WO2018127731A1 - Versorgungscontainer - Google Patents

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WO2018127731A1
WO2018127731A1 PCT/IB2017/001545 IB2017001545W WO2018127731A1 WO 2018127731 A1 WO2018127731 A1 WO 2018127731A1 IB 2017001545 W IB2017001545 W IB 2017001545W WO 2018127731 A1 WO2018127731 A1 WO 2018127731A1
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WO
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water
heat
unit
heat exchanger
supply container
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PCT/IB2017/001545
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English (en)
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Inventor
Philippe LATHAN
Georg STIMPFL
Original Assignee
Lathan Philippe
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Publication date
Application filed by Lathan Philippe filed Critical Lathan Philippe
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0071—Indoor units, e.g. fan coil units with means for purifying supplied air
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
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    • F24F1/02—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing
    • F24F1/022—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing comprising a compressor cycle
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/14—Solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/082—Hot water storage tanks specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use

Definitions

  • the invention relates to a supply station for
  • the supply of people with electrical energy, heat, cold and / or water is particularly in
  • Photovoltaic modules are used.
  • the energy provided by the energy converter can be tailored to the needs of the operation of
  • Drinking water treatment plants or used to provide cold and / or heat are used to provide cold and / or heat.
  • regenerative energy energy converters such as e.g. at with wind energy, solar energy or the
  • the electrical energy can e.g. stored in accumulators.
  • the disadvantage of energy storage in accumulators lies in their limited life and the limited
  • the present invention therefore aims to provide the most self-sufficient and mobile care of people with vital media. with electricity, heat, cold and / or water and possibly with
  • a cost-effective device is to be provided which enables a reliable supply even with changing availability of electrical energy.
  • the invention provides' a
  • Supply container before comprising a Water supply unit, a water tempering unit and a room air conditioning unit
  • Wassertemper istö comprises a preferably based on a thermodynamic cycle heat pump and / or refrigerator which is in heat-transferring connection with a water tank,
  • water supply unit can be brought in heat exchange with an ambient air flow heat source for the condensation of water from the
  • Ambient air includes and the source of cold is connected via a line to the water reservoir to supply the condensed water from the air, and wherein the room air conditioning unit comprises a stand with the water storage in heat transfer connection heat exchanger, which led into a separate space of the container
  • Room air conditioning unit are provided in a supply container, a mobile system is created, which can be shipped or transported in a simple manner.
  • the container preferably contains all technical components necessary for the operation of the
  • Water supply unit, the water tempering unit and the room air conditioning unit are required so that the required on site installation or assembly work is minimized.
  • the container can with the help of for such container as
  • Standard transport means existing truck or the like. From one site to the next site be transported. Such zürn reaching within the scope of the invention containers are in the field of
  • Supply container is used, it is for the
  • Reclaimed transport container It is preferably provided that the supply container as
  • Standard containers such as ISO container, preferably as 20 ', 30' or 40 'ISO container is formed.
  • Room air conditioning unit has, the
  • Water tempering unit used to the water generated by the water supply unit
  • the water in the tempered state in particular for the purpose of drinking water supply in the water storage can be kept in stock.
  • the water can be used as an energy storage medium, which Power supply fluctuations can be compensated.
  • One is not limited to the storage of electricity
  • Power supply of the supply container can be used, for. the water supply unit and / or the
  • the water supply unit comprises a cold source heat exchangeable with an ambient air flow for condensing water from the ambient air, the water reservoir being able to represent the source of cold.
  • the invention can be used to compensate for daytime (temperature) load peaks on the consumer side, when the power supply to constant
  • the individual components of the supply system namely the water supply unit including water storage, the
  • Room air conditioning unit act in the following way and
  • the water tempering unit preferably comprises a thermodynamic cycle based heat pump and / or chiller, which in
  • the water tempering unit can thus either for
  • Provision of heat or to provide cold to the water storage An embodiment is preferred in which it is possible to switch between the provision of heat or the provision of cold. If the water tempering unit comprises a thermodynamic cycle, this can be operated reversibly, ie either as a heat pump or as
  • Chiller When operating as a chiller, the water of the water storage is cooled, when operating as
  • thermodynamic cycle is preferably operated with electrical energy.
  • the water supply unit includes one with a
  • Ambient air stream heat exchangeable source of cold for condensation of water from the ambient air, wherein the cold source is connected via a line to the water reservoir to supply this condensed water from the air.
  • Circular process is operated as a chiller.
  • the thermodynamic cycle is operated as a heat pump, it can preferably be provided that the cold source for the condensation of water from the
  • Ambient air is formed by an evaporator of the heat pump.
  • the room air conditioning unit can be operated with the stored in the water of the water storage cold / heat, for what purpose the
  • Room air conditioning unit comprises a stand with the water storage in heat transfer connection heat exchanger, which in a separate space of the container controlled air conditioning fluid tempered.
  • a temperature control here is the heating or heating or cooling to understand.
  • the thermodynamic cycle is operated as a chiller, the water reservoir contains chilled water, so that the
  • Room air conditioning unit provides a room cooling.
  • the thermodynamic cycle is operated as a heat pump
  • the water storage contains heated water, so that the room air conditioning unit provides a space heater available.
  • Air conditioning fluid can be used in particular ambient air, which is appropriately controlled by utilizing the stored heat in the water or cold and then passed into the room to be tempered.
  • the conditioning fluid may be water or other heat transfer fluid passed through pipes laid in the space to be tempered.
  • the air conditioning fluid in a
  • Ambient temperature may have.
  • the separated space which can be temperature-controlled with the aid of the room temperature control unit, can be used in many different ways, with the following preferred examples being given:
  • Working for example, for telemedicine services or as a mobile operations and communication center.
  • the supply container according to the invention may e.g. as a multifunctional emergency supply module, for example for political trouble spots, military missions,
  • the cold storage in the water storage is very beneficial in areas where the temperatures at night (often strong) fall and then with less energy can be produced water from the air than to
  • Room air conditioning unit also be designed to additionally external modules such. Container modules, to air-condition.
  • Container modules to air-condition.
  • the heat exchanger of the Räumrytmaschinestician tempered an air conditioning fluid, which is led out via at least one line from the supply container and guided into a separate room.
  • Water supply unit trains and the
  • Air conditioning fluid is formed by the ambient air flow.
  • the ambient air flow is thus on or in
  • Heat exchanger of the Räumrytmaschinesech cooled to collect the thereby condensed water from the air and to be able to supply the water reservoir, and the cooled air is used simultaneously as an air conditioning fluid to cool the separated space of the container.
  • the heat or cold required for the temperature control of the water reservoir and (via the water reservoir) of the air-conditioning fluid is inventively achieved by a
  • Water tempering unit provided, which is preferably designed as a thermodynamic cycle. But there are also alternative technical solutions to
  • Provision of cold and / or heat conceivable.
  • the provision of cold and / or heat takes place using electrical energy, ie by direct or indirect conversion of electrical energy into thermal energy.
  • the water tempering unit may, for example, comprise at least one Peltier element.
  • Water tempering unit using solar thermal ie. by converting solar energy into usable thermal energy.
