ANLAGE ZUR LAGERUNG VON UND VERSORGUNG MIT FLÜSSIGEM KOHLENDIOXID ALS KÄLTEMITTEL, INSBESONDERE ZUR BEFÜLLUNG VON KLIMAANLAGEN

Abstract

 Eine Anlage zur Lagerung von und Versorgung mit flüssigem Kohlendioxid als Kältemittel, umfasst eine Kohlendioxid-Tankanlage mit wenigstens einem Lagertank, in dem flüssiges Kohlendioxid mit einer Temperatur in einem ersten Temperaturbereich bei einem Druck in einem ersten Druckbereich lagerbar ist und welcher wenigstens Eingangsanschluss zur Zufuhr flüssigen Kohlendioxids etwas aus eine Tanklastwagen und wenigstens einen Ausgangsanschluss aufweist; wenigstens eine Druckerhöhungsstation, die an wenigstens einem Eingangsanschluss über eine Rohrleitung an dem Ausgangsanschluss des Lagertanks angeschlossen ist und dafür ausgeführt ist, an einem Ausgangsanschluss der Druckerhöhungsstation flüssiges Kohlendioxid mit einem gegenüber dem ersten Druckbereich erhöhten Druck in einem zweiten Druckbereich bereitzustellen; eine Temperierungsanordnung mit wenigstens einem direkt oder indirekt über wenigstens eine Rohrleitung an dem Ausgangsanschluss der Druckerhöhungsstation angeschlossenen Kohlendioxid-Pufferspeicher, welche dafür ausgeführt sind, flüssiges Kohlendioxid in dem Kohlendioxid-Pufferspeicher mit einer gegenüber dem ersten Temperaturbereich erhöhten Temperatur in einem zweiten Temperaturbereich bei einem Druck in einem dritten Druckbereich vorzuhalten; und wenigstens einen an einem Eingangsanschluss über wenigstens eine Rohrleitung an einem Ausgangsanschluss des Kohlendioxid-Pufferspeicher angeschlossene Kohlendioxid-Rückkühler, welcher dafür ausgeführt ist, über einen Ausgangsanschluss des Kohlendioxid-Rückkühlers flüssiges Kohlendioxid an wenigstens einem Verbraucher mit einer Temperatur in einem Soll-Temperaturbereich bei einem Druck in einem Soll-Temperaturbereich bereitzustellen.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Lagerung von und Versorgung mit flüssigem Kohlendioxid (CO₂; im Folgenden in der Regel als CO2 angesprochen) als Kältemittel, insbesondere zur Befüllung von Klimaanlagen. Diesbezüglich wird vor allem an Klimaanlagen im Automotive-Bereich gedacht. Die vorliegende Erfindung betrifft damit auch ein R744-Versorgungskonzept zur Befüllung von Klimaanlagen im Automotive-Bereich und eine hierfür ausgelegte Anlage zur Lagerung von und Versorgung mit dem Kältemittel R744.

[0002] Kohlendioxid hat als natürliches Kältemittel eine lange Tradition in der Kältetechnik, die bis weit ins 19. Jahrhundert reicht. In jüngerer Zeit hat Kohlendioxid eine Renaissance als alternatives Kältemittel mit der Bezeichnung R744 erlebt. Kohlendioxid als Kältemittel ist umweltfreundlich, da es einen sehr niedrigen Treibhausgaseffekt (GWB) von eins hat und das Ozonabbaupotenzial (ODB) null beträgt. Auch ist die Verfügbarkeit von Kohlendioxid durch natürliche Quellen und den technologischen Fortschritt in der Rückgewinnung aus Prozessgas gegeben. Gegenüber herkömmlichen fluorierten Kältemitteln ist Kohlendioxid umweltfreundlich und kostengünstig. Es ist nicht brennbar, nicht toxisch und farblos.

[0003] Anspruchsvoll sind der hohe Betriebsdruck dieses Kältemittels, der niedrige kritische Punkt, die Möglichkeit von Trockeneisbildung bei Unterschreitung des Tripelpunktes und ein vergleichsweise hoher Stillstandsdruck. Es ergeben sich entsprechende anspruchsvolle Anforderungen an eine zur Lagerung und Versorgung mit dem Kältemittel dienenden Anlage und natürlich auch an dieses Kältemittel verwendende Geräte und Anlagen, wie etwa eine Fahrzeug-Klimaanlage.

[0004] Erfindungsgemäß wird die Verwendung von spezieller Versorgungstechnik für Kohlendioxid-Flüssig R744 (CO2) vorgeschlagen, die diese Anforderungen vorteilhaft erfüllt.

[0005] Die Erfindung stellt speziell eine Anlage zur Lagerung von und Versorgung mit flüssigem Kohlendioxid als Kältemittel bereit, die sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 des angehängten Anspruchssatzes auszeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage sind in den abhängigen Ansprüchen (Unteransprüchen) des Anspruchssatzes definiert.

