DE10151351B4

DE10151351B4 - Raum-Aufheizeinheit

Info

Publication number: DE10151351B4
Application number: DE10151351A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Wiesemann
Original assignee: PATENTWERK DE GmbH; Patentwerkde GmbH
Current assignee: PATENTWERK DE GmbH; Patentwerkde GmbH
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2021-10-23
Also published as: DE10151351A1

Abstract

Raum-Aufheizeinheit, die eine auf Konvektion beruhende Heizeinrichtung (1) mit einem Heizkörper und mindestens einen elektrischen Heizlüfter (2), der mindestens einen Ventilator (4) und mindestens ein Heizelement (3) aufweist und relativ zu dem Heizkörper der Heizeinrichtung (1) so angeordnet ist, dass der mindestens eine Ventilator (4) des mindestens einen elektrischen Heizlüfters (2) im Wesentlichen Luft aus dem Heizkörper der Heizeinrichtung (1) zur Unterstützung der Konvektion am Heizkörper der Heizeinrichtung (1) ansaugt, und mindestens eine Regeleinrichtung (5) zum separaten Regeln des mindestens einen Heizelements (3) und des mindestens einen Ventilators (4) des mindestens einen elektrischen Heizlüfters (2) umfasst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Raum-Aufheizeinheit, die mindestens eine auf Konvektion beruhende Heizeinrichtung mit mindestens einem Heizkörper und mindestens einen elektrischen Heizlüfter umfasst, wobei der mindestens eine elektrische Heizlüfter mindestens einen Ventilator und mindestens ein Heizelement aufweist. Die Erfindung bezieht sich ebenso auf einen solchen elektrischen Heizlüfter, auf eine Regeleinrichtung für eine solche Raum-Aufheizeinheit und für ein Verfahren zum Aufheizen eines Raumes mit einer solchen Raum-Aufheizeinheit.

In der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden Anmeldung DE 100 16 098 A1 ist zur Verkürzung der jeweiligen Aufheizphase bereits eine Raum-Aufheizeinheit vorgeschlagen worden, die neben einer herkömmlichen Heizeinrichtung ein zusätzliches Aufheizelement aufweist. Eine Aktivierung des zusätzlichen Aufheizelements während der Aufheizphase ermöglicht es, die Aufheizzeit einzelner Räume wesentlich zu reduzieren, wenn diese Räume unvorhergesehen genutzt werden sollen. Das zusätzliche Aufheizelement kann dabei beispielsweise aus einem Ventilator bestehen, der die Konvektion der vorhandenen Heizeinrichtung erhöht und/oder in eine günstige Richtung lenkt.

Alternativ kann das zusätzliche Aufheizelement aber auch aus einem elektrischen Heizlüfter mit einem Ventilator und eigenen Heizelementen bestehen, die die Heizleistung der vorhandenen Heizeinrichtung unterstützen. Da der Energiegehalt der in dem Raum enthaltenen Luft gegenüber dem Energiegehalt der Wände des Raums zu vernachlässigen ist, kann die Lufttemperatur des Raums in kürzester Zeit auf jeden beliebigen Wert gebracht werden, wenn ein dafür erforderlicher Wärmestrom zur Verfügung gestellt wird. Herkömmliche Heizkörper bestehen aus einer erheblichen Masse an Metall und Wasser und benötigen etwa 5 bis 10 Minuten, um den für eine gewünschte Temperatur notwendigen Wärmestrom in den Raum abzugeben. Ein elektrischer Heizlüfter dagegen gibt die aufgenommene elektrische Leistung praktisch verzögerungsfrei direkt an die Raumluft ab, wodurch die Raumluft wesentlich schneller erwärmt werden kann.

