DE102019008908A1

DE102019008908A1 - Lüftungsgerät

Info

Publication number: DE102019008908A1
Application number: DE102019008908.1A
Authority: DE
Inventors: Marko Hix; Dirk Boxhammer; Johannes Neugebauer
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-06-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lüftungsgerät (1, 100), mit einem ersten Ende (110) zum Zuführen von Zuluft (ZL), einem zweiten Ende (170) zum Abführen von Abluft (AL), mindestens einem Lüfter (120), mindestens einem Wärmeübertrager (150), einem Temperatursensor (12, 14), einem Luftfeuchtesensor (13, 15), einer Heizeinrichtung (18, 130) vor oder im Bereich des mindestens einen Wärmeübertragers (2,150) zum Erwärmen von Luft im Bereich des Wärmeübertragers (2, 150), und einer Steuereinheit (17, 180), welche den Betrieb des Lüfters (4, 5, 120) und der Heizeinheit (130) in Abhängigkeit einer Innentemperatur steuert, wobei die Steuereinheit (17, 180) dazu ausgebildet ist, mittels des Temperatursensors und des Luftfeuchtesensors zu detektieren, dass in dem Lüftungsgerät Vereisung stattfindet, und die Heizeinrichtung (18, 130) erst zu betreiben, nachdem eine Vereisung stattgefunden hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lüftungsgerät.
In Wohnräumen kann eine Schimmelbildung eine Ursache für Gesundheitsbeschwerden darstellen. Ein unkontrolliertes Lüften kann jedoch dazu führen, dass die Räumlichkeiten insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen zu sehr abkühlen.
DE 10 2011 013 944 A1 betrifft ein Lüftungsgerät, welches in einer Wand vorgesehen ist und direkt Außenluft in Form von Zuluft der Räumlichkeit zuführen kann und Abluft nach außen führen kann. Hierbei erfolgt eine Wärmerückgewinnung.
Lüftungsgeräte, insbesondere Wohnungslüftungsgeräte und besonders zentrale Geräte mit Wärmerückgewinnung, sind häufig mit einem Wärmeübertrager, auch Kreuzgegenstrom-Wärmeübertrager genannt, ausgestattet. In diesem Wärmeübertrager werden zwei Luftströme - der Abluftstrom und der Zuluftstrom durch viele kleine Kanäle aneinander vorbeigeführt, sodass ein Wärmeaustausch zwischen beiden Luftströmungen stattfindet.
Andere Lüftungsgeräte weisen nur einen Strömungskanal auf und arbeiten beispielsweise im Pendelbetrieb, wobei ein Wärmespeicher abwechselnd Wärme mit der Außenluft im Zuluftstrom und der Innenluft im Abluftstrom austauscht und damit, je nach Außentemperatur, die Außenluft vorwärmt oder abkühlt, bevor sie in den Innenraum geführt wird.
Im Winterfall ist die Außenluft im Zuluftstrom in der Regel kühler, als die Abluft, sodass die Außenluft durch den Abluftstrom erwärmt wird (Wärmerückgewinnung). Der Abluftstrom kühlt sich dabei ab, sodass es, je nach Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsverhältnissen zu Kondensation im Wärmeübertrager kommen kann.
Auch im Sommerfall kann es zur Kondensation im Wärmeübertrager kommen. Wenn die Außenluft im Zuluftstrom wärmer als der Abluftstrom, dessen Temperatur beispielsweise durch Klimageräte im Wohnraum niedrig gehalten wird, ist, kann bei hoher Außenluftfeuchte ebenfalls Kondensat im Gerät und im Wärmeübertrager anfallen.
Insbesondere bei kalten Außentemperaturen kann es vorkommen, dass die Wärmerückgewinnung des Lüftungsgerätes nicht ausreicht, um die Innentemperatur auf dem gewünschten Wert zu halten. Daher muss in den Räumlichkeiten, in welchen das Lüftungsgerät angeschlossen ist, eine zusätzliche Heizung, beispielsweise über eine Wärmepumpe oder über eine Gastherme, vorhanden sein.
Wenn Lüftungsgeräte mit integrierten Heizelementen zum Einsatz kommen, stellt die Steuerung dieser Heizelemente besondere Herausforderungen. Insbesondere soll erreicht werden, dass die Heizenergie des Heizelementes nicht aus den Räumlichkeiten entweicht und die Heizleistung des Heizelementes verloren geht.
