DE202023105729U1 - System for storing and supplying liquid carbon dioxide as a refrigerant, especially for filling air conditioning systems - Google Patents
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Anlage zur Lagerung von und Versorgung mit flüssigem Kohlendioxid als Kältemittel, umfassend:- eine Kohlendioxid-Tankanlage (1) mit wenigstens einem Lagertank, in dem flüssiges Kohlendioxid mit einer Temperatur in einem ersten Temperaturbereich bei einem Druck in einem ersten Druckbereich lagerbar ist und welcher wenigstens Eingangsanschluss zur Zufuhr flüssigen Kohlendioxids etwas aus eine Tanklastwagen und wenigstens einen Ausgangsanschluss aufweist;- wenigstens eine Druckerhöhungsstation (2), die an wenigstens einem Eingangsanschluss über eine Rohrleitung (6) an dem Ausgangsanschluss des Lagertanks angeschlossen ist und dafür ausgeführt ist, an einem Ausgangsanschluss der Druckerhöhungsstation (2) flüssiges Kohlendioxid mit einem gegenüber dem ersten Druckbereich erhöhten Druck in einem zweiten Druckbereich bereitzustellen;- eine Temperierungsanordnung mit wenigstens einem direkt oder indirekt über wenigstens eine Rohrleitung (6) an dem Ausgangsanschluss der Druckerhöhungsstation (2) angeschlossenen Kohlendioxid-Pufferspeicher (4), welche dafür ausgeführt sind, flüssiges Kohlendioxid in dem Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) mit einer gegenüber dem ersten Temperaturbereich erhöhten Temperatur in einem zweiten Temperaturbereich bei einem Druck in einem dritten Druckbereich vorzuhalten;- wenigstens einen an einem Eingangsanschluss über wenigstens eine Rohrleitung (6) an einem Ausgangsanschluss des Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) angeschlossene Kohlendioxid-Rückkühler (5), welcher dafür ausgeführt ist, über einen Ausgangsanschluss des Kohlendioxid-Rückkühlers (5) flüssiges Kohlendioxid an wenigstens einem Verbraucher mit einer Temperatur in einem Soll-Temperaturbereich bei einem Druck in einem Soll-Temperaturbereich bereitzustellen.System for storing and supplying liquid carbon dioxide as a refrigerant, comprising: - a carbon dioxide tank system (1) with at least one storage tank in which liquid carbon dioxide with a temperature in a first temperature range can be stored at a pressure in a first pressure range and which at least Input connection for supplying liquid carbon dioxide something from a tank truck and at least one output connection; - at least one pressure increasing station (2), which is connected to at least one input connection via a pipeline (6) to the output connection of the storage tank and is designed to be at an output connection of the Pressure increasing station (2) to provide liquid carbon dioxide with a pressure that is increased compared to the first pressure range in a second pressure range; - a temperature control arrangement with at least one carbon dioxide buffer storage (4) connected directly or indirectly via at least one pipeline (6) to the output connection of the pressure increasing station (2). ), which are designed to hold liquid carbon dioxide in the carbon dioxide buffer storage (4) at a temperature that is higher than the first temperature range in a second temperature range at a pressure in a third pressure range; - at least one at an inlet connection via at least one pipeline (6 ) Carbon dioxide recooler (5) connected to an output connection of the carbon dioxide buffer storage (4), which is designed to supply liquid carbon dioxide to at least one consumer with a temperature in a target temperature range via an output connection of the carbon dioxide recooler (5). To provide pressure in a target temperature range.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Lagerung von und Versorgung mit flüssigem Kohlendioxid (CO2; im Folgenden in der Regel als CO2 angesprochen) als Kältemittel, insbesondere zur Befüllung von Klimaanlagen. Diesbezüglich wird vor allem an Klimaanlagen im Automotive-Bereich gedacht. Die vorliegende Erfindung betrifft damit auch ein R744-Versorgungskonzept zur Befüllung von Klimaanlagen im Automotive-Bereich und eine hierfür ausgelegte Anlage zur Lagerung von und Versorgung mit dem Kältemittel R744.The present invention relates to a system for storing and supplying liquid carbon dioxide (CO 2 ; hereinafter generally referred to as CO2) as a refrigerant, in particular for filling air conditioning systems. In this regard, air conditioning systems in the automotive sector are particularly important. The present invention therefore also relates to an R744 supply concept for filling air conditioning systems in the automotive sector and a system designed for this purpose for storing and supplying the refrigerant R744.
Kohlendioxid hat als natürliches Kältemittel eine lange Tradition in der Kältetechnik, die bis weit ins 19. Jahrhundert reicht. In jüngerer Zeit hat Kohlendioxid eine Renaissance als alternatives Kältemittel mit der Bezeichnung R744 erlebt. Kohlendioxid als Kältemittel ist umweltfreundlich, da es einen sehr niedrigen Treibhausgaseffekt (GWB) von eins hat und das Ozonabbaupotenzial (ODB) null beträgt. Auch ist die Verfügbarkeit von Kohlendioxid durch natürliche Quellen und den technologischen Fortschritt in der Rückgewinnung aus Prozessgas gegeben. Gegenüber herkömmlichen fluorierten Kältemitteln ist Kohlendioxid umweltfreundlich und kostengünstig. Es ist nicht brennbar, nicht toxisch und farblos.As a natural refrigerant, carbon dioxide has a long tradition in refrigeration technology that dates back to the 19th century. More recently, carbon dioxide has enjoyed a renaissance as an alternative refrigerant called R744. Carbon dioxide as a refrigerant is environmentally friendly because it has a very low greenhouse gas effect (GWB) of one and the ozone depletion potential (ODB) is zero. The availability of carbon dioxide is also a given through natural sources and technological progress in the recovery of process gas. Compared to conventional fluorinated refrigerants, carbon dioxide is environmentally friendly and cost-effective. It is non-flammable, non-toxic and colorless.