Besonders günstig für eine Verkürzung der Aufheizphase ist es, wenn sowohl die Konvektion der vorhandenen Heizeinrichtung durch einen Ventilator erhöht als auch die Heizleistung der Heizeinrichtung durch einen elektrischen Heizlüfter unterstützt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zusammensetzung der bisher bekannten Raum-Aufheizeinheiten zu optimieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die bekannte Raum-Aufheizeinheit so weitergebildet wird, dass der mindestens eine elektrische Heizlüfter relativ zu dem Heizkörper der Heizeinrichtung so angeordnet ist, dass ein durch den mindestens einen Ventilator des mindestens einen elektrischen Heizlüfters erzeugter Luftstrom die Konvektion am Heizkörper der Heizeinrichtung unterstützt.

Des weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Aufheizung eines Raums mittels einer bekannten Raum-Aufheizeinheit gelöst, die eine auf Konvektion beruhende Heizeinrichtung mit einem Heizkörper und mindestens einen elektrischen Heizlüfter umfasst, wobei der mindestens eine elektrische Heizlüfter mindestens einen Ventilator und mindestens ein Heizelement aufweist. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Erwärmens von Luft durch den Heizkörper der Heizeinrichtung. Das Verfahren umfasst weiter Schritte des Ansaugens, Erwärmens und Abgebens von Luft durch den mindestens einen elektrischen Heizlüfter. Dabei wird zumindest ein Teil der durch den Heizkörper erwärmten Luft durch die von dem mindestens einen elektrischen Heizlüfter angesaugte oder abgegebene Luft gebildet.

Die Erfindung wird ebenso durch eine Regeleinrichtung für die vorgeschlagene Raum-Aufheizeinheit und durch einen Heizlüfter mit einer solchen Regeleinrichtung gelöst.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass ein elektrischer Heizlüfter einer Raum-Aufheizeinheit gleichzeitig zwei verschiedene, die Aufheizung des Raums unterstützende Funktionen erfüllen kann. Zum einen wird der Heizlüfter in seiner eigentlichen Funktion betrieben, in der er die Raumluft zusätzlich zu der Heizeinrichtung erwärmt und in den Raum bläst. Hierdurch wird vor allem zu Beginn der Aufheizphase, in der der Heizkörper der Heizeinrichtung noch nicht erwärmt ist, eine deutlich beschleunigte Erwärmung der Lufttemperatur erreicht. Zum anderen wird der von dem Ventilator des Heizlüfters erzeugte Luftstrom zusätzlich dafür eingesetzt, die Konvektion der eigentlichen Heizeinrichtung zu erhöhen. Die Auswirkung dieser Funktion tritt dabei insbesondere in einem späteren Abschnitt der Aufheizphase ein, in der der Heizkörper bereits erwärmt ist. Die Doppelfunktion wird ermöglicht, indem der Heizlüfter so ausgerichtet wird, dass der von dem Ventilator erzeugte Luftstrom die Konvektion der Heizeinrichtung erhöht.

Die Erfindung hat somit den Vorteil, dass lediglich ein zusätzliches Aufheizelement, d.h. ein Heizlüfter, eingesetzt zu werden braucht, während dennoch die Funktionen von zwei Aufheizelementen, d.h. die Funktion eines Ventilators und die eines Heizlüfters, realisiert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei herkömmlichen Raum-Aufheizeinheiten arbeiten die Heizeinrichtung und der Heizlüfter völlig unabhängig voneinander, sie heizen lediglich das gleiche Luftvolumen auf. Damit können auch der Ort der Unterbringung in dem Raum und die Ausrichtung für beide Teile unabhängig voneinander gewählt werden. Bei der erfindungsgemäßen Raum-Aufheizeinheit dagegen müssen Heizeinrichtung und Heizlüfter aufeinander abgestimmt in einem zu beheizenden Raum installiert werden, wofür verschiedene Möglichkeiten in Betracht kommen. Eine erfindungsgemäße Ausrichtung ist dabei gegeben, wenn der von dem Ventilator des Heizlüfters erzeugte Luftstrom entweder auf Saug- oder Blasseite sich erwärmende Teile des Heizkörpers streift. Für eine besonders große Effizienz wird der Heizlüfter so ausgerichtet, dass zumindest ein erheblicher Anteil eines von dem Heizlüfter erzeugten Luftstroms einen durch den Heizkörper ausgebildeten Luftkanal durchströmt.

