Beschreibung

[01] Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Lüftungsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung ein Gebäude in modularer Bauweise gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 13.

Stand der Technik

[02] Die Temperierung vieler Bestandsgebäude geschieht aktuell über Energieformen, welche einen hohen Primärenergieverbrauch aufweisen, insbesondere Öl und Gas. Als Alternative kommt prinzipiell eine mit (möglichst erneuerbarem) Strom betriebene Wärmepumpe in Kombination mit Lüftungswärmerückgewinnung in Betracht. Die Nachrüstung einer Wärmepumpe im Bestand ist allerdings nicht trivial. Insbesondere können ungünstige Temperaturniveaus, hoher Installationsaufwand, hohe Investitionsaufwendungen, unansehnliche und geräuschintensive Komponenten und dergleichen entgegenstehen.

[03] Im modularen Neubau ist zunehmend eine Umnutzbarkeit und die Möglichkeit der Ortsänderung einzelner Gebäudeteile gewünscht. Für solche Gebäudetypen sind konventionelle, zentrale Heizungssysteme wenig geeignet. Bei Verwendung einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung hingegen besteht immer die Notwendigkeit, einen zusätzlichen Wärmeerzeuger zu installieren, um die Heizlast zu decken. Für kleine und/oder besonders gut gedämmte Nutzungseinheiten sind viele konventionelle Techniken zudem deutlich überdimensioniert. Insbesondere für kleinere Nutzungseinheiten sowohl im Bestand als auch im Neubau besteht daher ein Bedarf an dezentraler, effizienter Bereitstellung von Heiz- bzw. Kühlenergie (je nach Lastfall) mit geringen Störeinflüssen.

Aufgabe

[04] Der vorliegenden Anmeldung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Lüftungsanlage bereitzustellen, mit der insbesondere kleinere Nutzungseinheiten effizient temperiert werden können.

Lösung

[05] Die zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Lüftungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen. [06] Die Lüftungsanlage dient dazu, Zuluft in einen Raum zu führen sowie Abluft aus dem Raum abzuführen. Hierzu umfasst die Lüftungsanlage mindestens einen Zuluftkanal, mittels dessen die Zuluft in den Raum geleitet werden kann. Ferner umfasst die Lüftungsanlage mindestens einen Abluftkanal, mittels dessen die Abluft aus dem Raum abgeleitet werden kann. Des Weiteren umfasst die Lüftungsanlage eine Temperiereinheit. Diese ist dazu eingerichtet, die Zuluft unter energetischer Verwertung der Abluft zu temperieren. Insbesondere ist die Temperiereinheit im Heizfall dazu eingerichtet, der Abluft thermische Energie zu entziehen und der Zuluft thermische Energie zuzuführen, sodass in dem jeweiligen Raum eine Heizlast abgedeckt werden kann, die zumindest teilweise von der thermischen Energie der Abluft abgedeckt wird. Im Kühlfall wird dieser Prozess genau umgekehrt betrieben.

[07] Die Temperiereinheit umfasst hierzu eine Mehrzahl von Temperiermodulen, die jeweils ein thermoelektrisches Element sowie zwei separate Wärmetransporteinrichtungen umfassen. Bei einem thermoelektrischen Element handelt es sich um ein Element, das infolge des Anlegens einer elektrischen Spannung an einer ersten Funktionsseite, der „Kaltseite“, thermische Energie aufnimmt und an einer zweiten Funktionsseite, der „Warmseite“, thermische Energie abgibt. Der diesem Prozess zu Grunde liegende physikalische Effekt wird als „ Peltier- Effekt“ bezeichnet. Entsprechend können die thermoelektrischen Elemente auch als „Peltier-Elemente“ bezeichnet werden. Jedes thermoelektrische Element verfügt demzufolge über zwei Funktionsseiten, die jeweils gegensätzlicher Art sind, nämlich in jedem Fall eine Kaltseite und eine Warmseite. Welche der Funktionsseiten welche dieser beiden Funktionen übernimmt, hängt von der technischen Flussrichtung des elektrischen Stroms ab, das heißt der Polung der angeschlossenen Spannungsquelle. Die Stromrichtung kann im Betrieb der Lüftungsanlage ohne Weiteres geändert und die Lüftungsanlage hierdurch zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb umgeschaltet werden.

[08] Die Wärmetransporteinrichtungen sind in zwei Gruppen unterteilt, wobei die Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe jeweils mit dem Abluftkanal und die Wärmetransporteinrichtungen der zweiten Gruppe jeweils mit dem Zuluftkanal Zusammenwirken.