Kommt es zu Kondensatanfall und liegt die Taupunkttemperatur unterhalb des Gefrierpunktes, so besteht die Gefahr einer Vereisung des Lüftungsgerätes, was zu einer Einschränkung der Funktionsfähigkeit des Lüftungsgerätes führen kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lüftungsgerät vorzusehen, welches dezentral einsetzbar ist und dazu in der Lage ist, zugeführte Energie möglichst vollständig als Wärme in den Raum zu leiten.
Diese Aufgabe wird durch ein Lüftungsgerät nach Anspruch 1 gelöst.
Somit wird ein Lüftungsgerät vorgesehen, welches einen ersten Anschluss für Zuluft und einen zweiten Anschluss für Abluft sowie einen Wärmeübertrager zwischen dem Zuluftanschluss und dem Abluftanschluss zur Wärmerückgewinnung aufweist. Ferner ist im Bereich des Wärmeübertragers eine Heizeinheit vorgesehen, um die Luft im Bereich des Wärmeübertragers bei Bedarf zu erwärmen.
Temperatursensor und Luftfeuchtesensor sind vorgesehen, um einen Taupunkt der Luft zu bestimmen und daraus mittels einer Steuereinheit zu detektieren, dass es im Lüftungsgerät tatsächlich zu einer Vereisung kommt.
Erst wenn die Vereisung insbesondere des Wärmeübertragers bereits eingesetzt hat, wird das Heizelement betrieben, um zu verhindern, dass das Heizelement schon eingeschaltet wird, wenn lediglich die Gefahr einer Vereisung besteht.
Die Steuereinheit ist daher dazu ausgebildet, mittels des Temperatursensors und des Luftfeuchtesensors zu detektieren, dass in dem Lüftungsgerät Vereisung tatsächlich stattfindet, und das Heizelement erst zu betreiben, nachdem eine Vereisung stattgefunden hat. Damit wird gewährleistet, dass die eingesetzte Heizenergie tatsächlich zur Abtauung und nicht lediglich zur Erwärmung von Luft, die dann ungenutzt aus den Räumlichkeiten entweicht, eingesetzt wird.
Der Betrieb der Heizeinheit kann beispielsweise in Abhängigkeit der Innentemperatur und/oder der Außentemperatur gesteuert werden.
Die Leistung der Heizeinheit wird vorteilhaft abhängig von Werten den Temperatursensoren und/oder den Luftfeuchtesensoren geregelt oder gesteuert.
Vorteilhaft erfolgt ein Abtauen durch eine Feuchtigkeitsaufnahme in die Stömungsluft. Dabei wird ein Abtauen insbesondere so gesteuert, dass die Heizleistung des Heizkörpers so gesteuert oder geregelt, dass die Zuluft oder Abluft gerade so viel Feuchtigkeit aus der Eisschicht aufnimmt bis die Zuluft oder Abluft gesättigt oder nahezu gesättigt ist
Die Heizeinheit kann in Form eines gewendelten Heizdrahtes im Bereich des Wärmeübertragers vorgesehen.
Mit dem erfindungsgemäßen Lüftungsgerät kann eine dezentrale Lüftung mit einer Wärmerückgewinnung sowie einer optionalen Abdeckung des Heizwärmebedarfs vorgesehen sein.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Lüftungsgerät dezentral gesteuert, d. h. das Lüftungsgerät weist einen eigenen Regler auf, welcher den Betrieb des Lüftungsgerätes in Abhängigkeit der Innen- und Außentemperatur sowie der Luftfeuchte regelt. Ferner kann der Regler den Betrieb der Heizeinheit in Abhängigkeit der Innen- und Außentemperatur sowie der Luftfeuchte steuern.
Das Lüftungsgerät kann in einer Außenwand eines zu belüftenden Raumes vorgesehen werden.
Damit kann eine effektive dezentrale Lüftung vorgesehen werden, bei er die dem Heizelement zugeführte elektrische Energie besonders effektiv in Wärme umgesetzt und in den Raum gelangt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lüftungsgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Lüftungsgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
3 - 8 zeigen schematisch Diagramme zur Erläuterung der Steuerung der erfindungsgemäßen Lüftungsgeräte.

