WO2024104981A1 - Ambientevorrichtung - Google Patents

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WO2024104981A1
WO2024104981A1 PCT/EP2023/081653 EP2023081653W WO2024104981A1 WO 2024104981 A1 WO2024104981 A1 WO 2024104981A1 EP 2023081653 W EP2023081653 W EP 2023081653W WO 2024104981 A1 WO2024104981 A1 WO 2024104981A1
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WO
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air
recuperator
conditioning unit
air conditioning
path
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PCT/EP2023/081653
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Inventor
Mathias Venschott
Original Assignee
Truma Geraetetechnik Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00364—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for caravans or trailers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/03—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant
    • B60H1/039—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant from air leaving the interior of the vehicle, i.e. heat recovery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3233—Cooling devices characterised by condensed liquid drainage means
    • B60H1/32331—Cooling devices characterised by condensed liquid drainage means comprising means for the use of condensed liquid, e.g. for humidification or for improving condenser performance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air

Definitions

  • the ambience includes first and foremost the room temperature, which is adjusted by controlling the temperature of the room air.
  • the relative humidity is also affected, with people generally preferring a comfortable range between too dry and too humid.
  • air/air counterflow heat exchangers are known, through which outside air from outside the room is brought into the room and air is brought out of the room. The heat exchanger causes the thermal energy to be exchanged between the two air streams.
  • CN 1 05 135657 A shows an energy saving device for external air conditioning systems, which reduces the fresh air heat load of an air conditioning unit in summer.
  • the energy saving device has a condensate recovery device, a condensate drain device, a new wind turbine group locking device, a condensate tray and a fresh air pre-treatment device.
  • CN 1 05202 669 A discloses an indoor air purification system for heating fresh air using solar energy. According to the indoor air purification system, the outside fresh air is heated using solar energy, thus reducing the impact on the heating load in the interior.
  • the object underlying the invention is to propose an ambience device which, in addition to regulating the ambience also enables optimal use of the available energy.
  • the air conditioning unit transfers thermal energy in a known manner between the indoor air, which is guided through the air conditioning unit via the indoor air path, and the outside air, which is guided through the outside air path.
  • the recuperator has an outlet air path through which indoor air - as exhaust air - is discharged from a room, and an inlet air path through which outside air - as fresh air - enters the room. Thermal energy is transferred between the two air paths via the air/air counterflow heat exchanger (e.g. an air/air plate heat exchanger). Thermal energy from the discharged indoor air can thus be recovered and transferred to the incoming air.
  • the air/air counterflow heat exchanger e.g. an air/air plate heat exchanger
  • a passage in the recuperator can be bridged via the air/air countercurrent heat exchanger with respect to the exhaust air and/or the fresh air. It is therefore possible, for example, for exhaust air to be discharged without the air passing through the air/air countercurrent heat exchanger. Alternatively or additionally, fresh air can be introduced via the recuperator without passing through the air/air countercurrent heat exchanger.
  • the air conditioning unit has, for example, an opening or connections for hoses to distribute the tempered indoor air into the interior.
  • One embodiment consists in the fact that the air conditioning unit transfers condensate that occurs when the air conditioning unit is in operation to the recuperator, and that the recuperator is designed in such a way that the recuperator transfers the condensate to an air flow in the outlet air path.
  • the air conditioning unit In addition to cooling the indoor air, the air conditioning unit also dries it by condensing the humidity in the air conditioning unit's cold heat exchanger.
  • the condensate (an alternative term is condensate water) is transferred to the recuperator.
  • the condensate is fed to the outlet air path and can therefore be discharged to the outside via the (indoor) air to be discharged. The exhaust air is thus humidified.
  • the condensate enters the exhaust air flow of the counterflow heat exchanger, for example. This cools down the air flow-separating fins, so that the fresh air cools down before entering the room. This means that the absolute humidity in the room does not increase overall. Since the exhaust air comes from the indoor air, which has already been dried by the air conditioning unit relatively high performance can be achieved. In the case under consideration, the cooling capacity is therefore made up of the sum of the cooling circuit in recirculation mode and the adiabatic evaporative cooling of the exhaust air to the fresh air supplied via the recuperator. This has shown in tests that the ambient device is highly efficient.
  • the recuperator is located at least partially in the direction of gravity below a condensate collection device.
  • the condensate flows from the air conditioning unit into the recuperator, for example, solely due to gravity.
  • the relative arrangement relates in particular to an outlet of a condensate collection device (e.g. a trough or a trench) and to an inlet for the condensate in the recuperator.
  • the condensate is moved from the air conditioning unit to the recuperator by a pump.
  • control unit is designed accordingly and connected to both functional units.
  • the recuperator is designed in such a way that it causes an air flow through the inlet air path in response to a received control signal.
  • the recuperator thus realizes, for example, a forced ventilation of the room. This is done, for example, by a sensor which determines the CO and/or CO2 content in the room and, if necessary, generates a corresponding control signal.
