DE102022133761A1

DE102022133761A1 - Lüftungsheizvorrichtung zum Erwärmen eines Luftstroms und Verfahren zum Betreiben einer Lüftungsheizvorrichtung

Info

Publication number: DE102022133761A1
Application number: DE102022133761.8A
Authority: DE
Inventors: Tim Hannig
Original assignee: Hyting GmbH
Current assignee: Hyting De GmbH
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2024-06-27
Also published as: WO2024126281A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lüftungsheizvorrichtung (1) zum Erwärmen eines Luftstroms (LS), mit einem Luftführungssystem (2), das wenigstens einen Lufteinlass (3) und einen entlang einer vorgesehenen Strömungsrichtung des Luftstroms (LS) nachgeordneten Luftauslass (4) umfasst, und mit wenigstens einer Katalyseeinheit (5) zum flammlosen Verbrennen von Wasserstoff, die in dem Luftführungssystem (2) zwischen dem Lufteinlass (3) und dem Luftauslass (4) angeordnet ist, so dass wenigstens ein Teil des Luftstroms (LS) durch die Katalyseeinheit (5) hindurchführbar und zu einem Warmluftstrom (WLS) erwärmbar ist. Erfindungsgemäß weist das Luftführungssystem (2) einen der Katalyseeinheit (5) in Strömungsrichtung nachgeordneten Sammelabschnitt (6) auf, in dem der Warmluftstrom (WLS) der Katalyseeinheit (5) mit einem Frischluftstrom (FLS) zusammenführbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Lüftungsheizvorrichtung (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Lüftungsheizvorrichtung zum Erwärmen eines Luftstroms, mit einem Luftführungssystem, das wenigstens einen Lufteinlass und einen entlang einer vorgesehenen Strömungsrichtung des Luftstroms nachgeordneten Luftauslass umfasst, und mit wenigstens einer Katalyseeinheit zum flammlosen Verbrennen von Wasserstoff, die in dem Luftführungssystem zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass angeordnet ist, so dass wenigstens ein erster Teilluftstrom des Luftstroms durch die Katalyseeinheit hindurchführbar und zu einem Warmluftstrom erwärmt wird. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Lüftungsheizvorrichtung.
Lüftungsheizvorrichtungen zum Erwärmen eines Luftstroms sind im Stand der Technik vielfach bekannt. Häufig wird zum Betreiben derartiger Lüftungsheizvorrichtungen ein fossiler Brennstoff, wie beispielsweise Propangas oder Heizöl verwendet. Auch umweltfreundlichere Alternativen derartiger Vorrichtungen, welche stattdessen Wasserstoff verwenden, sind im Stand der Technik bekannt.
So ist beispielsweise aus der US 4,614,176 A eine Vorrichtung zum Erhitzen von Luft, bei der die Verbrennung in unmittelbarer Nähe eines Metallhydrid-Brennstoffspeichers erfolgt, so dass die Verbrennungswärme die Freisetzung von Wasserstoff aus dem Metallhydrid bewirkt. Der Verbrennungsbereich enthält einen Katalysator und eine halbdurchlässige Membran trennt den Hydrid-Brennstoffspeicher und den Verbrennungsbereich. Nachteilig daran ist, dass Verbrennungswärme und/oder die aus der katalytischen Verbrennung entstehende Feuchtigkeit insbesondere während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs der Vorrichtung nicht eingestellt, geregelt oder verändert werden kann.
Auch sind Lüftungsvorrichtung mit Wärmetauschern bekannt, die die Wärmeenergie eines Abluftstroms aus Aufenthaltsräumen nutzen, um den Zuluftstrom vorzuwärmen. So kann der Zuluftstrom zwar vorgewärmt werden, jedoch weist dieser, aufgrund des begrenzten Wirkungsgrads des Wärmetauschers, eine geringere Temperatur als der Abluftstrom auf. Zudem führt diese Erwärmung des Zuluftstroms zu einer Verringerung der relativen Luftfeuchtigkeit. Dadurch kann sich die Luftqualität im Raum verschlechtern, was zu körperlichen Beschwerden der im Raum befindlichen Personen führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beseitigen. Aufgabe ist es insbesondere eine Lüftungsheizvorrichtung zum Erwärmen eines Luftstroms zu schaffen, die einen sauberen, temperatureinstellbaren und/oder feuchtigkeitsregulierbaren Zuluftstrom liefert.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Vorgeschlagen wird eine Lüftungsheizvorrichtung zum Erwärmen eines Luftstroms, mit einem Luftführungssystem, das wenigstens einen Lufteinlass und einen entlang einer vorgesehenen Strömungsrichtung des Luftstroms nachgeordneten Luftauslass umfasst, und mit wenigstens einer Katalyseeinheit zum flammlosen Verbrennen von Wasserstoff, die in dem Luftführungssystem zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass angeordnet ist, so dass wenigstens ein Teil des Luftstroms durch die Katalyseeinheit hindurchführbar und zu einem Warmluftstrom erwärmbar ist.
In den Lufteinlass des Luftführungssystems wird beispielsweise aus der Umgebung und/oder aus vorgeschalteten Elementen, insbesondere aus einem Wärmetauscher, ein Luftstrom eingebracht. Ist die Lüftungsheizvorrichtung in oder an einem Gebäude, beispielsweise Wohngebäude, Bürogebäude, Halle, Zelt und/oder Gewächshaus, angeordnet und/oder steht mit einem Raum des Gebäudes in Wirkverbindung, so tauscht die Lüftungsheizvorrichtung den verbrauchten Abluftstrom des Raums durch einen frischen Zuluftstrom aus. Der Luftstrom, der in den Lufteinlass des Luftführungssystems einströmt, wird durch die Katalyseeinheit erwärmt und/oder befeuchtet, so dass die Luft innerhalb des Raumes durch den Luftaustausch nicht zu kalt und/oder zu trocken wird.
Der Wasserstoff wird gemeinsam mit dem Luftstrom bzw. dem im Luftstrom enthaltenen Sauerstoff als Reaktionsgasgemisch der Katalyseeinheit zugeführt. Das Reaktionsgasgemisch ist dabei vorzugsweise ein Luft-Wasserstoff-Gemisch. Um die notwendige Wärmeenergie zum Erwärmen des Luftstroms zu erhalten, reagiert der Wasserstoff in der Katalyseeinheit mit der Luft bzw. dem Sauerstoff. Dadurch wird die Wärmeenergie mittels Katalyse des Reaktionsgasgemischs erzeugt. Der aus der Katalyseeinheit austretende Luftstrom wird Warmluftstrom genannt. Zusätzlich zur Erwärmung trägt die Katalyse des Reaktionsgasgemischs zu einer Befeuchtung des Warmluftstroms bei.
Da mittels der Katalyseeinheit das Reaktionsgasgemisch im Katalysator katalysiert wird, wird die Wärmeenergie flammlos erzeugt. Der Wasserstoffgehalt des zugeführten Reaktionsgasgemischs liegt dabei vorzugsweise außerhalb des explosiven Bereichs, insbesondere unterhalb von 4 Vol.-%. Dadurch kann eine Explosion des Reaktionsgasgemischs ausgeschlossen werden.
Erfindungsgemäß weist das Luftführungssystem einen der Katalyseeinheit in Strömungsrichtung nachgeordneten Sammelabschnitt auf, in dem der Warmluftstrom der Katalyseeinheit mit einem Frischluftstrom zusammenführbar ist.
Als Sammelabschnitt ist ein Abschnitt des Lüftungssystems zu verstehen, in das wenigstens zwei Luftströme einströmen und/oder in diesem zusammengeführt werden können. Je nach Stellung bzw. Betriebsmodus der Lüftungsheizvorrichtung können einer oder beide Luftströme gleichzeitig und/oder nacheinander einströmen. Nach dem Zusammenführen im Sammelabschnitt tritt wenigstens ein Luftstrom aus dem Sammelabschnitt aus. Der aus dem Sammelabschnitt austretende Luftstrom kann der Zuluftstrom sein.
Der durch die Katalyseeinheit erzeugte Warmluftstrom kann im Sammelabschnitt mit dem Frischluftstrom vermischt bzw. zusammengeführt und als Zuluftstrom über die Auslassöffnung des Luftführungssystems ausgegeben werden. Wie vorstehend bereits beschrieben, trägt die Katalyse mittels der Katalyseeinheit des Reaktionsgasgemischs sowohl zur Erwärmung, als auch zur Befeuchtung des Warmluftstroms bei. Durch die Zugabe und/oder Vermischung des Warmluftstroms und des Frischluftstroms im Sammelabschnitt, kann der Zuluftstrom, der vorzugsweise in den Raum einströmt, eingestellt werden. So kann der Warmluftstrom durch Zugabe des Frischluftstroms abgekühlt und/oder entfeuchtet werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Frischluftstrom durch Zugabe des Warmluftstroms erwärmt und/oder befeuchtet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Sammelabschnitt einen Warmlufteinlass für den Warmluftstrom und einen Frischlufteinlass für den Frischluftstrom umfasst, so dass der Warmluftstrom und/oder der Frischluftstrom im Sammelabschnitt gesammelt und/oder vermischt wird. Hierfür ist vorzugsweise jeweils ein Einströmkanal an dem Warmlufteinlass und an dem Frischlufteinlass angeschlossen.
