DE4411813A1 - Verfahren zum Klimatisieren von Containern und Klimagerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klimatisieren von Containern und ein Klimagerät zur Durchführung des Verfahrens.

Üblicherweise werden Container, die ungünstigen Witterungsbedingungen ausgesetzt sind und in denen eine Wärmelast anfällt, wie beispielsweise Container mit Bestückung mit elektronischen Bauelementen im Bereich der Telekommunikation, mit einem einzelnen Klimagerät klimatisiert. Ein Grund für den Einsatz von nur einem Klimagerät in einem Container ist der hohe Raumbedarf von Klimageräten verbunden mit einem hohen Preis der Containerfläche, die weitestgehend für die eigentliche Nutzung erhalten bleiben soll. Nachteil der Anwendung nur eines Klimagerätes ist jedoch die mangelnde Redundanz. Sollte das Gerät einmal ausfallen oder Wartungs- oder Reparaturarbeiten notwendig werden, die eine Betriebsunterbrechung bedingen, so wird die Klimatisierung des Raumes unterbrochen. Da Container heute insbesondere auch zur Unterbringung von elektronischen Bauteilen, wie z. B. für das Funktelefon-Netz, eingesetzt werden, und diese Container oft an abgelegenen Stellen installiert werden, an denen Wartung oder Reparatur möglicherweise sehr aufwendig und zeitraubend sind, ist dieser Zustand unbefriedigend.

Es ist ein Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes, insbesondere zur Komfortklimatisierung, bekannt, bei dem mehrere Klimageräte eingesetzt und die Geräte mit einem Regel- und Steuersystem verbunden werden, das dafür sorgt, daß ein möglichst gleichmäßiges Raumklima durch den Betrieb der Geräte hergestellt wird. Dieses Verfahren ist zur Klimatisierung eines Containers ungeeignet, da der Platzbedarf von handelsüblichen Geräten die im Container nutzbare Fläche zu stark einschränkt und das oben geschilderte Reparatur- und Wartungsproblem in der Praxis auch nicht hinreichend gelöst ist, da zur Wartung meist die gesamte Anlage stillgelegt werden muß. Der Außenluft-Temperaturbereich, in dem diese Geräte in Betrieb genommen werden können, ist zudem eng bemessen, so daß handelsübliche Geräte bei sehr hohen oder niedrigen Temperaturen, wie sie in Containern auftreten, überhaupt nicht funktionieren. Sie können in Containern, die nach ihrer Aufstellung auf über +35°C aufgeheizt oder unter +10°C abgekühlt sind, nicht eingeschaltet werden, da die Regelung und Steuerung nicht betriebsbereit ist oder einzelne Komponenten überhitzen oder mechanische Probleme zu befürchten sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Klimatisieren von Containern mit Wärmelast und dazu geeignete Klimageräte zu entwickeln, das unter unterschiedlichsten äußeren Temperatur- und Witterungs­ bedingungen das präzise Einhalten vorgegebener Klima-Sollwerte ermöglicht, geringen Platzbedarf für die Geräte erfordert, keine Transportprobleme für die bestückten Container aufwirft und Wartung und Reparatur ohne Unterbrechung der kontinuierlichen Klimatisierung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Klimatisierung von Containern mit Wärmelast vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Container mit mindestens zwei voneinander unabhängigen Klimageräten bestückt wird, wobei die Geräte über eine Datenleitung mit einer Regel- und Steuervorrichtung verbunden werden, die den Betrieb der Geräte so regelt und steuert, daß zu jedem Zeitpunkt mindestens ein Gerät ausgeschaltet wird und wobei die Auslegung der Geräte so gewählt ist, daß die Gesamtleistung der maximal in Betrieb befindlichen Geräte zur erforderlichen Klimatisierung ausreichend ist.

Die Klimageräte lassen sich alle unabhängig voneinander betreiben und werden von einer Regel- und Steuervorrichtung geregelt und gesteuert, mit der alle Geräte über eine Datenleitung verbunden sind. Dieses Verfahren arbeitet so, daß bei Ausfall oder bei Service- und Wartungsarbeiten an einem Gerät dafür eines der nicht im Betrieb befindlichen Geräte eingeschaltet wird und somit die Kontinuität der Klimatisierung gewährleistet ist. Da es sich bei den in diesem Verfahren verwendeten Geräten um völlig selbständige Geräte handelt, können diese, wenn sie ausgeschaltet sind, ohne den Betrieb der anderen Geräte zu stören, ausgewechselt, repariert oder gewartet werden.

