DE102009036598A1 - Thermoelektrisches Modul und Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter - Google Patents

Thermoelektrisches Modul und Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter Download PDF

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Karsten Blumentritt
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Gernot Tanneberger
Hans Joachim Dr. Heinrich
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Modul mit wenigstens einem thermoelektrischen Element, das elektrische Anschlüsse, wenigstens eine erste thermisch wirksame Kontaktfläche und wenigstens eine zweite thermisch wirksame Kontaktfläche aufweist, und mit einem Gehäuse zum Aufnehmen des wenigstens einen thermoelektrischen Elements. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse wenigstens zwei mittels des dauerelastisch in dem Gehäuse aufgenommenen thermoelektrischen Elements voneinander getrennte und gegeneinander abgedichtete Fluidkammern auf. Verwendung z.B. für die Luftentfeuchtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Modul mit wenigstens einem thermoelektrischen Element, das elektrische Anschlüsse, wenigstens eine erste thermisch wirksame Kontaktfläche und wenigstens eine zweite thermisch wirksame Kontaktfläche aufweist, und mit einem Gehäuse zum Aufnehmen des wenigstens einen thermoelektrischen Elements. Die Erfindung betrifft auch einen thermoelektrischen Wohnraumentfeuchter mit wenigstens einem erfindungsgemäßen thermoelektrischen Modul.
  • Aus der deutschen Patentschrift DE 196 00 470 C2 ist ein thermoelektrisches Gerät zur Erwärmung, Kühlung und Entfeuchtung von Medien und zur Wärmerückgewinnung bekannt, bei dem mehrere Thermoelementblöcke mit Peltierelementen vorgesehen sind. Die Thermoelementblöcke weisen Luft/Fluid-Wärmetauscher auf.
  • Aus der Übersetzung DE 601 10 061 T2 der europäischen Patentschrift EP 1 283 975 B1 ist ein thermoelektrischer Entfeuchter mit wenigstens einem Peltierelement bekannt, bei dem mehrere thermoelektrische Elemente an einer einzigen kalten Platte und, gegenüberliegend der kalten Platte, einer einzigen heißen Platte befestigt sind. An der kalten Platte kondensiert feuchte Raumluft, die abgeführt wird. Die Temperaturdifferenz zwischen der kalten Platte und der heißen Platte wird mittels Peltierelementen erzeugt. Durch Konstanthalten der Temperatur auf der einen Seite kann über eine Stromregelung die Temperatur an der gegenüberliegenden Seite ausgeregelt werden. Zum Konstanthalten der Temperatur an der einen Seite des Peltierelements wird es über einen oder mehrere Kühlkörper mit der Umgebungsluft verkoppelt. Jedes dafür genutzte Element hat einen spezifischen Wärmeübergang, was die Temperatur direkt am Element deutlich erhöht. Durch die Anbindung der warmen Seite des Peltierelements an die Raumluft, wird der Raumluft ständig Wärme zugeführt. Dies ist insbesondere in der warmen Jahreszeit sehr störend.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 27 32 321 A1 ist eine tragbare, elektrisch betreibbare Kühlbox bekannt. Es wird dort empfohlen, die Peltierelemente mit den Kühlkörpern zur besseren Wärmeübertragung miteinander zu verspannen. Dies führt bei großen Temperaturdifferenzen zu hohen thermischen Verspannungen, welche das Peltierelement zerstören können.
  • Aus der deutschen Patentschrift DE 101 01 028 C2 ist es bekannt, metallische Kühlkörper direkt an einem Peltierelement zu montieren. Dadurch kommt es zu einer nicht vollständig vermeidbaren Wärmekopplung zwischen der warmen und der kalten Seite des Peltierelements und in der Folge zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades.
  • Mit der Erfindung sollen ein verbessertes thermoelektrisches Modul und ein verbesserter thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter bereitgestellt werden.
  • Erfindungsgemäß ist hierzu ein thermoelektrisches Modul mit wenigstens einem thermoelektrischen Element, das elektrische Anschlüsse, wenigstens eine erste thermisch wirksame Kontaktfläche und wenigstens eine zweite thermisch wirksame Kontaktfläche aufweist, und mit einem Gehäuse zum Aufnehmen des wenigstens einen thermoelektrischen Elements vorgesehen, bei dem das Gehäuse wenigstens zwei mittels des dauerelastisch in dem Gehäuse aufgenommenen thermoelektrischen Elements voneinander getrennte und gegeneinander abgedichtete Fluidkammern aufweist.
  • Durch Vorsehen zweier mittels des thermoelektrischen Elements voneinander getrennten Fluidkammern wird zum einen ein sehr guter Wärmeübergang zwischen der heißen bzw. der kalten Seite des thermoelektrischen Elements sowie dem jeweiligen Fluid erreicht. Zum anderen wird auch vermieden, auf das thermoelektrische Element selbst einen Anpressdruck zum Anpressen irgendwelcher Kühlkörper ausüben zu müssen. Da das thermoelektrische Element selbst dauerelastisch in dem Gehäuse aufgenommen ist, treten am thermoelektrischen Element selbst keine oder lediglich verschwindend geringe Verspannungen relativ zum Gehäuse auf. Dadurch kann eine dauerhafte Dichtheit der beiden Fluidkammern gewährleistet werden. Das Vorsehen zweier mittels des thermoelektrischen Elements voneinander getrennten Fluidkammern ermöglicht einen Betrieb des thermoelektrischen Moduls mit sehr gutem Wirkungsgrad.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist das thermoelektrische Element mittels eines dauerelastischen Klebers mit dem Gehäuse verklebt.
  • Auf diese Weise lässt sich zum einen eine dauerhafte Dichtheit der Fluidkammern und zum anderen eine im Wesentlichen spannungsfreie Aufnahme des thermoelektrischen Elements im Gehäuse erreichen.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse zwei Hälften auf, zwischen denen das thermoelektrische Element aufgenommen ist.
  • Auf diese Weise lässt sich ein sehr einfacher Aufbau des Gehäuses erreichen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die beiden Gehäusehälften identisch ausgebildet sind.
  • Vorteilhafterweise sind die beiden Gehäusehälften mittels des dauerelastischen Klebers miteinander verklebt.
  • Auf diese Weise lässt sich neben einem einfachen Aufbau eine dauerhafte Dichtheit der Fluidkammern und eine im Wesentlichen spannungsfreie Aufnahme des thermoelektrischen Elements erreichen.
  • In Weiterbildung der Erfindung besteht das Gehäuse aus thermisch schlecht leitfähigem Material, insbesondere Kunststoff.
  • Auf diese Weise kann eine thermische Entkopplung zwischen der heißen und der kalten Seite des thermoelektrischen Elements und dadurch eine Steigerung des Wirkungsgrades auch bei Dauerbetrieb erreicht werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung trifft ein in eine jeweilige Fluidkammer eintretender Fluidstrahl senkrecht auf die thermoelektrische Kontaktfläche auf.
  • Eine entsprechende Ausbildung der Fluidzuleitungen in die Fluidkammer ermöglicht einen sehr guten Wärmeübergang zwischen der jeweiligen Kontaktfläche des thermoelektrischen Elements und dem Fluid. Es kann auch erreicht werden, dass der Wärmeübergang über im Wesentlichen die gesamte Kontaktfläche des thermoelektrischen Elements annähernd konstant ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn der eintretende Fluidstrahl mittig auf die thermoelektrische Kontaktfläche auftrifft.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens eine der Fluidkammern wenigstens eine Leitschaufel auf, um die Fluidkammer durchströmendes Fluid in eine Drehbewegung zu versetzen, deren Hauptkomponente eine senkrecht auf der jeweiligen thermisch wirksamen Kontaktfläche angeordnete Drehachse aufweist.
  • Indem das Fluid in der Fluidkammer in eine Drehbewegung versetzt wird, wird ein besonders guter Wärmeübergang erreicht, der einen Betrieb mit sehr gutem Wirkungsgrad ermöglicht.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mittels der wenigstens einen Leitschaufel in der Fluidkammer ein Auslaufkanal definiert.
  • Eine solche Anordnung von Leitschaufel und Auslaufkanal ermöglicht einen gleichmäßigen Wärmeübergang und dadurch einen effizienten Betrieb des thermoelektrischen Elements.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Leitschaufel senkrecht zu der die Fluidkammer begrenzenden thermisch wirksamen Kontaktfläche angeordnet.
  • Auf diese Weise wird die Ausbildung einer Drehbewegung des Fluids in der Fluidkammer mit einer senkrecht auf der jeweiligen thermisch wirksamen Kontaktfläche stehenden Drehachse begünstigt.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse einen Einlaufkanal auf, der in die Fluidkammer hinein und bis unmittelbar vor die, die Fluidkammer begrenzende thermisch wirksame Kontaktfläche geführt ist.
  • Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das in die Fluidkammer eintretende Fluid im Wesentlichen senkrecht auf die thermoelektrische Kontaktfläche auftrifft und dadurch einen guten Wärmeübergang bewirkt. Durch die senkrechte Anströmung kann das Entstehen einer Grenzschicht vermieden werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist jede der Gehäusehälften eine Fluidkammer mit im Wesentlichen kreiszylindrischer Grundform und eine im Wesentlichen rechteckige Ausnehmung für das thermoelektrische Element auf.
  • Die rechteckige Ausnehmung geht in die kreiszylindrische Grundform über, so dass einerseits eine möglichst große Fläche des thermoelektrischen Elements von Fluid beaufschlagt ist und andererseits die gewünschten Strömungsverhältnisse in der Fluidkammer erzeugt werden können.
  • Ein Querschnitt der kreiszylindrischen Fluidkammer ist dadurch in die Grundfläche der rechteckigen Ausnehmung eingeschrieben, so dass das thermoelektrische Element mit seinen Rändern in der rechteckigen Ausnehmung liegt und ein Mittenbereich des thermoelektrischen Elements eine Begrenzung der kreiszylindrischen Fluidkammer bildet. Durch eine solche Ausbildung der Gehäusehälften kann eine dauerhafte Abdichtung der Fluidkammern bei weitestgehender Ausnutzung der thermischen Kontaktfläche des thermoelektrischen Elements gewährleistet werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist in wenigstens einem Eckbereich der rechteckigen Ausnehmung für das thermoelektrische Element ein abgerundeter, allmählicher Übergang in die kreiszylindrische Grundform der Fluidkammer vorgesehen.