[09] Die Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe wirken derart mit dem Abluftkanal Zusammenwirken, dass Wärmetauschflächen der Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe von der abgeleiteten Abluft umströmbar sind. Dies hat den Effekt, dass thermische Energie, die in der Abluft enthalten ist, auf die Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe oder umgekehrt übertragbar ist. Mithin kann beispielsweise ein Wärmetransportmedium, das in den Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe vorhanden sein kann, von der Abluft erwärmt werden. Die Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe sind ferner thermisch mit den Funktionsseiten gleicher Art, beispielsweise mit den Kaltseiten, der jeweils zugeordneten thermoelektrischen Elemente verbunden, wobei jeweils eine Wärmetransporteinrichtung mit der Funktionsseite eines zugeordneten thermoelektrischen Elements zusammenwirkt. Diese Konstruktion führt dazu, dass thermische Energie mittels der Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe zwischen der Abluft an den jeweiligen Funktionsseiten gleicher Art, beispielsweise den Kaltseiten, der thermoelektrischen Elemente übertragbar ist. In dem Heizfall kann mithin die thermische Energie, die in der Abluft enthalten ist, mittels der Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe von der Abluft zu den thermoelektrischen Elementen, genauer: deren Kaltseiten, transportiert werden. Im Kühlfall würde umgekehrt die Abluft als Wärmesenke fungieren und mithin thermische Energie von den Funktionsseiten gleicher Art (hier: Warmseiten) mittels der Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe auf die Abluft übertragen.

[10] Die Wärmetransporteinrichtungen der zweiten Gruppe wirken in entsprechender Logik zum einen mit den anderen Funktionsseiten gleicher Art der thermoelektrischen Elemente und zum anderen mit dem Zuluftkanal zusammen. Hierbei übertragen die Wärmetransporteinrichtungen der zweiten Gruppe thermische Energie zwischen den Funktionsseiten gleicher Art der thermoelektrischen Elemente und der Zuluft, wobei die Wärmetransporteinrichtungen Wärmetauschflächen aufweisen, die von der Zuluft umströmbar sind.

[11] Die Temperiermodule der Temperiereinheit sind nach dem Prinzip eines Gegenstromwärmetäuschers in Reihe mit dem Zuluftkanal und dem Abluftkanal verschaltet. Das heißt, dass zwischen den Wärmetransporteinrichtungen der beiden Gruppen eines jeweiligen Temperiermoduls an den Funktionsseiten der thermoelektrischen Elemente eine möglichst geringe Temperaturdifferenz anliegt. Am Beispiel des Heizfalls (warme Abluft, kalte und zu erwärmende Zuluft) gestaltet sich der Betrieb mithin wie folgt: Die Wärmetransporteinrichtung der ersten Gruppe eines jeweiligen Temperiermoduls wirken derart mit dem Abluftkanal zusammen, dass die Wärmetauschfläche der jeweiligen Wärmetransporteinrichtung in Strömungsrichtung der Abluft betrachtet als erste von der Abluft umströmt wird. Hieraus folgt, dass die thermische Energie der Abluft in dem Bereich, in dem die Wärmetransporteinrichtung der ersten Gruppe mit dem Abluftkanal zusammenwirkt, das höchste verfügbare Niveau hat, wobei die Temperatur der Abluft zumindest im Wesentlichen der Temperatur des Raumes entspricht, aus dem die Abluft abgeführt wird. Die Wärmetransporteinrichtung der zweiten Gruppe desselben Temperiermoduls wirkt in dem Zuluftkanal in Strömungsrichtung der Zuluft betrachtet als letzte Wärmetransporteinrichtung mit der Zuluft zusammen, bevor die Zuluft in den Raum entlassen wird. Dies hat zur Folge, dass das Niveau von thermischer Energie, die die Zuluft bei der Umströmung der Wärmetauschfläche der Wärmetransporteinrichtung der zweiten Gruppe aufweist, im Vergleich zu dem Niveau, das an den Wärmetauschflächen der übrigen Wärmetransporteinrichtungen der zweiten Gruppe vorliegt, am höchsten ist. Auf diese Weise ist der Unterschied zwischen den Temperaturniveaus an der Wärmetransporteinrichtung der ersten Gruppe und der Wärmetransporteinrichtung der zweiten Gruppe des hier exemplarisch beschriebenen Temperiermoduls minimal. Diese Art der Verschaltung der Temperiermodule ist im Hinblick auf die energetische Effizienz des thermoelektrischen Elements des Temperiermoduls besonders vorteilhaft.