Ebenso trägt die Regel- und Steuervorrichtung dafür Sorge, daß die nicht in Betrieb befindlichen Geräte in periodischen Abständen in Betrieb genommen werden und dafür ebenso viele vorher im Betrieb befindliche Geräte ausgeschaltet werden. Dies hat den Vorteil, daß langfristig alle Geräte gleichmäßig zum Einsatz kommen und es nicht zu Standschäden an den Geräten kommt. Dies ist zweckmäßig, da insbesondere Klimageräte sehr empfindlich auf längere Standzeiten reagieren, da z. B. die Dichtungen des unter Druck stehenden Kältemittelkreislaufs am Kompressor undicht werden können, wenn dieser nicht regelmäßig zumindest kurz in Betrieb gesetzt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens setzt die Regel- und Steuervorrichtung ein Gerät, bei dem es zu einer Betriebsstörung kommt, außer Betrieb und bezieht dieses Gerät auch nicht mehr in den periodischen Wiederinbetriebnahmerhythmus ein. Weiterhin kann die Betriebsstörung des Gerätes registriert und gemeldet werden. Diese Meldung kann z. B. auf einem Display an der Regel- und Steuervorrichtung erfolgen. Es kann aber auch z. B. über ein angeschlossenes Modem eine Meldung über die Telefonleitung und ein zweites Modem an ein entfernt aufgestelltes Empfangsgerät weitergemeldet werden.

Zur besten Platzausnutzung des Containers bei gleichzeitiger Sicherung der Klimatisierung wird ein Durchführungsbeispiel des Verfahrens mit zwei voneinander unabhängigen Klimageräten angegeben, die über eine Datenleitung mit einer Regel- und Steuervorrichtung verbunden sind, wobei die Regel- und Steuervorrichtung zu jedem Zeitpunkt nur ein Gerät in Betrieb nimmt und in periodischen Zeitabständen dieses ausschaltet und das jeweils andere in Betrieb setzt. Bei einer Betriebsstörung eines Gerätes wird vom Regel- und Steuersystem automatisch auf das andere Gerät umgeschaltet und die periodische Umschaltung wird außer Kraft gesetzt. Weiterhin kann die Betriebsstörung wie oben geschildert gemeldet werden.

Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Klimagerät zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.

Die bekannten Klimageräte sind meist für die Anwendung im Container nach dem oben beschriebenen Verfahren ungeeignet, da sie zu groß sind, als daß mehrere baugleiche Klimageräte in den Container eingebaut werden könn­ ten, ohne dessen nutzbaren Rauminhalt über Gebühr zu verringern. Andere bekannte Klimageräte sind den Belastungen während des Transportes des Containers nicht gewachsen oder erlauben keine Inbetriebnahme bei sehr niedrigen oder sehr hohen Temperaturen. Die bekannten Klimageräte mit externem Kondensator sind zwar erheblich raumsparender innerhalb des zu klimatisierenden Raumes unterzubringen als Geräte, die alle Bauteile in einem Gehäuse vereinigen, jedoch wäre die Anbringung des Kondensators auf der Außenseite eines Containers äußerst problematisch, da der Kon­ densator beim Transport leicht beschädigt werden kann, außerdem die Installation und den Austausch des Klimagerätes erschwert und zu starker Witterungsabhängigkeit führt bzw. unterschiedliche Kältemittel erfordert.

Herkömmliche Klimageräte, die alle Komponenten in einem Gehäuse vereinigen, sind für die Anwendung im Container jedoch nur eingeschränkt einsetzbar, da deren Leistung im Vergleich zu den oben beschriebenen Splitgeräten mit externem Kondensator geringer ist. Die Leistung von Klimageräten läßt sich dadurch anheben, daß größere Kondensatoren verwendet werden oder die durch den Kondensator geführte Luftmenge erhöht wird. Da sich die Luftmenge mit herkömmlichen Methoden jedoch nicht ausreichend erhöhen läßt, fallen derartige Geräte sehr groß aus. Wählt man einen leistungsstarken Kondensator, so ist dessen Strömungswiderstand so groß, daß die Luftmenge stark verringert wird und sich die Kondensatorleistung und damit die Kälteleistung nicht spürbar erhöht. Die üblicherweise angewendeten Axialventilatoren können zwar eine große Luftmenge fördern, jedoch ist der durch sie zu erzeugende Druckunterschied zwischen Saugseite und Druckseite sehr gering. Aufgrund dessen darf der herkömmlich eingesetzte Kondensator-Wärmetauscher dem Luftstrom keinen zu großen Widerstand entgegensetzen.

Demgemäß ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein Klimagerät zur Klimatisierung von Containern derart weiterzubilden, daß mindestens zwei dieser Geräte im Container installiert werden können, ohne daß die Nutzfläche des Containers zu sehr eingeschränkt wird und deren Leistung auch dann ausreichend ist, wenn sich ein Gerät davon nicht in Betrieb befindet und im Container eine hohe Wärmelast anfällt.

