DE4423851A1 - Luftentfeuchter für schwer belüftbare oder nicht beheizbare Innenräume - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft einen Luftentfeuchter für schwer belüftbare oder nicht beheizbare Innenräume. Das Gerät eignet sich zur Trockenhaltung bzw. Ent­ feuchtung von Lager- und Abstellräumen, Garagen, Kellern, Schiffsinnenräumen, schwer belüftbaren Zimmern, Schrank- bzw. Gehäuseinnenräumen mit feuch­ tigkeitsempfindlichem Inhalt u. a., in denen eine Trocknung nach den im fol­ genden beschriebenen Verfahren nicht in Betracht kommt.

Zweck

Die Verringerung der Luftfeuchtigkeit ist ein wirksames Mittel beispielsweise gegen Korrosion, Holzfäulnis, Bildung von Spor und durch Feuchtigkeit be­ dingte Funktionsstörungen von elektrischen Geräten. Die Luftentfeuchtung in Innenräumen ist üblicherweise mit großem Energieaufwand (Beheizung) oder apparativem Aufwand (stationäre Klimaanlagen mit Verdampfer-Kältemaschi­ nen) verbunden. Der Luftentfeuchter soll auf wirtschaftliche Weise die Luft­ feuchtigkeit in schwer belüftbaren oder nicht beheizbaren Innenräumen senken.

Stand der Technik und Kritik zum Stand der Technik

Ein gängiges Verfahren zur Reduzierung der Luftfeuchtigkeit in Innenräumen ist die Raumbeheizung in Verbindung mit einer begrenzten Entlüftung der erwärmten Luft. Dieses Verfahren ist jedoch mit einem hohen Energiever­ brauch verbunden und für schwer bzw. nicht belüftbare oder nicht beheizbare Innenräume unmöglich.

Klimaanlagen mit Verdampfer-Kältemaschinen entfeuchten die Raumluft durch Kondensation von Luftfeuchtigkeit an einer gekühlten Fläche. Diese Luftentfeuchter besitzen große Entfeuchtungsleistungen und werden heutzu­ tage häufig zur Entfeuchtung von Schwimmhallen eingesetzt. Sie sind aber wegen des benötigten Kompressors und der benötigten Verdampferflüssigkeits­ leitungen aufwendig in der Herstellung und aufgrund ihres Gewichts meist nur stationär einsetzbar. Das Verfahren der Verdampfer-Kältemaschinen gestattet keine wirtschaftliche Anpassung an kleinere Entfeuchtungsleistungen, wie sie in den oben genannten Anwendungsgebieten benötigt werden.

Hygroskopische Salze oder Flüssigkeiten können ebenfalls zur Entfeuchtung von Innenräumen verwendet werden. Die Entsorgung der dabei anfallenden Stoffe bzw. Erneuerung des hygroskopischen Stoffes ist jedoch mit einem hohen Wartungsaufwand verbunden.

Ein Luftentfeuchter für unbeheizbare Innenräume, der auf der Anwendung von Peltier-Elementen beruht, wird in der Offenlegungsschrift DE 42 27 148 A1 beschrieben. Dabei erfolgt die Luftentfeuchtung an einer Oberfläche, die durch ein Peltier-Element gekühlt wird. Die zu trocknende Luft streicht durch Kon­ vektionsbewegung zunächst an der, durch ein Peltier-Element, gekühlten Ober­ fläche vorbei, verliert dabei einen Teil ihrer Feuchtigkeit, streicht sodann durch Konvektion entlang der, durch das Peltier-Element, erwärmten Oberfläche und nimmt die Verlustwärme des Peltier-Elements auf. Dabei muß das als Wärmepumpe betriebene Peltier-Element die zu entfeuchtende Luft unter den Taupunkt abkühlen und die, durch Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der gekühlten Oberfläche freiwerdende Energie abführen, so daß die kleine Kühl­ leistung des Peltier-Elements nicht ausreichen kann, die Luftfeuchtigkeit im gewünschten Maß zu verringern bzw. ein Peltier-Element mit größerer Kühl­ leistung verwendet werden muß. Desweiteren wird die Abwärme des Peltier- Elements nur an die entfeuchtete Luft abgegeben. Dieser Luftstrom reicht jedoch alleine nicht aus, um die an der Warmseite des Peltier-Elements ent­ stehende Wärme effektiv abzuführen. Beim Betrieb des Luftentfeuchters wird sich deshalb an der Warmseite des Peltier-Elements eine Temperatur einstel­ len, die wesentlich höher ist als die Temperatur der zu entfeuchtenden Luft. Da die Kühlleistung der Peltier-Elemente mit zunehmender Temperaturdiffe­ renz zwischen Kalt- und Warmseite des Peltier-Elements sinkt, führt die oben beschriebene Methode der Verlustwärmeabführung zu einer wesentlichen Ver­ schlechterung der Entfeuchtungsleistung des Luftentfeuchters.