[12] Nach demselben Prinzip sind die übrigen Temperiermodule bzw. deren Wärmetransporteinrichtungen mit dem Abluftkanal und dem Zuluftkanal verbunden, sodass die Temperaturdifferenz zwischen den Wärmetauschflächen der Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe jeweils möglichst gering ist. Anders ausgedrückt sind die Temperiermodule im Beispiel des Heizfalls derart verschaltet, dass von der noch warmen Abluft zuerst entzogene thermische Energie indirekt der bereits fast vollständig aufgeheizten Zuluft zugeführt wird. Die der bereits abgekühlten Abluft entzogene restliche thermische Energie wird analog genutzt, um indirekt die Erwärmung der noch kalten Zuluft energetisch zu unterstützen. Im Kühlfall folgt die Verschaltung derselben Logik, wobei im Unterschied jedoch die Zuluft als Wärmequelle und die Abluft als Wärmesenke dienen.

[13] Die Lüftungsanlage umfasst erfindungsgemäß ferner mindestens einen Wärmetauscher, der in Strömungsrichtungen sowohl der Zuluft als auch der Abluft betrachtet jeweils der Temperiereinheit vorgeschaltet ist. Beispielsweise kann ein solcher Wärmetauscher von einem Luft- Luft- Wärmtauscher gebildet sein. Die Verwendung eines Wärmetauschers hat den besonderen Vorteil, dass vor der Wirkung der Temperiereinheit im Heizfall bereits eine Übertragung von thermischer Energie von der Abluft auf die Zuluft (im Kühlfall umgekehrt) stattfinden kann. Auf diese Weise sind die Temperaturdifferenzen zwischen der Zuluft und der Abluft bereits zu einem wesentlichen Teil abgebaut, wodurch die Temperiermodule der Temperiereinheit bzw. deren thermoelektrischen Elemente mit geringeren Temperaturdifferenzen zwischen den Kaltseiten und den Warmseiten eingesetzt werden können. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist dies im Hinblick auf die elektrische Effizienz der thermoelektrischen Elemente besonders vorteilhaft, sodass im Ergebnis infolge des Einsatzes eines Wärmetauschers in der beschriebenen Art die Effizienz der Lüftungsanlage insgesamt verbessert wird.

[14] Die erfindungsgemäße Lüftungsanlage hat viele Vorteile. Insbesondere ermöglicht sie die Temperierung eines Zuluftvolumenstroms, der in einen Raum geleitet wird, unter Einsatz lediglich geringer Mengen elektrischer Energie. Aufgrund der Verschaltung der thermoelektrischen Elemente nach dem Prinzip eines Gegenstromwärmetäuschers arbeiten diese sehr effizient, wobei die in der Abluft enthaltene Wärme bzw. Kälte (je nach Lastfall) optimal genutzt wird, um den Zuluftvolumenstrom zu erwärmen bzw. abzukühlen. Zwar ist eine thermischer Leistung, die mittels einer solchen Temperiereinheit bereitgestellt werden kann, vergleichsweise gering; dies ist jedoch im Hinblick darauf, dass lediglich kleine Nutzungseinheiten versorgt werden sollen, kein Nachteil, sondern im Gegenteil gerade gewünscht. Die Möglichkeit, ein Gebäude, insbesondere ein modular aufgebautes Gebäude, dezentral mit thermischer Energie zu versorgen (Heizfall) bzw. ihm diese zu entziehen (Kühlfall), erlaubt einen bedarfsgesteuerten Betrieb, wobei lediglich die Nutzungseinheiten temperiert werden, die in einer aktuellen Situation tatsächlich genutzt werden. Hierzu ist es besonders von Vorteil, dass die Lüftungsanlage besonders kurze Reaktionszeiten ermöglicht und somit besonders reaktionsschnell bei einer gewünschten Nutzung verwendet werden kann.

[15] Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die erfindungsgemäße Lüftungsanlage mit einem vergleichsweise geringen Bauvolumen realisiert werden kann, sodass sie insbesondere ohne Weiteres in eine Fassade, insbesondere in einen Brüstungsbereich eines Fensters, eingebaut werden kann. Mithin entfallen in der Installation des jeweiligen Gebäudes sowohl Leitungsführungen als auch sonstige Vorkehrungen, um die einzelnen Nutzungseinheiten des Gebäudes mit thermischer Energie zu versorgen. Aufgrund der effizienten Nutzung der Abwärme des jeweiligen Raums geht dieser Zugewinn an Flexibilität nicht umgekehrt mit einem Nachteil betreffend energetische Effizienz einher.