Zur Lösung wird ein Klimagerät mit luftgekühltem Kondensator und mit in einem gemeinsamen Gehäuse befindlichen Bauteilen für Container mit Wärmelast vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es im Kondensatorluftstrom über mindestens zwei offen laufende Radial­ ventilatoren verfügt und durch diese das Gehäuseinnere auf ihrer Druckseite unter Überdruck setzbar ist und daß die über den Kondensator geführte Luft durch eine Öffnung in der Gehäusewand des Überdruckraumes ausblasbar ist.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die durch den Kondensator geführte Luftmenge spürbar angehoben werden kann. Radialventilatoren können neben einer hohen Luftmengenförderleistung auch einen hohen Druckunterschied produzieren. Dadurch ist es insbesondere möglich, einen sehr leistungsstarken Kondensator, der der Luft einen hohen Widerstand entgegensetzt, in das Gehäuse einzubauen und die Gehäuseabmessungen damit sehr kompakt zu halten. Dadurch, daß offen laufende Radialventilatoren gewählt werden, wird der gesamte Gehäuseinnenraum auf der Druckseite der Ventilatoren unter Überdruck gesetzt. Durch eine an beliebiger Stelle in der Gehäusewand des Überdruckraumes anzubringende Öffnung wird dann die über den Kondensator geführte Luft ausgeblasen.

Vorzugsweise ist der Kondensator-Wärmetauscher auf der Saugseite der Ventilatoren angeordnet.

Die durch die offen laufenden Ventilatoren weggefallenen Ventilatorgehäuse und die damit weggefallene Luftführung bringt in der vorliegenden Anwendung einige weitere Vorteile mit sich. Dadurch, daß Öffnungen an beliebiger Stelle in der Wand des Überdruckraumes angebracht werden können, kann die Ausblasrichtung der Luft frei gewählt werden, ohne daß Umbauten im Gehäuseinneren vonnöten wären. Damit ist nur ein einziges Klimagerätegrundmodell nötig, das an jeder beliebigen Stelle im Container mit Auslaß in jeder Richtung ohne großen Umbauaufwand eingebaut werden kann.

Beispielsweise ist es möglich, das Klimagerät in einer Ecke des Containers zu installieren, so daß die Luft an der Rückwand des Gerätes über den Kondensator angesaugt wird und je nach Installation in einer rechten oder linken Ecke auf der rechten oder linken Seite durch eine Gehäuseöffnung aus dem Container ausgeblasen werden kann, ohne irgendwelche Änderungen im Geräteinneren vornehmen zu müssen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Klimagerät sowohl über eine Kühlvorrichtung, als auch über eine vorzugs­ weise elektrisch betriebene Heizvorrichtung verfügt, die es ermöglicht, daß ein mit den erfindungsgemäßen Klimageräten ausgerüsteter Container bei extrem niedrigen Außentemperaturen und fehlender Wärmelast im Container zunächst auf die Betriebstemperatur der Regel- und Steuerelektronik aufgeheizt werden kann, ehe diese ihre Arbeit aufnimmt. Alle Komponenten des Klimagerätes sind dabei oberhalb einer bestimmten, von Komponente zu Komponente möglicherweise auch unterschiedlichen Mindesttemperatur einsetzbar. Im Klimagerät ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die die Inbetriebnahme der Komponenten unterhalb ihrer jeweiligen Mindestbetriebstemperatur sperrt und statt dessen nur die Heizvorrichtung einschaltet. Diese heizt den Raum langsam auf und bei Überschreiten der für die jeweilige Komponente notwendigen Mindesttemperatur wird diese zugeschaltet. So ist es zum Beispiel möglich, die Ventilatoren für den klimatisierten Luftstrom, die auf eine Mindestbetriebstemperatur von z. B. -20°C ausgelegt sein können, erst dann in Betrieb zu nehmen, wenn die Temperatur durch die elektrisch betriebene Heizvorrichtung und durch Konvektion soweit angestiegen ist, daß die Ventilatoren in Betrieb genommen werden können und die dann die aufgeheizte Luft zusätzlich umwälzen, um den Raum zu erwärmen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß ein mit den erfindungsgemäßen Klimageräten ausgerüsteter Container bei extrem hohen Außentemperaturen und eventuell vorhandener Wärmelast im Container außerhalb des Betriebsbereiches der Steuer- und Regelelektronik diese außer Funktion gesetzt wird und die Kühlvorrichtungen ungeregelt und mit voller Leistung in Betrieb gesetzt werden. Durch die ausgeschaltete Regel- und Steuerelektronik entfallen dann insbesondere auch sämtliche Alarmmeldungen bezüglich Überhitzung z. B. des Kühlmittels, wie sie im normalen Regel- und Steuermodus auftreten würden. In diesem außerhalb des Regel- und Steuerbereichs der Elektronik liegenden Betriebsbereich können auch alle Klimageräte die im Container installiert sind, in Betrieb genommen werden, um eine möglichst schnelle Abkühlung des Containers und Aufnahme der Regel- und Steuerfunktionen zu gewährleisten.