  • the water tempering unit is designed as a thermodynamic cyclic process, it is preferably a closed cycle process in which a
  • thermodynamic cycle process a compressor, a compressor downstream of the first heat exchanger, a first heat exchanger downstream of the throttle body and a downstream of the throttle body second
  • the cycle is preferably designed reversible, so that either a legal process or a left-hand process and thus either an operation as a chiller or operation as a heat pump can be set.
  • the term "downstream" refers to the flow direction of the working medium in the case of operation as a refrigerator.
  • first heat exchanger condenses the working fluid, wherein it gives off heat at high temperature preferably to an ambient air flow (Condensation heat).
  • the liquid refrigerant is directed to a throttle body where its pressure is reduced.
  • second heat exchanger evaporator
  • Compressor compresses and heats up.
  • the hot, compressed gas can then in the second heat exchanger
  • the compressed gas cools down and condenses.
  • the liquid working medium is expanded, evaporates and becomes cold.
  • the cold working medium is heated by heat exchange with an ambient air flow.
  • the compressor is arranged in a bypass line which is integrated via a valve assembly in the cycle so that the flow direction of the working fluid in the circuit for optional operation as a chiller or as
  • Heat pump is adjustable.
  • Water tempering unit has a ventilation unit, the suction side of which is in communication with ambient air and the pressure side of which supplies the ambient air to the first heat exchanger of the thermodynamic cycle.
  • Heat exchanger of the heat pump or the refrigerating machine fluidly connected to a heat exchanger of the water reservoir and comprises a pump.
  • the heat-transferring connection can also be completely interrupted when the fluid circuit is interrupted.
  • Room air conditioning unit preferably succeeds in that a return line for the air conditioning fluid is connected to a recuperator, which is designed for preheating the ambient air flow upstream of the heat exchanger of the room air conditioning unit.
  • Provision of drinking water can be used, for which purpose the water reservoir preferably has a water extraction.
  • the removal of water is preferably a
  • Water treatment unit upstream to possibly to make contaminated water available as drinking water.
  • a power supply unit is provided which the heat pump or the chiller with
  • Power supply unit operated with regenerative energy energy converter preferably at least one photovoltaic module comprises.
  • the photovoltaic module preferably at least one photovoltaic module comprises.
  • Power unit comprise a biogas reactor in combination with a power generator.
  • the power supply unit may comprise a combined heat and power plant.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the supply container according to the invention in heating mode
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the supply container according to the invention in cooling mode.
  • a container 1 is shown schematically, which may be a 20 ', 30' or 40 'ISO container .. But there are also other transportable, closed container conceivable.
  • the container 1 contains a water storage unit 2, a
  • Room air conditioning unit 4 (each surrounded by a dashed line). These components are in a first, left in the drawing arranged portion of the Container interior arranged. The remaining portion of the container interior forms a variable usable space. 5
  • the water storage unit 2 comprises a water reservoir 6.
  • the water tempering unit 3 comprises a
  • Thermodynamic cycle with a compressor or compressor 7, a first heat exchanger 8, throttle bodies 9 and 9 'and a second heat exchanger 10.
  • the first heat exchanger 8 is designed for heat exchange with ambient air, the first heat exchanger 8 coming from outside of the container 1 Line 11 is supplied via a fan 12, wherein the exhaust air the
  • Container according to the arrow 13 leaves.
  • the compressor 7 is via a valve unit 14 in the thermodynamic
  • Throttle members 9 and 9 ' integrated via a valve unit 15 in the thermodynamic cycle, so depending on the flow direction, either the throttle body 9 or the
  • the second heat exchanger 10 is for heat exchange with a fluid circuit 16, such as a water circuit formed, which fluidly connects the second heat exchanger 10 with a heat exchanger 17 of the water reservoir 6 and comprises a circulation pump 18.
  • the heat exchanger 17 is designed to transfer heat from the fluid of the fluid circuit 16 to the water contained in the water reservoir 6. This is the thermodynamic cycle, which can be operated either as a chiller or as a heat pump can, connected via the secondary circuit 16 with the water storage 6 heat transfer.
  • the second heat exchanger 10 also directly. be integrated in the water storage 6.
  • the room air conditioning unit 4 is connected via a second secondary circuit 19 together with circulating pump 20 with the water storage 6 heat transfer. For this purpose, one with the water of the water reservoir 6 in heat exchange
  • the second secondary circuit 19 further includes a heat exchanger 22 which is in heat exchange with an ambient air flow, which is the heat exchanger 22 via a coming from outside of the container 1 line 23 via a fan 24 is supplied.
  • the ambient air is tempered in the heat exchanger 22 (cooled or heated) and then fed into the work space 5 to this
  • Exhaust air is withdrawn from the usable space 5 via a line 26 and leaves after passing through a
  • recuperator 27 the container 1 according to the arrow 28.
  • the residual heat or cooling of the exhaust air stream is discharged in the recuperator 27 to the circulating in the opposite direction ambient air flow before the ambient air flow reaches the heat exchanger 22.
  • the water supply unit that shares components with the room air conditioning unit 4, in turn, includes the conduit 23 for conducting ambient air over the
  • the heat exchanger .22 is connected via a line 29 together with filter 32 with the
  • lines 30 and 31 are provided, which connect the recuperator 27 and the first heat exchanger 8 with the water reservoir 6 to the water storage 6, the possibly in the recuperator 27 and in the first heat exchanger 8 from the air condensing condensate zuzu intuition.
  • a water removal point 33 together with • valve 34 is provided, which optionally has a unit 35 for drinking water conditioning.
  • liquid or air-cooled or -heated components can be contained or memory extensions for cold and / or heat can be integrated.
  • thermodynamic cycle is operated as a chiller, for which purpose the valve units 14 and 15 are set so that the working medium according to the flow direction 36 successively the compressor 7, the first heat exchanger 8 (condenser), the throttle body 9 and the second heat exchanger 10 (evaporator ) flows through.
  • the fan 12 air from the environment of the container 1 through the condenser 8 of the chiller promoted and then returned to the environment of the
  • Containers 1 delivered.
  • the cold generated by means of the compressor 7 and the throttle body or expansion valve 9 is discharged in the evaporator 10 to the secondary circuit 16 and transmitted from the secondary circuit 16 to the water of the water reservoir 6.
  • the cold generated by means of the compressor 7 and the throttle body or expansion valve 9 is discharged in the evaporator 10 to the secondary circuit 16 and transmitted from the secondary circuit 16 to the water of the water reservoir 6.
  • the cold of the water reservoir 6 is used to condense in the unit 4 water from the air.
  • ambient air is conveyed into the container 1 by means of a fan 24.
  • the latter flows through the optional recuperator 27 and the heat exchanger 22 cooled by the cold stored in the water reservoir 6 via the secondary circuit 19. The air cooled in this way
  • the cool exhaust air passes through the recuperator 27 and can optionally
  • Recooling the chiller can be used. It falls on the recuperator 27 and the heat exchanger 22 condensate. This is passed into the water reservoir 6.
  • the water tank 6 is in its function also part of a (drinking) water supply system and provides over the
  • the water reservoir 6 is also cold storage and takes over the cooling of the air, even if a continuous power supply to the chiller operation is not given, so when switched off chiller.
