DE4108560C2 - Kühlraum-Anlage mit einem Lagerzwecken dienenden Kühlraum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlraum-Anlage mit einem Lagerzwecken dienenden Kühlraum gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Kühlraum-Anlage mit einem Wärmerohr oder mit mehreren Wärmerohren für den Wärmetransport aus dem Untergrund oder ähnlichem zwecks Bildung einer Kühlmasse für das Kühlen des Innenraums einer Lagereinrichtung während warmer Jahreszeiten ist aus der JP-OS 1-300176, offengelegt am 4. Dezember 1989, bekannt.

Für die Lagerung von Lebensmitteln und ähnlichen Waren muß die Lagerungsumgebung auf einer konstanten niedrigen Temperatur und niedriger Feuchtigkeit gehalten werden. Hierzu wurden bisher unterschiedlich arbeitende Anordnungen wie Kühleinrichtungen und Kältemaschinen verwendet, wodurch hohe Kosten bei der Installation und dem Betrieb entstehen, die um so höher werden je größer die zu kühlenden Räume sind.

Untersuchungen haben nun ergeben, daß für das Kühlen von Lagergut eine gefrorene Masse in Form einer im Winter herstellbaren Wärmesenke geeignet ist. Eine solche gefrorene Masse kann dann während der wärmeren Jahreszeiten zur Kühlung des Lagergutes herangezogen werden.

Wie ein in Fig. 3 dargestellter Vorschlag zeigt, sind einem herkömmlichen Kühlraum 1 (JP-OS 1-300176) Wärmerohre 2 zum Einfrieren des umgebenden Untergrundes zugeordnet. Mit einer solchen Anordnung kann der Untergrund im Winter mittels der Wärmerohre 2 eingefroren werden und die so erzeugte kalte Masse kann dann für die Innenraumkühlung des Lagerraums und der darin aufbewahrten Güter während der warmen Jahreszeiten verwendet werden. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß von der Bodenfläche G aus nach unten ein Aushub vorgenommen wird, der einen Lagerraum 3 bildet, wobei in der Bodenfläche eine Vielzahl von Wärmerohren 2 angeordnet sind, die den Speicherraum 3 umgeben. Jedes Wärmerohr besteht aus einem länglichen zylindrischen und hermetisch dichten evakuierten Gefäß 4, in das ein Kältemittel, beispielsweise Monochlor-Difluormethan, derart eingebracht wird, daß der Wärmetransport durch Zustandsänderung (Phasenwechsel) des Kühlmittels er­ folgt. Darüber hinaus ist ein freiliegender Abschnitt des Wärmerohres 2 mit einer Vielzahl von Rippen verse­ hen, die nach außen vorstehen und eine bessere Wärmeabfuhr vom Wärmerohr an die Umgebung ge­ währleisten.

Bei dieser Anordnung werden die über der Erdoberfläche G liegenden Teile der Wärmerohre 2 im Winter durch die sie überstreichende kühle Luft, d. h. durch kalte Winde, gekühlt. Zu diesem Zeitpunkt, an dem die Umgebungsluft kälter ist als die kritische Temperatur des Kühlmittels, kondensiert das gasförmige Kühlmittel im Gefäß 4 zu einer Flüssigkeit in den außenliegenden Teilen des Gefäßes 4 und fließt an der Innenfläche des Gefäßes durch Schwerkraft nach unten. Infolgedessen wird Wärme von den eingebetteten Teilen des Gefäßes 4 abgegeben. Sobald das Kühlmittel in den unteren Teil der Gefäße 4 fließt, wird es durch Wärmeaustausch mit den umgebenden Medien (beispielsweise Feuchtigkeit und Erdboden) verdampft. Nunmehr wird den umgebenden Medien Verdampfungswärme durch das Kühlmittel entzogen und diese kühlen sich ab. Das verdampfte Kühlmittel steigt dann zu den oberen Teilen der Gefäße 4 durch Konvektion und wird durch Überstreichen mit kalter Luft gekühlt. Dieser Zyklus dauert so lange bis die Umge­ bungslufttemperatur unter die des Gefäßes 4 absinkt, so daß die im Bereich der unteren Abschnitte der Wärmerohre vorhandenen Stoffe zunehmend abkühlen.