In einer ersten möglichen Ausführungsform ist der Heizlüfter dann so angeordnet, dass er kalte Raumluft ansaugt und aufheizt. Die aufgeheizte Luft bläst er daraufhin durch den Heizkörper. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass durch die Erhöhung des Luftvolumenstroms durch den Heizkörper die Konvektion am Heizkörper erhöht wird, wodurch dessen Heizleistung gesteigert wird. Des weiteren kann der durch den Heizlüfter angetriebene Luftstrom durch den Heizkörper weg von Wand und Decke direkt in den Raum geleitet werden. Schließlich saugt der Heizlüfter kühle Raumluft an, so dass keine Probleme mit einer Überhitzung des Heizlüfters entstehen können.

Mit einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform lässt sich jedoch eine noch gesteigerte Effizienz der erfindungsgemäßen Raum-Aufheizeinheit erreichen. In dieser zweiten Ausführungsform ist der Heizlüfter so angeordnet, dass zunächst der Heizkörper der Heizeinrichtung kalte Raumluft aufheizt, und erst die aufgeheizte Luft von dem Heizlüfter angesaugt, weiter erwärmt wird und in den Raum hineingeblasen wird.

Die Konvektion am Heizkörper wird mit der zweiten Anordnung noch weiter verbessert und dessen Leistung damit noch weiter gesteigert, da die in den Heizkörper einströmende Luft die Temperatur der Raumluft hat, und somit eine größere Temperaturdifferenz zu der Heizkörperoberfläche besteht als in der ersten Anordnung. Es wird also ein optimaler Wirkungsgrad des Heizkörpers erzielt. Außerdem können die im Verbrauch teueren elektrischen Heizelemente des Heizlüfters wesentlich früher ausgeschaltet werden als in der ersten Ausgestaltung, da zum einen die vom Heizlüfter erwärmte Luft zu Beginn der Aufheizphase nicht wieder im massiven, noch kalten Heizkörper abgekühlt wird, was die Aufheizgeschwindigkeit verlangsamt, und da zum anderen die Leistungsabgabe des Heizkörpers optimiert ist. Schließlich besteht mit der Anordnung des Heizlüfters an zweiter Stelle in der Erwärmungskette auch eine bessere Möglichkeit, die erwärmte Luft weg von Wand und Decke in den Raum hinein zu lenken.

Bei der erfindungsgemäßen Raum-Aufheizeinheit gemäß der zweiten, bevorzugten Ausgestaltung ist allerdings zu beachten, dass die Temperatur der aus dem Heizkörper angesaugten Luft während der Zeit, in der der Heizkörper selbst noch aufheizt zwar anfangs auf dem Niveau der Raumtemperatur liegt, beispielsweise bei 15°C, später aber auf etwa 70°C steigen kann. Hieraus können zwei Sicherheitsprobleme resultieren. Die Heizelemente eines herkömmlichen elektrischen Heizlüfters sind darauf ausgelegt Raumluft einer Temperatur von maximal 30°C anzusaugen. Die Heizelemente können somit überhitzt und zerstört werden, woraus sich eine Brandgefahr ergibt. Des weiteren können herkömmliche Heizlüfter bei hohen Temperaturen der angesaugten Luft einen Luftstrom mit zu hoher Temperatur in den Raum hinein blasen, da die Temperatur des in den Raum geblasenen Luftstroms mit steigender Ansaugtemperatur linear steigt. Dadurch entsteht ebenfalls eine Brandgefahr. Darüber hinaus ergibt sich im Bereich des heißen Luftstroms eine Verletzungsgefahr für Menschen und die Gefahr einer Beschädigung von Gegenständen im Raum.