Aufgabe

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Luftfeuchtigkeit in schwer belüftbaren oder nicht beheizbaren Innenräumen wirtschaftlich zu senken.

Lösung

Diese Aufgabe wird durch einen Luftentfeuchter mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst, indem die Entfeuchtung der Luft in schwer belüft­ baren oder nicht beheizbaren Innenräumen durch Kondensation an einer Ober­ fläche erfolgt, die durch ein oder mehrere Peltier-Elemente gekühlt wird und die anschließend entfeuchtete und gekühlte Luft über einen Wärmetauscher die zu entfeuchtende Luft vorkühlt. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile be­ stehen insbesondere darin, daß durch die Verwendung eines Wärmetauschers, in dem die entfeuchtete und gekühlte Luft Wärme von der zu entfeuchten­ den Luft aufnimmt, das als Wärmepumpe betriebene Peltier-Element im idea­ len Fall nur die, durch Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der gekühlten Oberfläche freiwerdende Energie abführen und nicht die zu entfeuchtende Luft noch zusätzlich unter den Taupunkt abkühlen muß. Damit ist die Entfeuch­ tungsleistung des Luftentfeuchters insbesondere bei geringem Feuchtigkeitsge­ halt der Raumluft sehr hoch. Aufgrund der Verwendung eines Wärmetau­ schers wird die eingesetzte elektrische Energie optimal ausgenutzt, so daß die Entfeuchtung der Luft wirtschaftlich erfolgt und die an der Warmseite des Peltier-Elements entstehende Abwärme in der Regel zu keiner nennenswer­ ten Aufheizung der Raumluft führt. Desweiteren erfolgt die Entfeuchtung der Raumluft im Gegensatz zu einer Raumbeheizung in Verbindung mit einer be­ grenzten Entlüftung der erwärmten Luft unter geringem Energieaufwand und damit wirtschaftlich. Eine gesonderte Be- und Entlüftung des Innenraumes ist nicht erforderlich, wodurch das zu trocknende Luftvolumen begrenzt bleibt und bereits eine geringe Kühlleistung des oder der Peltier-Elemente in Verbin­ dung mit einem Wärmetauscher ausreicht, um bei kontinuierlichem Betrieb die Luftfeuchtigkeit dauerhaft zu senken. Weiterhin lassen sich mit der Erfin­ dung, durch die Anwendung der kleinen Peltier-Elemente, kompakte Geräte konstruieren, die tragbar und flexibel an wechselnden Orten einsetzbar sind. Da im Gegensatz zu Raumluftentfeuchtern mit Verdampfer-Kältemaschinen keine Kompressoren und Verdampferflüssigkeitsleitungen benötigt werden, ist der unter Patentanspruch 1 beschriebene Luftentfeuchter günstiger herzustel­ len und aufgrund der wenigen Komponenten wartungsfrei und somit für einen Dauereinsatz geeignet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im Patentanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht durch eine, an der Peltierwarmseite, mit Hilfe eines elektrischen Lüfters hervorgerufenen Luftströmung, eine effektive, technisch einfache, kostengünstige und damit wirtschaftliche Kühlung der Warmseite des Peltier-Elements. Eine zweite Wei­ terbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht, die entstehende Abwärme durch ein Kühlmittel abzuführen. Die Verwendung eines Kühlmittels ermöglicht z. B. den Transport der Abwärme aus dem schwer belüftbaren oder nicht beheiz­ baren Innenraum. Eine Entfeuchtung ohne gleichzeitige Erwärmung des In­ nenraums ist möglich. Dies ist z. B. in Innenräumen mit verderblichen Waren erwünscht. Desweiteren ermöglicht die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin­ dung nach Patentanspruch 2 eine, aufgrund der hohen Wärmekapazität des Kühlmittels, sehr effektive Abführung der Abwärme. Eine effektive Kühlung der Warmseite des oder der Peltier-Elemente ist von großer Wichtigkeit, da da­ durch eine große Entfeuchtungsleistung des Luftentfeuchters erreicht werden kann und damit die Entfeuchtung wirtschaftlich erfolgt.