  • a conditioning 35 For drinking water production of the water storage 6 is equipped with a conditioning 35. Depending on the profile of use, filtration, activated carbon filtration, mineralization and / or UV disinfection take place. As a result, the conditioning of the memory contents is also ensured if no
  • Heating operation can be explained with reference to FIG. 2 as follows.
  • thermodynamic cycle is operated as a heat pump, for which purpose the valve units 14 and 15 are set so that the working medium corresponding to the flow direction 37 successively the compressor 7, the second heat exchanger 10 (condenser), the throttle body 9 'and the first heat exchanger 8 (FIG. Evaporator) flows through.
  • the water tank 6 is operated warm.
  • the condensate of the evaporator 8 is passed into the water reservoir 6.
  • By integrated defrosting the heat pump water can be passed into the water reservoir 6 even at outdoor temperatures below freezing.
  • the water reservoir 6 is also in this
  • Mode of operation for heating the working space 5 warm water used from the water tank 6 to produce over the secondary circuit 19 in the unit 4 warm air for the working space 5.
  • the power supply of the supply container 1 is preferably carried out with the help of regenerative energy sources.
  • Solar cells which are preferably placed on the container 1, generate electricity. This drives the chiller, which in turn cools the water tank. At the same time, water is condensed out of the air. The system is operated in such a way that the water storage becomes steadily colder during the course of the day. If the power production later in the day or due to weather conditions, the
  • the system is so preferably designed that the
  • Air conditioning is ensured even in the daytime without sunshine.
  • a biogas reactor (without gas storage) delivers in the
  • Air conditioning is at times during the day
  • Cooling of the water storage by the chiller results here in the nighttime to buffer the
  • Air conditioning of the container interior allow.
  • Circulation pump for the ventilation fan and for the
  • Components such as compressors or power generators in

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Abstract

Bei einem Versorgungscontainer (1) umfassend eine Wasserversorgungseinheit, eine Wassertemperierungseinheit (3) und eine Raumklimatisierungseinheit (4) ist vorgesehen, dass die Wassertemperierungseinheit (3) eine vorzugsweise auf einem thermodynamischen Kreisprozess beruhende Wärmepumpe und/oder Kältemaschine umfasst, die in wärmeübertragender Verbindung mit einem Wasserspeicher (6) steht, dass die Wasserversorgungseinheit eine mit einem ümgebungsluftluftstrom in Wärmeaustausch bringbare Kältequelle zur Kondensation von Wasser aus der Umgebungsluft umfasst und die Kältequelle über eine Leitung mit dem Wasserspeicher (6) verbunden ist, um diesem das aus der Luft kondensierte Wasser zuzuführen, und dass die Raumklimatisierungseinheit (4) einen mit dem Wasserspeicher (6) in wärmeübertragender Verbindung stehenden Wärmetauscher (22) umfasst, der ein in einen abgetrennten Raum (5) des Containers (1) geführtes Klimatisierungsfluid temperiert.

Description

Versorgungscontainer
Die Erfindung betrifft eine Versorgungsstation zur
Versorgung von Menschen mit elektrischer Energie, Wärme, Kälte und/oder Wasser.
Die Versorgung von Menschen mit elektrischer Energie, Wärme, Kälte und/oder Wasser ist insbesondere in
abgelegenen Gebieten ohne Infrastruktur schwierig. Zur autarken elektrischen Energieversorgung sind bereits
Versorgungseinrichtungen bekannt geworden, die über wenigstens einen mit regenerativer Energie betriebenen Energiewandler verfügen. Häufig kommen hierbei
Photovoltaikmodule zum Einsatz. Die vom Energiewandler bereitgestellte Energie kann den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend für den Betrieb von
Kommunikationseinrichtungen, medizinischen Geräten,
Trinkwasseraufbereitungsanlagen oder zur Bereitstellung von Kälte und/oder Wärme verwendet werden.
Bei mit regenerativer Energie betriebenen Energiewandlern, wie z.B. bei mit Windenergie, Sonnenenergie oder der
Gezeitenenergie angetriebenen Energiewandlern besteht jedoch das Problem, dass die jeweils von äußeren
Bedingungen abhängige Erzeugung elektrischer Energie nicht ohne weiteres mit dem jeweiligen Bedarf in Einklang
gebracht werden kann. So ist beispielsweise die
Energiegewinnung bei Photovoltaikanlagen auf Sonnenlicht angewiesen. Bei Energiequellen, welche zu allem Überfluss in ihrer Leistung nicht ohne weiteres vorhersagbar sind, und insbesondere bei der Nutzung von Windenergie, werden diese Nachteile bei der Verwendung von regenerativen
Energiequellen besonders deutlich. Zum Zwecke der Vergleichmäßigung bzw. Glättung der
elektrischen Ausgangsleistung derartiger mit regenerativer Energie betriebener Energiewandler wurde bereits
vorgeschlagen, die in Zeiten geringeren Bedarfs anfallende Energie entsprechend zu speichern. Die elektrische Energie kann z.B. in Akkumulatoren gespeichert werden. Der Nachteil der Energiespeicherung in Akkumulatoren liegt jedoch in deren begrenzten Lebensdauer und der begrenzten
Speicherkapazität .
Ein weiterer Nachteil von bekannten
Versorgungseinrichtungen ist die mangelnde Mobilität, weil der Transport meist den Abbau von mehreren
Einzelkomponenten bzw. den Aufbau aus mehreren
Einzelkomponenten erfordert. Der Auf- und Abbau erfordert daher in der Regel technisch ausgebildetes Personal, was die Einsetzbarkeit in nicht erschlossenen Gebieten weiter erschwert.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, eine möglichst autarke und mobile Versorgung von Menschen mit lebensnotwendigen Medien bereitzustellen., wie z.B. mit Strom, Wärme, Kälte und/oder Wasser sowie ggf. mit
Lebensmitteln, Medikamenten und/oder elektronischer
Kommunikation. Dabei soll insbesondere eine kostengünstige Vorrichtung bereitgestellt werden, die auch bei wechselnder Verfügbarkeit von elektrischer Energie eine zuverlässige Versorgung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht' die Erfindung einen
Versorgungscontainer vor, umfassend eine Wasserversorgungseinheit, eine Wassertemperierungseinheit und eine Raumklimatisierungseinheit
- ' wobei die Wassertemperierungseinheit eine vorzugsweise auf einem thermodynamischen Kreisprozess beruhende Wärmepumpe und/oder Kältemaschine umfasst, die in wärmeübertragender Verbindung mit einem Wasserspeicher steht,
wobei die Wasserversorgungseinheit eine mit einem Umgebungsluftluftstrom in Wärmeaustausch bringbare Kältequelle zur Kondensation von Wasser aus der
Umgebungsluft umfasst und die Kältequelle über eine Leitung mit dem Wasserspeicher verbunden ist, um diesem das aus der Luft kondensierte Wasser zuzuführen, und wobei die Raumklimatisierungseinheit einen mit dem Wasserspeicher in wärmeübertragender Verbindung stehenden Wärmetauscher umfasst, der ein in einen abgetrennten Raum des Containers geführtes
Klimatisierungsfluid temperiert.