Zur Vermeidung dieser Probleme werden die Materialien des Heizlüfters in einer vorteilhaften Ausgestaltung so gewählt, dass die Heizelemente auch dann noch einwandfrei arbeiten, wenn sie von Luft umströmt werden, die bereits stark erhöht ist, etwa auf 70°C.

In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung weist die Raum-Aufheizeinheit eine Regeleinrichtung auf, die als Thermostat oder Übertemperaturschalter arbeitet. Die Regeleinrichtung regelt die in die elektrischen Heizelemente eingespeiste Leistung herunter oder sie schaltet die Heizelemente ganz ab, sobald ein gemessener Temperaturwert über einem vorgegebenen Grenzwert liegt.

Während herkömmliche Heizlüfter die eingebauten Heizelemente und den eingebauten Ventilator immer gleichzeitig ein- und ausschalten, lassen sich darüber hinaus die Heizelemente und der Ventilator des erfindungsgemäßen elektrischen Heizlüfters vorteilhafterweise getrennt schalten bzw. regeln. Eine solche getrennte Regelung lässt sich im Rahmen einer Regeleinrichtung, die als Thermostat oder Übertemperaturschalter arbeitet, ebenfalls für einen wirksamen Schutz vor Überhitzung nutzen.

So weist die Raum-Aufheizeinheit in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung eine Regeleinrichtung auf, die geeignet ist, die Austrittstemperatur des erzeugten Luftstroms in den Raum auf unbedenkliche Werte zu senken, indem sie den Volumenstrom des Ventilators erhöht, sobald ein gemessener Temperaturwert über einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Denn je größer der abgegebene Luftvolumenstrom ist, desto niedriger ist seine Temperatur.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung weist die Raum-Aufheizeinheit eine Regeleinrichtung auf, die geeignet ist, die Austrittstemperatur des erzeugten Luftstroms in den Raum auf unbedenkliche Werte zu senken, indem sie lediglich die in die elektrische Heizelemente eingespeiste Leistung reduziert, sobald ein gemessener Temperaturwert über einem vorgegebenen Grenzwert liegt.

Die beiden letzteren Ausgestaltungen lassen sich auch kombinieren, indem gleichzeitig die Heizleistung des Heizlüfters reduziert und der erzeugte Luftvolumenstrom erhöht wird, sobald ein gemessener Temperaturwert über einem vorgegebenen Grenzwert liegt.

Für den Vergleich einer gemessenen Temperatur mit einem vorgegebenen Grenzwert kommt für eine Messung in allen drei Fällen vor allem die Temperatur der angesaugten Luft, die Temperatur der abgegebenen Luft oder die Temperatur der Heizelemente selber in Frage.

Die bislang beschriebenen Regelungsmöglichkeiten dienen lediglich der Vermeidung der genannten Sicherheitsprobleme. Für eine optimierte Aufheizung des Raums ist vorzugsweise zusätzlich eine übergeordnete Regelfunktion vorgesehen, die durch mindestens eine Regeleinrichtung, z.B. durch ein Raumthermostat, realisiert werden kann. Die mindestens eine Regeleinrichtung kann dabei durch eine gemeinsame Regeleinrichtung für die gesamte Raum-Aufheizeinheit gegeben sein, durch eine getrennte Regeleinrichtung für die Heizeinrichtung und den elektrischen Heizlüfter, oder aber durch eine getrennte Regeleinrichtung für die Heizeinrichtung, die Heizelemente des elektrischen Heizlüfters und den Ventilator des elektrischen Heizlüfters. Vorteilhafterweise umfasst mindestens eine dieser Regeleinrichtungen auch gleichzeitig eine Regelfunktionen zur Vermeidung einer Überhitzung des Heizlüfters.

In einer bevorzugen Regelung wird zu Beginn einer Aufheizphase eines Raumes zunächst der Heizkörper, die Heizelemente und der Ventilator aktiviert. Durch die Elemente des Heizlüfters wird dabei ein Wärmestrom, der für eine eingestellte Wohlfühltemperatur erforderlich ist, praktisch sofort erreicht.

