具有带有帕尔贴元件的液体-空气热交换装置的室内空调装置专利检索- .珀耳帖效应专利检索查询-专利查询网

具有带有帕尔贴元件的液体-空气热交换装置的室内空调装置
申请号	CN201280008888.2	申请日	2012-02-13	公开(公告)号	CN103370580A	公开(公告)日	2013-10-23
申请人	门图斯控股集团公司;			发明人	斯特凡·厄莱; 亚历山大·索洛古本科;
摘要	一种具有用于在液体和空气之间交换热量的液体-空气热交换装置的室内空调装置，包括用于空气的第一流道（2；2A）和用于液体的第二流道（5）和至少一个帕尔贴元件（14）。所述热交换装置（1）被分为第一级（17）其和跟随在后的第二级（18），在所述第一级中所述液体和所述空气之间的热交换以被动的方式进行，在所述第二级中通过以电流加载至少一个帕尔贴元件（14）将热量从液体泵送到空气中或者从空气泵送到液体中。
权利要求	1.一种室内空调装置，包括: 用于在液体和空气之间交换热量的液体-空气热交换装置，具有用于所述空气的第一流道（2；2A）和用于所述液体的第二流道（5），其中所述第二流道（5）连接入口（6）和出口（7），所述入口和出口能够连接在外部的引导传热流动介质的回路上，用于将空气运送穿过所述第一流道（2；2A）的风机（28），和控制机构（16），其特征在于，所述热交换装置（1）包括第一级（17）和跟随在后的第二级（18），在所述第一级中所述第一流道（2；2A）和所述第二流道（5）通过热被动分隔壁（12；12A）分隔，在所述第二级中所述第一流道（2；2A）和所述第二流道（5）通过热主动分隔壁（13；13A）分隔，其中所述热主动分隔壁（13；13A）由至少一个第一帕尔贴元件（14）组成或者包括至少一个第一帕尔贴元件（14），并且所述控制机构（16）设为，产生流经所述至少一个第一帕尔贴元件（14）的电流，并将其控制为，使得如果所述空气应被加热，那么热量从所述液体被泵送到所述空气，而如果所述空气应被冷却，那么热量从所述空气被泵送到所述液体，其中所述液体不经受聚集态的改变。 2.根据权利要求1所述的室内空调装置，其特征在于，所述第一流道（2；2A）具有第一室（8；8A）和第二室（9；9A），所述第二流道（5）具有第三室（10）和第四室（11），所述第一室（8；8A）和所述第三室（10）通过所述热被动分隔壁（12；12A）分隔，而所述第二室（9；9A）和所述第四室（11）通过所述热主动分隔壁（13；13A）分隔。 3.根据权利要求1或2所述的室内空调装置，其特征在于，存有用于所述空气的第三流道（2B），其中用于所述空气的两个流道（2A；2B）设置在用于所述液体的所述第二流道（5）的两侧，其中所述第三流道（2B）具有第五室（8B）和第六室（9B），所述第五室通过热被动分隔壁（12B）与所述第三室（10）分隔，所述第六室通过热主动分隔壁（13B）与第四室（11）分隔。 4.根据权利要求1至3之一所述的室内空调装置，其特征在于，所述第三室（10）的另一个壁构成为热主动分隔壁（22）和/或所述第四室（11）的另一个壁构成为热主动分隔壁（19），所述另一个壁由至少一个第二帕尔贴元件（20）构成或者包括至少一个第二帕尔贴元件（20），并且所述另一个壁与所述室内空调装置的外壁（21）的一部分良好地热接触。 5.根据权利要求1至4之一所述的室内空调装置，其特征在于，所述热被动分隔壁（12；12A）和/或所述热主动分隔壁（13；13A）在两侧设置有薄片（15）。 6.根据权利要求1至5之一所述的室内空调装置，其特征在于，所述控制机构（16）设为，借助于所述第一帕尔贴元件（14）将所述空气冷却到低于所述露点。
说明书全文	具有带有帕尔贴元件的液体-空气热交换装置的室内空调装置技术领域 [0001] 本发明涉及一种具有带有帕尔贴元件的液体-空气热交换装置的室内空调装置。背景技术 [0002] 术语“热电元件”或者术语“帕尔贴热泵”在学术界中常常用作为术语“帕尔贴元件”的同义词。在当前的说明书和权利要求中将术语“帕尔贴元件”理解为热电组件，所述热电组件在其内部结构中由一个或者多个热电元件组成。热电元件特别基于帕尔贴效应，但是所述热电元件也能够基于其它的热电效应例如已知为“热隧穿”（英语是“thermo tunneling”）的原理。 [0003] 帕尔贴元件由两种金属或者两种半导体组成，所述金属或半导体彼此接触并且通常称为热电偶。如果直流电流经帕尔贴元件，那么所述一种金属或者所述一种半导体升温，而另一种金属或者另一种半导体冷却。帕尔贴元件因此工作为电流操作的热泵，所述热泵借助于电流将热量从帕尔贴元件的一个表面输送到帕尔贴元件的相对置的表面上，或者反之，也就是说，所述一个表面在加热另一个表面的同时冷却。 [0004] 从DE 1817077中已知用于具有多个房间的建筑的加热和冷却设备。所述设备包括中央的热装置和设置在房间中的帕尔贴热泵。帕尔贴热泵经由载热体电路连接在中央的热装置上。中央的热装置提供热功率或者冷功率的主要部分，而帕尔贴热泵用于精确调整各个房间中的温度。发明内容 [0005] 本发明基于这个目的，即提高这样的加热和冷却设备的效率。 [0006] 所提到的目的根据本发明通过权利要求1的特征来实现。 [0007] 本发明的成果是具有用于在液体和空气之间交换热量的液体-空气热交换装置的室内空调装置，所述室内空调装置具有用于空气的第一流道和用于液体的第二流道。热交换装置包括第一级，在所述第一级中这两种流道通过热被动分隔壁来分隔，并且包括跟随在后的第二级，在所述第二级中这两种流道通过热主动分隔壁来分隔。热被动分隔壁由良好导热的材料构成。热主动分隔壁由至少一个帕尔贴元件组成或者包括至少一个帕尔贴元件。帕尔贴元件有利地以如下方式构成为组件，使得所述帕尔贴元件能够直接作为热主动分隔壁安装在热交换装置中。 [0008] 在第一级中，热量在液体和空气之间以被动的方式交换（作为传热）并且使空气的温度与液体的温度相等。在第二级中，通过以电流加载至少一个帕尔贴元件将热量从液体泵送到空气中，或者将热量以相反方向从空气中泵送到液体中。帕尔贴元件工作为热泵，如果空气应被加热，所述热泵就将热量从液体泵送到空气中，而如果空气应被冷却，所述热泵就将热量从空气泵送到液体中。液体在此不经历聚集态的改变。热交换装置此外包括控制机构，所述控制机构包含电压源和/或电流源并且建立为，产生流经至少一个帕尔贴元件的电流并且相应地控制所述电流。 [0009] 术语“主动”意味着，通过供应电能将热量从液体泵送到空气中，或者在流经至少一个帕尔贴元件的电流的相反的方向的情况下，将热量从空气泵送到液体。特别地，不仅能够将热量从热主动分隔壁的热侧泵送到冷侧而且也能够将热量从冷侧泵送到热侧。相反，术语“被动”意味着，在液体和空气之间的热传输不通过从外部供应能量来支持，使得热量始终仅从热被动分隔壁的热侧流到冷侧。附图说明 [0010] 接着根据实施例和附图详细地阐述本发明。附图示意性地且不按比例地示出。在附图中对于相同的元件分别使用相同的参考标记。 [0011] 图1至4示出根据本发明的液体-空气热交换装置的不同的实施例，[0012] 图5示出具有用于加热和/或冷却建筑的房间的这样的热交换装置的设备，以及[0013] 图6示意性地示出构成为室内空调装置的热交换装置。具体实施方式 [0014] 图1示意性地示出根据本发明的用于在液体和空气之间交换热量的液体-空气热交换装置，所述液体-空气热交换装置在下文中表示为热交换装置1。热交换装置1包括用于空气的第一流道2，所述第一流道具有第一入口3和第一出口4，并且所述热交换装置1包括用于液体的第二流道5，所述第二流道具有第二入口6和第二出口7。在流道2和5中的空气和液体的优选的流动方向通过箭头来描述。第一流道2包括第一室8和跟随在后的第二室9，第二流道5包括第三室10和跟随在后的第四室11。第一室8和第三室10通过热被动分隔壁12分隔，所述热被动分隔壁由良好导热的材料例如金属构成。第二室9和第四室11通过热主动分隔壁13分隔，所述热主动分隔壁由至少一个第一帕尔贴元件14构成或者包括至少一个第一帕尔贴元件14。分隔壁12和13能够在一侧或者两侧上设置有薄片15。薄片15例如构成为板件、肋板、指部等等，因此它尽可能有效地将热量输出到空气或者液体上或者从空气或者液体中吸收热量。 [0015] 热交换装置1此外包括控制机构16，所述控制机构控制流经第一帕尔贴元件14的电流。为了实现这个目的，控制机构16由未示出的温度传感器和/或上级的控制机构提供温度信号或者控制命令。温度传感器例如位于入口或出口附近或者位于室中。 [0016] 第一室8和第三室10与热被动分隔壁12、如果存在的话还有相关联的薄片15，一起形成用于液体和空气之间的被动的热交换的第一级17。第二室9和第四室11与热主动分隔壁13、如果存在的话还有相关联的薄片15、和控制机构16一起形成用于主动将热量从液体泵送到空气中或者反之的第二级18。 [0017] 根据图1所描述的第一级17的实施方案实现了液体和空气之间的有效的热交换。但是第一级17也能够通过另一个热交换器来实现，所述另一个热交换器适合于液体和空气中的热交换，而不发生第二流道5中的液体的聚集态的改变。 [0018] 液体通常在闭合的回路中循环，通过所述回路，液体借助于未描述的泵工具来运送，并且在所述回路上连接热交换装置1。热交换装置1或者具有热交换装置1的室内空调装置此外能够包含风机28，以便运送空气穿过流道2。但是也能够利用自然的对流来进行流道2的穿流。如从图1中可见的，空气和液体的流动方向在这个例子中彼此平行地在相同的方向中延伸，但是其中逆流或者交流的设计方案也是可行的。 [0019] 图2示出根据本发明的热交换装置1的优选的实施方案，其中在液体-流道5的两侧上设置空气-流道2A或2B。空气流道2A或2B在第一级17中通过热被动分隔壁12A或12B与液体-流道5分隔，并且在第二级18中通过热主动分隔壁13A或者13B与液体-流道5分隔，其中热主动分隔壁13A和13B如在之前的例子中一样由至少各一个第一帕尔贴元件14A或14B构成或者包含第一帕尔贴元件14A或14B。空气-流道2A的元件的参考标记以字母A来补充，空气-流道2B的元件的参考标记以字母B来补充。入口3A和3B能够彼此连接，出口4A和4B同样能够彼此连接。但是流道2A和2B中的空气对于各个通道而言也能够来自另一个源和/或在离开热交换装置1后对于各个通道而言被输送到另一个地点上。如果需要的话，设立控制机构16，使得不依赖于分隔壁13B的帕尔贴元件14B来操作分隔壁13A的帕尔贴元件14A。 [0020] 图3示出根据本发明的热交换装置的另一个实施方案，其中第四室11的另一个壁构成为热主动分隔壁19，所述热主动分隔壁由至少一个第二帕尔贴元件20构成或者包括至少一个第二帕尔贴元件20，其中所述第二帕尔贴元件20与热交换装置1的外壁21的一部分良好地热接触。外壁21特别地是热交换装置1的前板，所述前板由良好导热的材料例如铝构成，以至于前板借助于第二帕尔贴元件20被加热并且热量能够作为辐射热量被输出给存在有热交换装置1的房间。外壁21在理想情况下具有发射系数（Emissionkoeffizient）高的表面，例如具有适合颜色的非金属的表面。在这个例子中，热主动分隔壁19位于室11的相对于热主动分隔壁13的另一侧上，也就是说这两个热主动分隔壁19和13在室11的彼此相对置的边界上。有利地设立控制机构16，使得独立于第一帕尔贴元件14地操作第二帕尔贴元件20。 [0021] 图4示出根据本发明的热交换装置的一个实施方案，其中不像在图3中一样，不是第四室11的另一个壁而是第三室10的另一个壁作为热主动分隔壁22由第二帕尔贴元件构成。在图3和图4中仅描述了外壁21的这一个部分，所述部分与相应的热主动分隔壁19或22良好地热接触。 [0022] 也可能的是，构成具有热主动分隔壁19和22的第四室11和第三室10，所述分隔壁与热交换装置1或者室内空调装置的外壁良好地热接触。 [0023] 图5阐明了具有用于加热和/或冷却建筑24的房间23的根据本发明的热交换装置1的设备。所述设备包括中央的热设备25和设置在房间23中的室内空调装置26，所述室内空调装置具有至少一个根据本发明的热交换装置1。热交换装置1经由一个或多个各具有导入管路和导回管路的热回路27并联地连接在中央的热设备25上，液体在所述导入管路和导回管路中循环。所使用的液体通常是水或者基于水的液体；但是也可以使用任何其它合适的液体。中央的热设备25将液体加热或冷却到预定的流量温度上。 [0024] 在下文中，阐述这样的热交换装置1的工作原理。第一被动级17加热或冷却流经第一室8的空气，其方式在于，总是从热侧到冷侧进行被动热传递，也就是说或者从第一室8穿过热被动分隔壁12到第三室10或者在相反的方向上从第三室10穿过热被动分隔壁 12到第一室8。第二主动级18在将流经第四室11的液体冷却或加热的同时将紧接着流经第二室9的空气加热或冷却到所期望的出口温度上。这个热传输通过以电流加载第一帕尔贴元件14来实现。 [0025] 也能够使用热交换装置1来给空气除湿，也就是说通过借助于第一帕尔贴元件14将在第二级18中的空气冷却到低于露点的方式给空气除湿。在这种情况下控制机构16设为，调节流经第一帕尔贴元件14的电流，使得空气被冷却到低于露点。 [0026] 本发明提供如下优势： [0027] -实现液体和空气之间的热交换，而不改变液体的聚集态，也就是说液体在整个流道5中总是液态。 [0028] -在第一级17中将空气的温度升高（在加热时）或降低（在冷却时）到液体的温度，这提高了效率。 [0029] -在热交换装置1的第二级18中的主动的冷却也借助于在空气温度下降到低于露点实现了空气的除湿。 [0030] 室内空调装置26基本上由热交换装置组成，也就是说，热交换装置是室内空调装置，如果它相应于这个使用目的设计有外形美观的壳体。图6示意性地示出这样的热交换装置或室内空调装置的壳体29。壳体29包括前板30和第一和第二通风口31或32，所述第一和第二通风口设置在入口3或出口4之前。第一通风口31优选设置在前板30的下部区域中，第二通风口32优选设置在壳体29的上部区域中。前板30相应于热交换装置1的在上文中所提到的前板。

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