengünstiger ausgeführt werden kann. Hierzu wird die der Klimaeinheit zugeführten elektrischen Leistung reduziert, sobald die elektrischen Verbraucher besonders viel elektrische Leistung beanspruchen. Den elektrischen Verbrauchern steht dabei gleichwohl zu jeder Zeit die erforderliche elektrische Leistung zur Verfügung, so dass ihre Funktion uneingeschränkt sichergestellt ist.
Üblicherweise muss die Energieversorgungseinheit unter allen denkbaren Einsatzrandbedingungen jederzeit die von den elektrischen Verbrauchern und die von der Klimaeinheit maximal beanspruchte elektrische Leistung zur Verfügung stellen können. Dies gilt beispielsweise auch, wenn die Energieversorgungseinheit in extremen Höhenlagen oberhalb von 3000 Höhenmetern betrieben wird und die Energieversorgungseinheit aufgrund der dünnen Höhenluft eine geringere als die nominelle elektrische Leistung bereitstellt. Als Folge einer Worst Case-Auslegung ist die Energieversorgungseinheit für die ganz überwiegende Anzahl der Einsatzfälle deutlich überdimensioniert.
Nunmehr wird den elektrischen Verbrauchern, das heißt beispielsweise den im Arbeitsraum angeordneten Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen, unverändert mit der zum Betrieb derselben erforderlichen elektrischen Energie versorgt. Lediglich die Klimaeinheit wird in ihrer Leistung gedrosselt betrieben. Die Bauraumersparnis kommt wiederum der Vergrößerung des Arbeitsraums zu gute. Ein Beheizen des Arbeitsraums ist ungeachtet der mit reduzierter Leistung betriebenen Klimaeinheit beispielsweise durch eine verbrennungsmotorisch betätigte Heizeinheit möglich.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die von den elektrischen Verbrauchern beanspruchte elektrische Leistung gemessen und die von der Energieversorgungseinheit maximal zur Verfügung gestellte Energie ermittelt, indem von einer Bestimmungseinheit Positionsdaten erfasst werden. Beispielsweise kann die Bestimmungseinheit dazu dienen, die Höhenlage der Energieversorgungseinheit zu ermitteln. Vorteilhaft ist durch das Vorsehen der Bestimmungseinheit und die Bestimmung der Höhenlage zu jedem Zeitpunkt bekannt, welche Leistung die Energieversorgungseinheit maximal zur Verfügung stellen kann. Eine Verteilungseinheit, mittels der die zur Verfügung gestellte elektrische Energie an die elektrischen Verbraucher und/oder die Klimaeinheit verteilt werden kann, kann hierdurch in besonders einfacher Weise betrieben werden. Zur Bestimmung der Höhenlage kann beispielsweise der Luftdruck gemessen werden. Beispielsweise kann auch über einen GPS-Sensor in Verbindung mit Kartenmaterial die Höhenlage am gegenwärtigen Standpunkt ermittelt werden.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum mit einer von der elektrisch betätigbaren Heizeinheit bereitgestellten Wärme und mit einer beim Betrieb der Energieversorgungseinheit anfallenden Abwärme beheizt wird, sofern die Energieversorgungseinheit eine minimale Betriebstemperatur erreicht hat.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Arbeitsraum parallel Von der elektrischen Heizung und über die Abwärme der Energieversorgungseinheit beheizt wird. Die elektrische Heizeinheit kann hierdurch kleiner ausgeführt werden mit der Folge, dass eine kompakte Bauform erreicht wird und weniger Platz für die Unterbringung der Funktionseinheiten bereitgehalten werden muss. Sofern für die Energieversorgungseinheit ein Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist, der durch den Arbeitsraum verläuft zur Beheizung desselben, kommt es durch das funktionale Zusammenwirken der elektrischen Heizeinheit und der Energieversorgungseinheit zu einem weiteren