AT231115B

AT231115B - Konvektionsheizgerät mit Zwangsbelüftung

Info

Publication number: AT231115B
Application number: AT18960A
Authority: AT
Inventors: Nikolaus Laing
Original assignee: Nikolaus Laing
Priority date: 1959-01-13
Filing date: 1960-01-12
Publication date: 1964-01-10
Also published as: CH412261A; DE1204379B; BE586535A; CH411285A; GB947706A; GB947705A; US3324939A; CH424149A; NL6503385A; FR1247575A; GB947704A

Description

Konvektionsheizgerät mit Zwangsbelüftung
Die Erfindung betrifft ein Konvektionsheizgerät mit Zwangsbelüftung, bei welchem ein Wärmetau- scher und ein Gebläse in einem mit wärmeisolierenden Wänden ausgestatteten Gehäuse angeordnet sind.

Das Gehäuse weist eine Eintrittsöffnung zur Ansaugung der Luft und eine Austrittsöffnung zur Ausblasung der Luft auf.

Bei bekannten derartigen Konvektionsheizgeräten muss die Wärmezufuhr zum Wärmetauscher abge- stellt werden, wenn das Konvektionsheizgerät ausser Betrieb gesetzt werden soll. Andernfalls würde auch bei Abstellung des Gebläses ein starker Wärmeverlust infolge Konvektion durch die Öffnungen des Gehäu- ses auftreten. Dabei tritt die erwärmte Luft naturgemäss nach oben aus dem Heizgerät aus und staut sich an der Decke des zu beheizenden Raumes an, während entlang des Fussbodens infolge der Luftansaugung stän- dig ein kühler Luftzug erzeugt wird. Dadurch wird der Hauptvorteil der Zwangsbelüftung, nämlich eine Luftansaugung von oben und eine Ausblasung nach unten, bei Abstellung des Gebläses aufgehoben, wenn nicht gleichzeitig die Wärmezufuhr zum Wärmetauscher abgestellt wird.

Die Behebung dieses Nachteiles gelingt der Erfindung dadurch, dass der obere Teil des Gehäuses als nach oben und seitlich geschlossene, nur nach unten hin geöffnete, wärmeisolierende Haube ausgebildet ist und der Wärmetauscher innerhalb der Haube, u. zw. oberhalb des unteren Randes derselben, angeordnet ist.

Wird bei einem erfindungsgemässen Konvektionsheizgerät das Gebläse abgestellt, so bildet sich innerhalb der erfindungsgemässen Haube ein den Wärmetauscher umgebendes Wärmekissen aus, welches eine weitere Wärmeabstrahlung vom Wärmetauscher verhindert. Der Wärmetauscher kann dabei mit gleicher Temperatur weiter betrieben werden. Diese Tatsache ermöglicht es, dass bei grösseren Heizungsanlagen sämtliche angeschlossenen Heizgeräte mit Hauptschluss hintereinander geschaltet werden können, was bei den herkömmlichen Konvektionsheizgeräten, deren Wärmezufuhr bei Abstellung eines einzelnen Konvektionsheizgerätes gesperrt werden muss, zu einer Unterbindung des ganzen Kreislaufes führen würde.

Auch wenn das Gehäuse nach unten hin nicht vollständig verschlossen ist, was jedoch technisch auch leicht zu verwirklichen ist, entweicht somit praktisch keine Wärme aus dem Inneren der erfindungsgemässen Hau be. Es findet im Gegenteil eine starke Speicherung von Wärme statt, die bei Wiederanstellung des Geblä- ses voll ausgenutzt werden kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Wärmetauscher in dem erfindungsgemässen Konvektionsheizgerät langgestreckt auszuführen. Dies bringt mehrere Vorteile mit sich, beispielsweise die Vereinfachung der Herstellung des Wärmetauschers, welcher etwa als Rippenrohr mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt ausgeführt werden kann. Die Erfindung sieht weiterhin vor, mit seiner Drehachse etwa parallel zu dem langgestreckten Wärmetauscher ein etwa über dessen ganze Länge sich erstreckendes Querstromgebläse anzuordnen. In bekannten Konvektionsheizgeräten mit Zwangsbelüftung werden Gebläse verwendet, welche einen Strahl mit rundem oder quadratischem Querschnitt erzeugen. Dieser Strahl muss durch Umlenkflächen in die Breite gezogen werden, um die ganze Flache des Wärmetauschers zu überstreichen.