Es ist auch denkbar, daß beide vorher erwähnten Ausführungsbeispiele kombiniert werden und das Klimagerät somit universell in Containern eingesetzt werden kann, die in beliebigen Klimabereichen aufgestellt werden.

Zur umweltschonenden Herstellung und Wartung sowie zum umweltschonenden Betrieb der erfindungsgemäßen Klimageräte können diese auch mit einem FCKW-freien Kältmittel, wie z. B. R 134a befüllt sein.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Klimagerätes wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügte Abbildung näher beschrieben:

Außenluft wird durch den Lufteinlaß 5 von zwei offen laufenden Radialventilatoren 3, 4 über den Kondensator 2 ins Innere des Klimagerätes 1 gesaugt. Der gesamte Überdruckraum 6 des Klimagerätes 1 steht permanent unter leichtem Überdruck und die Luft wird durch den Luftauslaß 7 ins Freie geleitet. Der Luftauslaß 7 kann dabei an beliebiger Stelle an der Front oder seitlich des Überdruckraumes angebracht werden, so daß die Luft in beliebige Richtung ausblasbar ist.

Claims (13)

1. Verfahren zur Klimatisierung von Containern mit Wärmelast, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Container mit mindestens zwei voneinander unabhängigen Klimageräten bestückt wird, wobei die Geräte über eine Datenleitung mit einer Regel- und Steuervorrichtung verbunden werden, die den Betrieb der Geräte so regelt und steuert, daß zu jedem Zeitpunkt mindestens ein Gerät ausgeschaltet wird und wobei die Auslegung der Geräte so gewählt ist, daß die Gesamtleistung der maximal in Betrieb befindlichen Geräte zur erforderlichen Klimatisierung ausreichend ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht in Betrieb befindlichen Geräte von der Regel- und Steuervorrichtung getrennt und ausgebaut werden können, ohne den Betrieb der übrigen Geräte zu stören.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und Steuervorrichtung die nicht in Betrieb befindlichen Geräte in periodischen Zeitabständen in Betrieb setzt und gleichzeitig ebenso viele, vorher in Betrieb befindliche Geräte ausschaltet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Betriebsstörung eines Gerätes oder einer Komponente eines Gerätes die Störung an die Regel- und Steuervorrichtung gemeldet wird und die Regel- und Steuervorrichtung das Gerät ausschaltet und die periodische Wiederinbetriebsetzung dieses Gerätes verhindert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und Steuervorrichtung die Betriebsstörung eines Gerätes oder einer Komponente eines Gerätes auf einem Display anzeigt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und Steuervorrichtung die Störungsinformation mittels einer Sendevorrichtung und Informationsübertragungsvorrichtung an eine entfernt aufgestellte Empfangsvorrichtung meldet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendevorrichtung die zu übertragende Störungsinformation mittels Modem ins Telefonnetz einspeist und die Empfangsvorrichtung diese über ein zweites Modem empfängt.

8. Klimagerät mit luftgekühltem Kondensator (2) und mit in einem gemeinsamen Gehäuse (1) befindlichen Bauteilen für Container mit Wärmelast, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es im Kondensatorluftstrom über mindestens zwei offen laufende Radialventilatoren (3, 4) verfügt, durch welche das Gehäuseinnere auf ihrer Druckseite (6) unter Überdruck setzbar und daß die über den Kondensator (2) geführte Luft durch eine Öffnung in der Gehäusewand (7) des Überdruckraumes (6) ausblasbar ist.

9. Klimagerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (2) auf der Saugseite der Ventilatoren (3, 4) angebracht ist.

10. Klimagerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät sowohl über eine Kühlvorrichtung als auch über eine Heiz­ vorrichtung verfügt.

11. Klimagerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung aus Elektroheizelementen besteht.

12. Klimagerät nach Anspruch 10 oder 11 mit Komponenten, deren jeweiliger Betriebstemperaturbereich oberhalb einer Mindesttemperatur liegt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreitung dieser Mindesttemperatur diese Komponenten nicht und bis zum Erreichen der Mindesttemperatur nur die Heizelemente einschaltbar sind.

13. Klimagerät nach Anspruch 8 bis 12 mit Komponenten, deren jeweiliger Betriebstemperaturbereich unterhalb einer Höchsttemperatur liegt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung dieser Höchsttemperatur diese Komponenten nicht und bis zum Erreichen der Mindesttemperatur nur die Kühlelemente einschaltbar sind.