  • Durch Vorsehen eines solchen abgerundeten Übergangs, im Wesentlichen also eines schrägen, abgerundeten Eckverlaufs, ausgehend von der Begrenzung der Auflagefläche für das thermoelektrische Element in die Fluidkammer in die kreiszylindrische Grundform der Fluidkammer, kann einerseits gewährleistet werden, dass eine möglichst große Fläche des thermoelektrischen Elements mit dem Fluid kontaktiert wird und andererseits durch die kreiszylindrische Grundform die gewünschten Strömungsverhältnisse in der Fluidkammer aufrecht erhalten werden. Vorteilhafter Weise ist ein abgerundeter Übergang in zwei Eckbereichen der Fluidkammer vorgesehen. In einem dritten Eckbereich ist die kreiszylindrische Grundform bis an das thermoelektrische Element geführt und in dem dadurch entstehenden, abgedeckten Eckbereich ist ein Temperatursensor vorgesehen, der auf dem thermoelektrischen Element anliegt. In der vierten Ecke ist die Fluidkammer mit einer abgerundeten, rechtwinkligen Ecke ausgebildet und setzt damit die Begrenzung der Auflagefläche für das thermoelektrische Element unmittelbar in Tiefenrichtung der Fluidkammer fort. Die Tiefe der Fluidkammer ist in diesem Eckbereich aber vergleichsweise gering, da dort die Ausflussöffnung angeordnet ist und die Leitschaufel in die Wandung der Fluidkammer übergeht. Insgesamt weist die Fluidkammer damit eine im Wesentlichen kreiszylindrische Grundform auf, die aber im Bereich des Auslaufkanals mit einer rechtwinkligen Ecke versehen ist. Darüber hinaus geht die kreiszylindrische Grundform an zwei Ecken allmählich und abgerundet in die rechteckige Form der Auflagefläche für das thermoelektrische Element über. Die rechteckige Grundform der Auflagefläche weist wiederum eine entsprechend dem Radius der kreiszylindrischen Grundform abgerundete Ecke auf, wobei in diesem Eckbereich dann Platz für die Auflage eines Temperatursensors auf dem thermoelektrischen Element geschaffen ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist in einer Gebrauchsstellung eine Austrittsöffnung der Fluidkammer im Wesentlichen an einer oberen Begrenzung der Fluidkammer angeordnet.
  • Durch eine solche Anordnung wird im Betrieb eine Entlüftung der Fluidkammer begünstigt, da Gasblasen nach oben steigen und durch die Austrittsöffnung abgeführt werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist jeder thermisch wirksamen Kontaktfläche ein Temperatursensor zugeordnet.
  • Mittels eines Temperatursensors an jeder thermisch wirksamen Kontaktfläche kann deren Temperatur permanent gemessen werden und bei einem Regelvorgang des thermoelektrischen Elements berücksichtigt werden. Die durch ein thermoelektrisches Element erzeugte Temperaturdifferenz kann in der Regel nur so lange aufrecht erhalten werden, wie es gelingt, den natürlichen Temperaturausgleich durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Wärmekonvektion über die Umgebung des thermoelektrischen Elements, insbesondere die Umgebungsluft, zu unterbinden. Dies bedeutet, dass in der Regel nach einer gewissen Zeit der Betriebsstrom derart vermindert werden muss, dass die Verlustleistungswärme auf der heißen Seite die auf der anderen, kalten Seite des thermoelektrischen Elements erzeugte Kälte nicht ausgleicht. Um diesen Zeitpunkt und die Auswirkungen des Regelvorganges zu erkennen, ist es notwendig, die Oberflächentemperatur auf beiden Seiten des thermoelektrischen Elements permanent zu messen.
  • Vorteilhafterweise sind die Temperatursensoren mittels eines dauerelastischen Klebers in dem Gehäuse befestigt.
  • Auf diese Weise kann auch bei starker Erwärmung des thermoelektrischen Elements sichergestellt werden, dass die Temperatursensoren in unmittelbarem Kontakt mit den jeweiligen thermisch wirksamen Kontaktflächen bleiben und keine oder lediglich unwesentliche Wärmespannungen auftreten.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist eine Regeleinheit vorgesehen, die in Abhängigkeit einer mittels der Temperatursensoren erfassten Temperaturdifferenz zwischen den thermisch wirksamen Kontaktflächen eine das thermoelektrische Element beaufschlagende Spannung oder einen das thermoelektrische Element beaufschlagenden Strom regelt.
  • Auf diese Weise kann das thermoelektrische Element immer in dem Bereich höchsten Wirkungsgrades betrieben werden.
  • Vorteilhafterweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit unmittelbar auf dem Gehäuse angeordnet.
  • Thermographische Untersuchungen haben ergeben, dass die elektrischen Anschlussleitungen von thermoelektrischen Elementen zu starker Erwärmung neigen. Eine solche Erwärmung der Anschlussleitungen führt zu Verlustleistung. Indem nun die Steuer- und/oder Regeleinheit unmittelbar auf dem Gehäuse angeordnet wird, können die Anschlussleitungen kurz gehalten werden und die Verlustleistung kann minimiert werden. Darüber hinaus ergibt sich auch der Vorteil, dass ein sehr kompaktes thermoelektrisches Modul geschaffen werden kann, das lediglich noch elektrisch und mittels Flüssigkeitsleitungen angeschlossen werden muss. Die Montage des thermoelektrischen Moduls wird dadurch wesentlich vereinfacht und es besteht auch nicht die Gefahr, dass eine fehlerhafte oder unsachgemäße Montage zu einem verschlechterten Wirkungsgrad führt.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist eine das Gehäuse und die Fluidanschlussleitungen wenigstens teilweise umgebende, thermisch isolierende Umhüllung vorgesehen.
  • Auf diese Weise kann eine Wärmeleitung von den Fluidleitungen auf das thermoelektrische Element, die zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades führen würde, weitgehend vermieden werden. Auch kann verhindert werden, dass sich an einer Außenfläche des thermoelektrischen Elementes beispielsweise Kondenswasser niederschlägt. Eine thermisch isolierende Umhüllung kann darüber hinaus auch für eine Geräuschisolierung sorgen. Beispielsweise kann das thermoelektrische Modul in einen Schaumstoffblock eingebettet werden, in dem passende Ausnehmungen für das thermoelektrische Modul sowie Fluidleitungen und dergleichen vorgesehen sind.
  • Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch einen thermoelektrischen Wohnraumentfeuchter mit wenigstens einem erfindungsgemäßen thermoelektrischen Modul gelöst.
  • Ein solcher thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter kann zur Luftentfeuchtung in Räumen aller Art verwendet werden und dabei mit sehr gutem Wirkungsgrad betrieben werden. Der erfindungsgemäße thermoelektrische Wohnraumentfeuchter kann darüber hinaus Zusatzfunktionen wie Be- und Entlüftung sowie Heizung und Kühlung von Raumluft übernehmen.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei erfindungsgemäße thermoelektrische Module vorgesehen, die thermisch voneinander entkoppelt sind. Eine thermische Entkopplung ist dahingehend zu verstehen, dass für die beiden thermoelektrischen Module kein gemeinsamer Kühlkörper vorgesehen ist, sondern dass diese lediglich über Fluidleitungen miteinander verbunden sind. Durch eine solche thermische Entkopplung kann jedes der thermoelektrischen Module am jeweils optimalen Betriebspunkt betrieben werden. Speziell wird sich bei der erfindungsgemäßen thermischen Entkopplung nicht lediglich eine mittlere Temperatur der kalten bzw. heißen Seite über alle thermoelektrischen Module einstellen, sondern jedes thermoelektrische Modul bewirkt eine Temperaturdifferenz zwischen der heißen und der kalten Seite, die sich durchaus zwischen den einzelnen thermoelektrischen Modulen unterscheiden kann. Dies mag zunächst nachteilig erscheinen, sorgt aber für einen Betrieb mit optimalem Wirkungsgrad der einzelnen thermoelektrischen Module.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei thermoelektrische Module vorgesehen, wobei jedem der thermoelektrischen Module eine separate Steuer- und/oder Regeleinheit zugeordnet ist.
  • Auf diese Weise kann jedes thermoelektrische Modul für sich genommen geregelt werden und dadurch am jeweils optimalen Betriebspunkt gehalten werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine der Fluidkammern des thermoelektrischen Moduls in einem Fluidkreislauf mit einem durch die Außenluft oder Raumluft beaufschlagbaren Luft-/Fluid-Wärmetauscher angeordnet.
  • Auf diese Weise kann eine effiziente Übertragung der mittels des thermoelektrischen Moduls erzeugten Kälte und/oder Wärme auf die Außenluft oder Raumluft erreicht werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist zur Beaufschlagung der wenigstens einen ersten thermisch wirksamen Kontaktfläche ein erster Fluidkreislauf und zur Beaufschlagung der zweiten thermisch wirksamen Kontaktfläche ein zweiter Fluidkreislauf vorgesehen, der von dem ersten Fluidkreislauf getrennt ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei thermoelektrische Module kaskadiert und in Gegenstromkonfiguration angeordnet.
  • Auf diese Weise lässt sich auch bei mehreren thermoelektrischen Modulen in zwei gemeinsamen Fluidkreisläufen eine annähernd konstante Temperaturdifferenz an den jeweiligen thermoelektrischen Modulen aufrechterhalten.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist dem ersten und dem zweiten Fluidkreislauf jeweils ein Luft/Fluid-Wärmetauscher zugeordnet.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine der Fluidkammern des thermoelektrischen Moduls in einem Fluidkreislauf mit einem durch die Umgebungsluft beaufschlagbaren Luft/Fluid-Wärmetauscher angeordnet, wobei stromabwärts des Luft/Fluid-Wärmetauschers ein Prallkörper zur Kondensatabscheidung angeordnet ist.
  • Mittels eines solchen Prallkörpers, der durch die vom Luft/Fluid-Wärmetauscher erzeugte kalte Luft gekühlt wird, lässt sich eine effiziente Kondensatabscheidung erreichen. Der Prallkörper ist dabei zum Gehäuse thermisch isoliert angeordnet, so dass er die Temperatur des Luftstroms, in dem er liegt, annimmt und keine oder lediglich unwesentliche Wärmeleitung zum Gehäuse auftritt.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird anfallendes Kondensat wenigstens teilweise mittels eines Luft/Fluid-Wärmetauschers verdampft und in einem Abluftstrom abgeführt.