1 zeigt schematisch und exemplarisch ein Lüftungsgerät 1. Das Lüftungsgerät 1 dient dazu, Zuluft von der einen Luftseite des Lüftungsgeräts 1, nämlich der Frischluft- bzw. Zuluftseite 8 anzusaugen und zur anderen Luftseite der Lüftungsgerät 1, nämlich der Abluft- oder Raumseite 9 zu fördern, und zwar im Austausch gegen Abluft, die in umgekehrter Richtung von der Abluftseite 9 zur Zuluftseite 8 gefördert wird. Das Lüftungsgerät 1 dient also dazu, einen in der 1 nicht näher dargestellten Raum oder einen Teil hiervon im Austausch gegen verbrauchte Raumluft mit Zuluft, vorzugsweise mit Frischluft zu versorgen.
Zum Zwecke der Zuführung von Zuluft einerseits bzw. der Abführung von Abluft andererseits ist eine Ventilatoreinrichtung 3 vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Ventilatoreinrichtung 3 zwei Ventilatoren 4 und 5, wobei der Ventilator 4 dazu dient, die Abluft zu fördern, wohingegen der Ventilator 5 für die Förderung der Zuluft vorgesehen ist. Dementsprechend sind auch der Ventilator 4 im Abluftstrang 6 und der Ventilator 5 im Zuluftstrang 7 angeordnet.
Der Abluftstrom der Abluft und der Zuluftstrom der Zuluft werden in diesem Beispiel in einem als Kreuzgegenstromwärmeübertrager ausgeführten Wärmeübertrager 2 aneinander vorbeigeführt. Natürlich sind auch andere Formen von Wärmeübertragern einsetzbar.
Dabei findet zum Zwecke der Energieeinsparung ein Wärmetransfer innerhalb des Wärmeübertragers 2 statt, und zwar von der Abluft auf die Frischluft, falls die Frischluft kühler als die Abluft ist, bzw. in umgekehrter Richtung, das heißt von der Frischluft auf die Abluft, sofern die Frischluft wärmer als die Abluft ist. Ein Wärmeübergang von der Abluft auf die Frischluft findet insbesondere bei vergleichsweiser kühler Frischluft, das heißt während der kühlen Jahreszeit statt, wohingegen ein Wärmetransfer in umgekehrter Richtung, das heißt von wärmerer Frischluft auf kühlere Abluft insbesondere während wärmerer Jahreszeiten, beispielsweise im Sommer stattfindet. Die durch die Ventilatoreinrichtung 3 bewirkte Luftströmung sowohl hinsichtlich der Zuluft als auch bezüglich der Abluft ist in 1 durch Pfeile 10 und 11 kenntlich gemacht, wobei der Pfeil 10 die Strömungsrichtung der Abluft kennzeichnet und der Pfeil 11 die Strömungsrichtung der Zuluft oder Frischluft.
Das Lüftungsgerät 1 weist weiter eine Heizeinrichtung in Form eines Heizregisters 18, das in Strömungsrichtung der Zuluft dem Wärmeübertrager 2 vorgeschaltet ist, auf. Das Heizregister 18 kann die Zuluft im Bedarfsfall aufwärmen, und zwar insbesondere zum Zwecke des Frostschutzes, um beispielsweise an kalten Wintertagen ein Einfrieren des Wärmeübertragers 2 und/oder anderer luftführender Baukomponenten des Lüftungsgeräts, wie zum Beispiel den Abluftkanälen 6 oder den Zuluftkanälen 7 verhindern zu können. Wie nachfolgend beschrieben kann in einigen Betriebsmodi durch das Heizregister 18 auch gewährleistet sein, dass die Vorerwärmung einen Kondensatanfall verzögert oder verhindert.
Das Lüftungsgerät weist ferner eine Messeinrichtung 16, die zumindest einen Zulufttemperatursensor 12 und einen Zuluftfeuchtesensor 13, die im Zuluftstrang 7 angeordnet sind sowie einen Ablufttemperatursensor 17 und einen Abluftfeuchtesensor 15, die im Abluftstrang 6 angeordnet sind, auf.