[16] Ein weiterer Vorteil der Lüftungsanlage besteht darin, dass sie - wie beschrieben - neben dem obligatorischen Heizen ebenso umgekehrt auch zum Kühlen des jeweiligen Raums genutzt werden kann, wobei die Funktion der thermoelektrischen Elemente mittels Umkehr der technischen Flussrichtung des elektrischen Stroms, die an das jeweilige thermoelektrische Element angelegt wird, umgekehrt wird. Mit anderen Worten nehmen in dem ersten Fall die Funktionsseiten gleicher Art auf der einen Seite die Funktion der Warmseite und die anderen Funktionsseiten gleicher Art auf der anderen Seite die Funktion der Kaltseite an. In dem zweiten, umgekehrten Fall sind die Funktionen „Warmseite“ und „Kaltseite“ entsprechend vertauscht. Somit kann im Kühlfall der Zuluft thermische Energie entzogen und der Abluft thermische Energie zugeführt werden. In diesem Szenario sind die Wärmequelle die Zuluft und die Wärmesenke die Abluft.

[17] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lüftungsanlage ist zumindest ein Teil der Wärmetransporteinrichtungen, insbesondere alle Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe, jeweils von einem Wärmerohr gebildet. Insbesondere können die Wärmetransporteinrichtungen jeweils nach Art einer Heatpipe ausgebildet sein. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass mittels eines Wärmerohrs vergleichsweise große Wärmemengen auf vergleichsweise kleiner Querschnittsfläche übertragen werden können. Hierdurch ist die Einbindung der Wärmetransporteinrichtungen in den Zuluftkanal bzw. den Abluftkanal besonders gut möglich. Ferner ist es besonders gut möglich, derartige Wärmetransporteinrichtungen an die Kaltseiten bzw. die Warmseiten der thermoelektrischen Elemente anzuschließen.

[18] Weiterhin kann eine solche Ausgestaltung besonders vorteilhaft sein, bei der zumindest ein Teil der Wärmetransporteinrichtungen, insbesondere alle Wärmetransporteinrichtungen der zweiten Gruppe, jeweils einen Flüssigkeitskreislauf umfasst, wobei in dem jeweiligen Flüssigkeitskreislauf eine Wärmeübertragungsflüssigkeit führbar ist. Vorzugsweise weisen die Wärmetransporteinrichtungen, die einen solchen Flüssigkeitskreislauf umfassen, zudem jeweils eine Pumpe auf, mittels der die Wärmeübertragungsflüssigkeit in einem Leitungssystem des jeweiligen Flüssigkeitskreislauf gefördert bzw. gepumpt werden kann. Die beschriebene Ausgestaltung hat den besonderen Vorteil, dass große Wärmemengen übertragen werden können, wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit besonders einfach einer großen Wärmetauschfläche zugeführt werden kann. Insbesondere können die Wärmetransporteinrichtungen, die einen Flüssigkeitskreislauf umfassen, Kupferradiatoren umfassen, in denen die Wärmeübertragungsflüssigkeit geführt ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Austausch von thermischer Energie zwischen der Wärmeübertragungsflüssigkeit und einem jeweils anderen Medium aufgrund der guten Wärmeleiteigenschaften des Kupfers besonders effizient stattfinden kann. Besonders bevorzugt ist eine solche Ausgestaltung, bei der die Wärmeübertragungsflüssigkeit von Wasser oder zumindest auf Wasserbasis ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass bei unbeabsichtigten Leckagen eines jeweiligen

Flüssigkeitskreislaufs lediglich eine unbedenkliche Flüssigkeit austritt, die keine Gefahren für Menschen und Umwelt darstellt.

[19] Um die Wärmeleitung zwischen den Wärmetransporteinrichtungen und den thermoelektrischen Elementen zu optimieren, ist es besonders von Vorteil, wenn die Wärmetransporteinrichtungen der ersten Gruppe an den zugeordneten Funktionsseiten gleicher Art der jeweils zugehörigen thermoelektrischen Elemente und/oder die Wärmetransporteinrichtungen der zweiten Gruppe an den zugeordneten Funktionsseiten gleicher Art der jeweils zugehörigen thermoelektrischen Elemente mittels einer Wärmeleitpaste angebunden sind. Die möglichst verlustfreie Übertragung thermischer Energie hat den Vorteil, dass die an den thermoelektrischen Elementen eingesetzte elektrische Energie entsprechend möglichst verlustfrei abgeführt und mithin wunschgemäß in dem Zuluftkanal zur Erwärmung der Zuluft wirken kann.