  • Auf diese Weise kann in sehr einfacher Weise eine Entsorgung des anfallenden Kondensats erreicht werden. Speziell kann auf umständlich handzuhabende und regelmäßig zu entleerende Kondensatbehälter verzichtet werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist eine erste Luftleitung zum Ansaugen von Luft aus der Umgebung außerhalb eines zu entfeuchtenden Raums und eine zweite Luftleitung zum Ausblasen von Luft in die Umgebung außerhalb des zu entfeuchtenden Raums vorgesehen.
  • Mittels zweier Luftleitungen, einer Ansaugluftleitung und einer Ausblasluftleitung, kann ein sehr flexibler Betrieb des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Wohnraumentfeuchters erreicht werden. Je nachdem, wie die Ansaugluftleitung und die Ausblasluftleitung mit den Wärmetauschern im Wohnraumentfeuchter verbunden werden, sind zahlreiche verschiedene Betriebsmoden möglich. Die erste Luftleitung und die zweite Luftleitung sind vorteilhafterweise nebeneinander angeordnet, ebenfalls möglich ist eine konzentrische Anordnung. Beim Anbringen des thermoelektrischen Wohnraumentfeuchters an einer Gebäudewand können die beiden Luftleitungen dadurch in einfacher Weise mittels Vorsehen zweier Bohrungen realisiert werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zwischen der ersten und der zweiten Luftleitung sowie dem ersten und dem zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher vier insbesondere elektrisch angetriebene Klappen angeordnet.
  • Mittels der zwei Luftleitungen, zwei Wärmetauschern und vier insbesondere elektrisch angetriebenen Klappen können zahlreiche verschiedene Betriebsarten realisiert werden. Von jeder Luftleitung führt dabei zu jedem Luft/Fluid-Wärmetauscher ein Kanal, wobei in jedem Kanal eine der Klappen angeordnet ist. Jeder der Kanäle kann damit wahlweise geöffnet oder geschlossen werden. Damit kann aus der Umgebung angesaugte Luft beispielsweise wieder in die Umgebung ausgeblasen werden, die erste und die zweite Luftleitung können verschlossen werden oder Luft kann aus dem zu entfeuchtenden Raum in die Umgebung ausgeblasen werden. Darüber hinaus ist es selbstverständlich möglich, aus der Umgebung angesaugte Luft zu kühlen oder zu wärmen und in den Raum auszublasen und umgekehrt aus dem Raum angesaugte Luft zu kühlen, zu wärmen und in die Umgebung auszublasen. Bei konzentrisch angeordneten Luftleitungen kann statt der Klappen ein Drehschieber verwendet werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist zur Beaufschlagung der wenigstens einen ersten thermisch wirksamen Kontaktfläche ein erster Fluidkreislauf und zur Beaufschlagung der zweiten thermisch wirksamen Kontaktfläche ein zweiter Fluidkreislauf vorgesehen, der von dem ersten Fluidkreislauf getrennt ist, dem ersten und dem zweiten Fluidkreislauf ist jeweils ein Luft/Fluid-Wärmetauscher zugeordnet. Eine erste Luftleitung zum Ansaugen von Luft aus der Umgebung außerhalb des insbesondere zu entfeuchtenden Raums und eine zweite Luftleitung zum Ausblasen von Luft in die Umgebung außerhalb des Raums und Ventile, insbesondere Klappen, sind vorgesehen, um wahlweise
    • – Luft aus dem Raum über dem ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und wieder in den Raum auszublasen sowie aus der Umgebung über die erste Luftleitung angesaugte Luft über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und über die zweite Luftleitung wieder in die Umgebung auszublasen,
    • – Luft aus der Umgebung über den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und in den Raum auszublasen sowie aus dem Raum angesaugte Luft über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und über die zweite Luftleitung in die Umgebung auszublasen,
    • – Luft aus dem zu entfeuchtenden Raum über den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und wieder in den Raum auszublasen sowie aus dem Raum angesaugte Luft über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und wieder in den Raum auszublasen,
    • – Luft aus dem Raum über den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und über die zweite Luftleitung in die Umgebung auszublasen sowie aus der Umgebung über die erste Luftleitung angesaugte Luft über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und wieder in den Raum auszublasen oder
    • – Luft aus dem Raum über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und über die zweite Luftleitung in die Umgebung auszublasen.
  • Auf diese Weise lassen sich sämtliche für die Wohnraumentfeuchtung, Wohnraumbe- und -entlüftung sowie Klimatisierung eines Wohnraums erforderlichen Funktionen mittels des thermoelektrischen Wohnraumentfeuchters realisieren.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird abgeschiedenes Kondensat wahlweise einem der Luft/Fluid-Wärmetauscher zur Verdampfung oder einer Ablaufleitung zugeführt.
  • Auf diese Weise kann abgeschiedenes Kondensat problemlos entsorgt werden. Es kann dabei gemessen werden, ob abgeschiedenes Kondensat vollständig verdampft werden kann. Wenn dies nicht der Fall ist, so kann mittels elektrisch schaltbarer Ventile eine Ablaufleitung geöffnet werden, um Kondensat über die Ablaufleitung zu entsorgen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist eine Auffangvorrichtung für abgeschiedenes Kondensat vorgesehen, wobei die Ablaufleitung an einen Überlauf der Auffangvorrichtung angeschlossen ist.
  • Auf diese Weise kann bei starkem Anfall von Kondensat in einfacher Weise dessen Entsorgung sichergestellt werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein Schaumstoffblock mit Aussparungen zum Aufnehmen aller Funktionskomponenten vorgesehen.
  • Auf diese Weise wird sowohl eine thermische als auch akustische Isolierung der einzelnen Funktionskomponenten sowie gleichzeitig deren mechanisch sichere Anordnung erreicht. Der thermoelektrische Wohnraumentfeuchter kann dadurch unmittelbar in einem Wohnraum angebracht werden, ohne dass störende Geräusche entstehen oder kalte Außenflächen, an denen sich Kondensat bilden könnte. Darüber hinaus erleichtert das Vorsehen eines Schaumstoffblocks mit Aussparungen zum Aufnehmen aller Funktionskomponenten die Montage des thermoelektrischen Wohnraumentfeuchters erheblich, da die einzelnen Funktionskomponenten lediglich in die passend vorgesehenen Aussparungen im Schaumstoffblock eingelegt werden müssen und keine separate Befestigung an einem Gehäuse oder einer sonstigen Basis erforderlich ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Moduls von schräg oben,
  • 2 eine Explosivdarstellung des thermoelektrischen Moduls der 1,
  • 3 eine Schnittansicht des thermoelektrischen Moduls der 1, wobei ein Schnittverlauf in der linken Hälfte der Darstellung der 3 durch die Linie III in 1 angedeutet ist und ein Schnittverlauf in der rechten Hälfte der Darstellung der 3 unterschiedlich verläuft, aber analog zur Linie III durch die jeweiligen Anschlussrohre,
  • 4 eine Draufsicht auf eine Gehäusehälfte des thermoelektrischen Moduls der 1,
  • 5a eine Ansicht der Gehäusehälfte der 4 von schräg oben,
  • 5b eine Ansicht der Gehäusehälfte der 4 von schräg unten,
  • 5c eine Ansicht einer Gehäusehälfte gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
  • 6 eine schematische Darstellung eines thermoelektrischen Wohnraumentfeuchters gemäß der Erfindung,
  • 7 eine Draufsicht auf einen thermoelektrischen Wohnraumentfeuchter bei geöffnetem Gehäuse und
  • 8a bis 8e schematische Darstellung des Wohnraumentfeuchters der 7 in verschiedenen Betriebsarten.
  • Die Darstellung der 1 zeigt ein thermoelektrisches Modul 100, das ein Gehäuse 2 mit zwei Gehäusehälften 2a, 2b und eine auf dem Gehäuse 2 montierte elektronische Steuer-/Regeleinrichtung 6 aufweist. Die Gehäusehälften 2a, 2b sind identisch zueinander ausgebildet und weisen jeweils zwei Leitungsanschlüsse auf, nämlich einen Einlaufstutzen 18 und einen Auslaufstutzen 19. Die Stutzen an der Gehäusehälfte 2b sind in der Darstellung der 1 nicht zu erkennen.
  • In der Darstellung der 2 ist das erfindungsgemäße thermoelektrische Modul 100 in einer Explosionsansicht dargestellt. Zwischen den beiden Gehäusehälften 2a, 2b ist ein thermoelektrisches Element 1 oder Peltierelement aufgenommen. Das thermoelektrische Element 1 weist eine warme thermische Kontaktfläche 1a und eine in der Darstellung der 2 nicht sichtbare kalte thermoelektrische Kontaktfläche 1b auf. Das thermoelektrische Element 1 weist mehrere, nicht dargestellte Halbleiter-Dioden auf, die zwischen zwei Keramikplatten aus Aluminiumoxid oder Titanoxid angeordnet sind. Die Außenflächen der Keramikplatten bilden die Kontaktflächen 1a, 1b. Ein Raum zwischen den Rändern der beiden Keramikplatten ist mittels dauerelastischer Dichtmasse abgedichtet, um ein Eindringen von Feuchtigkeit zwischen die Keramikplatten zuverlässig zu vermeiden. Das thermoelektrische Element 1 ist in die beiden Gehäusehälften 2a, 2b mittels eines dauerelastischen Klebers eingeklebt, wobei der dauerelastische Kleber gleichzeitig die beiden Gehäusehälften 2a, 2b miteinander verbindet.
  • In jeder der Gehäusehälften 2a, 2b ist dadurch eine Fluidkammer 3 definiert, die einerseits durch die jeweilige Gehäusehälfte 2a, 2b und andererseits durch das thermoelektrische Element 1 begrenzt ist. In der Darstellung der 2 ist die Fluidkammer in der Gehäusehälfte 2a nicht zu erkennen. Anhand der Gehäusehälfte 2b ist aber zu erkennen, dass die Fluidkammer 3 eine kreiszylindrische Grundform aufweist und einerseits durch die Gehäusehälfte 2b und andererseits durch die kalte thermische Kontaktfläche 1b des thermoelektrischen Elements 1 begrenzt ist.