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind ein Zulufttemperatursensor 12 und ein Zuluftfeuchtesensor 13 hinsichtlich der Zuluft sowie ein Ablufttemperatursensor 14 und ein Abluftfeuchtesensor 15 für die Abluft vorgesehen. Die Feuchtesensoren 13, 15 sind dazu ausgebildet eine Luftfeuchtigkeit der Zuluft bzw. der Abluft zu bestimmen. Die Sensoren 12 und 13 sind in Strömungsrichtung der Zuluft im Zuluftstrang 7 vor dem Wärmeübertrager 2 angeordnet. Die Sensoren 14 und 15 bezüglich der Abluft sind in Strömungsrichtung der Abluft dem Wärmeübertrager 2 ebenfalls vorgeschaltet. Die Anordnung der Sensoren 12, 13, 14 und 15 bezüglich des Wärmeübertragers 2 kann auch abgewandelt werden, wobei auch je einer der beiden Sensoren 12, 13 bzw. 14, 15 auf je einer der beiden Seiten des Wärmeübertragers 2 angeordnet sein kann. Das Vorsehen beider Sensoren 12, 13 bzw. 14, 15 auf der gleichen Seite des Wärmeübertragers 2, vorzugsweise als ein kombiniertes Bauteil, bringt fertigungstechnisch Vorteile mit sich.
Die Sensoren 12, 13, 14 und 15 stehen in kommunikationstechnischer Verbindung 19 mit einer Regelungseinrichtung 17, in der die erfindungsgemäße Kondensatbestimmungseinheit enthalten ist. Die Regelungseinrichtung 17 ist ihrerseits wiederum kommunikationstechnisch mit der Heizeinrichtung 18 und der Ventilatoreinrichtung 3 gekoppelt.
Die mittels der Messeinrichtung 16 erfassten Messwerte werden in einer Vergleichsschaltung oder einer anderen Auswerteeinrichtung, beispielsweise einem Prozessor, der Regelungseinrichtung 17 mit vorgebbaren Vergleichswerten verglichen. In Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses stellt die Kondensatbestimmungseinheit fest, ob Kondensat anfällt oder nicht.
Vorzugsweise ist die Kondensatbestimmungseinheit bzw. die Regelungseinrichtung 17 hierzu ausgebildet, die Messwerte der Sensoren 12, 13, 14 und 15 mit hinterlegten Werten, Insbesondere in Form von Stoffparametern, Taupunktlinien, hx-Diagrammen, zu vergleichen, um Kondensatanfall zu bestimmen. In Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses erfolgt der Betrieb des Lüftungsgerätes 1, beispielsweise der Heizeinrichtung 18 und/oder eine Einstellung der Ventilatoreinrichtung 3.
Das Lüftungsgerät 1 weist ferner vorteilhaft eine Wetterdateneinheit 20 zum Empfang, beispielsweise über das Internet, von Wetterdaten, sowie eine Informationseinheit 30, insbesondere eine Anzeige des Lüftungsgeräts 1 und/oder eine Kommunikationsschnittstelle zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Kommunikation beispielsweise mit einem Endgerät eines Nutzers, auf. Der Nutzer kann insbesondere mit der Informationseinheit 30 interagieren.
Erfindungsgemäß kann demnach durch die Anordnung von mindestens einem Temperatur- und Feuchtesensor in dem Abluftstrang 6 und dem Zuluftstrang 7 sowie durch Auswertung der gemessenen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten sowie Ab- bzw. Vergleich beispielsweise mit hinterlegten Werten (Stoffparameter, Taupunktlinie, hx-Diagramm etc.) erkannt werden, wann Kondensat im Wärmeübertrager 2 anfällt.
Da der geförderte Volumenstrom bzw. Massenstrom der geförderten Luft über eine Steuerung der Ventilatoreinrichtung 3 einstellbar und damit der Regelungseinrichtung 17 bekannt ist, kann auch die Menge des anfallenden Kondensats über der Betriebsdauer berechnet und insbesondere protokolliert bzw. aufgezeichnet werden.
Somit ist es möglich, das Lüftungsgerät 1 in Abhängigkeit der angefallenen Kondensatmenge zu regeln.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Elektronik den Nutzer des Lüftungsgerätes über das anfallende Kondensat, beispielsweise über eine optische Mitteilung im Display der Anlage, in Kenntnis setzt. Hierfür ist besonders die Informationseinheit 30 vorgesehen.
Es ist ebenfalls von Vorteil die beispielsweise mittels der Informationseinheit 30 angegebene Kondensatmenge mit einem Sicherheitsfaktor zu beaufschlagen, um Berechnungsungenauigkeiten bedingt durch Messtoleranzen, Temperaturschwankungen, Sensorträgheiten, Näherungswerte der Stoffparameter, etc., vorzubeugen.