Dies hat zur Folge, daß eine bestimmte Bodenmenge im Bereich der unterirdischen Teile der Gefäße 4 eingefriert. In wärmeren Jahreszeiten kann dann die kalte Masse im Untergrund wiederum zur Kühlung des Lagergutes im Kühlraum 3 verwendet werden. Für das Auftauen des Bodens ist eine Zufuhr von Wärme erforderlich (latente Wärme), um das Eis zu schmelzen. Mit anderen Worten, bei Temperaturanstieg im Frühjahr und im Sommer, wirkt das "dochtlose" (wideless-type) Wärmerohr wie eine Thermodiode (Wärmeleitung nur in einer Richtung, d. h. Wärme wird nur von unten nach oben, nicht aber von oben nach unten geleitet), so daß Wärme von der Umgebungsluft nicht in den Boden geleitet wird. Der Kühlraum kann daher ständig auf einer niedrigen Temperatur über einen längeren Zeitraum gehalten werden.

Die zuvor beschriebene Anordnung für Kühlräume ist aber vornehmlich eine unterirdisch einsetzbare Anordnung, die einen Erdaushub für deren Installierung erfordert, was teuer ist und eine sorgfältige Bewertung der Art des Untergrundes, seiner Stabilität, Schwachpunkte und anderer Faktoren voraussetzt; außerdem ist der Bodendruck zu berechnen. Neigt der Untergrund zu Einbrüchen, sind sehr viele mechanische Verstärkungen erforderlich, beispielsweise Verstrebungen und Betonfundamente, die in Längs- und Querrichtung im La­ gerraum 3 anzubringen sind, wodurch sich die Baukosten erhöhen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine solche Anordnung zum Kühlen von Lagerräumen mit verbesserter Stabilität zu erheblich niedrigeren Kosten zu schaffen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch.

Die erfindungsgemäße Ausbildung sieht also vor, eine Kühlanlage nach Art eines Meilers aufzubauen, indem eine Vielzahl von übereinanderliegenden Erdschichten vorgesehen sind, die einen Speicherraum mit einer Innenfläche bilden, wobei eine Vielzahl von Verstärkungselementen in Form von Folien aus einem "geotextilen" Werkstoff zwischen die einzelnen Lagen der Erdschichten eingebracht werden. Ein Teilbereich eines mindestens ein Kühlmittel enthaltenden Wärmerohres ist in die aufgeschichtete Erde im Bereich des Kühlraumes eingebracht, während der andere Teilbereich des Wärmerohres aus dem Erdaufwurf herausragt.

Die aufgeschichtete Erde, die eine Wandung des Lagerraumes bildet, ist somit durch Verstär­ kungselemente verstärkt, wodurch die Stabilität des Kühlraumes verbessert wird.

Der Begriff "geotextil" bedeutet hier jedes Gewebe oder jeden filzartigen Werkstoff mit höherer mechanischer Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Verwitterung, der sich für das Einbringen in Erde im Tiefbau eignet. Ein solcher "geotextiler" Werkstoff kann ein Geogewebe, ein Geonetz (Fasernetz), Geogitter (Fasergitter) usw. umfassen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ist eine Ansicht im Schnitt einer ersten Ausführungsform einer Kühlraumanlage gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ist eine Ansicht im Schnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Kühlraumanlage und

Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt durch eine bereits vorgeschlagene Kühlraumanlage der hier in Frage stehenden Art.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt, wie Fig. 1 zeigt, eine Kühlraumanlage 10, die gemäß der Erfindung nach Art eines Meilers 16 durch Aufhäufen von Erde auf einer Bodenfläche G gebildet ist. Dieser Erdmeiler enthält Feuchtigkeit zur Bildung einer kalten Masse. Der Erdmeiler 16 besteht zu diesem Zweck vorzugsweise aus Lehm, Schluff, Mergel oder einem Gemisch, also nicht aus Kiesel oder Sand. Der Erdaufbau erfolgt in Form eines Kegelstumpfes und bildet einen Kühlraum 12 in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes in seiner Mitte. Der Raum 12 ist nach oben offen und weist eine horizontale Grundfläche und eine seitliche lnnenwand auf. Die Innenwand ist in bezug auf die Grundfläche unter 85 Grad geneigt.

Diese starke Neigung der Innenwand des Raumes 12 wird durch Verstärkungselemente erreicht. Die Verstäkrungselemente bestehen aus einer Vielzahl von flexiblen Folien 20 aus einem geotextilen Werkstoff. Mit Hilfe dieser Folien wird die Erdaufhäufung in zehn einzelne vom Boden des Raumes 12 aus übereinanderliegende Schichten aufgeteilt. Jede Erdschicht weist eine Vorderseite, eine Ober- und Unterseite auf. Die Vorderseite jeder Schicht bildet die Innenfläche des Raumes 12. Die Oberseite jeder Schicht ist mit der Unterseite der darüberliegenden Schicht im wesentlichen verbunden, so daß diese beiden Seiten im einzelnen nicht gezeigt sind.