  • Die Gehäusehälfte 2b weist eine flache Ausnehmung 4 mit rechteckiger Grundform auf, die zum teilweisen Aufnehmen des thermoelektrischen Elements 1 vorgesehen ist. An den Ecken der Ausnehmung 4 sind jeweils etwa halbkreisförmige Ausbuchtungen vorgesehen. Diese Ausbuchtungen sind dazu gedacht, beim Zusammendrücken der Gehäusehälften 2a, 2b zwischen dem thermoelektrischen Element 1 und den Gehäusehälften 2a, 2b austretenden Kleber aufzunehmen. Die Fluidkammer 3 mit im Wesentlichen kreiszylindrischer Grundform geht von der im Wesentlichen rechteckigen Ausnehmung 4 aus und erstreckt sich in die Gehäusehälfte 2b hinein. Fluid in der Fluidkammer beaufschlagt dadurch nicht die vollständige thermische Kontaktfläche 1b des thermoelektrischen Elements 1, sondern lediglich den Großteil dieser Kontaktfläche 1b mit Ausnahme der Ränder. Indem das thermoelektrische Element 1 aber in die Gehäusehälfte 2b eingeklebt ist, wird die Dichtheit der Fluidkammer 3 gewährleistet und durch Verwendung eines dauerelastischen Klebers ist auch sichergestellt, dass sich das thermoelektrische Element 1 in Maßen ausdehnen kann, ohne dass wesentliche Wärmespannungen zwischen dem thermoelektrischen Element 1 und dem Gehäuse 2 auftreten.
  • Die Gehäusehälfte 2b weist eine weitere Ausnehmung 5b auf, die vom Grund der im Wesentlichen rechteckigen Ausnehmung 4 ausgeht und zur Aufnahme eines Temperaturfühlers vorgesehen ist. Dieser Temperaturfühler soll dann an der thermisch wirksamen Kontaktfläche 1b anliegen und deren Temperatur fortlaufend überwachen. Der Temperaturfühler wird dazu in der Ausnehmung 5b angeordnet, die ebenfalls mit dauerelastischem Kleber gefüllt ist. Nach dem Verkleben der Gehäusehälften 2a, 2b ist der Temperaturfühler dadurch in Anlage an der thermisch wirksamen Kontaktfläche 1b und ist in dieser Position zuverlässig festgehalten.
  • Im Inneren der Fluidkammer 3 ist eine Leitschaufel 20 zu erkennen sowie der Einlaufstutzen 18. Der Einlaufstutzen 18 erstreckt sich bis kurz vor die thermisch wirksame Kontaktfläche 1b, um in die Fluidkammer 3eingebrachtes Fluid mittig und direkt auf die thermisch wirksame Kontaktfläche 1b zu leiten. Die Leitschaufel 20 definiert mit einer Innenwandung der Fluidkammer 3 einen Auslaufkanal innerhalb der Fluidkammer 3, an dessen Ende dann der Auslaufstutzen 19 angeordnet ist. Die annähernd kreiszylindrische Grundform der Fluidkammer 3 in Verbindung mit der Anordnung des Einlaufstutzens 18, der Leitschaufel 20 und des Auslaufstutzens 19 sorgt dafür, dass über den Einlaufstutzen 18 einströmendes Fluid in der Fluidkammer 3 eine Drehbewegung erfährt und dadurch eine sehr gute Wärmeübertragung zwischen dem Fluid und der thermischen wirksamen Kontaktfläche 1b bewirkt. Wesentlich für eine gute Wärmeübertragung zwischen dem Fluid und den thermisch wirksamen Kontaktflächen 1a, 1b ist das Vermeiden einer laminaren Störung. Vielmehr soll durch turbulente Strömung in den Fluidkammern 3 weitgehend verhindert werden, dass sich auf den thermisch wirksamen Kontaktflächen eine Grenzschicht ausbildet, die den Wärmeübergang behindert. Durch die turbulente Strömung sollen eventuell an den thermisch wirksamen Kontaktflächen anhaftende Gasbläschen rasch und vollständig entfernt werden.
  • Die Gehäusehälfte 2a ist identisch zur Gehäusehälfte 2b ausgebildet. Die Gehäusehälften 2a, 2b sind dabei so ausgebildet, dass sie passgenau miteinander verklebt werden können, um dann das thermoelektrische Element 1 aufzunehmen und zwei abgedichtete Fluidkammern 3 zu bilden.
  • Die Darstellung der 3 zeigt einen Schnitt durch das thermoelektrische Modul 100 der 1, wobei ein Schnittverlauf auf der linken Seite der Darstellung der 3, also durch die Gehäusehälfte 2a, sich vom Schnittverlauf in der rechten Hälfte der Darstellung der 3, also durch die Gehäusehälfte 2b, unterscheidet. Ein Schnittverlauf durch die Gehäusehälfte 2a ist durch die Linie III in 1 angedeutet. Der Schnittverlauf verläuft von oben her gesehen zunächst durch die Steuer-/Regeleinrichtung 6 und dann vollständig durch den Auslaufstutzen 19 hindurch. Kurz unterhalb des Auslaufstutzens 19 verläuft der Schnitt dann waagerecht bis über die Mitte des Einlaufstutzens 18, um von dort aus dann wieder gerade nach unten zu verlaufen. In der Darstellung der 3 sind der Auslaufstutzen 19 und der Einlaufstutzen 18 daher exakt in der Mitte durchgeschnitten.
  • Die Steuer-/Regeleinrichtung 6 kann sämtliche für die Regelung des thermoelektrischen Moduls 100 erforderlichen Komponenten enthalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist aber lediglich ein Schalttransistor in der Steuer-/Regeleinheit 6 angeordnet, wohingegen weitere zur Regelung erforderliche Komponenten räumlich vom thermoelektrischen Modul 100 entfernt angeordnet sind, beispielsweise im Bereich eines Netzteils. Die elektrischen Verluste und damit auch die Erwärmung der elektrischen Zuleitungen zwischen Schalttransistor und thermoelektrischem Element 1 können dadurch gering gehalten werden, da die Leitungen kurz sind. Weiter können die übrigen Komponenten der erforderlichen Elektronik beispielsweise zentral angeordnet werden, beispielsweise im Bereich des Netzteils, um zusammen mit diesem gekühlt zu werden. Bei Verwendung des thermoelektrischen Moduls 100 in einem Wohnraumentfeuchter kann vorgesehen sein, einen Kühlluftstrom über die Steuer-/Regeleinheit 6 zu führen.
  • In der rechten Hälfte der Darstellung der 3 verläuft der Schnitt durch die Gehäusehälfte 2b in analoger Weise, also zunächst von oben her durch die Regeleinrichtung 6, dann durch den Auslaufstutzen 19 und dann durch den Einlaufstutzen 18. Auch im Schnitt der Gehäusehälfte 2b sind somit der Auslaufstutzen 19 und der Einlaufstutzen 18 exakt mittig geschnitten.
  • Anhand der Darstellung der 3 ist die Ausbildung jeweils einer Fluidkammer 3 in dem Gehäuse 2 des thermoelektrischen Moduls 100abschnittsweise zu erkennen. Es ist weiter zu erkennen, wie das thermoelektrische Element 1 in der Ausnehmung 4 in der jeweiligen Gehäusehälfte 2a, 2b aufgenommen ist und wie dann die Fluidkammer 3 von der Ausnehmung 4 ausgeht. In der Darstellung der 3 ebenfalls dargestellt ist eine Schicht des dauerelastischen Klebers zwischen dem thermoelektrischen Element 1 und den Gehäusehälften 2a, 2b, wobei diese Schicht dauerelastischen Klebers die Ausnehmung 4 teilweise ausfüllt.
  • Zu erkennen sind in der Darstellung der 3 die Ausnehmungen 5a, 5b zum Aufnehmen jeweils eines Temperaturfühlers. In der Darstellung der 3 ist ein Temperaturfühler in den jeweiligen Ausnehmungen 5a, 5b angedeutet. Zuleitungen des Temperaturfühlers sind in den dauerelastischen Kleber eingebettet, der die Ausnehmungen 5a, 5b vollständig ausfüllt und der auch sämtliche Zwischenräume zwischen den Gehäusehälften 2a, 2b mit Ausnahme der Fluidkammern 3 ausfüllt.
  • Zu erkennen ist in der Darstellung der 3, dass sich der jeweilige Einlaufstutzen 18 bis unmittelbar vor das thermoelektrische Element 1 erstreckt. In die Fluidkammer 3 eintretendes Fluid wird dadurch zunächst auf die jeweilige thermisch wirksame Kontaktfläche 1a, 1b des thermoelektrischen Elements 1 geleitet und wird sich dann im Wesentlichen radial über die jeweilige thermische Kontaktfläche 1a, 1b erstrecken. Dieser radial gerichteten Bewegung ist aber eine Drehbewegung überlagert, da das Fluid in der Fluidkammer 3 durch die Leitschaufeln 20 und die kreiszylindrische Grundform der Fluidkammern 3 in eine Drehbewegung versetzt wird. Im Ergebnis wird das Fluid somit durch den Einlaufstutzen 18 in die Fluidkammer 3 eintreten, zunächst mittig auf das thermoelektrische Element 1 geleitet und wird sich dann in einer Art Spiralbewegung über das thermoelektrische Element 1 bewegen, bis es in den Auslaufkanal 110 zwischen einer jeweiligen Leitschaufel 20 und einer Außenwand der Fluidkammer 3 gelangt. Am Ende dieses Auslaufkanals ist dann der Auslaufstutzen 19 angeordnet, über den Fluid wieder aus der Fluidkammer 3 herausgeleitet wird.
  • Die thermisch wirksamen Kontaktflächen 1a, 1b des thermoelektrischen Elements 1 bestehen aus Keramikmaterial und sind dadurch elektrolytisch neutral gegenüber nachfolgenden metallischen Wasser-Luft-Wärmetauschern.
  • Durch die gewählte Ausbildung der Fluidkammern werden für einen Wärmeübergang zwischen Fluid und thermoelektrischem Element 1 sehr günstige Strömungsverhältnisse geschaffen. Experimentell konnte nachgewiesen werden, dass sich bei laminarer Strömung auf der Oberfläche eines Koppelelementes eine den Wärmeübergang behindernde Grenzschicht aus Gasbläschen bildet. Eine solche Grenzschicht wird durch das erfindungsgemäße zentrale Anströmen des thermoelektrischen Elements 1 über den Einlaufstutzen 18 verhindert. In dem einströmenden Fluid enthaltene Gasbläschen werden durch die Leitschaufel 20 so in Rotation versetzt, dass sie sich nirgendwo in der Fluidkammern anlagern und durch den Auslaufstutzen 19 ungehindert abfließen können. Neben einem sehr guten Wärmeübergang wird dadurch gleichzeitig eine vollständige Entlüftung der Fluidkammern 3 erreicht, die auch bei der Kaskadierung mehrerer thermoelektrischer Module 100 wirksam ist. Zur Entlüftung trägt bei, dass der Auslaufstutzen 19 am höchsten Punkt der Fluidkammer 3 angeordnet ist.