Dadurch, dass die Wasserversorgungseinheit, die
Wassertemperierungseinheit und die
Raumklimatisierungseinheit in einem Versorgungscontainer bereitgestellt werden, wird ein mobiles System geschaffen, das in einfacher Weise verschifft bzw. transportiert werden kann. Der Container beinhaltet hierbei bevorzugt alle technischen Komponenten, die für den Betrieb der
Wasserversorgungseinheit, der Wassertemperierungseinheit und der Raumklimatisierungseinheit erforderlich sind, sodass die am Aufstellungsort erforderlichen Aufbau- oder Zusammenbauarbeiten minimiert werden. Der Container kann mit Hilfe von für derartige Container als
Standardtransportmittel existierenden Lastkraftwagen oder dgl. von einem Aufstellungsort zum nächsten Aufstellungsort transportiert werden. Derartige im Rahmen der Erfindung zürn Einsatz gelangende Container sind im Bereich des
Warentransportes hinlänglich bekannt und weisen meist Standardaußenmaße auf, wobei derartige Container überaus . stabil und robust ausgebildet sind und aufgrund der standardisierten Außenabmessung in einfacher Weise
transportiert werden können. Dadurch, dass nun
erfindungsgemäß ein derartiger Container als
Versorgungscontainer verwendet wird, ist es für das
Bereitstellen einer Versorgungsstation lediglich
erforderlich, den Container am gewünschten Aufstellungsort mit Hilfe geeigneter Transport- und Absetzvorrichtungen aufzustellen, wobei am Untergrund keine besonderen
Anforderungen im Zusammenhang mit der Erfüllung von
umweltrelevanten Vorschriften zu beachten sind.
Im Rahmen der Erfindung kann auf handelsübliche
Transportcontainer zurückgegriffen werden. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Versorgungscontainer als
Standard-Container, wie z.B. ISO-Container, bevorzugt als 20', 30' oder 40' ISO-Container, ausgebildet ist.
Dadurch, dass der Versorgungscontainer erfindungsgemäß über eine Wasserversorgungseinheit, eine
Wassertemperierungseinheit und eine
Raumklimatisierungseinheit verfügt, kann die
Wassertemperierungseinheit dazu verwendet werden, das von der Wasserversorgungseinheit erzeugte Wasser zu
temperieren, d.h. zu kühlen oder zu erwärmen, sodass das Wasser im temperierten Zustand insbesondere für die Zwecke der Trinkwasserversorgung im Wasserspeicher vorrätig gehalten werden kann. Gleichzeitig kann das Wasser als Energiespeichermedium genutzt werden, wodurch Energieversorgungsschwankungen ausgeglichen werden können. Man ist dabei nicht auf die Speicherung von Strom zur
Erzeugung von Kälte/Wärme angewiesen. Vielmehr kann die im . Wasser des Wasserspeichers gespeicherte Kälte/Wärme in Zeiten verringerter oder fehlender (elektrischer)
Energieversorgung des Versorgungscontainers genutzt werden, um z.B. die Wasserversorgungseinheit und/oder die
Raumklimatisierungseinheit zu betreiben.
Die Wasserversorgungseinheit umfasst erfindungsgemäß nämlich eine mit einem Umgebungsluftstrom in Wärmeaustausch bringbare Kältequelle zur Kondensation von Wasser aus der Umgebungsluft, wobei der Wasserspeicher die Kältequelle darstellen kann.
Umgekehrt ist die Erfindung einsetzbar, tageszeitliche (Temperatur-) Lastspitzen auf der Verbraucherseite zu kompensieren, wenn die Stromversorgung auf konstantem
Niveau arbeitet, beispielsweise durch Biogas.
Die einzelnen Komponenten des Versorgungssystems, nämlich die Wasserversorgungseinheit samt Wasserspeicher, die
Wassertemperierungseinheit und die
Raumklimatisierungseinheit wirken auf folgende Art und
Weise zusammen. Die Wassertemperierungseinheit umfasst vorzugsweise eine auf einem thermodynamischen Kreisprozess beruhende Wärmepumpe und/oder Kältemaschine, die in
wärmeübertragender Verbindung mit dem Wasserspeicher steht. Die Wassertemperierungseinheit kann somit entweder zur
Bereitstellung von Wärme oder zur Bereitstellung von Kälte an den Wasserspeicher ausgebildet sein. Bevorzugt ist eine Ausbildung, bei der zwischen der Bereitstellung von Wärme oder der Bereitstellung von Kälte gewechselt werden kann. Wenn die Wassertemperierungseinheit einen thermodynamischen Kreisprozess umfasst, kann dieser reversibel betrieben werden, d.h. entweder als Wärmepumpe oder als
Kältemaschine. Bei einem Betrieb als Kältemaschine wird das Wasser des Wasserspeichers gekühlt, beim Betrieb als
Wärmepumpe wird das Wasser erwärmt, wobei der
Wasserspeicher dann als Wärme- bzw. Kältespeicher fungiert. Der thermodynamische Kreisprozess wird bevorzugt mit elektrischer Energie betrieben.
Die Wasserversorgungseinheit umfasst eine mit einem
Umgebungsluftstrom in Wärmeaustausch bringbare Kältequelle zur Kondensation von Wasser aus der Umgebungsluft, wobei die Kältequelle über eine Leitung mit dem Wasserspeicher verbunden ist, um diesem das aus der Luft kondensierte Wasser zuzuführen. Die Gewinnung von Wasser aus dem
Wassergehalt der umgebenden Luft stellt eine zuverlässige Wassererzeugung sicher, wobei das gekühlte Wasser des
Wasserspeichers wie bereits erwähnt als Kältequelle
verwendet werden kann, wenn der thermodynamische
Kreisprozess als Kältemaschine betrieben wird. Wenn der thermodynamische Kreisprozess hingegen als Wärmepumpe betrieben wird, so kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Kältequelle für die Kondensation von Wasser aus der
Umgebungsluft von einem Verdampfer der Wärmepumpe gebildet wird.
Schließlich kann auch die Raumklimatisierungseinheit mit der im Wasser des Wasserspeichers gespeicherten Kälte/Wärme betrieben werden, zu welchem Zweck die
Raumklimatisierungseinheit einen mit dem Wasserspeicher in wärmeübertragender Verbindung stehenden Wärmetauscher umfasst, der ein in einen abgetrennten Raum des Containers geführtes Klimatisierungsfluid temperiert. Unter einer Temperierung ist hierbei das Erwärmen bzw. Heizen oder das Kühlen zu verstehen. Im Falle, dass der thermodynamische Kreisprozess als Kältemaschine betrieben wird, enthält der Wasserspeicher gekühltes Wasser, sodass die
Raumklimatisierungseinheit eine Raumkühlung zur Verfügung stellt. Im Falle, dass der thermodynamische Kreisprozess als Wärmepumpe betrieben wird, enthält der Wasserspeicher erwärmtes Wasser, sodass die Raumklimatisierungseinheit eine Raumheizung zur Verfügung stellt. Als
Klimatisierungsfluid kann insbesondere Umgebungsluft verwendet werden, die unter Ausnutzung der im Wasser gespeicherten Wärme bzw. Kälte entsprechend temperiert und dann in den zu temperierenden Raum geleitet wird.