Anspruchsvoll sind der hohe Betriebsdruck dieses Kältemittels, der niedrige kritische Punkt, die Möglichkeit von Trockeneisbildung bei Unterschreitung des Tripelpunktes und ein vergleichsweise hoher Stillstandsdruck. Es ergeben sich entsprechende anspruchsvolle Anforderungen an eine zur Lagerung und Versorgung mit dem Kältemittel dienenden Anlage und natürlich auch an dieses Kältemittel verwendende Geräte und Anlagen, wie etwa eine Fahrzeug-Klimaanlage. The high operating pressure of this refrigerant, the low critical point, the possibility of dry ice formation when the temperature falls below the triple point and a comparatively high standstill pressure are demanding. There are corresponding demanding requirements for a system used to store and supply the refrigerant and of course also for devices and systems that use this refrigerant, such as a vehicle air conditioning system.
Erfindungsgemäß wird die Verwendung von spezieller Versorgungstechnik für Kohlendioxid-Flüssig R744 (CO2) vorgeschlagen, die diese Anforderungen vorteilhaft erfüllt.According to the invention, the use of special supply technology for liquid carbon dioxide R744 (CO2) is proposed, which advantageously meets these requirements.
Die Erfindung stellt speziell eine Anlage zur Lagerung von und Versorgung mit flüssigem Kohlendioxid als Kältemittel bereit, die sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 des angehängten Anspruchssatzes auszeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage sind in den abhängigen Ansprüchen (Unteransprüchen) des Anspruchssatzes definiert.The invention specifically provides a system for storing and supplying liquid carbon dioxide as a refrigerant, which is characterized by the features of
Vorzugsweise ist der erste Temperaturbereich der Bereich minus 25 °C bis minus 20 °C.Preferably, the first temperature range is the range minus 25 °C to minus 20 °C.
Vorzugsweise der erste Druckbereich der Bereich 16 bar bis 20 bar.Preferably the first pressure range is 16 bar to 20 bar.
Der dritte Druckbereich kann dem zweiten Druckbereich im Wesentlichen entsprechen. Der Soll-Druckbereich kann dem dritten Druckbereich im Wesentlichen entsprechen.The third pressure area can essentially correspond to the second pressure area. The target pressure range can essentially correspond to the third pressure range.
Vorzugsweise ist der zweite Druckbereich oder/und der dritte Druckbereich oder/und der Soll-Druckbereich der Bereich 60 bar bis 70 bar.Preferably, the second pressure range and/or the third pressure range and/or the target pressure range is the range 60 bar to 70 bar.
Der dritte Temperaturbereich kann dem zweiten Temperaturbereich im Wesentlichen entsprechen. Der Soll-Temperaturbereich kann dem dritten Temperaturbereich im Wesentlichen entsprechen.The third temperature range can essentially correspond to the second temperature range. The target temperature range can essentially correspond to the third temperature range.
Vorzugsweise ist der zweite Temperaturbereich oder/und der dritte Temperaturbereich oder/und der Soll-Temperaturbereich der Bereich 15 °C bis 20 °C.Preferably, the second temperature range and/or the third temperature range and/or the target temperature range is the
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, zu welchem auf die beigefügte Zeichnung verwiesen wird, deren Figuren folgendes zeigen:
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1 zeigt eine Gesamtübersicht eines Fließdiagramms eines Beispiels für eine erfindungsgemäße Anlage. -
2 zeigt in den Teilfiguren2a bis2g vergrößerte Teilausschnitte des Fließdiagramms der1 .
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1 shows an overall overview of a flow diagram of an example of a system according to the invention. -
2 shows in the partial figures2a until2g Enlarged sections of the flow diagram1 .
Eine vorteilhafte Anlage zur Lagerung und Verteilung des Kältemittels R744 (CO2 / Kohlendioxid-Flüssig) eines Ausführungsbeispiels beispielsweise entsprechend oder basierend auf den
- - CO2-Tankanlage (1)
- - CO2-Druckerhöhungsstation (2), vorzugsweise mit einem redundanten Kompressor
- - CO2-Luftanwärmer (3)
- - CO2-Pufferbehälter (4) mit Heizung und Kühlung für die Konditionierung des CO2
- - CO2-Rückkühler (5), d.h. ein sog. Kaltwassersatz, vorzugsweise redundant, besonders zweckmäßig vor ggf. vorgesehener R744-Befülltechnik an einer Montagelinie
- - Versorgungsrohrleitungen (6) zwischen Lagertank → Druckerhöhungsstation → Luftanwärmer → Pufferbehälter → Rückkühlung vor der Befülltechnik → Befülltechnik
- - CO2 tank system (1)
- - CO2 pressure boosting station (2), preferably with a redundant compressor
- - CO2 air heater (3)
- - CO2 buffer tank (4) with heating and cooling for conditioning the CO2
- - CO2 dry cooler (5), ie a so-called water chiller, preferably redundant, particularly useful in front of any R744 filling technology on an assembly line
- - Supply pipes (6) between storage tank → pressure boosting station → air heater → buffer tank → recooling before filling technology → filling technology
Kohlendioxid-Flüssig wird in der Kohlendioxidtankanlage (1) unter Druck verflüssigt gelagert. Temperatur und Druck können typischerweise zwischen -25 und -20 °C und 16 - 20 bar liegen. Es kann sich um eine doppelwandige Tankanlage mit einem Innenbehälter aus Edelstahl handeln. Der Zwischenraum kann mit einem hochisolierenden Material gefüllt sein und zusätzlich mit einem Hochvakuum versehen sein. Der Füllstand kann über eine Datenfernübertragung an einen Lieferanten übermittelt werden. Die Befüllung der Tankanlage kann dann in Abhängigkeit von Tankstand und Verbrauchsprofil automatisch über eine beauftragte CO2-Flüssigdistribution erfolgen.Liquid carbon dioxide is stored liquefied under pressure in the carbon dioxide tank system (1). Temperature and pressure can typically be between -25 and -20 °C and 16 - 20 bar. It can be a double-walled tank system with an inner container made of stainless steel. The space can be filled with a highly insulating material and additionally provided with a high vacuum. The fill level can be transmitted to a supplier via remote data transmission. The filling of the tank system can then be carried out automatically via a commissioned CO2 liquid distribution depending on the tank level and consumption profile.
