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Title:
VENTILATION DEVICE AND METHOD FOR OPERATING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/074951
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a ventilation device (LG) for supplying one or more rooms or a part thereof with conditioned supply air (ZUL) in exchange with exhaust air (ABL), having at least one fan and an air-air heat exchanger (36), through which a supply incoming air flow (AUL, ZUL) and an exhaust air flow (ABL, FOL) for exchanging heat and/or moisture between the supply air (ZUL) and the exhaust air (ABL) are guided, and having a heat pump (1, 2, 3, 4) in which a heat carrier fluid (WTF1) is guided in a circuit through a compressor (1), a condenser (3), an expansion valve (2) and an evaporator (4). The ventilation device contains, in the supply air flow (AUL, ZUL) of the air-air heat exchanger (36), a heat carrier fluid-air heat exchanger (29), by means of which the supply air flow (AUL, ZUL) and a heat carrier fluid flow (WTF1; WTF2; WTF3) for exchanging heat between the supply air and the heat carrier fluid (WTF1; WTF2; WTF3) and/or for influencing the air humidity of the supply air are guided. The invention also relates to a method for operating the ventilation device (LG).

Inventors:
LÜCHINGER CYRILL (CH)
Application Number:
PCT/IB2019/000931
Publication Date:
April 16, 2020
Filing Date:
October 09, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ZEHNDER GROUP INT AG (CH)
International Classes:
F24F7/00
Attorney, Agent or Firm:
KRUMPHOLZ, Erhard (CH)
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Claims:
Ansprüche

1. Lüftungsgerät (LG) zur Versorgung eines oder mehrerer Räume oder eines Teils davon mit konditionierter Zuluft (ZUL) im Austausch gegen Abluft (ABL),

mit mindestens einem Ventilator und einem Luft-Luft-Wärmetauscher (36), durch welchen ein Zuluftstrom (AUL, ZUL) und ein Abluftstrom (ABL, FOL) für einen Austausch von Wärme und/oder Feuchte zwischen der Zuluft (ZUL) und der Abluft (ABL) geführt werden, und mit einer Wärmepumpe (1, 2, 3, 4), in welcher ein Wärmeträgerfluid (WTF1) in einem Kreislauf durch einen Verdichter (1), einen Kondensator (3), ein Expansionsventil (2) und einen Verdampfer (4) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

das Lüftungsgerät im Zuluftstrom (AUL, ZUL) des Luft-Luft-Wärmetauschers (36) einen Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher (29) aufweist, durch welchen der Zuluftstrom (AUL, ZUL) und ein Wärmeträgerfluidstrom (WTF1; WTF2; WTF3) für einen Austausch von Wärme zwischen der Zuluft und dem Wärmeträgerfluid (WTF1; WTF2; WTF3) und/oder zur

Beeinflussung der Luftfeuchtigkeit der Zuluft geführt werden.

2. Lüftungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den

Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher (29) wahlweise ein Wärmeträgerfluidstrom (WTF1; WTF2; WTF3) von verschiedenen Wärmeträgerfluidkreisen hindurchgeleitet werden kann.

3. Lüftungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein

Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher (29) im Zuluftstrom stromauf von dem Luft-Luft- Wärmetauscher (36) angeordnet ist.

4. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher (29) im Zuluftstrom stromab von dem Luft-Luft- Wärmetauscher (36) angeordnet ist.

5. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgerfluid eine in einem Solekreis zirkulierbare Salzlösung/Sole ist.

6. Lüftungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Solekreis einen Erdwärmetauscher bzw. eine Geothermie-Sonde aufweist.

7. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgerfluid ein in einem Heizkreis oder Kühlkreis zirkulierendes Heizwasser bzw. Kühlwasser ist.

8. Lüftungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkreis oder

Kühlkreis die Wärmepumpe (1, 2, 3, 4) aufweist.

9. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftfeuchtigkeitssensor (37) und ein Temperatursensor (38) im aussenseitigen Teil (AUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL) stromauf vom Luft-Luft-Wärmetauscher (36) angeordnet sind.

10. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftfeuchtigkeitssensor (41) und ein Temperatursensor (42) im innenseitigen Teil (ABL) des Abluftstroms (ABL, FOL) stromauf vom Luft-Luft-Wärmetauscher (36) angeordnet sind.

11. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftfeuchtigkeitssensor (39) und ein Temperatursensor (40) im aussenseitigen Teil (FOL) des Abluftstroms (ABL, FOL) stromab vom Luft-Luft-Wärmetauscher (36) angeordnet sind.

12. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftfeuchtigkeitssensor (43) und ein Temperatursensor (44) im innenseitigen Teil (ZUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL) stromab vom Luft-Luft-Wärmetauscher (36) angeordnet sind.

13. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (45) in dem Wärmeträgerfluidstrom (WTF1; WTF2; WTF3) stromauf von dem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher (29) angeordnet ist.

14. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeträgerfluidkreis (WTF1; WTF2; WTF3) als Aktor eine Pumpe (7; 1; 8) aufweist.

15. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeträgerfluidkreis (WTF1; WTF2; WTF3) als Aktor eine Strömungsweiche (15) aufweist.

16. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Entfeuchtungselement aufweist, welches vorzugsweise mit dem Wärmeträgerfluid-Luft- Wärmetauscher (29) thermisch gekoppelt ist.

17. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Befeuchtungselement aufweist, welches vorzugsweise mit dem Wärmeträgerfluid-Luft- Wärmetauscher (29) thermisch gekoppelt ist.

18. Lüftungsgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das

Befeuchtungselement ein Register mit kleinen Öffnungen bzw. Poren ist, aus denen durch Erzeugen eines Überdrucks im Wasser im Innern des Registers in dosierter eise Wasser aus dem Register an dessen äussere Oberfläche herausgedrückt werden kann.

19. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Regelungseinheit aufweist.

20. Lüftungsgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelungseinheit die durch den Luftfeuchtigkeitssensor (37) im aussenseitigen Teil (AUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL) gemessene Luftfeuchtigkeit und die durch den Temperatursensor (38) im aussenseitigen Teil (AUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL) gemessene Temperatur als

Eingangsgrössen zugeordnet sind.

21. Lüftungsgerät nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der

Regelungseinheit die durch den Luftfeuchtigkeitssensor (41) im innenseitigen Teil (ABL) des Abluftstroms (ABL, FOL) gemessene Luftfeuchtigkeit und die durch den Temperatursensor (42) im innenseitigen Teil (ABL) des Abluftstroms (ABL, FOL) gemessene Temperatur als Eingangsgrössen zugeordnet sind.

22. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelungseinheit die durch den Luftfeuchtigkeitssensor (39) im aussenseitigen Teil (FOL) des Abluftstroms (ABL, FOL) gemessene Luftfeuchtigkeit und die durch den Temperatursensor (40) im aussenseitigen Teil (FOL) des Abluftstroms (ABL, FOL) gemessene Temperatur als Eingangsgrössen zugeordnet sind.

23. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelungseinheit die durch den Luftfeuchtigkeitssensor (43) im innenseitigen Teil (ZUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL) gemessene Luftfeuchtigkeit und die durch den Temperatursensor (44) im innenseitigen Teil (ZUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL) gemessene Temperatur als Eingangsgrössen zugeordnet sind.

24. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelungseinheit die durch den Temperatursensor (45) in dem Wärmeträgerfluidstrom (WTF1; WTF2; WTF3) stromauf von dem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher (29) gemessene Temperatur als Eingangsgrösse zugeordnet ist.

25. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelungseinheit für die Regelung des Lüftungsgeräts die Information eines Mollier- Diagramms, z.B. in Form einer Nachschlagetabelle, zugeordnet ist.

26. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass einer Pumpe (7; 1; 8) in einem Wärmeträgerfluidkreis (WTF1; WTF2; WTF3) eine Ausgängsgrösse der Regelung zugeordnet ist.

27. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass einer Strömungsweiche (15) in einem Wärmeträgerfluidkreis (WTF1; WTF2; WTF3) eine

Ausgangsgrösse der Regelung zugeordnet ist.

28. Verfahren zum Betrieb eines Lüftungsgerätes gemäss einem der Ansprüche 9 bis 27, welches die folgenden Schritte aufweist:

a) Messen der Lufttemperatur TAUL stromauf von dem Luft-Luft-Wärmetauscher (36) mittels des Temperatursensors (38) im aussenseitigen Teil (AUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL);

b) Berechnen der benötigten Energiemenge zum Erreichen einer Zieltemperatur im aussenseitigen Teil (AUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL); c) Regeln der Lufttemperatur TAUL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenztemperatur oberhalb der Zieltemperatur und einer unteren Grenztemperatur unterhalb der Zieltemperatur.