Vorteilhafterweise ist dann eine Regeleinrichtung für den Heizlüfter so ausgebildet, dass sie durch eine Regelung der Leistung der Heizelemente dafür sorgt, dass die Heizeinrichtung mit Maximalleistung arbeitet, solange die Wohllfühltemperatur noch nicht stabil erreicht ist. Zu diesem Zweck gibt die Regeleinrichtung zu Beginn der Aufheizphase für den Heizlüfter eine hohe Leistung vor, die sie dann nach und nach zurückregelt, sobald sie erkennt, dass die Heizeinrichtung nicht mehr auf volle Leistung geregelt wird. Ist diese Regeleinrichtung dabei ausschließlich für die Regelung des Heizlüfters zuständig, so ergibt sich eine einfache Nachrüstbarkeit herkömmlicher Heizeinrichtungen, eine einfache Realisierbarkeit und der Vorteil, dass der Anwender nach wie vor ausschließlich am Raumthermostaten der herkömmlichen Heizeinrichtung die Wunschtemperatur einstellen kann.

Die Regelung der Leistung eines elektrischen Heizlüfters kann einheitlich für den mindestens einen Ventilator und das elektrische Heizelement erfolgen, d.h. Luftvolumenstrom und Heizleistung werden gemeinsam und einheitlich reduziert, um einer Reduzierung der Heizleistung der Heizeinrichtung entgegenzuwirken.

Vorzugsweise wird der Heizlüfter aber so geregelt, dass zunächst nur die Leistung des elektrischen Heizelements reduziert wird, und dass erst nach einer im Wesentlichen vollständigen Deaktivierung des elektrischen Heizelements zusätzlich eine Reduzierung des Luftvolumenstroms des mindestens einen Ventilators erfolgt. Das elektrische Heizelement des Heizlüfters kompensiert dann lediglich die noch fehlende Wärmeabgabe der Heizeinrichtung zu Beginn der Aufheizphase, zu der noch nicht die eingestellte, volle Heizleistung abgegeben werden kann. Eine solche Funktion kann sowohl in einer gemeinsamen Regeleinrichtung als auch mit einer getrennten Regeleinrichtung realisiert werden.

Um die Trägheit der Regelstrecke zu reduzieren, ist es sinnvoll, die Regelung der Ventilatorleistung und der Leistung des elektrischen Heizelements in einer einzigen Regeleinrichtung zu integrieren oder durch direkt gekoppelte Geräte zu realisieren, so dass die aktuelle Leistungsvorgaben für beide Einheiten der Luftheizung unmittelbar für die Regelung des jeweils anderen Elements zur Verfügung stehen können. Eine solche Kopplung kann wiederum insbesondere per Funk, über eine Infrarotschnittstelle, mechanisch oder elektrisch erfolgen. Dann kann beispielsweise zunächst ausschließlich eine Reduzierung der Leistung des elektrischen Heizelements erfolgen, und erst nach dessen vollständiger Abschaltung eine Reduzierung der Leistung des Ventilators.

