CH634396A5 - Air heater - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lufterhitzer, insbesondere zur Beheizung von Grossräumen wie Fabrikhallen, Turnhallen oder Kirchen, mit einer direkt oder indirekt beheizbaren Heizkammer, die mittels eines hinsichtlich der Luftführung vorgeordneten Ventilators mit aus der Umgebung angesaugter Frischluft und/oder aus dem zu beheizenden Raum angesaugter Umluft beaufschlagbar und an den zu beheizenden Raum anschliessbar ist.

Geräte dieser Art haben äusserst kurze Anlaufzeiten und ermöglichen daher eine ausgesprochen schnelle Raumbeheizung, so dass sich insbesondere bei der Beheizung von diversen Hallen, die gewöhnlich ohnehin nur stundenweise beheizt werden müssen, eine ausgezeichnete Wirtschaftlichkeit ergibt. Als nachteilig wird es hierbei allerdings empfunden, dass die Geräte gattungsgemässer Art auf konventionelle Brennstoffe, wie Öl, Gas usw. angewiesen sind. Andererseits sind zwar auch schon sogenannte Solar-Heizsysteme in Verwendung. Hierbei ist jedoch eine gewisse Unsicherheit hinsichtlich der Funktionsbereitschaft zu befürchten, da Heizanordnungen dieser Art auf das Vorhandensein von Sonneneinstrahlung angewiesen sind und bei fehlender Sonneneinstrahlung keine Wärme abgeben.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lufterhitzer gattungsgemässer Art unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Anordnungen mit geringem Aufwand so auszubilden, dass einerseits der Verbrauch von konventionellem Brennstoff verringert werden kann und andererseits dennoch eine ausgezeichnete Funktionsbereitschaft erreicht wird und damit insgesamt ein hoher Wärmewirtschaftlichkeitsgrad gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei einem Lufterhitzer gattungsgemässer Art dadurch gelöst, dass Mittel zur wahlweisen Umleitung der vom Ventilator angesaugten Luft über einen mit Luft beaufschlagbaren Sonnenkollektor vorgesehen sind. Diese Massnahmen gestatten ersichtlich in vorteilhafter Weise sowohl einen Mischbetrieb als auch einen Alternativbetrieb und erlauben daher eine höchst variable Anpassung an momentan vorgefundene Verhältnisse sowohl hinsichtlich der Witterung als auch hinsichtlich des Wärmebedarfs. Aufgrund der hier möglichen Maximalnutzung der kostenlos zur Verfügung stehenden Solarenergie, was eine Zurücknahme oderteilweise völlige Abschaltung der konventionellen Wärmezufuhr gestattet, und der dennoch beibehaltenen jederzeitigen Einsatzbereitschaft ergibt sich bei der erfindungsgemässen Anordnung eine ausgezeichnete Wärmewirtschaftlichkeit. Dem kommt auch entgegen, dass bei Hallenbauten gewöhnlich grosse Dachflächen zur Verfügung stehen, die sich zur Aufnahme grossflächiger Kollektoren ausgezeichnet eignen. Hinzu kommt, dass bereits schon in der Vergangenheit insbesondere bei sogenannten Shedbauten die Nord-Süd-Richtung bevorzugt wurde, also grosse nach Süden gerichtete Dachflächen geschaffen wurden, hier allerdings nicht unter dem Gesichtspunkt einer Nutzung der Solarenergie, sondern vielmehr um die oberen Lichtschächte einer direkten Sonneneinstrahlung zu entziehen. Als besonders zweckmässig zur Vermeidung längerer Luftleitungen kann sich daher eine Unterdachanordnung des erfindungsgemässen Geräts erweisen.

Gemäss einer besonders zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung kann der Sonnenkollektor der Heizkammer hinsichtlich der Luftführung in Serie vorschaltbar sein. Dies erlaubt eine übersichtliche Temperaturführung. So kann hierbei beispielsweise bei Mischbetrieb die der Heizkammer zugeführte Luft zunächst im Sonnenkollektor vorgewärmt werden, so dass die Heizkammer in erwünschter Weise mit relativ hohen Temperaturen arbeiten kann. Eine besonders zweckmässige und daher zu bevorzugende Ausführungsform kann darin bestehen, dass der Ventilatorausgang mittels einer absperrbaren Stichleitung an den Kollektoreingang und der Heizkammereingang mittels einer absperrbaren Stichleitung an den Kollektorausgang anschliessbar sind und dass dabei die Direktverbindung zwischen Ventilatorausgang und Heizkammereingang mittels eines Absperrvorgangs absperrbar ist. Diese Massnahmen gewährleisten in vorteilhafter Weise eine übersichtliche Leitungsführung mit kurzen Leitungslängen und kommen in vorteilhafter Weise mit relativ wenig leicht und einfach beherrschbaren Steuerorganen aus. Ausserdem ist hierdurch sichergestellt, dass der Ventilator stets im Kaltbereich arbeitet, was einen schonenden Betrieb gewährleistet.