Alternativ kann das Klimatisierungsfluid Wasser oder eine andere Wärmeübertragungsflüssigkeit sein, die durch in dem zu temperierenden Raum verlegte Rohre geleitet wird.
Aus Gründen der Abtrennung des zu temperierenden Raumes des Containers vom restlichen Containervolumen, ist es
bevorzugt, dass das Klimatisierungsfluid in einen
abgetrennten Raum des Containers geleitet wird, um diesen zu klimatisieren, während die übrigen Räume etwa
Umgebungstemperatur aufweisen können.
Der abgetrennte, mit Hilfe der Raumtemperierungseinheit temperierbare Raum kann in vielfältiger Weise genutzt werden, wobei die folgenden bevorzugten Beispiele genannt werden können:
Verwendung als Raum zur Lagerung und zum Verkauf von Gütern, insbesondere Lebensmitteln und Medikamenten, die klimatisiert gelagert werden müssen. Verwendung als Raum zur Aufstellung von
Verkaufsautomaten für den Verkauf von Gütern bzw.
„Vending-Systeme", insbesondere von Lebensmitteln und Medikamenten, die klimatisiert gelagert werden müssen. Verwendung als Raum zur Aufstellung von
Telekommunikationsausrüstung und Geräten zur
Datenverarbeitung und -speicherung, insbesondere
Servern und Elektronikgeräten, die klimatisiert werden müssen.
Verwendung des Raums als Arbeitsstätte, insbesondere für telemetrische und telekommunikationsbasierte
Arbeiten, beispielsweise für telemedizinische Dienste oder als mobile Einsatz- und Kommunikationszentrale. Verwendung des Raums als Arbeitsstätte, insbesondere für Arbeiten die auf sauberes Wasser angewiesen sind, beispielsweise medizinische Versorgung, Notversorgung von Patienten.
Verwendung als Wohnraum.
Der erfindungsgemäße Versorgungscontainer kann z.B. als multifunktionales Notversorgungsmodul, beispielsweise für politische Krisenherde, militärische Einsätze,
Flüchtlingslager oder Zivil- und Katastrophenschutz verwendet werden.
Die Kältespeicherung im Wasserspeicher ist in solchen Gebieten sehr vorteilhaft, wo die Temperaturen in der Nacht (oft stark) fallen und dann mit weniger Energieaufwand Wasser aus der Luft produziert werden kann als zu
Tageszeiten - die Stromerzeugung (z.B. aus Fotovoltaik) aber zu Tageszeiten erfolgt. Dies gilt insbesondere für aride Gebiete, Steppen, Wüstengegenden. Insbesondere in diesem Zusammenhang kann der erfindungsgemäße Versorgungscontainer auch sehr vorteilhaft zur Wasserproduktion für die Wüstenbegrünung eingesetzt . werden .
Nach Bedarf und Anwendung kann die
Raumklimatisierungseinheit auch ausgebildet sein, um zusätzlich auch externe Module, wie z.B. Containermodule, zu klimatisieren. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass der Wärmetauscher der Räumklimatisierungseinheit ein Klimatisierungsfluid temperiert, das über wenigstens eine Leitung aus dem Versorgungscontainer herausgeführt und in einen gesonderten Raum hineingeführt ist.
Ein besonders vorteilhaftes Zusammenwirken von
Wasserversorgungseinheit und Raumklimatisierungseinheit wird erreicht, wenn der Wärmetauscher der
Räumklimatisierungseinheit die Kältequelle der
Wasserversorgungseinheit ausbildet und das
Klimatisierungsfluid von dem Umgebungsluftstrom gebildet wird. Der Umgebungsluftstrom wird somit am bzw. im
Wärmetauscher der Räumklimatisierungseinheit abgekühlt, um das dadurch aus der Luft kondensierte Wasser sammeln und dem Wasserspeicher zuführen zu können, und die gekühlte Luft wird gleichzeitig als Klimatisierungsfluid verwendet, um den abgetrennten Raum des Containers zu kühlen.
Die für die Temperierung des Wasserspeichers und (über den Wasserspeicher) des Klimatisierungsfluids erforderliche Wärme bzw. Kälte wird erfindungsgemäß durch eine
Wassertemperierungseinheit bereitgestellt, die bevorzugt als thermodynamischer Kreisprozess ausgebildet ist. Es sind aber auch alternative technische Lösungen zur
Bereitstellung von Kälte und/oder Wärme denkbar. Bevorzugt erfolgt die Bereitstellung von Kälte und/oder Wärme dabei unter Verwendung von elektrischer Energie, d.h. durch direkte oder indirekte Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie. Die Wassertemperierungseinheit kann beispielsweise wenigstens ein Peltier-Element umfassen. Alternativ kann die Bereitstellung von Wärme in der
Wassertemperierungseinheit mit Hilfe von Solarthermie erfolgen, d.h. durch Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie.
Wenn die Wassertemperierungseinheit als thermodynamischer Kreisprozess ausgebildet ist, handelt es sich vorzugsweise um einen geschlossenen Kreisprozess, bei dem ein
Arbeitsmedium im Kreislauf geführt wird und periodisch eine Folge von Zustandsänderungen durchläuft. Eine bevorzugte Ausbildung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der thermodynamische Kreisprozess einen Kompressor, einen dem Kompressor nachgeschalteten ersten Wärmetauscher, ein dem ersten Wärmetauscher nachgeschaltetes Drosselorgan und einen dem Drosselorgan nachgeschalteten zweiten
Wärmetauscher umfasst. Der Kreisprozess ist bevorzugt reversibel ausgestaltet, sodass wahlweise ein Rechtsprozess oder ein Linksprozess und somit entweder ein Betrieb als Kältemaschine oder ein Betrieb als Wärmepumpe eingestellt werden kann. Der Begriff „nachgeschaltet" bezieht sich hierbei auf die Flussrichtung des Arbeitsmediums im Falle des Betriebs als Kältemaschine.
Beim Betrieb als Kompressionskältemaschine wird das
zunächst gasförmige Arbeitsmedium von einem Kompressor unter Verbrauch der Antriebsenergie verdichtet. In dem nachgeschalteten ersten Wärmetauscher (Verflüssiger) kondensiert das Arbeitsmedium, wobei es Wärme bei hoher Temperatur bevorzugt an einen Umgebungsluftstrom abgibt (Kondensationswärme) . Das flüssige Kältemittel wird zu einem Drosselorgan geleitet, wo sein Druck reduziert wird. In dem zweiten Wärmetauscher (Verdampfer) nimmt das
Arbeitsmedium anschließend durch Verdampfen Wärme bei niedriger Temperatur auf und erzeugt dadurch Kälte. Der Kompressor saugt das verdampfte Arbeitsmedium wieder an und der Kreisprozess beginnt von neuem.