Über eine isolierte Rohrleitung (6) wird Kohlendioxid einer Druckerhöhungsstation (2) oder einer jeweiligen von mehreren Druckerhöhungsstationen (2) zugeführt. Diese fördert das CO2 in die nachfolgende Rohrleitung (6) und erhöht den Druck auf den verfahrenstechnisch erforderlichen Wert von typischerweise ca. 70 bar. Die Druckerhöhungsstation(en) ist/sind für größtmögliche Verfügbarkeit redundant ausgeführt. Bei Ausfall eines Kompressors wird durch die Anlagensteuerung automatisch auf den redundanten Kompressor innerhalb der Druckerhöhungsstation umgeschaltet.Carbon dioxide is supplied to a pressure boosting station (2) or one of several pressure boosting stations (2) via an insulated pipeline (6). This conveys the CO2 into the downstream pipeline (6) and increases the pressure to the value required for process engineering purposes, typically around 70 bar. The pressure boosting station(s) is/are designed to be redundant for the greatest possible availability. If a compressor fails, the system control automatically switches to the redundant compressor within the pressure boosting station.
Nach der Druckerhöhung wird das CO2 vermittels der Umgebungstemperatur, mit einem luftbeheizten Anwärmer (3), etwa auf Umgebungstemperatur angewärmt und in den nachgeschalteten Pufferbehälter (4) gefördert. Dies reduziert die benötigte elektrische Energie und verkleinert den CO2-Fußabdruck, um das R744 auf die verfahrenstechnisch erforderliche Temperatur zu bringen.After increasing the pressure, the CO2 is heated to approximately ambient temperature using the ambient temperature using an air-heated heater (3) and conveyed into the downstream buffer container (4). This reduces the electrical energy required and reduces the carbon footprint to bring the R744 to the temperature required for the process.
Im nachgeschalteten, isolierten Pufferbehälter (4) wird R744 unter den prozesstechnisch erforderlichen Parametern gelagert und für die Weiterleitung zu den Befüllsystemen bereitgehalten. Eine integrierte, redundante Heizung und eine Kältemaschine stellen die Einhaltung der Verfahrensparameter bei variierender Umgebungstemperatur sicher. Die Befüllung des Pufferbehälters erfolgt gewichtsabhängig über Wägetechnik.In the downstream, insulated buffer container (4), R744 is stored under the process-related parameters and kept ready for forwarding to the filling systems. An integrated, redundant heating system and a cooling machine ensure compliance with the process parameters when the ambient temperature varies. The buffer container is filled depending on the weight using weighing technology.
Nach Transport durch die Druckleitung (6) in die Produktionshalle zu den Verbrauchern wird das flüssige Kohlendioxid über wenigstens eine Rückkühleinheit und wenigstens einen Wärmetauscher des CO2-Rückkühlers oder Kaltwassersatzes (5) (oder eines von mehreren CO2-Rückkühlers oder Kaltwassersätzen (5)) direkt vor der Befülltechnik an der Linie auf das gewünschte Temperaturniveau gekühlt und der Befülltechnik übergeben. Vor der Grundeinheit wird der Druck und die Temperatur des Kohlendioxids gemessen und erfasst.After being transported through the pressure line (6) into the production hall to the consumers, the liquid carbon dioxide is sent directly via at least one recooling unit and at least one heat exchanger of the CO2 recooler or chiller (5) (or one of several CO2 recoolers or chillers (5)). cooled to the desired temperature level on the line before the filling technology and handed over to the filling technology. The pressure and temperature of the carbon dioxide are measured and recorded in front of the basic unit.
Vorteilhaft kann die Anlage zur Lagerung und Verteilung des Kältemittels R744 (CO2 / Kohlendioxid-Flüssig) einem zweckmäßigen Sicherheitskonzept genügen. The system for storing and distributing the refrigerant R744 (CO2 / carbon dioxide liquid) can advantageously meet an appropriate safety concept.
So kann die Kohlendioxid-Tankanlage aufgrund ihrer Konstruktion und der verwendeten Materialien vorteilhaft als bauartgeprüft gelten. Der Druck in der Tankanlage kann durch einen Druckregler konstant gehalten werden. Allerdings könnte der Druck in der Tankanlage durch Einfall von Umgebungswärme ansteigen, sollte über einen längeren Zeitraum keine Entnahme von CO2 erfolgen.The carbon dioxide tank system can advantageously be considered type-tested due to its design and the materials used. The pressure in the tank system can be kept constant using a pressure regulator. However, the pressure in the tank system could increase due to ambient heat if CO2 is not removed for a longer period of time.
Um ein Überschreiten des maximal zulässigen Drucks der Tankanlage bei Erwärmung zuverlässig zu verhindern, kann die Anlage mit redundanten mechanischen Sicherheitsventilen ausgerüstet sein. Zur Verhinderung der Überfüllung durch ein CO2-Tankfahrzeug kann die Tankanlage mit einer Sicherheitsabsperrarmatur versehen sein.In order to reliably prevent the maximum permissible pressure of the tank system from being exceeded when it heats up, the system can be equipped with redundant mechanical safety valves. To prevent overfilling by a CO2 tanker vehicle, the tank system can be equipped with a safety shut-off valve.