In vorteilhafter Weiterbildung dieser übergeordneten Massnahmen kann zweckmässig eine den Ventilatorausgang mit dem Heizkammereingang verbindende Luftschleuse vorgesehen sein, die mittels einer mit einem auf- und absperrbaren Luftdurchgang versehenen Wand in zwei jeweils einen Anschlussquerschnitt für eine der Kollektor-Stichleitungen aufweisende Kammern unterteilt ist. Ein Bauelement dieser Art lässt sich in vorteilhafter Weise ohne nennenswerte Konstruktionseingriffe in den konventionellen Geräteaufbau integrieren. Auch ein nachträglicher Einbau in bereits ausgelieferte bzw. auf Lager gehaltene Geräte ist daher ohne grössere Schwierigkeiten zu bewerkstelligen.

Zweckmässig kann dabei die Kammertrenn wand der Luftschleuse als Klappenwand ausgebildet sein. Die den Kollektor-

2

s io

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

634 396

Stichleitungen zugeordneten Anschlussquerschnitte können ebenfalls vorteilhaft mit entsprechenden Luftklappen versehen sein. Verschlusselemente dieser Art sind leicht und einfach einer Fernbetätigung zugänglich, was eine Automatisierung des erfindungsgemässen Geräts erlaubt. Zweckmäsig kann hierzu ein am Sonnenkollektor angebrachterTemperaturfühler vorgesehen sein, dessen Messwerte in einem Wandler in entsprechende Stellsignale für die Klappen umgewandelt werden.

Eine weitere zweckmässige Fortbildung der erfindungsgemässen Massnahmen kann darin bestehen, dass der Kollektorausgang mittels einer absperrbaren Bypassleitung an die Ausblaseinrichtung anschliessbar ist. Hierdurch lässt sich bei reinem Solarbetrieb eine Umgehung der Heizkammer bewerkstelligen, was sich positiv auf den zu überwindenden Strömungswiderstand und damit die vom Ventilator aufgenommene Energie auswirken kann. Um zu verhindern, dass die erwärmte Luft dennoch in die Heizkammer durchschlagen kann, was hinsichtlich einer Kon-denswasserabscheidungusw. unerwünscht ist, kann zweckmässig der Heizkammerausgang vorzugsweise ebenfalls mittels einer Klappenwand verschliessbar sein.

Eine weitere Möglichkeit zur Einsparung von Energie kann bei einem Gerät mit einem Brenner zur direkten Beheizung der Heizkammer darin bestehen, dass der Brenner über eine an den Kollektorausgang anschliessbare Luftleitung mit im Kollektor vorgewärmter Verbrennungsluft beaufschlagbar ist. Infolge der hierbei gewährleisteten Vorwärmung der Verbrennungsluft wird eine bessere Verbrennung der konventionellen Brennstoffe und damit eine bessere Ausnutzung erreicht. Ausserdem wirkt sich dies auch positiv auf die in die Umgebung abzugebenden Verbrennungsrückstände aus, so dass hierdurch nicht nur bei reinem Solarbetrieb, sondern auch bei Mischbetrieb eine hohe Umweltfreundlichkeit sichergestellt ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Lufterhitzers und

Fig. 2 ein Montagebeispiel eines unter Dach angeordneten Lufterhitzers.