Zudem ist es von Vorteil, wenn der wenigstens eine Luftauslass an dem Sammelabschnitt angeordnet ist und/oder dem Sammelabschnitt in Strömungsrichtung nachgeordnet ist. Der aus dem Luftauslass austretende Luftstrom ist somit der im Sammelabschnitt gesammelte und/oder vermischte Zuluftstrom.
Auch ist es von Vorteil, wenn das Luftführungssystem wenigstens einen Beipasskanal zur Bereitstellung des Frischluftstroms umfasst, wobei der Beipasskanal vorzugsweise den Lufteinlass und den Frischlufteinlass des Sammelabschnitts verbindet. Mittels des Beipasskanals kann der Frischluftstrom vom Lufteinlass zum Sammelabschnitt geführt werden.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Beipasskanal und die Katalyseeinheit zueinander parallelgeschalten sind. Der Frischluftstrom und der Warmluftstrom können dadurch parallel zueinander und/oder unabhängig voneinander vom Lufteinlass zum Luftauslass geführt werden. Die Parallelschaltung des Beipasskanals und der Katalyseeinheit kann hierbei nebeneinander oder ineinander erfolgen. Erfolgt die Parallelschaltung ineinander, so kann beispielsweise die Katalyseeinheit konzentrisch innerhalb des Beipasskanals angeordnet sein. Derartige Parallelschaltungen führen zu verringerten Platzbedarf und einem vereinfachten Austausch bestehender Lüftungsheizvorrichtungen.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn das Luftführungssystem wenigstens einen Verteilerabschnitt aufweist, wobei der Verteilerabschnitt vorzugsweise den Lufteinlass umfasst und/oder dem wenigstens einen Lufteinlass in Strömungsrichtung nachgeordnet ist.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Sammelabschnitt als Sammler, insbesondere als Y-Sammler, T-Sammler und/oder Sammelbox, ausgebildet ist. Der Y-Sammler kann auch Hosenstück genannt werden. Der Warmluftstrom und der Frischluftstrom strömen vorzugsweise an den abgewinkelten Schenkeln ein, wodurch diese jeweils mit dem gleichen Winkel zum Zuluftstrom abgelenkt werden. Der T-Sammler kann auch T-Stück genannt werden. Hier verlaufen zwei der Strömungen, vorzugsweise der Warmluftstrom und der Zuluftstrom oder der Frischluftstrom und der Zuluftstrom, entlang der Strömungsrichtung. Die verbleibende Strömung, vorzugsweise die Frischluftströmung oder die Warmluftströmung tritt in einem Winkel zu dieser Strömungsrichtung ein. Die Sammelbox kann den Warmluftstrom und/oder den Zuluftstrom innerhalb einer Box Sammeln und als Zuluftstrom ausgebeben. Ähnlich zum Sammelabschnitt kann auch der Verteilerabschnitt als Verteiler, insbesondere als T-Verteiler, Y-Verteiler und/oder Verteilerbox ausgebildet sein.
Vorteile bringt es mit sich, wenn der Verteilerabschnitt der Katalyseeinheit und/oder dem Beipasskanal vorgeschalten ist, so dass der Luftstrom durch den Verteilerabschnitt in einen ersten Teilluftstrom für den Warmluftstrom und/oder einen zweiten Teilluftstrom für den Frischluftstrom aufteilbar ist. Als Strömungsrichtung ist die Richtung des Luftstroms zu verstehen, der in der Lüftungsheizvorrichtung verläuft. Teilt sich der Luftstrom im Verteilerabschnitt in den ersten Teilluftstrom und den zweiten Teilluftstrom auf, so weisen diese unabhängige Strömungsrichtungen auf. Die Strömungsrichtungen der Teilluftströme werden im Sammelabschnitt anschließend in eine gemeinsame Strömungsrichtung zusammengefasst.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Lüftungsheizvorrichtung wenigstens ein Steuerelement, insbesondere ein Warmluftsteuerelement, ein Frischluftsteuerelement und/oder ein Hauptventilator, zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms, des ersten Teilluftstrom und/oder des zweiten Teilluftstrom umfasst. Das Warmluftsteuerelement steuert den Warmluftstrom. Das Frischluftsteuerelement steuert den Frischluftstrom. Der Hauptventilator steuert den Luftstrom. Da der erste Teilluftstrom und/oder der zweite Teilluftstrom vom Luftstrom abhängen, steuert der Hauptventilator diese mittelbar.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn das Warmluftsteuerelement, insbesondere ein Warmluftventilator, ausgebildet ist, die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Teilluftstroms für den Warmluftstrom zu steuern. Zusätzlich oder alternativ ist das Frischluftsteuerelement, insbesondere ein Frischluftventilator, ausgebildet, die Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Teilluftstroms für den Frischluftstrom zu steuern. So können der Warmluftstrom und der Frischluftstrom unabhängig voneinander gesteuert werden.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn das Warmluftsteuerelement zwischen dem Verteilerabschnitt und der Katalyseeinheit und/oder im Bereich der Katalyseeinheit und/oder zwischen der Katalyseeinheit und dem Sammelabschnitt angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn das Frischluftsteuerelement zwischen dem Verteilerabschnitt und dem Beipasskanal und/oder im Bereich des Beipasskanals und/oder zwischen dem Beipasskanal und dem Sammelabschnitt angeordnet ist.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn die Lüftungsheizvorrichtung den wenigstens einen Hauptventilator zum Beschleunigen des Luftstroms entlang der Strömungsrichtung umfasst, wobei der Verteilerabschnitt vorzugsweise dem Hauptventilator in Strömungsrichtung nachgeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ ist das Warmluftsteuerelement und/oder das Frischluftsteuerelement dem Hauptventilator nachgeordnet.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Katalyseeinheit und/oder der Sammelabschnitt wenigstens eine Befeuchtungseinrichtung zum Befeuchten des Warmluftstroms umfasst. In der Befeuchtungseinrichtung wird vorzugsweise Wasser in den Warmluftstrom eingebracht und/oder in diesem verdampft. Dadurch kann der Warmluftstrom weiter befeuchtet werden. Aufgrund der erhöhten Temperatur des Warmluftstroms kann das Risiko von Hygieneprobleme, insbesondere Schimmelbildung in der Lüftungsheizvorrichtung und/oder in Zuleitungen zum Raum, minimiert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn dem Sammelabschnitt in Strömungsrichtung ein Zuluftkanal zum Bereitstellen eines Zuluftstroms für einen Raum nachgeordnet ist. In dem Raum können sich beispielsweise Lebewesen und/oder Pflanzen aufhalten, weshalb dieser auch Aufenthaltsraum genannt werden kann. Wie vorstehend bereits beschrieben, kann es sich hierbei um einen Raum in Gebäuden, Hallen, Zelten und/oder Gewächshäusern handeln. Der Luftaustritt des Luftführungssystems kann dabei dem Zuluftkanal vorgeschaltet und/oder nachgeordnet sein.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Lüftungsheizvorrichtung wenigstens einen Wärmetauscher, insbesondere ein Luft-/Luftwärmetauscher, aufweist, wobei der Wärmetauscher über einen Zuluftanschluss mit dem Verteilerabschnitt in Wirkverbindung steht und/oder der Verteilerabschnitt vorzugsweise dem Wärmetauscher in Strömungsrichtung nachgeordnet ist.
Vorteile bringt es mit sich, wenn der Wärmetauscher den Zuluftanschluss für den Verteilerabschnitt, einen Abluftanschluss für den Raum, einen Außenluftanschluss und eine Fortluftanschluss umfasst. Der Wärmetauscher ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein durch den Außenluftanschluss einströmender Außenluftstrom im Wärmetauscher zu dem durch den Zuluftanschluss ausströmenden Luftstrom erwärmt wird und dass ein durch den Abluftanschluss einströmender Abluftstrom im Wärmetauscher zu einem durch den Fortluftanschluss ausströmenden Fortluftstrom abgekühlt wird. Der aus dem Zuluftanschluss ausströmenden Luftstrom wird anschließend über den Lufteinlass und/oder dem Verteilerabschnitt der Lüftungsheizvorrichtung zugeführt. Dadurch kann die Abwärme aus dem Abluftstrom des Raums für die Erwärmung des Luftstroms verwendet werden. Dieser bereits erwärmte bzw. vor konditionierter Luftstrom kann mittels der Katalyseeinheit zu dem Warmluftstrom erwärmt und/oder befeuchtet werden. Zusätzlich oder alternativ kann dieser vorkonditionierte Luftstrom als Frischluftstrom über den Beipasskanal zum Sammelabschnitt geführt werden.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Katalyseeinheit, der Sammelabschnitt, der Verteilerabschnitt, der Beipasskanal, der Wärmetauscher, das wenigstens eine Steuerelement, der Zuluftkanal, der Lufteinlass und/oder der Luftauslass in Wirkverbindung stehen. Als Wirkverbindung ist bei der Lüftungsheizvorrichtung vorzugsweise die strömungsmechanische und/oder thermodynamische Wirkverbindung zu verstehen. So können die in Wirkverbindung stehenden Bauteile Strömungen, Temperaturen und/oder die Feuchtigkeit weitergeben und/oder übertragen.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Katalyseeinheit wenigstens einen Führungskanal zum Führen des ersten Teilluftstroms und/oder des Warmluftstroms, wenigstens einen Katalysator zum Katalysieren des Wasserstoffs, eine elektrische Zusatzheizung zum Erwärmen und/oder Trocknen des Katalysators, einen Mischabschnitt zum Vermischen des ersten Teilluftstroms und des Wasserstoffs, einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor und/oder einen Gassensor zum Bestimmen des Mischverhältnisses des Luft-Wasserstoff-Gemischs umfasst.