29. Verfahren zum Betrieb eines Lüftungsgerätes gemäss einem der Ansprüche 9 bis 27, welches die folgenden Schritte aufweist:

al) Messen der Luftfeuchtigkeit HAUL stromauf von dem Luft-Luft-Wärmetauscher (36) mittels des Luftfeuchtigkeitssensors (37) im aussenseitigen Teil (AUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL);

a2) Messen der Lufttemperatur TAUL stromauf von dem Luft-Luft-Wärmetauscher (36) mittels des Temperatursensors (38) im aussenseitigen Teil (AUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL);

bl) Berechnen einer benötigten Energiemenge Qw zum Erreichen einer Ziel-Luftfeuchtigkeit im aussenseitigen Teil (AUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL);

b2) Berechnen einer benötigten Energiemenge QL zum Erreichen einer Ziel-Temperatur im aussenseitigen Teil (AUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL);

cl) Regeln der Luftfeuchtigkeit HAUL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenzluftfeuchtigkeit oberhalb der Ziel-Luftfeuchtigkeit und einer unteren

Grenzluftfeuchtigkeit unterhalb der Ziel-Luftfeuchtigkeit;

c2) Regeln der Lufttemperatur TAUL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenztemperatur oberhalb der Ziel-Temperatur und einer unteren Grenztemperatur unterhalb der Ziel-Temperatur.

30. Verfahren zum Betrieb eines Lüftungsgerätes gemäss einem der Ansprüche 9 bis 27, welches die folgenden Schritte aufweist:

al) Messen der Luftfeuchtigkeit HZUL stromab nach dem Luft-Luft-Wärmetauscher (36) mittels des Luftfeuchtigkeitssensors (43) im innenseitigen Teil (ZUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL);

a2) Messen der Lufttemperatur TZUL stromab von dem Luft-Luft-Wärmetauscher (36) mittels des Temperatursensors (44) im innenseitigen Teil (ZUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL);

bl) Berechnen einer benötigten Energiemenge Qw zum Erreichen einer Ziel-Luftfeuchtigkeit im innenseitigen Teil (ZUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL);

b2) Berechnen einer benötigten Energiemenge QL zum Erreichen einer Ziel-Temperatur im innenseitigen Teil (ZUL) des Zuluftstroms (AUL, ZUL);

cl) Regeln der Luftfeuchtigkeit HZUL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenzluftfeuchtigkeit oberhalb der Ziel-Luftfeuchtigkeit und einer unteren

Grenzluftfeuchtigkeit unterhalb der Ziel-Luftfeuchtigkeit;

c2) Regeln der Lufttemperatur TZUL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenztemperatur oberhalb der Ziel-Temperatur und einer unteren Grenztemperatur unterhalb der Ziel-Temperatur.

31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass für das Regeln in Schritt cl) und Schritt c2) die Information eines Mollier-Diagramms, z.B. in Form einer Nachschlagetabelle, verwendet wird.

(Komfort-T/H im MD auswählbar: Wohnzimmer-/Sauna-/Kühlschrank-Modus)

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mollier-Diagramme verwendet werden, welche jeweils für eine Höhe über NN (Meereshöhe) spezifisch sind.

(MD spezifisch für jeweilige Höhe über N N auswählbar, z.B. in 500m-Schritten)

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass für das Regeln in Schritt cl) ein Entfeuchtungselement verwendet wird, welches vorzugsweise mit dem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher (29) thermisch gekoppelt ist.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass für das Regeln in Schritt cl) ein Befeuchtungselement verwendet wird, welches vorzugsweise mit dem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher (29) thermisch gekoppelt ist.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass als Befeuchtungselement ein Register mit kleinen Öffnungen bzw. Poren verwendet wird, aus denen durch Erzeugen eines Überdrucks im Wasser im Innern des Registers in dosierter Weise Wasser aus dem Register an dessen äussere Oberfläche herausgedrückt wird.

Description:
Lüftungsgerät und Verfahren zu dessen Betrieb

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lüftungsgerät zur Versorgung eines oder mehrerer Räume oder eines Teils davon mit konditionierter Zuluft im Austausch gegen Abluft in einem Luft- Luft-Wärmetauscher sowie auf ein Verfahren zum Betrieb eines Lüftungsgerätes.