Weiterhin soll durch die Auswertung der Sensoren 12, 13, 14 und 15 auch eine Betriebsart ohne Kondensatanfall möglich sein. In diesem Modus läuft das Lüftungsgerät 1 nur im Normalbetrieb, wenn, bedingt durch das erfasste Temperatur-Feuchteverhältnis die Taupunkttemperatur weder im Abluftstrang 6 noch im Zuluftstrang 7 unterschritten wird. Andernfalls schaltet sich das Lüftungsgerät 1 aus.
Optional kann durch eine Volumenstromdisbalance oder durch eine gezielte Vorerwärmung eines Luftstroms beispielsweise durch ein internes oder externes Heizregister, wie das Heizregister 18, die Betriebszeit verlängert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese kondensatfreie Betriebsart ausgeführt wird, solange der Nutzer nicht bestätigt hat, dass der Kondensatablauf 40, vgl. 2, ordnungsgemäß montiert ist, sodass keinesfalls Kondensat, bei nicht ordnungsgemäßer Inbetriebnahme, anfällt.
Der Kondensatablauf 40 kann im Zuluftstrang 7 und/oder im Abluftstrang 6 montiert sein, was je nach Einsatzort und/oder Einsatzzweck zu bestimmen ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können auch standortabhängige Wetterdaten ausgewertet werden, um eine genauere Vorhersage zu treffen, wofür bevorzugt die Wetterdateneinheit 20 zum Einsatz kommt.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Lüftungsgerätes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Lüftungsgerät 100 kann beispielsweise in einer Wand 200 eines Gebäudes vorgesehen sein und weist ein erstes Ende 110 auf, welches an der Außenwand 200 vorgesehen ist, und ein zweites Ende 170, welches an der Innenwand vorgesehen ist. Durch das erste Ende 110 kann Zuluft dem Raum zugeführt werden und durch das zweite Ende 170 kann Abluft aus dem Raum abtransportiert werden. Zwischen dem ersten und zweiten Ende 110, 170 kann ein (Pendel-) Lüfter 120, ein Heizelement 130, ein erster Filter 140, ein Wärmeübertrager 150 und ein zweiter Filter 160 vorgesehen sein.
Die Zuluft ZL kann durch den Lüfter 120 durch das Lüftungsgerät 100 in das Innere des Raumes geführt werden. Hierbei strömt die Zuluft ZL an dem Heizelement 130, dem Filter 140, dem Wärmeübertrager 150, dem zweiten Filter 160 und dem zweiten Ende 170 in das Innere des Raumes.
Das Lüftungsgerät 100 kann einen Regler bzw. eine Steuereinheit 180 aufweisen, welche mit dem Lüfter 120 und dem Heizelement 130 sowie einem ersten Temperatur- und/oder Luftfeuchtesensor 181 im Inneren der Räumlichkeit und optional einem zweiten Temperatur- und/oder Luftfeuchtesensor 182 an der Außenwand gekoppelt sein kann. Der Regler bzw. die Steuereinheit 180 kann die Innen- und Außentemperatur und/oder die Luftfeuchte mittels des ersten und zweiten Temperatursensors 181, 182 erfassen und kann den Betrieb des Lüfters 120 steuern. Wenn die Innentemperatur unter einen Sollwert fällt, dann kann die Steuereinheit das Heizelement 130 aktivieren, um die Zuluft ZL weiter zu erwärmen, bevor sie durch den Wärmeübertrager 150 strömt. Alternativ dazu kann das Heizelement 130 auch im Bereich des Wärmeübertragers 150 vorgesehen sein.
Bei dem Lüftungsgerät wird ein Lüfter 120 vorzugsweise so angesteuert, dass er alternierend arbeitet, in einer ersten Betriebsweise Abluft AL aus einem Raum absaugt und diese Abluft AL über einen Wärmespeichermodul führt, wo die Abluft AL Wärme mit dem Wärmespeichermodul austauscht und die Luft weiter als Fortluft an eine äußere Umgebung abgegeben wird, und in einer zweiten Betriebsweise Außenluft von dem Ventilator über das Wärmespeichermodul angesaugt wird und als Zuluft dem Raum zuführt, wobei die Außenluft Wärme mit dem Wärmespeichermodul austauscht. Das Heizelement wird von der Steuereinheit 180 betrieben und in der zweiten Betriebsweise abhängig von einem Parameter eingeschaltet. Das Heizelement 130 wird abgeschaltet, wenn Abluft aus dem Raum angesaugt wird. Das Heizelement 130 wird insbesondere abgeschaltet, bevor der Lüfter in seiner Betriebsweise geändert wird, insbesondere ein Abschalten oder eine Umkehr der Strömungsrichtung erfolgt.