Insbesondere bei einer aufgeteilten Regeleinrichtung für den Heizkörper, die Heizelemente und den Ventilator kann aber auch ein anderer Regelungsmechanismus eingesetzt werden, bei dem die Leistung des Ventilators während der Aufheizphase so heruntergeregelt wird, dass die Heizeinrichtung möglichst lange mit voller Leistung arbeitet, während gleichzeitig das elektrische Heizelement während der Aufheizphase so heruntergeregelt wird, dass die Ventilatorleistung möglichst lange maximal bleibt. Eine solche Regelung kann etwa die folgende Schritte aufweisen:
Zu Beginn einer Aufheizphase werden die Heizeinrichtung sowie der Ventilator und das elektrische Heizelement des Heizlüfters auf maximale Leistung geschaltet. Sobald die Raumtemperatur auf oder über einem eingestellten Sollwert liegt, wird dies von der Regeleinrichtung der Heizeinrichtung über einen Temperatursensor erfasst, und die Regeleinrichtung reduziert die Leistung der Heizeinrichtung. Die Regeleinrichtung des Ventilators erkennt diese Leistungsreduzierung und drosselt den Ventilator, bis die Heizeinrichtung wieder auf maximale Leistung geregelt wird, weil die Raumtemperatur leicht sinkt. Die Regeleinrichtung des elektrischen Heizelements erkennt ihrerseits die Drosselung der Leistung des Ventilators und reduziert die Leistung des elektrischen Heizelements, bis der Ventilator wieder mit voller Leistung arbeitet, da die Heizleistung leicht gesunken ist.

Die Raumtemperatur steigt so kontinuierlich an, und die voranstehenden Schritte werden wiederholt, bis die Leistung der elektrischen Heizelemente vollständig ausgeschaltet ist. Daraufhin kann einer Drosselung der Ventilatorleistung nicht mehr durch ein Zurücknehmen der elektrischen Heizleistung entgegengesteuert werden. Die Ventilatorleistung wird also immer weiter reduziert, um einem Absinken der Leistung der Heizeinrichtung entgegenzuwirken, bis auch die Ventilatorleistung bei Null angekommen ist. Ab diesem Zeitpunkt läuft die herkömmliche Regelung der Heizeinrichtung so ab, als ob zusätzliche Aufheizelemente nicht vorhanden wären.

Alternativ zu der beschriebenen Leistungsreduzierung der zusätzlichen Aufheizelemente kann auch eine vereinfachte Leistungsreduzierung erfolgen, die sich besonders preiswert realisieren lässt. Diese vereinfachte Leistungsreduzierung, die sich auch in einer anderen als der erfindungsgemäßen Raum-Aufheizeinrichtung einsetzen ließe, besteht darin, dass die Reduzierung in nur zwei Schritten erfolgt, für die zwischen drei Leistungsstufen umgeschaltet werden kann, beispielsweise zwischen einer Leistung von 100%, einer mittleren Leistung und einer Leistung von 0%.

Drei Leistungsstufen sind für eine effiziente Raumaufheizung ausreichend. Während des Beginns einer Aufheizphase muss zunächst das Luftvolumen aufgeheizt werden. Während dieser Zeit ist die größtmögliche Leistung der zusätzlichen Aufheizelemente angebracht. Danach muss jedoch lediglich der in den Raum abgegebene Wärmestrom aufrechterhalten werden, der erforderlich ist, um eine gewünschte Temperatur konstant zu halten. Die hierzu notwendige mittlere Leistung hängt dabei von zahlreichen Bedingungen resultierend aus der jeweiligen Installation ab. Wenn etwa der Heizkörper in größerer Entfernung von der Wand montiert ist, die Wand wenig Energie aufnimmt oder der Heizkörper stark überdimensioniert ist, dann ist nur eine sehr kleine mittlere Leistung der zusätzlichen Aufheizelemente erforderlich, da in diesen Fällen der Heizkörper die gewünschte Temperatur bereits sehr früh alleine aufrechterhalten kann. Anderenfalls, etwa wenn der Heizkörper in Wandnähe oder in einer Nische mit ungünstigem Strömungsverhalten für die Konvektion hängt oder wenn die Wand viel Energie aufnimmt, so ist eine höhere mittlere Leistung erforderlich.