  • At least the air/air counterflow heat exchanger is designed in such a way that it can be installed in a floor.
  • the floor is, for example, the floor of a caravan or a mobile home. If the heat exchanger is in the floor, it can simply serve as forced ventilation or as part of it when there is no energy. In one embodiment, it has openings that allow the CO or CO2 to flow out of the interior in the direction of gravity.
  • recuperator is designed in such a way that it serves as a forced ventilation in a de-energized state and/or is part of a forced ventilation.
  • the recuperator has a drying unit, the drying unit being designed in such a way that it dries an air flow in the outlet air path.
  • the recuperator dries the discharged air.
  • the drying unit is, for example, an absorber, which in one embodiment has fine tubes with a coating. The drying heats the air discharged via the outlet path.
  • An additional embodiment consists in that the drying unit is positioned upstream of the air/air counterflow heat exchanger in relation to the air flow in the outlet air path.
  • the air discharged via the recuperator is first dried before it reaches the heat exchanger. Since the drying of the air is accompanied by heating, the fresh air can be preheated via the downstream heat exchanger.
  • the condensate from the air conditioning unit is therefore preferably added to the exhaust air only after the heat exchanger.
  • a further embodiment provides that the interior air path of the air conditioning unit and the outlet air path of the recuperator are coupled to one another in such a way that the air conditioning unit transfers tempered air to the recuperator.
  • air from the air conditioning unit reaches the recuperator directly without passing through the room.
  • the design is based on two findings: The air conditioning unit's refrigeration circuit runs most efficiently when the high pressure can be significantly reduced. In the heat pump circuit, the application limits can be shifted to lower temperatures if the evaporation pressure can be increased.
  • the exhaust air to be discharged via the recuperator is therefore first passed over part of the air conditioning unit's condenser or over part of the evaporator (heat pump) before the air reaches the air/air counterflow heat exchanger. If the air conditioning unit is therefore operated to cool the indoor air, the air discharged from the interior is cooler than the fresh air supplied from outside. Conversely, if the air conditioning unit is operated as a heat pump, the air discharged is warmer than the fresh air.
  • One embodiment consists in the air conditioning unit having a connecting device, and in the connection device being able to connect the inside air path and the outside air path.
  • the connection device is designed, for example, as a type of flap.
  • the connection between the two air paths is reversible, so that both paths can also be completely separated from each other again.
  • a connection between the interior and exterior which is created by the air conditioning unit and/or the recuperator, serves to equalize the pressure between the interior and the exterior.
  • This embodiment refers in particular to the fact that it is becoming increasingly important to seal the interior optimally and as completely as possible. This pressure equalization allows, for example, a door to such a sealed room to be closed.
  • Fig. 1 a schematic representation of a first embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 2 a schematic representation of a second embodiment of the
  • Fig. 1 shows a schematic example of the structure of the ambient device, the components of which are arranged on a roof 100.
  • the interior 110 Below the roof 100 is the interior 110, the interior air of which is tempered and the humidity of which is influenced by the ambient device.
  • the interior 110 belongs, for example, to a caravan, a mobile home, a vehicle or a boat.
  • the fresh air is taken from the outside space 111 around the interior 110.
  • the ambient device has an air conditioning unit 1 and a recuperator 2.
  • the air conditioning unit 1 implements a cooling circuit which, for example in summer mode, transfers the thermal energy of the room air to the outside air.
  • the air from the room is guided via the inside air path 10 and in the process transfers the thermal energy to a coolant.
  • the outside air from the outside space 111 is guided through the outside air path 11 and in the process absorbs the thermal energy from the coolant.
  • a connecting device 17 which allows the two air paths 10, 11 to be reversibly connected to one another. For example, it is possible to transport fresh air from the outside space 111 into the inside space 110 via the air conditioning unit 1.
  • the recuperator 2 has two air paths 20, 21. Fresh air enters the interior 110 from the outside space 111 via the inlet air path 21. Conversely, room air leaves the room 110 via the outlet air path 20.
  • the air/air counterflow heat exchanger 22 transfers the thermal energy from the discharged air to the fresh air.
  • a coupling (indicated here by the arrow), which allows the air conditioning unit 1 to transfer condensate that occurs during operation of the air conditioning unit to the recuperator 2. In the embodiment shown, the condensate first goes into the storage tank 18 and only from there to the recuperator 2.
  • the recuperator 2 is designed here for forced ventilation, so that it brings fresh air into the interior 110 when the indicated CO2/CO sensor 3 delivers a control signal that signals a CO2/CO value that is too high.
  • Fig. 2 The design of Fig. 2 is similar to the design of Fig. 1, with the arrangement being arranged near the floor 101 or partially built into it.
  • the air conditioning unit 1 is located here on a wall 102 and also performs, for example, stiffening and/or insulation functions.