Vorteilhafterweise ist die Zusatzheizung als Mantelheizung ausgebildet und/oder erstreckt sich im Bereich des Katalysators um den Verbrennungsabschnitt, insbesondere dessen Rohrabschnitt, herum. Beim Starten der Vorrichtung können auf dem, insbesondere hydrophilen, Katalysator Feuchtebeläge vorhanden sein, die hinderlich für einen zuverlässigen Start der flammenfreien katalytischen Verbrennung sein können. Mit der Zusatzheizung kann der Katalysator vor und/oder während des Startvorgangs erwärmt und/oder getrocknet werden, so dass die als Katalysatoreinheit ausgebildete Reaktionseinheit zuverlässig gestartet werden kann.
Vorzugsweise ist der Temperatursensor in oder im Bereich des Verbrennungsabschnitts angeordnet. Der Temperatursensor in oder im Bereich des Verbrennungsabschnitts dient zur Indikation, ob der Verbrennungsvorgang läuft und Wärme erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ kann dieser bzw. dessen Daten, insbesondere von einer Steuereinrichtung, dazu genutzt werden, um die Menge des zugeführten Wasserstoffs und/oder wenigstens einen der Luftströme zu regeln.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn die Lüftungsheizvorrichtung wenigstens eine Steuereinrichtung mit wenigstens einer Datenschnittstelle umfasst, wobei die Lüftungsheizvorrichtung mittels der Steuereinrichtung vorzugsweise zwischen einer Heizstellung, einem Luftaustauschstellung und/oder einem Mischstellung verstellbar ist. Dadurch kann ein zuverlässiger Start und/oder eine zuverlässige katalytische, flammfreie Verbrennung sicherstellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Temperatursensor, der Gassensor, wenigstens eines der Steuerelemente, die Befeuchtungseinrichtung, die Zusatzheizung, ein Wasserstoffventil, den Feuchtigkeitssensor und/oder ein Raumluftsensor mit der Datenschnittstelle der Steuereinrichtung in Wirkverbindung stehen.
Die Heizleistung der Lüftungsheizvorrichtung kann von der Steuereinrichtung vorzugsweise über die der Mischabschnitt zugeführte Luftmenge und/oder Wasserstoffmenge gesteuert werden. Vorzugsweise erfolgt eine Regulierung des Luftstroms, indem wenigstens eines der Steuerelemente, insbesondere der Warmluftventilator und/oder der Hauptventilator von der Steuereinrichtung entsprechend angesteuert wird. Zusätzlich oder alternativ erfolgt eine Regulierung der Wasserstoffmenge, indem das Wasserstoffventil von der Steuereinrichtung entsprechend angesteuert wird. Dadurch kann der Warmluftstrom reguliert werden.
Zusätzlich oder alternativ erfolgt die Temperaturregelung, insbesondere durch das Warmluftsteuerelement und/oder das Frischluftsteuerelement, derart, dass der Warmluftstrom und/oder der Frischluftstrom gesteuert und/oder geregelt wird. Zum Erhöhen der Temperatur des Zuluftstroms wird das Verhältnis zwischen Warmluftstrom und Frischluftstrom dahingehend verändert, dass mehr Warmluftstrom in den Sammelabschnitt einströmt. Zum Verringern der Temperatur des Zuluftstroms wird das Verhältnis zwischen Warmluftstrom und Frischluftstrom dahingehend verändert, dass mehr Frischluftstrom in den Sammelabschnitt einströmt. Hierfür ist es von Vorteil, wenn die Lüftungsheizvorrichtung mehrere Temperatursensoren und/oder Feuchtigkeitssensoren aufweist, wobei diese vorteilhafterweise in der Katalyseeinheit, im Sammelabschnitt, im Verteilerabschnitt, im Beipasskanal, im Zuluftkanal und/oder im Raum angeordnet sind.
Zusätzlich oder alternativ erhält die Steuereinrichtung von einem Benutzer einen Sollwert, insbesondere eine Soll-Temperatur und/oder eine Soll-Luftfeuchtigkeit. Diese kann von dem Benutzer vorzugsweise über eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle der Lüftungsheizvorrichtung der Steuereinrichtung übermittelt und/oder vorgegeben werden.
Die Steuereinrichtung erhält vorzugsweise über wenigstens einen der Temperatursensoren und/oder dem Raumluftsensor eine Ist-Temperatur und regelt diese durch eine entsprechende Ansteuerung wenigstens eines der Steuerelemente und/oder Wasserstoffventils auf die vom Benutzer vorgegebene Soll-Temperatur ein.
Die Steuereinrichtung erhält vorzugsweise über wenigstens einen der Feuchtigkeitssensoren und/oder dem Raumluftsensor eine Ist-Feuchtigkeit und regelt diese durch eine entsprechende Ansteuerung wenigstens eines der Steuerelemente, der Befeuchtungseinrichtung und/oder des Wasserstoffventils auf die vom Benutzer vorgegebene Soll-Feuchtigkeit ein.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung, insbesondere anhand der vorgegebenen Soll-Temperatur und/oder der Soll-Feuchtigkeit, ein Soll-Mischverhältnis des Luft-Wasserstoff-Gemischs ermitteln. Zusätzlich oder alternativ kann dieses Soll-Mischverhältnis der Steuereinrichtung vorgegeben werden. Zusätzlich oder alternativ können mathematisch und/oder empirisch ermittelte und mit der Soll-Temperatur und/oder der Soll-Feuchtigkeit korrelierende Soll-Mischverhältnis in einem Speicher der Steuereinrichtung abgelegt sein. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese anhand des Soll-Mischverhältnisses das über wenigstens einen der Sensoren, insbesondere des Gassensors, sensierte Ist-Mischverhältnis des Luft-Wasserstoff-Gemischs auf den Soll-Wert einregelt.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn die Katalyseeinheit einen katalytischen Verbrennungsabschnitt, insbesondere eine Verbrennungskammer, umfasst, in der der Katalysator angeordnet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der Katalysator derart in dem Verbrennungsabschnitt angeordnet ist, dass dieser eine durchströmbare Trennwand ausbildet, die den Verbrennungsabschnitt, insbesondere die Verbrennungskammer, in zwei Teilabschnitte, insbesondere zwei Teilkammern, unterteilt.
Vorteile bringt es mit sich, wenn der Katalysator permeabel, insbesondere als Gitter, hydrophil und/oder aus Titan ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist der Katalysator in diesem Fall als durchströmbares Gitter ausgebildet.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Katalysator einen Grundkörper mit röhrenförmigen und/oder wabenförmigen Reaktionskanälen umfasst, wobei der Grundkörper vorzugsweise aus Monolith und/oder Keramik, insbesondere aus Cordierit und/oder AlMg-Silikat, ausgebildet ist. Somit kann der Katalysator konstruktiv einem Fahrzeugkatalysator ähneln, wodurch die Herstellungskosten der Lüftungsheizvorrichtung reduziert werden können. Aufgrund der Ausbildung des Grundkörpers aus Keramik ist dieser zudem temperaturstabil.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn der Katalysator als Abgaskatalysator eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Abgaskatalysatoren von Fahrzeugen sind aufgrund von Massenfertigung in der Beschaffung sehr günstig. Dadurch können die Kosten der Katalyseeinheit und somit der Lüftungsheizvorrichtung deutlich reduziert werden. Hierbei kann sowohl die konstruktive Ausgestaltung des Katalysators, als auch die chemischen Eigenschaften der katalytisch aktiven Beschichtung zur Erzeugung des Warmluftstroms verwendet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Katalysator eine Metalloxid-Beschichtung zur Vergrößerung der Oberfläche und/oder eine Platin-, Rhodium-, Iridium- und/oder Palladium-Beschichtung als katalytisch aktive Schicht umfasst. Die Metalloxid-Beschichtung ist dabei als poröse Beschichtung zur Vergrößerung der Oberfläche ausgebildet. Die Platin-, Rhodium-, Iridium- und/oder Palladium-Beschichtung stellen dabei die katalytisch aktive Substanzen dar.