Synergieeffekt: Wenn von Seiten der elektrischen Heizeinheit eine hohe Heizleistung betrieben werden muss, muss die Energieversorgungseinheit mehr elektrische Leistung zur Verfügung stellen. In der Energieversorgungseinheit steigt hierdurch der Gesamtverlust und infolge dessen die Abwärme. Durch die Zunahme der Abwärme in der Energieversorgungseinheit steigt der Beitrag, den die Energieversorgungseinheit zur Erwärmung des Arbeitsraums leisten kann und die von der elektrischen Heizeinheit bereitgestellte Wärme kann entsprechend geringer ausfallen. Aufgrund des funktionalen Zusammenwirkens von elektrisch betätigbarer Heizeinheit und Energieversorgungseinheit können die Heizleistung der Heizeinheit reduziert und damit der von der Heizeinheit beanspruchte Bauraum reduziert werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Energieversorgungseinheit vor der Inbetriebnahme derselben mittels einer verbrennungsmotorisch betätigbaren Heizeinheit auf die minimale Betriebstemperatur vorgewärmt. Der Arbeitsraum wird zumindest bis zum Erreichen der minimalen Betriebstemperatur der Energieversorgungseinheit mittels der verbrennungsmotorisch betätigbaren Heizeinheit beheizt. Vorteilhaft dient die verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit demzufolge synergetisch sowohl zum Vorwärmen der Energieversorgungseinheit als auch zum zumindest kurzfristigen Beheizen des Arbeitsraums.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen mobilen Einsatzzentrale und
2 eine Prinzipdarstellung von räumlich integrierten und funktional zusammenwirkenden Funktionseinheiten der mobilen Einsatzzentrale gemäß 1 und
3 ein Ablaufdiagramm zum Betrieb einer Klimaeinheit der mobilen Einsatzzentrale.
Eine mobile Einsatzzentrale 1 gemäß der 1 und 2 weist einen Arbeitsraum 2 und einen Versorgungsraum 3 auf. Der Arbeitsraum 2 und der Versorgungsraum 3 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 4 angeordnet und durch eine Zwischenwandung 5 voneinander getrennt. Die vorzugsweise massive und ebene Zwischenwandung 5 ist über nicht dargestellte Befestigungsmittel mit einer Innenwand des Gehäuses 4 verbunden. Beispielsweise kann die Zwischenwandung 5 lösbar an der Innenwand des Gehäuses 4 befestigt sein, so dass in Abhängigkeit von der Größe des Versorgungsraums 3 die Zwischenwandung 5 in Längsrichtung der Innenwand verschoben arretiert werden kann.
Die mobile Einsatzzentrale 1 wird beispielsweise als lokaler Kommandostand von der Feuerwehr, dem technischen Hilfswerk oder dem Militär eingesetzt. Hierbei dient der Arbeitsraum 2 zur Aufnahme von elektrischen Verbrauchern 28 (insb. Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen wie beispielsweise Rechner, Funkeinrichtungen, Radareinrichtungen und dergleichen) sowie von die Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen 28 bedienenden Bedienpersonal. In dem Versorgungsraum 3 ist eine Vielzahl von Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 angeordnet, die erforderlich sind, um die Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen 28 mit elektrischer Energie zu versorgen und den Arbeitsraum 2 zu klimatisieren bzw. zu beheizen.
Als gemeinsames Gehäuse 4 für den Arbeitsraum 2 und den Versorgungsraum 3 dient beispielsweise ein Seefrachtcontainer (10 ft Container). Typischerweise ist der Arbeitsraum 2 größer als der Versorgungsraum 3. Der Versorgungsraum 3 weist beispielsweise ein Fünftel der Größe des Arbeitsraums 2 auf. Der Versorgungsraum 3 schließt sich an einer Stirnfläche des Arbeitsraums 2 an denselben an. Das Gehäuse weist im Bereich des Arbeitsraums 2 eine Tür als Zugang für den Arbeitsraum durch das Bedienpersonal auf.