  • the recuperator 2 with its air/air counterflow heat exchanger 22 is installed in the floor 101 of a mobile home as an example of an application.
  • the air conditioning unit 1 has four air passages 16, which serve as air inlets and air outlets, respectively, and via which the air conditioning unit 1 is coupled to the outside space 111 and the inside space 110.
  • the air conditioning unit 1 also has two heat exchangers in the form of the evaporator 13 and the condenser 14. Below the two heat exchangers 13, 14 there is a
  • Condensate collection device 12 which - as indicated in the figure - is designed, for example, as an inclined channel and collects the condensate and directs it to an outlet opening - not shown here.
  • the arrow indicates that the air conditioning unit 1 can transfer the condensate to the recuperator 2 so that it can be discharged via the air that the recuperator 2 discharges from the interior 110. This is achieved, for example, via a hose.
  • the coupling between the air conditioning unit 1 and the recuperator 2 is such that the air conditioning unit 1 transfers air to the recuperator 2.
  • This is in particular the room air, which is discharged via the recuperator 2.
  • the outlet air path 20 therefore starts from the interior air path 10 of the air conditioning unit 1 in this embodiment.
  • control unit 4 which is connected, for example, wirelessly to the two units 1, 2 and which receives measurement data on the inside and outside temperature and preferably also on the humidity in the interior 110 from suitable sensors (not shown here).
  • the required control is carried out in each case on the basis of, for example, stored algorithms, control data or a trained air conditioning unit.
  • the air conditioning unit 1 reduces the temperature of the indoor air to a desired setpoint by transferring the thermal energy to the outside air, for example using a compression refrigeration circuit. At the same time, the indoor air is dried, causing condensate to form in the air conditioning unit 1. In one operating mode, the condensate is transferred to the exhaust air, which is discharged through the recuperator 2.
  • the recuperator 2 replaces the exhaust air - as part of the indoor air - with fresh air from outside. The thermal energy of the exhaust air is transferred to the fresh air so that it is not lost.
  • the fresh air from outside is pre-cooled and dehumidified, preferably via adiabatic evaporative cooling in an air/air plate heat exchanger.
  • the control unit 4 regulates in particular the operation of the air conditioning unit 1 and the recuperator 2, but also the exchange of air and liquid from the air conditioning unit 1 to the recuperator 2.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ambientevorrichtung. Dabei überträgt ein Klimagerät (1) Luft und/oder Flüssigkeit auf einen Rekuperator (2) und/oder überträgt der Rekuperator (2) Luft auf das Klimagerät (1).

Description

Ambientevorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ambientevorrichtung.
Im Stand der Technik ist es bekannt, über Heizungen oder Klimaanlagen das Ambiente in einem Raum einzustellen. Zum Ambiente gehört zuallererst die Raumtemperatur, die über die Temperierung der Raumluft eingestellt wird. Betroffen ist auch die relative Luftfeuchtigkeit, wobei der Mensch in der Regel einen Wohlbefühlbereich zwischen zu trocken und zu feucht bevorzugt. Heutzutage wird es immer wichtiger, mit den natürlichen Ressourcen und insbesondere mit der zur Verfügung stehenden Energie sparsam umzugehen. Daher sind beispielsweise Luft/Luft-Gegenstromwärmetauscher bekannt, durch die Außenluft von außerhalb des Raums in den Raum hinein und Luft aus dem Raum hinausgebracht wird. Der Wärmetaucher bewirkt, dass zwischen beiden Luftströmen die thermische Energie ausgetauscht wird.
Aus der CN 1 10 207295 A ist eine Klimaanlage mit einer Wärmepumpe bekannt, die kondensiertes Wasser zur Verbesserung der Kühl- und Heizwirkung verwendet.
Die CN 1 05 135657 A zeigt eine Energiesparvorrichtung für externe Klimaanlagen, die die Frischluft-Wärmebelastung eines Klimagerätes im Sommer reduziert. Dazu weist die Energiesparvorrichtung eine Kondenswasser- Rückgewinnungsvorrichtung, eine Kondensat-Ablassvorrichtung, eine neue Windturbinengruppe-Verriegelungsvorrichtung, eine Kondenswasserwanne und Frischluft-Vorbehandlungsvorrichtung auf.
In der CN 1 05202 669 A ist ein Innenraumluftreinigungssystem zum Erwärmen von Frischluft durch Solarenergie offenbart. Gemäß dem Innenluftreinigungssystem wird die Außenfrischluft durch Solarenergie erwärmt und so der Einfluss auf die Heizlast im Innenraum reduziert.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Ambientevorrichtung vorzuschlagen, die neben der Regelung des Ambientes auch eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Energie ermöglicht.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Ambientevorrichtung, mit mindestens einem Klimagerät und einem Rekuperator, wobei das Klimagerät einen Innenluftpfad und einen Außenluftpfad aufweist, wobei der Rekuperator einen Auslassluftpfad, einen Einlassluftpfad und einen Luft/Luft- Gegenstromwärmetauscher aufweist, und wobei das Klimagerät und der Rekuperator derartig ausgestaltet und miteinander verbunden sind, dass das Klimagerät Luft und/oder Flüssigkeit auf den Rekuperator und/oder der Rekuperator Luft auf das Klimagerät überträgt.