Zudem ist es von Vorteil, wenn das Luftführungssystem wenigstens eine, insbesondere als Luftfilter ausgebildeten, Luftreinigungseinrichtung umfasst, wobei die Luftreinigungseinrichtung vorzugsweise im Bereich des Lufteinlasses und/oder des Luftauslasses angeordnet ist. So kann der Außenluftstrom, der Luftstrom und/oder der Zuluftstrom gereinigt, insbesondere gefiltert, werden.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn der Verbrennungsabschnitt, insbesondere in dem ersten Teilabschnitt, einen Gemischeinlass für ein Luft-Wasserstoff-Gemisch und, insbesondere in dem zweiten Teilabschnitt, eine Warmluftauslass für den Warmluftstrom umfasst.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Gemischeinlass in Strömungsrichtung an einem ersten Ende des Verbrennungsabschnitts und der Warmluftauslass an einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Verbrennungsabschnitts angeordnet ist.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn die Katalyseeinheit einen Mischabschnitt umfasst, in den Wasserstoff und Luft zuführbar und miteinander zu dem Luft-Wasserstoff-Gemisch vermischbar ist, wobei der Mischabschnitt vorzugsweise einen Einlassöffnung für den ersten Teilluftstrom, einen Wasserstoffeinlass und/oder einen Gemischauslass umfasst
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Einlassöffnung entlang der Strömungsrichtung an einem ersten Ende des Mischabschnitts, der Gemischauslass an einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Mischabschnitts und/oder der Wasserstoffeinlass zwischen diesen beiden Enden angeordnet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der Mischabschnitt von dem Einlassöffnung in Richtung des Gemischauslasses einen sich, insbesondere konisch, verjüngenden ersten Abschnitt, einen, insbesondere zylindrischen und/oder durchmesserkonstanten, zweiten Abschnitt und/oder einen sich, insbesondere konisch, verbreiternden dritten Abschnitt umfasst und/oder dass der Wasserstoffeinlass im Bereich des zweiten Abschnitts angeordnet ist. Dadurch kann eine zuverlässige Vermischung des in den Mischabschnitt strömenden Wasserstoffs mit dem ebenfalls einströmenden Luftstrom sichergestellt werden.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Katalyseeinheit einen Sensorabschnitt, die vorzugsweise zwischen dem Mischabschnitt und dem Verbrennungsabschnitt angeordnet ist, umfasst. Vorzugsweise ist der Gassensor zum Bestimmen des Missverhältnisses des Luft-Wasserstoff-Gemisches in dem Sensorabschnitt angeordnet.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Mischabschnitt, der Sensorabschnitt und/oder der Verbrennungsabschnitt als ein Rohr ausgebildet sind, an dessen einem Ende die Einlassöffnung und an dessen anderem Ende die Auslassöffnung angeordnet ist und/oder dass das Rohr mehrere, insbesondere lösbar, miteinander verbundene Rohrelemente umfasst, die vorzugsweise zumindest eine der Abschnitte aufweisen. Durch die Ausgestaltung als Rohr kann der konstruktive Aufwand reduziert werden. Durch die mehrteilige, mehrere Rohrelemente umfassende, Ausgestaltung kann zudem die Wartung und Reparatur vereinfacht werden.
Demnach kann das Rohr beispielsweise ein erstes Rohrelement mit dem Mischabschnitt, ein zweites Rohrelement mit dem Sensorabschnitt und/oder ein drittes Rohrelement mit dem Verbrennungsabschnitt aufweisen. Diese können in entsprechend korrespondierend ausgebildeten Verbindungsbereichen lösbar miteinander verbunden sein. Vorzugsweise sind die Verbindungsbereiche als Flansche ausgebildet, die mit Schrauben miteinander verschraubt sind. Vorzugsweise ist der Mischabschnitt dem Verteilerabschnitt entlang der Strömungsrichtung nachgeordnet. Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Sammelabschnitt dem Verbrennungsabschnitt nachgeordnet ist. So kann die Befeuchtungseinrichtung an oder in dem Verbrennungsabschnitt und/oder an oder in dem Sammelabschnitt angeordnet sein. Nachfolgend an den Verbrennungsabschnitt ist die Temperatur ausreichend hoch für die Verdampfung des durch die Befeuchtungseinrichtung eingebrachten Wassers.
Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben einer Lüftungsheizvorrichtung vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird an einem Lufteinlass eines Luftführungssystems ein Luftstrom bereitgestellt. Wenigstens ein erster Teilluftstrom des Luftstroms wird, insbesondere durch eine Katalyseeinheit der Lüftungsheizvorrichtung, zu einem Warmluftstrom erwärmt. Zusätzlich oder alternativ wird wenigstens ein zweiter Teilluftstrom des Luftstroms, insbesondere durch einen Beipasskanal der Lüftungsheizvorrichtung, als Frischluftstrom bereitgestellt.
Erfindungsgemäß ist die Lüftungsheizvorrichtung, insbesondere durch eine Steuereinrichtung, zwischen einer Heizstellung, einer Luftaustauschstellung und/oder einer Mischstellung verstellbar.
Die Lüftungsheizvorrichtung ist vorzugsweise gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.
Vorteilhaft ist es, wenn der Luftstrom in der Heizstellung der Lüftungsheizvorrichtung vollständig zu dem Warmluftstrom erwärmt wird und/oder der Luftstrom vollständig in den ersten Teilluftstrom übergeht. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Luftstrom in der Luftaustauschstellung der Lüftungsheizvorrichtung vollständig in den zweiten Teilluftstrom übergeht. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn sich der Luftstrom in der Mischstellung der Lüftungsheizvorrichtung in den ersten Teilluftstrom und in den zweiten Teilluftstrom aufteilt.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

1 eine stark vereinfachte schematische Schnittansicht einer Lüftungsheizvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
2 eine stark vereinfachte schematische Schnittansicht einer Lüftungsheizvorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden für in den verschiedenen Figuren jeweils identische und/oder zumindest vergleichbare Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Die einzelnen Merkmale, deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise werden meist nur bei ihrer ersten Erwähnung ausführlich erläutert. Werden einzelne Merkmale nicht nochmals detailliert erläutert, so entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der bereits beschriebenen gleichwirkenden oder gleichnamigen Merkmale.
1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Schnittansicht einer Lüftungsheizvorrichtung 1 zum Erwärmen eines Luftstroms LS gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Lüftungsheizvorrichtung 1 kann beispielsweise außerhalb eines Gebäudes oder, beispielsweise in einem Technikraum, innerhalb des Gebäudes angeordnet sein.
Die Lüftungsheizvorrichtung 1 weist ein Luftführungssystem 2 auf, durch das der Luftstrom LS entlang einer Strömungsrichtung von wenigstens einem Lufteinlass 3 zu wenigstens einem Luftauslass 4 geleitet bzw. geführt werden kann. Mithilfe wenigstens einer Katalyseeinheit 5 kann durch flammlose Verbrennung von Wasserstoff ein Warmluftstrom WLS erzeugt werden. In einem der Katalyseeinheit 5 in Strömungsrichtung nachgeordneten Sammelabschnitt 6 des Luftführungssystems 2 kann der Warmluftstrom WLS aus der Katalyseeinheit 5 mit einem Frischluftstrom FLS zusammengeführt werden. Die jeweiligen Strömungsrichtungen der einzelnen Luftströme sind im gezeigten Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Pfeilen dargestellt. Als Strömungsrichtung des Luftstroms ist stets die Strömungsrichtung des Luftstroms zu verstehen, der in dem beschriebenen Abschnitt bzw. Bereich des Luftführungssystems 2 strömt.
Der Sammelabschnitt 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Y-Sammler bzw. Hosenstück ausgebildet. Alternativ kann der Sammelabschnitt 6 auch als T-Sammler oder Sammelbox ausgebildet sein. Der Sammelabschnitt 6 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Warmlufteinlass 7 für den Warmluftstrom WLS und einen Frischlufteinlass 8 für den Frischluftstrom FLS auf. Je nach Stellung bzw. Modus der Lüftungsheizvorrichtung 1 strömt durch den Warmlufteinlass 7 der Warmluftstrom WLS und/oder durch den Frischlufteinlass 8 der Frischluftstrom FLS ein.
Der im Sammelabschnitt 6 zusammengeführte und aus dem Sammelabschnitt 6 ausströmenden Luftstrom kann Zuluftstrom ZUS genannt werden, da dieser mittelbar und/oder unmittelbar in einen Raum 16 eingebracht werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Zuluftkanal 15 entlang der Strömungsrichtung des Luftstroms, insbesondere des Zuluftstroms ZUS, dem Sammelabschnitt 6 nachgeordnet, um den Zuluftstrom ZUS für den Raum 16 bereitzustellen. Der Luftauslass 4 des Luftführungssystems 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel am Ende des Zuluftkanal 15 bzw. im Bereich, in dem der Zuluftkanal 15 mit dem Raum 16 in Wirkverbindung steht, angeordnet. Ebenfalls ist es denkbar, dass als Luftauslass 4 der Übergang vom Sammelabschnitt 6 in den Zuluftkanal 15 zu verstehen ist.
Zum Führen des Frischluftstroms FLS entlang dessen Strömungsrichtung ist dem Sammelabschnitt 6 ein Beipasskanal 9 vorgeschaltet. Der Beipasskanal 9 ist vorzugsweise am Frischlufteinlass 8 des Sammelabschnitts 6 angeordnet und/oder steht mit diesem in Wirkverbindung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Beipasskanal 9 und die Katalyseeinheit 5 parallel nebeneinander angeordnet und zueinander parallelgeschaltet.