Beim Betrieb als Wärmepumpe wird das Arbeitsmedium im
Kompressor verdichtet und erhitzt sich dabei. Das heiße, komprimierte Gas kann dann im zweiten Wärmetauscher
(Kondensator) seine Wärme direkt, oder indirekt an den
Wasserspeicher abgeben. Dabei kühlt sich das komprimierte Gas ab und kondensiert. Beim anschließenden Durchgang durch das Drosselorgan wird das flüssige Arbeitsmedium entspannt, verdampft dabei und wird kalt. Beim Durchgang des kalten Arbeitsmediums durch den ersten Wärmetauscher (Verdampfer) erwärmt sich das kalte Arbeitsmedium durch Wärmeaustausch mit einem Umgebungsluftstrom.
Um ohne bauliche Änderungen zwischen dem Betrieb als
Kältemaschine und dem Betrieb als Wärmepumpe wechseln zu können, sieht eine bevorzugte Ausbildung vor, dass der Kompressor in einer Bypassleitung angeordnet ist, die über eine Ventilanordnung so in den Kreisprozess eingebunden ist, dass die Flussrichtung des Arbeitsmediums im Kreislauf zum wahlweisen Betrieb als Kältemaschine oder als
Wärmepumpe einstellbar ist.
Um einen effizienten Wärmeaustausch zwischen dem
Arbeitsmedium des Kreisprozesses und der Umgebungsluft zu erreichen, ist vorgesehen, dass die
Wassertemperierungseinheit eine Lüftungseinheit aufweist, deren Saugseite mit Umgebungsluft in Verbindung steht und deren Druckseite die Umgebungsluft dem ersten Wärmetauscher des thermodynamischen Kreisprozesses zuführt.
Bevorzugt umfasst die wärmeübertragende Verbindung zwischen der Wärmepumpe bzw. der Kältemaschine und dem
Wasserspeicher einen Fluidkreislauf, der einen
Wärmetauscher der Wärmepumpe bzw. der Kältemaschine mit einem Wärmetauscher des Wasserspeichers fluidverbindet und eine Pumpe umfasst. Die Ausgestaltung der
wärmeübertragenden Verbindung unter Zwischenschaltung eines Fluidkreislaufes ermöglicht es in einfacher Weise das
Ausmaß der Wärmeübertragung einzustellen, z.B. durch
Veränderung der Drehzahl der in den Fluidkreislauf
eingebundenen Pumpe. Als Fluid kann hierbei Wasser
verwendet werden. Die wärmeübertragende Verbindung kann erforderlichenfalls auch gänzlich unterbrochen werden, wenn der Fluidkreislauf unterbrochen wird.
Eine Optimierung des Wirkungsgrades der
Raumklimatisierungseinheit gelingt bevorzugt dadurch, dass eine Rücklaufleitung für das Klimatisierungsfluid an einen Rekuperator angeschlossen ist, der zur Vortemperierung des Umgebungsluftstrom stromaufwärts des Wärmetauschers der Raumklimatisierungseinheit ausgebildet ist.
Wie bereits erwähnt kann der Wasserspeicher zur
Bereitstellung von Trinkwasser verwendet werden, zu welchem Zweck der Wasserspeicher bevorzugt eine Wasserentnahme aufweist .
Der Wasserentnahme ist dabei vorzugsweise eine
Wasseraufbereitungseinheit vorgeordnet, um ggf. verunreinigtes Wasser als Trinkwasser verfügbar machen zu können .
Bevorzugt ist eine Stromversorgungseinheit vorgesehen, welche die Wärmepumpe bzw. die Kältemaschine mit
elektrischer Energie speist. Im Falle eines
thermodynamischen Kreisprozesses speist die
Stromversorgungseinheit den Kompressor des Kreisprozesses. Um einen autarken Betrieb des Versorgungscontainers sicherzustellen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die
Stromversorgungseinheit einen mit regenerativer Energie betriebenen Energiewandler, vorzugsweise wenigstens ein Photovoltaikmodul, umfasst. Alternativ kann die
Stromversorgungseinheit einen Biogasreaktor in Kombination mit einem Stromgenerator umfassen. Alternativ kann die Stromversorgungseinheit ein Blockheizkraftwerk umfassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der
Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Versorgungscontainers im Heizbetrieb und Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Versorgungscontainers im Kühlbetrieb.
In Fig. 1 ist ein Container 1 schematisch dargestellt, bei dem es sich um einen 20'-, 30'- oder 40' ISO-Container handeln kann.. Es sind aber auch andere transportierbare, geschlossene Container denkbar. Der Container 1 enthält eine Wasserspeichereinheit 2, eine
Wassertemperierungseinheit 3 und eine
Raumklimatisierungseinheit 4 (jeweils mit strichlierter Linie umrandet) . Diese Komponenten sind in einem ersten, in der Zeichnung links angeordneten Teilbereich des Containerinnenraums angeordnet. Der verbleibende Teilbereich des Containerinnenraums bildet einen variabel nutzbaren Raum 5.
Die Wasserspeichereinheit 2 umfasst einen Wasserspeicher 6.
Die Wassertemperierungseinheit 3 umfasst einen
thermodynamischen Kreisprozess mit einem Kompressor bzw. Verdichter 7, einem ersten Wärmetauscher 8, Drosselorganen 9 und 9' sowie einem zweiten Wärmetauscher 10. Der erste Wärmetauscher 8 ist zum Wärmeaustausch mit Umgebungsluft ausgebildet, die dem ersten Wärmetauscher 8 über eine von außerhalb des Containers 1 kommende Leitung 11 über einen Ventilator 12 zugeführt wird, wobei die Abluft den
Container gemäß dem Pfeil 13 verlässt. Der Kompressor 7 ist über eine Ventileinheit 14 in den thermodynamischen
Kreisprozess eingebunden, sodass die Flussrichtung des Arbeitsmediums geändert werden kann. Ebenso sind die
Drosselorgane 9 und 9' über eine Ventileinheit 15 in den thermodynamischen Kreisprozess eingebunden, sodass je nach Flussrichtung entweder das Drosselorgan 9 oder das
gegenläufige Drosselorgane 9' in den Kreislauf eingebunden werden kann.
Der zweite Wärmetauscher 10 ist zum Wärmeaustausch mit einem Fluidkreislauf 16, wie z.B. ein Wasserkreislauf, ausgebildet, der den zweiten Wärmetauscher 10 mit einem Wärmetauscher 17 des Wasserspeichers 6 fluidverbindet und eine Umwälzpumpe 18 umfasst. Der Wärmetauscher 17 ist zur Wärmeübertragung von dem Fluid des Fluidkreislaufs 16 auf das in dem Wasserspeicher 6 enthaltene Wasser ausgebildet. Dadurch ist der thermodynamische Kreisprozess, der entweder als Kältemaschine oder als Wärmepumpe betrieben werden kann, über den Sekundärkreis 16 mit dem Wasserspeicher 6 wärmeübertragend verbunden. Alternativ kann der zweite Wärmetauscher 10 auch direkt. im Wasserspeicher 6 integriert sein.