Durch die Verwendung eines Kühlkreislaufs überträgt das Klimagerät in bekannter Weise thermische Energie zwischen der Innenluft, die über den Innenluftpfad durch das Klimagerät geführt wird, und der Außenluft, die durch den Außenluftpfad geleitet wird. Der Rekuperator verfügt über einen Auslassluftpfad, über den Innenluft - als Fortluft - aus einem Raum abgeführt wird, und über einen Einlassluftpfad, über den Außenluft - als Frischluft - in den Raum hineingelangt. Über den Luft/Luft-Gegenstromwärmetauscher (z. B. ein Luft/Luft-Plattenwärmetauscher) wird thermische Energie zwischen den zwei Luftpfaden übertragen. Somit kann thermische Energie der abgeführten Innenluft zurückgewonnen und auf die einströmende Luft übertragen werden. Bei der erfindungsgemäßen Ambientevorrichtung, die das Klimagerät und den Rekuperator miteinander kombiniert, überträgt das Klimagerät Luft und/oder Flüssigkeit auf den Rekuperator, um so auf die Energierückgewinnung einwirken zu können. Alternativ oder ergänzend überträgt der Rekuperator Luft auf das Klimagerät. In diesem Fall kann somit Frischluft von außen über den Rekuperator zu dem Klimagerät gelangen, sodass also eine Verbindung des Rekuperators mit dem Außenraum verwendet wird. Dabei gelangt die Frischluft in einer Variante beispielweise durch Klappensteuerung ohne Durchgang durch den Luft/Luft- Gegenstromwärmetauscher des Rekuperators zu dem Klimagerät. Dies beispielsweise für einen Frischluftbetrieb (z. B. Lüften), in dem kein Wärmeaustausch erwünscht ist. In einer Ausgestaltung kann in dem Rekuperator eine Passage über den Luft/Luft-Gegenstromwärmetauscher in Bezug auf die Fortluft und/oder die Frischeluft überbrückt werden. Es ist also beispielsweise möglich, dass Fortluft ausgebracht wird, ohne dass die Luft den Luft/Luft-Gegenstromwärmetauscher passiert. Alternativ oder ergänzend kann über den Rekuperator Frischluft ohne einen Durchgang durch den Luft/Luft-Gegenstromwärmetauscher eingebracht werden.
Das Klimagerät verfügt für das Ausbringen der temperierten Innenluft in den Innenraum beispielsweise über eine Öffnung oder über Anschlüsse für Schläuche.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass das Klimagerät bei einem Betrieb des Klimageräts anfallendes Kondensat auf den Rekuperator überträgt, und dass der Rekuperator derartig ausgestaltet ist, dass der Rekuperator das Kondensat auf einen Luftstrom im Auslassluftpfad überträgt. Das Klimagerät bewirkt neben einem Abkühlen der Innenluft auch deren Trocknung, indem die Luftfeuchtigkeit am kalten Wärmetauscher des Klimageräts kondensiert. Das Kondensat (eine alternative Bezeichnung ist Kondenswasser) wird in dieser Ausgestaltung auf den Rekuperator übertragen. Im Rekuperator wird das Kondensat dem Auslassluftpfad zugeführt und kann daher über die abzuführende (Innen-)Luft nach außen abgeführt werden. Die Fortluft wird somit befeuchtet.
Die Übertragung des Kondensats erfolgt in einer Ausgestaltung direkt vom Klimagerät zum Rekuperator.
In einer alternativen Ausgestaltung verfügt das Klimagerät über einen Speicherbehälter, wobei der Speicherbehälter so ausgestaltet und angeordnet ist, dass in den Speicherbehälter bei einem Betrieb des Klimageräts anfallendes Kondensat gelangt. In dieser Ausgestaltung gelangt das Kondensat vom Klimagerät in einen Speicherbehälter und von dort zum Rekuperator. In dieser Variante wird das Kondensat somit zwischengespeichert. Ein solcher Speicherbehälter und das durch ihn verfügbare Kondensat erlaubt beispielsweise eine folgende Betriebsart: Wenn z. B. in einer Übergangszeit nur eine geringe Kälteleistung ohne eine Entfeuchtung der Innenluft gefordert wird, so kann das Klimagerät ausgeschaltet bleiben und nur der Rekuperator wird für die adiabate Verdunstungskühlung betrieben. Dies zeichnet sich durch die Energiesparsamkeit aus.