Der in Fig. 1 dargestellte und als Ganzes mit 1 bezeichnete Lufterhitzer, der beispielsweise zur Beheizung einer Werkstatt dienen soll, ist in bekannterWeise aus baukastenartig aneinandergereihten Baugruppen zusammengesetzt. Die im Lufterhitzer 1 erzeugte Warmluft wird, wie bei 2 angedeutet, über einen Auslassstutzen 3 in den zu beheizenden Raum ausgeblasen. Beaufschlagt wird der Lufterhitzer 1 mit entweder dem zu beheizenden Raum wieder entnommener Umluft oder aus dem Freien angesaugter Frischluft. Hierzu ist ein Ventilator 4 mit einer vorgeordneten Mischkammer 5 vorgesehen, die einen an den bei 6 angedeuteten Saugstutzen angeschlossenen Einlassquerschnitt 7 sowie einen an die bei 8 angedeutete Umluftleitung angeschlossenen Einlassquerschnitt 9 aufweist. Die Einlassquerschnitte 7 bzw. 9 sind mit einstellbaren Luftklappen 10 bestückt, so dass praktisch jedes Mischungsverhältnis von Umluft zu Frischluft einstellbar ist. Dem Ventilator 4 ist in bekannter Weise eine Heizkammer 11 nachgeordnet, durch die der vom Ventilator 4 gelieferte Luftstrom hindurchgedrückt wird. Bei indirekter Beheizung der Heizkammer 11 ist diese mit Heizschlangen ausgerüstet, die von einem Wärmeträgermedium, wie beispielsweise Warmwasser, Dampf usw. durchströmt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Heizkammer 11 direkt beheizt sein. Hierzu ist ein bei 12 angedeuteter Brenner vorgesehen, dereinen hier nicht näher dargestellten, in der Heizkammer 11 angeordneten Brennraum sowie hieran angeschlossene Rauchgaskanäle befeuert. Der Brenner 12 kann ein Öl- oder Gasbrenner an sich bekannter Bauart sein.

Zur zusätzlichen Nutzung von kostenlos zur Verfügung stehender Solarenergie ist ein bei 13 angedeuteter, mit Luft beaufschlagbarer Sonnenkollektor weiter unten noch näher zu beschreibender Bauart vorgesehen, der wahlweise in den Strömungsweg der vom Ventilator 4 gelieferten Luft einbeziehbar ist. Es wäre etwa denkbar, den vom Ventilator 4 gelieferten Luftstrom in zwei parallele Teilströme aufzuspalten, von denen der eine über die Heizkammer 11 und der andere über dem Sonnenkollektor 13 geführt wird. Vielfach wird es aber zweckmässig sein, den Sonnenkollektor 13 und die Heizkammer 11, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel angedeutet, in Serie zu legen und hintereinander mit dem gesamten Luftstrom zu beaufschlagen. Hierzu könnte der Sonnenkollektor 13 beispielsweise an einem absperrbaren Nebenast der Umluftleitung 8 liegen.

Im dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Luftstrom im Bereich zwischen Ventilator 4 und Heizkammer 11 über den Sonnenkollektor 13 umleitbar. Zur Bewerkstelligung dieser gewünschten Umleitung der Luftströmung kann zweckmässigerweise eine zwischen Ventilatorausgang 14 und Heizkammereingang 15 eingebaute Luftschleuse 16 mit zwei durch eine mittlere Wand 17 voneinander getrennten Kammern 18 bzw. 19 vorgesehen sein. Die Kammern 18 bzw. 19 sind jeweils ventilatorseitig bzw. heizkammerseitig offen. Zum Anschluss des Sonnenkollektors 13 ist im Bereich jeder Kammer jeweils eine weitere Kammeröffnung 20 bzw. 21 vorgesehen, die mit den Enden einer den Sonnenkollektor 13 einziehenden Ringleitung gekuppelt sind. Der Kollektoreingang 22 ist mittels einer ersten Stichleitung 23 an die ventilatorseitig offene Kammer 18 und der Kollektorausgang 24 mittels einer zweiten Stichleitung 25 an die heizkammerseitig offene Kammer 19 angeschlossen. Die Kammeröffnungen 20 bzw. 21 sind zur Bewerkstelligung einer Absperrung der über den Sonnenkollektor 13 führenden, durch die Stichleitungen 23 bzw. 25 gebildeten Ringleitung vorzugsweise mit bei 26 angedeuteten Luftklappen bestückt. Zur Bewerkstelligung einer direkten Kammerverbindung ist die Kammertrenn wand 17 mit einem absperrbaren Durchgang versehen. Zweckmässigerweise wird die Kammertrennwand 17 hierzu durch eine Anzahl nebeneinander angeordneter anderer Luftklappen 27 gebildet. Durch gegenläufige Betätigung der trennwandseitigen ersten bzw. stichleitungsseitigen zweiten Luftklappen 27 bzw. 28 lassen sich Betriebsstellungen mit und ohne Einbeziehung des Sonnenkollektors 13 in die Luftströmung einstellen. Zweckmässigerweise sind die ersten bzw. zweiten Luftklappen 27 bzw. 26 hierzu mit nicht näher dargestellten Betätigungsorganen, beispielsweise Elektromagneten usw. gekuppelt, die von einer einen am Sonnenkollektor 13 liegenden Temperaturfühler 28 aufweisenden Steuereinrichtung 29 aktivierbar sind. Auch das Mischungsverhältnis von Frischluft und Umluft lässt sich mit dem Temperaturfühler 28 ohne weiteres steuern.