Insbesondere bei langgestreckten Wärmetauschern würde dies zu grossen Strömungsverlusten und starker Geräuschentwicklung führen. Ein erfindungsgemäss verwendetes Quer-

stromgebläse dagegen erzeugt einen flachen, breiten Strahl, welcher die gesamte Länge des langgestreckt ausgeführten Wärmetauschers gleichmässig und ohne grössere Strömungsverluste überstreicht. Gleichzeitig wird die Geräuschentwicklung minimal, wobei bereits das vom Gebläse an sich entwickelte Geräusch bei einem modernen Querstromgebläse wesentlich unter dem Geräuschpegel von in bekannten Konvektions- heizgeräten verwendeten Axial- oder Radialgebläsen liegt.

Die ausserordentlich störenden Geräusche bil- den den Grund dafür, dass sich Konvektionsheizgeräte mit Zwangsbelüftung trotz ihrer grossen Vorteile bis- her nicht allgemein durchsetzen konnten. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung liegt darin. dass das Heizgerät im Vergleich mit bekannten Heizgeräten ausserordentlich platzsparend ist, da die gleichmässige Überstreichung der Wärmetauschflächen mit Gebläseluft, welche bisher nicht möglich war, eine Verkleinerung der Wärmetauschfläche ermöglicht. Ausserdem sind alle wesentlichen Elemente des erfindungsgemässen Gerätes, wie Wärmetauscher, Haube, Gebläse und dessen Leitflächen parallel zu- einander angeordnet, wodurch unausgenützte Räume im Inneren des Gehäuses vermieden werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erwärmte Luft in einem breiten, flachen
Strahl ohne nennenswerte Umlenkverluste nach unten gegen den Fussboden gerichtet aus dem Heizgerät austritt. Dadurch lassen sich optimale physiologische Verhältnisse erzielen, indem der warme Luftstrom zunächst entlang des Fussbodens geführt wird und die etwas abgekühlte Luft in höheren Bereichen zurück- strömt. Im Bereich des Fussbodens wird die etwas wärmere Luft angenehm empfunden, während die obe- ren Bereiche, wie gewünscht, etwas kühler bleiben. Je breiter der aus dem Gerät austretende, erwärmte
Luftstrahl ist, ein desto weiterer Bereich des zu beheizenden Raumes wird durch den Strahl entlang dem Fussboden gleichmässig erwärmt.

Die Austrittsöffnung des Gehäuses wird daher vorteilhaft schlitzförmig parallel zur Drehachse des Gebläses und zum Wärmetauscher und unterhalb der wärmeisolierenden Haube angeordnet.

Um eine weitere Verkleinerung der Wärmetauschflächen zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, einen Teil des bereits über den Wärmetauscher geführten Gebläsedurchsatzes wieder in den Ansaugbereich des Gebläses zurückzuführen. Diese Massnahme lässt sich mit dem vom Querstromgebläse erzeugten flachen
Strahl besonders einfach durchführen. Diese Rückführung eines Teiles oder der gesamten erwärmten Luft zum Saugbereich des Gebläses hat noch einen weiteren Vorteil. Bei Abschaltung des Gebläses wird die Luft innerhalb der Haube ausserordentlich stark erhitzt.

Diese stark erhitzte Luft soll bei Wiederanstellen des Gebläses nicht unvermischt in den zu beheizenden Raum ausgestossen werden, sondern wird vorteilhaft entweder mit kalter Raumluft oder mit aus dem Aussenraum angesaugter Frischluft vermischt, indem zunächst der grössere Teil der heissen Luft im Inneren des Heizgerätes umgewälzt und nur ein geringer Anteil aus dem Austrittsschlitz austritt, bis eine genügende Abkühlung durch die angesaugte kältere Luft eingetreten ist. Daher sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, die beheizte Luft in an sich bekannter Weise teilweise in denzu beheizenden Raum auszustossen und teilweise in den Saugluftstrom zurückzuführen. Sie bedient sich dazu eines vor der Austrittsöffnung angeordneten, verstellbare, z.

B. klappenförmigen Regulier- und Strömungsführungsorganes, welches sowohl zur Rückführung eines Teiles der Gebläseluft in den Saugbereich des Gebläses als auch zur gerichteten Ausblasung des auszustossenden Teiles in Form eines flachen, breiten Strahles gegen den Fussboden hin dient.

Uber dem Austriitsquerschniit eines modernen Quersiromgebläses herrscht eine ungleichmässige Ge- schwindigkeitsverteilung. Die Erfindung sieht daher vor, die Stellen der Wärmetauschflächen mit den höchsten Temperaturen im Bereich der höchsten Geschwindigkeiten des vom Gebläse kommenden Luftstromes anzuordnen.