In einer ergänzenden Ausgestaltung verfügt der Speicherbehälter über einen Überlauf, über den das Kondensat ab einem bestimmten Füllstand nach außen abgeleitet wird. So wird z. B. sichergestellt, dass in dem Fall, dass an den Rekuperator keine Kühlanforderung besteht, das Kondensat ggf. ins Freie geleitet wird.
Die Verbindung zwischen Klimagerät und Rekuperator für das Kondensat besteht in einer Ausgestaltung durch eine Flüssigkeitsleitung, die die zwei separaten Einheiten miteinander verbindet. In einer alternativen Ausgestaltung sind das Klimagerät und der Rekuperator einteilig ausgeführt und das Kondensat fließt direkt vom Klimagerät in den Rekuperator.
Betrachtet sei insbesondere für die vorgenannte Ausgestaltung der Sommerbetrieb, in welchem es außerhalb des Raums, für den die Ambientevorrichtung betrieben wird, warm ist und die Raumluft gekühlt wird: Das Klimagerät wird im Umluftbetrieb betrieben, kühlt dadurch den Raum und entfeuchtet gleichzeitig die Innenluft. Durch die Luftvermischung zwischen der durch das Klimagerät gekühlten Luft und der restlichen Innenluft im Raum sinkt die relative Feuchte im Raum. Dies geschieht insbesondere dann, wenn z. B. durch die Sonneneinstrahlung ein hoher Wärmeeintrag ins Fahrzeug besteht. Durch den Rekuperator wird Frischluft in den Raum eingebracht und Fortluft abgeführt. Für einen energieeffizienten Betrieb der Ambientevorrichtung wird die Klimaanlage vorzugsweise in einer kleinen Lüfterstufe und mit geringerer Kälteleistung betrieben. Dabei bildet sich viel Kondensat. Im Auslasspfad des Rekuperators gelangt das Kondensat beispielsweise in den Abluftstrom des Gegenstromwärmetäuschers. Dadurch kühlen sich dessen luftstromtrennende Lamellen ab, sodass die Frischluft sich vor dem Eintritt in den Raum abkühlt. Dadurch steigt die absolute Feuchte im Raum insgesamt nicht an. Da die Fortluft von der Innenluft stammt, die schon vorher durch das Klimagerät getrocknet wurde, sind relative hohe Leistungen erreichbar. Somit setzt sich in dem betrachteten Fall die Kälteleistung zusammen aus der Summe des Kältekreislaufes im Umluftbetrieb und aus der adiabaten Verdunstungskühlung der Abluft an die zugeführte Frischluft über den Rekuperator. Dies hat in Versuchen eine hohe Effizienz der Ambientevorrichtung gezeigt.
In einer weiteren Betriebsart der Ambientevorrichtung, der einer Wintersituation zuzuordnen ist, wird nur der Rekuperator und nicht das Klimagerät betrieben. Dabei wird die feuchte Innenluft durch den Rekuperator abgeführt und durch trockene Frischluft (absolute Feuchte) bei gleichzeitiger Wärmerückgewinnung, ersetzt. Damit wird die Feuchte im Raum gesenkt, wobei die Leistungsaufnahme gering ist.
In einer Ausgestaltung befindet sich der Rekuperator zumindest teilweise in Richtung der Erdanziehung unterhalb einer Kondensatsammelvorrichtung. In dieser Ausgestaltung fließt das Kondensat beispielsweise allein durch die Erdanziehung aus dem Klimagerät in den Rekuperator. Die relative Anordnung bezieht sich dabei insbesondere auf einen Ausfluss einer Kondensatsammelvorrichtung (z. B. eine Mulde oder ein Graben) sowie auf einen Einlass für das Kondensat im Rekuperator.
In einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung wird das Kondensat durch eine Pumpe vom Klimagerät zum Rekuperator bewegt.
Je nach Betriebsmodus werden somit entweder Klimagerät und Rekuperator oder wird nur eine der beiden Komponenten betrieben. Hierfür ist eine entsprechend ausgestaltete und mit beiden Funktionseinheiten verbundene Steuereinheit vorhanden.
Gemäß einer Variante ist der Rekuperator derartig ausgestaltet, dass er als Reaktion auf ein empfangenes Ansteuersignal einen Luftstrom durch den Einlassluftpfad hindurch bewirkt. Der Rekuperator realisiert somit beispielsweise eine Zwangsbelüftung des Raums. Dies wird beispielsweise durch einen Sensor ausgelöst, der den CO- und/oder CO2-Gehalt in dem Raum ermittelt und ggf. ein entsprechendes Ansteuersignal erzeugt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest der Luft/Luft- Gegenstromwärmetauscher derartig ausgestaltet ist, dass er in einen Boden einbringbar ist. Der Boden ist beispielsweise der Boden eines Wohnwagens oder eines Wohnmobils. Befindet sich der Wärmetauscher im Boden, so kann er einfach im energielosen Fall als Zwangsbelüftung oder als Teil davon dienen. In einem Ausführungsbeispiel verfügt er über Öffnungen, die es erlauben, dass das CO bzw. das CO2 aus dem Innenraum in Richtung der Schwerkraft ausströmt.