Um den Luftstrom LS, der durch den Lufteinlass 3 in das Luftführungssystem 2 einströmt, in den Warmluftstrom WLS und den Frischluftstrom FLS aufteilen zu können, weist das Luftführungssystem 2 einen Verteilerabschnitt 10 auf. Der Verteilerabschnitt 10 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel dem Beipasskanal 9 und der Katalyseeinheit 5 vorgeschaltet. Mithilfe des Beipasskanals 9 wird der Luftstrom LS zunächst in einen ersten Teilluftstrom TL1 und einen zweiten Teilluftstrom TL2 aufgeteilt. Der erste Teilluftstrom TL1 wird mittels der Katalyseeinheit 5 vom Verteilerabschnitt 10 zum Sammelabschnitt 6 geführt und/oder durch die Katalyseeinheit 5 zu dem Warmluftstrom WLS erwärmt und/oder befeuchtet. Zum Führen des ersten Teilluftstroms TL1 und/oder des Warmluftstroms WLS kann die Katalyseeinheit 5 wenigstens einen Führungskanal 22 aufweisen und/oder ausbilden. Der zweite Teilluftstrom TL2 wird als Frischluftstrom FLS, insbesondere mittels des Beipasskanals 9, von dem Verteilerabschnitt 10 zum Sammelabschnitt 6 geführt.
Um die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms LS, des ersten Teilluftstroms TL1 und/oder des zweiten Teilluftstroms TL2 steuern zu können, weist die Lüftungsheizvorrichtung 1 wenigstens ein Steuerelement 11,12, 13 auf. Mithilfe eines Hauptventilator 13 kann die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms LS, welcher vorzugsweise in den Verteilerabschnitt 10 einströmt, gesteuert werden. Da vorzugsweise alle Luftströme innerhalb der Lüftungsheizvorrichtung 1 von diesem Luftstrom LS abhängen, kann mittels des Hauptventilators 13 zumindest teilweise bzw. mittelbar die Strömungsgeschwindigkeiten alle Luftströme gesteuert werden.
Zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit des ersten Teilluftstroms TL1 und/des Warmluftstroms WLS weist die Lüftungsheizvorrichtung 1 ein Warmluftsteuerelement 11 auf. Das Warmluftsteuerelement 11 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Katalyseeinheit 5 vorgeschaltet und/oder dem Verteilerabschnitt 10 nachgeordnet. Zudem ist es von Vorteil, wenn das Warmluftsteuerelement 11 als Warmluftventilator ausgebildet ist, um den ersten Teilluftstrom TL1 und/oder den Warmluftstrom WLS beschleunigen zu können. Zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Teilluftstroms TL2 und/oder des Frischluftstroms FLS weist die Lüftungsheizvorrichtung 1 ein Frischluftsteuerelement 12 auf. Das Frischluftsteuerelement 12 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel dem Beipasskanal 9 vorgeschaltet und/oder dem Verteilerabschnitt 10 nachgeordnet. Zudem ist es von Vorteil, wenn das Frischluftsteuerelement 12 als Frischluftventilator ausgebildet ist, um den zweiten Teilluftstrom TL2 und/oder den Frischluftstrom FLS beschleunigen zu können.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Warmluftsteuerelement 11 und das Frischluftsteuerelement 12 beispielhaft dem Verteilerabschnitt 10 nachgeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann das Warmluftsteuerelement 11 und/oder das Frischluftsteuerelement 12 im Bereich der Katalyseeinheit 5 bzw. im Bereich des Beipasskanals 9 angeordnet und/oder dem Sammelabschnitt 6 vorgeschalten sein. Auch ist es vorstellbar, dass lediglich der Hauptventilator 13 den Luftstrom LS beschleunigt und das Warmluftsteuerelement 11 und/oder das Frischluftsteuerelement 12 als, insbesondere im Verteilerabschnitt 10 angeordnete, Steuerklappen zum Steuern des Warmluftstroms WLS und/oder des Frischluftstroms FLS ausgebildet sind.
Die Katalyseeinheit 5 umfasst wenigstens einen Katalysator 23 zum Katalysieren des Wasserstoffs, wenigstens eine elektrische Zusatzheizung 24 zum Erwärmen und/oder Trocknen des Katalysators 23, einen Mischabschnitt 25 zum Mischen eines Luft Wasserstoff-Gemischs, einen Temperatursensor 26, einen Gassensor 27 zum Bestimmen des Mischverhältnisses des Luft-Wasserstoff-Gemischs, einen katalytischen Verbrennungsabschnitt 33 und/oder einen Sensorabschnitt 34.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind das Warmluftsteuerelement 11, der Mischabschnitt 25, der Sensorabschnitt 34 und/oder der Verbrennungsabschnitt 33 entlang der Strömungsrichtung des ersten Teilluftstroms TL1 und/oder des Warmluftstroms WLS beispielhaft nacheinander angeordnet. Der erste Teilluftstrom TL1 strömt vom Verteilerabschnitt 10 in das Warmluftsteuerelement 11 ein und/oder wird von diesem als Warmluftventilator ausgebildeten Warmluftsteuerelement 11 beschleunigt.
Anschließend strömt der erste Teilluftstrom TL1 in den Mischabschnitt 25 ein. In dem Mischabschnitt 25 wird der erste Teilluftstrom TL1 mit Wasserstoff vermischt, sodass das Luft-Wasserstoff-Gemisch bildbar ist. Zum Einbringen des Wasserstoffs weist der Mischabschnitt 25, insbesondere als Mischkammer, eine Wasserstoffzuleitung 35 auf.
Um eine zuverlässige Vermischung des in den Mischabschnitt 25 strömenden Wasserstoffs mit dem ebenfalls einströmenden ersten Teilluftstrom TL1 sicherstellen zu können, umfasst der Mischabschnitt 25 von einer Einlassöffnung des Mischabschnitts in Richtung eines Gemischauslasses des Mischabschnitts einen sich, insbesondere konisch, verjüngenden ersten Abschnitt, einen, insbesondere zylindrischen und/oder durchmesserkonstanten, zweiten Abschnitt und/oder einen sich, insbesondere konisch, verbreiternden dritten Abschnitt. Hierbei ist die Wasserstoffzuleitung 35 im Bereich des zweiten Abschnitts angeordnet. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Form kann ein Differenzdruck zwischen dem ersten Abschnitt und dem dritten Abschnitt entstehen. Diese Differenz führt zum sogenannten Venturi-Effekt, mittels welchem der erste Teilluftstrom TL1 zusätzlich oder alternativ zum Warmluftsteuerelement 11 beschleunigbar ist. Das Luft-Wasserstoff-Gemisch strömt anschließend aus dem Gemischauslass des Mischabschnitts 25 aus und in den Sensorabschnitt 34 ein.
Der Sensorabschnitt 34 ist dem Mischabschnitt 25 entlang der Strömungsrichtung des Warmluftstroms WLS nachgeordnet. Innerhalb des Sensorabschnitts 34 ist beispielsweise der Gassensor 27 zum Bestimmen des Mischverhältnisses des Luft-Wasserstoff-Gemisches angeordnet. Der Sensorabschnitt 34 kann als Sensorkammer ausgebildet sein.
Nachfolgend an den Mischabschnitt 25 und dem Sensorabschnitt 34 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Verbrennungsabschnitt 33 angeordnet. In dem Verbrennungsabschnitt 33 ist der Katalysator 23 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Katalysator 23 derart in dem Verbrennungsabschnitt 33 angeordnet, dass dieser eine durchströmbare Trennwand ausbildet, die den Verbrennungsabschnitt 33 in zwei Teilabschnitte, unterteilt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Katalysator 23 als durchströmbares Gitter ausgebildet. Ferner kann der Katalysator 23 hydrophil ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Katalysator 23 aus Titan und/oder mit einer Metalloxid-Platin-Beschichtung ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann der Katalysator 23 ähnlich zu einem Abgaskatalysator eines Fahrzeugs ausgebildet sein. Ein entsprechender Katalysator 23 ist unter anderem im Ausführungsbeispiel 2 dargestellt.
Der Verbrennungsabschnitt 33 umfasst in dem ersten Teilabschnitt, einen Gemischeinlass für das Luft-Wasserstoff-Gemisch und in dem zweiten Teilabschnitt eine Auslassöffnung für den erwärmten und/oder befeuchteten Warmluftstrom WLS. Gemäß des gezeigten Ausführungsbeispiels ist der Gemischeinlass in Strömungsrichtung des Warmluftstroms WLS an einem ersten Ende des Verbrennungsabschnitts 33 und die Auslassöffnung an einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Verbrennungsabschnitts 33 angeordnet. Die Auslassöffnung ist dabei gleichzeitig die Auslassöffnung der Katalyseeinheit 5. Nachgeordnet an die Auslassöffnung des Verbrennungsabschnitts 33 ist der Sammelabschnitt 6 angeordnet. So kann der Warmluftstrom WLS aus der Auslassöffnung des Verbrennungsabschnitts 33 in den Warmlufteinlass 7 des Sammelabschnitts 6 einströmen.
Im Verbrennungsabschnitt 33 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Befeuchtungseinrichtung 14 zum Befeuchten des Warmluftstroms WLS angeordnet. Aufgrund der erhöhten Temperatur kann dem Warmluftstrom WLS, insbesondere ohne hygienische Probleme, weitere Feuchtigkeit hinzugefügt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Befeuchtungseinrichtung 14 im Sammelabschnitt 6, insbesondere vor dem Zusammenführen des Warmluftstroms WLS mit dem Frischluftstrom FLS, angeordnet sein.