Es ist bekannt, in einem Lüftungsgerät in dessen Zuluftstrom stromauf von dessen Luft-Luft - Wärmetauscher einen elektrischen (resistiven) Vorwärmer anzuordnen, um die Zuluft vorzuwärmen, wodurch insbesondere das Einfrieren des Luft-Luft-Wärmetauschers im Winterbetrieb verhindert wird. Ein solcher elektrischer Vorwärmer kann allerdings nicht verwendet werden, um die Zuluft im Sommerbetrieb vorzukühlen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen flexiblen und sicheren Betrieb eines

Lüftungsgerätes während eines ganzen Jahres, insbesondere sowohl im Winterbetrieb als auch im Sommerbetrieb, zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird durch die Erfindung ein Lüftungsgerät bereitgestellt zur Versorgung eines oder mehrerer Räume oder eines Teils davon mit konditionierter Zuluft im Austausch gegen Abluft, mit mindestens einem Ventilator und einem Luft-Luft- Wärmetauscher, durch welchen ein Zuluftstrom und ein Abluftstrom für einen Austausch von Wärme und/oder Feuchte zwischen der Zuluft und der Abluft geführt werden, und mit einer Wärmepumpe, in welcher ein Wärmeträgerfluid in einem Kreislauf durch einen Verdichter, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer geführt wird, wobei erfindungsgemäss das Lüftungsgerät im Zuluftstrom des Luft-Luft-Wärmetauschers einen Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher aufweist, durch welchen der Zuluftstrom und ein Wärmeträgerfluidstrom für einen Austausch von Wärme zwischen der Zuluft und dem Wärmeträgerfluid und/oder zur Beeinflussung der Luftfeuchtigkeit der Zuluft geführt werden.

Dies ermöglicht einen flexiblen Betrieb des Lüftungsgeräts sowohl bei hohen

Aussentemperaturen bzw. im Sommerbetrieb, wenn die Zuluft vorgekühlt und ggfs, vorbefeuchtet werden muss, als auch bei tiefen Aussentemperaturen bzw. im Winterbetrieb, wenn die Zuluft vorgewärmt und ggfs vorentfeuchtet werden muss.

Vorzugsweise lässt sich durch den Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher (29) wahlweise ein Wärmeträgerfluidstrom von verschiedenen Wärmeträgerfluidkreisen hindurchleiten. Das auswählbare Wärmeträgerfluid kann Wasser mit einem darin gelösten Frostschutzmittel sein, wie z.B. eine Salzlösung (Sole) oder eine Glykollösung. Ein solches Wärmeträgerfluid kann im Wärmetausch mit einer Wärmesenke, z.B. relativ kühles Erdreich im Sommer, ein Eisspeicher, oder ein Verdampfer einer Wärmepumpe, gekühlt werden.

Das auswählbare Wärmeträgerfluid kann ein Kältemittel bzw. Dampf/Flüssigkeit- Phasenwechselmaterial sein, wie z.B. ein in einer Wärmepumpe zirkuliertes Kältemittel.

Das auswählbare Wärmeträgerfluid kann Fleizungswasser eines Fleizkreises sein, wie z.B. einer Niedertemperatur-Fussbodenheizung oder einer Hochtemperatur-Radiatorheizung. (WTF1: Sole, Glykol, Wasser, ....)

(WTF2: Kältemittel bzw. Dampf/Flüssigkeit-Phasenwechselmaterial)

(WTF3: Heizungswasser)

Ein Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher kann im Zuluftstrom stromauf von dem Luft-Luft- Wärmetauscher angeordnet sein.

Alternativ kann ein Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher im Zuluftstrom stromab von dem Luft-Luft-Wärmetauscher angeordnet sein.

Es können auch ein erster Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher im Zuluftstrom stromauf von dem Luft-Luft-Wärmetauscher und ein zweiter Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher im Zuluftstrom stromab von dem Luft-Luft-Wärmetauscher angeordnet sein.

Vorzugsweise ist das Wärmeträgerfluid eine in einem Solekreis zirkulierbare Salzlösung/Sole.

Der Solekreis kann einen Erdwärmetauscher bzw. eine Geothermie-Sonde aufweisen.

Vorzugsweise ist das Wärmeträgerfluid ein in einem Heizkreis oder Kühlkreis zirkulierendes Heizwasser bzw. Kühlwasser.

Der Heizkreis oder Kühlkreis kann die Wärmepumpe aufweisen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung sind ein Luftfeuchtigkeitssensor und ein Temperatursensor im aussenseitigen Teil des Zuluftstroms stromauf von dem Luft-Luft- Wärmetauscher angeordnet. Dies ermöglicht eine Auswahl und/oder eine Temperierung eines Wärmeträgerfluids für den mindestens einen Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur und Feuchtigkeit der Aussenluft.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind ein Luftfeuchtigkeitssensor und ein

Temperatursensor im innenseitigen Teil des Abluftstroms stromauf von dem Luft-Luft- Wärmetauscher angeordnet. Dies ermöglicht eine Auswahl und/oder eine Temperierung eines Wärmeträgerfluids für den mindestens einen Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur und Feuchtigkeit der Innenluft.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind ein Luftfeuchtigkeitssensor und ein