Eine Ausgestaltung sieht generell vor, dass der Rekuperator derartig ausgestaltet ist, dass er in einem energielosen Zustand als eine Zwangsbelüftung dient und/oder Teil einer Zwangsbelüftung ist.
In einer Ausgestaltung weist der Rekuperator eine Trocknungseinheit auf, wobei die Trocknungseinheit derartig ausgestaltet ist, dass sie einen Luftstrom im Auslassluftpfad trocknet. In dieser Ausgestaltung trocknet somit der Rekuperator die abgeführte Luft. Die Trocknungseinheit ist beispielsweise ein Absorbenz, der in einer Ausgestaltung über feine Röhrchen mit Beschichtung verfügt. Durch die Trocknung wird die über den Auslasspfad abgeführte Luft erwärmt.
Eine ergänzende Ausgestaltung besteht darin, dass die Trocknungseinheit in Bezug auf den Luftstrom im Auslassluftpfad dem Luft/Luft- Gegenstromwärmetauscher vorgelagert ist. In dieser Ausgestaltung wird somit die über den Rekuperator abgeführte Luft zuerst getrocknet, bevor sie zu dem Wärmetauscher gelangt. Da die Trocknung der Luft mit einer Erwärmung eingeht, kann somit über den nachgeordneten Wärmetauscher die Frischluft vorgewärmt werden. Das Kondensat des Klimageräts wird somit vorzugsweise der Fortluft erst nach dem Wärmetauscher zugefügt.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Innenluftpfad des Klimageräts und der Auslassluftpfad des Rekuperators so miteinander gekoppelt sind, dass das Klimagerät temperierte Luft auf den Rekuperator überträgt. In dieser Ausgestaltung gelangt Luft von dem Klimagerät ohne die Passage durch den Raum und also unmittelbar zu dem Rekuperator. Die Ausgestaltung basiert auf zwei Erkenntnissen: Der Kältekreislauf des Klimageräts läuft am effizientesten, wenn der Hochdruck deutlich gesenkt werden kann. Im Wärmepumpen-Kreislauf kann man die Einsatzgrenzen zu tieferen Temperaturen verschieben, wenn man den Verdampfungsdruck anheben kann. Daher wird in dieser Ausgestaltung die über den Rekuperator abzuführende Fortluft zunächst über einen Teil des Verflüssigers des Klimageräts oder über einen Teil des Verdampfers (Wärmepumpe) geleitet, bevor die Luft zu dem Luft/Luft- Gegenstromwärmetauscher gelangt. Wird also das Klimagerät für die Kühlung der Innenluft betrieben, so ist die abgeführte Luft aus dem Innenraum kühler als die von außen zugeführte Frischluft. Wird umgekehrt das Klimagerät als Wärmepumpe betrieben, so ist die abgeführte Luft wärmer als die Frischluft.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass das Klimagerät über eine Verbindungsvorrichtung verfügt, und dass über die Verbindungsvorrichtung der Innenluftpfad und der Außenluftpfad miteinander verbindbar sind. In dieser Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, dass über das Klimagerät Frischluft von außen in den Innenraum gelangt, indem sie von dem Außenluftpfad über die Verbindungsvorrichtung in den Innenluftpfad gelangt. Die Verbindungsvorrichtung ist beispielsweise als eine Art von Klappe ausgestaltet. Weiterhin ist die Verbindung zwischen den beiden Luftpfaden reversibel, sodass beide Pfade auch wieder voltständig voneinander getrennt werden können.
In einer Ausgestaltung dient eine Verbindung zwischen Innen- und Außenraum, die durch das Klimagerät und/oder den Rekuperator hergestellt wird, einem Druckausgleich zwischen dem Innenraum und dem Außenraum. Diese Ausgestaltung nimmt insbesondere darauf Bezug, dass es immer wichtiger wird, Innenraum optimal und möglichst vollständig abzudichten. Dieser Druckausgleich erlaubt z. B. das Schließen einer Tür zu einem solchen abgedichteten Raum.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung der
Vorrichtung.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen beispielhaften Aufbau der Ambientevorrichtung, deren Komponenten hier beispielhaft auf einem Dach 100 angeordnet sind. Unterhalb des Dachs 100 befindet sich der Innenraum 110, dessen Innenluft durch die Ambientevorrichtung temperiert und dessen Luftfeuchtigkeit beeinflusst wird. Der Innenraum 110 gehört beispielsweise zu einem Wohnwagen, zu einem Wohnmobil, zu einem Fahrzeug oder zu einem Boot. Aus dem Außenraum 111 um den Innenraum 110 herum wird die Frischluft bezogen.