[20] Die erfindungsgemäße Lüftungsanlage weiter ausgestaltend umfasst diese eine Steuereinheit, mittels der die thermoelektrischen Elemente ansteuerbar sind. Insbesondere ist die Steuereinheit vorzugsweise dazu geeignet, an die thermoelektrischen Elemente übertragene elektrische Leistung zu steuern und auf diese Weise die mittels der thermoelektrischen Elemente abgegebene thermische Energie zu beeinflussen. In besonders bevorzugter Weise ist die Steuereinheit dazu geeignet, die thermoelektrischen Elemente aller vorhandenen Temperiermodule jeweils unabhängig voneinander, zumindest jedoch in Gruppen zusammengefasst zu steuern.

[21] In besonders bevorzugter Weise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die an die thermoelektrischen Elemente übertragene elektrische Leistung mittels Pulsweitenmodulation zu verändern. Hierdurch ist die Leistung der thermoelektrischen Elemente besonders einfach und flexibel einstellbar. Die Lüftungsanlage ist bei dieser Ausgestaltung mithin besonders bedarfsgerecht betreibbar.

[22] Sofern eine Steuereinheit vorhanden ist, kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn sie dazu eingerichtet ist, die elektrische Leistung mindestens eines thermoelektrischen Elements derart zu verändern, dass fortwährend ein definierter Betriebspunkt des jeweiligen thermoelektrischen Elements approximiert wird. Der Betriebspunkt kann insbesondere nutzerseitig definiert werden. Bevorzugt ist der definierte Betriebspunkt von einem hinsichtlich einer elektrischen Effizienz optimierten Betriebspunkt gebildet. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Approximation des definierten Betriebspunkts für sämtliche thermoelektrischen Elemente vorzunehmen. Somit kann insbesondere versucht werden, die an ein jeweiliges thermoelektrisches Element angelegte elektrische Leistung in Abhängigkeit der aktuellen Temperaturdifferenz zwischen der Warmseite und der Kaltseite des jeweiligen thermoelektrischen Elements zu verändern. Diese Veränderung folgt einer vorgegebenen Funktion, die beispielsweise auf einem Speichermodul der Steuereinheit hinterlegt sein kann. [23] Sofern die Lüftungsanlage eine Steuereinheit umfasst, kann es des Weiteren besonders von Vorteil sein, wenn die Lüftungsanlage ferner mindestens eine Sensoreinrichtung umfasst. Diese ist dazu geeignet, Informationen betreffend mindestens einen Betriebsparameter der Lüftungsanlage oder mindestens einen Umweltparameter zu erfassen, wobei die Sensoreinrichtung in Daten übertragender Weise mit der Steuereinheit verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, mittels der Sensoreinrichtung erfasste Informationen an die Steuereinheit zu leiten, sodass diese Informationen mittels der Steuereinheit verarbeitbar sind. Entsprechend besteht die Möglichkeit, die thermoelektrischen Elemente in Abhängigkeit der erfassten Informationen anzusteuern. Bevorzugt umfasst die Lüftungsanlage eine Mehrzahl an Sensoreinrichtungen, die insbesondere zur Messung von Temperaturen eingerichtet sein können. Somit kann für die Steuerung der thermoelektrischen Elemente insbesondere die Temperatur der Zuluft, die Temperatur der Abluft oder dergleichen für die Steuerung der thermoelektrischen Elemente von Interesse sein.

[24] Weiterhin ist die Steuereinheit bevorzugt gemäß mindestens einem vorgebbaren Betriebsprogramm betreibbar, wobei vorzugsweise eine thermische Leistung der Temperiereinheit, die einer Summe aller thermischen Leistungen der thermoelektrischen Elemente entspricht, in Abhängigkeit einer Temperatur der Abluft und/oder einer Temperatur der in dem zu belüftenden Raum vorhandenen Luft geregelt wird. Die thermoelektrischen Elemente können bei dieser Ausgestaltung entsprechend derart angesteuert werden, dass an die thermoelektrischen Elemente übertragene Leistung zur Bereitstellung eines aktuellen Soll- Werts für die thermische Leistung der Temperiereinheit entspricht.

[25] Die zugrunde liegende Aufgabe wird ferner mittels eines Gebäudes in modularer Bauweise mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.