Jede der der Verstärkung dienenden Folien 20 aus geotextilem Werkstoff weist ein Vorderteil 21, ein horizontales oberes Teil 22 und ein horizontales unteres Teil 23 auf. Das Vorderteil 21 deckt die Vorderseite der zugeordneten Schicht des Erdaufbaus ab. Die horizontalen oberen und unteren Teile 22; 23 sind nach rückwärts gerichtet (vom Raum 12 weggerichtet) und zwar von den Ober- und Unterkanten des Vorderteils 21. Jede der der Verstärkung dienenden Folien 20 hält demnach die ihr zugeordnete Erdschicht des Meilers 16.

Der von den Erdschichten gebildete Raum 12 ist oben durch ein Dach 30 abgedeckt. In der dargestellten Aus­ führungsform sind die Stützelemente 31 für das Dach 30 im kreisförmigen Oberteil des Erdaufbaus 16 errichtet. Bei einer weiten Öffnung des Raumes 12 können die Stützelemente 31 auch ohne besondere Vorbehandlung am Boden errichtet werden.

Von der Vielzahl von den nach Art von Dioden wirkenden Wärmerohren 25 - mit Wärmeleitung nur in einer Richtung, d. h. von unten nach oben und nicht von oben nach unten - , die dem Kühlraum zugeordnet sind, ist hier nur ein einzelnes Wärmerohr dargestellt.

Ein solches Wärmerohr 25 besteht aus einem länglichen zylindrischen und hermetisch dichten evakuierten Gefäß 26, in das ein Kältemittel, beispielsweise Monochlor- Difluormethan derart eingebracht wird, daß der Wärme­ transport durch Zustandsänderung (Phasenänderung) des Kühlmittels erfolgt. Der mittlere Teil des Gefäßes 26 ist in den Meiler, also den Erdaufbau 16 im Bereich des Kühlraumes eingebettet. Hierzu ist das Gefäß 26 krummlinig geformt und kann entlang der Seiten und Bodenfläche des Kühlraumes 12 angeordnet werden. Die beiden Enden des Gefäßes 26 stehen aus dem Erdaufbau und über das Dach 30 senkrecht nach oben vor. Zum besseren Wärmeaustausch ist jedes überstehende Gefäßende mit einer Vielzahl von nach außen überstehenden Kühlrippen versehen, so daß eine günstigere Wärmeleitung von dem Wärmerohr an die Umgebungsluft erfolgen kann.

Mit Hilfe dieser Anordnung werden die über der Erdoberfläche G liegenden Teile der Wärmerohre 2 bei kaltem Wetter durch die sie überstreichende kühle Luft, d. h. durch kalte Winde, gekühlt. Zu diesem Zeitpunkt, an dem die Umgebungsluft kälter ist als die kritische Temperatur des Kühlmittels, kondensiert das gasförmige Kühlmittel im Gefäß 26 zu einer Flüssigkeit in den außenliegenden Teilen des Gefäßes und fließt an der Innenfläche des Gefäßes durch Schwerkraft nach unten. Infolgedessen wird Wärme von den eingelassenen Teilbereichen des Gefäßes 26 abgegeben. Sobald das Kühlmittel in den unteren Teil des Gefäßes 26 fließt, wird es durch Wärmeaustausch mit den umgebenden Medien (beispielsweise Feuchtigkeit und Erdboden) verdampft. Nunmehr wird den umgebenden Medien Verdampfungswärme durch das Kühlmittel entzogen und diese kühlen sich ab. Das verdampfte Kühlmittel steigt dann zu den oberen Teilen des Gefäßes 26 durch Konvektion und wird durch die Umgebungsluft gekühlt.

Dieser Zyklus wiederholt sich und führt zur allmähli­ chen Abkühlung des Materials im Bereich der unteren Abschnitte des Wärmerohres.

Dies hat zur Folge, daß eine bestimmte Bodenmenge im Bereich des unterirdischen Teils jedes Wärmerohres 25 gefriert. In wärmeren Jahreszeiten wird dagegen die im Untergrund erzeugte kalte Masse zur Kühlung des Lagergutes im Kühlraum 12 verwendet. Für das Auftauen des Bodens ist nämlich eine Wärmezufuhr erforderlich (latente Wärme), um das Eis zu schmelzen. Mit anderen Worten, bei Temperaturanstieg im Frühjahr und im Sommer wirkt das "dochtlose" Wärmerohr wie eine Thermodiode - Wärmeleitung nur in einer Richtung, d. h. Wärme wird nur von unten nach oben, nicht aber von oben nach unten geleitet - , wodurch die Wärme aus der Umgebungsluft nicht in den Boden geleitet wird. Der Kühlraum kann daher ständig über einen längeren Zeitraum auf einer niedrigen Temperatur gehalten werden.