Unter Druck verflüssigtes Kohlendioxid erwärmt sich bei fehlender oder geringer Entnahme bzw. bei längerem Stillstand in den Rohrleitungen und Anlagenteilen. Dies führt zu einem Druckanstieg. Um den Druck nicht über den zulässigen Druck der Bauteile ansteigen zu lassen, können sämtliche Anlagenabschnitte, in denen Kohlendioxid während des normalen Betriebes eingeschlossen wird oder werden könnte, mit bauteilgeprüften Sicherheitsventilen versehen seinCarbon dioxide liquefied under pressure heats up in the pipes and system parts if there is no or little extraction or if there is a longer standstill. This leads to an increase in pressure. In order to prevent the pressure from rising above the permissible pressure of the components, all systems can be shut off Sections in which carbon dioxide is or could be trapped during normal operation must be provided with component-tested safety valves
Vorteilhaft kann die Einstellung des Abblasedrucks der Sicherheitsventile unter fachmännischer Aufsicht eines Mitarbeiters einer Zertifizierungs- oder Überwachungsorganisation (etwa der sog. TÜV) vorgenommen werden.The relief pressure of the safety valves can advantageously be adjusted under the professional supervision of an employee of a certification or monitoring organization (such as the so-called TÜV).
Vorteilhaft vorgesehene Sicherheitsventile im Gebäude dienen dazu, den bei Fehlbedienung von Absperrarmaturen durch thermische Expansion ansteigenden Druck abzuführen. Die Abblaseleitungen können vorteilhaft z.B. über Dach geführt werden.Safety valves in the building are advantageously provided to dissipate the pressure that increases due to thermal expansion in the event of incorrect operation of shut-off valves. The exhaust lines can advantageously be routed over the roof, for example.
Die eingesetzten Rohrleitungen sind vorzugsweise aus Edelstahlrohren gefertigt. Die einzelnen Rohr-Segmente können zweckmäßig miteinander verschweißt sein. Die Rohrleitung sollte der nach Fertigstellung und vor Inbetriebnahme auf Festigkeit und Dichtigkeit geprüft worden. Durch die Schweißverbindungen gilt die Rohrleitung als dauerhaft technisch dicht.The pipes used are preferably made of stainless steel pipes. The individual pipe segments can expediently be welded together. The pipeline should be tested for strength and leaks after completion and before commissioning. Thanks to the welded connections, the pipeline is considered to be permanently technically tight.
Im Folgenden werden ohne Beschränkung der Allgemeinheit in Frage kommende konkrete Ausgestaltungen der vorstehend behandelten Komponenten der Anlage als Beispiele dargelegt:In the following, without restricting generality, possible specific configurations of the components of the system discussed above are presented as examples:
CO2-Tankanlage (1)CO2 tank system (1)
- Tankanlage: Horizontaler oder vertikaler Tank, vakuumisoliert geom. Volumen: nach Bedarf beispielsweise zwischen 6.400 und 30.000 Liter (L) (größere Volumina, etwa 100.000 Liter, sind nicht ausgeschlossen)Tank system: Horizontal or vertical tank, vacuum insulated geom. Volume: as required, for example between 6,400 and 30,000 liters (L) (larger volumes, around 100,000 liters, are not excluded)
- Tankhöhe: beispielsweise 8.150 mmTank height: for example 8,150 mm
- Tankdurchmesser: beispielsweise zwischen 1.600 mm und 3.600 mm max. Betriebsdruck:22 barTank diameter: for example between 1,600 mm and 3,600 mm max. operating pressure: 22 bar
- Eigenverdampfung: 0,35 % CO2/Tag (ohne Rückkühlung, abhängig von der Tankgröße)Self-evaporation: 0.35% CO2/day (without recooling, depending on tank size)
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Material Außenbehälter: Baustahl, S235 JRG 2 / 1.0038Material outer container: structural steel,
S235 JRG 2 / 1.0038 - Material Innenbehälter: Edelstahl, X5CrNi1810 / 1.4301Material inner container: stainless steel, X5CrNi1810 / 1.4301
Die Behälteranlage besteht vorzugweise aus einem doppelwandigen, vakuumisolierten Standtank (Druckbehälter), der mit allen für den selbsttätigen Betrieb erforderlichen Armaturen und Regelgeräten ausgestattet ist. Der Innenbehälter besteht vorzugsweise aus Edelstahl, der Außenbehälter vorzugsweise aus Baustahl.The container system preferably consists of a double-walled, vacuum-insulated tank (pressure vessel) that is equipped with all the fittings and control devices required for automatic operation. The inner container is preferably made of stainless steel, the outer container is preferably made of structural steel.
Die Anlage kann für die Aufstellung im Freien vorgesehen und auf ein Betonfundament gestellt sein.The system can be intended for outdoor installation and placed on a concrete foundation.
CO2-Druckerhöhungsstation (2)CO2 pressure booster station (2)
CO2-Druckerhöhungsstation, mit pneumatischem Antrieb für die Außenaufstellung in beheiztem Schaltschrank. Das System kann vorteilhaft redundant mit zwei Kompressoren ausgerüstet sein.CO2 pressure boosting station, with pneumatic drive for outdoor installation in a heated control cabinet. The system can advantageously be equipped redundantly with two compressors.