Besonders bevorzugt hängt das Abschalten des Heizkörpers von einem Parameter ab, insbesondere einem Zeitintervall oder einer Temperatur.
Das Verfahren soll dafür sorgen, dass die dem Heizelement 130 zugeführte elektrische Energie möglichst effektiv in Wärme umgewandelt wird und vollständig in den Raum gelangt. Soweit das Heizelement 130 in Betrieb ist und so lange wie der Lüfter 120 Außenluft angesaugt, wird die Außenluft dem Raum als Zuluft zugeführt. Dann erfolgt aber irgendwann eine Umschaltung, in der Regel etwa alle 30 Sekunden bis 5 Minuten, und der Lüfter 120 fördert Abluft AL vom Raum als Fortluft nach draußen. Soweit hier das Heizelement 130 noch warm ist, würde dann Wärmeenergie des Heizelements 130 nach draußen befördert. Um dies zu vermeiden sollte das Heizelement 130 vor der Umschaltung bereits abgekühlt sein. Dies kann erreicht werden, indem das Heizelement 130 eine gewisse Zeit, ein Zeitintervall vor dem Abschalten oder Umschalten des Lüfters 120 abgeschaltet oder in seiner Leistung reduziert wird, oder es erfolgt erst eine Abschaltung des Heizelements 130 und wenn das Heizelement 130 abgekühlt ist, dann erst eine Abschaltung oder Umschaltung des Lüfters 120.
Wenn der erste Lüfter Außenluft fördert, lässt der zweite Lüfter Raumluft nach draußen. In diesem Fall, und insbesondere nur dann, wenn die Außenluft vorgeschwärmt werden soll oder nach erwärmt werden soll ist das Heizelement 130 eingeschaltet. Soweit der Lüfter 120 in Strömungslüftung der Außenluft zur Zuluft in den Raum vor dem Wärmeaustauscher liegt, ist das Heizelement insbesondere dazu geeignet, bei niedrigen Temperaturen, den Wärmeaustauscher frostfrei zu halten. Vorteilhaft wird das Heizelement 130 dann so betrieben, dass die dem Wärmeaustauscher zugeführte Luft gerade 0 °C oder mehr beträgt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, das Heizelement 130 bei Temperaturen um 0 °C oder unter 0 °C erst dann einzuschalten, wenn der Taupunkt erreicht ist. Hierzu ist vorzugsweise in der Abluft ein Luftfeuchtesensor oder ein kombinierter Feuchte-/Temperatur- bzw. Taupunktsensor eingesetzt.
Liegt beispielsweise bei Temperaturen knapp unter 0 °C, beispielsweise bei -2 °C noch keine Taugefahr vor, ist somit der Taupunkt noch nicht erreicht, wird das Heizelement 130 noch nicht eingeschaltet. Im Temperaturbereich unter 0°C wird das Heizelement 130 vorteilhafterweise erst dann eingeschaltet, wenn der Taupunkt erreicht ist.
Hier liegt nun die besondere Erkenntnis der vorliegenden Erfindung. Die Einschaltung des Heizelementes 130 erfolgt besonders vorteilhaft erst dann, wenn eine gewisse Vereisung bereits stattgefunden hat. Hiermit wird vermieden, dass das Heizelement 130 schon eingeschaltet wird, wenn nur die Gefahr einer Vereisung besteht oder eines Vertrauens. Dies ist ein Bereich nahe dem Taupunkt, bei dem aber noch ein gewisser Abstand zum Taupunkt vorliegt. Das Beheizen in dem Bereich, in dem die Gefahr des Taupunktes besteht, bedeutet, dass Wärmeenergie verschwendet wird, ebenso wie in Betriebspunkten, an denen eine Vereisung noch überhaupt nicht stattfindet.
Daher ist es von besonderem Vorteil, eine erste leichte Vereisung zuzulassen und dann erst das Heizelement 130 einzuschalten, um die Vereisung wieder abzubauen. Dann wird wirklich nur eine Vorerwärmung betrieben, wenn auch tatsächlich eine Vereisung stattfindet. Vorteilhaft wird das Heizelement 130 in dem Bereich, in dem die Gefahr einer Vereisung besteht, wieder ausgeschaltet.