Die Katalyseeinheit 5 umfasst zusätzlich oder alternativ eine, insbesondere elektrische, Zusatzheizung 24 zum Erwärmen und/oder Trocknen des Katalysators 23. Demnach können beim Starten der Lüftungsheizvorrichtung 1 auf dem, insbesondere hydrophilen, Katalysator 23 Feuchtebeläge vorhanden sein, die hinderlich für einen zuverlässigen Start der flammenfreien katalytischen Verbrennung sein können. Mit der Zusatzheizung 24 kann der Katalysator 23 vor und/oder während des Startvorgangs erwärmt und/oder getrocknet werden, so dass die Katalyseeinheit 5 zuverlässig gestartet werden kann. Die Zusatzheizung 24 kann, wie dargestellt, als Mantelheizung ausgebildet sein. In diesem Fall befindet sich die Zusatzheizung 24 bzw. ein ringförmiges Heizelement der Zusatzheizung 24 außerhalb des Verbrennungsabschnitts 33. Die Mantelheizung ist dann am Außenumfang des Verbrennungsabschnitts 33 im Bereich des Katalysators 23 angeordnet. Infolgedessen wird der Katalysator 23 von der Zusatzheizung 24 mittelbar über das Gehäuse des Verbrennungsabschnitts 33 beheizt.
Zur Überwachung des Startvorgangs und/oder der flammenfreien katalytischen Verbrennung umfasst die Katalyseeinheit 5 den Temperatursensor 26, der in dem Verbrennungsabschnitt 33, im Bereich des Verbrennungsabschnitts 33 und/oder im Sammelabschnitt 6 angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Temperatursensor 26, wie in 1 dargestellt, in dem zweiten Teilabschnitt angeordnet. Zusätzlich zum Temperatursensor 26 kann, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt, ein Feuchtigkeitssensor 31 innerhalb des Verbrennungsabschnitts 33 angeordnet sein. Der Temperatursensor 26 und der Feuchtigkeitssensor 31 können als eine Sensoreinheit ausgebildet sein.
Um den konstruktiven Aufwand der Lüftungsheizvorrichtung 1, insbesondere der Katalyseeinheit 5, gering zu halten, sind Mischabschnitt 25, der Sensorabschnitt 34 und/oder der Verbrennungsabschnitt 33 als Rohr ausgebildet. Um eine einfache Wartung und Reparatur zu gewährleisten, umfasst das Rohr mehrere Rohrelemente, wobei der Mischabschnitt 25 in einem ersten Rohrelement, der Sensorabschnitt 34 in einem zweiten Rohrelement und/oder der Verbrennungsabschnitt 33 in einem dritten Rohrelement angeordnet ist. Die einzelnen Rohrelemente können dabei mittels, vorzugsweise als Flansche ausgebildete, Verbindungsbereiche miteinander.
Um die Abwärme aus dem Raum 16 zu nutzen, kann die Lüftungsheizvorrichtung 1, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt, einen Wärmetauscher 17 umfassen und/oder der Wärmetauscher 17 kann der Lüftungsheizvorrichtung 1 vorgeschalten sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wärmetauscher 17 um einen Luft-/Luft-Wärmetauscher und/oder einen Kreuzstromwärmetauscher, wobei der Wärmetauscher 17 im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Zuluftanschluss 18 mit dem Verteilerabschnitt 10 in Wirkverbindung steht.
Der Wärmetauscher 17 umfasst den Zuluftanschluss 18 für den Verteilerabschnitt 10, einen Abluftanschluss 19 für den Raum 16, einen Außenluftanschluss 20 und eine Fortluftanschluss 21. Vorzugsweise ist der Wärmetauscher 17 derart ausgebildet, dass ein durch den Außenluftanschluss 20 einströmender Außenluftstrom AUS im Wärmetauscher 17 zu dem durch den Zuluftanschluss 18 ausströmenden Luftstrom LS erwärmt wird. Zusätzlich oder alternativ wird ein durch den Abluftanschluss 19 einströmender Abluftstrom ABS im Wärmetauscher 17 zu einem durch den Fortluftanschluss 21 ausströmenden Fortluftstrom FOS abgekühlt wird.
Zum Steuern weist die Lüftungsheizvorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 28 auf. Mittels der Steuereinrichtung 28 kann unter anderem die Katalyseeinheit 5 gesteuert werden. Mittels wenigstens einer Datenschnittstelle 29 und/oder wenigstens einer mit der Datenschnittstelle 29 angebundenen Steuerleitung 36 kann die Steuereinrichtung 28 mit dem Temperatursensor 26 und/oder mit dem Feuchtigkeitssensor 31 in dem Verbrennungsabschnitt 33 und/oder mit der Zusatzheizung 24 an dem Katalysator 23 und/oder der Befeuchtungseinrichtung 14 in Wirkverbindung stehen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung 28 mittels der Datenschnittstelle 29 und/oder der Steuerleitung 36 mit einem Wasserstoffventil 30 in Wirkverbindung steht, welches die Menge des Wasserstoffs, der durch die Wasserstoffzuleitung 35 strömt, steuert.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hauptventilator 13 dem Wärmetauscher 17 vorgeschalten und/oder an dem Außenluftanschluss 20 angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann der Hauptventilator 13 dem Wärmetauscher 17 nachgeordnet und/oder dem Verteilerabschnitt 10 der Lüftungsheizvorrichtung 1 vorgeschaltet sein. Darüber hinaus ist der Lufteinlass 3 des Luftführungssystems 2 im gezeigten Ausführungsbeispiel am Verteilerabschnitt 10 angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann der Wärmetauscher 17 Bestandteil des Luftführungssystems 2 sein, so dass der Lufteinlass 3 am Außenluftanschluss 20 des Wärmetauschers 17 angeordnet sein kann.
Mit den vom Temperatursensor 26 der Katalyseeinheit 5 an die Steuereinrichtung 28 übermittelten Daten, kann von der Steuereinrichtung 28, insbesondere durch eine Regelung der Zusatzheizung 24 und/oder des Wasserstoffventils 30, ein Entzünden des Luft-Wasserstoff-Gemischs und/oder eine Explosion vermieden werden. Wie vorstehend erwähnt, wird in der Mischabschnitt 25, insbesondere über das Wasserstoffventil 30 und/oder von der Steuereinrichtung 28 geregelt und/oder gesteuert. Hierfür umfasst der Mischabschnitt 25 die Einlassöffnung für den ersten Teilluftstrom TL1, die Wasserstoffzuleitung 35 für Wasserstoff und/oder den Gemischauslass. Über den Gemischauslass wird das Luft-Wasserstoff-Gemisch dem Sensorabschnitt 34 zugeführt. Zum Steuern des ersten Teilluftstroms TL1 und/oder des zweiten Teilluftstroms TL2 kann das Warmluftsteuerelement 11, das Frischluftsteuerelement 12 und/oder der Hauptventilator 13 ebenfalls mit der Steuereinrichtung 28 in Wirkverbindung stehen.
Zusätzlich oder alternativ umfasst die Lüftungsheizvorrichtung 1 im gezeigten Ausführungsbeispiel weitere Temperatursensoren 26 und Feuchtigkeitssensoren 31. Beispielhaft sind hier jeweils ein Temperatursensor 26 und Feuchtigkeitssensor 31 im Bereich des Abluftanschluss 19 des Raums 16, am Außenluftanschluss 20 des Wärmetauschers 17, im Verteilerabschnitt 10 und/oder im Bereich des Zuluftanschluss 18 des Raums 16 angeordnet.
Ebenfalls ist es vorstellbar, dass wenigstens einer der Temperatursensoren 26 und/oder einer der Feuchtigkeitssensoren 31 bei alternativen Ausführungsformen der Lüftungsheizvorrichtung 1 entfällt. Zudem ist es vorstellbar, dass wenigstens ein weiterer bzw. zusätzlicher Temperatursensor 26 und/oder Feuchtigkeitssensor 31 in oder an der Lüftungsheizvorrichtung 1, am Wärmetauscher 17 und/oder im Raum 16 angebracht ist.
Zusätzlich weist der Raum 16 im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Raumluftsensor 32 auf. Der Raumluftsensor 32 kann beispielhaft die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit innerhalb des Raums 16 sensieren. Ebenfalls ist es vorstellbar, dass der Raumluftsensor 32 eine Soll-Temperatur und/oder eine Soll-Feuchtigkeit für den Raum 16 vorgibt und/oder eine Eingabeeinrichtung zum manuellen Eingeben der Soll-Temperatur und/oder der Soll-Feuchtigkeit umfasst. Die Temperatursensoren 26, Feuchtigkeitssensoren 31 und/oder der Raumluftsensor 32 stehen mit der Steuereinrichtung 28 mittels der wenigstens einen Datenschnittstelle 29 und/oder der wenigstens einen Steuerleitung 36 in Wirkverbindung. Zusätzlich oder alternativ steht auch der Wärmetauscher 17 mit der Steuereinrichtung 28 in Wirkverbindung.