[0006] Vorzugsweise ist der erste Temperaturbereich der Bereich minus 25 °C bis minus 20 °C.

[0007] Vorzugsweise der erste Druckbereich der Bereich 16 bar bis 20 bar.

[0008] Der dritte Druckbereich kann dem zweiten Druckbereich im Wesentlichen entsprechen. Der Soll-Druckbereich kann dem dritten Druckbereich im Wesentlichen entsprechen.

[0009] Vorzugsweise ist der zweite Druckbereich oder/und der dritte Druckbereich oder/und der Soll-Druckbereich der Bereich 60 bar bis 70 bar.

[0010] Der dritte Temperaturbereich kann dem zweiten Temperaturbereich im Wesentlichen entsprechen. Der Soll-Temperaturbereich kann dem dritten Temperaturbereich im Wesentlichen entsprechen.

[0011] Vorzugsweise ist der zweite Temperaturbereich oder/und der dritte Temperaturbereich oder/und der Soll-Temperaturbereich der Bereich 15 °C bis 20 °C.

[0012] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, zu welchem auf die beigefügte Zeichnung verwiesen wird, deren Figuren folgendes zeigen:

Fig. 1

zeigt eine Gesamtübersicht eines Fließdiagramms eines Beispiels für eine erfindungsgemäße Anlage.

Fig. 2

zeigt in den Teilfiguren Fig. 2a bis Fig. 2g vergrößerte Teilausschnitte des Fließdiagramms der Fig. 1.

[0013] Eine vorteilhafte Anlage zur Lagerung und Verteilung des Kältemittels R744 (CO2 / Kohlendioxid-Flüssig) eines Ausführungsbeispiels beispielsweise entsprechend oder basierend auf den Figuren 1 und 2 kann im Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beispielsweise die folgenden Hauptkomponenten umfassen:

• CO2-Tankanlage (1)
• CO2-Druckerhöhungsstation (2), vorzugsweise mit einem redundanten Kompressor
• CO2-Luftanwärmer (3)
• CO2-Pufferbehälter (4) mit Heizung und Kühlung für die Konditionierung des CO2
• CO2-Rückkühler (5), d.h. ein sog. Kaltwassersatz, vorzugsweise redundant, besonders zweckmäßig vor ggf. vorgesehener R744-Befülltechnik an einer Montagelinie
• Versorgungsrohrleitungen (6) zwischen Lagertank → Druckerhöhungsstation → Luftanwärmer → Pufferbehälter → Rückkühlung vor der Befülltechnik → Befülltechnik

[0014] Kohlendioxid-Flüssig wird in der Kohlendioxidtankanlage (1) unter Druck verflüssigt gelagert. Temperatur und Druck können typischerweise zwischen -25 und -20 °C und 16 - 20 bar liegen. Es kann sich um eine doppelwandige Tankanlage mit einem Innenbehälter aus Edelstahl handeln. Der Zwischenraum kann mit einem hochisolierenden Material gefüllt sein und zusätzlich mit einem Hochvakuum versehen sein. Der Füllstand kann über eine Datenfernübertragung an einen Lieferanten übermittelt werden. Die Befüllung der Tankanlage kann dann in Abhängigkeit von Tankstand und Verbrauchsprofil automatisch über eine beauftragte CO2-Flüssigdistribution erfolgen.

[0015] Über eine isolierte Rohrleitung (6) wird Kohlendioxid einer Druckerhöhungsstation (2) oder einer jeweiligen von mehreren Druckerhöhungsstationen (2) zugeführt. Diese fördert das CO2 in die nachfolgende Rohrleitung (6) und erhöht den Druck auf den verfahrenstechnisch erforderlichen Wert von typischerweise ca. 70 bar. Die Druckerhöhungsstation(en) ist/sind für größtmögliche Verfügbarkeit redundant ausgeführt. Bei Ausfall eines Kompressors wird durch die Anlagensteuerung automatisch auf den redundanten Kompressor innerhalb der Druckerhöhungsstation umgeschaltet.

[0016] Nach der Druckerhöhung wird das CO2 vermittels der Umgebungstemperatur, mit einem luftbeheizten Anwärmer (3), etwa auf Umgebungstemperatur angewärmt und in den nachgeschalteten Pufferbehälter (4) gefördert. Dies reduziert die benötigte elektrische Energie und verkleinert den CO2-Fußabdruck, um das R744 auf die verfahrenstechnisch erforderliche Temperatur zu bringen.

[0017] Im nachgeschalteten, isolierten Pufferbehälter (4) wird R744 unter den prozesstechnisch erforderlichen Parametern gelagert und für die Weiterleitung zu den Befüllsystemen bereitgehalten. Eine integrierte, redundante Heizung und eine Kältemaschine stellen die Einhaltung der Verfahrensparameter bei variierender Umgebungstemperatur sicher. Die Befüllung des Pufferbehälters erfolgt gewichtsabhängig über Wägetechnik.