  • Die Leitschaufeln 20 erstrecken sich nicht bis zu den thermisch wirksamen Kontaktflächen 1a, 1b, sondern enden auf Höhe der Einlaufstutzen 18. Das Fluid kann daher auch zwischen Leitschaufel 20 und thermisch wirksamen Kontaktflächen 1a, 1b strömen und dadurch das Anhaften von Gasblasen wirksam verhindern.
  • Thermoelektrische Elemente 1 oder Peltierelemente erzeugen bei Beaufschlagung mit einem Betriebsstrom eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden thermisch wirksamen Kontaktflächen 1a, 1b nach dem Prinzip der Wärmepumpe. Da dieser Vorgang mit einer elektrischen Verlustleistung verbunden ist, entsteht immer mehr Wärme als Kälte. Aus diesem Grund muss man beide Seiten des Peltierelements thermisch voneinander isolieren und die warme Seite wirkungsvoll kühlen. Bei dem erfindungsgemäßen thermoelektrischen Modul 100 wird dies durch ein Fluid, beispielsweise Wasser, erreicht, das in die Fluidkammer 3 in der Gehäusehälfte 2a geleitet wird. Die Gehäusehälfte 2a besteht aus einem Material mit schlechtem Wärmeleitvermögen, beispielsweise Kunststoff. Zusätzlich erfolgt die Abdichtung zwischen den Gehäusehälften 2a und 2b sowie dem thermoelektrischen Element 1 mittels des dauerelastischen Klebers, der mechanische Spannungen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der verschiedenen Materialien von Gehäuse 2 und thermoelektrischem Element 1 ausgleicht. Die Abmessungen der Klebefuge sind geeignet berechnet, um ein Überschreiten der zulässigen Scherspannung zu vermeiden. Das Wärmeleitvermögen von Kunststoffen kann durch dosiertes Aufschäumen verringert werden, wobei aber gleichzeitig die Druckfestigkeit vermindert wird. Beispielsweise können die Gehäusehälften 2a, 2b aus dosiert aufgeschäumtem Kunststoff hergestellt werden.
  • Weiter muss das Eindringen von Luftfeuchtigkeit in den Raum zwischen den Keramikplatten des Peltierelements, die die thermisch wirksamen Kontaktflächen 1a, 1b bilden, wirksam verhindert werden, da sonst an der kalten Seite entstehendes Kondenswasser als Wärmebrücke zwischen den beiden Kontaktflächen 1a, 1b wirken würde. Hierzu ist das Peltierelement am Rand der Keramikplatten hermetisch abgedichtet, beispielsweise mit Silikon.
  • Bei dem erfindungsgemäßen thermoelektrischen Modul 100 wird der hermetische Abschluss gegenüber der Umgebungsluft durch vollständiges Ausfüllen des Raumes zwischen den Gehäusehälften 2a, 2b mit dauerelastischem Kleber erreicht. Vor Einbringen des dauerelastischen Klebers ist die Restfeuchte vollständig zu entfernen.
  • Die identische Ausbildung der beiden Gehäusehälften 2a, 2b führt zu einer Reduzierung der Teilevielfalt, so dass das thermoelektrische Modul 100 kostengünstig hergestellt werden kann. Am thermoelektrischen Modul 100, siehe 3, sind die beiden Fluidkammern 3 dadurch spiegelbildlich ausgebildet, speziell achsensymmetrisch zu einer durch die Mitte des thermoelektrischen Elements verlaufenden Spiegelachse. Die Gehäusehälften 2a, 2b sind jeweils als Kunststoffspritzgussteil herstellbar. Die in einer jeweiligen Gehäusehälfte 2a, 2b gebildete Fluidkammer 3 verbindet einen runden mit einem überwiegend eckigen Bereich, nämlich die rechteckige Ausnehmung 4 mit der im Wesentlichen kreiszylindrisch geformten Fluidkammer 3.
  • Der Einlaufstutzen 18 und der Auslaufstutzen 19 sind so geformt, dass handelsübliche Schlauchverbinder aufgesteckt werden können. Alternativ kann in den Stutzen 18, 19 auch ein Innengewinde vorgesehen sein, um Bauraum einzusparen.
  • Wie bereits ausgeführt wurde, sind in den Ausnehmungen 5a, 5b elektronische Temperaturfühler angeordnet, die während des Fügeprozesses der beiden Gehäusehälften 2a, 2b mit dem thermoelektrischen Element 1 elastisch gegen die Keramikplatten gedrückt werden, die die thermisch wirksamen Kontaktflächen 1a, 1b des thermoelektrischen Elements 1 bilden. Die Temperaturfühler sind mit Ausnahme ihrer Berührflächen zum thermoelektrischen Element 1 im Wesentlichen vollständig von dem dauerelastischen Kleber umhüllt und werden mittels einer Gummifeder oder Schraubenfeder gegen das thermoelektrische Element 1 gedrückt.
  • Wie in 3 zu erkennen ist, ist die Regeleinrichtung 6 unmittelbar auf dem Gehäuse 2 angeordnet. Thermografische Untersuchungen an konventionellen thermoelektrischen Modulen haben gezeigt, dass die elektrischen Anschlussleitungen von Peltierelementen zu starker Erwärmung neigen. Bei dem erfindungsgemäßen thermoelektrischen Modul 100 wird dieser Effekt dadurch reduziert, dass die elektronische Regeleinrichtung 6 unmittelbar auf dem Gehäuse 2 angeordnet ist und mit diesem eine mechanische Einheit bildet. Der größte Teil der Anschlussleitungen zwischen der Regeleinrichtung 6 und dem thermoelektrischen Element 1 ist darüber hinaus in den dauerelastischen Kleber eingebettet. Aufgrund der kurzen Anschlussleitungen sind die elektrischen Verluste gering.
  • Auf die Stutzen 18, 19 können beispielsweise handelsübliche Kupplungselemente aufgesteckt werden, die ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen einfach zusammensteckbar sind und die auch beständig gegen Wasser sind. Die Außenabmessungen der Stutzen 18, 19 müssen als Voraussetzung unter Einhaltung enger Toleranzen hergestellt werden. Auf die Stutzen 18, 19 können dadurch Kupplungselemente, wie beispielsweise Winkelverbinder, zum Anschluss der Verbindungsschläuche direkt aufgesetzt werden. Dadurch ist es möglich, diese Schläuche oder Rohre nach Zeichnung vorzufertigen.
  • In der Darstellung der 4 ist die Gehäusehälfte 2b in der Draufsicht dargestellt. Zu erkennen sind der Einlaufstutzen 18 und der Auslaufstutzen 19, der am Ende des Auslaufkanales 110 angeordnet ist. Die Leitschaufel 20 trennt den Auslaufkanal 110 teilweise vom übrigen Volumen der Fluidkammer 3 ab. In der Darstellung der 4 zu erkennen ist die Ausnehmung 5b für einen Temperaturfühler, in der wiederum eine kreisrunde Ausnehmung 5c für die Anordnung einer Schraubenfeder oder Gummifeder vorgesehen ist, die den Temperaturfühler gegen das thermoelektrische Element vorspannt Weiter ist die rechteckige Grundform der Ausnehmung 4 und die kreiszylindrische Grundform der Fluidkammer 3 zu erkennen. Die Leitschaufel 20 weist zum Einlaufstutzen 18 einen geringeren Abstand auf als die gegenüberliegende Innenwand 22 der Fluidkammer 3 zum Einlaufstutzen 18. In den Zwischenraum zwischen Einlaufstutzen 18 und Leitschaufel 20 eintretendes Fluid wird dadurch beschleunigt und in der Darstellung der 4 nach rechts, also im Uhrzeigersinn, in die Fluidkammer 3 hineingedrückt. Dadurch wird das Fluid in der Fluidkammer 3 in eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn versetzt und letztendlich in Richtung des Auslaufstutzens 19 in den Auslaufkanal 10 eingeleitet. Die dadurch erfolgende Verwirbelung des Fluids in der Fluidkammer 3 sorgt – wie bereits erörtert wurde – dafür, dass sich zwischen den thermisch wirksamen Kontaktflächen 1a, 1b und dem Fluid keine den Wärmeübergang behindernde Grenzschicht ausbilden kann.
  • In der Darstellung der 5a ist die Gehäusehälfte 2b aus 4 in einer Ansicht von schräg oben dargestellt. Zu erkennen ist in dieser Ansicht, dass die Fluidkammer 3 einen Bereich mit rechteckiger Grundform, der unmittelbar an die ebenfalls rechteckige Ausnehmung für das thermoelektrische Element angrenzt und einen Bereich mit kreiszylindrischer Grundform aufweist, der sich dann in Tiefenrichtung der Fluidkammer an den Bereich mit rechteckiger Grundform anschließt. Der Bereich mit rechteckiger Grundform ist mit einer abgerundeten Ecke 3a versehen, wobei der Radius dieser abgerundeten Ecke 3a dem Radius der kreiszylindrischen Grundform der Fluidkammer 3 entspricht. Im Bereich dieser abgerundeten Ecke 3a ist dadurch Platz für die Ausnehmung 5b für den am thermoelektrischen Element anliegenden Temperaturfühler 7 geschaffen. Zwei in der Darstellung der 5 unten liegende Eckbereiche 3b, 3c weisen einen abgerundeten Übergang zwischen der rechteckigen Grundform und der kreiszylindrischen Grundform auf. Im Bereich 3b und 3c hat die Wandung der Fluidkammer 3 also einen Verlauf, der von einer rechtwinkligen, aber mit kleinem Radius ausgerundeten Ecke unmittelbar angrenzend an das thermoelektrische Element in Tiefenrichtung der Fluidkammer 3 allmählich in die kreiszylindrische Form am Boden der Fluidkammer 3 übergeht. Die in 5 erkennbaren Linien sind dabei lediglich zur Verdeutlichung gestrichelt eingezeichnete Hilfslinien für die dreidimensionale Konstruktion dieses Übergangs. Tatsächlich sind in der Realität an diesen gestrichelt dargestellten Linien keine Kanten sondern lediglich abgerundete Übergänge zu erkennen.