In dem Versorgungsraum 3 sind die Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 auf zwei Aggregatträgern 6 montiert angeordnet. Die zwei Aggregatträger 6 sind übereinander verbaut und erstrecken sich entlang einer Stirnseite der Gehäuses 4. Jedem Aggregatträger 6 ist eine als Tür bzw. Klappe ausgebildete Zugangsöffnung 7 zugeordnet. Über die Zugangsöffnung 7 sind die auf dem Aggregatträger 6 montierten Funktionseinheiten zugänglich. Ferner können die Aggregatträger 6 bei geöffneter Zugangsöffnung 7 mitsamt der auf ihnen montierten Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 aus dem Versorgungsraum 3 entnommen werden.
Als Funktionseinheiten sind beispielsweise eine Energieversorgungseinheit 8 zur Bereitstellung von elektrischer Energie, eine Verteileinheit 9 zur Verteilung der von der Energieversorgungseinheit 8 bereitgestellten elektrischen Energie, eine Klimaeinheit 10 zur Klimatisierung des Arbeitsraums 2, eine elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 und eine verbrennengsmotorisch betätigbare Heizeinheit 12 zur Beheizung des Arbeitsraums 2 und eine Steuereinheit 13 zur Koordination des Zusammenwirkens der anderen Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 15. Als weitere Baugruppen können auf dem Aggregatträger 6 beispielsweise ein Vorratsbehältnis 14 zur Bevorratung von Brennstoff bzw. eine Bestimmungseinheit 15 zur Erfassung von Positionsdaten der mobilen Einsatzzentrale 1 angeordnet sind.
Um eine schnelle Montage und Demontage der Aggregatträger 6 im Versorgungsraum 3 zu gewährleisten, sind diverse Leitungsabschnitte 18, 20, 23, 24, 26, 27, mit denen die Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 untereinander elektrisch verbunden sind und/oder die von dem einen Aggregatträger 6 mit dem anderen Aggregatträger 6 elektrisch verbunden werden oder die vom Versorgungsraum 3 in den Arbeitsraum 2 geführt werden, über Verbindungsmodule 16, 17 miteinander verbunden. Die Verbindungsmodule 16, 17 sind beispielsweise als Schnellkupplungen ausgeführt und dienen dazu, die Leitungsabschnitte 18, 20, 23, 24, 26, 27 schnell und zuverlässig trennen und verbinden zu können.
Die Energieversorgungseinheit 8 umfasst beispielsweise einen Generator und einen mit dem Generator zusammenwirkenden Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor der Energieversorgungseinheit 8 und die verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit 12 sind vorzugsweise über Fluidleitungsabschnitte 18 mit dem Vorratsbehältnis 14 verbunden. Die Energieversorgungseinheit 8 und die verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit 12 weisen einen gemeinsamen Kühlkreislauf 19 auf, der diverse Leitungsabschnitte 20 zur Förderung des Kühlmittels sowie eine dem Arbeitsraum 2 räumlich zugeordnete erste Heizschnittstelle 21 umfasst. Die Heizschnittstelle 21 kann beispielsweise durch eine in Schlaufen verlegte, im Bereich eines Fußbodens des Arbeitsraums 2 verlaufende und somit als Fußbodenheizung dienende Heizstrecke oder durch einen Heizkörper gebildet sein.
Die Verteileinheit 9 verteilt die von der Energieversorgungseinheit 8 bereitgestellte elektrische Energie an eine Anzahl elektrischer Verbraucher 28 (Kommunikations- und Übertragungseinrichtungen wie Rechner, Funkgeräte, Radareinrichtungen, Telefone und dergleichen), an die Klimaeinheit 10 und an die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11. Ferner dient die Verteileinheit 9 dazu, die elektrische Energie an nicht dargestellte Funktionseinheiten (zum Beispiel Pumpen bzw. Gebläseeinheit), die Steuereinheit 13 oder die Bestimmungseinheit 15 zu verteilen. Die Verteileinheit 9 ist über eine Anzahl elektrischer Leitungsabschnitte 22 mit den elektrischen Verbrauchern 28, der Klimaeinheit 10, der elektrisch betätigbaren Heizeinheit 11, sowie der Energieversorgungseinheit 8 verbunden.