Bei konventionellerBetriebsweise, d. h. reinem Heizkammerbetrieb, sind die Luftklappen 26 der Kammeröffnungen 20 und 21 geschlossen und andererseits die die Kammertrennwand 17 bildenden Luftklappen 27 geöffnet. Die vom Ventilator 4 angesaugte Luft, sei es nun Frischluft oder Umluft oder eine bestimmte Mischung aus beiden, wird dabei direkt vom Ventilatorausgang 14 zum Heizkammereingang 15 geleitet. Sobald der Temperaturfühler beim Überschreiten einer voreingestellten Temperaturschwelle die Möglichkeit zur Wärmeentnahme aus dem Sonnenkollektor 13 signalisiert, werden die Luftklappen 26 im Bereich der Kammeröffnungen 20 und 21 geöffnet und die Luftklappen 27 der Kammertrennwand 17 geschlossen, wodurch der direkte Kammerdurchgang unterbrochen und die vom Ventilator 4 gelieferte Luft über den Sonnenkollektor 13 umgeleitet wird. Bei dieser Betriebsweise erfolgt demnach eine zweistufige Lufterwärmung und zwar wird die vom Ventilator 4 gelieferte Luft im Sonnenkollektor 13 auf ein bestimmtes Niveau vorgewärmt und in der Heizkammer 11 auf Endtemperatur gebracht.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

634 396 4

Die hierbei vom Brenner 12 benötigte Verbrennungsluft kann tigen Bypassbetrieb ein Durchschlagen der Luft von der Ausblasvorteilhaft ebenfalls über den Sonnenkollektor 13 gezogen wer- kammer 32 in die Heizkammer 11 zu verhindern, ist der Heiz-den, wodurch sich aufgrund der hierbei bewerkstelligten Vor- kammerausgang vorzugsweise ebenfalls durch weitere vierte wärmung der Verbrennungsluft ein ausgezeichneter Brennerwir- Luftklappen 34 absperrbar. Bei Benutzung des über die Heiz-kungsgrad erreichen lässt. Am zweckmässigsten kann hierzu der 5 kammer 11 führenden Strömungswegs sind die Luftklappen 34 Saugstutzen des Brenners 12 mittels einer Saugleitung 30 an den geöffnet, bei Benutzung der Bypassleitung 31 geschlossen. Die Kollektorausgang 24 bzw. an die hieran angeschlossene Stichlei- Bypassleitung 31 wird durch Schliessen der Kammeröffnung 21 tung 25 angeschlossen sein. Vielfach kann es zweckmässig sein, der heizkammerseitig offenen Kammer 19 mit Hilfe der Luftinsbesondere in der Anfahrphase, noch nicht die volle Luft- klappen 26 und durch Öffnen der entsprechenden Luftklappen menge über den Sonnenkollektor 13 umzulenken. Hierzu sind io 33 aktiviert. Die Luftklappen 27 bleiben geschlossen, die die die Luftklappen 26 bzw. 27 einfach in entsprechende Zwischen- Kammeröffnung 20 der ventilatorseitigen Kammer 18 steuern-stellungen zu bringen. den Luftklappen 26 geöffnet.