Weiterhin gibt die Erfindung vorteilhafte Einrichtungen zur Anordnung und platzsparenden Vergrö- sserung der Wärmetauschflächen sowie für die Zuführung von Frischluft und für die Reinigung und Befeuchtung der Luft an.

Bei bekannten Heizgeräten ist die selbständige Regelung der Beheizung insofern ein grosses Problem, als die Regelung stark von der Anordnung des Raumthermostaten abhängig ist. Insbesondere ein Wechsel der Aussentemperatur oder der Temperatur des Wärmetauschers macht eine genaue Einhaltung einer gewünschten Temperatur in dem zu beheizenden Raum nahezu unmöglich. Zur Behebung dieses Nachteiles sieht die Erfindung einen vom übrigen Innenraum des Gehäuses abgetrennten, unten und oben offenen Kamin vor, in welchen der entweder die Motordrehzahl oder die Stellung einer an der Austrittsöffnung angeordneten Klappe steuernder Thermostat hineinragt.

Durch die Erwärmung der im Gehäuse angeordneten Luft bzw. durch die Abstrahlung des Wärmetauschers wird die Luft in diesem Kamin ebenfalls so stark erwärmt, dass in ihm ein ständiger Luftstrom von unten nach oben gefördert wird und über den Thermostaten streicht. Es wird also ständig Raumluft in grösserer Menge über den Thermostaten geführt, wodurch dieser ständig genau auf der im Raum herrschenden Temperatur gehalten wird. Der be-

sondere Vorteil dieser Anordnung, welche übrigens auch bei jedem andern, beliebigen Raumheizgerät an- gewendet werden kann, liegt darin, dass auch nach Abstellung des Gebläses die Erwärmung des Kamines andauert, so dass die Förderung der Raumlust durch den Kamin und damit am Thermostaten vorbei, nicht unterbrochen wird.

AnHand dsr Zeichnungen werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. l eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispieles, wobei die vordere
Wandung des Gehäuses weggelassen ist, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 11-11 in Fig. l, Fig. 3 einen Teil- schnitt durch den Wärmetauscher des gleichen Ausführungsbeispieles nach LinieIII-HIinFig. 4, Fig. 4 einen Teilschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3. Die Fig. 5 - 8 und 10 zeigen der Darstellung der Fig. 2 ent- sprechende Schnitte durch fünf weitere Ausführungsbeispiele.

Fig. 9 zeigt eine Schrägansicht eines weite- ren Ausführungsbeispieles bei abgenommener Seitenwand des Gehäuses und Fig. 11 einen schematischen
Schnitt parallel zur Drehachse durch den Gebläseteil eines erfindungsgemässen Heizgerätes.

Ein Gehäuse 1 umschliesst einen in seinem oberen Teil, welcher als wärmeisolierende Haube 2 aus- gebildet ist, angeordneten, langgestreckten Wärmetauscher 3, welcher als Rippenrohr mit senkrecht zu seiner Längsausdehnung sich erstreckenden Rippen 4 ausgebildet ist und die beiden Stirnwände des Gehäu- ses durchsetzt. Unterhalb des Wärmetauschers 3 ist ein von einem Motor 5 angetriebenes Querstromgeblä- se mit zwei zu beiden Seiten des Motors gelagerten Querstromläufern 6 bzw. 7 mit seiner Drehachse par- allel zum Wärmetauscherrohr angeordnet.

Das dargestellte Querstromgebläse ist ein sogenanntes Tangentialgebläse mit zwei feststehenden, äusseren Leitwänden 8 bzw. 9, welche im Zusammenwirken mit der Beschaufelung des Querstromläufers dem Gebläsedurchsatz eine exzentrisch zur Drehachse des Läufers angeordnete Wirbelströmung aufzwingen. Tangentialgebläse zeichnen sich durch wesentlich höhere Leistung bei geringerer Leistungsaufnahme aus dem Motor im Vergleich mit bisher verwendeten Axial- oder Radialgebläsen aus. Ihre Geräuschentwicklung ist wesentlich niedriger als die der genannten Gebläsearten. Sie erzeugen einen flachen Luftstrahl mit etwa der Länge des Gebläseläufers, welcher dem langgestreckten Wärmetauscher ideal anzupassen ist.

Unterhalb der wärmeisolierenden Haube 2 ist ebenfalls parallel zur Längsausdehnung des Wärmetauschers 3 ein schmaler Austrittsschlitz 10 im Gehäuse vorgesehen, entlang dessen einer Kante 11 ein Regulier- und Strömungsführungsorgan 12 schwenkbar gelagert ist. Das Organ 12 dient in der ausgezogen gezeichneten Stellung zur verlustfreien Leitung des über den Wärmetauscher 3 geführten Gebläsedurchsatzes zum Austrittsschlitz 10, aus welchem er, gemäss dem Pfeil 13 gegen den Fussboden des zu beheizenden Raumes gerichtet, in einem flachen, breiten Strahl austritt.