Die Klimaeinheit 10 dient der Klimatisierung des Arbeitsraums 2. Sie wirkt hierzu mit einer dem Arbeitsraum 2 zugeordneten Gebläseschnittstelle 23 zusammen. Die Klimaeinheit 10 und die Gebläseschnittstelle 23 sind über den Klimaleitungsabschnitt 24 miteinander verbunden.
Die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 wirkt mit einer dem Arbeitsraum 2 zugeordneten weiteren Heizschnittstelle 25 zusammen und dient der Beheizung des Arbeitsraums 2 mittels elektrischer Energie. Die weitere Heizschnittstelle 25 ist exemplarisch als eine fluidische Heizschnittstelle (zum Beispiel Heizkörper) dargestellt und über entsprechende Leitungsabschnitte 26 mit der elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 verbunden. Alternativ kann die weitere Heizschnittstelle 25 als eine Gebläseschnittstelle ausgebildet sein.
Die verschiedenen Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 15 werden von der zentralen Steuerungseinheit 13 gesteuert. Die Steuerungseinheit 13 weist hierzu die üblichen, aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellten Bestandteile wie z. B. Mikroprozessor, Speicher, digitale und analoge Eingangs- und Ausgangsschnittstellen auf und ist über Steuerleitungsabschnitte 27 mit den anderen Funktionskomponenten 8, 9, 10, 11, 12, 15 verbunden.
Statt der dargestellten zentralen Steuerungseinheit 13 können den Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 15 zugeordnete dezentrale Steuerungseinheiten verwendet werden. Ebenso kann eine Steuerung hierarchisch ausgebildet sein mit wenigstens einzelnen Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 15 zugeordneten dezentralen Steuerungseinheiten einerseits und einer den wenigstens einzelnen dezentralen Steuerungseinheiten übergeordneten Zentralsteuerungseinheit. Die Steuerungseinheit 13 oder ein Teil derselben (Bedienfeld) kann beispielsweise im Arbeitsraum 2 angeordnet sein.
Die Bestimmungseinheit 15 ist datentechnisch über einen weiteren elektrischen Leitungsabschnitt 27 mit der Steuereinheit 13 verbunden. Die Bestimmungseinheit 15 dient der Bestimmung einer Höhenlage, in der die Energieversorgungseinheit 8 betrieben wird. Die Bestimmungseinheit 15 weist hierzu beispielsweise Mittel zur Luftdruckmessung oder einen GPS-Sensor auf, wobei durch die Verknüpfung des GPS-Signals mit Kartenmaterial die an der jeweiligen Position eingenommene Höhenlage bestimmt wird.
Die diversen Leitungsabschnitte 18, 20, 22, 24, 26, 27 sind mehrteilig ausgeführt. Sie werden über die Verbindungsmodule 16, 17 miteinander verbunden. Die den Fluidleitungsabschnitten 18, 20, 24, 26 zugeordneten Verbindungsmodule 16 sind beispielsweise als selbstdichtende Schnellverschlusskupplungen ausgebildet, die die Leitungsabschnitte 18, 20, 24, 26 beim Lösen der Verbindung selbsttätig verschließen. Auf diese Weise kann bei der Montage bzw. Demontage der beteiligten Funktionseinheiten 8, 10, 11, 12 auf das Ablassen bzw. Wiederauffüllen der in den Leitungsabschnitten 20, 24, 26 geführten Fluide verzichtet werden. Die den elektrischen Leitungsabschnitte 22, 27 zugeordneten Verbindungsmodule 17 sind ebenfalls als Schnellkupplung ausgeführt und erlauben es, die elektrischen Leitungsabschnitte 22, 27 in einfacher Weise zu trennen bzw. zu verbinden. Durch das Vorsehen der Verbindungsmodule 16, 17 sind die diversen Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 lösbar miteinander verbunden. Ferner wird die Möglichkeit geschaffen, die Aggregatträger 6 nach den Lösen der zugeordneten Verbindungsmodule 16, 17 aus dem Versorgungsraum 3 zu entnehmen. Aufgrund der Verbindungsmodule 16, 17 ist sowohl die Entnahme und das Wieder einsetzen der Aggregatträger 6 in den Versorgungsraum 3 als auch die Demontage und erneute Montage der Funktionseinheiten auf dem Aggregatträger 6 einfach und schnell möglich.