[26] Das Gebäude ist von einer Vielzahl einzelner Raummodule gebildet, wobei vorzugsweise das Gebäude an dem Ort seiner Errichtung aus den einzelnen Raummodulen zusammengesetzt ist. Insbesondere können die einzelnen Raummodule an die Baustelle geliefert und dort zu dem Gebäude montiert werden, wobei vorzugsweise jedes der Raummodule konstruktiv eigenständig nach dem Prinzip eines (Wohn-)Containers ausgebildet ist. Eine Vielzahl der Raummodule umfasst jeweils mindestens einen Wärmeerzeuger, der zur dezentralen Temperierung der Raummodule geeignet ist. Mit anderen Worten können zumindest die Raummodule des Gebäudes, die einen eigenen Wärmeerzeuger aufweisen, unabhängig von den übrigen Raummodulen temperiert werden. Das erfindungsgemäße Gebäude ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Wärmeerzeuger, vorzugsweise sämtliche Wärmeerzeuger, von einer erfindungsgemäßen Lüftungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist.

[27] Die sich hierdurch ergebenden Vorteile sind vorstehend bereits dargelegt. Insbesondere ist es möglich, die Raummodule jeweils unabhängig voneinander zu temperieren, wobei infolge der erfindungsgemäßen Konstruktion der Lüftungsanlage ein besonders energieeffizienter Betrieb möglich ist. Ferner ist die Installation besonders einfach möglich, wobei bevorzugt eine jeweilige Lüftungsanlage bereits abseits der Baustelle in eine Fassade oder eine Fensterbrüstung des jeweiligen Raummoduls eingebaut ist, sodass ein weiterer baulicher Schritt zur Installation eines oder mehrerer Wärmeerzeuger auf der Baustelle nicht erforderlich ist. Stattdessen sind die einzelnen Raummodule bevorzugt bereits mit einer jeweiligen Lüftungsanlage ausgestattet, die ohne weiteren Installationsaufwand in Betrieb genommen werden kann. Hierfür bedarf es im Idealfall lediglich der Herstellung eines elektrischen Anschlusses.

[28] Bevorzugt ist der Wärmeerzeuger mindestens eines der Module in eine Fassade des jeweiligen Randmoduls integriert. Auf diese Weise beansprucht der Wärmeerzeuger keinen zusätzlichen Bauraum innerhalb des Raummoduls. Weiterhin ist es besonders von Vorteil, wenn der Wärmeerzeuger mindestens eines Randmoduls in eine Fensterbrüstung des jeweiligen Randmoduls integriert ist.

Ausführungsbeispiele

[29] Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lüftungsanlage,

Fig. 2: Eine schematische Darstellung eines Gebäudes, das von einer Vielzahl von Raummodulen zusammengesetzt ist.

[30] Ein Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, umfasst eine erfindungsgemäße Lüftungsanlage 1 , die zur Zuführung von Zuluft 2 in einen Raum 4 eines Gebäudes 19 sowie zur Abführung von Abluft 3 aus dem Raum 4 geeignet ist. Die Lüftungsanlage 1 wird in dem gezeigten Beispiel für den Heizfall betrieben, in dem dem Raum 4 thermische Energie zugeführt werden soll.

[31] Die Lüftungsanlage 1 umfasst einen Zuluftkanal 5 und einen Abluftkanal 6, um die Zuluft 2 bzw. die Abluft 3 zu führen. Sie ist hierbei dazu eingerichtet, die Zuluft 2 unter energetischer Verwertung der Abluft 3 vor der Zuführung in den Raum 4 zu erwärmen. Zu diesem Zweck umfasst die Lüftungsanlage 1 in dem gezeigten Beispiel zunächst einen Wärmetauscher 15, der von einem Luft-Luft-Wärmetauscher gebildet ist. Insbesondere ist der Wärmetauscher 15 in dem gezeigten Beispiel von einem Gegenstromwärmetäuscher gebildet. Entsprechend werden die Zuluft 2 und die Abluft 3 dem Wärmetauscher 15 ausgehend von einander gegenüberliegenden Enden des Wärmetauschers 15 zugeleitet und kreuzweise gegenläufig durch den Wärmetauscher 15 geführt. Hierdurch wird erreicht, dass thermische Energie, die in der aus dem Raum 4 abgeführten und mithin warmen Abluft 3 enthalten ist, auf die demgegenüber kühlere Zuluft 2 übertragen wird. Die Zuluft 2 wird dementsprechend erwärmt, während die Abluft 3 abgekühlt wird. Die Erwärmung der Zuluft 2 ist jedoch in aller Regel nicht ausreichend, um die Zuluft 2 auf ein Niveau zu erwärmen, das für die Versorgung des jeweiligen Raums 4 mit Wärme ausreichend ist.