  • Die in der Darstellung der 5a rechte obere Ecke 3d weicht von der kreiszylindrischen Grundform dahingehend ab, dass die Fluidkammer 3 dort rechtwinklig und mit kleinem Radius abgerundet begrenzt ist. Die Fluidkammer 3 geht in Tiefenrichtung dort in den nicht erkennbaren Auslaufstutzen 19 über.
  • 5b zeigt die Gehäusehälfte 2b von schräg unten.
  • 5c zeigt eine Gehäusehälfte 2b gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der ein anders gestalteter Übergang von der rechteckigen Grundform in die kreiszylindrische Grundform der Fluidkammer 3 mittels der Wandbereiche 3b, 3c und 3d vorgesehen ist. Darüber hinaus ist die Anordnung der Leitschaufel 20 unterschiedlich gewählt.
  • Insgesamt kann durch den Übergang zwischen einer rechteckigen Grundform und einer kreiszylindrischen Grundform der Fluidkammer 3 eine möglichst große Fläche bereitgestellt werden, innerhalb der das thermoelektrische Element von Fluid beaufschlagt wird. Darüber hinaus können die gewünschten Strömungsverhältnisse in der Fluidkammer 3 eingestellt werden, die zusammen mit der mittigen Anordnung des Einlaufstutzens 18, der Leitschaufel 20 und des Auslaufstutzens 19 für einen guten Wärmeübergang zwischen Fluid und thermoelektrischen Element sorgen.
  • Die Darstellung der 6 zeigt schematisch einen thermoelektrischen Wohnraumentfeuchter 120. Über ein Ansaugrohr 13 kann Umgebungsluft angesaugt werden und über Kanäle 30, 32, 34, 36 weitergeleitet werden. Der Kanal 30 führt von dem Ansaugrohr 13 zu einem ersten Gebläse 7a und einem ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a. Das erste Gebläse 7a und der erste Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a bilden einen Teil der warmen Seite des erfindungsgemäßen Wohnraumentfeuchters. Vom ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a kann die Luft über den Kanal 32 zu dem Auslassrohr 14 gelangen. Über das Auslassrohr 14 kann die Luft wieder in die Umgebung ausgeblasen werden.
  • Über das Ansaugrohr 13 angesaugte Luft kann auch über den Kanal 36 zu einem zweiten Gebläse 7b und einem zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b gelangen. Der zweite Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b und das zweite Gebläse 7b sind Teil der kalten Seite des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Wohnraumentfeuchters. Ausgehend vom zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b kann die Luft über den Kanal 34 zum Auslassrohr 14 gelangen. Die Kanäle 30, 32 bilden somit einen ersten Pfad vom Ansaugrohr 13 zum Auslassrohr 14, in den das erste Gebläse 7a und der erste Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a eingeschaltet sind. Die Kanäle 36, 34 bilden einen zweiten Pfad vom Ansaugrohr 13 zum Auslassrohr 14, in den das zweite Gebläse 7b und der zweite Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b eingeschaltet sind. Jeder der Kanäle 30, 32, 34, 36 weist eine Öffnung 17a, 17b, 17c bzw. 17d auf, die ihn mit dem Inneren eines Raumes verbindet, in dem der erfindungsgemäßen Wohnraumentfeuchter angeordnet ist. Über die Öffnungen 17a, 17b, 17c bzw. 17d kann somit Raumluft in die Kanäle 30, 32, 34, 36 eintreten. Jede der Öffnungen 17a, 17b, 17c, 17d kann von einer jeweiligen elektrisch aktivierbaren Klappe 16a, 16b, 16c bzw. 16d verschlossen oder freigegeben werden. Die Klappen 16a, 16b, 16c, 16d sind jeweils um eine Drehachse bewegbar, was mittels eines etwa viertelkreisförmigen Doppelpfeils oberhalb jeder Klappe 16a, 16b, 16c, 16d angedeutet ist. Die elektrisch aktivierbaren Klappen 16a, 16b, 16c, 16d werden von einer zentralen elektronischen Steuereinheit angesteuert, die in der Darstellung der 6 nicht dargestellt ist. Die Klappen 16a, 16b, 16c, 16d sind so angeordnet, dass sie entweder die jeweils zugeordnete Öffnung 17a, 17b, 17c, 17d versperren oder den jeweils zugeordneten Kanal 30, 32, 34 bzw. 36 absperren. Zwischenstellungen der Klappen 16a, 16b, 16c, 16d sind nicht vorgesehen.
  • In der Darstellung der 6 gibt die Klappe 16a die Öffnung 17a frei, so dass Luft aus dem Kanal 34 in den Raum ausgeblasen werden kann. Eine Verbindung vom Kanal 34 zum Auslassrohr 14 ist aber versperrt. Die Klappe 16b gibt die Öffnung 17b frei, so dass Luft aus dem Raum angesaugt werden kann und in den Kanal 36 eintreten kann. Eine Verbindung vom Kanal 36 zum Ansaugrohr 13 ist aber versperrt. Die Klappe 16c versperrt die Öffnung 17c und gibt aber den Kanal 30 frei, so dass Luft vom Ansaugrohr 13 zum Gebläse 7a und den Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a gelangen kann. Die Klappe 16d verschließt die Öffnung 17d, gibt aber die Verbindung vom Kanal 32 zum Auslassrohr 14 frei.
  • In der in 6 dargestellten Betriebsart kann somit eine Kühlung und Entfeuchtung der Raumluft erfolgen, die über die Öffnung 17b mittels des Gebläses 7b angesaugt wird, im zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b abgekühlt wird, wobei dann am Prallkörper 9 Kondensat abgeschieden wird, und dann über den Kanal 34 und die Öffnung 17a wieder in den Raum ausgeblasen wird. Eine Wärmeabfuhr erfolgt über den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a. Das Gebläse 7a saugt über den Kanal 30 Luft aus dem Ansaugrohr 13 an, drückt diese Luft durch den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a, wodurch diese Luft erwärmt wird. Die erwärmte Luft wird dann über den Kanal 32 und das Ausblasrohr 14 wieder in die Umgebung ausgeblasen.
  • Der erste Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a ist in einen Fluidkreislauf 38 mit den jeweils warmen Seiten von drei thermoelektrischen Modulen 101, 102 und 103 eingebunden. Die thermoelektrischen Module 101, 102, 103 sind dabei jeweils identisch zu dem thermoelektrischen Modul 100 aufgebaut, das anhand der 1 bis 4 beschrieben wurde. In den Fluidkreislauf 38 ist eine Umwälzpumpe 12a eingeschaltet. Die Umwälzpumpe 12a fördert das Fluid im Fluidkreislauf 38 vom ersten thermoelektrischen Modul 101 zum zweiten thermoelektrischen Modul 102, zum dritten thermoelektrischen Modul 103 und von dort zum ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a.
  • Die jeweiligen kalten Seiten der thermoelektrischen Module 101, 102, 103 sind mit dem zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b mittels eines zweiten Fluidkreislaufes 40 verbunden. Eine zweite Umwälzpumpe 12b fördert das Fluid im Fluidkreislauf 40 vom zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b zum dritten thermoelektrischen Modul 103, von dort zum zweiten thermoelektrischen Modul 102 und zum ersten thermoelektrischen Modul 101.
  • Die thermoelektrischen Module 101, 102, 103 und die Fluidkreisläufe 38, 40 sind somit nach dem Gegenstromprinzip angeordnet. Da im ersten Fluidkreislauf 38 vom ersten thermoelektrischen Modul 101 zum dritten ten Modul 103 eine Erwärmung des Fluids stattfindet und im zweiten Fluidkreislauf 40 vom dritten thermoelektrischen Modul 103 zum ersten thermoelektrischen Modul 101 eine Abkühlung stattfindet, kann durch diese Anordnung nach dem Gegenstromprinzip an allen thermoelektrischen Modulen 101, 102, 103 eine im Wesentlichen konstante Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid auf der kalten Seite und dem Fluid auf der warmen Seite eingehalten werden. Dies ermöglicht einen effizienten Betrieb der thermoelektrischen Module 101, 102, 103 am jeweils optimalen Betriebspunkt.
  • Um die aus dem Raum angesaugte Luft zu entfeuchten, ist im Kanal 34 der Prallkörper 9 angeordnet. Der Prallkörper 9 ist thermisch isoliert in dem Kanal 34 angeordnet, so dass er die Temperatur der an ihm vorbeiströmenden Luft annimmt und eine Wärmeleitung zum Material des Kanals 34 bzw. dem Gehäuse des Wohnraumentfeuchters gering gehalten wird.
  • Die Anordnung der thermoelektrischen Module 101, 102, 103 nach dem Gegenstromprinzip ermöglicht es, auch bei hohen Umgebungstemperaturen noch eine ausreichende Kühlung der warmen Seite zu gewährleisten. Weil bei dieser Anordnung jedes thermoelektrische Modul 101, 102, 103 auf einem anderen Temperaturniveau arbeitet, ist jedes thermoelektrische Modul 101, 102, 103 mit einer eigenen elektronischen Regeleinrichtung versehen, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten.
  • Mittels des zweiten Gebläses 7b wird aus dem Raum über die Öffnung 17b und den Kanal 36 angesaugte Luft durch den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b geblasen. Der Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b wird von dem herunter gekühlten Fluid im Fluidkreislauf 40 durchströmt. Die Luft wird dadurch um einige Grade herunter gekühlt und gegen den thermisch isoliert angeordneten metallischen Prallkörper 9 geschleudert. Dieser Prallkörper 9 wird dadurch abgekühlt und am Prallkörper 9 scheidet sich Kondenswasser ab, das in einer Auffangvorrichtung 10 gesammelt wird. Die Luft stromabwärts des Prallkörpers 9 weist dadurch aber einen geringeren Feuchtegehalt auf und wird dann über den Kanal 34 und die Öffnung 17a wieder in den zu entfeuchtenden Raum ausgeblasen.