Mittels der Steuereinrichtung 28 ist die Lüftungsheizvorrichtung 1 zwischen einer Heizstellung, einer Luftaustauschstellung und/oder einer Mischstellung verstellbar. In der Heizstellung der Lüftungsheizvorrichtung 1 wird der Luftstrom LS vollständig zu dem Warmluftstrom WLS erwärmt und/oder geht der Luftstrom LS vollständig in den ersten Teilluftstrom TL1 über. Hierbei steuert die Steuereinrichtung 28 wenigstens eines der Steuerelemente 11, 12, 13, insbesondere das Frischluftsteuerelement 12, derart, dass am Sammelabschnitt 6 kein Frischluftstrom FLS einströmt. Das Warmluftsteuerelement 11 kann in der Heizstellung derart gesteuert werden, dass die Soll-Temperatur und/oder Soll-Feuchtigkeit im Raum 16 erreicht wird. Hierdurch kann vorzugsweise eine maximale Erwärmung und/oder Befeuchtung des Raums 16 mit möglichst geringem Luftaustausch gewährleistet werden. Zusätzlich kann in der Heizstellung mittels dem Wasserstoffventil 30 die Wasserstoffzufuhr und/oder mittels der Befeuchtungseinrichtung 14 der Feuchtigkeitseintrag gesteuert werden, so dass dadurch eine exakte Steuerung der Temperatur und/oder (Luft-)Feuchtigkeit im Raum 16 gewährleistet werden kann.
In der Luftaustauschstellung der Lüftungsheizvorrichtung 1 geht der Luftstrom LS vollständig in den zweiten Teilluftstrom TL2 über. Hierbei steuert die Steuereinrichtung 28 wenigstens eines der Steuerelemente 11, 12, 13, insbesondere das Warmluftsteuerelement 11, derart, dass am Sammelabschnitt 6 kein Warmluftstrom WLS einströmt. Das Frischluftsteuerelement 12 kann in der Luftaustauschstellung derart gesteuert werden, dass der gewünschte Luftaustausch gewährleistet wird. Zusätzlich oder alternativ kann in der Luftaustauschstellung der Lüftungsheizvorrichtung 1 das Wasserstoffventil 30, die Zusatzheizung 24 und/oder die Befeuchtungseinrichtung 14 geschlossen und/oder abgeschaltet werden. Der Hauptventilator 13 und/oder das Frischluftsteuerelement 12 steuert hierbei die Strömungsgeschwindigkeit des Frischluftstroms FLS und somit die Geschwindigkeit des Luftaustauschs im Raum 16.
In der Mischstellung der Lüftungsheizvorrichtung 1 teilt sich der Luftstrom LS in den ersten Teilluftstrom TL1 und in den zweiten Teilluftstrom TL2 auf. Somit strömen am Sammelabschnitt 6 sowohl der Warmluftstrom WLS, als auch der Frischluftstrom FLS ein und werden dort zu dem Zuluftstrom ZUS für den Raum 16 zusammengeführt. Die Katalyseeinheit 5 wird mit dem ersten Teilluftstrom TL1 und/oder dem Warmluftstrom WLS und der optionale Beipasskanal 9 mit dem zweiten Teilluftstrom TL2 und/oder dem Frischluftstrom FLS durchströmt. Mittels dem Warmluftsteuerelement 11, dem Frischluftsteuerelement 12, dem Wasserstoffventil 30 und/oder der Befeuchtungseinrichtung 14 kann die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit des Zuluftstroms ZUS gesteuert und/oder eingestellt werden. Mittels der Informationen des Wärmetauschers 17, der Temperatursensoren 26, der Feuchtigkeitssensoren 31 und/oder dem Raumluftsensor 32 kann so die Soll-Temperatur und/oder die Soll-Feuchtigkeit des Zuluftstroms ZUS und/oder der im Raum 16 befindlichen Luft eingestellt werden.
Zudem weist das Luftführungssystem 2 wenigstens eine, insbesondere als Luftfilter ausgebildeten, Luftreinigungseinrichtung 39 auf, wobei die Luftreinigungseinrichtung 39 vorzugsweise im Bereich des Lufteinlasses 3 und/oder des Luftauslasses 4 angeordnet ist. So kann der Außenluftstrom AUS, der Luftstrom LS und/oder der Zuluftstrom ZUL gereinigt, insbesondere gefiltert, werden.
2 zeigt eine stark vereinfachte schematische Schnittansicht einer Lüftungsheizvorrichtung 1 zum Erwärmen eines Luftstroms LS gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel. Ähnlich zum Ausführungsbeispiel der 1 kann auch die hier dargestellte Lüftungsheizvorrichtung 1 beispielsweise außerhalb eines Gebäudes oder beispielsweise in einem Technikraum innerhalb des Gebäudes angeordnet sein. Auch kann die hier dargestellte Lüftungsheizvorrichtung 1 in eine bestehende Lüftungsanlage eines Gebäudes integriert werden.
Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel der 1 weist auch im Ausführungsbeispiel der 2 die Lüftungsheizvorrichtung 1 das Luftführungssystem 2 mit dem wenigstens einen Lufteinlass 3 und dem wenigstens einen Luftauslass 4 auf. Auch eine Katalyseeinheit 5 zum flammlosen Verbrennen von Wasserstoff, das zwischen dem Lufteinlass 3 und dem Luftauslass 4 angeordnet ist, ist gezeigt. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 1 ist im Ausführungsbeispiel der 2 der Sammelabschnitt 6 als Sammelraum und/oder der Verteilerabschnitt 10 als Verteilerraum ausgebildet.
Die hier dargestellte Lüftungsheizvorrichtung 1 kann beispielsweise am Lufteinlass 3 mit einem Wärmetauscher 17 gemäß 1 verbunden sein. Ebenfalls ist es vorstellbar, dass am Lufteinlass 3 der Abluftstrom ABS des Raums 16 oder der Außenluftstrom AUS in das Luftführungssystem 2 eingesaugt wird. Der Luftauslass 4 kann unmittelbar oder mittelbar an dem Raum 16 angeordnet werden, so dass der Zuluftstrom ZUS in den Raum 16 einbringbar ist.
Das Ausführungsbeispiel der 2 zeigt ein außenseitiges Rohr, das als Luftführungssystem 2 bezeichnet werden kann. Innerhalb des Luftführungssystems 2 ist vorzugsweise konzentrisch, die Katalyseeinheit 5 angeordnet. Um die Katalyseeinheit 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein ringförmiger Beipasskanal 9 ausgebildet. Das Frischluftsteuerelement 12 ist dabei als ringförmiger Frischluftventilator ausgebildet. Das Warmluftsteuerelement 11 ist innerhalb des Führungskanals 22 der Katalyseeinheit 5 angeordnet und beschleunigt somit den Warmluftstrom WLS und/oder den ersten Teilluftstrom TL1.
Zusätzlich ist im Ausführungsbeispiel der 2 der Katalysator 23 mit einem Grundkörper 37 und röhrenförmigen und/oder wabenförmigen Reaktionskanälen 38 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Grundkörper 37 aus Monolith und/oder Keramik ausgebildet und/oder weist eine Metalloxid-Beschichtung zur Vergrößerung der Oberfläche und/oder eine Platin-, Rhodium-, Iridium- und/oder Palladium-Beschichtung als katalytisch aktive Schicht auf. Alternativ kann der Katalysator 23 ähnlich zum Ausführungsbeispiel der 1 ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Katalysator 23 der 1 entsprechend dem Katalysator 23 der 2 ausgebildet sein.
Für eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Katalyseeinheit 5 kann als Katalysator 23 ein Abgaskatalysator eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, verbaut werden. Entsprechende Abgaskatalysatoren sind beispielsweise als Ersatzteil bestellbar und können in der Katalyseeinheit 5 verwendet werden.