Die Raumklimatisierungseinheit 4 ist über einen zweiten Sekundärkreis 19 samt Umwälzpumpe 20 mit dem Wasserspeicher 6 wärmeübertragend verbunden. Zu diesem Zweck ist ein mit dem Wasser des Wasserspeichers 6 in Wärmeaustausch
stehender Wärmetauscher 21 in den zweiten Sekundärkreis 19 eingebunden. Der zweite Sekundärkreis 19 umfasst weiters einen Wärmetauscher 22, der in Wärmeaustausch mit einem Umgebungsluftstrom steht, der dem Wärmetauscher 22 über eine von außerhalb des Containers 1 kommende Leitung 23 über einen Ventilator 24 zugeführt wird. Die Umgebungsluft wird im Wärmetauscher 22 temperiert (gekühlt oder erwärmt) und danach in den Nutzraum 5 geführt, um diesen zu
klimatisieren, wie mit 25 schematisch angedeutet. Die
Fortluft wird aus dem Nutzraum 5 über eine Leitung 26 abgezogen und verlässt nach dem Durchlaufen eines
Rekuperators 27 den Container 1 gemäß dem Pfeil 28. Die Restwärme bzw. -kälte des Abluftstromes wird im Rekuperator 27 an den im Gegenstrom dazu geleiteten Umgebungsluftstrom abgegeben, bevor der Umgebungsluftstrom den Wärmetauscher 22 erreicht.
Die Wasserversorgungseinheit, die sich Komponenten mit der Raumklimatisierungseinheit 4 teilt, umfasst wiederum die Leitung 23 zum Führen von Umgebungsluft über den
Rekuperator 27 zum Wärmetauscher 22. Der Wärmetauscher .22 ist über eine Leitung 29 samt Filter 32 mit dem
Wasserspeicher 6 verbunden, um dem Wasserspeicher 6 das im Wärmetauscher 22 ggf. aus der Luft ausfallende Kondenswasser zuzuleiten.
Weiters sind Leitungen 30 und 31 vorgesehen, welche den Rekuperator 27 bzw. den ersten Wärmetauscher 8 mit dem Wasserspeicher 6 verbinden, um dem Wasserspeicher 6 das im Rekuperator 27 bzw. im ersten Wärmetauscher 8 ggf. aus der Luft ausfallende Kondenswasser zuzuleiten.
Am Wasserspeicher 6 ist eine Wasserentnahmestelle 33 samt •Ventil 34 vorgesehen, welche optional eine Einheit 35 zur Trinkwässerkonditionierung aufweist .
Im Nutzraum 5 können optional weitere flüssigkeits- oder luftgekühlte oder -beheizte Komponenten enthalten sein oder Speichererweiterungen für Kälte und/oder Wärme integriert sein.
Die Funktionsweise des Versorgungscontainers 1 im
Kühlbetrieb kann nun anhand der Fig. 1 wie folgt erläutert werden .
Der thermodynamische Kreisprozess wird als Kältemaschine betrieben, zu welchem Zweck die Ventileinheiten 14 und 15 so eingestellt werden, dass das Arbeitsmedium entsprechend der Flussrichtung 36 nacheinander den Kompressor 7, den ersten Wärmetauscher 8 (Verflüssiger) , das Drosselorgan 9 und den zweiten Wärmetauscher 10 (Verdampfer) durchfließt. Dazu wird mittels des Ventilators 12 Luft aus der Umgebung des Containers 1 durch den Verflüssiger 8 der Kältemaschine gefördert und im Anschluss wieder an die Umgebung des
Containers 1 abgegeben. Die mittels des Verdichters 7 und des Drosselorgans bzw. Expansionsventils 9 erzeugte Kälte wird im Verdampfer 10 an den Sekundärkreis 16 abgegeben und vom Sekundärkreis 16 auf das Wasser des Wasserspeichers 6 übertragen. Dadurch wird das im Wasserspeicher 6
enthaltenen Wasser gekühlt.
Die Kälte des Wasserspeichers 6 wird dazu benutzt, in der Einheit 4 Wasser aus der Luft zu kondensieren. Zu diesem Zweck wird mittels eines Ventilators 24 Umgebungsluft in den Container 1 gefördert. Diese durchströmt den optionalen Rekuperator 27 und den durch die im Wasserspeicher 6 gespeicherte Kälte über den Sekundärkreis 19 gekühlten Wärmetauscher 22. Die auf diese Weise gekühlte Luft
klimatisiert den Containernutzraum 5. Die kühle Fortluft passiert den Rekuperator 27 und kann optional zum
Rückkühlen der Kältemaschine verwendet werden. Dabei fällt am Rekuperator 27 und am Wärmetauscher 22 Kondensat an. Dieses wird in den Wasserspeicher 6 geleitet.
Der Wasserspeicher 6 ist in seiner Funktion auch Teil einer (Trink) Wasserversorgungsanlage und stellt über die
Wasserzapfstelle 33 gekühltes Wasser zur Verfügung. Weiters ist der Wasserspeicher 6 auch Kältespeicher und übernimmt die Kühlung der Luft auch dann, wenn eine kontinuierliche Stromversorgung zum Kältemaschinenbetrieb nicht gegeben ist, also bei ausgeschalteter Kältemaschine.
Zur Trinkwassererzeugung ist der Wasserspeicher 6 mit einer Konditionierung 35 ausgestattet. Je nach Nutzungsprofil erfolgen Filtration, Aktivkohlefiltration, Mineralisierung und/oder UV Desinfektion. Dadurch ist die Konditionierung des Speicherinhaltes auch sichergestellt, wenn kein
Trinkwasser gezapft wird. Zum Sanitisieren des
Wasserspeichers 6 (Legionellen) bei Wasser-Kaltlagerung kann die Wärmepumpenfunktion zum Einsatz kommen (siehe Heizbetrieb gemäß Fig. 2), womit die Temperatur in
definierten Intervallen über 60 °C angehoben werden kann. Wird das Wasser als Brauchwasser genutzt, entfällt die Konditionierung .
Die Funktionsweise des Versorgungscontainers 1 im
Heizbetrieb kann anhand der Fig. 2 wie folgt erläutert werden.
Der thermodynamische Kreisprozess wird als Wärmepumpe betrieben, zu welchem Zweck die Ventileinheiten 14 und 15 so eingestellt werden, dass das Arbeitsmedium entsprechend der Flussrichtung 37 nacheinander den Kompressor 7, den zweiten Wärmetauscher 10 (Verflüssiger) , das Drosselorgan 9' und den ersten Wärmetauscher 8 (Verdampfer) durchfließt. In dieser Betriebsart wird der Wasserspeicher 6 warm betrieben. Das Kondensat des Verdampfers 8 wird in den Wasserspeicher 6 geleitet. Durch integrierten Abtaubetrieb der Wärmepumpe kann auch bei Außentemperaturen unter dem Gefrierpunkt Wasser in den Wasserspeicher 6 geleitet werden. Der Wasserspeicher 6 ist auch in dieser
Betriebsweise Teil der (Trink) Wasserversorgungsanlage und stellt mit der Wasserzapfstelle 33 warmes Wasser zur
Verfügung. Analog zum Kältebetrieb wird in dieser
Betriebsweise zum Heizen des Nutzraums 5 warmes Wasser aus dem Wasserspeicher 6 genutzt, um über den Sekundärkreis 19 in der Einheit 4 Warmluft für den Nutzraum 5 zu erzeugen.