Vorteilhaft wird eine leichte Vereisung auch bei einem eingeschalteten Heizelement 130 zugelassen, wobei die Leistung des Heizelements 130 so gesteuert wird, dass ein gewisses Maß an Vereisung beim eingeschalteten Heizelement 130 verbleibt. Das Maß der Vereisung ist abhängig von einem Messwert, wie einem Strömungswert, Luftwiderstandswert, Druckverlust. Feuchte- und/oder Temperaturwerten oder anderen Vereisungsparametern gesteuert. Vorteilhaft ist ein Strömungsquerschnitt des Lüftungsgeräts 100 für Zuluft ZU oder Abluft AB um einen Vereisungswert zwischen 0,5 % bis 20 % durch einen Eisansatz oder eine Eisschicht vermindert, wobei vorteilhafte Vereisungswerte ca. 2 % bis 10 % des Strömungsquerschnitts ausmachen.
Vorteilhaft wird ein Abtauen durch eine Feuchtigkeitsaufnahme in die Stömungsluft durchgeführt. Dabei wird ein Abtauen so gesteuert, insbesondere die Heizleistung des Heizkörpers so gesteuert oder geregelt, dass die Zuluft oder Abluft gerade so viel Feuchtigkeit aus der Eisschicht aufnimmt bis die die Zuluft oder Abluft gesättigt oder nahezu gesättigt ist.
Die Ausführungen der 1 und 2 sind hinsichtlich der als bevorzugt beschriebenen Ausführungen beliebig kombinierbar, so dass die für eine der Figuren beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen genauso auf das jeweils andere Lüftungsgerät übertragbar sind. Anders ausgedrückt, die Ausführungen hinsichtlich des Kreuzstromwärmeübertragers der 1 sind ebenso auf eine Ausführung des Pendellüfters und Wärmespeichers der 2 übertragbar und umgekehrt.
Die 3 bis 8 beschreiben nun anhand konkreter h,x Diagramme Beispiele für Betriebsbedingungen, bei denen Kondensatbildung und/oder Vereisung nach Durchgang beispielsweise der Abluft durch den Wärmeübertrager eintritt oder eben nicht.
Auf der linken Seite ist die Temperatur der Luft in °C aufgetragen. Zusätzlich sind Feuchtelinien mit 5% bis 100% relativer Feuchte eingezeichnet. In einem Bereich rechts und/oder unterhalb der Sättigungslinie, d.h. der Linie, die 100% relativer Feuchte entspricht, tritt Kondensation auf. Liegt gleichzeitig die Temperatur unter 0°C gefriert das Kondensat und Vereisung tritt ein.
In 3 ist ein Zustand AZ_1vorWÜ zu sehen, bei dem die Abluft vor dem Wärmeübertrager bei 22°C eine relative Feuchte von etwa 25% aufweist. Die Außenluft hat eine Temperatur von -10°C. Beim Durchlauf durch den Wärmeübertrager kühlt sich die Luft auf -2°C ab. Da sich die absolute Feuchte der Abluft im Wärmeübertrager nicht ändert, bewegt sich der Zustand in dem h,x Diagramm in etwa senkrecht oder lotrecht auf einer Linie V_I nach unten, so dass bei einer Temperatur von etwa -3°C die Sättigung der Luft überschritten wird, der Zustand also rechts von der Sättigungskurve liegt, was einem Fortluft-Zustand nach dem Wärmeübertrager FZ_{1nach WÜ} entspricht.
Der Punkt GZ entspricht einem Grenzfall, bei dem Kondensat anfällt und allenfalls nur ein geringes Einfrieren erfolgt. Ein Punkt AZ zeigt einen Zustand der Außenluft.
Kondensat fällt unter Beibehaltung der Enthalpie ab, indem sich der Zustand der Luft also entlang der Linien gleicher Enthalpie nach links oben verschiebt, bis die Sättigungskurve erreicht wird. Da in dem Fall der 3 der als Grenzfall bezeichnete Punkt GZ knapp unterhalb der 0°C befindet, fällt zwar in diesem Zustand Kondensat an, es kommt aber nicht zu Frost bzw. lediglich zu geringem Einfrieren.