Durch mehr oder weniger weites Verschwenken des Organs 12 in die gestrichelt gezeichnete Stellung 14 wird ein mehr oder weniger grosser Anteil der über den Wärmetauscher 3 geleiteten Gebläseluft wieder in den Ansaugbereich 15 des Gebläses zurückgeführt, wodurch sich innerhalb des Gehäuses ein geschlossener Luftkreislauf ergibt, dessen Luft mehrmals über den Wärmetauscher geführt und damit stärker erhitzt wird. Zur Frischluftzuführung ist ein das Gehäuseinnere mit der Aussenluft verbindender Stutzen 16 vorgesehen, in welchem eine verschwenkbare Klappe 17 angeordnet ist. Die aus dem zu beheizenden Raum angesaugte Frischluft wird über ein im unteren Ende des Gehäuses 1 angeordnetes Staubfilter 18 an-
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werden.

Die Weite der Kanäle 32 nimmt vorteilhafterweise in Richtung des Pfeiles 33 zu, wodurch der
Wärmeausdehnung der Luft Rechnung getragen und eine turbulente Verwirbelung vermieden wird.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die den Wärmetauscher 51 umgebende wär- meisolierende Haube 52 eine geringere Höhe, welche für den angegebenen Zweck jedoch ausreichend ist. Die Wirkung der übrigen Teile des Heizgerätes stimmen mit denjenigen des oben geschilderten Aus- führungsbeispieles überein, weshalb die Bezugszeichen für entsprechende Teile beibehalten wurden. Die beiden Gebläseleitwände 8 und 9 bilden im Anschluss an den Austrittdes Gebläses einen Diffusor 53, des- sen Wände zur Verhinderung der Strömungsablösung perforiert sind.

Eine etwas andere Ausbildung der einzelnen Teile des erfindungsgemässen Gerätes ist in Fig. 6 darge- stellt, in welcher das Wärmetauscherrohr 61 unterhalb des von Leitwänden 62 bzw. 63 umgebenen Quer- stromgebläses 64 angeordnet ist. Die wärmeisolierende Haube 65 ist bis unterhalb des Wärmetauschers 61 heruntergezogen. Auf den Wärmetauscher 61 sind zwei Formteile 66 und 67 aufgeschraubt, welche seiner
Kontur angepasst sind, wobei der Formteil 67 mit der Leitwand 62 des Gebläses einstückig ausgeführt ist.
Zum besseren Wärmeübergang ist zwischen Wärmetauscherrohr 61 und den Formteilen 66 bzw. 67 ein leicht schmelzendes Lot angeordnet. Mit Ausnahme des in seiner Wirkung dem Organ 12 in Fig. 2 ent- sprechenden Organs 68 sind zur Vereinfachung der Darstellung die übrigen Teile des Gerätes weggelas- sen.

Der Vorteil der Anordnung des Wärmetauschers unterhalb des Gebläses liegt darin, dass der Wärme- tauscher sowohl im Ansaugbereich als im Druckbereich des Gebläses liegt und die Luft daher zweimal über den Wärmetauscher geführt wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 dargestellt. Der Wärmetauscher 71 weist bei diesem Aus- führungsbeispiel eine abgeplattete Gestalt auf und ist ebenfalls unterhalb des Gebläses 72 angeordnet.

Diese Form des Wärmetauschers ist besonders einfach zu verwirklichen und setzt dem angesaugten und ausgestossenen Luftstrom eine grösstmögliche Wärmetauschfläche aus. Die übrigen Teile entsprechen dem
Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 und tragen daher die gleichen Bezugszeichen. Die eingezeichneten Pfei- le kennzeichnen das Strömungsgeschehen im erfindungsgemässen Gerät. Der Wärmetauscher ist mit senkrecht zu seiner Längsausdehnung sich erstreckenden Rippen 73 versehen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 ist der Wärmetauscher in zwei zueinander parallele, ovale Wärmetauscherrohre 81 und 82 aufgeteilt. Der Eintrittsschlitz 83 ist oberhalb des Austrittsschlitzes 84 und parallel zu diesem angeordnet, während das Querstromgebläse 85 unterhalb des Wärmetauschers angeordnet ist. Die beiden Wärmetauscherrohre 81 bzw. 82 sind von Rippen 86 bzw. 87 umgeben, welche sich senkrecht zur Längsausdehnung der Rohre erstrecken. Ein Profilkörper 88 ist um die Drehachse 89 desQuer- stromgebläses verschwenkbar im Austrittsbereich des Gebläses angeordnet und leitet in der ausgezogen gezeichneten Stellung den grössten Teil der Gebläseluft über Umlenkschaufeln 89a zum Wärmetauscher zurück, während er in der gestrichelt gezeichneten Stellung den grösseren Teil des Gebläsedurchsatzes zum Austrittsschlitz 84 leitet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel übernimmt der Profilkörper 88 die Funktion des Organs 12 aus Fig. 2.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 9 wird die Luft über ein Filter 90 durch das Querstromgebläse 91 und über den Wärmetauscher 92 geleitet, um sodann durch einen Kanal 93 nach unten zu strömen.