Die Ambientevorrichtung verfügt über ein Klimagerät 1 und einen Rekuperator 2. Das Klimagerät 1 realisiert einen Kältekreis, der beispielsweise im Sommermodus die thermische Energie der Raumluft auf die Außenluft überträgt. Dabei wird die Luft aus dem Raum über den Innenluftpfad 10 geführt und überträgt dabei die thermische Energie auf ein Kältemittel. Die Außenluft aus dem Außenraum 111 wird durch den Außenluftpfad 11 geführt und nimmt dabei die thermische Energie von dem Kältemittel auf. Zwischen dem Innenluftpfad 10 und dem Außenluftpfad 11 befindet sich eine Verbindungsvorrichtung 17, die es erlaubt, die beiden Luftpfade 10, 11 reversibel miteinander zu verbinden. So ist es beispielsweise möglich, über das Klimagerät 1 Frischluft aus dem Außenraum 111 in den Innenraum 110 zu befördern.
Der Rekuperator 2 hat zwei Luftpfade 20, 21. Dabei gelangt vom Außenraum 111 Frischluft über den Einlassluftpfad 21 in den Innenraum 110. Umgekehrt gelangt Raumluft über den Auslassluftpfad 20 aus dem Raum 110 heraus. Dabei überträgt der Luft/Luft-Gegenstromwärmetauscher 22 die thermische Energie von der abgeführten Luft auf die Frischluft. Ergänzend ist hier eine Trocknungseinheit 23 im Auslassluftpfad 20 vorhanden, die dem Luft/Luft- Gegenstromwärmetauscher 22 vorgelagert ist. Zwischen dem Klimagerät 1 und dem Rekuperator 2 befindet sich eine Kopplung (hier angedeutet durch den Pfeil), die es erlaubt, dass das Klimagerät 1 Kondensat, welches während des Betriebs des Klimageräts anfällt, auf den Rekuperator 2 überträgt. Das Kondensat gelangt dabei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zunächst in den Speicherbehälter 18 und erst von dort zu dem Rekuperator 2. Dies erlaubt es beispielsweise, dass das Kondensat tagsüber zu sammeln und es erst in der Nacht dem Rekuperator 2 zuzuführen. Damit ist beispielsweise eine Kühlung über die Ausnutzung des Kondensats möglich, wobei nur der Rekuperator 2 verwendet wird, dessen Geräuschpegel in der Regel geringer als der des Klimageräts 1 sein dürfte.
Der Rekuperator 2 ist hier für die Zwangsbelüftung ausgeführt, sodass er Frischluft in den Innenraum 110 einbringt, wenn der angedeutete CO2/CO- Sensor 3 ein Ansteuersignal liefert, das einen zu hohen CO2/CO-Wert signalisiert.
Die Ausgestaltung der Fig. 2 ist ähnlich der Ausgestaltung der Fig. 1, wobei die Anordnung in Nähe des Bodens 101 angeordnet bzw. teilweise in ihm verbaut ist. Das Klimagerät 1 befindet sich hier an einer Wand 102 und übernimmt beispielsweise auch Versteifungs- und/oder Isolierungsfunktionen. Der Rekuperator 2 ist mit seinem Luft/Luft-Gegenstromwärmetauscher 22 in dem Boden 101 eines Wohnmobils als ein Beispiel für eine Anwendung verbaut.
Das Klimagerät 1 verfügt über vier Luftpassagen 16, die als Lufteinlass bzw. Luftauslass dienen und über die das Klimagerät 1 mit dem Außenraum 111 sowie dem Innenraum 110 gekoppelt ist. Das Klimagerät 1 verfügt weiterhin über zwei Wärmetauscher in Form des Verdampfers 13 und des Verflüssigers 14. Unterhalb der beiden Wärmetauscher 13, 14 befindet sich eine
Kondensatsammelvorrichtung 12, die - wie in der Abbildung angedeutet - z. B. als geneigte Rinne ausgestaltet ist und das Kondensat auffängt und zu einer - hier nicht dargestellten - Auslassöffnung leitet. Wie in der Fig. 1 ist hier durch den Pfeil angedeutet, dass das Klimagerät 1 das Kondensat auf den Rekuperator 2 übertragen kann, sodass es über die Luft, die der Rekuperator 2 aus dem Innenraum 110 ausleitet, abgeführt werden kann. Die Realisierung erfolgt beispielsweise über einen Schlauch.
Weiterhin ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Kopplung zwischen Klimagerät 1 und Rekuperator 2 derart, dass das Klimagerät 1 Luft zu dem Rekuperator 2 überträgt. Dabei handelt es sich insbesondere um die Raumluft, die über den Rekuperator 2 abgeführt wird. Der Auslassluftpfad 20 geht daher in diesem Ausführungsbeispiel von dem Innenluftpfad 10 des Klimageräts 1 aus.