Temperatursensor im aussenseitigen Teil des Abluftstroms stromab von dem Luft-Luft- Wärmetauscher angeordnet. Dies ermöglicht eine Auswahl und/oder eine Temperierung eines Wärmeträgerfluids für den mindestens einen Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur und Feuchtigkeit der Innenluft und in Abhängigkeit von der Wirkung des Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauschers, wodurch eine direkte

Rückkopplung zu diesem erfolgt.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung sind ein Luftfeuchtigkeitssensor und ein Temperatursensor im innenseitigen Teil des Zuluftstroms stromab vom Luft-Luft- Wärmetauscher angeordnet. Dies ermöglicht eine Auswahl und/oder eine Temperierung eines Wärmeträgerfluids für den mindestens einen Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur und Feuchtigkeit der Aussenluft und in Abhängigkeit von der Wirkung des Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauschers, wodurch eine direkte Rückkopplung zu diesem erfolgt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist ein Temperatursensor in dem

Wärmeträgerfluidstrom stromauf von dem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher angeordnet. Dies ermöglicht eine Berücksichtigung der Temperatur des Wärmeträgerfluids für den Betrieb des Luft-Luft-Wärmetauschers.

Vorzugsweise enthält ein Wärmeträgerfluidkreis als Aktor eine Pumpe.

Die Pumpe kann eine Umwälzpumpe sein, wobei das auswählbare Wärmeträgerfluid zweckmässigerweise Wasser mit einem darin gelösten Frostschutzmittel ist, wie z.B. eine Salzlösung (Sole) oder eine Glykollösung.

Die Pumpe kann ein Verdichter in einer Wärmepumpe sein, wobei das auswählbare Wärmeträgerfluid zweckmässigerweise ein Kältemittel bzw. Dampf/Flüssigkeit- Phasenwechselmaterial ist, wie z.B. ein in einer Wärmepumpe zirkuliertes Kältemittel.

Die Pumpe kann eine Umwälzpumpe eines Heizkreislaufs sein, wobei das auswählbare Wärmeträgerfluid zweckmässigerweise das Heizungswasser eines Heizkreises ist, wie z.B. einer Niedertemperatur-Fussbodenheizung oder einer Hochtemperatur-Radiatorheizung.

Vorzugsweise enthält ein Wärmeträgerfluidkreis als Aktor eine Strömungsweiche.

Die Strömungsweiche kann durch ein Vierwegeventil gebildet sein.

Das erfindungsgemässe Lüftungsgerät kann ein Entfeuchtungselement aufweisen, welches vorzugsweise mit einem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher thermisch gekoppelt ist. Zweckmässigerweise ist dabei das Wärmeträgerfluid ein in einem Kühlkreis zirkulierendes Kühlwasser. Vorzugsweise ist dem Entfeuchtungselement ein Wasser-Auffangbehälter und/oder eine Wasser-Abführleitung zugeordnet, um das aus der Zuluft durch Kondensation am Entfeuchtungselement ausgeschiedene Wasser aufzufangen bzw. zu entfernen. Das Entfeuchtungselement kann stromauf oder stromab von dem Luft-Luft-Wärmetauscher in dem Zuluftstrom angeordnet sein. Das erfindungsgemässe Lüftungsgerät kann ein Befeuchtungselement aufweisen, welches vorzugsweise mit einem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher thermisch gekoppelt ist. Zweckmässigerweise ist dabei das Wärmeträgerfluid ein in einem Heizkreis zirkulierendes Heizwasser. Vorzugsweise ist dem Befeuchtungselement ein Wasser-Vorratsbehälter und/oder eine Wasser-Zuführleitung zugeordnet, um das an dem Befeuchtungselement erforderliche Wasser zuzuführen, welches durch Evaporation zu Wasserdampf umgewandelt und der Zuluft zugeführt wird. Das Befeuchtungselement kann stromauf oder stromab von dem Luft-Luft-Wärmetauscher in dem Zuluftstrom angeordnet sein.

Es können ein erster Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher stromauf von dem Luft-Luft- Wärmetauscher und ein zweiter Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher stromab von dem Luft-Luft-Wärmetauscher in dem Zuluftstrom vorgesehen sein.

Jedem dieser beiden Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher kann ein

Entfeuchtungselement und/oder ein Befeuchtungselement zugeordnet sein, welches vorzugsweise mit dem jeweiligen Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher thermisch gekoppelt ist. Je nach der Wahl und Temperierung des Wärmeträgerfluids in dem jeweiligen Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher ermöglicht dies eine zweistufige Entfeuchtung oder eine zweistufige Befeuchtung der Zuluft.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung enthält das Lüftungsgerät eine Regelungseinheit.