[0018] Nach Transport durch die Druckleitung (6) in die Produktionshalle zu den Verbrauchern wird das flüssige Kohlendioxid über wenigstens eine Rückkühleinheit und wenigstens einen Wärmetauscher des CO2-Rückkühlers oder Kaltwassersatzes (5) (oder eines von mehreren CO2-Rückkühlers oder Kaltwassersätzen (5)) direkt vor der Befülltechnik an der Linie auf das gewünschte Temperaturniveau gekühlt und der Befülltechnik übergeben. Vor der Grundeinheit wird der Druck und die Temperatur des Kohlendioxids gemessen und erfasst.

[0019] Vorteilhaft kann die Anlage zur Lagerung und Verteilung des Kältemittels R744 (CO2 / Kohlendioxid-Flüssig) einem zweckmäßigen Sicherheitskonzept genügen.

[0020] So kann die Kohlendioxid-Tankanlage aufgrund ihrer Konstruktion und der verwendeten Materialien vorteilhaft als bauartgeprüft gelten. Der Druck in der Tankanlage kann durch einen Druckregler konstant gehalten werden. Allerdings könnte der Druck in der Tankanlage durch Einfall von Umgebungswärme ansteigen, sollte über einen längeren Zeitraum keine Entnahme von CO2 erfolgen.

[0021] Um ein Überschreiten des maximal zulässigen Drucks der Tankanlage bei Erwärmung zuverlässig zu verhindern, kann die Anlage mit redundanten mechanischen Sicherheitsventilen ausgerüstet sein. Zur Verhinderung der Überfüllung durch ein CO2-Tankfahrzeug kann die Tankanlage mit einer Sicherheitsabsperrarmatur versehen sein.

[0022] Unter Druck verflüssigtes Kohlendioxid erwärmt sich bei fehlender oder geringer Entnahme bzw. bei längerem Stillstand in den Rohrleitungen und Anlagenteilen. Dies führt zu einem Druckanstieg. Um den Druck nicht über den zulässigen Druck der Bauteile ansteigen zu lassen, können sämtliche Anlagenabschnitte, in denen Kohlendioxid während des normalen Betriebes eingeschlossen wird oder werden könnte, mit bauteilgeprüften Sicherheitsventilen versehen sein

[0023] Vorteilhaft kann die Einstellung des Abblasedrucks der Sicherheitsventile unter fachmännischer Aufsicht eines Mitarbeiters einer Zertifizierungs- oder Überwachungsorganisation (etwa der sog. TÜV) vorgenommen werden.

[0024] Vorteilhaft vorgesehene Sicherheitsventile im Gebäude dienen dazu, den bei Fehlbedienung von Absperrarmaturen durch thermische Expansion ansteigenden Druck abzuführen. Die Abblaseleitungen können vorteilhaft z.B. über Dach geführt werden.

[0025] Die eingesetzten Rohrleitungen sind vorzugsweise aus Edelstahlrohren gefertigt. Die einzelnen Rohr-Segmente können zweckmäßig miteinander verschweißt sein. Die Rohrleitung sollte der nach Fertigstellung und vor Inbetriebnahme auf Festigkeit und Dichtigkeit geprüft worden. Durch die Schweißverbindungen gilt die Rohrleitung als dauerhaft technisch dicht.

[0026] Im Folgenden werden ohne Beschränkung der Allgemeinheit in Frage kommende konkrete Ausgestaltungen der vorstehend behandelten Komponenten der Anlage als Beispiele dargelegt:

CO2-Tankanlage (1)

[0027] 

Tankanlage: Horizontaler oder vertikaler Tank, vakuumisoliert

geom. Volumen: nach Bedarf beispielsweise zwischen 6.400 und 30.000 Liter (L) (größere Volumina, etwa 100.000 Liter, sind nicht ausgeschlossen)

Tankhöhe: beispielsweise 8.150 mm

Tankdurchmesser: beispielsweise zwischen 1.600 mm und 3.600 mm max. Betriebsdruck:22 bar

Eigenverdampfung: 0,35 % CO2/Tag (ohne Rückkühlung, abhängig von der Tankgröße)

Material Außenbehälter: Baustahl, S235 JRG 2 / 1.0038

Material Innenbehälter: Edelstahl, X5CrNi1810 / 1.4301

[0028] Die Behälteranlage besteht vorzugweise aus einem doppelwandigen, vakuumisolierten Standtank (Druckbehälter), der mit allen für den selbsttätigen Betrieb erforderlichen Armaturen und Regelgeräten ausgestattet ist. Der Innenbehälter besteht vorzugsweise aus Edelstahl, der Außenbehälter vorzugsweise aus Baustahl.

[0029] Die Anlage kann für die Aufstellung im Freien vorgesehen und auf ein Betonfundament gestellt sein.

CO2-Druckerhöhungsstation (2)

[0030] CO2-Druckerhöhungsstation, mit pneumatischem Antrieb für die Außenaufstellung in beheiztem Schaltschrank. Das System kann vorteilhaft redundant mit zwei Kompressoren ausgerüstet sein.

[0031] Beispielhafte technische Daten:

Standard-Liefermenge (kontinuierlicher Betrieb) max. 80 kg CO2/h (bei max. 70 bar)

Druckluftverbrauch: ca. 0,4 Nm3/kg CO2

Druckluftnetzdruck: 6 bar ü

Anzahl Kompressoren: 2 Stück

[0032] Abmessungen Kompressorstation (beispielhafte ca. Angaben):

Tiefe:	500 mm
Breite:	1.200 mm
Höhe:	1.900 mm

CO2-Luftanwärmer (3)

Gasanwärmer für Kohlendioxid z.B. Typ L400-8F3-HD

[0033] Luftbeheizter Hochdruck-Rippenrohranwärmer mit medienführenden Rohrleitungen aus Edelstahl, vorzugsweise Ausführung für die Außenaufstellung.

[0034] Beispielhafte Leistungsdaten:

Druckstufe: PS 400 bar

Elektrische Leistungsaufnahme: entfällt

Anschlussspannung: entfällt

Abmessungen (LxBxH): beispielsweise ca. 1.120 x 720 x 4.000 mm

CO2-Pufferbehälter (4)

[0035] Isolierter Pufferbehälter vorzugweise in liegender Ausführung. Der Behälter kann vorteilhaft auf einer elektronischen Wägezelle stehen, die in einem (ggf. verzinkten) Stahlrahmen eingebaut sein kann. Der Behälterdruck kann durch eine eingebaute, redundante Heizung und eine Kältemaschine im prozesstechnisch erforderlichen Bereich gehalten werden.

[0036] Beispielhafte Leistungsdaten:

Druckstufe: PS 80 bar

Isolierung:100 mm mit Blechmantel, 1mm

Behälterwerkstoff: P355NL o. vgl.

Heizung: z.B. zwei Heizregister mit je ca. 5,0 kW Heizleistung

Kältemaschine: ca. 2,0 kW

Anschlussspannung:400 V / 50 Hz

Abmessungen (LxBxH): ca. 2.400 x 2.500 x 2.000 mm

Betriebsgewicht: ca. 4.000 kg

[0037] Es handelt sich um zur Veranschaulichung dienende Beispielangaben. Die Ausführung des Pufferbehälters (Größe, Volumen, Abmessung) ist abhängig vom Verbrauch und der Spezifikation der Befüllanlagentechnik zu wählen.

CO2-Rückkühler vor der Befüllanlage / Kaltwassersatz (5)

[0038] Rückkühler für Kohlendioxid-flüssig zur Gewährleistung der Übergabespezifikation am Übergabepunkt zu den Verbrauchern, vor allem den Fahrzeug -Befüllsystemen.

[0039] Die Anzahl der als Teil der Anlage vorgesehenen Rückkühler richtet sich nach der Anzahl der Verbraucher bzw. Befüllanlagen. Die Rückkühlung erfolgt durch Wasser oder ein Ethylenglykol/Wasser Gemisch als Wärmeträger. In Verbindung mit dem eingebauten Pufferbehälter wird die Einhaltung der R744-Übergabespezifikation auch bei stark schwankendem Abnahmeprofil gewährleistet. Der Wärmeträgerbehälter ist drucklos.

[0040] Die Rückkühlereinheit kann vorteilhaft im Wesentlichen bestehen aus:

• Pufferbehälter
• Kältemaschine frequenzgeregelt
• Umwälzpumpe (redundant)
• Wasser/CO2 Wärmetauscher
• Elektrischer Steuerung
• Absperr- und Sicherheitsarmaturen

[0041] Betreffend den Rückkühler wird beispielsweise an die folgenden Leistungsdaten gedacht:

Druckstufe: PS 10/100 bar

Elektrische Leistungsaufnahme gesamt: 5,0 kW

Anschlussspannung:400 V / 50 Hz

Maximaler Betriebsstrom16 A

Kältemittel: R513A

Kältemittelmenge: 3,0 kg

Abmessungen (LxBxH): je 1000 x 1500 x 2.000 mm

Gewicht: je ca. 500 kg

[0042] Betreffend den Wärmetauscher wird beispielsweise an die folgenden Leistungsdaten gedacht:

Medien: CO2 / Wasser-Ethylenglykol-Gemisch oder reines Wasser

Anzahl Platten: 40

Volumen: 2 x 2 Liter

Gewicht: 28 kg

Abmessung (LxBxH): 98 x 425 x 203 mm

Isolierung: Ggfs. Armaflex

CO2-Rohrleitungsbau (6)

[0043] 

A) Tankanlage -> Druckerhöhungsstation:
Edelstahlrohrleitung, geschweißt

B) Druckerhöhungsstation -> Anwärmung -> Pufferbehälter -> CO2-Befüllsystem einschließlich Rückkühler und Wärmetauscher an den Eingängen der R744-Befüllsysteme auf der Befüllbühne über dem Montageband:
Edelstahlrohrleitung, geschweißt.

[0044] In Frage kommende Kenndaten:

Druckstufe: ND: PS 40/ HD: PS 100

Nennweite: DN 15/25 (18x1,5; 28x1,5 mm) Werkstoff: 1.4571

Isolation: nicht zwingend erforderlich

[0045] Den Rohrleitungen sind die benötigten Armaturen und Sicherheitsventile für einen sicheren Anlagenbetrieb sowie für Wartungs- und Instandhaltungszwecke zugehörig.

Elektrotechnik/ Automatisierung (7)

[0046] Für die Steuerung der Versorgungsanlage kann zweckmäßig eine Steuerung eingesetzt werden, die vorteilhaft beispielsweise die folgenden Funktionen bereitstellen kann:

1 Allgemeine Funktionen

1.1 Meldungen

[0047] Alle auftretenden Gefahr-, Stör-, Warn- und Wartungsmeldungen werden zu einer Sammelstörmeldung zusammengefasst und regen eine Meldelampe am Schaltschrank zum Blinken an. Die Meldungen werden einzeln am Bediengerät angezeigt. Meldungen sind beispielsweise wie folgt zu unterscheiden:

1.1.1 Betriebsmeldungen

[0048] Betriebsmeldungen sind Informationen über den Anlagenzustand ohne weitere Reaktion bezüglich der Anlage und werden nur angezeigt.

[0049] Eine Betriebsmeldung hat keinen Einfluss auf die Sammelstörlampe.

1.1.2 Wartungsmeldungen

[0050] Wartungsmeldungen werden am Bediengerät signalisiert. Es werden keine Schalthandlungen durchgeführt.

[0051] Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.

1.1.3 Warnmeldungen

[0052] Warnmeldungen werden am Bediengerät signalisiert und können die betroffene Anlage abschalten. Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.

1.1.4 Störmeldungen ohne Anlagenabschaltung

[0053] Störmeldungen ohne Anlagenabschaltung werden am Bediengerät signalisiert und schalten nur das gestörte Aggregat ab.

[0054] Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.

1.1.5 Störmeldungen mit Anlagenabschaltung

[0055] Störmeldungen mit Anlagenabschaltung werden am Bediengerät signalisiert und führen zum sofortigen Abschalten der Anlage.

[0056] Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.

1.1.6 Gefahrmeldungen mit Anlagenabschaltung

[0057] Gefahrmeldungen werden am Bediengerät signalisiert und führen zum sofortigen Abschalten der Anlage bzw. zum Erreichen eines gefahrlosen Zustandes (z.B. Frostschutzschaltung).

[0058] Die Sammelstörlampe blinkt. Dieser Zustand bleibt bis zur Störungsbeseitigung und Quittierung erhalten.

1.2 Schaltbefehle

[0059] Bei allen Schaltbefehlen erfolgt eine Kontrolle durch eine Rückmeldung mit einer Laufzeitüberwachung. Ist nach Ablauf der Laufzeit keine Rückmeldung erfolgt, so wird der Schaltbefehl als gestört gemeldet. Über diese Schaltbefehlsstörung können Anlagen oder Anlagenteile abgeschaltet werden.

2.1 Automatisierungssystem (DDC)

[0060] Es kann vorteilhaft ein DDC-System eingesetzt werden, bei dem die DDC-Programme über den Systembus (Ethernet) von der Leitwarte aus bearbeitet und herunter- und hochgeladen werden können. Die Automationsstationen erfüllen vorzugweise durch standardisierte und geprüfte Funktionsbausteine für Versorgungstechnik und andere gebäudetechnische Anlagen alle Automations- und Optimierungsaufgaben autark und zuverlässig. Die modularen Softwarebausteine aus einer standardisierten Bibliothek lassen sich je nach Anforderung für die individuelle Anlage frei kombinieren und mit den notwendigen Betriebsparametern versehen.

[0061] Im Schaltschrank kann zweckmäßig eine DDC vom Fabrikat Siemens 1515F -2 PN/ DP mit Erweiterungsmodulen IM155 - 6PN ST eingesetzt werden. Vor Ort kann die Anlage über ein Touchpanel etwa des Typs 1200 Comfort bedient und beobachtet werden. Die DDC kann im TIA Portal V16 programmiert und über eine Ethernet Schnittstelle an die GLT angebunden sein.

[0062] Alternativ können auch andere Steuerungen (z.B. Rockwell, B&R, Bosch, usw.) eingesetzt werden.

[0063] Die Anlage kann vorteilhaft auf ein übergeordnetes Leitsystem aufgeschaltet sein. Das Leitsystem kann dann übergeordnete Funktionen zur optimalen Betriebsführung übernehmen und kann zur zentralen Bedienung und Beobachtung aller versorgungstechnischen Anlagen dienen. Das Leitsystem könnte den Zugriff zu allen angeschlossenen Anlagen ermöglichen und Optimierungs-, Management- und Statistikfunktionen bearbeiten.

2.2 Füllstandsüberwachung Versorgungstank

[0064] Der Lagertank (1) arbeitet vorzugweise autark. Füllstand und Druck vom Versorgungstank könnten standardmäßig nur Vor-Ort angezeigt werden. Eine Anzeige im Hauptschrank ist aber ebenfalls möglich und zweckmäßig. Es kann vorgesehen sein, dass der Tankfüllstand vorteilhaft per Datenfernübertragung direkt zum CO2-Lieferanten kommuniziert wird.

2.3 Druckerhöhung (2)

[0065] Die vorzugsweise verwendeten Kompressoren sind im Prinzip in einer Vielzahl von Anwendungen einsetzbar. Sie dienen dazu, unter Druck verflüssigte Gase zu fördern und auf hohe Drücke zu verdichten. Die Kompressoren können vorteilhaft durch Druckluft im Bereich von 1 bis 10 bar angetrieben werden und werden abhängig von der Masse im Pufferspeicher freigegeben.

[0066] Einstellung beispielsweise:

Masse < 400 kg START Kompressoren

Masse > 800 kg STOP Kompressoren

2.4 Pufferbehälter (4)

[0067] Pufferspeicher hält das Kältemittel CO2 für die Verbraucher bzw. Produktion zur Verfügung.

[0068] Vor dem Pufferbehälter kann ein Absperrkugelhahn vorgesehen sein, welches bei Not-Aus und Gaswarnung und bei Füllstand Max Pufferbehälter schießt.

[0069] Nach dem Pufferbehälter kann ein weiteres Absperrkugelhahn vorgesehen sein, welches bei Not-Aus und Gaswarnung schließt.

[0070] Die Füllstandsmenge des Pufferbehälters kann zweckmäßig in [kg] gemessen und im Hauptschrank angezeigt werden. Der Druck des Pufferbehälters kann in [bar] gemessen und im Hauptschrank angezeigt werden.

2.5 Eingesetzte Gaswarnanlage

[0071] Zur Gasüberwachung kann vorteilhaft eine Gaswarnanlage eingesetzt werden, die beispielsweise eine Auswerteeinheit des Typs Regard 2410 und Sensoren des Typs PIR 7000 umfasst.

2.6 Kaltwassersatz / CO2-Rückkühler (5)

[0072] Als Kältemaschinen können zweckmäßig wassergekühlte kompakte Maschinen verwendet werden, die anschlussfertig verrohrt und verdrahtet beziehbar sind. Es können übliche Bauarten und übliche Baugrößen eingesetzt werden, beispielsweise mit Scroll-Verdichter, separatem Verflüssiger und Lüfter und robustem Koaxialverdampfer. Es empfiehlt sich, für diese Maschinen relative zur vergleichsweise kleinen Leistung groß dimensionierte Tankvolumina vorzusehen, sodass die Kältemaschinen für ein breites Anwendungsspektrum geeignet sind. Die Kältemaschinen können mit im Fachgebiet bewähren Kompaktreglern ausgestattet sein.

[0073] Das vorgeschlagene Gesamtkonzept und eine zweckmäßig vorzusehende, präzise arbeitende Mess-und Regeltechnik mit speziell auf die Anwendung zugeschnittener Mikroprozessorsteuerung ermöglichen eine exakte Temperaturführung. Bei der Anforderung werden die Kältemaschinen freigegeben und die Störungen werden auf dem Hauptschrank und Bediengerät sowie dem Leitsystem angezeigt.

2.7 BMZ Meldung

[0074] Eine vorteilhaft einsetzbare Brandmeldezentrale kann signalisiert über einen geöffneten Kontakt die Anforderungen zur Gefahrenabschaltung signalisieren.

[0075] Die Schaltanlage der CO2-Versorgungsanlage kann mit einem geschlossenen potentialfreien Kontakt signalisieren, das kein Hauptalarm der Gaswarnanlage vorliegt.

2.8 NOT-AUS Taster

[0076] Es können ein Not-Aus-Taster außen im Behälterbereich und ein Not-Aus-Taster am Schaltschrank vorgesehen sein, die in einem Sicherheitskreis arbeiten und alle Komponenten ausschalten. Der Not-Aus kann am Schaltschrank in der Technikzentrale quittierbar sein.

Beispielhafte Teile-/Komponentenliste

[0077] Ergänzend zu den Figuren 1 und 2 wird hiermit eine für die Realisierung einer entsprechenden Anlage in Frage kommende Liste von Teilen bzw. Komponenten mitgeteilt, deren Bezeichnungen sich auf die in den Figuren 1 und 2 enthaltenen Bezeichnungen beziehen:

CO2 - Tankanlage (1)	Vakuumisolierter Lagerbehälter	Bedarfsabhängig
Druckerhöhungsstation (2)	redundante Pumpenstation zur Druckerhöhung auf 70bar	Baugröße bedarfsabhängig
Luftanwärmer (3)	Atmosphärischer Verdampfer	Baugröße bedarfsabhängig
Steuerschrank (7)	Schaltschrank zur Steuerung der Anlage	nach Kundenvorgabe
CO2 - Pufferbehälter (4)	Isolierter Druckbehälter mit integrierter Temperierung (Beheizung und Kühlung)	1.450ltr
CO2 - Rückkühler (5)	Wärmetauschereinheit mit angeschlossenem Kaltwassersatz	Baugröße bedarfsabhängig
CO2-Rohrleitung	Edelstahlleitung, teilweise isoliert als Verbindung zwischen Pufferbehälter (4) und Rückkühler (5)	Dn 25
H01	Absperrventil, handbetätigt	DN 25
H02	Entleerungskugelhahn - geschweißt	DN 15
H03	Entleerungskugelhahn - geschweißt	DN 15
H04	Absperrventil, handbetätigt	DN 25
H05	Entleerungskugelhahn - geschweißt	DN 15
H06	Absperrventil, handbetätigt	DN 40
H07	Absperrventil, handbetätigt	DN 20
H08	Absperrventil, handbetätigt	DN 40
H09	Absperrventil, handbetätigt	DN 40
H10	Absperrventil, handbetätigt	DN 40
H11	Absperrventil, handbetätigt	DN 15
H12	Entleerungskugelhahn - geschweißt	DN 15
H16	Absperrventil, handbetätigt	DN 15
H17	Absperrventil, handbetätigt	DN 15
H18	Entleerungskugelhahn - geschweißt	DN 15
H25	Absperrventil, handbetätigt	DN 15
H26	Entleerungskugelhahn - geschweißt	DN 15
H27	Absperrventil, handbetätigt	DN 15
H31	Absperrventil, handbetätigt	DN 20
H32	Absperrventil, handbetätigt	DN 20
H33	Absperrventil, handbetätigt	DN 20
H38	Absperrventil, handbetätigt	DN 20
H39	Kugelhahn, allgemein	DN20
H12	Absperrventil, handbetätigt	DN 15
SV01 20 bar	Sicherheitsventil in Eckform	DN 25
SV02 20 bar	Sicherheitsventil in Eckform	DN 25
SV03 80 bar	Sicherheitsventil in Eckform	DN 25
SV06 80 bar	Sicherheitsventil in Eckform	DN 25
SV07 80 bar	Sicherheitsventil in Eckform	DN 25
SV09 80 bar	Sicherheitsventil in Eckform	DN 25
PV02 mit GOS ±	Kugelhahn mit pneumatischem Antrieb, federkraftschließend, inkl. Stellungsmelder	DN 25
D02	Druckminderventil allgemein	DN 20
PI 01	Manometereinheit	0-100bar
PI 03	Manometereinheit	0-10bar
PISA 03	Elektronische Druckmesseinrichtung mit Anzeige	0-100bar
PISA 05	Elektronische Druckmesseinrichtung mit Anzeige	0-100bar
R01	Rückschlagklappe	DN 25
TISA01	Elektronische Temperaturmessung mit Anzeige
WICR01	Wägetechnik als Füllstandsmessung des Puffertanks (4)

[0078] Selbstverständlich können bei der konkreten Realisierung einer erfindungsgemäßem Anlage auch andere Teile bzw. Komponenten verwendet werden, und es können auch Teile bzw. Komponenten weggelassen oder/und ergänzt werden.

Ansprüche

1. Anlage zur Lagerung von und Versorgung mit flüssigem Kohlendioxid als Kältemittel, umfassend:

- eine Kohlendioxid-Tankanlage (1) mit wenigstens einem Lagertank, in dem flüssiges Kohlendioxid mit einer Temperatur in einem ersten Temperaturbereich bei einem Druck in einem ersten Druckbereich lagerbar ist und welcher wenigstens Eingangsanschluss zur Zufuhr flüssigen Kohlendioxids etwas aus eine Tanklastwagen und wenigstens einen Ausgangsanschluss aufweist;

- wenigstens eine Druckerhöhungsstation (2), die an wenigstens einem Eingangsanschluss über eine Rohrleitung (6) an dem Ausgangsanschluss des Lagertanks angeschlossen ist und dafür ausgeführt ist, an einem Ausgangsanschluss der Druckerhöhungsstation (2) flüssiges Kohlendioxid mit einem gegenüber dem ersten Druckbereich erhöhten Druck in einem zweiten Druckbereich bereitzustellen;

- eine Temperierungsanordnung mit wenigstens einem direkt oder indirekt über wenigstens eine Rohrleitung (6) an dem Ausgangsanschluss der Druckerhöhungsstation (2) angeschlossenen Kohlendioxid-Pufferspeicher (4), welche dafür ausgeführt sind, flüssiges Kohlendioxid in dem Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) mit einer gegenüber dem ersten Temperaturbereich erhöhten Temperatur in einem zweiten Temperaturbereich bei einem Druck in einem dritten Druckbereich vorzuhalten;

- wenigstens einen an einem Eingangsanschluss über wenigstens eine Rohrleitung (6) an einem Ausgangsanschluss des Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) angeschlossene Kohlendioxid-Rückkühler (5), welcher dafür ausgeführt ist, über einen Ausgangsanschluss des Kohlendioxid-Rückkühlers (5) flüssiges Kohlendioxid an wenigstens einem Verbraucher mit einer Temperatur in einem Soll-Temperaturbereich bei einem Druck in einem Soll-Temperaturbereich bereitzustellen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperaturbereich der Bereich minus 25 °C bis minus 20 °C ist oder diesen umfasst oder/und dass der erste Druckbereich der Bereich 16 bar bis 20 bar ist oder diesen umfasst.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Druckbereich dem zweiten Druckbereich im Wesentlichen entspricht oder/und dass der Soll-Druckbereich dem dritten Druckbereich im Wesentlichen entspricht.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckbereich oder/und der dritte Druckbereich oder/und der Soll-Druckbereich der Bereich 60 bar bis 70 bar ist oder diesen umfasst.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Temperaturbereich dem zweiten Temperaturbereich im Wesentlichen entspricht oder/und dass der Soll-Temperaturbereich dem dritten Temperaturbereich im Wesentlichen entspricht.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Temperaturbereich oder/und der dritte Temperaturbereich oder/und der Soll-Temperaturbereich der Bereich 15 °C bis 20 °C ist oder diesen umfasst.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungsanordnung wenigstens einen dem Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) vorgeschalteten luftbeheizten Anwärmer (3) umfasst.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) wenigstens eine darin integrierte Heizeinheit, beispielsweise aufweisend eine elektrische Widerstandsheizung, aufweist, oder/und dass der Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) wenigstens eine Kühleinheit, beispielsweise aufweisend eine Kältemaschine, aufweist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) mit wenigstens einer Wägeeinrichtung ausgeführt ist, auf deren Grundlage der Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) gewichtsgesteuert mit flüssigem Kohlendioxid füllbar ist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxid-Rückkühler (5) wenigstens eine Kühleinheit aufweist, welche zur Kühlung eines flüssigen Wärmeträgermediums dient, welches über wenigstens einen Wärmeaustauscher mit dem durch diesen fließenden flüssigen Kohlendioxid in Wärmeaustauschverbindung steht, um das flüssige Kohlendioxid an dem wenigstens einem Verbraucher mit einer Temperatur in dem Soll-Temperaturbereich bereitzustellen.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbraucher eine der Anlage zugehörige Befüllungsstation zur Befüllung einer Klimaanlage, insbesondere einer KFZ-Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug, mit flüssigem Kohlendioxid als Kältemittel ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Anlagensteuerung, die dafür ausgeführt oder programmiert ist, Komponenten der Anlage so zu steuern, dass das flüssige Kohlendioxid an Bezugsorten der Anlage vorgesehenen Temperatur- und Druckparametern entspricht; wobei vorzugsweise die Anlagensteuerung dafür ausgeführt oder programmiert ist, durch entsprechende Ansteuerung wenigstens eines Kompressors der Druckerhöhungsstation (2) den Druck des flüssigen Kohlendioxids auf den Druck in dem zweiten Druckbereich zu bringen oder/und durch entsprechende Ansteuerung wenigstens einer Komponente der Temperierungsanordnung, insbesondere deren Heizeinheit oder/und deren Kühleinheit, die Temperatur des flüssigen Kohlendioxids in dem Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) auf die Temperatur in dem zweiten Temperaturbereich zu bringen und in dem zweiten Temperaturbereich zu halten.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Anlagensteuerung dafür ausgeführt oder programmiert ist, durch entsprechende Ansteuerung wenigstens einer Komponente des Kohlendioxid-Rückkühlers (5), insbesondere dessen Kühleinheit, das flüssige Kohlendioxid bedarfsabhängig zu kühlen, um das flüssige Kohlendioxid an dem wenigstens einem Verbraucher mit einer Temperatur in dem Soll-Temperaturbereich bereitzustellen, selbst wenn es während eines Zuflusses des flüssige Kohlendioxids über eine Rohrleitung (6) zwischen dem Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) und dem Kohlendioxid-Rückkühler (5) zu einer Erhöhung der Temperatur über den Soll-Temperaturbereich gekommen ist.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine/die Rohrleitung (6) zwischen dem Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) und dem Kohlendioxid-Rückkühlers (5) wesentlich länger als Rohrleitungen (6) zwischen anderen Komponenten der Anlage ist.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxid-Rückkühlers (5) gewünschtenfalls zusammen mit dem wenigstens einen Verbraucher einerseits und der Kohlendioxid-Pufferspeicher (4) anderseits in verschiedenen Gebäuden oder Räumen beispielsweise eines Kraftfahrzeug-Fertigungswerks angeordnet sind.

Zeichnung