  • Das in der Auffangvorrichtung 10 gesammelte Kondenswasser wird über eine Auslaufleitung 24 zur Überlaufleitung 25 und bei geöffnetem Ventil 23 über eine weitere Leitung 26 zur warmen Seite und speziell zum ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a geleitet. Das Kondenswasser wird in den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a der warmen Seite geleitet und durch den Luftstrom des Gebläses 7a zerstäubt. Beim Passieren des ersten Luft/Fluid-Wärmetauschers 8a nimmt das Kondenswasser die Wärme auf, verdampft und wird als Wasserdampf in den Kanal 32 und über das Auslassrohr 14 in die Umgebung geblasen. Damit entfällt die Entsorgung des Kondenswassers für den Betreiber des erfindungsgemäßen Wohnraumentfeuchters.
  • Für den Fall, dass mehr Wasser am Prallkörper 9 abgeschieden wird als im Warmluftstrom verdampft werden kann oder die Warmluft zur Beheizung in den Raum geblasen werden soll, sind ein elektrisch betätigtes Ventil 23 und eine Überlaufleitung 25 vorgesehen. Die Überlaufleitung 25 ist immer offen und führt zum Auslassrohr 14, durch das das Wasser ungehindert ins Freie oder den Lüftungsschacht ablaufen kann. Die Rohre werden daher mit einem Gefälle von mindestens 1% nach außen geneigt eingebaut. Die Überlaufleitung 25 kann auch unmittelbar in die Umgebung oder auch in einen Flüssigkeitstank führen.
  • Die Darstellung der 6 zeigt somit schematisch den Entfeuchtungsbetrieb des erfindungsgemäßen Wohnraumentfeuchters. Weitere Betriebsarten sind in Abhängigkeit der Stellung der Klappen 16a, 16b, 16c, 16d möglich und werden anhand der 7a bis 7d erläutert.
  • Die Darstellung der 7 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Wohnraumentfeuchter bei abgenommenem Gehäusedeckel. Der erfindungsgemäße Wohnraumentfeuchter bildet eine kompakte Geräteeinheit. Luft zur Kühlung der warmen Seite wird durch ein Ansaugrohr 13, welches durch die Außenwand oder die Wand eines Lüftungsschachtes geführt ist, angesaugt. Die erhitzte, angefeuchtete Luft wird durch ein Auslassrohr 14 ausgeblasen. Bei Einsatz in Außenwänden werden die Rohre durch eine Rohrblende abgedeckt, die verhindert, dass die ausgestoßene heiße Luft gleich wieder angesaugt wird und die mit engmaschigen Insektenschutzgittern 15 zum Schutz vor Insekten und Vögeln versehen ist. Das Gehäuse weist insgesamt vier Öffnungen 17a, 17b, 17c, 17d auf, die mittels der jeweils zugeordneten, elektrisch angetriebenen Klappen 16a, 16b, 16c, 16d alternativ freigegeben oder verschlossen werden können. Bezüglich der möglichen Stellungen der Klappen wird auf die Erläuterung zu 6 und 8 verwiesen. An jeder Öffnung 17a, 17b. 17c, 17d ist ein auswechselbarer Filter angeordnet.
  • Zu erkennen sind weiter die drei thermoelektrischen Module 101, 102, 103 und der erste Fluidkreislauf 38 abschnittsweise sowie die erste Umwälzpumpe 12a. Der erste Fluidkreislauf 38 wird über den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a geführt, mittels dem die Luft erwärmt werden kann. Die kalte Seite der thermoelektrischen Module 101, 102, 103 ist mit dem zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b verbunden, mittels dem die Luft heruntergekühlt werden kann. Stromaufwärts der Wärmetauscher 8a, 8b sind die jeweils zugeordneten Gebläse 7a bzw. 7b angeordnet.
  • Gegenüber 6 detaillierter dargestellt ist der Prallkörper 9, der aus mehreren, in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten und in den Kanal hineinragenden Fingern besteht. Die Finger bestehen aus Kunststoffstäben, auf die Aluminiumrohre aufgeschoben sind. Der Prallkörper 9 kann dadurch als Kunststoffspritzgussteil hergestellt werden und die thermische Entkopplung der Aluminiumröhrchen vom Gehäuse ist gleichzeitig sichergestellt. Unterhalb des Prallkörpers 9 ist die Auffangvorrichtung 10 zu erkennen, die das Kondenswasser in die Ablaufleitung 24 und bei geöffnetem Ventil 23 zur warmen Seite führt, nämlich zum Gebläse 7a und den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a. Die Ablaufleitung 24 ist immer offen und führt unmittelbar in das Auslassrohr 14. Mit dem Ventil 23 kann die Leitung 26 geöffnet werden, über die Kondenswasser zum Wärmetauscher 8a geführt wird, vorausgesetzt, dass dieser warm genug ist und der Ventilator 7a in Betrieb ist. Elektrisch verriegelt ist dann die in 7 gezeigte Stellung der Klappe 16d, so dass feuchte Abluft nicht in den Raum zurück geht.
  • Eine elektronische Steuereinheit 120 ist dafür vorgesehen, die elektrischen Klappen 16a, 16b, 16c, 16d anzusteuern, das elektrische Ventil 23 anzusteuern und den thermoelektrischen Modulen 101, 102, 103 elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Die elektronische Steuereinheit 120 kann mittels konventioneller Eingabeeinrichtungen, beispielsweise Schalter, eingestellt oder programmiert werden und kann darüber hinaus auch Anzeigevorrichtungen aufweisen, mit denen beispielsweise ein Feuchtegrad der Raumluft sowie deren Temperatur angezeigt werden. In der elektronischen Steuereinheit 120 können beispielsweise auch Betriebsprogramme für unterschiedliche Betriebsarten hinterlegt sein. Die elektronische Steuereinheit 120 ist mit mehreren nicht dargestellten Feuchtefühlern und Temperaturfühlern verbunden, die stromabwärts des ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8a und stromabwärts des zweiten Luft/Fluid-Wärmetauschers 8b angeordnet sind. Wird in der elektronischen Steuereinheit 120 festgestellt, dass die ausgeblasene Luft nicht noch mehr Kondenswasser aufnehmen kann, so wird das elektrische Ventil 23 wenigstens teilweise geschlossen, um das Kondenswasser zusätzlich über die Leitung 26 abzuführen. Bei Überhitzung eines der Wärmetauscher 8a, 8b oder bei einer sonstigen elektrischen Fehlfunktion gibt die Steuereinheit 120 ein Fehlersignal aus und schaltet den Wohnraumentfeuchter ab.
  • Vor Inbetriebnahme werden die beiden Fluidkreisläufe am Wärmetauscher 8b bzw. an einem Füllrohr 122 befüllt. Der Wärmetauscher 8b macht die höchste Stelle des kalten Fluidkreislaufs zugänglich und das Füllrohr die höchste Stelle des warmen Fluidkreislaufs, so dass eine Entlüftung problemlos möglich ist.
  • Alle Funktionskomponenten des in 7 dargestellten Wohnraumentfeuchters sind in passenden Aussparungen eines Schaumstoffblocks 200 angeordnet, der auch die Luftkanäle innerhalb des Wohnraumentfeuchters bildet. Die einzelnen Funktionskomponenten können dadurch in die passenden Ausnehmungen eingesetzt werden und es ist keine separate Befestigung mehr an einem Gehäuse erforderlich. Darüber hinaus sorgt der Schaumstoffblock 200 für eine sehr gute thermische und akustische Isolierung, so dass der erfindungsgemäße Wohnraumentfeuchter ohne Weiteres unmittelbar in Wohnräumen angeordnet werden kann.
  • Zusätzliche Luftkanäle und ein zusätzlicher Ventilator können vorgesehen sein, um Außenluft aus dem Ansaugrohr 13 anzusaugen, über die Steuereinheit 120 und die thermoelektrischen Module 101, 102, 103 zu blasen und dann in das Auslassrohr 14 einzuleiten, um eine Kühlung der elektrischen Komponenten ohne Beeinflussung der Raumluft zu bewirken.
  • Anhand der Darstellungen der 8a bis 8e werden nun verschiedene Betriebsarten des erfindungsgemäßen Wohnraumentfeuchters erläutert.
  • 8a stellt die bereits anhand der 6 und 7 erläuterte Betriebsart dar, entsprechend einem Sommerbetrieb ohne Frischluft. Raumluft wird über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher 8b geblasen, abgekühlt und entfeuchtet, was in der Darstellung der 8a durch den Großbuchstaben K dargestellt ist. Die abgekühlte Luft wird unmittelbar wieder in den Raum ausgeblasen.
  • Die bei der Abkühlung mittels der thermoelektrischen Elemente anfallende Wärme wird dadurch abgeführt, dass von außen angesaugte Kühlluft erwärmt wird, wie durch den Buchstaben W symbolisiert ist, und gleichzeitig das auf der kalten Seite anfallende Kondensat verdampft wird. Die warme, feuchte Luft wird dann wieder in die Umgebung ausgeblasen.
  • Eine zweite mögliche Betriebsart, die als Sommerbetrieb mit Frischluft bezeichnet wird, ist in der Darstellung der 8b gezeigt. Luft aus der Umgebung wird angesaugt, gekühlt und gleichzeitig entfeuchtet und in den Raum ausgeblasen. Um die entstehende Wärme abzuführen wird Kühlluft aus dem Raum angesaugt, erwärmt und in die Umgebung ausgeblasen. Anfallendes Kondensat wird im warmen Wärmetauscher verdampft und zusammen mit der angesaugten Kühlluft in die Umgebung ausgeblasen.
  • Die Darstellung der 8c zeigt einen sogenannten Winterbetrieb. Raumluft wird angesaugt, gekühlt und entfeuchtet und wieder in den Raum ausgeblasen. Anfallendes Kondensat wird nicht verdampft, sondern unmittelbar über die Ablaufleitung nach außen geleitet. Da im Winterbetrieb die Raumluft nicht gekühlt werden soll, wird die anfallende Wärme dadurch abgeführt, dass Raumluft angesaugt, im warmen Wärmetauscher erwärmt und wieder ausgeblasen wird. Da zwangsläufig mehr Wärme erzeugt wird als beim Abkühlen Wärme entzogen wird, ergibt sich eine Entfeuchtung und Erwärmung der Raumluft.
  • Die Darstellung der 8d zeigt eine Betriebsart, mit der ein Raum belüftet werden kann, wobei gleichzeitig eine aktive Wärmerückgewinnung realisiert ist. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Winterbetrieb für eine WC-Lüftung realisiert werden.