Mehrere Ausgestaltungen zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit sind in den Patentansprüchen 3 und 4 beschrieben. Durch einen Sensor kann die Luft­ feuchtigkeit und/oder die Temperatur an der Oberfläche, die durch ein oder mehrere Peltier-Elemente gekühlt wird, bestimmt werden und das/die damit erhaltenen Signale zur Steuerung der Durchflußmenge und/oder zur Steuerung der Kühlleistung des oder der Peltier-Elemente angewandt werden. Damit wird ermöglicht, den Luftentfeuchter entsprechend den Erfordernissen opti­ mal zu betreiben oder nach Erreichen des gewünschten Entfeuchtungsgrades der Luft abzuschalten. Eine Vereisung der, durch ein oder mehrere Peltier- Elemente gekühlten Oberfläche kann durch die vorteilhaften Ausgestaltungen nach Patentanspruch 4 verhindert oder entfernt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in dem Patent­ anspruch 5 beschrieben. Durch einen Sensor kann die Temperatur an der Oberfläche, die durch ein oder mehrere Peltier-Elemente erwärmt wird, be­ stimmt und das damit erhaltene Signal zur Steuerung der Kühlleistung des Kühlkörpers und/oder zur Steuerung der Kühlleistung des oder der Peltier- Elemente angewandt werden. Dadurch kann die Entfeuchtungsleistung des Luftentfeuchters, zusätzlich zu den Maßnahmen nach den Patentansprüchen 3 und 4, den Erfordernissen angepaßt werden.

Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 6 er­ möglicht, die Entfeuchtungsleistung, die Luftfeuchtigkeit, den Betriebszustand des Luftentfeuchters usw. über Lämpchen bzw. Display anzuzeigen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 7 ermöglicht, durch den modularen Aufbau des Luftentfeuchters, die Entfeuch­ tungsleistung entsprechend den Erfordernissen des Innenraumes anzupassen. Ein modularer Aufbau des Luftentfeuchters gestattet desweiteren einen ko­ stengünstigeren Herstellungsprozeß.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung als Skizze dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Abb. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Patentanspruch 1.

Die zu entfeuchtende Raumluft tritt durch die Lufteintrittsöffnung 9 oben in das Gehäuse ein und gelangt in den Wärmetauscher. Sie umströmt darin die Kühlrippen eines Kühlkörpers 6, der in der Abbildung durch eine kamm­ artige Struktur schematisch dargestellt ist. Diese Kühlrippen sind so aus­ gebildet, daß die zu entfeuchtende Luft effektiv gekühlt werden kann. Die abgekühlte Luft streicht anschließend über die Oberfläche, die durch ein oder mehrere Peltier-Elemente 1 unter den Taupunkt der Luft gekühlt wird. Diese Oberfläche wird durch die Oberfläche eines Kühlkörpers mit Kühlrippen 7 ge­ bildet und ist durch eine kammartige Struktur schematisch dargestellt. Die durch Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der gekühlten Oberfläche entste­ henden Wassertropfen werden mit einer trichterförmigen Vorrichtung in einem Abfluß 3 gesammelt. Nach dem Vorbeistreichen der Luft an der gekühlten Oberfläche 7, gelangt die nun kalte und entfeuchtete Luft nochmals in den Wärmetauscher. Sie umströmt darin die Kühlrippen eines Kühlkörpers 8, der in der Abbildung durch eine kammartige Struktur schematisch darge­ stellt ist. Im Wärmetauscher sind die Kühlkörper 6 und 8 wärmeleitend verbunden, so daß die entfeuchtete und gekühlte Luft durch die Aufnahme von Wärme der zu entfeuchtenden Luft erwärmt wird. Die entfeuchtete und wieder erwärmte Luft tritt durch die Öffnung 11 und wird durch den elek­ trischen Lüfter 4 aus dem Gehäuse geblasen. Durch eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Öffnung 9 oder 11 kann die Durchflußmenge der zu ent­ feuchtenden Luft und damit die Verweildauer der zu entfeuchtenden Luft im Luftentfeuchter variiert werden. Die an dem Peltier-Element 1 entste­ hende Abwärme wird an einen Kühlkörper mit Kühlrippen 5 abgegeben. Der Kühlkörper ist durch eine kammartige Struktur schematisch dargestellt. Durch den elektrischen Lüfter 4 wird an der Lufteintrittsöffnung 10 im unteren Teil des Gehäuses Luft angesaugt. Durch Vorbeistreichen der Luft an der erwärm­ ten Oberfläche des Kühlkörpers 5 nimmt die Luft die Abwärme des Peltier- Elements 1 auf und wird beim elektrischen Lüfter 4 oben aus dem Gehäuse geblasen. In dem Ausführungsbeispiel wird der Luftstrom, der nacheinan­ der über die Kühlkörper 6, 7 und 8 geführt wird und der Luftstrom, der nur über den Kühlkörper 5 geführt wird nur durch einen elektrischen Lüfter erzeugt. Der elektrische Lüfter 4 bläst die entfeuchtete Luft und die zur Abführung der Abwärme benutzte Luft aus dem Gehäuse und vermischt sie dabei. Der Wärmetauscher und die Oberfläche, die durch ein oder mehrere Peltier-Elemente gekühlt wird, sind durch die Isolierung 2 von der Umgebung und der Warmseite des Peltier-Elements bzw. dem Kühlkörper an der Warm­ seite des Peltier-Elements thermisch getrennt.