Im Ausführungsbeispiel der 2 ist für eine einfachere Darstellung keine Steuereinrichtung 28 gezeigt. Hierbei ist es vorstellbar, dass eine Steuereinrichtung 28, insbesondere mittels des Steuerleitungen 36, mit den in der 2 dargestellten Temperatursensoren 26, Feuchtigkeitssensoren 31, Steuerelementen 11, 12, 13 und/oder dem Wasserstoffventil 30 in Wirkverbindung steht. Die Regelung und/oder Steuerung kann entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren erfolgen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Lüftungsheizvorrichtung
2: Luftführungssystem
3: Lufteinlass
4: Luftauslass
5: Katalyseeinheit
6: Sammelabschnitt
7: Warmlufteinlass
8: Frischlufteinlass
9: Beipasskanal
10: Verteilerabschnitt
11: Warmluftsteuerelement
12: Frischluftsteuerelement
13: Hauptventilator
14: Befeuchtungseinrichtung
15: Zuluftkanal
16: Raum
17: Wärmetauscher
18: Zuluftanschluss
19: Abluftanschluss
20: Außenluftanschluss
21: Fortluftanschluss
22: Führungskanal
23: Katalysator
24: Zusatzheizung
25: Mischabschnitt
26: Temperatursensor
27: Gassensor
28: Steuereinrichtung
29: Datenschnittstelle
30: Wasserstoffventil
31: Feuchtigkeitssensor
32: Raumluftsensor
33: Verbrennungsabschnitt
34: Sensorabschnitt
35: Wasserstoffzuleitung
36: Steuerleitung
37: Grundkörper
38: Reaktionskanäle
39: Luftreinigungseinrichtung
LS: Luftstrom
WLS: Warmluftstrom
FLS: Frischluftstrom
TL1: erster Teilluftstrom
TL2: zweiter Teilluftstrom
ZUS: Zuluftstrom
AUS: Außenluftstrom
ABS: Abluftstrom
FOS: Fortluftstrom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4614176 A [0003]

Claims

Lüftungsheizvorrichtung (1) zum Erwärmen eines Luftstroms (LS), mit einem Luftführungssystem (2), das wenigstens einen Lufteinlass (3) und einen entlang einer vorgesehenen Strömungsrichtung des Luftstroms (LS) nachgeordneten Luftauslass (4) umfasst, und mit wenigstens einer Katalyseeinheit (5) zum flammlosen Verbrennen von Wasserstoff, die in dem Luftführungssystem (2) zwischen dem Lufteinlass (3) und dem Luftauslass (4) angeordnet ist, so dass wenigstens ein Teil des Luftstroms (LS) durch die Katalyseeinheit (5) hindurchführbar und zu einem Warmluftstrom (WLS) erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungssystem (2) einen der Katalyseeinheit (5) in Strömungsrichtung nachgeordneten Sammelabschnitt (6) aufweist, in dem der Warmluftstrom (WLS) der Katalyseeinheit (5) mit einem Frischluftstrom (FLS) zusammenführbar ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelabschnitt (6) einen Warmlufteinlass (7) für den Warmluftstrom (WLS) und einen Frischlufteinlass (8) für den Frischluftstrom (FLS) umfasst, so dass der Warmluftstrom (WLS) und/oder der Frischluftstrom (FLS) im Sammelabschnitt (6) gesammelt und/oder vermischt wird.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Luftauslass (4) an dem Sammelabschnitt (6) angeordnet ist und/oder dem Sammelabschnitt (6) in Strömungsrichtung nachgeordnet ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungssystem (2) wenigstens einen Beipasskanal (9) zur Bereitstellung des Frischluftstroms (FLS) umfasst, wobei der Beipasskanal (9) vorzugsweise den Lufteinlass (3) und den Frischlufteinlass (8) des Sammelabschnitts (6) verbindet.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beipasskanal (9) und die Katalyseeinheit (5) zueinander parallelgeschalten sind.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungssystem (2) wenigstens einen Verteilerabschnitt (10) aufweist, wobei der Verteilerabschnitt (10) vorzugsweise den Lufteinlass (3) umfasst und/oder dem wenigstens einen Lufteinlass (3) in Strömungsrichtung nachgeordnet ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerabschnitt (10) der Katalyseeinheit (5) und/oder dem Beipasskanal (9) vorgeschalten ist, so dass der Luftstrom (LS) durch den Verteilerabschnitt (10) in einen ersten Teilluftstrom (TL1) für den Warmluftstrom (WLS) und/oder einen zweiten Teilluftstrom (TL2) für den Frischluftstrom (FLS) aufteilbar ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelabschnitt (6) als Sammler, insbesondere als Y-Sammler, T-Sammler und/oder Sammelbox, und/oder der Verteilerabschnitt (10) als Verteiler, insbesondere als Y-Verteiler, T-Verteiler und/oder Verteilerbox ausgebildet ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsheizvorrichtung (1) wenigstens ein Steuerelement (11, 12, 13), insbesondere ein Warmluftsteuerelement (11), ein Frischluftsteuerelement (12) und/oder ein Hauptventilator (13), zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms (LS), des ersten Teilluftstrom (TL1) und/oder des zweiten Teilluftstrom (TL2) umfasst.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmluftsteuerelement (11), insbesondere ein Warmluftventilator, ausgebildet ist, die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Teilluftstroms (TL1) für den Warmluftstrom (WLS) zu steuern und/oder das Frischluftsteuerelement (12), insbesondere ein Frischluftventilator, ausgebildet ist, die Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Teilluftstroms (TL2) für den Frischluftstrom (FLS) zu steuern.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmluftsteuerelement (11) zwischen dem Verteilerabschnitt (10) und der Katalyseeinheit (5) und/oder im Bereich der Katalyseeinheit (5) und/oder zwischen der Katalyseeinheit (5) und dem Sammelabschnitt (6) und/oder das Frischluftsteuerelement (12) zwischen dem Verteilerabschnitt (10) und dem Beipasskanal (9) und/oder im Bereich des Beipasskanals (9) und/oder zwischen dem Beipasskanal (9) und dem Sammelabschnitt (6) angeordnet ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsheizvorrichtung (1) den wenigstens einen Hauptventilator (13) zum Beschleunigen des Luftstroms (LS) entlang der Strömungsrichtung umfasst, wobei der Verteilerabschnitt (10) vorzugsweise dem Hauptventilator (13) in Strömungsrichtung nachgeordnet ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalyseeinheit (5) und/oder der Sammelabschnitt (6) wenigstens eine Befeuchtungseinrichtung (14) zum Befeuchten des Warmluftstroms umfasst.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sammelabschnitt (6) in Strömungsrichtung ein Zuluftkanal (15) zum Bereitstellen eines Zuluftstroms (ZUS) für einen Raum (16) nachgeordnet ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsheizvorrichtung (1) wenigstens eine Wärmetauscher (17), insbesondere ein Luft-/Luftwärmetauscher, aufweist, wobei der Wärmetauscher (17) über einen Zuluftanschluss (18) mit dem Verteilerabschnitt (10) in Wirkverbindung steht und/oder der Verteilerabschnitt (10) vorzugsweise dem Wärmetauscher (17) in Strömungsrichtung nachgeordnet ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (17) den Zuluftanschluss (18) für den Verteilerabschnitt (10), einen Abluftanschluss (19) für den Raum (16), einen Außenluftanschluss (20) und eine Fortluftanschluss (21) umfasst, wobei der Wärmetauscher (17) vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass ein durch den Außenluftanschluss (20) einströmender Außenluftstrom (AUS) im Wärmetauscher (17) zu dem durch den Zuluftanschluss (18) ausströmenden Luftstrom (LS) erwärmt wird und dass ein durch den Abluftanschluss (19) einströmender Abluftstrom (ABS) im Wärmetauscher (17) zu einem durch den Fortluftanschluss (21) ausströmenden Fortluftstrom (FOS) abgekühlt wird.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalyseeinheit (5), der Sammelabschnitt (6), der Verteilerabschnitt (10), der Beipasskanal (9), der Wärmetauscher (17), das wenigstens eine Steuerelement (11, 12, 13), der Zuluftkanal (15), der Lufteinlass (3) und/oder der Luftauslass (4) in Wirkverbindung stehen.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalyseeinheit (5) wenigstens einen Führungskanal (22), wenigstens einen Katalysator (23), eine elektrische Zusatzheizung (24), einen Mischabschnitt (25), einen Temperatursensor (26), einen Feuchtigkeitssensor (31) und/oder einen Gassensor (27) umfasst.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsheizvorrichtung (1) wenigstens eine Steuereinrichtung (28) mit wenigstens einer Datenschnittstelle (29) umfasst, wobei die Lüftungsheizvorrichtung (1) mittels der Steuereinrichtung (28) vorzugsweise zwischen einem Heizstellung, einem Luftaustauschstellung und/oder einem Mischstellung verstellbar ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (26), der Gassensor (27), wenigstens eines der Steuerelemente (11, 12, 13), die Befeuchtungseinrichtung (14), die Zusatzheizung (24), ein Wasserstoffventil (30), den Feuchtigkeitssensor (31) und/oder ein Raumluftsensor (32) mit der Datenschnittstelle (29) der Steuereinrichtung (28) in Wirkverbindung stehen.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (23) einen Grundkörper (37) mit röhrenförmigen und/oder wabenförmigen Reaktionskanälen (38) umfasst, wobei der Grundkörper (37) vorzugsweise aus Monolith und/oder Keramik, insbesondere aus Cordierit und/oder AlMg-Silikat, ausgebildet ist.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (23) eine Metalloxid-Beschichtung zur Vergrößerung der Oberfläche und/oder eine Platin-, Rhodium-, Iridium- und/oder Palladium-Beschichtung als katalytisch aktive Schicht umfasst.
Lüftungsheizvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungssystem (2) wenigstens eine, insbesondere als Luftfilter ausgebildeten, Luftreinigungseinrichtung (39) umfasst, wobei die Luftreinigungseinrichtung (39) vorzugsweise im Bereich des Lufteinlasses (3) und/oder des Luftauslasses (4) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Lüftungsheizvorrichtung (1), vorzugsweise einer Lüftungsheizvorrichtung (1) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, bei der an einem Lufteinlass (3) eines Luftführungssystems (2) ein Luftstrom (LS) bereitgestellt wird, wobei wenigstens ein erster Teilluftstrom (TL1) des Luftstroms (LS) zu einem Warmluftstrom (WLS) erwärmt wird, und/oder wenigstens ein zweiter Teilluftstrom (TL2) des Luftstroms (LS), als Frischluftstrom (FLS) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsheizvorrichtung (1) zwischen einer Heizstellung, einer Luftaustauschstellung und/oder einer Mischstellung verstellbar ist.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (LS) in der Heizstellung der Lüftungsheizvorrichtung (1) vollständig zu dem Warmluftstrom (WLS) erwärmt wird und/oder der Luftstrom (LS) vollständig in den ersten Teilluftstrom (TL1) übergeht, der Luftstrom (LS) in der Luftaustauschstellung der Lüftungsheizvorrichtung (1) vollständig in den zweiten Teilluftstrom (TL2) übergeht, und/oder sich der Luftstrom (LS) in der Mischstellung der Lüftungsheizvorrichtung (1) in den ersten Teilluftstrom (TL1) und in den zweiten Teilluftstrom (TL2) aufteilt.