Vorteilhafte Verfahren zum Betrieb einer durch die Funktionseinheiten 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 gebildeten Versorgungseinrichtung 30 werden nachfolgend dargestellt. Sofern die Energieversorgungseinheit 8 die minimale Betriebstemperatur erreicht hat, kann der Arbeitsraum 2 durch ein Zusammenwirken der elektrisch betätigbaren Heizeinheit 11 und dem die Heizschnittstelle 21 aufweisenden Kühlmittelkreislauf 19 der Energieversorgungseinheit 8 beheizt werden. Die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 führt dem Arbeitsraum 2 hierbei eine Wärme W1 und die Heizschnittstelle 21 zumindest einen Teil W2 der in der Energieversorgungseinheit 8 anfallenden Abwärme zu. Sofern die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 mit einer hohen Leistung betrieben wird und demzufolge eine große Wärmemenge W1 zur Verfügung stellt, steigt die von der Energieversorgungseinheit 8 bereitgestellte elektrische Leistung und in der Folge die Abwärme W2, die über den Kühlmittelkreislauf 19 abgeführt und in der Heizschnittstelle 21 den Arbeitsraum 2 zugeführt werden kann. Indem die Abwärme W2 steigt, sinkt die von der elektrisch betätigbaren Heizeinheit 11 bereitzustellende Wärmemenge W1 und damit die elektrische Leistung, die von Seiten der Energieversorgungseinheit 8 zum Betrieb des elektrisch betätigbaren Heizelements 11 zur Verfügung gestellt werden muss. Letztlich bildet sich ein stationärer Betriebspunkt, in dem der Arbeitsraum 2 gemeinsam über die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 und dem die Heizschnittstelle 21 aufweisenden Kühlmittelkreislauf 19 der Energieversorgungseinheit 8 mit Wärme W1, W2 versorgt wird. Durch die Nutzung der Abwärme W2 zum Heizen des Arbeitsraums 2 kann – im Vergleich zum alleinigen Beheizen des Arbeitsraums 2 mit der elektrisch betätigbaren Heizeinheit 11 – Kraftstoff in der Größenordnung 30% bis 40% eingespart werden. Das Vorratsbehältnis 14 kann entsprechend kleiner dimensioniert und insbesondere die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 kompakte ausgeführt werden.
Sofern die minimale Betriebstemperatur der Energieversorgungseinheit 8 noch nicht erreicht ist, wird der Arbeitsraum 2 durch die verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit 12 mit Wärme W2 versorgt. Die verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit 12 ist hierbei ebenfalls dem Kühlmittelkreislauf 19 zugeordnet und erwärmt neben dem Arbeitsraum 2 auch die Energieversorgungseinheit 8. Eine Inbetriebnahme der Energieversorgungseinheit 8 kann erfolgen, sobald die aktuelle Temperatur im Arbeitsraum 3 und/oder im Versorgungsraum 3 die minimale Betriebstemperatur de Energieversorgungseinheit 8 überschritten hat. Erst mit Erreichen der minimalen Betriebstemperatur ist sichergestellt, dass die Energieversorgungseinheit 8 einwandfrei betrieben werden kann und vor Beschädigungen geschützt ist. Nach Erreichen der minimalen Betriebstemperatur kann die verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit 12 gleichwohl weiter betrieben werden. Auf diese Weise kann die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 unterstützt und der Arbeitsraum 2 schneller aufgeheizt werden. Ebenso ist es möglich, die verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit 12 nach Erreichen der minimalen Betriebstemperatur abzuschalten oder auf das Zuschalten der elektrisch betätigbaren Heizeinheit 11 zu verzichten, auch wenn die Energieversorgungseinheit die minimale Betriebstemperatur erreicht hat.
Das Zusammenwirken der verbrennungsmotorisch betätigbaren Heizeinheit 12 mit der elektrisch betätigbaren Heizeinheit 11 sowie der Zuführung der Abwärme W2 der Energieversorgungseinheit 8 zum Arbeitsraum 2 erlaubt es, die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 besonders klein, kompakt und mit geringer Leistung auszuführen. Hierdurch reduziert sich der Bauraum, der für die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 zur Verfügung gestellt werden muss.
Statt die elektrisch betätigbare Heizeinheit 11 separat auszuführen, kann die Klimaeinheit 10 zusätzlich zum Erwärmen des Arbeitsraums 2 genutzt werden.
Die von der Energieversorgungseinheit 8 maximal bereitgestellte und von der Verteileinheit 9 den elektrischen Verbrauchern 28 und der Klimaeinheit 10 zugeführten elektrischen Leitung PG_max kann darüber hinaus gemäß 3 nach einem Prioritätsprinzip verteilt werden. Sofern die von der Energieversorgungseinheit 8 maximal zur Verfügung gestellte Leistung PG_max geringer ist als die Summe der von den elektrischen Verbrauchern 28 beanspruchten elektrischen Leistung PV und die von der Klimaeinheit 10 nominell beanspruchten Leistung PK_nom, wird den elektrischen Verbrauchern 28 unverändert die zum Betrieb derselben beanspruchte Leistung PV uneingeschränkt zur Verfügung gestellt. Die Klimaeinheit 10 wird jedoch statt der nominell beanspruchten Leistung PK_nom lediglich die nach Abzug der zum Betrieb der elektrischen Verbraucher 28 beanspruchten Leistung PV als Differenz zur maximal von der Energieversorgungseinheit 8 zur Verfügung gestellten Leistung PG_max verbleibende Leistung PK_ist zugeführt.
Die von den elektrischen Verbrauchern 28 aufgenommene Leistung PV kann beispielsweise in der Verteileinheit 9 messtechnisch bestimmt werden. Die von der Energieversorgungseinheit 8 maximal bereitgestellte Leistung PG_max kann beispielsweise auf Basis der über die Bestimmungseinheit 15 gemessenen Positionsdaten bestimmt werden. Ebenso kann die maximale Leistung PG_max der Energieversorgungseinheit 8 bei Volllastbetrieb gemessen werden. In diesem Fall kann auf die Bestimmungseinheit 15 verzichtet werden.
Die von der Energieversorgungseinheit 8 maximal bereitgestellte elektrische Leistung PG_max variiert beispielsweise mit der Höhe, auf der die Energieversorgungseinheit 8 betrieben wird.
Durch die reduzierte elektrische Leistung PK_ist für die Klimaeinheit 10 ist sichergestellt, dass die elektrischen Verbraucher 28 stets hinreichend versorgt werden und die Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen uneingeschränkt genutzt werden können.
Zu der dargestellten Unterversorgung der Klimaeinheit 10 kann es kommen, wenn die mobile Einsatzzentrale in sehr ungünstigen Höhenlagen betrieben wird. Die Energieversorgungseinheit 8 ist beispielsweise so ausgelegt, dass bis zu einer Grenzhöhe von 1.000 Metern unter den dort herrschenden Druckverhältnissen hinreichend viel Leistung zur Verfügung gestellt wird, um sowohl die elektrischen Verbraucher 28 als auch die Klimaeinheit 10 mit der jeweils beanspruchten Leistung PV, PK_nom = PK_ist zu versorgen. Oberhalb der spezifizierten Grenzhöhe sinkt die Leistungsfähigkeit der Energieversorgungseinheit 8 aufgrund zunehmend dünner Luft, so dass mit erster Priorität die elektrischen Verbraucher 28 und mit zweiter Priorität die Klimaeinheit 10 versorgt werden.
Beispielsweise ist die Energieversorgungseinheit 8 so ausgelegt, dass in 1.000 m Höhe eine maximale elektrische Leistung PG_max von 12 kW zur Verfügung stehen. Von den PG_max = 12 kW werden bei Volllast PV = 9 kW zur Versorgung der elektrischen Verbraucher 28 und PK_nom = PK_ist = 3 kW zum Betrieb der Klimaeinheit 10 aufgewandt. In einer Höhe von 5000 m sind der Luftdruck derart ab, dass von Seiten der Energieversorgungseinheit 8 statt der erforderlichen 12 kW Volllast lediglich 10,5 kW elektrische Leistung PG_max bereitgestellt wird. Hiervon werden unverändert PV = 9 kW zur Versorgung der elektrischen Verbraucher 28 und lediglich PK_ist = 1,5 kW statt der eigentlich erforderlichen PK_nom = 3 kW für die Klimaeinheit 10 zur Verfügung gestellt. Bei Normalnull steigt hingegen die von Seiten der Energieversorgungseinheit 10 bereitgestellte elektrische Leistung PG_max auf beispielsweise 14 kW. Für den Betrieb der elektrischen Verbraucher 28 und der Klimaeinheit 10 steht damit hinreichend viel Leistung zur Verfügung.
Bei der Auslegung der Energieversorgungseinheit 8 ist darüber hinaus darauf zu achten, dass bei jeder im Einsatz zu erwartenden Höhenlage, also beispielsweise bei 6.500 Höhenmetern, die zum Betrieb der elektrischen Verbraucher 28 erforderliche Energie uneingeschränkt zur Verfügung steht.
Die Limitierung der zum Betrieb der Klimaeinheit 10 zur Verfügung gestellten Leistung PK_ist stellt für die realen Einsatzfälle keine signifikante funktionale Einschränkung dar, da insbesondere in der Höhe regelmäßig statt einer Kühlung des Arbeitsraums 2 mittels der Klimaeinheit 10 ein Beheizen des Arbeitsraums 2 erforderlich sein wird. Dieses Beheizen des Arbeitsraums 2 kann hierbei über die von der Energieversorgungseinheit 8 bereitgestellte Abwärme bzw. mittels der verbrennungsmotorisch betätigbaren Heizeinheit 12 erfolgen. Auf eine Betätigung der elektrischen Heizeinheit 11 wird hingegen verzichtet, da von Seiten der Energieversorgungseinheit 8 ohnehin zu wenig elektrisch Leistung PG_max zur Verfügung gestellt wird.
Ein der Klimaeinheit 10 zugeordneter Klimakompressor kann drehzahlgeregelt betrieben werden.
Ferner kann der Kühlmittelkreislauf 19 über Bypass-Leitungsabschnitte verfügen, über die eine Abführung der Abwärme der Energieversorgungseinheit 8 an die außerhalb des Gehäuses 4 liegende Umgebung realisiert wird.

Claims

Mobile Einsatzzentrale mit einen der Aufnahme von Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen sowie Bedienpersonal dienenden, von einem Gehäuse umgebenen Arbeitsraum und mit einer Anzahl von Funktionseinheiten umfassend eine Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie, eine Verteileinheit zur Verteilung der elektrischen Energie, eine Klimaeinheit zur Klimatisierung des Arbeitsraums und eine Steuereinheit zur Koordination der Funktionseinheiten, wobei die Funktionseinheiten in einem zu dem Arbeitsraum benachbarten Versorgungsraum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsraum (3) und der Arbeitsraum (2) gemeinsam in dem Gehäuse (4) angeordnet sind und durch eine Zwischenwandung (5) voneinander getrennt sind.
Mobile Einsatzzentrale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Versorgungsraum (3) wenigstens ein von außen zugänglicher und/oder aus dem Versorgungsraum (3) entnehmbarer Aggregatträger (6) angeordnet ist, an dem die Funktionseinheiten (8, 9, 10, 11, 12, 13, 15) derart befestigt sind, dass die Funktionseinheiten (8, 9, 10, 11, 12, 13, 15) von außen zugänglich und/oder mit dem Aggregatträger (6) aus dem Versorgungsraum (3) entnehmbar sind.