Vorzugsweise sind der Regelungseinheit die durch den Luftfeuchtigkeitssensor im

aussenseitigen Teil des Zuluftstroms gemessene Luftfeuchtigkeit und die durch den

Temperatursensor im aussenseitigen Teil des Zuluftstroms gemessene Temperatur als Eingangsgrössen zugeordnet.

Der Regelungseinheit können die durch den Luftfeuchtigkeitssensor im innenseitigen Teil des Abluftstroms gemessene Luftfeuchtigkeit und die durch den Temperatursensor im innenseitigen Teil des Abluftstroms gemessene Temperatur als Eingangsgrössen zugeordnet sein.

Der Regelungseinheit können die durch den Luftfeuchtigkeitssensor im aussenseitigen Teil des Abluftstroms gemessene Luftfeuchtigkeit und die durch den Temperatursensor im aussenseitigen Teil des Abluftstroms gemessene Temperatur als Eingangsgrössen

zugeordnet sein.

Vorzugsweise sind der Regelungseinheit die durch den Luftfeuchtigkeitssensor im

innenseitigen Teil des Zuluftstroms gemessene Luftfeuchtigkeit und die durch den

Temperatursensor im innenseitigen Teil des Zuluftstroms gemessene Temperatur als Eingangsgrössen zugeordnet. Vorzugsweise ist der Regelungseinheit die durch den Temperatursensor in dem Wärmeträgerfluidstrom stromauf von dem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher gemessene Temperatur als Eingangsgrösse zugeordnet.

Zweckmässigerweise ist der Regelungseinheit für die Regelung des Lüftungsgeräts die Information eines Mollier-Diagramms, z.B. in Form einer Nachschlagetabelle, zugeordnet. (Komfort-T/H im MD auswählbar: Wohnzimmer-/Sauna-/Kühlschrank-Modus)

(MD spezifisch für jeweilige Höhe über NN auswählbar, z.B. in 500m-Schritten)

Vorzugsweise ist einer Pumpe in einem Wärmeträgerfluidkreis eine Ausgangsgrösse der Regelung zugeordnet, um die Pumpe anzusteuern.

(für WTF1: Umwälzpumpe 7 des Solekreislaufs)

(für WTF2: Verdichter 1 der Wärmepumpe 1, 2, 3, 4)

(für WTF3: Umwälzpumpe 8 des Heizkreislaufs)

Vorzugsweise ist einer Strömungsweiche in einem Wärmeträgerfluidkreis eine

Ausgangsgrösse der Regelung zugeordnet, um die Strömungsweiche anzusteuern.

(für WTF1: z.B. Vierwegeventil 15)

(für WTF2: nicht gezeigt)

(für WTF3: nicht gezeigt)

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird durch die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines Lüftungsgerätes gemäss einem der vorhergehenden Absätze

bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist:

a) Messen der Lufttemperatur T A UL stromauf von dem Luft-Luft-Wärmetauscher mittels des Temperatursensors im aussenseitigen Teil des Zuluftstroms;

b) Berechnen der benötigten Energiemenge zum Erreichen einer Zieltemperatur im aussenseitigen Teil des Zuluftstroms;

c) Regeln der Lufttemperatur T A UL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenztemperatur oberhalb der Zieltemperatur und einer unteren Grenztemperatur unterhalb der Zieltemperatur.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird durch die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Lüftungsgerätes gemäss einem der vorhergehenden Absätze bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist:

al) Messen der Luftfeuchtigkeit H AUL stromauf von dem Luft-Luft-Wärmetauscher mittels des Luftfeuchtigkeitssensors im aussenseitigen Teil des Zuluftstroms;

a2) Messen der Lufttemperatur T AU L stromauf von dem Luft-Luft-Wärmetauscher mittels des Temperatursensors im aussenseitigen Teil des Zuluftstroms;

bl) Berechnen einer benötigten Energiemenge Q w zum Erreichen einer Ziel-Luftfeuchtigkeit im aussenseitigen Teil des Zuluftstroms;

b2) Berechnen einer benötigten Energiemenge Q L zum Erreichen einer Ziel-Temperatur im aussenseitigen Teil des Zuluftstroms;

cl) Regeln der Luftfeuchtigkeit H AÜL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenzluftfeuchtigkeit oberhalb der Ziel-Luftfeuchtigkeit und einer unteren