Beispielhafte technische Daten:Example technical data:
- Standard-Liefermenge (kontinuierlicher Betrieb) max. 80 kg CO2/h (bei max. 70 bar)Standard delivery quantity (continuous operation) max. 80 kg CO2/h (at max. 70 bar)
- Druckluftverbrauch: ca. 0,4 Nm3/kg CO2Compressed air consumption: approx. 0.4 Nm3/kg CO2
- Druckluftnetzdruck: 6 bar üCompressed air network pressure: 6 bar above sea level
- Anzahl Kompressoren: 2 StückNumber of compressors: 2 pieces
Abmessungen Kompressorstation (beispielhafte ca. Angaben):
CO2-Luftanwärmer (3)CO2 air heater (3)
Gasanwärmer für Kohlendioxid z.B. Typ L400-8F3-HDGas heater for carbon dioxide e.g. type L400-8F3-HD
Luftbeheizter Hochdruck-Rippenrohranwärmer mit medienführenden Rohrleitungen aus Edelstahl, vorzugsweise Ausführung für die Außenaufstellung.Air-heated high-pressure finned tube heater with media-carrying pipes made of stainless steel, preferably designed for outdoor installation.
Beispielhafte Leistungsdaten:Example performance data:
- Druckstufe: PS 400 barPressure rating: HP 400 bar
- Elektrische Leistungsaufnahme: entfälltElectrical power consumption: not applicable
- Anschlussspannung: entfälltConnection voltage: not applicable
- Abmessungen (LxBxH): beispielsweise ca. 1.120 × 720 × 4.000 mmDimensions (LxWxH): for example, approx. 1,120 × 720 × 4,000 mm
CO2-Pufferbehälter (4)CO2 buffer container (4)
Isolierter Pufferbehälter vorzugweise in liegender Ausführung. Der Behälter kann vorteilhaft auf einer elektronischen Wägezelle stehen, die in einem (ggf. verzinkten) Stahlrahmen eingebaut sein kann. Der Behälterdruck kann durch eine eingebaute, redundante Heizung und eine Kältemaschine im prozesstechnisch erforderlichen Bereich gehalten werden.Insulated buffer container, preferably in a horizontal version. The container can advantageously stand on an electronic load cell, which can be installed in a (possibly galvanized) steel frame. The container pressure can be kept within the required range for the process using a built-in, redundant heater and a refrigeration machine.
Beispielhafte Leistungsdaten:Example performance data:
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Druckstufe: PS 80 barPressure level:
HP 80 bar - Isolierung: 100 mm mit Blechmantel, 1 mmInsulation: 100 mm with sheet metal jacket, 1 mm
- Behälterwerkstoff: P355NL o. vgl.Container material: P355NL or cf.
- Heizung: z.B. zwei Heizregister mit je ca. 5,0 kW HeizleistungHeating: e.g. two heating registers, each with approx. 5.0 kW heating output
- Kältemaschine: ca. 2,0 kWRefrigeration machine: approx. 2.0 kW
- Anschlussspannung:400 V / 50 HzConnection voltage: 400 V / 50 Hz
- Abmessungen (LxBxH): ca. 2.400 × 2.500 × 2.000 mmDimensions (LxWxH): approx. 2,400 × 2,500 × 2,000 mm
- Betriebsgewicht: ca. 4.000 kgOperating weight: approx. 4,000 kg
Es handelt sich um zur Veranschaulichung dienende Beispielangaben. Die Ausführung des Pufferbehälters (Größe, Volumen, Abmessung) ist abhängig vom Verbrauch und der Spezifikation der Befüllanlagentechnik zu wählen.These are examples for illustrative purposes. The design of the buffer container (size, volume, dimensions) must be selected depending on consumption and the specification of the filling system technology.
CO2-Rückkühler vor der Befüllanlage / Kaltwassersatz (5)CO2 dry cooler in front of the filling system / chiller (5)
Rückkühler für Kohlendioxid-flüssig zur Gewährleistung der Übergabespezifikation am Übergabepunkt zu den Verbrauchern, vor allem den Fahrzeug -Befüllsystemen.Recooler for liquid carbon dioxide to ensure the transfer specification at the transfer point to the consumers, especially the vehicle filling systems.
Die Anzahl der als Teil der Anlage vorgesehenen Rückkühler richtet sich nach der Anzahl der Verbraucher bzw. Befüllanlagen. Die Rückkühlung erfolgt durch Wasser oder ein Ethylenglykol/Wasser Gemisch als Wärmeträger. In Verbindung mit dem eingebauten Pufferbehälter wird die Einhaltung der R744-Übergabespezifikation auch bei stark schwankendem Abnahmeprofil gewährleistet. Der Wärmeträgerbehälter ist drucklos.The number of dry coolers provided as part of the system depends on the number of consumers or filling systems. Recooling is carried out using water or an ethylene glycol/water mixture as a heat transfer medium. In conjunction with the built-in buffer container, compliance with the R744 transfer specification is ensured even with greatly fluctuating acceptance profiles. The heat transfer tank is depressurized.