Claims (7)

1. Luftentfeuchter für schwer belüftbare oder nicht beheizbare Innenräume, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfeuchtung der Luft durch Kondensa­ tion an einer Oberfläche erfolgt, die durch ein oder mehrere Peltier-Elemente gekühlt wird, so, daß die zu entfeuchtende Luft zunächst durch einen Wärme­ tauscher geführt und dabei gekühlt wird, anschließend an der kalten Oberfläche, die durch ein oder mehrere Peltier-Elemente gekühlt wird, vorbeistreicht, da­ bei einen Teil ihrer Feuchtigkeit abgibt und sodann die entfeuchtete und kalte Luft der zu entfeuchtenden Luft im Wärmetauscher Wärme entzieht, wobei die, an der anderen Seite des oder der Peltier-Elemente, entstehende Abwärme an einen Kühlkörper abgegeben wird und die Lufteintrittsöffnung für die zu entfeuchtende Luft und die Luftaustrittsöffnung für die entfeuchtete Luft der­ art angeordnet sind, daß nur ein vernachlässigbarer Anteil der entfeuchteten Luft erneut in die Lufteintrittsöffnung der zu entfeuchtenden Luft angesaugt wird und das bei der Entfeuchtung entstehende Wasser mit einer trichterförmi­ gen Vorrichtung in einem Abfluß gesammelt wird.

2. Gerät nach Patentanspruch (1), dadurch gekennzeichnet, daß der unter Patentanspruch (1) beschriebene Kühlkörper durch eine Oberfläche mit ei­ nem, durch einen elektrischen Lüfter hervorgerufenen und über die Oberfläche des Kühlkörpers streichenden Luftstrom oder durch einen Körper mit darin strömendem Kühlmittel realisiert wird.

3. Gerät nach Patentanspruch (1) oder (2), dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Sensor die Luftfeuchtigkeit bestimmt und das damit erhaltene Signal zur Steuerung der Peltier-Kühlleistung und/oder der Durchflußmenge der zu ent­ feuchtenden Luft verwendet wird.

4. Gerät nach Patentanspruch (1), (2) oder (3), dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Temperaturfühler die Temperatur an der Oberfläche, die durch ein oder mehrere Peltier-Elemente gekühlt wird, bestimmt und das damit erhal­ tene Signal zur Steuerung der Peltier-Kühlleistung und/oder der Durchfluß­ menge der zu entfeuchtenden Luft verwendet wird.

5. Gerät nach Patentanspruch (1), (2), (3) oder (4), dadurch gekennzeich­ net, daß durch einen Temperaturfühler die Temperatur an der Oberfläche, die durch ein oder mehrere Peltier-Elemente erwärmt wird, bestimmt und das damit erhaltene Signal zur Steuerung der Peltier-Kühlleistung und/oder der Kühlleistung des Kühlkörpers verwendet wird.

6. Gerät nach Patentanspruch (1), (2), (3), (4) oder (5), dadurch gekennzeich­ net, daß die nach Patentansprüchen (3), (4) und/oder (5) erhaltenen Signale direkt oder nach Verarbeitung angezeigt werden.

7. Gerät nach Patentanspruch (1), (2), (3), (4), (5) oder (6), dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gerät modular aufgebaut wird.