Erfindungsgemäß wird die Erdaufhäufung 16, die die eine Wandung des Kühlraumes 12 bildet, durch die als Verstärkung wirkenden Stützfolien 20 gehalten, die auch den von der aufgeschichteten Erde aufgebrachten Druck aufnehmen. Wird ein zusätzliches Gebäude im Kühlraum 12 errichtet, wirkt sich der Erddruck auf dieses nicht aus, so daß hierfür eine einfache, kostengünstige Konstruktion gewählt werden kann.

Dies hat den weiteren Vorteil, daß weitere mechanische Verstärkungselemente im Kühlraum entfallen können, beispielsweise Verstrebungen oder Betonfundamente. Der Kühlraum kann also optimal genutzt werden und auch die Kosten für seine Herstellung sind gering.

Da die verstärkenden Stützfolien 20 außerdem aus einem geotextilen Werkstoff bestehen, die nicht verwittern und auch unter sauren Umweltbedingungen langlebig sind, tritt an ihnen kein Verschleiß während der langen Le­ bensdauer auf. Hierdurch verringern sich auch die Be­ triebskosten des Kühlraumes. Da die geotextilen ver­ stärkenden Stützfolien 20 außerdem ein geringeres Ge­ wicht haben als andere zu diesem Zweck verwendete Werkstoffe ist die Herstellung der Kühlanlage leicht durchführbar.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlraumanlage ist in Fig. 2 gezeigt. In der nachfolgenden Beschreibung tragen gleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen und daher ist auf eine erneute Beschreibung dieser Bauteile verzichtet worden.

Der Kühlraum ist hier in einem umschlossenen Raum 40 in Form eines Kegelstumpfes errichtet, der durch Aushub von einer ebenen Bodenfläche G aus gebildet wird. Der Erdmeiler 16 ist hier durch Aufhäufen des Erdreiches am Umfang des geschlossenes Raumes 40 gebildet und umfaßt den kegelstumpfförmigen Kühlraum 12 in dessen Zentrum. Auf der Oberseite des Kühlraumes 12 ist eine wärmeisolierende Decke 42 eingezogen, so daß der Kühlinnenraum gegen die Umgebungsluft wärmeisoliert ist. Die innere Seitenwandung des Kühlraumes 12 ist wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel durch verstärkende Stützfolien 20 abgestützt. Darüber hinaus ist die Kühlraumanlage 10 ebenfalls mit einer Vielzahl von Dioden-Wärmerohren 25 versehen. Jedes Wärmerohr 25 ist krummlinig ausgebildet und kann infolgedessen an die Seitenfläche und den Boden des Kühlraumes 12 angepaßt werden. Der überwiegende Teil jedes Wärmerohres 25 ist in die Erdaufhäufung im Bereich des Kühlraumes 12 eingebettet. Während jeweils ein Ende des Gefäßes 26 unter dem Kühlraum angeordnet ist, steht das andere Ende nach oben über die Erdaufhäufung vor.

In der Zeichnung sind die im Kühlraum 12 beispielsweise zu lagernden Lebensmittel mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet.

Bei dieser die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform bietenden Ausführungsform können außerdem die Wärmerohre 25, weil diese nicht über den gesamten Kühlraum 12 reichen, leicht gegen neue ausgetauscht werden.

Abweichungen von den hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen sind im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich. Beispielsweise können bei der vorstehenden Ausführungsform, falls die Umstände es erfordern, in den Dioden-Wärmerohren 25 auch sogenannte Dochte vorgesehen werden.

Claims (2)

1. Kühlraumanlage mit einem Lagerzwecken die­ nenden, innenliegende Seitenflächen aufweisenden und als Erdmeiler ausgebildeten Kühlraum, mit mindestens einem mit einem Kühlmittel gefüllten Wärmerohr, dessen unterer Bereich in der Erdaufhäufung im Bereich des Kühlraumes eingebettet ist, während der obere Bereich des Wärmerohres aus der Erdaufhäufung nach oben vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Kühlraumes (12) von übereinander­ liegenden Erdschichten gebildet sind, die jeweils von geotextilen Stützfolien (20) mindestens teilweise umfaßt sind, wobei jede geotextile Stützfolie (20) mit ihrem Vorderteil (21) und mit ihren das obere und untere horizontale Teil (22, 23) bildenden Teilen im Querschnitt etwa C-förmig ist, und die Vorderteile (21) der geotextilen Stützfolien (20) die innenliegenden Seitenflächen des Kühlraumes (12) bilden.

2. Kühlraumanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdaufhäufung (16) aus Erdmaterial mit feuchtigkeitsspeichernden Eigenschaften besteht.