Die Rückkühlereinheit kann vorteilhaft im Wesentlichen bestehen aus:
- - Pufferbehälter
- - Kältemaschine frequenzgeregelt
- - Umwälzpumpe (redundant)
- - Wasser/CO2 Wärmetauscher
- - Elektrischer Steuerung
- - Absperr- und Sicherheitsarmaturen
- - Buffer container
- - Frequency controlled refrigeration machine
- - Circulation pump (redundant)
- - Water/CO2 heat exchanger
- - Electrical control
- - Shut-off and safety fittings
Betreffend den Rückkühler wird beispielsweise an die folgenden Leistungsdaten gedacht:
- Druckstufe: PS 10/100 bar
- Elektrische Leistungsaufnahme gesamt: 5,0 kW Anschlussspannung:400 V / 50 Hz
- Maximaler Betriebsstrom 16 A
- Kältemittel: R513A
- Kältemittelmenge: 3,0 kg
- Abmessungen (LxBxH): je 1000 × 1500 × 2.000 mm
- Gewicht: je ca. 500 kg
- Pressure rating: HP 10/100 bar
- Total electrical power consumption: 5.0 kW Connection voltage: 400 V / 50 Hz
- Maximum operating current 16 A
- Refrigerant: R513A
- Refrigerant quantity: 3.0 kg
- Dimensions (LxWxH): 1000 × 1500 × 2,000 mm each
- Weight: approx. 500 kg each
Betreffend den Wärmetauscher wird beispielsweise an die folgenden Leistungsdaten gedacht:
- Medien: CO2/Wasser-Ethylenglykol-Gemisch oder reines Wasser Anzahl Platten: 40
- Volumen: 2 × 2 Liter
- Gewicht: 28 kg
- Abmessung (LxBxH): 98 × 425 × 203 mm
- Isolierung: Ggfs. Armaflex
- Media: CO2/water-ethylene glycol mixture or pure water Number of plates: 40
- Volume: 2 × 2 liters
- Weight: 28kg
- Dimensions (LxWxH): 98 × 425 × 203 mm
- Insulation: if necessary. Armaflex
CO2-Rohrleitungsbau (6)CO2 pipeline construction (6)
-
A) Tankanlage -> Druckerhöhungsstation:
- Edelstahlrohrleitung, geschweißt
- Stainless steel pipe, welded
-
B) Druckerhöhungsstation → Anwärmung → Pufferbehälter → CO2-Befüllsystem einschließlich Rückkühler und Wärmetauscher an den Eingängen der R744-Befüllsysteme auf der Befüllbühne über dem Montageband:
- Edelstahlrohrleitung, geschweißt.
- Stainless steel pipe, welded.
In Frage kommende Kenndaten:
- Druckstufe: ND: PS 40/ HD:
PS 100 - Nennweite:
DN 15/25 (18x1,5; 28x1,5 mm) Werkstoff: 1.4571 - Isolation: nicht zwingend erforderlich
- Pressure level: ND: PS 40/ HD:
PS 100 - Nominal diameter:
DN 15/25 (18x1.5; 28x1.5 mm) Material: 1.4571 - Isolation: not absolutely necessary
Den Rohrleitungen sind die benötigten Armaturen und Sicherheitsventile für einen sicheren Anlagenbetrieb sowie für Wartungs- und Instandhaltungszwecke zugehörig.The pipelines contain the necessary fittings and safety valves for safe system operation as well as for maintenance and repair purposes.
Elektrotechnik/ Automatisierung (7)Electrical engineering/automation (7)
Für die Steuerung der Versorgungsanlage kann zweckmäßig eine Steuerung eingesetzt werden, die vorteilhaft beispielsweise die folgenden Funktionen bereitstellen kann:
- 1 Allgemeine Funktionen
- 1.1 Meldungen
- Alle auftretenden Gefahr-, Stör-, Warn- und Wartungsmeldungen werden zu einer Sammelstörmeldung zusammengefasst und regen eine Meldelampe am Schaltschrank zum Blinken an. Die Meldungen werden einzeln am Bediengerät angezeigt. Meldungen sind beispielsweise wie folgt zu unterscheiden:
- 1.1.1 Betriebsmeldungen
- Betriebsmeldungen sind Informationen über den Anlagenzustand ohne weitere Reaktion bezüglich der Anlage und werden nur angezeigt.
- Eine Betriebsmeldung hat keinen Einfluss auf die Sammelstörlampe.
- 1.1.2 Wartungsmeldungen
- Wartungsmeldungen werden am Bediengerät signalisiert. Es werden keine Schalthandlungen durchgeführt.
- Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.
- 1.1.3 Warnmeldungen
- Warnmeldungen werden am Bediengerät signalisiert und können die betroffene Anlage abschalten. Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.
- 1.1.4 Störmeldungen ohne Anlagenabschaltung
- Störmeldungen ohne Anlagenabschaltung werden am Bediengerät signalisiert und schalten nur das gestörte Aggregat ab.
- Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.
- 1.1.5 Störmeldungen mit Anlagenabschaltung
- Störmeldungen mit Anlagenabschaltung werden am Bediengerät signalisiert und führen zum sofortigen Abschalten der Anlage.
- Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.
- 1.1.6 Gefahrmeldungen mit Anlagenabschaltung
- Gefahrmeldungen werden am Bediengerät signalisiert und führen zum sofortigen Abschalten der Anlage bzw. zum Erreichen eines gefahrlosen Zustandes (z.B. Frostschutzschaltung).
- Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.
- 1.2 Schaltbefehle
- Bei allen Schaltbefehlen erfolgt eine Kontrolle durch eine Rückmeldung mit einer Laufzeitüberwachung. Ist nach Ablauf der Laufzeit keine Rückmeldung erfolgt, so wird der Schaltbefehl als gestört gemeldet. Über diese Schaltbefehlsstörung können Anlagen oder Anlagenteile abgeschaltet werden.
- 1 General functions
- 1.1 Reports
- All occurring danger, fault, warning and maintenance messages are combined into a collective fault message and cause an indicator light on the control cabinet to flash. The messages are displayed individually on the operating device. For example, messages can be distinguished as follows:
- 1.1.1 Operational messages
- Operating messages are information about the system status without any further reaction regarding the system and are only displayed.
- An operating message has no influence on the collective fault lamp.
- 1.1.2 Maintenance messages
- Maintenance messages are signaled on the operating device. No switching operations are carried out.
- The collective fault lamp flashes. This state remains until the fault is eliminated and acknowledged.
- 1.1.3 Alerts
- Warning messages are signaled on the operating device and can switch off the affected system. The collective fault lamp flashes. This state remains until the fault is eliminated and acknowledged.