Der Betrieb von Klimagerät 1 und Rekuperator 2 geschieht hier über eine Steuereinheit 4, die z. B. kabellos mit den beiden Einheiten 1, 2 verbunden ist und die von passenden - hier nicht dargestellten - Sensoren Messdaten über Innen- und Außentemperatur und vorzugsweise auch über die Feuchtigkeit im Innenraum 110 erhält. Aufgrund von beispielsweise hinterlegten Algorithmen, Steuerdaten oder einer trainierten Kl wird die jeweils erforderliche Regelung vorgenommen.
Dabei reduziert das Klimagerät 1 - z. B. durch einen Kompressionskältekreislauf - die Temperatur der Innenluft auf einen gewünschten Sollwert, indem es die thermische Energie auf die Außenluft überträgt. Gleichzeitig wird die Innenluft getrocknet, wodurch sich Kondensat im Klimagerät 1 bildet. Das Kondensat wird in einem Betriebsmodus auf die Fortluft übertragen, die durch den Rekuperator 2 abgeführt wird. Der Rekuperator 2 ersetzt Fortluft - als Teil der Innenluft - durch Frischluft von außen. Dabei wird die thermische Energie der Fortluft auf die Frischluft übertragen, sodass sie nicht verloren geht. In dem Rekuperator 2 wird die von außen stammende Frischluft vorzugsweise über adiabate Verdunstungskühlung in einem Luft/Luft-Plattenwärmeaustauscher vorgekühlt und entfeuchtet.
Die Steuereinheit 4 regelt dabei insbesondere den Betrieb von Klimagerät 1 und Rekuperator 2, aber auch den Austausch von Luft sowie Flüssigkeit von dem Klimagerät 1 zu dem Rekuperator 2.

Claims

Patentansprüche
1. Ambientevorrichtung, mit mindestens einem Klimagerät (1) und einem Rekuperator (2), wobei das Klimagerät (1) einen Innenluftpfad (10) und einen Außenluftpfad (11) aufweist, wobei der Rekuperator (2) einen Auslassluftpfad (20), einen Einlassluftpfad (21) und einen Luft/Luft-Gegenstromwärmetauscher (22) aufweist, und wobei das Klimagerät (1) und der Rekuperator (2) derartig ausgestaltet und miteinander verbunden sind, dass das Klimagerät (1) Luft und/oder Flüssigkeit auf den Rekuperator (2) und/oder der Rekuperator (2) Luft auf das Klimagerät (1) überträgt.
2. Ambientevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Klimagerät (1) bei einem Betrieb des Klimageräts (1) anfallendes Kondensat auf den Rekuperator (2) überträgt, und wobei der Rekuperator (2) derartig ausgestaltet ist, dass der Rekuperator (2) das Kondensat auf einen Luftstrom im Auslassluftpfad (20) überträgt.
3. Ambientevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rekuperator (2) derartig ausgestaltet ist, dass der Rekuperator (2) als Reaktion auf ein empfangenes Ansteuersignal einen Luftstrom durch den Einlassluftpfad (21) hindurch bewirkt.
4. Ambientevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rekuperator (2) über einen Trocknungseinheit (23) verfügt, wobei die Trocknungseinheit (23) derartig ausgestaltet ist, dass die Trocknungseinheit (23) einen Luftstrom im Auslassluftpfad (20) trocknet, und wobei die Trocknungseinheit (23) in Bezug auf den Luftstrom im Auslassluftpfad (20) vorzugsweise dem Luft/Luft- Gegenstromwärmetauscher (22) vorgelagert ist. Ambientevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Innenluftpfad (10) des Klimageräts (1) und der Auslassluftpfad (20) des Rekuperators (2) so miteinander gekoppelt sind, dass das Klimagerät (1) temperierte Luft auf den Rekuperator (2) überträgt. Ambientevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Rekuperator (2) sich zumindest teilweise in Richtung der Erdanziehung unterhalb einer Kondensatsammelvorrichtung (12) befindet. Ambientevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest der Luft/Luft-Gegenstromwärmetauscher (22) derartig ausgestaltet ist, dass er in einen Boden (101) einbringbar ist. Ambientevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Rekuperator (2) derartig ausgestaltet ist, dass er in einem energielosen Zustand als eine Zwangsbelüftung dient und/oder Teil einer Zwangsbelüftung ist. Ambientevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Klimagerät (1) über eine Verbindungsvorrichtung (17) verfügt, und wobei über die Verbindungsvorrichtung (17) der Innenluftpfad (10) und der Außenluftpfad (11) miteinander verbindbar sind. Ambientevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Klimagerät (1) über einen Speicherbehälter (18) verfügt, und wobei der Speicherbehälter (18) so ausgestaltet und angeordnet ist, dass in den Speicherbehälter (18) bei einem Betrieb des Klimageräts (1) anfallendes Kondensat gelangt.
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