Grenzluftfeuchtigkeit unterhalb der Ziel-Luftfeuchtigkeit;

c2) Regeln der Lufttemperatur T A UL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenztemperatur oberhalb der Ziel-Temperatur und einer unteren Grenztemperatur unterhalb der Ziel-Temperatur.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung wird durch die Erfindung ein

Verfahren zum Betrieb eines Lüftungsgerätes bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist:

al) Messen der Luftfeuchtigkeit H ZU L stromab nach dem Luft-Luft-Wärmetauscher mittels des Luftfeuchtigkeitssensors im innenseitigen Teil des Zuluftstroms;

a2) Messen der Lufttemperatur T ZUL stromab von dem Luft-Luft-Wärmetauscher mittels des Temperatursensors im innenseitigen Teil des Zuluftstroms;

bl) Berechnen einer benötigten Energiemenge Q w zum Erreichen einer Ziel-Luftfeuchtigkeit im innenseitigen Teil des Zuluftstroms;

b2) Berechnen einer benötigten Energiemenge Q L zum Erreichen einer Ziel-Temperatur im innenseitigen Teil des Zuluftstroms;

cl) Regeln der Luftfeuchtigkeit H ZUL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenzluftfeuchtigkeit oberhalb der Ziel-Luftfeuchtigkeit und einer unteren

Grenzluftfeuchtigkeit unterhalb der Ziel-Luftfeuchtigkeit;

c2) Regeln der Lufttemperatur T ZUL innerhalb eines Schwankungsbereichs zwischen einer oberen Grenztemperatur oberhalb der Ziel-Temperatur und einer unteren Grenztemperatur unterhalb der Ziel-Temperatur.

Vorzugsweise wird für das Regeln in Schritt cl) und Schritt c2) die Information eines Mollier- Diagramms, z.B. in Form einer Nachschlagetabelle, verwendet. Darin können der

komfortable Bereich im Temperatur/Luftfeuchtigkeits-Diagramm ausgewählt werden.

(Komfort-T/H im MD auswählbar: Wohnzimmer-/Sauna-/Kühlschrank-Modus)

Es können mehrere Mollier-Diagramme verwendet werden, welche jeweils für eine Höhe über NN (Meereshöhe) spezifisch sind. So können Mollier-Diagramme spezifisch für jeweilige Höhen über NN, z.B. in 500m-Schritten, verwendet werden.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung wird für das Regeln in Schritt cl) als weiterer Aktor ein Entfeuchtungselement verwendet, welches vorzugsweise mit dem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher thermisch gekoppelt ist. Insbesondere wird das weiter oben beschriebene Entfeuchtungselement verwendet.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung wird für das Regeln in Schritt cl) als weiterer Aktor ein Befeuchtungselement verwendet, welches vorzugsweise mit dem

Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher thermisch gekoppelt ist. Insbesondere wird das weiter oben beschriebene Befeuchtungselement verwendet. Alternativ kann als Befeuchtungselement auch ein Register mit kleinen Öffnungen bzw. Poren verwendet werden, aus denen durch Erzeugen eines Überdrucks im Wasser im Innern des Registers in dosierter Weise Wasser aus dem Register an dessen äussere Oberfläche herausgedrückt wird. Dieses Wasser kann dann an der äusseren Oberfläche des Registers in den Zuluftstrom verdampfen. Man erhält somit eine Befeuchtung und Kühlung durch ein «schwitzendes Register» als Befeuchtungsregister. Das Befeuchtungsregister kann einen Vielzahl von Rohren und/oder eine Vielzahl von Platten aufweisen, in welchen die Poren angeordnet sind. Die Poren können als Rundlöcher mit kreisförmigen Querschnitt oder können als Langlöcher bzw. Schlitze ausgebildet sein. Die kleinste Abmessung, d.h. der Durchmesser bzw. die Schlitzbreite haben vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 0.1 mm bis 1 mm. Die Wanddicke der Rohre liegt vorzugsweise im Bereich von 0.1 mm bis 2 mm. Das Befeuchtungsregister kann aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einer

Aluminiumlegierung, oder aus einem Polymermaterial bestehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden, nicht einschränkend aufzufassenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Lüftungsgeräts;

Fig. 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betrieb des erfindungsgemässen Lüftungsgeräts im Winterbetrieb; und

Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines des Verfahrens zum Betrieb des erfindungsgemässen Lüftungsgeräts im Sommerbetrieb.

In Fig. 1 ist in Form eines hydraulischen Aufbaus eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Lüftungsgeräts gezeigt. Man erkennt ein Lüftungsgerät LG zur Versorgung eines oder mehrerer Räume oder eines Teils davon mit konditionierter Zuluft ZUL im Austausch gegen Abluft ABL.