- 1.1.4 Fault messages without system shutdown
- Fault messages without system shutdown are signaled on the operating device and only switch off the faulty unit.
- The collective fault lamp flashes. This state remains until the fault is eliminated and acknowledged.
- 1.1.5 Fault messages with system shutdown
- Fault messages with system shutdown are signaled on the operating device and lead to the system being switched off immediately.
- The collective fault lamp flashes. This state remains until the fault is eliminated and acknowledged.
- 1.1.6 Danger messages with system shutdown
- Danger messages are signaled on the operating device and lead to the system being switched off immediately or to a safe state being reached (e.g. frost protection circuit).
- The collective fault lamp flashes. This state remains until the fault is eliminated and acknowledged.
- 1.2 Switching commands
- All switching commands are checked by feedback with runtime monitoring. If there is no feedback after the running time has expired, the switching command is reported as faulty. This switching command fault can be used to switch off systems or parts of the system.
2.1 Automatisierungssystem (DDC)2.1 Automation system (DDC)
Es kann vorteilhaft ein DDC-System eingesetzt werden, bei dem die DDC-Programme über den Systembus (Ethernet) von der Leitwarte aus bearbeitet und herunter- und hochgeladen werden können. Die Automationsstationen erfüllen vorzugweise durch standardisierte und geprüfte Funktionsbausteine für Versorgungstechnik und andere gebäudetechnische Anlagen alle Automations- und Optimierungsaufgaben autark und zuverlässig. Die modularen Softwarebausteine aus einer standardisierten Bibliothek lassen sich je nach Anforderung für die individuelle Anlage frei kombinieren und mit den notwendigen Betriebsparametern versehen.A DDC system can advantageously be used in which the DDC programs can be edited and downloaded and uploaded from the control room via the system bus (Ethernet). The automation stations preferably fulfill all automation and optimization tasks independently and reliably using standardized and tested function blocks for supply technology and other building technology systems. The modular software blocks from a standardized library can be freely combined depending on the requirements of the individual system and provided with the necessary operating parameters.
Im Schaltschrank kann zweckmäßig eine DDC vom Fabrikat Siemens 1515F -2 PN/ DP mit Erweiterungsmodulen IM155 - 6PN ST eingesetzt werden. Vor Ort kann die Anlage über ein Touchpanel etwa des Typs 1200 Comfort bedient und beobachtet werden. Die DDC kann im TIA Portal V16 programmiert und über eine Ethernet Schnittstelle an die GLT angebunden sein.A Siemens 1515F -2 PN/DP DDC with IM155 - 6PN ST expansion modules can be used in the control cabinet. The system can be operated and monitored on site using a touch panel such as the 1200 Comfort type. The DDC can be programmed in the TIA Portal V16 and connected to the BMS via an Ethernet interface.
Alternativ können auch andere Steuerungen (z.B. Rockwell, B&R, Bosch, usw.) eingesetzt werden.Alternatively, other controls (e.g. Rockwell, B&R, Bosch, etc.) can also be used.
Die Anlage kann vorteilhaft auf ein übergeordnetes Leitsystem aufgeschaltet sein. Das Leitsystem kann dann übergeordnete Funktionen zur optimalen Betriebsführung übernehmen und kann zur zentralen Bedienung und Beobachtung aller versorgungstechnischen Anlagen dienen. Das Leitsystem könnte den Zugriff zu allen angeschlossenen Anlagen ermöglichen und Optimierungs-, Management- und Statistikfunktionen bearbeiten.The system can advantageously be connected to a higher-level control system. The control system can then take on higher-level functions for optimal operational management and can be used for central operation and monitoring of all supply systems. The control system could provide access to all connected systems and handle optimization, management and statistical functions.
2.2 Füllstandsüberwachung Versorgungstank2.2 Fill level monitoring supply tank
Der Lagertank (1) arbeitet vorzugweise autark. Füllstand und Druck vom Versorgungstank könnten standardmäßig nur Vor-Ort angezeigt werden. Eine Anzeige im Hauptschrank ist aber ebenfalls möglich und zweckmäßig. Es kann vorgesehen sein, dass der Tankfüllstand vorteilhaft per Datenfernübertragung direkt zum CO2-Lieferanten kommuniziert wird.The storage tank (1) preferably works autonomously. By default, the fill level and pressure from the supply tank could only be displayed on site. A display in the main cabinet is also possible and practical. It can be provided that the tank fill level is advantageously communicated directly to the CO2 supplier via remote data transmission.
2.3 Druckerhöhung (2)2.3 Pressure increase (2)
Die vorzugsweise verwendeten Kompressoren sind im Prinzip in einer Vielzahl von Anwendungen einsetzbar. Sie dienen dazu, unter Druck verflüssigte Gase zu fördern und auf hohe Drücke zu verdichten. Die Kompressoren können vorteilhaft durch Druckluft im Bereich von 1 bis 10 bar angetrieben werden und werden abhängig von der Masse im Pufferspeicher freigegeben.The compressors preferably used can in principle be used in a variety of applications. They are used to convey gases that are liquefied under pressure and to compress them to high pressures. The compressors can advantageously be driven by compressed air in the range of 1 to 10 bar and are released depending on the mass in the buffer storage.
Einstellung beispielsweise:
- Masse < 400 kg START Kompressoren
- Masse > 800 kg STOP Kompressoren
- Mass < 400 kg START compressors
- Mass > 800 kg STOP compressors
2.4 Pufferbehälter (4)2.4 Buffer container (4)
Pufferspeicher hält das Kältemittel CO2 für die Verbraucher bzw. Produktion zur Verfügung.Buffer storage keeps the refrigerant CO2 available for consumers or production.
