EP4567335A1 - System zur verwendung in einem lüftungsgerät und lüftungsgerät - Google Patents

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EP4567335A1
EP4567335A1 EP24210485.9A EP24210485A EP4567335A1 EP 4567335 A1 EP4567335 A1 EP 4567335A1 EP 24210485 A EP24210485 A EP 24210485A EP 4567335 A1 EP4567335 A1 EP 4567335A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
heating element
cooling
heating
board element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24210485.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Boxhammer
Olaf Diederich
Andreas Boldt
Benjamin Pistorius
Andreas WARKENTIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Original Assignee
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stiebel Eltron GmbH and Co KG filed Critical Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Publication of EP4567335A1 publication Critical patent/EP4567335A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F24F7/00—Ventilation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
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    • F24H3/0411—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between for domestic or space-heating systems
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    • H05B2203/023—Heaters of the type used for electrically heating the air blown in a vehicle compartment by the vehicle heating system

Definitions

  • the present invention relates to the field of ventilation devices and, in particular, to a system for use in a ventilation device.
  • Ventilation units are used for room ventilation in buildings and enable the control of supply air into the building and exhaust air from the building, whereby the air is typically filtered and/or heat is recovered.
  • Heating elements are typically used in ventilation units in the outside air flow area to preheat the cold air to a certain level, especially in winter. This ensures that the heat exchanger remains ice-free and prevents damage to the heat exchanger due to ice formation.
  • a triac component is usually used.
  • An object underlying the present invention is to provide a powerful heating element for a ventilation device and at the same time to ensure a simple structure of the ventilation device.
  • a system for use in a ventilation device, the system comprising: (i) a heating element configured to heat air flowing from an inlet side of the heating element in a flow direction to an outlet side of the heating element, (ii) a circuit board element aligned along the flow direction and configured to support electronic components at least on a first side of the circuit board element, wherein the first side of the circuit board element faces the heating element, (iii) at least one triac component arranged on the first side of the circuit board element and electrically connected to the heating element, and (iv) a cooling element arranged along the circuit board element on the first side of the circuit board element and at least largely covering the first side of the circuit board element, wherein the cooling element is positioned between the circuit board element and the heating element such that the cooling element is arranged parallel to the flow direction.
  • the system according to the invention enables reliable cooling for at least one triac component, so that a more powerful heating element can be provided in a ventilation unit while ensuring a simple design of the ventilation unit.
  • the system is designed and configured for use in a ventilation unit.
  • the system comprises a heating element, wherein the heating element is configured to heat air flowing from an inlet side of the heating element in a flow direction to an outlet side of the heating element.
  • the heating element preferably comprises openings between the inlet side of the heating element and the outlet side of the heating element, so that air can flow through the openings of the heating element from the inlet side of the heating element to the outlet side of the heating element.
  • the air to be heated is to be understood in particular as an air stream.
  • the heating element is preferably cuboid-shaped, with the heating element more preferably having a grid-like structure.
  • the heating element is designed to be heated electrically, i.e. the heating element is designed to convert electrical energy into thermal energy.
  • the system further comprises a circuit board element, wherein the circuit board element is aligned along the flow direction.
  • the circuit board element is preferably plate-shaped and has a first side and a second side.
  • the circuit board element is further configured to support electronic components on at least a first side of the circuit board element.
  • Electronic components can comprise any components provided for operating the heating element and/or for operating other components of the ventilation device.
  • the electronic components on the first side of the circuit board element comprise at least one triac component.
  • the first side of the circuit board element faces the heating element.
  • "Facing” here means that the heating element is arranged at least largely on the first side of the circuit board element.
  • a perpendicular line perpendicular to the first side of the circuit board element does not necessarily have to be directed toward the heating element, nor does the heating element have to be arranged entirely on the first side of the circuit board element.
  • the system further comprises at least one triac component.
  • the triac component is arranged on the first side of the circuit board element.
  • the triac component is provided and configured to operate the heating element.
  • the triac component is then electrically connected to the heating element.
  • the triac component can also be provided and configured to operate other components of the ventilation unit.
  • the system further comprises a cooling element, wherein the cooling element is arranged along the circuit board element on the first side of the circuit board element.
  • the cooling element is preferably plate-shaped and has a first side and a second side.
  • the cooling element is designed to cover the first side of the circuit board element at least for the most part, preferably completely. "Covering” here means that the cooling element is designed to at least largely enclose the first side of the circuit board element.
  • the cooling element is thus designed to protect the first side of the circuit board element at least for the most part, preferably completely, from external influences.
  • the cooling element can thus preferably be understood as a housing element of the first side of the circuit board element.
  • the second side of the cooling element faces the first side of the circuit board element.
  • the first side of the cooling element then faces the heating element.
  • the cooling element is directly connected to the circuit board element and thereby held to the cooling element.
  • the cooling element and the circuit board element are then designed to be connected to one another, for example by gluing, plugging, screwing, locking, etc.
  • the cooling element is positioned between the circuit board element and the heating element such that the cooling element extends over the heating element parallel to the flow direction.
  • the system has an arrangement of the elements perpendicular to the flow direction in the following order: circuit board element, cooling element, heating element.
  • the expansion of the cooling element along the flow direction is greater than the expansion of the heating element against the flow direction.
  • the heating element is arranged substantially perpendicular to the circuit board element, and the cooling element is arranged substantially parallel to the circuit board element.
  • substantially perpendicular here means that it is not necessary for the invention that the heating element and the circuit board element be exactly perpendicular to one another. It is sufficient if the heating element and the circuit board element are tilted to one another, with the angle between the heating element and the circuit board element preferably occupying an angle in the range of 90°, for example, 90° ⁇ 10°.
  • Substantially parallel means that it is not necessary for the invention that the circuit board element and the cooling element be exactly parallel to one another. It is sufficient if the circuit board element and the cooling element run side by side, with the angle between the cooling element and the circuit board element preferably occupying an angle in the range of 0°, for example, 0° ⁇ 10°.
  • the circuit board element and the cooling element are arranged relative to one another such that the triac component is in direct contact with the cooling element.
  • Direct contact also exists if the triac component is in contact with the cooling element via a connecting element, such as a thermal paste.
  • the system further comprises a first housing element configured to cover the heating element on the inlet side of the heating element.
  • the first housing element is preferably a grid element.
  • the first housing element is preferably arranged parallel to the heating element. Accordingly, in this embodiment, air flowing through the heating element first flows through the first housing element and then through the heating element.
  • the system further preferably comprises a second housing element which is designed at least to cover a second side of the circuit board element opposite the first side.
  • the second housing element is further designed to cover the electronic components on the second side of the circuit board element.
  • the second housing element and the cooling element can be understood as the housing of the circuit board element, which is designed to protect the circuit board element and in particular electrical components on the circuit board element from external influences.
  • the second housing element and the cooling element are designed to protect the circuit board element, and in particular electronic components on the circuit board element, from external influences.
  • the circuit board element is then housed at least by the second housing element and the cooling element.
  • the second housing element has at least one projection in the direction of the second side of the circuit board element. Furthermore, the second housing element and the circuit board element are preferably arranged relative to one another such that the projection is in direct contact with the circuit board element. Particularly preferably, the second housing element and the circuit board element are arranged relative to one another such that the projection exerts a predefined pressure on the circuit board element. This ensures that the circuit board element, and thus the triac component, is pressed onto the cooling element with the predefined pressure, thus allowing heat to be dissipated to the cooling element.
  • the cooling element is a plate, which may have recesses, projections, locking means, etc.
  • the plate is particularly preferably made of metal to ensure particularly good heat transfer.
  • the plate is made of aluminum. Alternatively, only parts of the plate may be made of metal or aluminum.
  • the cooling element further preferably comprises beads.
  • the beads can be understood as notches.
  • the beads are preferably arranged on the second side of the cooling element, which is opposite the first side of the circuit board element.
  • the heating element and the circuit board element are connected to one another, in particular screwed, in such a way that the circuit board element is held to the heating element.
  • the heating element and the circuit board element are connected to one another in such a way that the heating element is held to the circuit board element.
  • the heating element and the circuit board element can also be latched, glued, or otherwise detachably or permanently connected to one another in order to be held against one another.
  • the circuit board element has at least one wave-shaped opening for connection, in particular screwing, to the heating element.
  • the wave-shaped openings have the advantage that the connection, in particular screwing, of the circuit board element to the heating element places little or no stress on the circuit board element, and in particular on the electronic components arranged on the first side and/or the second side of the circuit board element.
  • the circuit board element has at least one point-shaped opening for connection to a temperature safety element on the heating element.
  • the temperature safety element can be included in the system according to the invention.
  • the invention further relates to a ventilation device with an outside air duct, wherein the outside air duct has an outside opening.
  • the ventilation device comprises a heat exchanger, wherein the heat exchanger is connected to the outside air duct in such a way that air passes through the outside opening into the outside air duct and to the heat exchanger.
  • the ventilation device comprises a system according to the invention according to one of the above embodiments, wherein the system is arranged within the ventilation device in such a way that The heating element is arranged in the outside air duct between the outside opening and the heat exchanger, and the circuit board element is arranged on the outside air duct.
  • "on the outside air duct” means that the circuit board element is arranged on a wall region of the outside air duct.
  • the circuit board element is arranged on the outside air duct in such a way that the cooling element functions as a wall region of the outside air duct.
  • a method is proposed as defined in claim 11, namely a method for using a ventilation device, wherein the ventilation device has an outside air duct, wherein the outside air duct has an outside opening, and wherein a heating element is arranged in the outside air duct.
  • the method according to the invention comprises the following steps: (i) heating an air flow flowing through the heating element by the heating element, (ii) prior to heating, cooling a cooling element via the air flow flowing through the outside air duct, (iii) cooling an electronic component via the cooling element, and (iv) covering the electronic component via the cooling element.
  • the electronic component is a triac component.
  • the method preferably comprises operating the heating element via the triac component.
  • Fig. 1 shows a schematic representation to illustrate a first embodiment of the system 100 according to the invention.
  • the system 100 is intended and configured for use in a ventilation device.
  • the system 100 has a heating element 110.
  • a heating element 110 In Fig. 1 In particular, a first housing element 140 can be seen, under which the heating element 110 is arranged.
  • the heating element 110 is designed to heat air flowing from the inlet side of the heating element 110 in a flow direction S to an outlet side of the heating element 110. In Fig. 1 the flow direction S is shown from top to bottom.
  • the system 100 also has a circuit board element 120.
  • a second housing element 150 can be seen, behind which the circuit board element 120 is arranged.
  • the circuit board element 120 is aligned along the flow direction S.
  • the circuit board element 120 is designed to support electronic components at least on a first side of the circuit board element 120.
  • the first side of the circuit board element 120 faces the heating element 110.
  • the system 100 includes at least one triac component disposed on the first side of the circuit board element 120 and facing the heating element 110 and electrically connected to the heating element 110.
  • the system 100 further comprises a cooling element 130, which is arranged along the circuit board element 120 on the first side of the circuit board element 120 and at least largely covers the first side of the circuit board element 120.
  • the cooling element 130 is thus arranged between the circuit board element 120 and the heating element 110, or between the triac component and the heating element 110.
  • the cooling element 130 is positioned between the circuit board element 120 and the heating element 110 such that the cooling element 130 protrudes beyond the heating element 110 against the flow direction S. This is particularly true in Fig. 2 to recognize.
  • Fig. 2 shows a schematic representation to illustrate the first embodiment of the system according to the invention from a different perspective.
  • Fig. 2 It can be seen that the cooling element 130 projects beyond the heating element 110 in the opposite direction to the flow direction S.
  • the cooling element 130 also projects beyond the first housing element 140 in the opposite direction to the flow direction S.
  • the cooling element 130 has a first side and a second side, wherein Fig. 2 at least a part of the first side of the cooling element 130, which faces the heating element 110, can be seen.
  • the cooling element 130 and the second housing element 150 can be understood as a closed housing for the circuit board element 120.
  • Fig. 3 shows a schematic sectional view to illustrate the first embodiment of the system 100 according to the invention.
  • the sectional view shows the heating element 110, the circuit board element 120 and the cooling element 130, the first housing element 140 and the second housing element 150.
  • the heating element 110 is mechanically connected to the circuit board element 120 and is held on the circuit board element 120. Additionally or alternatively, the heating element 110 can also be connected to the cooling element 130 and held on the cooling element 130. In this case, the cooling element 130 is further connected to the circuit board element 120 and held on the circuit board element 120.
  • the cooling element 130 and the circuit board element 120 are shown (at least largely) spaced apart from each other, wherein the cooling element 130 and the circuit board element 120 have contact points, in particular through the one or more triac components (see Fig. 5 ).
  • Fig. 4 shows a schematic representation to illustrate the first embodiment of the system 100 according to the invention from yet another perspective.
  • a temperature safety element 160 can be seen, which is arranged between the first housing element 140 and the heating element 110.
  • Fig. 5 shows a further schematic sectional view to illustrate the first embodiment of the system according to the invention.
  • the circuit board element 120 and the cooling element 130 can be seen in section, with a second side of the circuit board element 120 in Fig. 5 is directed downwards, a first side of the circuit board element 120 is directed upwards, a second side of the cooling element 130 is directed downwards and a first side of the cooling element 130 is directed upwards.
  • Fig. 5 a triac component 121 and a triac component 122 can be seen.
  • the second housing element 150 has projections 151, 152.
  • the projections 151, 152 are in direct contact with the circuit board element 120 and exert a predefined pressure on the circuit board element 120 (in Fig. 5 from bottom to top). This pressure then presses the triac components 121, 122 against the cooling element 130.
  • Fig. 6 shows a schematic representation to illustrate a first embodiment of a circuit board element 120.
  • the second side of the circuit board element can be seen, whereby the triac components 121, 122, which are arranged on the back of the circuit board element 120, can be seen through holes in the circuit board element.
  • the circuit board element 120 has wave-shaped openings 123, 124 provided for connection to the heating element 110.
  • the circuit board element 120 also has a plurality of point-shaped openings 125 provided, among other things, for connection to a temperature safety element 160 positioned on the heating element.
  • Further electronic components 126, 127, 128, and 129 are arranged on the second side of the circuit board element 120.
  • the further electronic components 126, 127, 128, and 129 are covered by the second housing element 150 in the assembled state.
  • the electronic components on the first side of the circuit board element 120 are covered by the cooling element 130, and the electronic components on the second side of the circuit board element 120 are covered by the second housing element 150, thus protecting them from external influences.
  • Fig. 7 shows a schematic flow diagram of an embodiment of the method 200 according to the invention.
  • the method 200 is carried out using a ventilation device according to the invention.
  • the ventilation device has an outside air duct, wherein the outside air duct has an outside opening. Furthermore, a heating element is arranged in the outside air duct.
  • a first step 210 of the method 200 an air stream flowing through the heating element is heated by the heating element.
  • a cooling element is cooled by the air stream flowing through the outside air duct.
  • an electronic component is cooled by the cooling element.
  • the electronic component is further covered by the cooling element.
  • the electronic component can be a triac component, which is provided and configured in particular to operate the heating element.
  • Preheating is useful to prevent damage caused by ice formation in the heat exchanger and, last but not least, to ensure that the pressure loss and thus also the energy consumption and noise level of the ventilation unit remain constant.
  • a triac component is usually used.
  • the triac component is typically housed in a main electronics compartment, encased, for example, in EPS and/or sheet metal.
  • the triac's waste heat cannot be dissipated passively, so additional fans would be required to cool the triac component. These fans would massively increase device noise and manufacturing costs.
  • the invention solves the above-mentioned problems by installing the triac component with the heating element, which can also be called a heating register, on, preferably in, the outside air duct.
  • the triac element and the heating element are housed in a (common) housing, i.e., the heating register housing.
  • the heating register housing can be formed by the first housing element, the second housing element, and the cooling element. This allows the waste heat to be directly and effectively used to heat the outside air volume flow.
  • the heating element is, for example, a PTC heating register.
  • the triac component is typically located on a circuit board element, which can also be called a printed circuit board.
  • This circuit board element can be a separate triac board.
  • the heating element is screwed directly to the circuit board element.
  • the connection terminals of the heating element such as the PTC heating register, are screwed directly to the circuit board element (for fastening and power supply).
  • the triac component is preferably positioned on the back of the circuit board (toward the cooling element) and, more preferably, rests against the heat sink (possibly with the use of thermal paste, etc.).
  • the cooling element itself is preferably made of aluminum to increase thermal conductivity and is arranged between the heating element and the circuit board element, preferably without touching the connection terminals of the heating register.
  • the cold outside air (less than -3°C when the heating element is in use) preferably flows from above, first through a grid housing which corresponds to the first housing element, and then through the heating element, so that the cold air flow also flows along the cooling element, which is preferably designed as a cooling plate, and absorbs the waste heat from the cooling element.
  • a temperature safety element (fusible link) is preferably provided above the heating element, i.e., on one of the heating element's input sides. This interrupts the neutral connection if the temperature exceeds a certain limit.
  • These cables are preferably also screwed to the printed circuit board element, for example, using a ring terminal. This eliminates the need for additional connectors.
  • a ring terminal can be screwed directly to the heating element's neutral terminal, so only one additional screw point needs to be provided on the printed circuit board element.
  • Heating element connections can be, for example: NLNL N.
  • the above embodiments have the following advantages: Due to a direct connection between the heating element and the circuit board element, for example by screws, no additional cables and/or connectors are necessary.
  • the waste heat from the triac component is used effectively to heat the outside air, eliminating the need for active cooling of the electronics compartment.
  • the board is optimally protected from external influences (dust, moisture). Due to the preferred double-sided assembly of the board, some of the feet/soldering points of the electronic components protrude. At these points, the cooling element, which is preferably a heat sink, can be provided with beads to prevent interruptions. This provides better protection. The beads are also useful for maintaining the minimum clearances to the conductive components (creepage distances).
  • the circuit board in the heating element offers the preferred option of implementing an additional triac component.
  • Each triac component can be controlled individually, potentially providing additional control options that can help with EMC problems (e.g., flicker).
  • additional temperature sensors can be accommodated on the circuit board element to measure, for example, triac temperatures or the temperature of the outside air.
  • temperature safety elements can be implemented using the circuit board element in the heating element housing.
  • the preferred wave-shaped screw-on contour (clearances) of the circuit board element reduces the force acting on the entire circuit board element (force relief). Deformation caused by excessive screw-on forces occurs only in the wave crests and has a reduced effect on the entire circuit board element. This provides better protection for the circuit paths.
  • a temperature safety element can, for example, be easily attached to the circuit board element using ring terminals (no additional connectors).
  • the circuit board element is preferably SMD-mountable, and the triac components are preferably assembled fully automatically. This enables simple production.
  • the second housing element which is preferably made of plastic and can correspond to a front cover of the circuit board element, is preferably designed such that, after assembly, it exerts direct pressure on the circuit board element and thus on the triac component, causing the triac component in turn to press on the cooling element. This ensures contact between the triac component and the cooling element and guarantees good heat dissipation.
  • the invention relates to a system for use in a ventilation device, the system comprising: (i) a heating element configured to heat air flowing from an inlet side of the heating element in a flow direction to an outlet side of the heating element, (ii) a circuit board element aligned along the flow direction and configured to carry electronic components at least on a first side of the circuit board element, wherein the first side of the circuit board element faces the heating element, (iii) at least one triac component arranged on the first side of the circuit board element and electrically connected to the heating element, and (iv) a cooling element arranged along the circuit board element on the first side of the circuit board element and at least largely covering the first side of the circuit board element, wherein the cooling element is positioned between the circuit board element and the heating element in such a way that the cooling element projects over the heating element against the direction of flow.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System 100 zur Verwendung in einem Lüftungsgerät, wobei das System aufweist: (i) ein Heizelement 110, das ausgestaltet ist, Luft, die von einer Eingangsseite des Heizelements in einer Strömungsrichtung (S) zu einer Ausgangsseite des Heizelements strömt, aufzuwärmen, (ii) ein Platinenelement 120, das entlang der Strömungsrichtung ausgerichtet ist und ausgestaltet ist, zumindest auf einer ersten Seite des Platinenelements elektronische Bauteile zu tragen, wobei die erste Seite des Platinenelements dem Heizelement zugewandt ist, (iii) zumindest ein Triac-Bauteil 121, 122, das auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet ist und mit dem Heizelement elektrisch verbunden ist, und (iv) ein Kühlelement 130, das entlang des Platinenelements auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet ist und die erste Seite des Platinenelements zumindest größtenteils abdeckt, wobei das Kühlelement derart zwischen dem Platinenelement und dem Heizelement positioniert ist, dass das Kühlelement entgegen der Strömungsrichtung über das Heizelement ragt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Lüftungsgeräten und insbesondere ein System zur Verwendung in einem Lüftungsgerät.
  • Lüftungsgeräte dienen zur Raumbelüftung von Gebäuden und ermöglichen eine Steuerung von Zuluft in das Gebäude und Abluft aus dem Gebäude, wobei hierbei typischerweise eine Filterung der Luft und/oder eine Wärmerückgewinnung erfolgt.
  • Üblicherweise werden in Lüftungsgeräten im Außenluftstrombereich Heizelemente eingesetzt, um insbesondere im Winter die kalte Luft auf ein bestimmtes Maß vorzuwärmen. Dies gewährleistet, dass der Wärmeübertrager eisfrei bleibt und verhindert Schäden am Wärmeübertrager durch Eisbildung.
  • Um das Heizelement effizient anzusteuern und auf die Umgebungsbedingungen (Außenlufttemperatur, Volumenstrom etc.) zu regeln, wird üblicherweise ein Triac-Bauteil verwendet.
  • Es werden verstärkt auch Lüftungsgeräte gewünscht, die immer größere Luftvolumenströme zur Verfügung stellen. Hierdurch muss auch die Leistung des Heizelements vergrößert werden, um die größere Luftmenge zuverlässig erwärmen zu können. Je größer die Leistung des Halteelements ist, desto mehr Abwärme gibt das Triac-Bauteil ab und muss dementsprechend aktiv oder passiv gekühlt werden.
  • Eine passive Abführung der Wärme des Triac-Bauteils kann im vorgesehenen Elektronikraum zu Problemen führen, wenn das Triac-Bauteil eingehaust ist. In diesem Fall müssten zusätzliche Lüfter eingesetzt werden, um das Triac-Bauteil zu kühlen. Diese Lüfter würden den Geräteschall und die Herstellkosten massiv erhöhen.
  • Ein der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes Ziel ist es, ein leistungsfähiges Heizelement für ein Lüftungsgerät zur Verfügung zu stellen und gleichzeitig einen einfachen Aufbau des Lüftungsgeräts zu gewährleisten.
  • Erfindungsgemäß wird nach einem ersten Aspekt ein System vorgeschlagen, wie es in Anspruch 1 definiert ist, nämlich ein System zur Verwendung in einem Lüftungsgerät, wobei das System aufweist: (i) ein Heizelement, das ausgestaltet ist, Luft, die von einer Eingangsseite des Heizelements in einer Strömungsrichtung zu einer Ausgangsseite des Heizelements strömt, aufzuwärmen, (ii) ein Platinenelement, das entlang der Strömungsrichtung ausgerichtet ist und ausgestaltet ist, zumindest auf einer ersten Seite des Platinenelements elektronische Bauteile zu tragen, wobei die erste Seite des Platinenelements dem Heizelement zugewandt ist, (iii) zumindest ein Triac-Bauteil, das auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet ist und mit dem Heizelement elektrisch verbunden ist, und (iv) ein Kühlelement, das entlang des Platinenelements auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet ist und die erste Seite des Platinenelements zumindest größtenteils abdeckt, wobei das Kühlelement derart zwischen dem Platinenelement und dem Heizelement positioniert ist, dass das Kühlelement parallel zur Strömungsrichtung angeordnet ist.
  • Das erfindungsgemäßen System ermöglicht eine zuverlässige Kühlung für wenigstens ein Triac-Bauteil, so dass ein leistungsfähigeres Heizelement in einem Lüftungsgerät bereitgestellt werden kann und dabei eine einfache Bauweise des Lüftungsgeräts gewährleistet werden kann.
  • Das System ist zur Verwendung in einem Lüftungsgerät vorgesehen und eingerichtet.
  • Das System umfasst ein Heizelement, wobei das Heizelement ausgestaltet ist, Luft, die von einer Eingangsseite des Heizelements in einer Strömungsrichtung zu einer Ausgangsseite des Heizelements strömt, aufzuwärmen. Das Heizelement umfasst bevorzugt Öffnungen zwischen der Eingangsseite des Heizelements und der Ausgangsseite des Heizelements, so dass Luft durch die Öffnungen des Heizelements von der Eingangsseite des Heizelements zu der Ausgangsseite des Heizelements durch das Heizelement strömen kann. Die zu beheizende Luft ist insbesondere als ein Luftstrom zu verstehen.
  • Das Heizelement ist bevorzugt quaderförmig, wobei das Heizelement weiter bevorzugt eine gitterartige Struktur aufweist. Insbesondere ist das Heizelement ausgestaltet, elektrisch beheizt zu werden, d. h. das Heizelement ist ausgestaltet, elektrische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln.
  • Das System weist weiter ein Platinenelement auf, wobei das Platinenelement entlang der Strömungsrichtung ausgerichtet ist. Das Platinenelement ist bevorzugt plattenförmig und weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Das Platinenelement ist weiter ausgestaltet, zumindest auf einer ersten Seite des Platinenelements elektronische Bauteile zu tragen. Elektronische Bauteile können jegliche Bauteile umfassen, die zum Betreiben des Heizelements und/oder zum Betreiben anderer Bauteile des Lüftungsgeräts vorgesehen sind. Insbesondere umfassen die elektronischen Bauteile auf der ersten Seite des Platinenelements zumindest ein Triac-Bauteil.
  • Die erste Seite des Platinenelements ist dem Heizelement zugewandt. "Zugewandt" bedeutet hier, dass das Heizelement zumindest größtenteils auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet ist. Dabei muss eine Senkrechte, die senkrecht auf der ersten Seite des Platinenelements steht, nicht notwendigerweise auf das Heizelement gerichtet sein, auch muss das Heizelement nicht vollständig auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet sein.
  • Das System umfasst weiter zumindest ein Triac-Bauteil. Das Triac-Bauteil ist auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet. Insbesondere ist das Triac-Bauteil zum Betreiben des Heizelements vorgesehen und eingerichtet. Dann ist das Triac-Bauteil mit dem Heizelement elektrisch verbunden. Für die Erfindung ist es jedoch nicht notwendig, dass das Triac-Bauteil zum Betreiben des Heizelements vorgesehen und eingerichtet ist. Alternativ kann das Triac-Bauteil auch zum Betreiben anderer Bauteile des Lüftungsgeräts vorgesehen und eingerichtet sein.
  • Das System umfasst weiter ein Kühlelement, wobei das Kühlelement entlang des Platinenelements auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet ist. Das Kühlelement ist bevorzugt plattenförmig und weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Das Kühlelement ist ausgestaltet, die erste Seite des Platinenelements zumindest größtenteils, bevorzugt vollständig, abzudecken. "Abdecken" bedeutet hier, dass das Kühlelement ausgestaltet ist, die erste Seite des Platinenelements zumindest größtenteils zu umhausen. Das Kühlelement ist somit ausgestaltet, die erste Seite des Platinenelements zumindest größtenteils, bevorzugt vollständig, vor äußeren Einflüssen zu schützen. Das Kühlelement kann somit bevorzugt als ein Gehäuseelement der ersten Seite des Platinenelements verstanden werden. Insbesondere ist die zweite Seite des Kühlelements der ersten Seite des Platinenelements zugewandt. Dann ist die erste Seite des Kühlelements dem Heizelement zugewandt. Bevorzugt ist das Kühlelement direkt mit dem Platinenelement verbunden und dadurch an dem Kühlelement gehalten. Dann sind das Kühlelement und das Platinenelement ausgestaltet, miteinander verbunden zu werden, beispielsweise durch Kleben, Stecken, Schrauben, Verrasten etc.
  • Das Kühlelement ist derart zwischen dem Platinenelement und dem Heizelement positioniert, dass das Kühlelement parallel der Strömungsrichtung über das Heizelement ragt. D. h. das System weist eine Anordnung der Elemente senkrecht zur Strömungsrichtung in folgender Reihenfolge auf: Platinenelement, Kühlelement, Heizelement. Eine Ausdehnung des Kühlelements entlang der Strömungsrichtung ist entgegen der Strömungsrichtung größer als eine Ausdehnung des Heizelements.
  • Bevor die Luft durch das Heizelement strömt und durch das Heizelement erwärmt wird, kann die Luft erfindungsgemäß dafür verwendet werden, das Kühlelement, und damit in der Nähe liegende Komponenten, zu kühlen. Somit wird auch das Platinenelement, und insbesondere elektronische Bauteile auf der ersten Seite des Platinenelements, wie das Triac-Bauteil, durch die Luft gekühlt werden, bevor die Luft durch das Heizelement strömt. Zusätzlich schützt das Kühlelement das Platinenelement, insbesondere die erste Seite des Platinenelements und darauf befindliche elektronische Bauteile, vor äußeren Einflüssen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Aspekts der Erfindung ist das Heizelement im Wesentlichen senkrecht zu dem Platinenelement angeordnet und das Kühlelement im Wesentlichen parallel zu dem Platinenelement angeordnet. "Im Wesentlichen senkrecht" bedeutet hier, dass es für die Erfindung nicht notwendig ist, dass das Heizelement und das Platinenelement genau senkrecht zueinander stehen. Es genügt, wenn das Heizelement und das Platinenelement in einem gekippten Verhältnis zueinanderstehen, wobei der Winkel zwischen dem Heizelement und dem Platinenelement bevorzugt einen Winkel im Bereich von 90° einnimmt, zum Beispiel 90° ± 10°. "im Wesentlichen parallel" bedeutet, dass es für die Erfindung nicht notwendig ist, dass das Platinenelement und das Kühlelement genau parallel zu einander stehen. Es genügt, wenn das Platinenelement und das Kühlelement nebeneinander verlaufen, wobei der Winkel zwischen dem Kühlelement und dem Platinenelement bevorzugt einen Winkel im Bereich von 0° einnimmt, zum Beispiel 0° ± 10°.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Aspekts der Erfindung sind das Platinenelement und das Kühlelement derart zueinander angeordnet, dass das Triac-Bauteil im direkten Kontakt mit dem Kühlelement steht. "Direkter Kontakt" ist dabei auch gegeben, wenn das Triac-Bauteil mit dem Kühlelement durch ein Verbindungselement, wie eine Wärmeleitpaste, in Kontakt steht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung eines Aspekts der Erfindung weist das System weiter ein erstes Gehäuseelement auf, das zur Abdeckung des Heizelements auf der Eingangsseite des Heizelements ausgestaltet ist. Das erste Gehäuseelement es hierbei bevorzugt ein Gitterelement. Weiter ist das erste Gehäuseelement bevorzugt parallel zu dem Heizelement angeordnet. Luft, die durch das Heizelement strömt, strömt demnach in dieser Ausführungsform erst durch das erste Gehäuseelement und dann durch das Heizelement.
  • Zusätzlich oder alternativ weist das System weiter bevorzugt ein zweites Gehäuseelement auf, das zumindest zur Abdeckung einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Platinenelements ausgestaltet ist. Insbesondere im Fall, in dem das Platinenelement auf der zweiten Seite elektronische Bauteile aufweist, ist das zweite Gehäuseelement ferner ausgestaltet, die elektronischen Bauteile auf der zweiten Seite des Platinenelements abzudecken. Dabei können in dieser Ausführungsform das zweite Gehäuseelement und das Kühlelement als Gehäuse des Platinenelements verstanden werden, das ausgestaltet ist, das Platinenelement und insbesondere elektrische Bauteile an dem Platinenelement, vor äußeren Einflüssen zu schützen. Insbesondere sind das zweite Gehäuseelement und das Kühlelement ausgestaltet, das Platinenelement, und insbesondere elektronische Bauteile an dem Platinenelement, vor äußeren Einflüssen zu schützen. In dieser Ausführungsform ist das Platinenelement dann wenigstens durch das zweite Gehäuseelement und das Kühlelement eingehaust.
  • In einer bevorzugten Variante der obigen Ausgestaltung weist das zweite Gehäuseelement zumindest einen Vorsprung in Richtung der zweiten Seite des Platinenelements auf. Ferner sind das zweite Gehäuseelement und das Platinenelement bevorzugt derart zueinander angeordnet, dass der Vorsprung im direkten Kontakt mit dem Platinenelement steht. Besonders bevorzugt sind das zweite Gehäuseelement und das Platinenelement derart zueinander angeordnet, dass der Vorsprung einen vordefinierten Druck auf das Platinenelement ausübt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Platinenelement, und damit das Triac-Bauteil, mit dem vordefinierten Druck auf das Kühlelement gedrückt wird und somit Wärme auf das Kühlelement abgeführt werden kann.
  • Ist einer weiteren Ausgestaltung eines Aspekts der Erfindung ist das Kühlelement eine Platte, wobei die Platte Aussparungen, Vorsprünge, Rastmittel etc. aufweisen kann. Besonders bevorzugt ist die Platte aus Metall, um einen besonders guten Wärmeübertrag zu gewährleisten. In einem Beispiel ist die Platte aus Aluminium. Alternativ können auch nur Teile der Platte aus Metall bzw. Aluminium bestehen.
  • Weiter bevorzugt umfasst das Kühlelement Sicken. Die Sicken können als Einkerbungen verstanden werden. Insbesondere sind die Sicken bevorzugt auf der zweiten Seite des Kühlelements, die der ersten Seite des Platinenelements gegenüberliegt, angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Heizelement und das Platinenelement derart miteinander verbunden, insbesondere verschraubt, dass das Platinenelement an dem Heizelement gehalten wird. Anders ausgedrückt sind das Heizelement und das Platinenelement derart miteinander verbunden, dass das Heizelement an dem Platinenelement gehalten wird. Zusätzlich oder alternativ zu einer Verschraubung können das Heizelement und das Platinenelement auch verrastet, verklebt oder anderweitig lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sein, um gegeneinander gehalten zu werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Platinenelement wenigstens eine wellenförmige Öffnung zur Verbindung, insbesondere Verschraubung, mit dem Heizelement auf. Die wellenförmigen Öffnungen haben den Vorteil, dass durch die Verbindung, insbesondere Verschraubung, des Platinenelements mit dem Heizelement das Platinenelement, und insbesondere die elektronischen Bauteile, die auf der ersten Seite und/oder der zweiten Seite des Platinenelements angeordnet sind, nicht oder nur wenig belastet werden.
  • Zusätzlich oder alternativ weist das Platinenelement wenigstens eine punktförmige Öffnung zur Verbindung mit einem Temperatursicherheitselement an dem Heizelement auf. Insbesondere kann das Temperatursicherheitselement in dem erfindungsgemäßen System mitumfasst sein.
  • Der Erfindung bezieht sich ferner auf ein Lüftungsgerät mit einem Außenluftkanal, wobei der Außenluftkanal eine Außenöffnung aufweist. Das Lüftungsgerät umfasst einen Wärmeübertrager, wobei der Wärmeübertrager mit dem Außenluftkanal derart verbunden ist, dass Luft durch die Außenöffnung in den Außenluftkanal und zu dem Wärmeüberträger gelangt. Das Lüftungsgerät umfasst ein erfindungsgemäßes System nach einer der obigen Ausgestaltungen, wobei das System derart innerhalb des Lüftungsgeräts angeordnet ist, dass das Heizelement in dem Außenluftkanal zwischen der Außenöffnung und dem Wärmeübertrager angeordnet ist und das Platinenelement an dem Außenluftkanal angeordnet ist. Hier bedeutet "an den Außenluftkanal", dass das Platinenelement an einem Wandbereich des Außenluftkanals angeordnet ist. Bevorzugt ist das Platinenelement derart an dem Außenluftkanal angeordnet, dass das Kühlelement als ein Wandbereich des Außenluftkanals fungiert.
  • Erfindungsgemäß wird nach einem zweiten Aspekt ein Verfahren vorgeschlagen, wie es in Anspruch 11 definiert ist, nämlich ein Verfahren zur Verwendung eines Lüftungsgeräts, wobei das Lüftungsgerät einen Außenluftkanal aufweist, wobei der Außenluftkanal eine Außenöffnung aufweist und wobei in dem Außenluftkanal ein Heizelement angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf: (i) Beheizen eines Luftstroms, der durch das Heizelement strömt, durch das Heizelement, (ii) vor dem Beheizen, Kühlen eines Kühlelements über den Luftstrom, der durch den Außenluftkanal strömt, (iii) Kühlen eines elektronischen Bauteils über das Kühlelement, und (iv) Abdecken des elektronischen Bauteils über das Kühlelement.
  • Bevorzugt ist das elektronische Bauteil ein Triac-Bauteil. Weiter umfasst das Verfahren bevorzugt das Betreiben des Heizelements über das Triac-Bauteil.
  • Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere in den Unteransprüchen definiert, wobei weitere vorteilhafte Merkmale, Ausführungen und Ausgestaltungen für den Fachmann zudem aus der obigen Erläuterung und der folgenden Diskussion zu entnehmen sind.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen weiter illustriert und erläutert. Hierbei zeigt
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung zur Illustration des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems aus einer anderen Perspektive,
    Fig. 3
    eine schematische Schnittansicht zur Illustration des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems,
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung zur Illustration zumindest einen Teils des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems aus einer wiederum anderen Perspektive,
    Fig. 5
    eine weitere schematische Schnittansicht zur Illustration des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems,
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels eines Platinenelements, und
    Fig. 7
    ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In den beiliegenden Zeichnungen sowie den Erläuterungen zu diesen Zeichnungen sind einander entsprechende bzw. in Beziehung stehende Elemente - soweit zweckdienlich - mit jeweils entsprechenden oder ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet, auch wenn sie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zu finden sind.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems 100. Das System 100 ist zur Verwendung in einem Lüftungsgerät vorgesehen und eingerichtet.
  • Das System 100 weist ein Heizelement 110 auf. In Fig. 1 ist insbesondere ein erstes Gehäuseelement 140 zu erkennen, unter dem das Heizelement 110 angeordnet ist. Das Heizelement 110 ist ausgestaltet, Luft, die von der Eingangsseite des Heizelements 110 in einer Strömungsrichtung S zu einer Ausgangsseite des Heizelements 110 strömt, aufzuwärmen. In Fig. 1 ist die Strömungsrichtung S von oben nach unten dargestellt.
  • Das System 100 weist zudem ein Platinenelement 120 auf. In Fig. 1 ist insbesondere ein zweites Gehäuseelement 150 zu erkennen, hinter dem das Platinenelement 120 angeordnet ist. Das Platinenelement 120 ist entlang der Strömungsrichtung S ausgerichtet. Das Platinenelement 120 ist ausgestaltet, zumindest auf eine ersten Seite des Platinenelements 120 elektronische Bauteile zu tragen. Die erste Seite des Platinenelements 120 ist dabei dem Heizelement 110 zugewandt.
  • Das System 100 umfasst zumindest ein Triac-Bauteil, dass auf der ersten Seite des Platinenelements 120 angeordnet und dem Heizelement 110 zugewandt ist und mit dem Heizelement 110 elektrisch verbunden ist.
  • Das System 100 umfasst zudem ein Kühlelement 130, das entlang dem Platinenelement 120 auf der ersten Seite des Platinenelements 120 angeordnet ist und die erste Seite des Platinenelements 120 zumindest größtenteils abdeckt. Das Kühlelement 130 ist somit zwischen dem Platinenelement 120 und dem Heizelement 110 angeordnet, bzw. zwischen dem Triac-Bauteil und dem Heizelement 110 angeordnet. Das Kühlelement 130 ist derart zwischen dem Platinenelement 120 und dem Heizelement 110 positioniert, dass das Kühlelement 130 entgegen der Strömungsrichtung S über das Heizelement 110 ragt. Dies ist insbesondere in Fig. 2 zu erkennen.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems aus einer anderen Perspektive. Insbesondere ist in Fig. 2 zu erkennen, dass das Kühlelement 130 entgegen der Strömungsrichtung S über das Heizelement 110 ragt. Insbesondere ragt das Kühlelement 130 entgegen der Strömungsrichtung S auch über das erste Gehäuseelement 140. Das Kühlelement 130 weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf, wobei in Fig. 2 zumindest ein Teil der ersten Seite des Kühlelements 130 zu sehen ist, die dem Heizelement 110 zugewandt ist.
  • Das Kühlelement 130 und das zweite Gehäuseelement 150 kann als geschlossenes Gehäuse für das Platinenelement 120 verstanden werden.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Illustration des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems 100. insbesondere ist in der Schnittansicht das Heizelement 110, das Platinenelement 120 sowie das Kühlelement 130, das erste Gehäuseelement 140 und das zweite Gehäuseelement 150 zuerkennen.
  • Das Heizelement 110 ist dabei mechanisch mit dem Platinenelement 120 verbunden und wird an dem Platinenelement 120 gehalten. Zusätzlich oder alternativ kann das Heizelement 110 auch mit dem Kühlelement 130 verbunden sein und an dem Kühlelement 130 gehalten werden. Dann ist das Kühlelement 130 weiter mit dem Platinenelement 120 verbunden und an dem Platinenelement 120 gehalten.
  • Das Kühlelement 130 und das Platinenelement 120 sind (zumindest größtenteils) beabstandet zueinander gezeigt, wobei das Kühlelement 130 und das Platinenelement 120 Kontaktpunkte aufweisen, insbesondere durch das eine oder die mehreren Triac-Bauteile (siehe Fig. 5).
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems 100 aus einer wiederum anderen Perspektive. Insbesondere ist in Fig. 4 neben dem ersten Gehäuseelement 140 und dem zweiten Gehäuseelement 150 ein Temperatursicherheitselement 160 zu erkennen, das zwischen dem ersten Gehäuseelement 140 und dem Heizelement 110 angeordnet ist.
  • Fig. 5 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht zur Illustration des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems. In der Schnittansicht in Fig. 5 ist zumindest ein Teil des Systems 100 im Schnitt senkrecht zu der Strömungsrichtung S zu erkennen. D. h. in dieser Darstellung ist das Platinenelement 120 und das Kühlelement 130 im Schnitt zu sehen, wobei eine zweite Seite des Platinenelements 120 in Fig. 5 nach unten gerichtet ist, eine erste Seite des Platinenelements 120 nach oben gerichtet ist, eine zweite Seite des Kühlelements 130 nach unten gerichtet ist und eine erste Seite des Kühlelements 130 nach oben gerichtet ist.
  • Insbesondere ist in Fig. 5 ein Triac-Bauteil 121 und ein Triac-Bauteil 122 zu erkennen.
  • In der gezeigten Ausführungsform weist das zweite Gehäuseelement 150 Vorsprünge 151,152 auf. Die Vorsprünge 151,152 stehen in direktem Kontakt mit dem Platinenelement 120 und üben einen vordefinierten Druck auf das Platinenelement 120 (in Fig. 5 von unten nach oben) aus. Durch diesen Druck werden dann die Triac-Bauteile 121, 122 an das Kühlelement 130 gedrückt.
  • Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels eines Platinenelements 120. Insbesondere ist Fig. 6 die zweite Seite des Platinenelements zu sehen, wobei durch Bohrungen in dem Platinenelement die Triac-Bauteile 121, 122 zu erkennen sind, die auf der Rückseite des Platinenelements 120 angeordnet sind.
  • Das Platinenelement 120 weist wellenförmige Öffnungen 123, 124 auf, die zur Verbindung mit dem Heizelement 110 vorgesehen sind. Das Platinenelement 120 weist zudem mehrere punktförmige Öffnungen 125 auf, die u.a. zur Verbindung mit einem Temperatursicherheitselement 160, das an dem Heizelement positioniert ist, vorgesehen sind.
  • Auf der zweiten Seite des Platinenelements 120 sind weitere elektronische Bauteile 126,127, 128 und 129 angeordnet. Die weiteren elektronischen Bauteile 126,127,128 und 129 werden im zusammengebauten Zustand durch das zweite Gehäuseelement 150 abgedeckt. Insbesondere sind die elektronischen Bauteile auf der ersten Seite des Platinenelements 120 von dem Kühlelement 130 und die elektronischen Bauteile auf der zweiten Seite des Platinenelements 120 von dem zweiten Gehäuseelement 150 abgedeckt und dadurch vor äußeren Einflüssen geschützt.
  • Fig. 7 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 200. Das Verfahren 200 wird bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Lüftungsgeräts durchgeführt. Dabei weist das Lüftungsgerät einen Außenluftkanal auf, wobei der Außenluftkanal eine Außenöffnung aufweist. Weiter ist in dem Au-ßenluftkanal ein Heizelement angeordnet.
  • In einem ersten Schritt 210 des Verfahrens 200 wird ein Luftstrom, der durch das Heizelement strömt, durch das Heizelement beheizt. In einem zweiten Schritt 220, der zeitlich vor dem Beheizen 210 durchgeführt wird, wird ein Kühlelement über den Luftstrom, der durch den Außenluftkanal strömt, gekühlt. Weiter wird in einem dritten Schritt 230 ein elektronisches Bauteil durch das Kühlelement gekühlt. In einem vierten Schritt 240 wird weiter das elektronische Bauteil durch das Kühlelement abgedeckt. In einem weiteren Schritt des Verfahrens 200 kann das elektronische Bauteil ein Triac-Bauteil sein, welches insbesondere zum Betreiben des Heizelements vorgesehen und eingerichtet ist.
  • Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
  • Es folgen weitere Überlegungen zu der Erfindung:
    Es ist bekannt, dass in Lüftungsgeräten, insbesondere in Komfort-Wohnungslüftungsgeräten, Heizelemente im Außenluftstrombereich eingesetzt werden, um im Winterfall die kalte Luft auf ein bestimmtes Maß vorzuwärmen, so dass ein in dem Lüftungsgerät befindlicher Wärmeübertrager eisfrei bleibt.
  • Die Vorheizung ist sinnvoll, damit Schäden durch Eisbildung im Wärmeübertrager ausbleiben und nicht zuletzt der Druckverlust und damit auch der Energieverbrauch und die Lautstärke des Lüftungsgeräts konstant bleiben.
  • Die Größe der Lüftungsgeräte wird dabei in den letzten Jahren stetig größer, um immer größere Luftvolumenströme zur Verfügung stellen zu können. Hierdurch muss auch die Leistung des Heizelements immer größer werden, um die größere Luftmenge zuverlässig erwärmen zu können.
  • Um das Heizelement effizient anzusteuern und auf die Umgebungsbedingungen (Außenlufttemperatur, Volumenstrom etc.) zu regeln, wird üblicherweise ein Triac-Bauteil eingesetzt.
  • Je größer die Leistung des Heizelements ist, desto mehr Abwärme gibt das Triac-Bauteil ab und muss dementsprechend aktiv oder passiv gekühlt werden.
  • Im Stand der Technik ist das Triac-Bauteil üblicherweise in einem Hauptelektronikraum vorgesehen, der zum Beispiel durch EPS und/oder Blech eingehaust ist. In diesem Fall kann die Triac-Abwärme passiv nicht abgeführt werden, so dass zusätzliche Lüfter eingesetzt werden müssten, um das Triac-Bauteil zu kühlen. Diese Lüfter würden den Geräteschall und die Herstellkosten massiv erhöhen.
  • Die Erfindung löst die oben genannten Probleme, indem das Triac-Bauteil mit dem Heizelement, das auch Heizregister genannt werden kann, am, bevorzugt im, Außenluftkanal verbaut wird. Bevorzugt werden das Triac-Element und das Heizelement in einem (gemeinsamen) Gehäuse, d.h. dem Heizregistergehäuse, untergebracht. Das Heizregistergehäuse kann durch das erste Gehäuseelement, das zweite Gehäuseelement und das Kühlelement gebildet werden. Dadurch kann die Abwärme direkt sinnvoll zur Aufheizung des Außenluftvolumenstroms genutzt werden.
  • Das Heizelement ist beispielsweise ein PTC-Heizregister.
  • Das Triac-Bauteil ist insbesondere auf einem Platinenelement, das auch Platine genannt werden kann, angeordnet. Bei dem Platinenelement kann es sich um eine separate Triac-Platine handeln.
  • Besonders bevorzugt wird das Heizelement direkt an dem Platinenelement verschraubt. D.h. beispielsweise werden Anschlussklemmen des Heizelements, beispielsweise des PTC-Heizregisters, direkt mit dem Platinenelement verschraubt (Befestigung und Spannungsversorgung). Das Triac-Bauteil ist vorzugsweise auf einer Rückseite der Platine (zum Kühlelement hin) positioniert und liegt weiter bevorzugt am Kühlblech an (ggf. mit dem Einsatz von Wärmeleitpaste etc.).
  • Das Kühlelement selbst ist vorzugsweise aus Aluminium gefertigt, um die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen und ist zwischen dem Heizelement und dem Platinenelement angeordnet, bevorzugt ohne die Anschlussklemmen des Heizregisters zu berühren.
  • Die kalte Außenluft (im Einsatzfall des Heizelements kleiner als -3°C) strömt bevorzugt von oben zuerst durch ein Gittergehäuse, das dem ersten Gehäuseelement entspricht, und dann durch das Heizelement, so dass der kalte Luftstrom auch am Kühlelement, das vorzugsweise als Kühlblech ausgestaltet ist, entlang strömt und die Abwärme vom Kühlelement aufnimmt.
  • Über dem Heizelement, d.h. an einer Eingangsseite des Heizelements, wird bevorzugt ein Temperatursicherheitselement (Schmelzsicherung) vorgesehen. Diese unterbricht die N-Verbindung, wenn die Temperatur einen Grenzwert übersteigt. Diese Kabel werden vorzugsweise ebenfalls, zum Beispiel mit einem Ringkabelschuh, auf das Platinenelement geschraubt. Es kann somit auf zusätzliche Stecker verzichtet werden. Ein Ringkabelschuh kann direkt mit der N-Anschlussklemme des Heizelements verschraubt werden, so dass nur ein weiterer Schraubpunkt zusätzlich auf dem Platinenelement vorgesehen werden muss. Anschlüsse des Heizelements können beispielsweise sein:

            N L N L N.

  • Die obigen Ausführungsformen haben folgende Vorteile:
    Durch eine direkte Verbindung zwischen Heizelement und Platinenelement, zum Beispiel durch Schrauben, sind keine zusätzliche Leitungen und/oder Stecker notwendig.
  • Die Abwärme des Triac-Bauteils wird für die Aufheizung der Außenluft sinnvoll genutzt, eine aktive Kühlung des Elektronikraums entfällt.
  • Die Platine ist insbesondere bestmöglich vor äußeren Einflüssen (Staub, Feuchtigkeit) geschützt. Durch die bevorzugte zweiseitige Bestückung der Platine stehen teilweise die Füße/Lötstellen der Elektronikbauteile über. An diesen Stellen kann das Kühlelement, das bevorzugt ein Kühlblech ist, mit Sicken versehen werden, um Unterbrechungen zu vermeiden. Dies führt zu einem besseren Schutz. Die Sicken sind zudem sinnvoll, um die Mindestabstände zu den leitenden Komponenten einzuhalten (Kriechstrecken).
  • Die Platine im Heizelement bietet die bevorzugte Option, ein weiteres Triac-Bauteil zu implementieren. Jedes Triac-Bauteil kann dabei einzeln gesteuert werden, wodurch sich ggf. weitere Ansteuerungsoptionen ergeben, die bei EMV-Problemen (Flicker) helfen können.
  • Darüber hinaus können auf dem Platinenelement weitere Temperatursensoren untergebracht werden, um zum Beispiel Triac-Temperaturen, oder die Temperatur der Außenluft zu erfassen.