Das Lüftungsgerät LG hat einen Ventilator 30 im Zuluftstrom AUL, ZUL und einen Ventilator 31 im Abluftstrom ABL, FOL jeweils stromab von einem Luft-Luft-Wärmetauscher 36, durch welchen der Zuluftstrom AUL, ZUL und der Abluftstrom ABL, FOL für einen Austausch von Wärme und/oder Feuchte zwischen der Zuluft ZUL und der Abluft ABL geführt werden.

Das Lüftungsgerät hat auch eine Wärmepumpe 1, 2, 3, 4, in welcher ein Wärmeträgerfluid WTF1 in einem Kreislauf durch einen Verdichter 1, einen Kondensator 3, ein

Expansionsventil 2 und einen Verdampfer 4 geführt wird.

Das Lüftungsgerät LG hat ausserdem im Zuluftstrom AUL, ZUL des Luft-Luft-Wärmetauschers 36 einen Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher 29, durch welchen der Zuluftstrom AUL, ZUL und ein Wärmeträgerfluidstrom WTF1 oder WTF2 oder WTF3 für einen Austausch von Wärme zwischen der Zuluft und dem Wärmeträgerfluid WTF1 WTF2 WTF3 und/oder zur Beeinflussung der Luftfeuchtigkeit der Zuluft geführt werden.

Durch den Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher 29 kann wahlweise ein

Wärmeträgerfluidstrom WTF1 oder WTF2 oder WTF3 von verschiedenen

Wärmeträgerfluidkreisen hindurchgeleitet werden.

Der Wärmeträgerfluidstrom WTF1 ist z.B. ein Solekreislauf oder Glykol/Wasser-Kreislauf.

Der Wärmeträgerfluidstrom WTF2 ist ein Kältemittel-Kreislauf bzw. ein Dampf/Flüssigkeit- Phasenwechselmaterial aufweisender Kreislauf der Wärmepumpe 1, 2, 3, 4.

Der Wärmeträgerfluidstrom WTF3 ist Heizungswasser- oder Kühlwasser-Kreislauf.

Das Lüftungsgerät LG hat einen Luftfeuchtigkeitssensor 37 und einen Temperatursensor 38 im aussenseitigen Teil AUL des Zuluftstroms AUL, ZUL stromauf vom Luft-Luft- Wärmetauscher 36, einen Luftfeuchtigkeitssensor 41 und einen Temperatursensor 42 im innenseitigen Teil ABL des Abluftstroms ABL, FOL stromauf vom Luft-Luft-Wärmetauscher 36, einen Luftfeuchtigkeitssensor 39 und einen Temperatursensor 40 im aussenseitigen Teil FOL des Abluftstroms ABL, FOL stromab vom Luft-Luft-Wärmetauscher 36, einen

Luftfeuchtigkeitssensor 43 und einen Temperatursensor 44 im innenseitigen Teil ZUL des Zuluftstroms AUL, ZUL stromab vom Luft-Luft-Wärmetauscher 36 sowie einen

Temperatursensor 45 in dem Wärmeträgerfluidstrom WTF1 oder WTF2 oder WTF3 stromauf von dem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher 29.

Das Lüftungsgerät LG hat in dem Wärmeträgerfluidkreis WTF1 oder WTF2 oder WTF3 als Aktor eine Pumpe 7 bzw. 1 bzw. 8, und zwar eine Umwälzpumpe 7 des Solekreislaufs WTF1 oder einen Verdichter 1 des Kältemittel-Kreislaufs WTF2 oder eine Umwälzpumpe 8 des Heiz- oder Kühlwasser-Kreislaufs WTF3.

Das Lüftungsgerät LG hat in dem Wärmeträgerfluidkreis WTF1 (Solekreislauf) als Aktor eine Strömungsweiche 15 aufweist, die durch ein Vierwegeventil gebildet ist. In den beiden anderen Wärmeträgerfluidkreisen WTF2 oder WTF3 können ähnliche Strömungsweichen (nicht gezeigt) angeordnet sein.

Das Lüftungsgerät LG kann auch ein Entfeuchtungselement oder ein Befeuchtungselement (nicht gezeigt) enthalten, welches mit dem Wärmeträgerfluid-Luft-Wärmetauscher 29 thermisch gekoppelt ist.

In Fig. 2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Regelungsverfahrens für das erfindungsgemässe Lüftungsgerät LG im Winterbetrieb gezeigt.

In Fig. 3 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Regelungsverfahrens für das erfindungsgemässe Lüftungsgerät LG im Sommerbetrieb gezeigt.