Vor dem Pufferbehälter kann ein Absperrkugelhahn vorgesehen sein, welches bei Not-Aus und Gaswarnung und bei Füllstand Max Pufferbehälter schießt.A shut-off ball valve can be provided in front of the buffer tank, which closes in the event of an emergency stop and gas warning and when the buffer tank fill level is at max.
Nach dem Pufferbehälter kann ein weiteres Absperrkugelhahn vorgesehen sein, welches bei Not-Aus und Gaswarnung schließt.Another shut-off ball valve can be provided after the buffer container, which closes in the event of an emergency stop and gas warning.
Die Füllstandsmenge des Pufferbehälters kann zweckmäßig in [kg] gemessen und im Hauptschrank angezeigt werden. Der Druck des Pufferbehälters kann in [bar] gemessen und im Hauptschrank angezeigt werden.The filling level of the buffer container can conveniently be measured in [kg] and displayed in the main cabinet. The buffer tank pressure can be measured in [bar] and displayed in the main cabinet.
2.5 Eingesetzte Gaswarnanlage2.5 Gas warning system used
Zur Gasüberwachung kann vorteilhaft eine Gaswarnanlage eingesetzt werden, die beispielsweise eine Auswerteeinheit des Typs Regard 2410 und Sensoren des Typs PIR 7000 umfasst.For gas monitoring, a gas warning system can advantageously be used, which includes, for example, a Regard 2410 evaluation unit and PIR 7000 sensors.
2.6 Kaltwassersatz / CO2-Rückkühler (5)2.6 Chiller / CO2 dry cooler (5)
Als Kältemaschinen können zweckmäßig wassergekühlte kompakte Maschinen verwendet werden, die anschlussfertig verrohrt und verdrahtet beziehbar sind. Es können übliche Bauarten und übliche Baugrößen eingesetzt werden, beispielsweise mit Scroll-Verdichter, separatem Verflüssiger und Lüfter und robustem Koaxialverdampfer. Es empfiehlt sich, für diese Maschinen relative zur vergleichsweise kleinen Leistung groß dimensionierte Tankvolumina vorzusehen, sodass die Kältemaschinen für ein breites Anwendungsspektrum geeignet sind. Die Kältemaschinen können mit im Fachgebiet bewähren Kompaktreglern ausgestattet sein. Water-cooled compact machines can be used as refrigeration machines, which are available with pipes and wires ready for connection. Common designs and sizes can be used, for example with a scroll compressor, separate condenser and fan and robust coaxial evaporator. It is advisable to provide large tank volumes for these machines relative to the comparatively low output, so that the refrigeration machines are suitable for a wide range of applications. The chillers can be equipped with compact controllers that have proven their worth in the field.
Das vorgeschlagene Gesamtkonzept und eine zweckmäßig vorzusehende, präzise arbeitende Mess-und Regeltechnik mit speziell auf die Anwendung zugeschnittener Mikroprozessorsteuerung ermöglichen eine exakte Temperaturführung. Bei der Anforderung werden die Kältemaschinen freigegeben und die Störungen werden auf dem Hauptschrank und Bediengerät sowie dem Leitsystem angezeigt.The proposed overall concept and an expedient, precise measurement and control technology with microprocessor control tailored specifically to the application enable precise temperature control. When the request is made, the chillers are released and the faults are displayed on the main cabinet and control unit as well as the control system.
2.7 BMZ Meldung2.7 BMZ message
Eine vorteilhaft einsetzbare Brandmeldezentrale kann signalisiert über einen geöffneten Kontakt die Anforderungen zur Gefahrenabschaltung signalisieren.A fire alarm control panel that can be used advantageously can signal the requirements for emergency shutdown via an open contact.
Die Schaltanlage der CO2-Versorgungsanlage kann mit einem geschlossenen potentialfreien Kontakt signalisieren, das kein Hauptalarm der Gaswarnanlage vorliegt.The switchgear of the CO2 supply system can use a closed potential-free contact to signal that there is no main alarm from the gas warning system.
2.8 NOT-AUS Taster2.8 EMERGENCY STOP button
Es können ein Not-Aus-Taster außen im Behälterbereich und ein Not-Aus-Taster am Schaltschrank vorgesehen sein, die in einem Sicherheitskreis arbeiten und alle Komponenten ausschalten. Der Not-Aus kann am Schaltschrank in der Technikzentrale quittierbar sein.An emergency stop button can be provided on the outside of the container area and an emergency stop button on the control cabinet, which work in a safety circuit and switch off all components. The emergency stop can be acknowledged at the control cabinet in the technology center.
Beispielhafte Teile-/KomponentenlisteExample parts/components list
Ergänzend zu den
Selbstverständlich können bei der konkreten Realisierung einer erfindungsgemäßem Anlage auch andere Teile bzw. Komponenten verwendet werden, und es können auch Teile bzw. Komponenten weggelassen oder/und ergänzt werden.Of course, other parts or components can also be used in the concrete implementation of a system according to the invention, and parts or components can also be omitted and/or added.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202023105729.2U DE202023105729U1 (en) | 2023-10-04 | 2023-10-04 | System for storing and supplying liquid carbon dioxide as a refrigerant, especially for filling air conditioning systems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202023105729.2U DE202023105729U1 (en) | 2023-10-04 | 2023-10-04 | System for storing and supplying liquid carbon dioxide as a refrigerant, especially for filling air conditioning systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202023105729U1 true DE202023105729U1 (en) | 2024-01-15 |
Family
ID=89808604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202023105729.2U Active DE202023105729U1 (en) | 2023-10-04 | 2023-10-04 | System for storing and supplying liquid carbon dioxide as a refrigerant, especially for filling air conditioning systems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202023105729U1 (en) |
-
2023
- 2023-10-04 DE DE202023105729.2U patent/DE202023105729U1/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |