WO2019242978A1

WO2019242978A1 - Wärmeübertragervorrichtung für eine fluidaustauschvorrichtung

Info

Publication number: WO2019242978A1
Application number: PCT/EP2019/063293
Authority: WO
Inventors: Matthias Lux
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2019-12-26
Also published as: DE102018219714A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Wärmeübertragervorrichtung für eine Fluidaustauschvorrichtung, insbesondere für eine Lüftungsanlage, zu einer Temperierung eines durch die Fluidaustauschvorrichtung strömenden Fluids (14a; 14b,14b';14c, 14c'),mit zumindest einem Einlasskanal (16a; 16b,16b';16c, 16c') zu einer Führung des Fluids (14a; 14b,14b'; 14c, 14c'), mit zumindest einem Auslasska nal (18a; 18b,18b'; 18c, 18c'), insbesonderezu einer Rückführung des Fluids (14a; 14b,14b'),und mit zumindest einer zwischen dem Einlasskanal (16a; 16b, 6b'; 16c, 16c') und dem Auslasskanal (18a; 18b,18b'; 18c, 18c') angeordneten Wärmeleiteinheit (20a; 20b,20b'; 20c, 20c') zu einem Austausch von Wärme zwischen dem Einlasskanal (16a; 16b,16b'; 16c, 16c') und dem Auslasskanal (18a; 18b,18b'; 18c, 18c'). Es wird vorgeschlagen, dass die Wärmeübertragervorrichtung zumindest ein innerhalbder Wärmeleiteinheit (20a; 20b,20b'; 20c, 20c') angeordnetes schwingungsfähiges Membranelement (22a; 22c, 22c') zu einer schwingungspositionsabhängigen Wärmeleitungzwischen dem Membranelement (22a; 22c, 22c') und dem Einlasskanal (16a; 16b, 16b'; 16c, 16c') und/oder dem Auslasskanal (18a; 8b,18b'; 18c, 18c') umfasst.

Description

Beschreibung

Wärmeübertragervorrichtung für eine Fluidaustauschvorrichtung

Stand der Technik

Es ist bereits eine Wärmeübertragervorrichtung für eine Fluidaustauschvorrich tung zu einer Temperierung eines durch die Fluidaustauschvorrichtung strömen den Fluids mit zumindest einem Einlasskanal zu einer Führung des Fluids, mit zumindest einem Auslasskanal, insbesondere zu einer Rückführung des Fluids, und mit zumindest einer zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal an geordneten Wärmeleiteinheit zu einem Austausch von Wärme zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal vorgeschlagen worden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Wärmeübertragervorrichtung für eine Fluidaus tauschvorrichtung, insbesondere für eine Lüftungsanlage, zu einer Temperierung eines durch die Fluidaustauschvorrichtung strömenden Fluids, mit zumindest einem Einlasskanal zu einer Führung des Fluids, mit zumindest einem Auslass kanal, insbesondere zu einer Rückführung des Fluids, und mit zumindest einer zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal angeordneten Wärmeleitein heit zu einem Austausch von Wärme zwischen dem Einlasskanal und dem Aus lasskanal.

Es wird vorgeschlagen, dass die Wärmeübertragervorrichtung zumindest ein in nerhalb der Wärmeleiteinheit angeordnetes schwingungsfähiges Membranele ment zu einer schwingungspositionsabhängigen Wärmeleitung zwischen dem Membranelement und dem Einlasskanal und/oder dem Auslasskanal aufweist. Unter einer„Fluidaustauschvorrichtung“ soll insbesondere eine Vorrichtung zu einem Austausch eines sich in einem baulich abgegrenzten Raum, beispielswei se einem Behälter, einem Container, einem Zimmer und/oder einem Gebäude, befindlichen Fluids verstanden werden. Insbesondere ist die Fluidaustauschvor richtung zu einem Betrieb mit einem Fluidreservoir, insbesondere einer Außen luft, verbunden. Beispielsweise ist die Fluidaustauschvorrichtung als Stoffaus tauschvorrichtung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Fluidaustauschvorrichtung, insbesondere die als Stoffaustauschvorrichtung ausgebildete Fluidaustauschvor richtung, zu einem direkten Stoffaustausch zwischen dem Raum und dem Flu idreservoir vorgesehen. Insbesondere sind/ist der Einlasskanal und/oder der Aus lasskanal dazu vorgesehen, den Raum fluidtechnisch mit dem Fluidreservoir zu verbinden. Vorzugsweise ist das Fluid als Luft, insbesondere als ein atembares Gasgemisch, ausgebildet. Vorzugsweise ist die Wärmeübertragervorrichtung dazu vorgesehen, das in den Raum strömende Fluid zu temperieren. Vorzugs weise ist der Einlasskanal dazu vorgesehen, das in den Raum einströmende Flu id entlang der Wärmeleiteinheit zu führen. Vorzugsweise ist der Auslasskanal dazu vorgesehen, das aus den Raum ausströmende Fluid entlang der Wärme leiteinheit zu führen. Vorzugsweise ist die Wärmeübertragervorrichtung dazu vor gesehen, Wärmeenergie an das den Einlasskanal durchströmende Fluid abzu geben und/oder von dem den Einlasskanal durchströmenden Fluid aufzunehmen. Vorzugsweise ist die Wärmeübertragervorrichtung dazu vorgesehen, Wärme zwischen dem in den Raum einströmenden und dem aus dem Raum ausströ menden Fluid auszutauschen.

Vorteilhafterweise kann zu einer, insbesondere alternativen, erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe einer effizienten, steuerbaren und/oder umweltschonenden Temperierung eines Raums, insbesondere einer Wärmeübertragung auf das Flu id und/oder von dem Fluid innerhalb des Raums, die Wärmeübertragervorrich tung unabhängig von einer Ausrichtung des Auslasskanals und/oder des Einlass kanals, insbesondere relativ zu dem Raum, gestaltet werden. Insbesondere kön nen eine Einlassöffnung und eine Ausgangsöffnung des Einlasskanals beide auf einer dem Raum zugewandten Seite der Wärmeübertragervorrichtung oder auf unterschiedlichen Seiten der Wärmeübertragervorrichtung angeordnet sein. Ins besondere können eine Einlassöffnung und eine Ausgangsöffnung des Auslass kanals beide auf einer dem Raum zugewandten Seite der Wärmeübertragervor- richtung oder auf unterschiedlichen Seiten der Wärmeübertragervorrichtung an geordnet sein. Insbesondere ist in einer weiteren Ausgestaltung die Fluidaus tauschvorrichtung als Fluidaufbereitungsvorrichtung ausgebildet. Bevorzugt ist die Fluidaustauschvorrichtung, insbesondere in der weiteren Ausgestaltung, dazu vorgesehen, das Fluid aus dem Raum zumindest teilweise der Wärmeübertra gervorrichtung zuzuführen, dort aufzubereiten, insbesondere zu temperieren, und in den Raum zurückzuführen. Vorzugsweise weist die Wärmeübertragervorrich tung, bei einer Ausgestaltung der Fluidaustauschvorrichtung als Fluidaufberei tungsvorrichtung, zu einer Temperierung eines durch die Fluidaustauschvorrich tung strömenden Fluids zumindest einen Einlasskanal zu einer Führung des Flu ids, zumindest einen Auslasskanal, insbesondere zu einer Führung eines weite ren Fluids, zumindest eine zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal angeordnete Wärmeleiteinheit zu einem Austausch von Wärme zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal und zumindest ein innerhalb der Wärmeleit einheit angeordnetes schwingungsfähiges Membranelement zu einer schwin gungspositionsabhängigen Wärmeleitung zwischen dem Membranelement und dem Einlasskanal und/oder dem Auslasskanal auf. Vorzugsweise ist der Einlass kanal dazu vorgesehen, das aus dem Raum in die Fluidaustauschvorrichtung einströmende Fluid entlang der Wärmeleiteinheit zu führen. Vorzugsweise ist der Auslasskanal dazu vorgesehen, das aus dem Fluidreservoir in die Fluidaus tauschvorrichtung einströmende weitere Fluid entlang der Wärmeleiteinheit zu führen. Vorzugsweise ist die Wärmeübertragervorrichtung dazu vorgesehen, Wärmeenergie an das den Einlasskanal durchströmende Fluid abzugeben und/oder von dem den Einlasskanal durchströmenden Fluid aufzunehmen. Vor zugsweise ist die Wärmeübertragervorrichtung dazu vorgesehen, Wärmeenergie zwischen dem Raum und dem Fluidreservoir auszutauschen. Es ist denkbar, dass der Raum und das Fluidreservoir dasselbe Fluid enthalten, insbesondere dass das weitere Fluid gleich dem Fluid ist.

Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung zumindest zwei Fluidka näle, insbesondere den Auslasskanal und den Einlasskanal. Die Bezeichnungen Einlasskanal und Auslasskanal dienen dabei lediglich der Unterscheidung und sind prinzipiell austauschbar. Vorzugsweise umfasst ein Fluidkanal der Wärme übertragervorrichtung, insbesondere der Auslasskanal und/oder der Einlasska nal, zumindest ein Schlauchelement, ein Rohrelement, ein Schachtelement und/oder ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Kanalelement zu einer Führung des Fluids. Alternativ sind/ist der Einlasskanal und/oder der Auslasskanal offen ausgebildet, insbesondere zu einer freien Konvektion des Fluids entlang einer Oberfläche des Einlasskanals und/oder des Auslasskanals. Vorzugsweise umfasst ein, insbesondere offener, Fluidkanal der Wärmeübertra gervorrichtung, insbesondere der Auslasskanal und/oder der Einlasskanal, zu mindest ein Rippenelement, ein Stegelement, ein Lamellenelement und/oder ein anderes Strukturelement zu einer Führung des Fluids entlang einer Oberfläche. Vorzugsweise ist ein Fluidkanal der Wärmeübertragervorrichtung, insbesondere der Auslasskanal und/oder der Einlasskanal, flächig ausgebildet, insbesondere als Flachkanal, Flachrohr o.dgl., und/oder flächig angeordnet, insbesondere schlangenlinienförmig, verästelnd o. dgl. Darunter, dass ein Objekt„flächig aus gebildet und/oder angeordnet“ ist, soll verstanden werden, dass eine kleinste charakteristische Kantenlängen eines kleinsten gedachten Quaders, der das Ob jekt vollständig umschließt, zumindest um den Faktor 2, bevorzugt zumindest um den Faktor 5, besonders bevorzugt zumindest um den Faktor 10, kleiner ist als die nächst größere charakteristische Kantenlänge. Vorzugsweise sind der Ein lasskanal und der Auslasskanal fluidtechnisch getrennt voneinander ausgebildet. Insbesondere sind der Auslasskanal und/oder der Einlasskanal, insbesondere eine größte Außenfläche des Auslasskanals und eine größte Außenfläche des Einlasskanals, zumindest im Wesentlichen parallel oder konzentrisch zueinander angeordnet. Unter einer„größten Außenfläche“ eines flächig angeordneten Ob jekts soll insbesondere die größte Außenfläche eines kleinsten gedachten Qua ders, der das Objekt vollständig umschließt, verstanden werden. Unter em We sentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wo bei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Vorzugsweise sind eine Auslassöffnung und eine Einlassöffnung des Einlasskanals und eine Auslassöffnung und eine Einlassöffnung des Auslasska nals zu einer Verwirklichung eines Gegenstromprinzips und/oder eines Kreuzs tromprinzips ausgerichtet.

Vorzugsweise umfasst die Wärmeleiteinheit zumindest eine Einlasskontaktein heit. Vorzugsweise ist die Einlasskontakteinheit an dem Einlasskanal, insbeson- dere an der größten Außenfläche des Einlasskanals, angeordnet, insbesondere zu einem durch Wärmeleitung realisierten Wärmeaustausch zwischen der Ein lasskontakteinheit und dem Einlasskanal. Insbesondere ist die Einlasskontakt einheit an einer Einlasskanalwand des Einlasskanals angeordnet. Es ist denkbar, dass die Einlasskontakteinheit und die Einlasskanalwand zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind. Vorzugsweise umfasst die Wärmeleiteinheit zumin dest eine Auslasskontakteinheit. Vorzugsweise ist die Auslasskontakteinheit an dem Auslasskanal, insbesondere an der größten Außenfläche des Auslasska nals, angeordnet, insbesondere zu einem durch Wärmeleitung realisierten Wär meaustausch zwischen der Auslasskontakteinheit und dem Auslasskanal. Insbe sondere ist die Auslasskontakteinheit an einer Auslasskanalwand des Auslass kanals angeordnet. Es ist denkbar, dass die Auslasskontakteinheit und die Aus lasskanalwand zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das Membranelement zwischen der Auslasskontakteinheit und der Einlasskon takteinheit angeordnet. Vorzugsweise ist das Membranelement schwingungsfä hig zwischen der Auslasskontakteinheit und der Einlasskontakteinheit gelagert. Vorzugsweise berührt das Membranelement in zumindest einer Auslassposition einer Schwingung des Membranelements die Auslasskontakteinheit. Vorzugs weise berührt das Membranelement in zumindest einer Einlassposition der Schwingung des Membranelements, die insbesondere von der Auslassposition verschieden ist, die Einlasskontakteinheit. Vorzugsweise berührt das Membran element in der Einlassposition und in der Auslassposition entweder die Aus lasskontakteinheit oder die Einlasskontakteinheit. Es ist auch denkbar, dass das Membranelement einen Lager- und/oder Fixierbereich aufweist, der unabhängig von der aktuellen Schwingungsposition in Kontakt mit der Einlasskontakteinheit und/oder der Auslasskontakteinheit steht. Vorzugsweise umfasst der Lager und/oder Fixierbereich weniger als 25 %, bevorzugt weniger als 15 %, besonders bevorzugt weniger als 5 % einer Gesamtoberfläche des Membranelements. Vor zugsweise ist das Membranelement dazu vorgesehen, in der Auslassposition Wärme mit der Auslasskontakteinheit auszutauschen. Vorzugsweise ist das Membranelement dazu vorgesehen, in der Einlassposition Wärme mit der Ein lasskontakteinheit auszutauschen. Vorzugsweise ist das Membranelement zu einem über die Schwingung vermittelten Wärmetransport zwischen dem Einlass kanal, insbesondere der Einlasskontakteinheit, und dem Auslasskanal, insbeson dere der Auslasskontakteinheit, vorgesehen. Vorzugsweise ist das Membranelement flächig ausgebildet. Vorzugsweise ist eine größte Außenfläche des Membranelements zumindest in einer Schwin gungsposition, insbesondere in einer Ruhelage, zumindest im Wesentlichen pa rallel oder konzentrisch zur größten Außenfläche des Auslasskanals und/oder zur größten Außenfläche des Einlasskanals angeordnet. Vorzugsweise ist eine Hauptschwingungsrichtung des Membranelements zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der größten Außenfläche des Membranelements. Vorzugsweise umfasst das Membranelement eine einlassseitige Kontaktfläche, die zu einem Kontakt mit der Einlasskontakteinheit, insbesondere mit einem Kontaktelement der Einlasskontakteinheit, vorgesehen ist. Vorzugsweise umfasst das Membran element eine auslassseitige Kontaktfläche, die zu einem Kontakt mit der Aus lasskontakteinheit, insbesondere mit einem Kontaktelement der Auslasskontakt einheit, vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die einlassseitige oder die auslassseiti ge Kontaktfläche Teil der größten Außenfläche des Membranelements oder zu mindest im Wesentlichen parallel zur größten Außenfläche des Membranele ments angeordnet. Der Ausdruck„im Wesentlichen senkrecht“ soll hier insbe sondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definie ren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und beson ders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist.

Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell eingerich tet, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darun ter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbeson dere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wärmeübertragervorrichtung kann eine Wärmeleitung zwischen dem Auslasskanal und dem Einlasskanal vor teilhaft flexibel gestaltet werden. Insbesondere kann eine während eines Betriebs vorteilhaft anpassbare Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleiteinheit realisiert werden. Vorteilhaft kann auf umweltschädliche Kälte- und/oder Lösungsmittel zu einem Wärmeaustausch verzichtet werden. Darüber hinaus kann eine vorteilhaft ge räuscharme Wärmeübertragervorrichtung bereitgestellt werden. Weiter wird vorgeschlagen, dass das Membranelement zumindest ein thermoka- lorisch aktives Material aufweist, insbesondere vollständig daraus ausgebildet ist. Unter einem„thermokalorisch aktiven Material“ soll insbesondere ein Material verstanden werden, das seine Temperatur und/oder die in ihm gespeicherte Wärmemenge abhängig von einem Umgebungs- und/oder Zustandsparameter des Materials ändert, welcher insbesondere von einer Temperatur, einer Wär memenge und/oder einer Wärmestrahlung unterschiedlich ausgebildet ist. Insbe sondere ist das thermokalorisch aktive Material unabhängig von einer Wärme übertragung, insbesondere von einer Wärmeleitung, von einer Konvektion eines Wärmeträgers und/oder von einer Wärmestrahlung, aufheizbar und/oder abkühl bar. Beispielsweise ist der Umgebungs- und/oder Zustandsparameter als Feld stärke eines magnetischen und/oder eines elektrischen Felds an und/oder in dem Material, als Stromfluss in und/oder entlang dem Material, als Außendruck und/oder als Binnendruck, als aktuelle Ausdehnung und/oder als Kompressions grad des Materials, als Änderungsrate einer der bereits genannten Größen oder dergleichen ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das thermokalorisch aktive Material als elektrokalorisch aktives Material ausgebildet. Alternativ ist das ther mokalorisch aktive Material als thermoelektrisch aktives Material, als magnetoka lorisch aktives Material, als elastokalorisch aktives Material, als barokalorisch aktives Material oder dergleichen ausgebildet. Vorzugsweise ist das Membran element zumindest im Wesentlichen aus dem thermokalorisch aktiven Material ausgebildet. Beispielsweise ist das thermokalorisch aktive Material als Polymer- Kohlenstoffnanoröhrchen- Laminat ausgebildet. Beispielsweise umfasst das Po lymer- Kohlenstoffnanoröhrchen- Laminat zumindest eine Polymerschicht aus P(VDF-TrFe-CFE) und insbesondere einwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen. Vorzugsweise erhitzt sich das Membranelement bei einer Erhöhung eines an dem Membranelement anliegenden elektrischen Feldes. Vorzugsweise kühlt das Membranelement bei einer Reduzierung eines an dem Membranelement anlie genden elektrischen Felds ab. Darunter, dass ein Objekt„im Wesentlichen aus einem Material“ ausgebildet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass zu mindest 25 %, bevorzugt zumindest 50 %, besonderes bevorzugt zumindest 75 %, eines Gesamtvolumen des Objekt aus dem Material ausgebildet ist. Es ist denkbar, dass das Membranelement einen Kern, ein Gerüst, Rippen, Stützen, o. dgl. aus einem anderen Material umfasst, insbesondere um eine Elastizität des Membranelements anzupassen. Es ist insbesondere denkbar, dass der Lager- und/oder Fixierbereich des Membranelements, insbesondere zu einer Wärmeiso lierung, aus einem anderen Material ausgebildet ist und/oder mit dem anderen Material beschichtet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Wärmeleitung zwischen dem Membranelement und dem Einlasskanal und/oder dem Auslasskanal vorteilhaft effizient gestaltet werden. Insbesondere kann ein vorteilhaft hoher Temperaturunterschied zwischen dem Membranelement und dem Einlasskanal und/oder dem Auslasskanal realisiert werden. Insbesondere kann das Membranelement vorteilhaft als kältemittelfreie Wärmepumpe fungie ren. Insbesondere kann ein vorteilhaft großer Fluidtemperatureinsatzbereich, insbesondere vor einer Zuschaltung zusätzlicher Kühl- und/oder Heizregister, der Wärmeübertragervorrichtung bei vorteilhaft geringem Energieverbrauch erreicht werden. Insbesondere kann eine Wärmeleitung vorteilhaft schnell angepasst werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Wärmeübertragervorrichtung zumindest eine an dem Membranelement angeordnete Thermoelektrode zu einer Steuerung oder Regelung einer Temperatur des Membranelements umfasst. Vorzugsweise ist die Thermoelektrode flächig ausgebildet, insbesondere als Metallplatte, Metall folie o. dgl., und/oder flächig angeordnet, insbesondere als Drahtspirale, als Drahtgitter o.dgl. Vorzugsweise ist eine größte Außenfläche der Thermoelektrode zumindest im Wesentlichen parallel zur größten Außenfläche des Membranele ments angeordnet. Vorzugsweise ist die größte Außenfläche der Thermoelektro de zumindest im Wesentlichen gleich groß wie die größte Außenfläche des Membranelements. Darunter, dass zwei Werte„im Wesentlichen gleich groß“ sind, soll insbesondere verstanden werden, dass ein Verhältnis des kleineren Werts zum größeren Wert zumindest größer als 0.5, bevorzugt größer als 0.75, besonders bevorzugt größer als 0.9 ist. Vorzugsweise ist die Thermoelektrode im Inneren des Membranelements angeordnet. Insbesondere unterteilt die Thermo elektrode das Membranelement entlang der Hauptschwingungsrichtung in eine Auslassseite, welche dem Auslasskanal zugewandt ist, und eine zumindest im Wesentlichen gleich große Einlassseite, welche dem Einlasskanal zugewandt ist. Vorzugsweise ist die Thermoelektrode dazu vorgesehen, ein elektrisches Feld an dem Membranelement zu erzeugen. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertra gervorrichtung zumindest eine Auslasselektrode. Vorzugsweise ist die Auslas selektrode als Spannungsreferenz für die Thermoelektrode vorgesehen. Insbe- sondere ist die Thermoelektrode dazu vorgesehen, ein elektrisches Feld zwi schen der Thermoelektrode und der Auslasselektrode zu erzeugen. Vorzugswei se ist die Auslassseite des Membranelements zwischen der Thermoelektrode und der Auslasselektrode angeordnet. Vorzugsweise ist die Auslasselektrode an dem Membranelement angeordnet. Vorzugsweise ist die Auslasselektrode an der größten, dem Auslasskanal zugewandten Außenfläche des Membranelements angeordnet. Vorzugsweise ist die Auslasselektrode flächig ausgebildet und/oder angeordnet. Vorzugsweise ist die größte Außenfläche der Auslasselektrode zu mindest im Wesentlichen gleich groß wie die größte Außenfläche der Thermo elektrode. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung zumindest eine analog ausgebildete und/oder angeordnete Einlasselektrode auf der Ein lassseite des Membranelements. Vorzugsweise ist die Einlasselektrode mit der Auslasselektrode elektrisch verbunden. Insbesondere umfasst die Wärmeüber tragervorrichtung zumindest einen Sternpunkt zu einer gleichzeitigen Span nungsversorgung der Einlasselektrode und der Auslasselektrode, insbesondere mit der zumindest im Wesentlichen gleichen elektrischen Spannung. Vorzugs weise ist über eine Änderung der Spannungsdifferenz zwischen der Thermoelekt rode und der Einlasselektrode und/oder der Auslasselektrode eine Temperatur des Membranelements, insbesondere des elektrokalorisch aktiven Materials, steuerbar oder regelbar. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Temperatur des Membranelements vorteilhaft einfach kontrolliert werden. Insbe sondere kann eine die Temperatur des Membranelements kontrollierende elektri sche Spannung vorteilhaft zuverlässig, insbesondere unabhängig von einer aktu ellen Schwingungsposition des Membranelements, an dem Membranelement angelegt werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Wärmeübertragervorrichtung zumindest eine an dem Membranelement angeordnete Bewegungselektrode zu einer Steu erung oder Regelung einer Schwingung des Membranelements umfasst. Vor zugsweise ist die Bewegungselektrode analog zu der Auslasselektrode ausgebil det und/oder angeordnet. Vorzugsweise ist die Bewegungselektrode einstückig mit der Auslasselektrode ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass die Bewegungs elektrode getrennt von der Auslasselektrode ausgebildet ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Bewegungselektrode und die Auslasselektrode durch eine Isolierungsschicht getrennt übereinander auf dem Membranelement gestapelt angeordnet sind oder dass die Bewegungselektrode und die Auslasselektrode in einer Ebene gegeneinander versetzt, insbesondere verzahnt und voneinander beabstandet, angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervor richtung eine weitere Bewegungselektrode, die in analoger Weise einstückig mit oder getrennt von der Einlasselektrode ausgebildet ist. Vorzugsweise umfas sen/umfasst die Auslasskontakteinheit und/oder die Einlasskontakteinheit zumin dest eine Andockelektrode. Vorzugsweise ist die Andockelektrode flächig ausge bildet und/oder angeordnet. Vorzugsweise ist eine größte Außenfläche der Ando ckelektrode zumindest im Wesentlichen parallel zu der Bewegungselektrode und/oder der weiteren Bewegungselektrode angeordnet. Vorzugsweise ist die größte Außenfläche der Andockelektrode zumindest im Wesentlichen gleich groß wie die größte Außenfläche der Bewegungselektrode und/oder der weiteren Be wegungselektrode. Vorzugsweise sind/ist die Bewegungselektrode und/oder die weitere Bewegungselektrode zu einem Aufbau einer elektrostatischen Ladung vorgesehen. Vorzugsweise ist die Andockelektrode durch das Anlegen einer Spannung dazu vorgesehen, die Bewegungselektrode anzuziehen und/oder ab zustoßen. Vorzugsweise ist die Bewegungselektrode dazu vorgesehen, eine durch die Andockelektrode hervorgerufen Kraft auf das Membranelement zu übertragen. Insbesondere ist die Bewegungselektrode dazu vorgesehen, das Membranelement zu der Andockelektrode hinzubewegen und/oder von der An dockelektrode wegzubewegen. Vorzugsweise weist die Andockelektrode und/oder die Bewegungselektrode eine elektrische Isolierungsschicht auf, um einen Kurzschluss zwischen der Andockelektrode und der Bewegungselektrode zu vermeiden. Vorzugsweise ist das Kontaktelement der Auslasskontakteinheit und/oder der Einlasskontakteinheit als elektrische Isolierungsschicht ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine aktuelle Schwingungspo sition des Membranelements vorteilhaft einfach eingestellt werden. Insbesondere kann eine Schwingung des Membranelements mit vorteilhaft wenig beweglich gelagerten Bauteilen, insbesondere mit vorteilhaft geringem Verschleiß, realisiert werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Wärmeübertragervorrichtung zu mindest ein weiteres Membranelement und zumindest einen weiteren Fluidkanal, insbesondere einen weiteren Auslasskanal und/oder einen weiteren Einlasska nal, umfasst, wobei der Auslasskanal, das Membranelement, der Einlasskanal, das weitere Membranelement und der weitere Fluidkanal, insbesondere der wei tere Auslasskanal und/oder der weitere Einlasskanal, schichtweise aufeinander angeordnet sind. Vorzugsweise weist die Wärmeübertragervorrichtung eine Schichtbauweise aus einer Mehrzahl an Auslasskanälen und einer Mehrzahl an Einlasskanälen auf. Insbesondere ist zwischen je einem Auslasskanal und einem Einlasskanal zumindest ein schwingungsfähiges Membranelement angeordnet. Insbesondere weist die Wärmeleiteinheit für jedes Membranelement zumindest eine Einlasskontakteinheit und/oder eine Auslasskontakteinheit auf. Es ist denk bar, dass mehrere Membranelemente an derselben Einlasskontakteinheit und/oder derselben Auslasskontakteinheit angeordnet sind. Vorzugsweise sind der Auslasskanal, der Einlasskanal, das Membranelement, das weitere Membra nelement und/oder der zumindest eine weitere Fluidkanal, insbesondere der wei tere Auslasskanal und/oder der weitere Einlasskanal, flächig ausgebildet und/oder angeordnet. Insbesondere bildet der Auslasskanal, der Einlasskanal, das Membranelement, das weitere Membranelement und/oder der zumindest eine weitere Fluidkanal, insbesondere der weitere Auslasskanal und/oder der weitere Einlasskanal, eine Schicht der Wärmeübertragervorrichtung. Vorzugs weise sind der Auslasskanal, der Einlasskanal, das Membranelement, das weite re Membranelement und/oder der zumindest eine weitere Fluidkanal, insbeson dere der weitere Auslasskanal und/oder der weitere Einlasskanal, räumlich zu mindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Vorzugsweise ist das weitere Membranelement analog zu dem Membranelement ausgebildet. Vor zugsweise ist der weitere Fluidkanal analog zu dem Auslasskanal und/oder dem Einlasskanal ausgebildet. Vorzugsweise sind der Auslasskanal und der zumin dest eine weitere Auslasskanal fluidtechnisch parallel zueinander angeordnet. Insbesondere bilden der Auslasskanal und der zumindest eine weitere Auslass kanal ein sich verästelndes Auslasskanalsystem, insbesondere mit einer gemein samen Eingangsöffnung und einer gemeinsamen Ausgangsöffnung. Alternativ sind der Auslasskanal und der zumindest eine weitere Auslasskanal fluidtech nisch seriell zueinander angeordnet. Insbesondere bilden der Auslasskanal und der zumindest eine weitere Auslasskanal ein kaskadierendes Auslasskanalsys tem. Vorzugsweise sind der Einlasskanal und der zumindest eine weitere Ein lasskanal fluidtechnisch parallel zueinander angeordnet. Insbesondere bilden der Einlasskanal und der zumindest eine weitere Einlasskanal ein sich verästelndes Einlasskanalsystem, insbesondere mit einer gemeinsamen Eingangsöffnung und einer gemeinsamen Ausgangsöffnung. Alternativ sind der Einlasskanal und der zumindest eine weitere Einlasskanal fluidtechnisch seriell zueinander angeord net. Insbesondere bilden der Einlasskanal und der zumindest eine weitere Ein lasskanal ein kaskadierendes Einlasskanalsystem. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft kompakte Wärmeübertragervorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann ein vorteilhaft hohes Verhältnis von Außenflächen zu Volumen der Fluidkanäle erreicht werden. Insbesondere kann ein vorteilhaft hoher, insbesondere einstellbarer, Wärmestrom zwischen den Fluidkanälen realisiert werden. Insbesondere ist die Wärmeübertragervor richtung vorteilhaft skalierbar. Insbesondere weist die Wärmeübertragervorrich tung ein vorteilhaft geringes Risiko eines Zufrierens der Fluidkanäle auf.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Wärmeübertragervorrichtung zumindest ein weiteres Membranelement und zumindest ein zwischen dem Membranelement und dem weiteren Membranelement angeordnetes fluides Wärmeleitelement umfasst. Vorzugsweise ist das fluide Wärmeleitelement als fluider Wärmeträger, beispielsweise Wasser, ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertra gervorrichtung zumindest einen als Wärmeträgerkanal ausgebildeten Fluidkanal, zu einer Führung des fluiden Wärmeträgers. Vorzugsweise bildet der Wärmeträ gerkanal einen geschlossenen Kreislauf für das fluide Wärmeleitelement. Vor zugsweise ist das weitere Membranelement in einer weiteren Wärmeleiteinheit angeordnet. Vorzugsweise weist die Wärmeübertragervorrichtung eine ungerade Anzahl an Membranelementen und/oder weiteren Membranelementen, welche insbesondere in einer ungeraden Anzahl an Wärmeleiteinheiten und/oder weite ren Wärmeleiteinheiten der Wärmeüberträgervorrichtung angeordnet sind, auf. Vorzugsweise sind das Membranelement und zumindest das einen weitere Membranelement fluidtechnisch seriell an dem Wärmeträgerkanal angeordnet.

Es ist aber auch denkbar, dass das Membranelement und zumindest das eine weitere Membranelement fluidtechnisch parallel an dem Wärmeträgerkanal an geordnet sind. Vorzugsweise ist der Wärmeträgerkanal an der Auslasskontakt einheit und/oder der Einlasskontakteinheit der Wärmeleiteinheit und/oder der weiteren Wärmeleiteinheit angeordnet. Vorzugsweise ist der Wärmeträgerkanal zwischen der Auslasskontakteinheit der Wärmeleiteinheit und/oder der weiteren Wärmeleiteinheit und dem Auslasskanal angeordnet. Vorzugsweise ist der Wär meträgerkanal zwischen der Einlasskontakteinheit der Wärmeleiteinheit und/oder der weiteren Wärmeleiteinheit und dem Einlasskanal angeordnet. Vorzugsweise ist der Wärmeträgerkanal an dem Auslasskanal und/oder dem Einlasskanal an geordnet. Insbesondere ist der Wärmeträgerkanal fluidtechnisch von dem Aus lasskanal und/oder dem Einlasskanal getrennt angeordnet. Insbesondere ist zwi schen dem Auslasskanal und dem Wärmeträgerkanal und/oder zwischen dem Einlasskanal und dem Wärmeträgerkanal ein Wärmeübertragerelement, insbe sondere ein Kühlkörperelement und/oder ein Radiatorelement, angeordnet, ins besondere zu einer Wärmeübertragung zwischen dem Auslasskanal und dem Wärmeträgerkanal und/oder zwischen dem Einlasskanal und dem Wärmeträger kanal, insbesondere zu einer über den Wärmeträgerkanal vermittelten Wärme übertragung zwischen dem Auslasskanal und dem Einlasskanal. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung zumindest eine Wärmeträgerfluidför dereinheit, insbesondere zu einem Umwälzen des fluiden Wärmeleitelements innerhalb des Wärmeträgerkanals. Alternativ ist der Wärmeträgerkanal als Wär merohr ausgebildet. Es ist denkbar, dass das Membranelement und das weitere Membraneiement aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden, insbe sondere aus Materialien, die in einem unterschiedlichen Temperaturbereich ei nen Maximalwert für den elektrokalorischen Effekt aufweisen. Durch die erfin dungsgemäße Ausgestaltung kann ein vorteilhaft hoher Temperaturhub zwischen dem Auslasskanal und dem Einlasskanal erreicht werden. Insbesondere ist die Wärmeübertragervorrichtung vorteilhaft skalierbar.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Wärmeübertragervorrichtung zumindest ein weiteres Membranelement und zumindest ein zwischen dem Membranelement und dem weiteren Membranelement angeordnetes solides Wärmeleitelement umfasst. Insbesondere soll unter einem„soliden Wärmeleitelemenf ein Wärme träger verstanden werden, der bei Raumtemperatur einen festen Aggregatzu stand aufweist, beispielsweise Kupfer. Vorzugsweise ist das weitere Membran element in einer weiteren Wärmeleiteinheit angeordnet. Vorzugsweise weist die Wärmeübertragervorrichtung eine ungerade Anzahl an Membranelementen und/oder weiteren Membranelementen, welche insbesondere in einer ungeraden Anzahl an Wärmeleiteinheiten und/oder weiteren Wärmeleiteinheiten der Wär meüberträgervorrichtung angeordnet sind, auf. Vorzugsweise ist zwischen je zwei Membranelementen zumindest ein solides Wärmeleitelement angeordnet. Vorzugsweise verbindet zumindest ein solides Wärmeleitelement die Aus- lasskontakteinheit und/oder die Einlasskontakteinheit der Wärmeleiteinheit mit der Auslasskontakteinheit und/oder der Einlasskontakteinheit der weiteren Wär meleiteinheit. Vorzugsweise ist zumindest ein solides Wärmeleitelement zwi schen der Auslasskontakteinheit der Wärmeleiteinheit und/oder der weiteren Wärmeleiteinheit und dem Auslasskanal angeordnet. Vorzugsweise ist zumindest ein solides Wärmeleitelement zwischen der Einlasskontakteinheit der Wärmeleit einheit und/oder der weiteren Wärmeleiteinheit und dem Einlasskanal angeord net. Insbesondere ist zwischen dem Auslasskanal und zumindest einem soliden Wärmeleitelement und/oder zwischen dem Einlasskanal und zumindest einem soliden Wärmeleitelement ein Wärmeübertragerelement, insbesondere ein Kühl körperelement und/oder Radiatorelement, angeordnet, insbesondere zu einer Wärmeübertragung zwischen dem Auslasskanal und dem soliden Wärmeleitele ment und/oder zwischen dem Einlasskanal und dem soliden Wärmeleitelement, insbesondere zu einer über das solide Wärmeleitelement vermittelten Wärme übertragung zwischen dem Auslasskanal und dem Einlasskanal. Es ist denkbar, dass das Membranelement und das weitere Membranelement aus unterschiedli chen Materialien hergestellt werden, insbesondere aus Materialien, die in einem unterschiedlichen Temperaturbereich einen Maximalwert für den elektrokalori- schen Effekt aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein vorteilhaft hoher Temperaturhub zwischen dem Auslasskanal und dem Einlass kanal erreicht werden. Insbesondere ist die Wärmeübertragervorrichtung vorteil haft skalierbar.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Wärmeübertragervorrichtung zumin dest ein zusätzliches Membranelement, ein an dem zusätzlichen Membranele ment angeordnetes zusätzliches solides Wärmeleitelement und ein das solide Wärmeleitelement und das zusätzliche solide Wärmeleitelement verbindendes Brückenelement zu einem Wärmeaustausch zwischen dem soliden Wärmelei telement und dem zusätzlichen soliden Wärmeleitelement aufweist. Vorzugswei se besteht das Brückenelement aus einem wärmeleitfähigen Material, insbeson dere Metall, besonders bevorzugt Kupfer. Vorzugsweise besteht das Brücken element aus dem gleichen Material wie das solide Wärmeleitelement und/oder das weitere Wärmeleitelement. Vorzugsweise sind die Membranelemente, insbe sondere innerhalb von Wärmeleiteinheiten, und die soliden Wärmeleitelemente schichtweise aufeinander und/oder nebeneinander angeordnet. Vorzugsweise überbrückt das Brückenelement zumindest zwei Membranelemente, insbesonde re das weitere Membranelement und das zusätzliche Membranelement. Insbe sondere überbrückt das Brückenelement zumindest ein weiteres solides Wärme leitelement der Wärmeübertragervorrichtung, welches zwischen dem soliden Wärmeleitelement und dem zusätzlichen soliden Wärmeleitelement angeordnet ist, insbesondere zwischen dem weiteren Membranelement und dem zusätzli chen Membranelement angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestal tung kann die Wärmeübertragervorrichtung mit einem vorteilhaften hohen Tem peraturhub vorteilhaft kompakt gestaltet werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass zumindest das eine Brückenelement beweglich gelagert ausgebildet ist, insbesondere zu einer Steuerung eines Wär meaustausche zwischen dem soliden Wärmeleitelement und dem zusätzlichen soliden Wärmeleitelement. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrich tung ein Lagerelement zu einer beweglichen Lagerung des Brückenelements, beispielsweise eine Schiene, eine Drehachse, eine Translationsachse oder der gleichen. Insbesondere umfasst die Wärmeübertragervorrichtung zumindest eine Aktuator- und/oder Motoreinheit, beispielsweise einen Magnetschalter, einen translatorischen Piezoaktuator oder dergleichen, zu einer Bewegung des Brü ckenelements. Vorzugsweise weist das Brückenelement zumindest eine Wärme leitposition auf, insbesondere zu einer Verbindung des soliden Wärmeleitele ments und des zusätzlichen soliden Wärmeleitelements. Vorzugsweise weist das Brückenelement zumindest eine Trennposition auf, insbesondere zu einer Wär meisolierung des soliden Wärmeleitelements von dem zusätzlichen soliden Wärmeleitelement. Vorzugsweise ist das Brückenelement in der Trennposition mit keinem soliden Wärmeleitelement verbunden. Es ist aber auch denkbar, dass das Brückenelement in der Trennposition das solide Wärmeleitelement oder das zusätzliche solide Wärmeleitelement mit einem anderen Wärmeleitelement der Wärmeübertragervorrichtung verbindet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestal tung kann ein Temperaturausgleich zwischen zumindest zwei soliden Wärme leitelementen gesteuert werden. Insbesondere kann ein Rückfluss von Wärme, insbesondere in einer der Richtung eines durch die Membranelemente hervorge rufenen Wärmestroms entgegengesetzten Richtung vorteilhaft gering gehalten werden. Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Verfahren zu einem Betrieb einer Wärmeübertragervorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Wärme übertragervorrichtung, für eine Fluidaustauschvorrichtung, insbesondere für eine Lüftungsanlage, zu einer Temperierung eines durch die Fluidaustauschvorrich tung strömenden Fluids. Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Ver fahrensschritt eine Wärmeleitung mittels einer Schwingungsposition eines inner halb einer Wärmeleiteinheit der Wärmeübertragervorrichtung angeordneten schwingungsfähigen Membranelements der Wärmeübertragervorrichtung einge stellt wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Senkenbewegungsschritt das Membranelement in Richtung einer Wärmesenke bewegt. Insbesondere fungiert der Auslasskanal oder der Einlasskanal als Wärmesenke. Vorzugsweise wird in zumindest einem Quellenbewegungsschritt das Membranelement in Richtung einer Wärmequelle bewegt. Insbesondere fungiert der Einlasskanal oder der Aus lasskanal als Wärmesenke. Vorzugsweise wird das Membranelement in dem Senkenbewegungsschritt und/oder in dem Quellenbewegungsschritt durch das Anlegen, Abschalten und/oder Umpolen einer elektrischen Spannung zwischen der Bewegungselektrode und der Andockelektrode der Auslasskontakteinheit und/oder durch das Anlegen, Abschalten und/oder Umpolen einer weiteren elektrischen Spannung zwischen der weiteren Bewegungselektrode und der An dockelektrode der Einlasskontakteinheit bewegt. Insbesondere verformt sich das Membranelement während des Senkenbewegungsschritts und/oder des Quel lenbewegungsschritts. Vorzugsweise wird in dem Senkenbewegungsschritt und/oder dem Quellenbewegungsschritt das Membranelement bis an die Ando ckelektrode der Einlasskontakteinheit und/oder der Auslasskontakteinheit heran geführt. Insbesondere beginnt nach dem Senkenbewegungsschritt eine Senken kontaktphase, in welcher insbesondere das Membranelement in einem thermi schen Kontakt mit der Andockelektrode der Einlasskontakteinheit und/oder der Auslasskontakteinheit steht. Insbesondere beginnt nach dem Quellenbewe gungsschritt eine Quellenkontaktphase, in welcher insbesondere das Membran element in einem thermischen Kontakt mit der Andockelektrode der Einlasskon takteinheit und/oder der Auslasskontakteinheit steht. Vorzugsweise wird in zu mindest einem Erwärmungsschritt während der Senkenkontaktphase das Memb ranelement, insbesondere das elektrokalorisch aktive Material des Membranele ments, erhitzt. Vorzugsweise wird in dem Erwärmungsschritt eine elektrische Spannung zwischen der Thermoelektrode und der Einlasselektrode und/oder der Auslasselektrode aufgebaut. Es ist denkbar, dass der Erwärmungsschritt vor der Senkenkontaktphase, insbesondere während des Senkenbewegungsschritts, stattfindet und/oder beginnt. Vorzugsweise wird in einem Wärmeabgabeschritt während der Senkenkontaktphase Wärme von dem Membranelement an die Wärmesenke abgegeben. Insbesondere wird in einem Wärmeabgabeschritt die elektrische Spannung zwischen Thermoelektrode und Einlasselektrode und/oder Auslasselektrode aufrechterhalten. Vorzugsweise wird in zumindest einem Küh lungsschritt während der Quellenkontaktphase das Membranelement, insbeson dere das elektrokalorisch aktive Material des Membranelements, abgekühlt. Vor zugsweise wird in dem Kühlungsschritt eine elektrische Spannung zwischen der Thermoelektrode und der Einlasselektrode und/oder der Auslasselektrode abge baut. Es ist denkbar, dass der Kühlungsschritt vor der Quellenkontaktphase, ins besondere während des Quellenbewegungsschritts, stattfindet und/oder beginnt. Vorzugsweise wird in einem Wärmeaufnahmeschritt während der Quellenkon taktphase von dem Membranelement Wärme aus der Wärmequelle aufgenom men. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Wärmeleitung zwischen dem Auslasskanal und dem Einlasskanal vorteilhaft fle xibel gestaltet werden. Insbesondere kann eine Wärmeleitfähigkeit der Wärme leiteinheit vorteilhaft während eines Betriebs angepasst werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein elektrokalorischer Zyklus des Membranelements und ein Schwingungszyklus des Membranelements zeitlich gegeneinander verschoben werden, um eine Richtung eines Wärmestroms zwischen dem Auslasskanal und dem Einlasskanal anzu passen. Vorzugsweise umfasst der Schwingungszyklus zumindest einen Aus lassbewegungsschritt, insbesondere zu einer Bewegung des Membranelements in Richtung des Auslasskanals. Vorzugsweise umfasst der Schwingungszyklus zumindest einen Einlassbewegungsschritt, insbesondere zu einer Bewegung des Membranelements in Richtung des Einlasskanals. Vorzugsweise umfasst der elektrokalorische Zyklus zumindest den einen Erwärmungsschritt. Vorzugsweise umfasst der elektrokalorische Zyklus zumindest den einen Wärmeabgabeschritt. Vorzugsweise umfasst der elektrokalorische Zyklus zumindest den einen Küh lungsschritt. Vorzugsweise umfasst der elektrokalorische Zyklus zumindest den einen Wärmeaufnahmeschritt. Vorzugsweise weisen der Schwingungszyklus und der elektrokalorische Zyklus dieselbe Zyklusdauer auf. Es ist denkbar, dass der Schwingungszyklus und der elektrokalorische Zyklus synchron ausgeführt wer den. Alternativ löst der Schwingungszyklus den elektrokalorischen Zyklus und/oder umgekehrt aus. Insbesondere sind ein Startpunkt des Schwingungszyk lus und ein Startpunkt des elektrokalorischen Zyklus aufeinander abgestimmt. Insbesondere wird ein Schwingungszyklus durch einen elektrischen Spannungs verlauf zwischen der Bewegungselektrode und der Andockelektrode der Aus lasskontakteinheit und/oder den elektrischen Spannungsverlauf zwischen der weiteren Bewegungselektrode und der Andockelektrode der Einlasskanaleinheit vorgegeben. Insbesondere wird ein elektrokalorischer Zyklus durch den elektri schen Spannungsverlauf zwischen der Thermoelektrode und der Auslasselektro de und/oder Einlasselektrode vorgegeben. Vorzugsweise wird in zumindest ei nem Verfahrensschritt ein Spannungsverlauf zwischen der Thermoelektrode und der Einlasselektrode und/oder Auslasselektrode, sowie ein Spannungsverlauf zwischen der Bewegungselektrode, der weiteren Bewegungselektrode und der Andockelektrode der Auslasskontakteinheit und/oder der Einlasskontakteinheit zeitlich gegeneinander verschoben. Vorzugsweise wird durch eine Verschiebung des Schwingungszyklus gegen den elektrokalorischen Zyklus eine Funktionalität des Einlasskanals und des Auslasskanals als Wärmequelle oder als Wärmesen ke geändert, insbesondere vertauscht. Vorzugsweise umfasst das Verfahren zu mindest einen Kühlmodus. Insbesondere fällt in dem Kühlmodus der Einlassbe wegungsschritt mit dem Quellenbewegungsschritt zusammen. Insbesondere fun giert der Einlasskanal als Wärmequelle. Insbesondere fällt in dem Kühlmodus der Auslassbewegungsschritt mit dem Senkenbewegungsschritt zusammen. Insbe sondere fungiert in dem Kühlmodus der Auslasskanal als Wärmesenke. Vor zugsweise umfasst das Verfahren zumindest einen Heizmodus. Insbesondere fällt in dem Heizmodus der Einlassbewegungsschritt mit dem Senkenbewe gungsschritt zusammen. Insbesondere fungiert in dem Heizmodus der Einlass kanal als Wärmesenke. Insbesondere fällt in dem Heizmodus der Auslassbewe gungsschritt mit dem Quellenbewegungsschritt zusammen. Insbesondere fun giert in dem Heizmodus der Auslasskanal als Wärmequelle. Durch die erfin dungsgemäße Ausgestaltung kann eine Richtung des Wärmestroms zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal vorteilhaft umgekehrt werden. Insbe sondere können vorteilhaft zwei Betriebsmodi zu einem Vorheizen oder Vorküh len des durch den Einlasskanal strömenden Fluids realisiert werden. Insbesonde- re können die zwei Betriebsmodi vorteilhaft nur durch Anpassung der Ansteue rung, insbesondere ohne weitere Bauteile, realisiert werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Wärmestromdichte zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal mittels einer an dem Membranelement anliegenden elektrischen Feldstärke und/oder mittels einer Schwingungsfrequenz des Membranelements gesteuert oder gere gelt wird. Vorzugsweise wird die elektrische Feldstärke mittels eines Spannungs unterschiedes zwischen der Thermoelektrode und der Einlasselektrode und/oder der Auslasselektrode hervorgerufen. Insbesondere soll unter der„Wär mestromdichte zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal“ die über ei nen elektrokalorischen Zyklus gemittelte Wärmestromdichte zwischen dem Ein lasskanal und dem Auslasskanal verstanden werden. Vorzugsweise wird in zu mindest einem Verfahrensschritt die Wärmestromdichte zwischen dem Einlass kanal und dem Auslasskanal mittels der während eines elektrokalorischen Zyk lus, insbesondere betragsmäßig, maximal an dem Membranelement anliegenden elektrischen Feldstärke eingestellt. Insbesondere wird in zumindest einem Ver fahrensschritt die Wärmestromdichte zwischen dem Einlasskanal und dem Aus lasskanal mittels eines Unterschieds zwischen der während eines elektrokalori schen Zyklus, insbesondere betragsmäßig, maximalen und minimalen an dem Membranelement anliegenden elektrischen Feldstärke eingestellt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Zyklusdauer des Schwingungszyk lus und/oder des elektrokalorischen Zyklus verändert, um eine Wärmestromdich te einzustellen. Insbesondere wird eine Zyklusdauer verringert, um eine Wär mestromdichte zu erhöhen. Insbesondere wird eine Zyklusdauer erhöht, um eine Wärmestromdichte zu reduzieren. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Wärmestromdichte zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal vorteilhaft flexibel angepasst werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verfahren zumindest einen Kontak terweiterungsschritt umfasst, bei welchem eine Kontaktfläche des Membranele ments über eine elektrostatische Kraft zumindest im Wesentlichen vollständig an einem Kontaktelement der Wärmeleiteinheit fixiert wird. Vorzugsweise wird wäh rend eines Beginns der Quellenkontaktphase und/oder der Senkenkontaktphase zumindest ein Kontakterweiterungsschritt durchgeführt. Vorzugsweise wird wäh- rend des Kontakterweiterungsschrits durch eine gegensätzliche elektrische Po lung der Bewegungselektrode und der Andockelektrode der Auslasskontaktein heit oder durch eine gegensätzliche elektrische Polung der weitere Bewegungs elektrode und der Andockelektrode der Einlasskontakteinheit das Membranele ment gegen die Auslasskontakteinheit oder die Einlasskontakteinheit gedrückt. Vorzugsweise wird in dem Kontakterweiterungsschrit die einlassseitige Kontakt fläche des Membranelements zumindest im Wesentlichen vollständig gegen die Einlasskontakteinheit, insbesondere gegen das Kontaktelement der Einlasskon takteinheit gedrückt. Vorzugsweise wird in einem weiteren Kontakterweiterungs schrit die auslassseitige Kontaktfläche des Membranelements zumindest im We sentlichen vollständig gegen die Auslasskontakteinheit, insbesondere gegen das Kontaktelement der Auslasskontakteinheit, gedrückt. Darunter, dass eine Fläche „im Wesentlichen vollständig“ gegen ein Objekt gedrückt wird, soll insbesondere verstanden werden, dass die Fläche zumindest zu 50 %, vorzugsweise zumin dest zu 75 %, besonders bevorzugst, zumindest zu 95 % an dem Objekt anliegt. Vorzugsweise erfolgt der Erwärmungsschrit oder der Kühlungsschrit nach ei nem abgeschlossenen Kontakterweiterungsschrit. Vorzugsweise wird der Kon takterweiterungsschrit durch eine Verlängerung des Quellenbewegungsschrits oder des Senkenbewegungschrits um eine Vorhaltezeit nach einer ersten Kon taktaufnahme des Membranelements mit der Auslasskontakteinheit oder der Ein lasskontakteinheit eingestellt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Wärmeleitung vorteilhaft effizient gestaltet werden. Insbesondere kann eine effektive Kontaktfläche zu einer Wärmeleitung vorteilhaft groß gestaltet werden. Insbesondere kann ein Wärmeaustausch über die Kontaktfläche vorteilhaft schnell erfolgen.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Verfahren einen Wärmeisolierungsmodus umfasst, bei welchem eine Schwingung des Membranelements blockiert wird. Vorzugsweise wird in dem Wärmeisolierungsmodus das Membranelement in einer festen Schwingungsposition gehalten, insbesondere zu einer Unterbre chung einer Wärmeleitung zwischen dem Membranelement und der Auslasskon takteinheit und/oder Einlasskontakteinheit. Insbesondere wird in dem Wärmeiso lierungsmodus der elektrokalorische Zyklus angehalten. Vorzugsweise umfasst ein Lager- und/oder Fixierbereich des Membranelements und/oder eine Lager und/oder Fixiereinheit der Wärmeübertragervorrichtung für das Membranelement eine Wärmeisolierungsschicht und/oder ist zumindest teilweise aus einem Wär meisolierungsmaterial gefertigt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft einfach ein Wärmeaustausch zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal unterbunden werden. Insbesondere kann vorteilhaft ein weite rer Betriebsmodus vorteilhaft nur durch Anpassung der Ansteuerung, insbeson dere ohne weitere Bauteile, realisiert werden. Insbesondere kann der Wärmeiso lierungsmodus vorteilhaft anstelle eines Sommerbypasses verwendet werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft bauteilarme und/oder kompakte Wärmeüber tragervorrichtung zur Verfügung gestellt werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Bewegung eines beweglich gelagerten Brückenelements mit zumindest einem Schwingungszyklus des Membranelements und/oder eines zusätzlichen Memb ranelements der Wärmeübertragervorrichtung synchronisiert wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt eine Wärmeflussrichtung festgelegt, beispielsweise von dem Auslasskanal zu dem Einlasskanal oder von dem Ein lasskanal zu dem Auslasskanal. Insbesondere sind das Membranelement und das zusätzliche Membranelement entlang der Wärmeflussrichtung nacheinander angeordnet. Insbesondere werden/wird der Schwingungszyklus und/oder der elektrokalorische Zyklus des Membranelements und/oder des zusätzlichen Membranelements zu einer Realisierung der Wärmeflussrichtung aufeinander abgestimmt. Insbesondere ist ein Wärmeabgabeschritt des Membranelements gegen einen Wärmeabgabeschritt des zusätzlichen Membranelements zeitlich verschoben. Insbesondere wird der Wärmeabgabeschritt für das Membranele ments zeitgleich mit dem Wärmeaufnahmeschritt für das zusätzliche Membran element durchgeführt. Insbesondere wird das Brückenelement in die Wärmeleit position bewegt, wenn ein in Wärmeflussrichtung vorgeordnetes Membranele ment, insbesondere das Membranelement, in den Wärmeabgabeschritt wechselt, insbesondere während des Senkenbewegungsschritts und/oder während des Quellenbewegungsschritts für das in Wärmeflussrichtung vorgeordnete Membra nelement. Insbesondere wird das Brückenelement in die Trennposition bewegt, wenn ein in Wärmeflussrichtung nachgeordnetes Membranelement, insbesonde re das zusätzliche Membranelement, in den Wärmeabgabeschritt wechselt, ins besondere während des Senkenbewegungsschritts und/oder während des Quel lenbewegungsschritts für das in Wärmeflussrichtung nachgeordnete Membran- element. Es ist denkbar, dass das Brückenelement eine kontinuierliche Schwin gung zwischen der Trennposition und der Wärmeleitposition ausführt, wobei ins besondere eine Frequenz der Schwingung in regelmäßigen und/oder unregel mäßigen Intervallen mit einer Frequenz des Schwingungszyklus des Membran elements und/oder des zusätzlichen Membranelements abgestimmt wird. Alter nativ werden einzelne Bewegungsschritte des Brückenelements, beispielsweise in die Wärmeleitposition und/oder in die Trennposition, von einem Steuersignal für den Schwingungszyklus und/oder für den elektrokalorischen Zyklus ausgelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Rückfluss von Wärme, ins besondere in einer der Richtung eines durch die Membranelemente hervorgeru fenen Wärmestroms entgegengesetzten Richtung vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann die Wärmeübertragervorrichtung vorteilhaft effizient betrieben werden.

Darüber hinaus wird eine Fluidaustauschvorrichtung, insbesondere eine Lüf- tungsanlange, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragervorrich tung und/oder mit einer Steuer- oder Regeleinheit zu einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Vorzugsweise dient der Aus tausch des Fluids zu einer Temperierung und/oder Veränderung einer Fluidzu sammensetzung innerhalb des Raums, beispielsweise zu einer Veränderung eines Wassergehalts, eines Kohlenstoffdioxidgehalts und/oder eines Sauerstoff gehalts des sich in dem Raum befindlichen Fluids. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung zumindest ein Gehäuse, insbesondere zu einer Auf nahme der Wärmeübertragervorrichtung und/oder der Steuer- oder Regeleinheit. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung zumindest einen Außenflu idkanal, insbesondere zu einem Einlass des Fluids, insbesondere Luft, in die Flu idaustauschvorrichtung aus einem externen Fluidreservoir, insbesondere der Atmosphäre. Vorzugsweise mündet der Außenfluidkanal in den Einlasskanal. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung einen Zulaufkanal, insbe sondere zu einer Einspeisung des über den Außenfluidkanal einströmenden Flu ids in einen Raum. Vorzugsweise mündet der Einlasskanal in den Zulaufkanal. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung zumindest eine Fluidför dereinheit, insbesondere eine Pumpeneinheit und/oder eine Kompressoreinheit, insbesondere zu einem Ansaugen von Fluid aus dem Fluidreservoir. Vorzugs weise ist die Fluidfördereinheit in dem Außenfluidkanal angeordnet. Vorzugswei- se umfasst die Fluidfördereinheit zumindest ein Filterelement zu einem Reinigen des in den Außenfluidkanal gesaugten Fluids. Vorzugsweise ist das Filterelement in dem Außenfluidkanal angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustausch vorrichtung zumindest einen Ablaufkanal, insbesondere zur Rückführung des sich in dem Raum befindlichen Fluids in die Fluidaustauschvorrichtung. Vor zugsweise mündet der Ablaufkanal in den Auslasskanal. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung zumindest einen Fortfluidkanal, insbesondere zu einer Einspeisung des durch den Ablaufkanal einströmenden Fluids in das exter ne Fluidreservoir und/oder ein weiteres von dem Fluidreservoir getrennt ausge bildetes externes Fluidreservoir. Vorzugsweise mündet der Auslasskanal in den Fortfluidkanal. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung zumindest eine weitere Fluidfördereinheit, insbesondere eine Pumpeneinheit und/oder eine Kompressoreinheit, insbesondere zu einem Ansaugen von Fluid aus dem Raum. Vorzugsweise ist die Fluidfördereinheit in dem Abfluidkanal angeordnet. Vor zugsweise umfasst die Fluidfördereinheit zumindest ein weiteres Filterelement, zu einem Reinigen des in den Abfluidkanal gesaugten Fluids. Durch die erfin dungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft kompakte, bauteilarme, ge räuscharme und/oder wartungsarme Fluidaustauschvorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann die Fluidaustauschvorrichtung auch in Ge bäuden mit geringen Dämmstandards vorteilhaft effektiv eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Wärmeübertragervorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Fluidaustauschvorrichtung sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform be schränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Wärmeübertra gervorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemä ße Fluidaustauschvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funk tionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufwei sen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als be liebig einsetzbar gelten. Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeich nung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch ein zeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Flu idaustauschvorrichtung mit einer sich überkreuzenden Führung und Rückführung eines Fluids,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wär meübertragervorrichtung in Schichtbauweise,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Wärmeleiteinheit der erfin dungsgemäßen Wärmeübertragervorrichtung,

Fig. 4 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Betrieb der erfindungsgemäßen Wärmeübertragervor richtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ansteuerung über einen

Schwingungszyklus eines Membranelements der erfindungs gemäßen Wärmeübertragervorrichtung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungs gemäßen Fluidaustauschvorrichtung mit einer parallelen Füh rung und Rückführung eines Fluids,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wär meübertragervorrichtung für die alternative Fluidaustauschvor richtung,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungs gemäßen Wärmeübertragervorrichtung für die alternative Flu idaustauschvorrichtung,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen er findungsgemäßen Fluidaustauschvorrichtung, insbesondere ei ner Wärmepumpe, Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen er findungsgemäßen Wärmeübertragervorrichtung mit einem flui den Wärmeleitelement,

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer zusätzlichen alternativen erfindungsgemäßen Wärmeübertragervorrichtung mit soliden Wärmeleitelementen und

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Brückenelements der zu sätzlichen alternativen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager vorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt eine Fluidaustauschvorrichtung 12a. Insbesondere ist die Fluidaus tauschvorrichtung 12a als Lüftungsanlange ausgebildet. Insbesondere ist die Fluidaustauschvorrichtung 12a zu einem Austausch eines Fluids 14a in einem Raum 15a vorgesehen. Die Fluidaustauschvorrichtung 12a weist eine Steuer oder Regeleinheit 62a zu einer Durchführung eines Verfahrens 40a auf. Die Flu idaustauschvorrichtung 12a weist eine Wärmeübertragervorrichtung 10a auf. Die Wärmeübertragervorrichtung 10a für die Fluidaustauschvorrichtung 12a ist zu einer Temperierung des durch die Fluidaustauschvorrichtung 12a strömenden Fluids 14a vorgesehen. Die Wärmeübertragervorrichtung 10a umfasst zumindest einen Einlasskanal 16a. Der Einlasskanal 16a ist zu einer Führung des Fluids 14a vorgesehen. Die Wärmeübertragervorrichtung 10a umfasst zumindest einen Auslasskanal 18a. Der Auslasskanal 18a ist zu einer Rückführung des Fluids 14a vorgesehen. Die Wärmeübertragervorrichtung 10a umfasst zumindest eine zwi schen dem Einlasskanal 16a und dem Auslasskanal 18a angeordnete Wärme leiteinheit 20a (hier nicht dargestellt, siehe Figuren 2 bis 4). Die Wärmeleiteinheit 20a ist zu einem Austausch von Wärme zwischen dem Einlasskanal 16a und dem Auslasskanal 18a vorgesehen. Die Wärmeübertragervorrichtung 10a um fasst zumindest ein schwingungsfähiges Membranelement 22a (hier nicht darge stellt, siehe Figuren 3 und 4). Das Membranelement 22a ist innerhalb der Wär meleiteinheit 20a angeordnet. Das Membranelement 22a ist zu einer schwin gungspositionsabhängigen Wärmeleitung zwischen dem Membranelement 22a und dem Einlasskanal 16a und/oder dem Auslasskanal 18a vorgesehen. Vor- zugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung 12a zumindest ein Gehäuse 64a, insbesondere zu einer Aufnahme der Wärmeübertragervorrichtung 10a und/oder der Steuer- oder Regeleinheit 62a. Vorzugsweise umfasst die Fluidaus tauschvorrichtung 12a zumindest einen Außenfluidkanal 66a, insbesondere zu einem Einlass des Fluids 14a, insbesondere Luft, in die Fluidaustauschvorrich tung 12a aus einem externen Fluidreservoir, insbesondere der Atmosphäre. Vor zugsweise mündet der Außenfluidkanal 66a in den Einlasskanal 16a. Vorzugs weise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung 12a einen Zulaufkanal 68a, insbe sondere zu einer Einspeisung des über den Außenfluidkanal 66a einströmenden Fluids 14 in den Raum 15a. Vorzugsweise mündet der Einlasskanal 16a in den Zulaufkanal 68a. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung 12a zu mindest eine Fluidfördereinheit 70a, insbesondere eine Pumpeneinheit und/oder eine Kompressoreinheit, insbesondere zu einem Ansaugen des Fluid 14a aus dem Fluidreservoir. Vorzugsweise ist die Fluidfördereinheit 70a in dem Außenflu idkanal 66a angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Fluidfördereinheit 70a zumin dest ein Filterelement 72a zu einem Reinigen des in den Außenfluidkanal 66a gesaugten Fluids 14. Vorzugsweise ist das Filterelement 72a in dem Außenfluid kanal 66a angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung 12a zumindest einen Ablaufkanal 74a, insbesondere zur Rückführung des sich in dem Raum 15a befindlichen Fluids 14a in die Fluidaustauschvorrichtung 12a. Vorzugsweise mündet der Ablaufkanal 74a in den Auslasskanal 18a. Vorzugs weise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung 12a zumindest einen Fortfluidkanal 76a, insbesondere zu einer Einspeisung des durch den Ablaufkanal 74a einströ menden Fluids 14a in das externe Fluidreservoir und/oder ein weiteres von dem Fluidreservoir getrennt ausgebildetes externes Fluidreservoir. Vorzugsweise mündet der Auslasskanal 18a in den Fortfluidkanal 76a. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung 12a zumindest eine weitere Fluidfördereinheit 78a, insbesondere eine Pumpeneinheit und/oder eine Kompressoreinheit, insbeson dere zu einem Ansaugen von Fluid 14a aus dem Raum 15a. Vorzugsweise ist die weitere Fluidfördereinheit 78a in dem Ablaufkanal 74a angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung 12a zumindest ein weiteres Filterelement 80a, zu einem Reinigen des in den Ablaufkanal 74a gesaugten Fluids 14a. Vor zugsweise überkreuzen sich die Führung und die Rückführung innerhalb der Wärmeübertragervorrichtung 10a. Vorzugsweise wird die Wärmeübertragervor- richtung 10a, die Fluidfördereinheit 70a und/oder die weitere Fluidfördereinheit 78a von der Steuer- oder Regeleinheit 62a kontrolliert.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt B-B der Wärmeübertragervorrichtung 10a. Die Wärmeübertragervorrichtung 10a umfasst zumindest ein weiteres Membranele ment 28a-31a. Die Wärmeübertragervorrichtung 10a umfasst zumindest einen weiteren Fluidkanal, insbesondere einen weiteren Auslasskanal 32a, 34a und/oder einen weiteren Einlasskanal 36a, 38a. Der Auslasskanal 18a, das Membranelement 22a, der Einlasskanal 16a, das weitere Membranelement 28a- 31a und der weitere Fluidkanal, insbesondere der weitere Auslasskanal 32a, 34a und/oder der weitere Einlasskanal 36a, 38a, sind schichtweise aufeinander an geordnet. Vorzugsweise weist die Wärmeübertragervorrichtung 10a eine

Schichtbauweise aus einer Mehrzahl an Auslasskanälen 18a, 32a, 34a und einer Mehrzahl an Einlasskanälen 16a, 36a, 38a auf. Insbesondere ist zwischen je einem Auslasskanal 18a, 32a, 34a und einem Einlasskanal 16a, 36a, 38a zumin dest ein schwingungsfähiges Membranelement 22a, 28a-31a innerhalb der Wär meleiteinheit 20a angeordnet. Vorzugsweise sind der Auslasskanal 18a, der Ein lasskanal 16a, das Membranelement 22a, das weitere Membranelement 28a-31a und/oder der zumindest eine weitere Fluidkanal, insbesondere der weitere Aus lasskanal 32a, 34a und/oder der weitere Einlasskanal 36a, 38a, flächig ausgebil det und/oder angeordnet. Vorzugsweise sind der Auslasskanal 18a, der Einlass kanal 16a, das Membranelement 22a, das weitere Membranelement 28a-31a und/oder der zumindest eine weitere Fluidkanal, insbesondere der weitere Aus lasskanal 32a, 34a und/oder der weitere Einlasskanal 36a, 38a, in räumlich zuei nander zumindest im Wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet. Vorzugsweise sind Eingänge und Ausgänge zweier benachbarter Fluidkanäle nach einem Kreuzstromprinzip angeordnet. Alternativ sind Eingänge und Ausgänge zweier benachbarter Fluidkanäle nach einem Gegenstromprinzip angeordnet (vgl. Figur 6 bis 8). Vorzugsweise sind der Auslasskanal 18a und der zumindest eine weite re Auslasskanal 32a, 34a fluidtechnisch parallel zueinander angeordnet. Insbe sondere bilden der Auslasskanal 18a und der zumindest eine weitere Auslasska nal 32a, 34a ein sich verästelndes Auslasskanalsystem, insbesondere mit einer gemeinsamen Eingangsöffnung und einer gemeinsamen Ausgangsöffnung. Al ternativ sind der Auslasskanal 18a und der zumindest eine weitere Auslasskanal 32a, 34a fluidtechnisch seriell zueinander angeordnet (vgl. Figur 8). Vorzugswei- se gilt für den Einlasskanal 16a und den zumindest einen weiteren Einlasskanal 36a, 38a eine analoge Anordnung wie für den Auslasskanal 18a und den zumin dest einen weiteren Auslasskanal 32a, 34.

Figur 3 zeigt die Wärmeleiteinheit 20a mit dem darin angeordneten Membran element 22a. Vorzugsweise weist die Wärmeleiteinheit 20a eine Auslasskontakt einheit 82a auf. Vorzugsweise ist die Auslasskontakteinheit 82a an dem Auslass kanal 18a, insbesondere an einer größten Außenfläche des Auslasskanals 18a, angeordnet. Vorzugsweise ist die Auslasskontakteinheit 82a, insbesondere schichtweise, auf einer Auslasskanalwand 84a des Auslasskanals 18a aufgetra gen, insbesondere aufgedruckt, aufgespritzt, aufgeklebt und/oder mittels einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Methode stoffschlüssig mit der Auslasskanalwand 84a verbunden. Vorzugsweise ist die Auslasskanalwand 84a aus einem wärmeleitfähigen Material ausgebildet, insbesondere Metall und/oder Keramik. Vorzugsweise umfasst die Auslasskontakteinheit 82a eine wärmeleitende, elektrische Isolierungsschicht 86a zu einer elektrischen Isolierung der Auslasskontakteinheit 82a von der Auslasskanalwand 84a. Vorzugsweise umfasst die Wärmeleiteinheit 20a eine analoge Einlasskontakteinheit 88a an ei ner Einlasskanalwand 90a des Einlasskanals 16a, insbesondere mit einer wär meleitenden, elektrischen Isolierungsschicht 92a. Vorzugsweise sind die elektri schen Isolierungsschichten 86a, 92a aus Kapton gefertigt. Vorzugsweise ist das Membranelement 22a zwischen der Auslasskontakteinheit 82a und der Ein lasskontakteinheit 88a angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertrager vorrichtung 10a zumindest eine Lager- und/oder Fixiereinheit 94a zu einer Lage rung und/oder Fixierung des Membranelements 22. Vorzugsweise umfasst die Lager- und/oder Fixiereinheit 94a zumindest ein Klemmelement 96a. Vorzugs weise ist das Membranelement 22a zwischen dem Klemmelement 96a und der Einlasskontakteinheit 88a eingeklemmt. Vorzugsweise umfasst die Lager und/oder Fixiereinheit 94a zumindest ein weiteres Klemmelement 98a. Vorzugs weise ist das Membranelement 22a zwischen dem weiteren Klemmelement 98a und der Auslasskontakteinheit 82a eingeklemmt. Vorzugsweise sind das Klemm element 96a und/oder das weitere Klemmelement 98a als Abstandshalter zwi schen der Auslasskontakteinheit 82 und der Einlasskontakteinheit 88a vorgese hen. Vorzugsweise bestehen das Klemmelement 96a und/oder das weitere Klemmelement 98a aus einem, insbesondere wärmeisolierenden, Kunststoff, beispielsweise Polymethylmethacrylat.

Die Wärmeübertragervorrichtung 10a umfasst zumindest eine an dem Membran element 22a angeordnete Bewegungselektrode 26a zu einer Steuerung- oder Regelung einer Schwingung 27a des Membranelements 22a. Vorzugsweise ist die Bewegungselektrode 26a an einer größten Außenfläche des Membranele ments 22a angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung 10a zumindest eine weitere Bewegungselektrode 100a. Insbesondere ist die wei tere Bewegungselektrode 100a zumindest im Wesentlichen parallel zu der Be wegungselektrode 26a an dem Membranelement 22a angeordnet. Insbesondere schließen die Bewegungselektrode 26a und die weitere Bewegungselektrode 100a das Membranelement 22a, insbesondere in eine Hauptschwingungsrich tung der Schwingung 27a, ein. Vorzugsweise ist die Bewegungselektrode 26a auf der dem Auslasskanal 18a zugewandten Seite des Membranelements 22a angeordnet. Vorzugsweise ist die weitere Bewegungselektrode 100a auf der dem Einlasskanal 16a zugewandten Seite des Membranelements 22a angeordnet. Vorzugsweise bildet eine Oberfläche der Bewegungselektrode 26a eine auslass seitige Kontaktfläche 48a, insbesondere zur Herstellung eines thermischen Kon takts des Membranelements 22a mit der Auslasskontakteinheit 82a. Vorzugswei se bildet eine Oberfläche der weiteren Bewegungselektrode 100a eine einlass seitige Kontaktfläche 50a, insbesondere zur Herstellung eines thermischen Kon takts des Membranelements 22a mit der Einlasskontakteinheit 88a. Vorzugswei se umfasst die Auslasskontakteinheit 82a ein elektrisch isolierendes Kontaktele ment 56a zur Herstellung eines thermischen Kontakts mit dem Membranelement 22a. Vorzugsweise umfasst die Einlasskontakteinheit 88a ein elektrisch isolie rendes Kontaktelement 58a zur Herstellung eines thermischen Kontakts mit dem Membranelement 22a. Vorzugsweise umfasst die Auslasskontakteinheit 82a zwi schen dem Kontaktelement 56a der Auslasskontakteinheit 82a und der elektri schen Isolierungsschicht 86a eine Andockelektrode 102a. Vorzugsweise umfasst die Einlasskontakteinheit 88a zwischen dem Kontaktelement 58a der Einlasskon takteinheit 88a und der elektrischen Isolierungsschicht 92a eine Andockelektrode 104a. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente 56a, 58a aus Polyamid gefertigt. Insbesondere ist die Bewegungselektrode 26a zusammen mit der Andockelekt rode 102a der Auslasskontakteinheit 82a dazu vorgesehen, über eine elektrosta- tische Aufladung einander, insbesondere zyklisch, anzuziehen und/oder abzu stoßen. Insbesondere ist die weitere Bewegungselektrode 100a zusammen mit der Andockelektrode 104a der Einlasskontakteinheit 88a dazu vorgesehen, über eine elektrostatische Aufladung einander, insbesondere zyklisch, anzuziehen und/oder abzustoßen. Insbesondere ist die Bewegungselektrode 26a und/oder die weitere Bewegungselektrode 100a dazu vorgesehen, eine anziehende und oder abstoßende Kraft auf das Membranelement 22a zu übertragen. Vorzugs weise sind die Andockelektroden 102a, 104a aus einem Silber-Nanodraht gefer tigt.

Das Membranelement 22a weist zumindest ein thermokalorisch aktives Material auf. Vorzugsweise ist das Membranelement 22a aus dem thermokalorisch akti ven Material ausgebildet. Die Wärmeübertragervorrichtung 10a umfasst zumin dest eine an dem Membranelement 22 angeordnete Thermoelektrode 24a zu einer Steuerung oder Regelung einer Temperatur des Membranelements 22a. Insbesondere teilt die Thermoelektrode 24a das Membranelement 22a, insbe sondere in einer zur Schwingung 27a zumindest im Wesentlichen senkrechten Ebene, in zwei zumindest im Wesentlichen gleich große Hälften. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung 10a zumindest eine Auslasselektrode 106a, die insbesondere auf einer dem Auslasskanal 18a zugewandten Außenflä che des Membranelements 22a angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Auslas selektrode 106a und die Bewegungselektrode 26a einstückig ausgebildet. Vor zugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung 10a zumindest eine Einlas selektrode 108a, die insbesondere auf einer dem Einlasskanal 16a zugewandten Außenfläche des Membranelements 22a angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Einlasselektrode 108a und die weitere Bewegungselektrode 100a einstückig ausgebildet. Insbesondere ist die Thermoelektrode 24a zusammen mit der Ein lasselektrode 108a und/oder der Auslasselektrode 106a dazu vorgesehen, über eine Änderung des an dem Membranelement 22a anliegenden elektrischen Felds eine Temperatur des Membranelements 22a zu kontrollieren.

Figur 4 zeigt das Verfahren 40a zu einem Betrieb der Wärmeübertragervorrich tung 10a für die Fluidaustauschvorrichtung 12a, insbesondere für eine Lüftungs anlage. Das Verfahren 40a ist zu einer Temperierung eines durch die Fluidaus tauschvorrichtung 12a strömenden Fluids 14a vorgesehen. In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens 40a wird eine Wärmeleitung mittels einer Schwingungsposition eines innerhalb einer Wärmeleiteinheit 20a der Wärme übertragervorrichtung 10a angeordneten schwingungsfähigen Membranelements 22a der Wärmeübertragervorrichtung 10a eingestellt. In zumindest einem Verfah rensschritt des Verfahrens 40a wird eine Wärmestromdichte zwischen dem Ein lasskanal 16a und dem Auslasskanal 18a mittels einer an dem Membranelement 22a anliegenden elektrischen Feldstärke 42a und/oder mittels einer Schwin gungsfrequenz des Membranelements 22a gesteuert oder geregelt. Vorzugswei se umfasst der Schwingungszyklus zumindest einen Auslassbewegungsschritt 110a, insbesondere zu einer Bewegung des Membranelements 22a in Richtung des Auslasskanals 18a. Vorzugsweise umfasst der Schwingungszyklus zumin dest einen Einlassbewegungsschritt 112a, insbesondere zu einer Bewegung des Membranelements 22a in Richtung des Einlasskanals 16a. Vorzugsweise wird in zumindest einem Senkenbewegungsschritt 114a das Membranelement 22a in Richtung einer Wärmesenke bewegt. Insbesondere fungiert der Auslasskanal 18a oder der Einlasskanal 16a als Wärmesenke. Vorzugsweise wird in zumindest einem Quellenbewegungsschritt 116a das Membranelement 22a in Richtung einer Wärmequelle bewegt. Insbesondere fungiert der Einlasskanal 16a oder der Auslasskanal 18a als Wärmesenke. Vorzugsweise wird das Membranelement 22a in dem Senkenbewegungsschritt 114a und/oder in dem Quellenbewegungs schritt 116a durch das Anlegen, Abschalten und/oder Umpolen einer elektrischen Spannung zwischen der Bewegungselektrode 26a und der Andockelektrode 102a der Auslasskontakteinheit 82a und/oder durch das Anlegen, Abschalten und/oder Umpolen einer weiteren elektrischen Spannung zwischen der weiteren Bewegungselektrode 100a und der Andockelektrode 104a der Einlasskontaktein heit 88a bewegt. Vorzugsweise wird in dem Senkenbewegungsschritt 114a und/oder dem Quellenbewegungsschritt 116a das Membranelement 22a bis an die Einlasskontakteinheit 88a und/oder die Auslasskontakteinheit 82a herange führt. Insbesondere beginnt nach dem Senkenbewegungsschritt 114a eine Sen kenkontaktphase 118a, in welcher insbesondere eine der Kontaktflächen 48a,

50a des Membranelements 22a in einem thermischen Kontakt mit der Ein lasskontakteinheit 88a und/oder der Auslasskontakteinheit 82a steht. Insbeson dere beginnt nach dem Quellenbewegungsschritt 116a eine Quellenkontaktphase 120a, in welcher insbesondere eine der Kontaktflächen 48a, 50a des Membran elements 22a in einem thermischen Kontakt mit der Einlasskontakteinheit 88a und/oder der Auslasskontakteinheit 82a steht. In zumindest einem Kontakterwei terungsschritt 44a, 46a des Verfahrens 40a wird die Kontaktfläche 48a, 50a des Membranelements 22a über eine elektrostatische Kraft 52a, 54a zumindest im Wesentlichen vollständig an einem Kontaktelement 56a, 58a der Wärmeleitein heit 20a fixiert. Vorzugsweise wird der Kontakterweiterungsschritt 44a, 46a durch eine Verlängerung des Quellenbewegungsschritts 116a oder des Senkenbewe gungsschritts 114a um eine Vorhaltezeit 132a nach einer ersten Kontaktaufnah me des Membranelements 22a mit der Auslasskontakteinheit 82a oder der Ein lasskontakteinheit 88a realisiert. Vorzugsweise wird in zumindest einem Erwär mungsschritt 122a während der Senkenkontaktphase 118a das Membranelement 22a, insbesondere das elektrokalorisch aktive Material des Membranelements 22a, erhitzt. Vorzugsweise wird in dem Erwärmungsschritt 122a eine elektrische Spannung zwischen der Thermoelektrode 24a und der Einlasselektrode 108a und/oder der Auslasselektrode 106a aufgebaut. Vorzugsweise wird in einem Wärmeabgabeschritt 124a während der Senkenkontaktphase 118a Wärme von dem Membranelement 22a an die Wärmesenke abgegeben. Vorzugsweise wird in zumindest einem Kühlungsschritt 126a während der Quellenkontaktphase 120a das Membranelement 22a, insbesondere das elektrokalorisch aktive Mate rial des Membranelements 22a, abgekühlt. Vorzugsweise wird in dem Kühlungs schritt 126a eine elektrische Spannung zwischen der Thermoelektrode 24a und der Einlasselektrode 108a und/oder der Auslasselektrode 106a abgebaut. Vor zugsweise wird in einem Wärmeaufnahmeschritt 128a während der Quellenkon taktphase 120a von dem Membranelement 22a Wärme aus der Wärmequelle aufgenommen.

Vorzugsweise werden in einem Anpassungsschritt 131a des Verfahrens 40a ein elektrokalorischer Zyklus des Membranelements 22a und ein Schwingungszyklus des Membranelements 22a zeitlich gegeneinander verschoben, um eine Rich tung eines Wärmestroms zwischen dem Auslasskanal 18a und dem Einlasskanal 16a anzupassen. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 40a zumindest einen Kühlmodus 129a. Insbesondere fällt in dem Kühlmodus 129a der Einlassbewe gungsschritt 112a mit dem Quellenbewegungsschritt 116a zusammen. Insbeson dere fungiert der Einlasskanal 16a als Wärmequelle. Insbesondere fällt in dem Kühlmodus 129a der Auslassbewegungsschritt 110a mit dem Senkenbewe gungsschritt 114a zusammen. Insbesondere fungiert in dem Kühlmodus 129a der Auslasskanal 18a als Wärmesenke. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 40a zumindest einen Heizmodus 130a. Insbesondere fällt in dem Heizmodus 130a der Einlassbewegungsschritt 112a mit dem Senkenbewegungsschritt 114a zu sammen. Insbesondere fungiert in dem Heizmodus 130a der Einlasskanal 16a als Wärmesenke. Insbesondere fällt in dem Heizmodus 130a der Auslassbewe gungsschritt 110a mit dem Quellenbewegungsschritt 116a zusammen. Insbeson dere fungiert in dem Heizmodus 130a der Auslasskanal 18a als Wärmequelle. Das Verfahren 40a umfasst zumindest einen Wärmeisolierungsmodus 60a, bei welchem eine Schwingung 27a des Membranelements 22a blockiert wird.

Figur 5 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Schwingung 27a. Insbesondere wird die Schwingung 27a von der elektrostatischen Kraft 52a, 54a hervorgerufen, welche zwischen der Bewegungselektrode 26a und der Andockelektrode 102a der Aus lasskontakteinheit 82a und/oder zwischen der weiteren Bewegungselektrode 100a und der Andockelektrode 104a der Einlasskontakteinheit 88a aufgrund der jeweils angelegten Spannung wirkt. Vorzugsweise sind ein Minimum und ein Ma ximum der zwischen dem Membranelement 22a und der Wärmesenke wirkenden elektrostatischen Kraft 54a gegen ein Minimum und ein Maximum der zwischen dem Membranelement 22a und der Wärmequelle wirkenden elektrostatischen Kraft 52a zeitlich, insbesondere um die halbe Zyklusdauer, versetzt. Vorzugswei se ist ein Maximum und ein Minimum der elektrischen Feldstärke 42a zwischen der Thermoelektrode 24a und der Auslasselektrode 106a und/oder der Einlas selektrode 108a, insbesondere um die Vorhaltezeit 132a, gegen das Minimum und das Maximum der elektrostatischen Kraft 52a, 54a verschoben. Insbesonde re ist die Vorhaltezeit 132a kürzer als die halbe Zyklusdauer.

In den Figuren 6 bis 12 sind vier weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung ge zeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bautei le mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 5 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 6 bis 12 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b, b’, c oder c’ ersetzt.

Figur 6 zeigt eine Fluidaustauschvorrichtung 12b. Die Fluidaustauschvorrichtung 12b weist eine Wärmeübertragervorrichtung 10b auf. Die Wärmeübertragervor richtung 10b für die Fluidaustauschvorrichtung 12b ist zu einer Temperierung eines durch die Fluidaustauschvorrichtung 12b strömenden Fluids 14b vorgese hen. Die Wärmeübertragervorrichtung 10b umfasst zumindest einen Einlasskanal 16b. Der Einlasskanal 16b ist zu einer Führung des Fluids 14b vorgesehen. Die Wärmeübertragervorrichtung 10b umfasst zumindest einen Auslasskanal 18b.

Der Auslasskanal 18b ist zu einer Rückführung des Fluids 14b vorgesehen. Die Wärmeübertragervorrichtung 10b umfasst zumindest eine zwischen dem Ein lasskanal 16b und dem Auslasskanal 18b angeordnete Wärmeleiteinheit 20b. Die Wärmeleiteinheit 20b ist zu einem Austausch von Wärme zwischen dem Einlass kanal 16b und dem Auslasskanal 18b vorgesehen. Die Wärmeübertragervorrich tung 10b umfasst zumindest ein schwingungsfähiges Membranelement. Das Membranelement ist innerhalb der Wärmeleiteinheit 20b angeordnet. Das Memb ranelement ist zu einer schwingungspositionsabhängigen Wärmeleitung zwi schen dem Membranelement und dem Einlasskanal 16b und/oder dem Auslass kanal 18b vorgesehen. Vorzugsweise sind die Führung und die Rückführung in nerhalb der Wärmeübertragervorrichtung 10b parallel zueinander angeordnet, insbesondere zu einer Realisierung des Gegenstromprinzips.

Figur 7 zeigt einen Querschnitt A-A der Wärmeübertragervorrichtung 10b für die Fluidaustauschvorrichtung 12b. Vorzugsweise weist die Wärmeübertragervorrich tung 10b eine Schichtbauweise aus einer Mehrzahl an Auslasskanälen 18b, 32b, 34b und einer Mehrzahl an Einlasskanälen 16b, 36b, 38b auf. Vorzugsweise sind der Auslasskanal 18b, der Einlasskanal 16b und/oder der zumindest eine weitere Fluidkanal, insbesondere der weitere Auslasskanal 32b, 34b und/oder der weite re Einlasskanal 36b, 38b, in räumlich zueinander zumindest im Wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet. Vorzugsweise sind Eingänge und Ausgänge zweier benachbarter Fluidkanäle nach einem Gegenstromprinzip angeordnet. Vorzugsweise sind der Auslasskanal 18b und der zumindest eine weitere Aus lasskanal 32b, 34b fluidtechnisch parallel zueinander angeordnet. Insbesondere bilden der Auslasskanal 18b und der zumindest eine weitere Auslasskanal 32b, 34b ein sich verästelndes Auslasskanalsystem, insbesondere mit einer gemein samen Eingangsöffnung und einer gemeinsamen Ausgangsöffnung. Vorzugswei se gilt für den Einlasskanal 16b und den zumindest einen weiteren Einlasskanal 36b, 38b eine analoge Anordnung wie für den Auslasskanal 18b und den zumin dest einen weiteren Auslasskanal 32b, 34b.

Figur 8 zeigt einen Querschnitt A-A einer alternativen Wärmeübertragervorrich tung 10b’ für die Fluidaustauschvorrichtung 12b. Die alternative Wärmeübertra gervorrichtung 10b’ unterscheidet sich von der Wärmeübertragervorrichtung 10b lediglich durch die Verschaltung der Fluidkanale untereinander und bezieht sich grundsätzlich auf die Fluidaustauschvorrichtung 12b. Zur Unterscheidung ist den Bezugszeichen der alternativen Wärmeübertragervorrichtung 10b’ ein Apostroph angehängt. Vorzugsweise sind der Auslasskanal 18b’ und der zumindest eine weitere Auslasskanal 32b’, 34b’ fluidtechnisch seriell zueinander angeordnet. Insbesondere bilden der Auslasskanal 18b’ und der zumindest eine weitere Aus lasskanal 32b’, 34b’ ein kaskadierendes Auslasskanalsystem. Vorzugsweise sind der Einlasskanal 16b’ und der zumindest eine weitere Einlasskanal 36b’, 38b’ fluidtechnisch seriell zueinander angeordnet. Insbesondere bilden der Einlasska nal 16b’ und der zumindest eine weitere Einlasskanal 36b’, 38b’ ein kaskadieren des Einlasskanalsystem.

Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Fluidaustauschvorrich tung 12b, sowie der Wärmeübertragervorrichtung 10b und der Wärmeübertrager vorrichtung 10b’ darf insbesondere auf die Beschreibung der Figuren 1 bis 5 ver wiesen werden. Insbesondere ist die Wärmeübertragervorrichtung 10b und die alternative Wärmeübertragervorrichtung 10b’ zu einer Durchführung des Verfah rens 40a geeignet.

Figur 9 zeigt eine Fluidaustauschvorrichtung 12c. Die Fluidaustauschvorrichtung 12c ist als Wärmepumpe ausgebildet. Die Fluidaustauschvorrichtung 12c umfasst zumindest eine Wärmeübertragervorrichtung 10c. Die Wärmeübertragervorrich tung 10c für die Fluidaustauschvorrichtung 12c ist zu einer Temperierung eines durch die Fluidaustauschvorrichtung 12c strömenden Fluids 14c vorgesehen. Insbesondere ist das Fluid 14c als Brauchwasser oder als Wärmeträger zu einer Beheizung eines Raumes 15c ausgebildet. Die Wärmeübertragervorrichtung 10c umfasst zumindest einem Einlasskanal 16c. Der Einlasskanal 16c ist zu einer Führung des Fluids 14c vorgesehen. Die Wärmeübertragervorrichtung 10c um fasst zumindest einem Auslasskanal 18c. Der Auslasskanal 18c ist zu einer Füh rung eines weiteren Fluids 134c vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Flu idaustauschvorrichtung 12c zumindest einen Außenfluidkanal 66c, insbesondere zu einem Einlass des weiteren Fluids 134c, insbesondere Luft, in die Fluidaus tauschvorrichtung 12c aus einem externen Fluidreservoir, insbesondere der At mosphäre. Vorzugsweise mündet der Außenfluidkanal 66c in den Auslasskanal 18c. Vorzugsweise umfasst die Fluidaustauschvorrichtung 12a zumindest einen Ablaufkanal 74c, insbesondere zur Rückführung des sich in dem Raum 15c be findlichen Fluids 14c in die Fluidaustauschvorrichtung 12c. Vorzugsweise mündet der Ablaufkanal 74c in den Einlasskanal 16c. Vorzugsweise umfasst die Flu idaustauschvorrichtung 12c zumindest einen Fortfluidkanal 76c, insbesondere zu einer Einspeisung des durch den Außenfluidkanal 66c einströmenden weiteren Fluids 134c in das externe Fluidreservoir und/oder ein weiteres von dem Fluidre servoir getrennt ausgebildetes externes Fluidreservoir. Vorzugsweise mündet der Auslasskanal 18a in den Fortfluidkanal 76a. Vorzugsweise umfasst die Fluidaus tauschvorrichtung 12c einen Zulaufkanal 68c, insbesondere zu einer Einspeisung des über den Ablaufkanal 74c einströmenden Fluids 14c in den Raum 15c. Vor zugsweise mündet der Einlasskanal 16c in den Zulaufkanal 68c.

Figur 10 zeigt die Wärmeübertragervorrichtung 10c. Die Wärmeübertragervor richtung 10c umfasst zumindest eine zwischen dem Einlasskanal 16c und dem Auslasskanal 18c angeordnete Wärmeleiteinheit 20c zu einem Austausch von Wärme zwischen dem Einlasskanal 16c und dem Auslasskanal 18c. Die Wärme übertragervorrichtung 10c umfasst zumindest ein schwingungsfähiges Membran element 22c. Das Membranelement 22c ist innerhalb der Wärmeleiteinheit 20c angeordnetet. Das Membranelement 22c ist zu einer schwingungspositionsab hängigen Wärmeleitung zwischen dem Membranelement 22c und dem Einlass kanal 16c und/oder dem Auslasskanal 18c vorgesehen. Die Wärmeübertrager vorrichtung 10c umfasst zumindest ein weiteres Membranelement 28c-31c. Vor zugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung 10c mehrere, insbesondere mehr als drei, vorzugsweise mehr als sieben, besonders bevorzugt mehr als fünfzehn weitere Membranelemente 28c-31c, wobei hier der Übersichtlichkeit halber nur vier weitere Membranelemente 28c-31c dargestellt sind. Vorzugswei- se ist das weitere Membranelement 28c-31c in einer weiteren Wärmeleiteinheit 138c-141c angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung 10c zumindest ein zwischen dem Membranelement 22c und dem weiteren Membranelement 28c-31c angeordnetes fluides Wärmeleitelement 136c. Vor zugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung 10c zumindest einen Wär meträgerkanal 137c, insbesondere zu einer Führung des fluiden Wärmeleitele ments 136c. Vorzugsweise bildet der Wärmeträgerkanal 137c einen geschlosse nen Kreislauf für das fluide Wärmeleitelement 136c. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung 10c zumindest ein Wärmeübertragerelement 142c zu einem Austausch von Außenwärme 146c zwischen dem Auslasskanal 18c und dem fluiden Wärmeleitelement 136c. Vorzugsweise umfasst die Wärmeüber tragervorrichtung 10c zumindest ein weiteres Wärmeübertragerelement 144c zu einem Austausch von Innenwärme 148c zwischen dem Einlasskanal 16c und dem fluiden Wärmeleitelement 136c. Vorzugsweise umfasst das Wärmerübetra- gerelement 142c und/oder das weitere Wärmeübertragerelement 144c einen strukturierten Teilbereich, insbesondere zu einer Oberflächenvergrößerung des Wärmeübertragerelements 142c und/oder des weiteren Wärmeübertragerele ments 144c. Beispielsweise sind/ist das Wärmeübertragerelement 142c und/oder das weitere Wärmeübertragerelement 144c als geriffelte Metallplatte ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weisen/weist das Wärmeübertragerelement 142c und/oder das weitere Wärmeübertragerelement 144c einen porösen, berippten, genoppten oder dergleichen Teilbereich auf. Es ist auch vorstellbar, dass das Wärmeübertragerelement 142c und/oder das weitere Wärmeübertragerelement 144c aus einer, insbesondere wärmeleitenden, Keramik und/oder einem, insbe sondere wärmeleitenden, Kunststoff bestehen/besteht. Vorzugsweise ist eine Auslasskontakteinheit 82c der Wärmeleiteinheit 20c dem Auslasskanal 18c zu gewandt. Vorzugsweise ist eine Auslasskontakteinheit 152c der weiteren Wärme leiteinheit 138c-141c dem Auslasskanal 18c zugewandt. Vorzugsweise ist eine Einlasskontakteinheit 88c der Wärmeleiteinheit 20c dem Einlasskanal 16c zuge wandt. Vorzugsweise ist eine Einlasskontakteinheit 154c der weiteren Wärme leiteinheit 138c-141c dem Einlasskanal 16c zugewandt. Vorzugsweise ist ein elektrokalorischer Zyklus und/oder ein Schwingungszyklus des Membranele ments 22a und des benachbarten weiteren Membranelements 28c zeitlich ge geneinander verschoben. Vorzugsweise fungieren eine Einlasskontakteinheit, beispielsweise die Einlasskontakteinheit 88c der Wärmeleiteinheit 20c, und eine benachbarte Auslasskontakteinheit, beispielsweise die Auslasskontakteinheit 152c der benachbarten weiteren Wärmeleiteinheit 138c, beide als Wärmequelle oder beide als Wärmesenke. Vorzugsweise weist die Wärmeübertragervorrich tung 10c eine Wärmeträgerfördereinheit 156c zu einer Umwälzung des fluiden Wärmeleitelements 136c auf. Es ist auch vorstellbar, dass eine Umwälzung des fluiden Wärmeleitelements 136c auf Konvektion beruht.

Figur 11 zeigt eine alternative Wärmeübertragervorrichtung 10c’ für die Fluidaus tauschvorrichtung 12c. Die alternative Wärmeübertragervorrichtung 10c’ unter scheidet sich von der Wärmeübertragervorrichtung 10c lediglich durch die Aus gestaltung des Wärmeleitelements zwischen den Membranelementen und be zieht sich grundsätzlich auf die Fluidaustauschvorrichtung 12c. Zur Unterschei dung ist den Bezugszeichen der alternativen Wärmeübertragervorrichtung 10c’ ein Apostroph angehängt.

Die Wärmeübertragervorrichtung 10c’ umfasst zumindest ein weiteres Membran element 28c’ und zumindest ein zwischen dem Membranelement 22c’ und dem weiteren Membranelement 28c’ angeordnetes solides Wärmeleitelement 158c’. Die Wärmeübertragervorrichtung 10c’ umfasst zumindest ein zusätzliches Memb ranelement 160c’. Die Wärmeübertragervorrichtung 10c’ umfasst ein an dem zusätzlichen Membranelement 160c’ angeordnetes zusätzliches solides Wärme leitelement 162c’. Die Wärmeübertragervorrichtung 10c’ umfasst ein das solide Wärmeleitelement 158c’ und das weitere solide Wärmeleitelement 162c’ verbin dendes Brückenelement 164c’ zu einem Wärmeaustausch zwischen dem soliden Wärmeleitelement 158c’ und dem zusätzlichen soliden Wärmeleitelement 162c’. Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragervorrichtung 10c’ ein weiteres solides Wärmeleitelement 165c’. Vorzugsweise ist das weitere solide Wärmeleitelement 165c’ zwischen dem soliden Wärmeleitelement 158c’ und dem zusätzlichen Wärmeleitelement 162c’ angeordnet, insbesondere zwischen dem weiteren Membranelement 28c’ und dem zusätzlichen Membranelement 160c’. Vorzugs weise überbrückt das Brückenelement 164c’ das weitere solide Wärmeleitele ment 165c’, insbesondere das weitere Membranelement 28c’ und das zusätzli chen Membranelement 160c’. Insbesondere verbindet das Brückenelement 164c’ das solide Wärmeleitelement 158c’ mit dem zusätzlichen soliden Wärmeleitele ment 162c’, insbesondere zu eine Realisierung eines Wärmestroms 166c’ zwi- sehen dem soliden Wärmeleitelement 158c’ und dem zusätzlichen soliden Wär meleitelement 162c’. Vorzugsweise weist die Wärmeübertragervorrichtung 10c’ zumindest ein weiteres Brückenelement 168c’, 170c’, 172c’ auf, insbesondere zu einer Verbindung des zusätzlichen soliden Wärmeleitelements 162c’, des soliden Wärmeleitelements 158c’ und/oder des weiteren soliden Wärmeleitelements 165c’ mit anderweitigen Wärmeleitelementen 174c’, 176c’, 178c’ der Wärmeüber tragervorrichtung 10c’. Vorzugsweise bilden die soliden Wärmeleitelemente 158c’, 162c’, 165c’, 174c’, 176c’, 178c’ und die Brückenelemente 164c’, 168c’, 170c’, 172c’ zumindest zwei voneinander beabstandete Wärmeleitbahnen, ins besondere zu einer, insbesondere mittelbaren, thermischen Verbindung der Membranelemente 22c’, 28c’-31c’, 160c’ mit dem Auslasskanal 18c’ und/oder dem Einlasskanal 16c’.

Figur 12 zeigt das Brückenelement 164c’. Das zumindest eine Brückenelement 164c’ ist beweglich gelagert ausgebildet, insbesondere zu einer Steuerung eines Wärmeaustauschs zwischen dem soliden Wärmeleitelement 158c’ und dem zu sätzlichen soliden Wärmeleitelement 162c’. Vorzugsweise umfasst die Wärme übertragervorrichtung 10c’ zumindest eine Aktuator- und/oder Motoreinheit 180c’, insbesondere zu einer Bewegung des Brückenelements 164c’. Vorzugsweise weist das Brückenelement 164c’ zumindest eine Wärmeleitposition 182c’ zu einer thermischen Verbindung des soliden Wärmeleitelements 158c’ und des zusätzli chen soliden Wärmeleitelements 162c’ auf. Vorzugsweise weist das Brücken element 164c’ zumindest eine Trennposition 184c’ zu einer thermischen Isolie rung des soliden Wärmeleitelements 158c’ und des zusätzlichen soliden Wärme leitelements 162c’ auf. Vorzugsweise weist die Wärmeübertragervorrichtung 10c’ zumindest ein an dem Brückenelement 164c’ angeordnetes Isolierungselement 186c’ auf. Insbesondere ist das Isolierungselement 186c’ bewegungsstarr mit dem Brückenelement 164c’ verbunden. Insbesondere ist das Isolierungselement 186c’ in der Trennposition 184c’ an dem soliden Wärmeleitelement 158c’ und/oder an dem zusätzlichen soliden Wärmeleitelement 162c’ angeordnet.

Figur 12 veranschaulicht darüber hinaus ein Verfahren 40c’. In zumindest einem Verfahrensschritt wird eine Bewegung des beweglich gelagerten Brückenele ments 164c’ mit zumindest einem Schwingungszyklus des Membranelements 22c’ und/oder eines zusätzlichen Membranelements 160c’ synchronisiert. Insbe- sondere wird während des Senkenbewegungsschrits 114c’ für das Membran element 22c’, und insbesondere in einem Quellenbewegungsschrit 116c’ für das zusätzliche Membranelement 29c’, das Brückenelement 164c’ in die Wärmeleit position 182c’ bewegt. Insbesondere wird während des Senkenbewegungs- schrits 114c’ für das Membranelement 22c’, und insbesondere in dem Quellen bewegungsschrit 116c’ für das zusätzliche Membranelement 29c’, das weitere Brückenelement 168c’ in eine Trennposition 188c’ des weiteren Brückenelements 168c’ bewegt. Insbesondere wird während des Quellenbewegungsschrits 116c’ für das Membranelement 22c’, und insbesondere in einem Senkenbewegungs- schrit 114c’ für das zusätzliche Membranelement 29c’, das Brückenelement

164c’ in die Wärmeleitposition 182c’ bewegt. Insbesondere wird während des Quellenbewegungsschrits 116c’ für das Membranelement 22c’, und insbesonde re in dem Senkenbewegungsschrit 114c’ für das zusätzliche Membranelement 29c’, das weitere Brückenelement 168c’ in eine Wärmeleitposition 190c’ des wei- teren Brückenelements 168c’ bewegt.

Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Fluidaustauschvorrich tung 12c sowie der Wärmeübertragervorrichtung 10c und der alternativen Wär meübertragervorrichtung 10c’ darf insbesondere auf die Beschreibung der Figu- ren 1 bis 8 verwiesen werden.

Claims

Ansprüche

1. Wärmeübertragervorrichtung für eine Fluidaustauschvorrichtung, insbeson dere für eine Lüftungsanlage, zu einer Temperierung eines durch die Flu idaustauschvorrichtung strömenden Fluids (14a; 14b, 14b’; 14c, 14c’), mit zumindest einem Einlasskanal (16a; 16b, 16b’; 16c, 16c’) zu einer Führung des Fluids (14a; 14b, 14b’; 14c, 14c’), mit zumindest einem Auslasskanal (18a; 18b, 18b’; 18c, 18c’), insbesondere zu einer Rückführung des Fluids (14a; 14b, 14b’), und mit zumindest einer zwischen dem Einlasskanal (16a; 16b, 16b’; 16c, 16c’) und dem Auslasskanal (18a; 18b, 18b’) angeordneten Wärmeleiteinheit (20a; 20b, 20b’; 20c, 20c’) zu einem Austausch von Wär me zwischen dem Einlasskanal (16a; 16b, 16b’; 16c, 16c’) und dem Aus lasskanal (18a; 18b, 18b’; 18c, 18c’), gekennzeichnet durch zumindest ein innerhalb der Wärmeleiteinheit (20a; 20b, 20b’; 20c, 20c’) angeordnetes schwingungsfähiges Membranelement (22a; 22c, 22c’) zu einer schwin gungspositionsabhängigen Wärmeleitung zwischen dem Membranelement (22a; 22c, 22c’) und dem Einlasskanal (16a; 16b, 16b’; 16c, 16c’) und/oder dem Auslasskanal (18a; 18b, 18b’; 18c, 18c’).

2. Wärmeübertragervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranelement (22a; 22c, 22c’) zumindest ein thermokalorisch aktives Material aufweist, insbesondere vollständig daraus ausgebildet ist.

3. Wärmeübertragervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest eine an dem Membranelement (22a; 22c, 22c’) angeord nete Thermoelektrode (24a) zu einer Steuerung oder Regelung einer Tem peratur des Membranelements (22a; 22c, 22c’).

4. Wärmeübertragervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine an dem Membranelement (22a;

22c, 22c’) angeordnete Bewegungselektrode (26a) zu einer Steuerung oder Regelung einer Schwingung (27a) des Membranelements (22a; 22c, 22c’).

5. Wärmeübertragervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein weiteres Membranelement (28a- 31a) und zumindest einen weiteren Fluidkanal, insbesondere einen weite ren Auslasskanal (32a, 34a; 32b, 34b, 32b’, 34b’) und/oder einen weiteren Einlasskanal (36a, 38a; 36b, 38b 36b’, 38b’), wobei der Auslasskanal (18a; 18b, 18b’), das Membranelement (22a), der Einlasskanal (16a; 16b, 16b’), das weitere Membranelement (28a-31a) und der weitere Fluidkanal, insbe sondere der weitere Auslasskanal (32a, 34a; 32b, 34b, 32b’, 34b’) und/oder der weitere Einlasskanal (36a, 38a; 36b, 38b, 36b’, 38b’), schichtweise auf einander angeordnet sind.

6. Wärmeübertragervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein weiteres Membranelement (28c- 31c) und zumindest ein zwischen dem Membranelement (22c) und dem weiteren Membranelement (28c-31c) angeordnetes fluides Wärmeleitele ment (136c).

7. Wärmeübertragervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein weiteres Membranelement (28c’- 31c’) und zumindest ein zwischen dem Membranelement (22c’) und dem weiteren Membranelement (28c’-31c’) angeordnetes solides Wärmeleit element (158c’).

8. Wärmeübertragervorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch zumindest ein zusätzliches Membranelement (160c’), ein an dem zusätzli chen Membranelement (160c’) angeordnetes zusätzliches solides Wärme leitelement (162c’) und ein das solide Wärmeleitelement (158c’) und das zusätzliche solide Wärmeleitelement (162c’) verbindendes Brückenelement (164c’) zu einem Wärmeaustausch zwischen dem soliden Wärmeleitele ment (158c’) und dem zusätzlichen soliden Wärmeleitelement (162c’).

9. Wärmeübertragervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Brückenelement (164c’) beweglich gelagert aus gebildet ist, insbesondere zu einer Steuerung eines Wärmeaustauschs zwischen dem soliden Wärmeleitelement (158c’) und dem zusätzlichen so liden Wärmeleitelement (162c’).

10. Verfahren zu einem Betrieb einer Wärmeübertragervorrichtung, insbeson dere einer Wärmeübertragervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, für eine Fluidaustauschvorrichtung, insbesondere für eine Lüftungsanlage, zu einer Temperierung eines durch die Fluidaustauschvorrichtung strö menden Fluids (14a; 14b, 14b’; 14c, 14c’), dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Wärmeleitung mittels einer Schwingungsposition eines innerhalb einer Wärmeleiteinheit (20a; 20b, 20b’; 20c, 20c’) der Wärmeübertragervorrichtung angeordneten schwin gungsfähigen Membranelements (22a; 22c, 22c’) der Wärmeübertragervor richtung eingestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in zumin dest einem Verfahrensschritt ein elektrokalorischer Zyklus des Membran elements (22a; 22c, 22c’) und ein Schwingungszyklus des Membranele ments (22a; 22c, 22c’) zeitlich gegeneinander verschoben werden, um eine Richtung eines Wärmestroms zwischen dem Auslasskanal (18a; 18b, 18b’; 18c, 18c’) und dem Einlasskanal (16a; 16b, 16b’; 16c, 16c’) anzupassen.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Wärmestromdichte zwischen dem Einlasskanal (16a; 16b, 16b’; 16c, 16c’) und dem Auslasskanal (18a; 18b, 18b’; 18c, 18c’) mittels einer an dem Membranelement (22a; 22c, 22c’) an liegenden elektrischen Feldstärke (42a) und/oder mittels einer Schwin gungsfrequenz des Membranelements (22a; 22c, 22c’) gesteuert oder ge regelt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch zumindest einen Kontakterweiterungsschritt (44a, 46a), bei welchem eine Kontaktfläche (48a, 50a) des Membranelements (22a; 22c, 22c’) über eine elektrostatische Kraft (52a, 54a) zumindest im Wesentlichen vollständig an einem Kontaktelement (56a, 58a) der Wärmeleiteinheit (20a; 20b, 20b’;

22c, 22c’) fixiert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch einen Wärmeisolierungsmodus (60a), bei welchem eine Schwingung (27a) des Membranelements (22a; 22c, 22c’) blockiert wird.

15. Verfahren nach einem der Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Bewegung eines beweg lich gelagerten Brückenelements (164c’) mit zumindest einem Schwin gungszyklus des Membranelements (22c‘) und/oder eines zusätzlichen Membranelements (160c’) der Wärmeübertragervorrichtung synchronisiert wird.

16. Fluidaustauschvorrichtung, insbesondere Lüftungsanlange, mit zumindest einer Wärmeübertragervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder mit einer Steuer- oder Regeleinheit (62a; 62b; 62c) zu einer Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 15.