Bei reinem Solarbetrieb ist der Brenner 12 ausser Betrieb Sheddächer der in Fig. 2 angedeuteten Art, die bei Hallenbau-

gesetzt. Die Luftführung über die Heizkammer 11 kann dennoch ten vielfach zur Anwendung kommen, sind normalerweise so beibehalten werden. Die Heizkammer 11 dient dabei als reine 15 ausgerichtet, dass ihre verglaste Fläche nach Norden zeigt. Die

Leiteinrichtung. In diesem Fall sind die zweiten Luftklappen 26 andere, mit einer Dacheindeckung versehene Fläche zeigt dabei beider Kammeröffnungen 20 und 21 wiederum geöffnet und die nach Süden und eignet sich daher ausgezeichnet zur Aufnahme ersten Luftklappen 27 der Kammertrennwand 17 geschlossen. des Sonnenkollektors 13. Dieser kann in Form eines auf die nach

Bei dieser Betriebsart kann es aber auch vorteilhaft sein, die Süden ausgerichtete Dachfläche aufgesetzten Kastens oder ein-

Heizkammer 11 strömungsmässigzu umgehen, wodurch derim 20 fach als die Dacheindeckung bildendes Blechdach ausgebildet

Bereich der Heizkammer vorhandene Strömungswiderstand in sein.

vorteilhafter Weise nicht zum Tragen kommt. Im dargestellten Lange Luftleitungen und damit verbundene Leitungsverluste Ausführungsbeispiel ist hierzu eine an den Kollektorausgang 24 lassen sich bei Geräten erfindungsgemässer Art in vorteilhafter bzw. die Stichleitung 25 angeschlossene Bypassleitung 31 vorge- Weise durch eine Unterdachanordnung vermeiden. Vorzugssehen, die in eine der Heizkammer 11 nachgeordnete Ausblas- 25 weise kann daher der gesamte Lufterhitzer 1, wie in Fig. 2 kammer 32 einmündet. Die Bypassleitung 31 ist durch bei 33 angedeutet ist, an den Dachplatten 42 durch entsprechende angedeutete dritte Luftklappen absperrbar. Um bei einem derar- Mittel aufgehängt sein.

1 Seite Zeichnungen

Claims (7)

634 396 PATENTANSPRÜCHE

1. Lufterhitzer, insbesondere zur Beheizung von Grossräumen wie Fabrikhallen, Turnhallen oder Kirchen, mit einer direkt oder indirekt beheizbaren Heizkammer, die mittels eines hinsichtlich der Luftführung vorgeordneten Ventilators mit aus der Umgebung angesaugter Frischluft und/oder aus dem zu beheizenden Raum angesaugter Umluft beaufschlagbar und an dén zu beheizenden Raum anschliessbarist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel ( 16,26,27) zur wahhveisen Umleitung der vom Ventilator (4) angesaugten Luft über einen mit Luft beaufschlagbaren Sonnenkollektor (13) vorgesehen sind.

2. Lufterhitzernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonnenkollektor (13) der Heizkammer (11) hinsichtlich der Luftführung in Serie vorschaltbar ist.

3. Lufterhitzer nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilatorausgang mittels einer absperrbaren ersten Stichleitung (23) an den Kollektoreingang (22) und der Heizkammereingang (15) mittels einer absperrbaren zweiten Stichleitung (25 ) an den Kollektorausgang (24) anschliessbar ist, und dass die Direktverbindung zwischen Ventilatorausgang (24) und Heizkammereingang (15) mittels eines Absperrorgans (27) absperrbar ist.

4. Lufterhitzer nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine den Ventilatorausgang (14) mit dem Heizkammereingang (15) verbindende Luftschleuse ( 16), die mittels einer mit einem auf-und absperrbaren Luftdurchgang versehenen, vorzugsweise mit ersten Luftklappen (27) bestückten Wand ( 17) in zwei jeweils einen Anschlussquerschnitt (20,21 ) für eine der vorzugsweise mit zweiten Luftklappen (26) versehenen ersten bzw. zweiten Stichleitungen (23,25) aufweisende Kammern (18,19) unterteilt ist.

5. Lufterhitzernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektorausgang (24) mittels einer absperrbaren Bypassleitung (31) an eine Ausblaseinrichtung (3,32) anschliessbar ist, und dass der Ausgang der Heizkammer (11) mittels eines vorzugsweise durch dritte Luftklappen (34) gebildeten Absperrorgans verschliessbar ist.

6. Lufterhitzer nach Anspruch 1, mit einem Brenner zur direkten Beheizung der Heizkammer, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner ( 12) mit einer Saugleitung (30) an den Kollektorausgang (24) anschliessbar ist.

7. Lufterhitzernach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftklappen (26,27,33,34) mittels eines Temperaturfühlers (28) fernsteuerbar ist.