4 zeigt den gleichen Grenzfall wie 3, wobei anstelle eines einfachen Wärmeübertragers ein Enthalpiewärmeübertrager zum Einsatz kommt. Der Enthalpiewärmeübertrager ist dazu ausgebildet, Wärme und Feuchtigkeit zu übertragen. Da allerdings auch Enthalpiewärmeübetragern Grenzen gesetzt sind, reicht die Übertragung der Luftfeuchte nicht aus, um nach dem Wärmeübertrager in einem ungesättigten Bereich zu enden. Der Enthalpiewärmeübertrager ist dadurch zu erkennen, dass die Verbindung von AZ_2vorWÜ nach FZ_2nachWÜ von dem Abluft-Zustand zu dem Fortluft-Zustand, das heißt die Wirkung des Wärmeübertragers, einen nicht senkrechten sondern schrägen Verlauf V_s im h,x Diagramm nimmt.
5 zeigt einen Vereisungsfall. Eine gestrichelte Linie K stellt das abfallende Kondensat dar, das aufgrund der niedrigen Temperaturen einfriert. AZ_3vorWP weist in Richtung FZ_3nachWÜ. 6 zeigt einen Vereisungsfall wie 5, allerdings mit einem Enthalpiewärmeübertrager. AZ_4vorWP weist in Richtung FZ_4nachWÜ. Bei KK liegt kein Kondensat vor.
7 zeigt einen Fall, in dem keine Vereisung eintritt, ebenso wie 8, bei dem erneut ein Enthalpiewärmeübertrager zum Einsatz kommt. AZ_5vorWP weist in Richtung FZ_nachWÜ. Bei KK liegt kein Kondensat vor.
Bezugszeichenliste

1: Lüftungsgerät
2: Wärmeübertrager
3: Ventilatoreinrichtung
4: Ventilator
5: Ventilator
6: Abluftstrang
7: Zuluftstrang
8: Zuluftseite
9: Abluftseite (Raumseite)
10,11: Strömungsrichtung
12: Zulufttemperatursensor
13: Zuluftfeuchtesensor
14: Ablufttemperatursensor
15: Abluftfeuchtesensor
16: Messeinrichtung
17: Regelungseinrichtung mit Kondensatbestimmungseinheit
18: Heizeinrichtung
19: Kommunikationstechnische Verbindung
20: Wetterdateneinheit
30: Informationseinheit
100: Lüftungsgerät
110: erstes Ende
120: Lüfter
130: Heizelement
140: Filter
150: Wärmeübertrager
160: zweiter Filter
170: zweites Ende
180: Steuereinheit
181, 182: Temperatur- und/oder Luftfeuchtesensor
AL: Abluft
ZL: Zuluft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011013944 A1 [0003]

Claims

Lüftungsgerät (1, 100), mit einem ersten Ende (110) zum Zuführen von Zuluft (ZL), einem zweiten Ende (170) zum Abführen von Abluft (AL), mindestens einem Lüfter (120), mindestens einem Wärmeübertrager (150), einem Temperatursensor (12, 14), einem Luftfeuchtesensor (13, 15), einer Heizeinrichtung (18, 130) vor oder im Bereich des mindestens einen Wärmeübertragers (2, 150) zum Erwärmen von Luft im Bereich des Wärmeübertragers (2, 150), und einer Steuereinheit (17, 180), welche den Betrieb des Lüfters (4, 5, 120) und der Heizeinheit (130) in Abhängigkeit einer Innentemperatur steuert, wobei die Steuereinheit (17, 180) dazu ausgebildet ist, mittels des Temperatursensors und des Luftfeuchtesensors zu detektieren, dass in dem Lüftungsgerät Vereisung stattfindet, und die Heizeinrichtung (18, 130) erst zu betreiben, nachdem eine Vereisung stattgefunden hat.
Lüftungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (17, 180) ferner dazu ausgebildet ist, die Heizeinrichtung (18, 130) abzuschalten, wenn lediglich eine Gefahr der Vereisung besteht.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wärmeübertrager (150) als Enthalpiewärmeübertrager ausgebildet ist.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtung (18, 130) als ein Heizdraht (133) ausgestaltet ist, welcher spiralförmig vor oder im Bereich des Wärmeübertragers (150) vorgesehen ist.
Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Lüfter (120) als Pendellüfter ausgestaltet ist und die Steuereinheit (180) dazu ausgestaltet ist, die Heizeinrichtung (130) nur im Zuluftbetrieb und in Abhängigkeit der Innentemperatur zu aktivieren.