[32] Entsprechend verfügt die Lüftungsanlage 1 ferner über eine Temperiereinheit 7, mittels der die Zuluft 2 weiter erwärmbar ist. Der Wärmetauscher 15 ist der Temperiereinheit

7 derart vorgeschaltet, dass sowohl die Zuluft 2 als auch die Abluft 3 zuerst den Wärmetauscher 15 durchströmen und erst anschließend zu der Temperiereinheit 7 belangen. Die Temperiereinheit 7 verfügt über eine Mehrzahl einzelner Temperiermodule 8, von denen in Figur 1 exemplarisch zwei Stück dargestellt sind. Jedes der Temperiermodule

8 umfasst ein thermoelektrisches Element 9, das auch als „Peltier-Element“ bezeichnet werden kann. Als solches ist das thermoelektrische Element 9 dazu geeignet, bei Anlegen einer elektrischen Spannung auf einer ersten Funktionsseite erster Art, die hier von einer Kaltseite 12 gebildet ist, thermische Energie aufzunehmen und auf einer Funktionsseite gegensätzlicher Art, die hier von einer Warmseite 13 gebildet ist, thermische Energie abzugeben. Die thermoelektrischen Elemente 9 der Temperiermodule 8 sind mit einer in den Figuren nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden.

[33] Die Temperiermodule 8 sind derart angeordnet, dass sie ebenfalls thermische Energie aus der Abluft 3 verwenden, um die Zuluft 2 zu erwärmen. Dieser Effekt wird durch den Einsatz elektrischer Energie verstärkt, sodass im Ergebnis die Zuluft 2 auf ein gewünschtes Niveau erwärmt werden kann. Um thermische Energie sowohl mit der Zuluft 2 als auch mit der Abluft 3 auszutauschen, umfasst jedes der Temperiermodule 8 zwei Wärmetransporteinrichtungen 10, 11 , wobei eine Wärmetransporteinrichtung 10 einer ersten Gruppe mit der Kaltseite 12 des jeweiligen thermoelektrischen Elements 9 und eine Wärmetransporteinrichtung 11 einer zweiten Gruppe mit der Warmseite 13 Zusammenwirken. In dem gezeigten Beispiel sind die Wärmetransporteinrichtungen 10 der ersten Gruppe aller Temperiermodule 8 jeweils von einem Wärmerohr in Form einer Heatpipe gebildet, während die Wärmetransporteinrichtungen 11 der zweiten Gruppe jeweils einen Flüssigkeitskreislauf umfassen, um thermische Energie von der jeweiligen Warmseite 13 auf die Zuluft 2 zu übertragen. Hierzu umfasst jede der Wärmetransporteinrichtungen 11 eine Wärmeübertragungsflüssigkeit, die mittels einer Pumpe 14 zwischen nicht dargestellten Wärmetauschflächen der jeweiligen Wärmetransporteinrichtung 11 zirkulierbar ist. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit ist hier jeweils von Wasser gebildet. Die Wärmetransporteinrichtungen 10, 11 sind mit den Kaltseiten 12 bzw. den Warmseiten 13 jeweils mittels Wärmeleitpaste verbunden, wodurch die Übertragung thermischer Energie zwischen den thermoelektrischen Elementen 9 und den Wärmetransporteinrichtungen 10, 11 optimiert ist.

[34] Die Temperaturmodule 8 der Temperiereinheit 7 sind in den Strömungsrichtungen der Zuluft 2 und der Abluft 3 betrachtet nach dem Prinzip eines Gegenstromwärmetäuschers in Reihe geschaltet. Mithin werden Wärmetauschflächen der Wärmetransporteinrichtungen 10, 11 in Strömungsrichtung der Zuluft 2 bzw. der Abluft 3 jeweils nacheinander von der Zuluft 2 bzw. der Abluft 3 umströmt. Die gegenläufige Führung der Zuluft 2 und der Abluft 3 führt dabei dazu, dass zwischen den Kaltseiten 12 und den Warmseiten 13 der thermoelektrischen Elemente 9 jeweils eine möglichst geringe Temperaturdifferenz vorliegt. Somit weisen die Temperaturniveaus, die an den Kaltseiten 12 und an den Warmseiten 13 der thermoelektrischen Elemente 9 anliegen, in eine Richtung der Temperiereinheit 7 betrachtet übereinstimmend (je nach Richtung der Betrachtung) eine steigende oder eine fallende Tendenz auf. Umso höher demnach das Temperaturniveau der Zuluft 2 an einer jeweiligen Warmseite 13 bereits ist, desto höher ist noch das Temperaturniveau der Abluft 3 an der Kaltseite 12 desselben thermoelektrischen Elements 9. Umgekehrt gilt entsprechend dasselbe. Die beschriebene Anordnung ist betreffend die energetische Effizienz der thermoelektrischen Elemente 9 vorteilhaft, sodass die elektrische Leistung, die zur Erwärmung der Zuluft 2 auf das gewünschte Temperaturniveau erforderlich ist, minimiert ist.