  • Zusätzlich oder alternativ können Temperatursicherheitselemente (Schmelzsicherung etc.) mittels dem Platinenelement im Heizelementgehäuse realisiert werden.
  • Durch die bevorzugte wellenförmige Anschraubkontur (Freimachungen) des Platinenelements wird eine Kraft, die auf das ganze Platinenelement wirkt, reduziert (Kraftentlastung). Die Verformung bei zu hohen Anschraubkräften findet nur in den Wellenbergen statt und wirkt sich nur reduziert auf das ganze Platinenelement aus. Die Leiterbahnen werden dadurch besser geschützt.
  • Ein Temperatursicherheitselement kann zum Beispiel mittels Ringkabelschuhen einfach auf dem Platinenelement befestigt werden (keine zusätzlichen Stecker).
  • Das Platinenelement ist bevorzugt SMD-bestückbar, die Triac-Bauteile werden vorzugsweise vollautomatisiert bestückt. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung.
  • Das zweite Gehäuseelement, das bevorzugt aus Kunststoff hergestellt ist, und einer Frontabdeckung des Platinenelements entsprechen kann, ist bevorzugt so ausgeführt, dass dieses, nach der Montage, direkt Druck auf das Platinenelement, und damit auf das Triac-Bauteil, ausübt, wodurch das Triac-Bauteil wiederum auf das Kühlelement drückt. Dadurch wird der Kontakt vom Triac-Bauteil zum Kühlelement sichergestellt und eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet.
  • Die Erfindung betrifft ein System zur Verwendung in einem Lüftungsgerät, wobei das System aufweist: (i) ein Heizelement, das ausgestaltet ist, Luft, die von einer Eingangsseite des Heizelements in einer Strömungsrichtung zu einer Ausgangsseite des Heizelements strömt, aufzuwärmen, (ii) ein Platinenelement, das entlang der Strömungsrichtung ausgerichtet ist und ausgestaltet ist, zumindest auf einer ersten Seite des Platinenelements elektronische Bauteile zu tragen, wobei die erste Seite des Platinenelements dem Heizelement zugewandt ist, (iii) zumindest ein Triac-Bauteil, das auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet ist und mit dem Heizelement elektrisch verbunden ist, und (iv) ein Kühlelement, das entlang des Platinenelements auf der ersten Seite des Platinenelements angeordnet ist und die erste Seite des Platinenelements zumindest größtenteils abdeckt, wobei das Kühlelement derart zwischen dem Platinenelement und dem Heizelement positioniert ist, dass das Kühlelement entgegen der Strömungsrichtung über das Heizelement ragt.

Claims (11)

  1. System (100) zur Verwendung in einem Lüftungsgerät, wobei das System (100) aufweist:
    ein Heizelement (110), das ausgestaltet ist, Luft, die von einer Eingangsseite des Heizelements (110) in einer Strömungsrichtung (S) zu einer Ausgangsseite des Heizelements (110) strömt, aufzuwärmen,
    ein Platinenelement (120), das entlang der Strömungsrichtung (S) ausgerichtet ist und ausgestaltet ist, zumindest auf einer ersten Seite des Platinenelements (120) elektronische Bauteile zu tragen, wobei die erste Seite des Platinenelements (120) dem Heizelement (110) zugewandt ist,
    zumindest ein Triac-Bauteil (121, 122), das auf der ersten Seite des Platinenelements (120) angeordnet ist und mit dem Heizelement (110) elektrisch verbunden ist, und
    ein Kühlelement (130), das entlang des Platinenelements (120) auf der ersten Seite des Platinenelements (120) angeordnet ist und die erste Seite des Platinenelements (120) zumindest größtenteils abdeckt,
    wobei das Kühlelement (130) derart zwischen dem Platinenelement (120) und dem Heizelement (110) positioniert ist, dass das Kühlelement (130) entgegen der Strömungsrichtung (S) über das Heizelement (110) ragt.
  2. System (100) nach Anspruch 1, wobei das Heizelement (110) im Wesentlichen senkrecht zu dem Platinenelement (120) angeordnet ist und das Kühlelement (130) im Wesentlichen parallel zu dem Platinenelement (120) angeordnet ist.
  3. System (100) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Platinenelement (120) und das Kühlelement (130) derart zueinander angeordnet sind, dass das Triac-Bauteil (121, 122) im direkten Kontakt mit dem Kühlelement (130) steht.
  4. System (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das System (100) weiter ein erstes Gehäuseelement (140) aufweist, das zur Abdeckung des Heizelements (110) auf der Eingangsseite des Heizelements (110) ausgestaltet ist, wobei das erste Gehäuseelement (140) bevorzugt parallel zu dem Heizelement (110) angeordnet ist.
  5. System (100) nach einem der vorherigen Anspruch, wobei das System (100) weiter ein zweites Gehäuseelement (150) aufweist, das zumindest zur Abdeckung einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Platinenelements (120), und insbesondere elektronischer Bauteile auf der zweiten Seite des Platinenelements (120), ausgestaltet ist.
  6. System (100) nach Anspruch 5, wobei das zweite Gehäuseelement (150) zumindest einen Vorsprung (151, 152) in Richtung der zweiten Seite des Platinenelements (120) aufweist, wobei das zweite Gehäuseelement (150) und das Platinenelement (120) derart zueinander angeordnet sind, dass der Vorsprung (151, 152) im direkten Kontakt mit dem Platinenelement (120) steht, und insbesondere einen vordefinierten Druck auf das Platinenelement (120) ausübt.
  7. System (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kühlelement (130) eine Platte ist, die bevorzugt Metall, besonders bevorzugt Aluminium, umfasst oder daraus besteht und/oder wobei das Kühlelement (130) Sicken aufweist.
  8. System (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Heizelement (110) und das Platinenelement (120) derart miteinander verbunden, insbesondere verschraubt, sind, dass das Platinenelement (120) an dem Heizelement (110) gehalten wird.
  9. System (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Platinenelement (120) wenigstens eine wellenförmige Öffnung (123, 124) zur Verbindung, insbesondere Verschraubung, mit dem Heizelement (110) aufweist und/oder wobei das Platinenelement (120) wenigstens eine punktförmige Öffnung (125) zur Verbindung mit einem Temperatursicherheitselement (160) an dem Heizelement (110) aufweist.
  10. Lüftungsgerät mit:
    einem Außenluftkanal, der eine Außenöffnung aufweist,
    einem Wärmeübertrager, der mit dem Außenluftkanal derart verbunden ist, dass Luft durch die Außenöffnung in den Außenluftkanal und zu dem Wärmeübertrager gelangt,
    wobei das Lüftungsgerät ein System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, wobei das System (100) derart innerhalb des Lüftungsgeräts angeordnet ist, dass das Heizelement (110) in dem Außenluftkanal zwischen der Außenöffnung und dem Wärmeübertrager angeordnet ist und das Platinenelement (120) an dem Außenluftkanal angeordnet ist.
  11. Verfahren (200) zur Verwendung eines Lüftungsgeräts, wobei das Lüftungsgerät einen Außenluftkanal aufweist, wobei der Außenluftkanal eine Außenöffnung aufweist, wobei in dem Außenluftkanal ein Heizelement angeordnet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    Beheizen (210) eines Luftstroms, der durch das Heizelement strömt, durch das Heizelement,
    vor dem Beheizen, Kühlen (220) eines Kühlelements über den Luftstrom, der durch den Außenluftkanal strömt,
    Kühlen (230) eines elektronischen Bauteils durch das Kühlelement, und
    Abdecken (240) des elektronischen Bauteils durch das Kühlelement.
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