Am unteren Ende des Kanals 93 ist der Austrittsschlitz 94 angeordnet, dessen Öffnung durch eine verschwenkbare Klappe 95 gesteuert wird. Die Klappe 95 ist zwischen den zwei gestrichelt gezeichneten Stellungen verschwenkbar, wobei sie in der einen Endstellung den Austrittsschlitz 94 verschliesst und den Kanal 93 mit dem Ansaugbereich 96 des Gebläses verbindet und in der andern Endstellung diese Verbindung absperrt und den Austrittsschlitz freigibt. In einer beliebigen Zwischenstellung werden Austritts schlitz und die genannte Verbindung jeweils teilweise freigegeben. Die Luft strömt dann aus dem Kanal 93 zum Teil gemäss dem Pfeil 97 aus dem Austrittsschlitz in einem breiten, flachen Strahl gegen den Fussboden des zu beheizenden Raumes aus und zum andern Teil gemäss dem Pfeil 98 in den Ansaugbereich 96 zurück.

Die äussere Wandung des Kanals 93 ist als vorzugsweise gewellte Strahlerwand 99 ausgeführt, welche durch die warme Luft im Kanal 93 erwärmt wird und Strahlungswärme gemäss den Pfeilen 99a abgibt. Wird der Austrittsschlitz 94 vollständig verschlossen, so wird ausschliesslich Strahlungswärme abgegeben, wird er jedoch ganz geöffnet, so ist der Strahlungsanteil gering. Der obere Teil des Gehäuses ist wieder als wärmeisolierende Haube 99b ausgeführt.

Das in Fig. 10 dargestellte Ausführungsbeispiel saugt die Luft ebenfalls durch ein Filter 100 in ein Querstromgebläse 101 und leitet sie durch einen Wabenwärmetauscher 102, welcher gemäss dem Pfeil 103 von der Saugluft und gemäss dem Pfeil 104 von der Druckluft des Gebläses zweimal durchströmt wird.

Der obere Teil des Gehäuses ist als wärmeisolierende Haube 105 ausgebildet. Parallel zur Gehäusewandung 106 ist eine Strahler wand 107 angeordnet, welche mit der Wandung 106 einen Kanal 108 einschliesst.

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Claims

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eintrittsöffnung und eine schlitzförmige Austrittsöffnung des Gehäuses etwa parallel zur Längserstreckung des Wärmetauschers und unterhalb der wärmeisolierenden Haube angeordnet ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, bei welchem die beheizte Luft teilweise in den zu beheizenden Raum ausgestossen und teilweise in den Saugluftstrom zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Austrittsöffnung ein verstellbare !, z. B. klappenförmiges Regulier- und Strömungsführungsorgan vorgesehen ist, mit dessen Hilfe ein einstellbarer Mengenanteil der vom Wärmetauscher zur Austrittsöffnung strömenden Luft abgezweigt und in den Luftstrom zwischen Eintrittsöffnung und Wärmetauscher zurückgeführt werden kann, während der übrige Teil der Luft durch das Strömungsführungsorgan in Gestalt eines flachen, vorzugsweise nach unten gegen den Boden des zu beheizenden Raumes gerichteten Strahles durch die Austrittsöffnung nach aussen geleitet werden kann.

5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellen der Wärmetauschflächen mit den höchsten Temperaturen im Bereich der höchsten Geschwindigkeiten des vom Gebläse kommenden Luftstromes angeordnet sind.

Ü. Gerät nach einem der Anspruche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des sich an das Gebläse anschliessenden Diffusors perforiert sind.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse sowohl ein Einlass für Frischluft als auch ein Einlass für Umluft sowie Einrichtungen für die Einstellung der Eintrittsmengen für Frisch- und Umluft und gegebenenfalls für die Reinigung bzw. Befeuchtung der Luft vorgesehen sind. <Desc/Clms Page number 6> EMI6.1