[35] Die Lüftungsanlage 1 umfasst ferner eine Steuereinheit 16, mittels der die Temperiereinheit 7 bzw. die einzelnen Temperiermodule 8 steuerbar sind. Insbesondere ist bei der gezeigten Lüftungsanlage 1 ein Regelkreis implementiert, wobei die Steuereinheit 16 in Daten übertragender Weise mit zwei Sensoreinrichtungen 17, 18 verbunden ist. Bei diesen Sensoreinrichtungen 17, 18 handelt es sich jeweils um Temperatursensoren, wobei die erste Sensoreinrichtung 17 mit dem Zuluftkanal 5 und die zweite Sensoreinrichtung 18 mit dem Abluftkanal 6 Zusammenwirken. Die Sensoreinrichtung 17 für den Zuluftkanal 5 ist stromaufwärts des Wärmetauschers 15 angeordnet, sodass die Temperatur der Zuluft 2 unmittelbar beim Eintritt in die Lüftungsanlage 1 erfasst wird. Die auf diese Weise erfassten Informationen werden von der Sensoreinrichtung 17 zur weiteren Verarbeitung an die Steuereinheit 16 geleitet. Die zweite Sensoreinrichtung 18 ist ebenfalls stromaufwärts des Wärmetauschers 15 mit dem Abluftkanal 6 verbunden. Auf diese Weise ist bekannt, welche Temperatur die Abluft 3 unmittelbar beim Austritt aus dem Raum 4 aufweist. Anhand dieser Informationen ist es mittels der Steuereinheit 16 möglich, zu ermitteln, welche Menge elektrischer Energie in Summe an den thermoelektrischen Elementen 9 der Temperiermodule 8 erforderlich ist, um im Ergebnis die Zuluft 2 auf ein gewünschtes Temperaturniveau anzuheben. Entsprechend steuert die Steuereinheit 16 die einzelnen thermoelektrischen Elemente 9 an, wobei die Leistung der thermoelektrischen Elemente 9 mittels Pulsweitenmodulation veränderbar ist.

[36] Die Lüftungsanlage 1 ist besonders gut zur dezentralen Versorgung einzelner Raummodule 20 eines modular aufgebauten Gebäudes 19 geeignet. Ein solches Gebäude 19 ist beispielhaft anhand von Figur 2 veranschaulicht. Es ist aus einer Mehrzahl von Raummodulen 20 zusammengesetzt, die jeweils ein Fenster 24 aufweisen. Das Gebäude 19 umfasst eine der Anzahl der Raummodule 20 entsprechende Anzahl von Wärmeerzeugern 21 , die hier jeweils von einer Lüftungsanlage 1 gebildet sind. Die Lüftungsanlagen 1 sind in Fassaden 22 der Raummodule 20, nämlich in Fensterbrüstungen 23 der jeweiligen Fenster 24 eingesetzt. Auf diese Weise erfordern die Lüftungsanlagen 1 praktisch keinen Bauraum innerhalb der Raummodule 20, wobei aufgrund der vergleichsweisen geringen Volumina, die mittels einer jeweiligen Lüftungsanlage 1 mit Wärme zu versorgen sind, eine vergleichsweise geringe maximale thermische Leistung einer jeden Lüftungsanlage 1 ausreichend ist, um im Ergebnis den Wärmebedarf des gesamten Gebäudes 19 abzudecken. Insbesondere weist die Temperiereinheit 7 der Lüftungsanlage 1 in dem gezeigten Beispiel insgesamt zwölf Temperiermodule 8 (und mithin zwölf thermoelektrische Elemente 9) auf.

Bezugszeichenliste

1 Lüftungsanlage

2 Zuluft

3 Abluft

4 Raum

5 Zuluftkanal

6 Abluftkanal

7 Temperiereinheit

8 Temperiermodul

9 thermoelektrisches Element

10 Wärmetransporteinrichtung der ersten Gruppe

11 Wärmetransporteinrichtung der zweiten Gruppe

12 Kaltseite

13 Warm seite

14 Pumpe

15 Wärmetauscher

16 Steuereinheit

17 Sensoreinheit

18 Sensoreinheit

19 Gebäude

20 Modul

21 Wärmeerzeuger

22 Fassade

23 Fensterbrüstung

24 Fenster