  • Wie in 8d zu erkennen ist, wird Raumluft angesaugt, abgekühlt und entfeuchtet und in die Umgebung ausgeblasen. Dabei anfallendes Kondensat wird unmittelbar nach außen geleitet. Gleichzeitig wird Frischluft aus der Umgebung angesaugt und auf der warmen Seite erwärmt und in den Raum eingeblasen. Auf diese Weise gelangt Frischluft in den Raum, die aber gleichzeitig erwärmt wird, um eine Abkühlung des Innenraums zu vermeiden.
  • Die Darstellung der 8e zeigt eine weitere Betriebsart, entsprechend einem Lüftungsbetrieb im Sommer. Bei dieser Betriebsart sind die thermoelektrischen Module ausgeschaltet und lediglich die beiden Gebläse in Betrieb. Frischluft wird aus der Umgebung angesaugt und in den Raum ausgeblasen. Gleichzeitig wird Raumluft angesaugt und in die Umgebung ausgeblasen. Da keine Abkühlung oder Erwärmung der Luft erfolgt, fällt auch kein Kondensat an.
  • Insgesamt kann durch den erfindungsgemäßen Wohnraumentfeuchter ein äußerst flexibel einzusetzendes Gerät geschaffen werden, mit dem zahlreiche unterschiedliche Betriebsarten ermöglicht sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19600470 C2 [0002]
    • - DE 60110061 T2 [0003]
    • - EP 1283975 B1 [0003]
    • - DE 2732321 A1 [0004]
    • - DE 10101028 C2 [0005]

Claims (36)

  1. Thermoelektrisches Modul mit wenigstens einem thermoelektrischen Element (1), das elektrische Anschlüsse, wenigstens eine erste thermisch wirksame Kontaktfläche (1a) und wenigstens eine zweite thermisch wirksame Kontaktfläche (1b) aufweist, und mit einem Gehäuse (2) zum Aufnehmen des wenigstens einen thermoelektrischen Elements (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wenigstens zwei mittels des dauerelastisch in dem Gehäuse (2) aufgenommenen thermoelektrischen Elements (1) voneinander getrennte und gegeneinander abgedichtete Fluidkammern (3) aufweist.
  2. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoelektrische Element (1) mittels eines dauerelastischen Klebers mit dem Gehäuse (2) verklebt ist.
  3. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zwei Hälften (2a, 2b) aufweist, zwischen denen das thermoelektrische Element (1) aufgenommen ist.
  4. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäusehälften (2a, 2b) mittels des dauerelastischen Klebers miteinander verklebt sind.
  5. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäusehälften (2a, 2b) identisch ausgebildet sind.
  6. Thermoelektrisches Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus thermisch schlecht leitfähigen Material, insbesondere Kunststoff, besteht.
  7. Thermoelektrisches Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in eine jeweilige Fluidkammer (3) eintretender Fluidstrahl im Wesentlichen senkrecht auf die thermisch wirksame Kontaktfläche (1a, 1b) auftrifft.
  8. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eintretende Fluidstrahl im Wesentlichen mittig auf die thermisch wirksame Kontaktfläche (1a, 1b) auftrifft.
  9. Thermoelektrisches Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Fluidkammern (3) wenigstens eine Leitschaufel (20) aufweist, um die Fluidkammer (3) durchströmendes Fluid in eine Drehbewegung zu versetzen, deren Hauptkomponente eine senkrecht auf der jeweiligen thermisch wirksamen Kontaktfläche (1a, 1b) angeordnete Drehachse aufweist.
  10. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der wenigstens einen Leitschaufel (20) in der Fluidkammer (3) ein Auslaufkanal (110) definiert ist.
  11. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (20) senkrecht zu der die Fluidkammer (3) begrenzenden thermisch wirksamen Kontaktfläche (1a, 1b) angeordnet ist.
  12. Thermoelektrisches Modul nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Einlaufkanal aufweist, der in die Fluidkammer (3) hinein und bis unmittelbar vor die, die Fluidkammer (3) begrenzende thermisch wirksame Kontaktfläche (1a, 1b) geführt ist.
  13. Thermoelektrisches Modul nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Gehäusehälften (2a, 2b) eine Fluidkammer (3) mit im wesentlichen kreiszylindrischer Grundform und eine im wesentlichen rechteckige Ausnehmung für das thermoelektrische Element (1) aufweist.
  14. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Eckbereich der rechteckigen Ausnehmung für das thermoelektrische Element ein abgerundeter, allmählicher Übergang in die kreiszylindrische Grundform der Fluidkammer vorgesehen ist.
  15. Thermoelektrisches Modul nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Gebrauchsstellung eine Austrittsöffnung der Fluidkammer (3) im wesentlichen an einer oberen Begrenzung der Fluidkammer (3) angeordnet ist.
  16. Thermoelektrisches Modul nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder thermisch wirksamen Kontaktfläche (1a, 1b) ein Temperatursensor zugeordnet ist.
  17. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren mittels eines dauerelastischen Klebers in dem Gehäuse befestigt (2) sind.
  18. Thermoelektrisches Modul nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinheit (6) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit einer mittels der Temperatursensoren erfassten Temperaturdifferenz zwischen den thermisch wirksamen Kontaktflächen (1a, 1b) eine das thermoelektrische Element (1) beaufschlagende Spannung oder einen das thermoelektrische Element (1) beaufschlagenden Strom regelt.
  19. Thermoelektrisches Modul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und/oder Regeleinheit (6) vorgesehen ist, die unmittelbar auf dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
  20. Thermoelektrisches Modul nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Gehäuse (2) und Fluidanschlussleitungen wenigstens teilweise umgebende, thermisch isolierende Umhüllung (200) vorgesehen ist.
  21. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter mit wenigstens einem thermoelektrischen Modul (101, 102, 103) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  22. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei thermoelektrische Module (101, 102, 103) vorgesehen sind, die thermisch voneinander entkoppelt sind.
  23. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei thermoelektrische Module (101, 102, 103) vorgesehen sind, wobei jedem der thermoelektrischen Module (101, 102, 103) eine separate Steuer- und/oder Regeleinheit (6) zugeordnet ist.
  24. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Fluidkammern (3) des thermoelektrischen Moduls (101, 102, 103) in einem Fluidkreislauf (38, 40) mit einem durch die Außenluft oder Raumluft beaufschlagbaren Luft/Fluid-Wärmetauscher (8a, 8b) angeordnet ist.
  25. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach einem der vorstehenden Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung der wenigstens einen ersten thermisch wirksamen Kontaktfläche (1a) ein erster Fluidkreislauf (38) und zur Beaufschlagung der zweiten thermisch wirksamen Kontaktfläche (1b) ein zweiter Fluidkreislauf (40) vorgesehen ist, der von dem ersten Fluidkreislauf (38) getrennt ist.
  26. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei thermoelektrische Module (101, 102, 103) kaskadiert und in Gegenstromkonfiguration angeordnet sind.
  27. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten und dem zweiten Fluidkreislauf (38, 40) jeweils ein Luft/Fluid-Wärmetauscher (8a, 8b) zugeordnet ist.
  28. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Fluidkammern (3) des thermoelektrischen Moduls (101, 102, 103) in einem Fluidkreislauf mit einem durch die Luft beaufschlagbaren Luft/Fluid-Wärmetauscher (8b) angeordnet ist, wobei stromabwärts des Luft/Fluid-Wärmetauscher (8b) ein Prallkörper (9) zur Kondensatabscheidung angeordnet ist.
  29. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass anfallendes Kondensat wenigstens teilweise mittels eines Fluid/Luft-Wärmetauschers (8a) verdampft und in einem Abluftstrom abgeführt wird.
  30. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach einem der vorstehenden Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Luftleitung zum Ansaugen von Luft aus der Umgebung außerhalb eines zu entfeuchtenden Raums und eine zweite Luftleitung zum Ausblasen von Luft in die Umgebung außerhalb des zu entfeuchtenden Raums vorgesehen ist.
  31. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Luftleitung und die zweite Luftleitung nebeneinander oder koaxial zueinander angeordnet sind.
  32. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Luftleitung sowie dem ersten und dem zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher (8a, 8b) mindestens zwei insbesondere elektrisch angetriebene Klappen (16a, 16b, 16c, 16d) angeordnet sind.
  33. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung der wenigstens einen ersten thermisch wirksamen Kontaktfläche (1a) ein erster Fluidkreislauf (38) und zur Beaufschlagung der zweiten thermisch wirksamen Kontaktfläche (1b) ein zweiter Fluidkreislauf (40) vorgesehen ist, der von dem ersten Fluidkreislauf (38) getrennt ist, dass dem ersten und dem zweiten Fluidkreislauf (38, 40) jeweils ein Luft/Fluid-Wärmetauscher (8a, 8b) zugeordnet ist, dass eine erste Luftleitung zum Ansaugen von Luft aus der Umgebung außerhalb des insbesondere zu entfeuchtenden Raums und eine zweite Luftleitung zum Ausblasen von Luft in die Umgebung außerhalb des Raums und Ventile vorgesehen sind, um wahlweise – Luft aus dem Raum über den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und wieder in den Raum auszublasen sowie aus der Umgebung über die erste Luftleitung angesaugte Luft über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und über die zweite Luftleitung wieder in die Umgebung auszublasen, – Luft aus der Umgebung über den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und in den Raum auszublasen sowie aus dem Raum angesaugte Luft über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und über die zweite Luftleitung in die Umgebung auszublasen, – Luft aus dem zu entfeuchtenden Raum über den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und wieder in den Raum auszublasen sowie aus dem Raum angesaugte Luft über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und wieder in den Raum auszublasen, – Luft aus dem Raum über den ersten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und über die zweite Luftleitung in die Umgebung auszublasen sowie aus der Umgebung über die erste Luftleitung angesaugte Luft über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und wieder in den Raum auszublasen oder – Luft aus dem Raum über den zweiten Luft/Fluid-Wärmetauscher zu führen und über die zweite Luftleitung in die Umgebung auszublasen.
  34. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass abgeschiedenes Kondensat wahlweise einem der Luft/Fluid-Wärmetauscher (8a) zu Verdampfung oder einer Ablaufleitung (25) zugeführt wird.
  35. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auffangvorrichtung (10) für abgeschiedenes Kondensat vorgesehen ist, wobei die Ablaufleitung (25) an einem Überlauf der Auffangvorrichtung (10) angeschlossen ist.
  36. Thermoelektrischer Wohnraumentfeuchter nach einem der Ansprüche 21 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaumstoffblock (200) mit Aussparungen zum Aufnehmen aller Funktionskomponenten vorgesehen ist.
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