Mobile Einsatzzentrale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheiten (8, 9, 10, 11, 12, 13, 15) verbindende und/oder von einem Aggregatträger (6) zu einem anderen Aggregatträger (6) geführte und/oder von dem Versorgungsraum (3) in den Arbeitsraum (2) geführte Leitungsabschnitte (18, 20, 23, 24, 26, 27) mehrteilig ausgeführt und durch Verbindungsmodule (16, 17) lösbar miteinander verbunden sind.
Mobile Einsatzzentrale nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als eine weitere Funktionseinheit eine verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit (12) vorgesehen ist, welche mit der Energieversorgungseinheit (8) einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf (19) aufweist.
Mobile Einsatzzentrale nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Kühlmittelkreislauf (19) abschnittsweise durch den Arbeitsraum (2) verlegt ist zur Beheizung desselben.
Verfahren zum Betrieb einer Klimaeinheit, insbesondere in einer mobilen Einsattzzenrale nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Energieerzeugungseinheit mit einer elektrischen Leistung betrieben wird und wobei die von der Energieerzeugungseinheit bereitgestellte elektrische Energie mittels einer Verteileinheit einer Anzahl von elektrischen Verbrauchern und der Klimaeinheit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die der Klimaeinheit (10) bereitgestellte elektrische Leistung (PK_ist) gegenüber einer von der Klimaeinheit (10) nominell beanspruchten elektrischen Leistung, (PK_nom) reduziert wird, wenn eine von der Energieversorgungseinheit (8) maximal zur Verfügung gestellte elektrische Leistung (PG_max) kleiner ist als die Summe der von den elektrischen Verbrauchern (28) beanspruchten elektrischen Leistung (PV) und der von der Klimaeinheit (10) nominell beanspruchten elektrische Leistung (PK_nom), wobei die der Klimaeinheit (10) bereitgestellten elektrischen Leistung (PK_ist) kleiner oder gleich ist der Differenz zwischen der von der Energieversorgungseinheit (8) maximal zur Verfügung gestellten elektrische Leistung (PG_max) und der von den elektrischen Verbrauchern (28) beanspruchten elektrischen Leistung (PV).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von den elektrischen Verbrauchern (28) beanspruchte elektrische Leistung (PV_ist) gemessen und die von der Energieversorgungseinheit (8) maximal zur Verfügung gestellte elektrische Leistung (PG_max) auf Basis von Positionsdaten bestimmt wird, die von einer Bestimmungseinheit (15) erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Bestimmungseinheit (15) eine Höhenlage der Energieversorgungseinheit (8) und aus der Höhenlage die von der Energieversorgungseinheit (8) maximal zur Verfügung gestellte elektrische Leistung (PG_max) ermittelt werden.
Verfahren zum Beheizen eines Arbeitsraums, insbesondere in einer mobilen Einsatzzentrale nach einem der Ansprühe 1 bis 5, mittels einer Versorgungseinrichtung, wobei die Versorgungseinrichtung eine elektrisch betätigbare Heizeinheit und eine Energieerzeugungseinheit mit einem Generator und mit einem den Generator antreibenden Verbrennungsmotor aufweist und wobei die Energie zur Betätigung der elektrischen Heizeinheit von der Energieversorgungseinheit bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (2) mit einer von der elektrisch betätigten Heizeinheit (11) bereitgestellten Wärme (W1) und mit einer beim Betrieb der Energieversorgungseinheit (8) anfallenden Abwärme (W2) beheizt wird, sofern eine aktuelle Betriebstemperatur der Energieversorgungseinheit (8) eine vorgegebene minimale Betriebstemperatur überschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (2) so lange ausschließlich mittels einer verbrennungsmotorisch betätigbaren Heizeinheit (12) beheizt wird, bis die Energieversorgungseinheit (8) mittels Erwärmung durch die verbrennungsmotorisch betätigbare Heizeinheit (12) die zur Inbetriebnahme derselben erforderlichen minimalen Betriebstemperatur erreicht hat, so dass nachfolgend der Arbeitsraum (2) die elektrisch betätigbare Heizeinheit (11) und die von der Energieerzeugungseinheit (8) erzeugte Abwärme (W2) beheizt wird.