Die Energieversorgung des Versorgungscontainers 1 erfolgt bevorzugt mit Hilfe von regenerativen Energiequellen.
Anwendungsbeispiel Photovoltaik: Solarzellen, die vorzugsweise auf dem Container 1 platziert sind, erzeugen Strom. Dieser treibt die Kältemaschine an, welche wiederum den Wasserspeicher kühlt. Parallel dazu wird Wasser aus der Luft auskondensiert. Das System wird derart betrieben, dass der Wasserspeicher im Tagesverlauf stetig kälter wird. Lässt die Stromproduktion im späteren Tagesverlauf oder witterungsbedingt nach, können die
Raumklimatisierung und die Kondensation entkoppelt von der Stromproduktion weiter betrieben werden. Dabei steigt die Temperatur des Kühlwasserkreises wieder stetig an.
Das System ist so bevorzugt ausgelegt, dass die
Klimatisierung auch in den Tageszeiten ohne Sonnenangebot sichergestellt ist.
Anwendungsbeispiel Biogas:
Ein Biogasreaktor (ohne Gasspeicher) liefert im
Tagesverlauf eine mehr oder weniger gleichbleibende Menge an Energieträger. Der Energieverbrauch für die
Klimatisierung ist zu Tageszeiten durch die
Sonneneinstrahlung in der Regel höher. Die stetige
Abkühlung des Wasserspeichers durch die Kältemaschine ergibt sich hier in der Nachtzeit zum Puffern der
Temperaturspitzen der Klimatisierung in der
(Nach) Mittagszeit .
Zusammenfassend liegt ein wesentlicher Vorteil der
Erfindung darin, dass eine Kälte- bzw. Wärmeerzeugung ermöglicht wird, die (Trink) Wasser aus der Luft
kondensiert, wobei das Wasser gleichzeitig als
Energiespeichermedium genutzt wird. Die Kälte- bzw.
Wärmeerzeugung klimatisiert parallel einen variabel nutzbaren Container. Dadurch wird Energie besonders
effizient eingesetzt, da sowohl gekühlte bzw. erwärmte Luft, als auch das Wasser als Wärmeträger genutzt werden und das Wasser darüberhinaus auch stofflich verwendet wird.
Es lassen sich modulare Systeme, etwa auf Basis von ISO- Containern herstellen, die eine relativ kostengünstige autarke Versorgung mit Wasser und eine parallele
Klimatisierung des Containerinnenraumes ermöglichen.
Bei Stromangebot wird die elektrische Energie transformiert und als Nutzenergie (Kälte/Wärme) gespeichert. Damit ist es nicht notwendig, für Stromversorgungslücken den
elektrischen Strom zum Heizen/Speichern in Batterien zu speichern, sondern lediglich jene Menge, die für die
Umwälzpumpe, für den Lüftungsventilator und für die
Steuerung notwendig ist.
Die Trennung von Kälte- bzw. Wärmeerzeugung und Kälte- bzw. Wärmeerbrauch hat den Vorteil, dass lärmintensive
Komponenten, etwa Verdichter oder Stromgeneratoren in
Ruhezeiten, beispielsweise nachtsüber, abgeschaltet bleiben können, dabei aber dennoch eine Kühl- bzw. Heizfunktion möglich ist.

Claims

Patentansprüche :
1. Versorgungscontainer umfassend eine
Wasserversorgungseinheit, eine Wassertemperierungseinheit und eine Raumklimatisierungseinheit,
wobei die Wassertemperierungseinheit eine vorzugsweise auf einem thermodynamischen Kreisprozess beruhende
Wärmepumpe und/oder Kältemaschine umfasst, die in
wärmeübertragender Verbindung mit einem Wasserspeicher steht, und
wobei die Wasserversorgungseinheit eine mit einem Umgebungsluftluftstrom in Wärmeaustausch bringbare
Kältequelle zur Kondensation von Wasser aus der
Umgebungsluft umfasst und die Kältequelle über eine Leitung mit dem Wasserspeicher verbunden ist, um diesem das aus der Luft kondensierte Wasser zuzuführen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Raumklimatisierungseinheit (4) einen mit dem Wasserspeicher (6) in wärmeübertragender Verbindung stehenden Wärmetauscher (22) umfasst, der ein in einen abgetrennten Raum (5) des Containers (1) geführtes Klimatisierungsfluid temperiert.
2. Versorgungscontainer nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (22) der
Raumklimatisierungseinheit (4) die Kältequelle der
Wasserversorgungseinheit ausbildet und das
Klimatisierungsfluid von dem Umgebungsluftstrom gebildet wird.
3. Versorgungscontainer nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kältequelle von einem Verdampfer (10) der Wärmepumpe ausgebildet wird.
4. Versorgungscontainer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der thermodynamische
Kreisprozess einen Kompressor (7), einen dem Kompressor (7) nachgeschalteten ersten Wärmetauscher (8), ein dem ersten Wärmetauscher (8) nachgeschaltetes Drosselorgan (9,9') und einen dem Drosselorgan (9, 9') nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher (10) umfasst.
5. Versorgungscontainer nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kompressor (7) in einer
Bypassleitung angeordnet ist, die über eine Ventilanordnung (14) so in den Kreisprozess eingebunden ist, dass die
Flussrichtung des Arbeitsmediums im Kreislauf zum
wahlweisen Betrieb als Kältemaschine oder als Wärmepumpe einstellbar ist.
6. Versorgungscontainer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassertemperierungseinheit (3) eine Lüftungseinheit aufweist, deren Saugseite mit Umgebungsluft in Verbindung steht und deren Druckseite die Umgebungsluft dem ersten Wärmetauscher (8) des
thermodynamischen Kreisprozesses zuführt.
7. Versorgungscontainer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeübertragende. Verbindung zwischen der Wärmepumpe bzw. der Kältemaschine und dem Wasserspeicher (6) einen Fluidkreislauf umfasst, der den zweiten Wärmetauscher (10) der Wärmepumpe bzw. der
Kältemaschine mit einem Wärmetauscher (17) des
Wasserspeichers (6) fluidverbindet und eine Pumpe (18) umfasst.
8. Versorgungscontainer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufleitung für das Klimatisierungsfluid an einen Rekuperator (27)
angeschlossen ist, der zur Vortemperierung des
Umgebungsluftstrom stromaufwärts des Wärmetauschers (22) der Raumklimatisierungseinheit (4) ausgebildet ist.
9. Versorgungscontainer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspeicher (6) eine Wasserentnahme (33) aufweist.
10. Versorgungscontainer nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass der Wasserentnahme (33) eine
Wasseraufbereitungseinheit (35) vorgeordnet ist.
11. Versorgungscontainer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Stromversorgungseinheit vorgesehen ist, welche die
Wärmepumpe bzw. die Kältemaschine mit elektrischer Energie speist.
12. Versorgungscontainer nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit einen mit regenerativer Energie betriebenen Energiewandler,
vorzugsweise wenigstens ein Photovoltaikmodul, umfasst.
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