Die mittlere Leistung kann zumindest einmal bei der Installation einstellbar sein. Die Einstellung kann dabei elektrisch oder mechanisch erfolgen. Eine elektrische Einstellmöglichkeit ist beispielsweise über die Drehzahl eines Ventilators und/oder über die Heizleistung eines elektrischen Heizelements gegeben. Eine mechanische Einstellmöglichkeit ist beispielsweise über ein mechanisches Bremsen eines Ventilators und/oder eine Verkleinerung eines Luftaustritts, und/oder eine Änderung der Luftaustrittsrichtung, z.B. mehr in Richtung auf die Wand, gegeben. Es ist aber nicht erforderlich, die mittlere Leistung einstellbar zu realisieren. Zum Beispiel kann die mittlere Leistung überdimensioniert werden, wenn dies keine Nachteile hat. Dies kann der Fall sein, wenn z.B. besonders leise Ventilatoren eingesetzt werden, bei denen es nicht störend ist, wenn sie während der Phase der mittleren Leistung beispielsweise mit 60% Leistung arbeiten, obwohl 40% auch ausreichen würden.

Bei einem Heizlüfter kann eine dreistufige Schaltung auch erreicht werden, indem in einer ersten Stufe das elektrische Heizelement und der Ventilator eingeschaltet sind, während in einer zweiten Stufe der Ventilator ein und das elektrische Heizelement ausgeschaltet ist, und während schließlich in einer dritten Stufe sowohl der Ventilator als auch das elektrische Heizelement ausgeschaltet sind. Auf diese Weise benötigt man nur zwei einfache Ein-/Ausschalter, und keines der Elemente muss für sich genommen in seiner Leistung reduzierbar sein. Der Vorteil einer solchen Ausführung liegt darin, dass es einfacher ist, ein Element nur ein- und ausschaltbar zu gestalten, als es in seiner Leistung in Zwischenstufen schaltbar zu machen.

Die Aspekte der erfindungsgmäßen Raum-Aufheizheinheit lassen sich mit ansonsten beliebig ausgestalteten Raum-Aufheizheinheiten kombinieren, insbesondere auch mit den Ausgestaltungen aus den auf den gleichen Anmelder zurückgehenden Patentanmeldungen DE 100 16 098 , DE 100 09 365 , DE 101 19 070 , DE 101 43 162 , DE 101 40 189 , und DE 101 40 190 , sowie aus den auf den gleichen Anmelder zurückgehenden Patentanmeldungen mit dem Titel "Raum-Aufheizeinheit" mit Anmeldedatum vom 11. Oktober 2001 bzw. mit gleichem Anmeldedatum.

Es existiert eine Vielzahl von weiteren Möglichkeiten, die vorliegende Erfindung auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird beispielhaft auch auf die folgende Erläuterung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf Zeichnungen verwiesen. Dabei zeigt
1: ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Raum-Aufheizeinheit, und
2: eine Tabelle, die den Verlauf der Leistungsregelung für die verschiedenen Komponenten der Raum-Aufheizeinheit aus 1 wiedergibt.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer in einem Raum untergebrachten, erfindungsgemäßen Raum-Aufheizeinheit.
Die Raum-Aufheizeinheit aus 1 umfasst zunächst eine von warmem Wasser durchströmte, auf Konvektion beruhende herkömmliche Heizeinrichtung 1. Des weiteren umfasst die Raum-Aufheizeinheit einen Heizlüfter 2 mit einem elektrischen Heizelement 3 und einem Ventilator 4. Die Leistung der Heizeinrichtung 1, des Heizelements 3 und des Ventilators 4 wird jeweils separat von einer Regeleinrichtung 5 gesteuert. Die Regeleinrichtung 5 umfasst einen Temperatursensor, der ständig die aktuelle Temperatur der Raumluft erfasst. Die Regeleinrichtung 5 ist in der Figur als eine Einheit dargestellt. Sie kann aber auch durch zwei oder drei miteinander in Verbindung stehende separate Einheiten gebildet werden, die einerseits die Leistung der Heizeinrichtung 1 und andererseits Die Leistung des Heizelements 3 und/oder des Ventilators 4 regeln.
Die Materialien des Heizlüfters 2 wurden so ausgewählt, dass der Heizlüfters 2 für einen Betrieb bei Lufttemperaturen auf Saugseite von bis zu 70°C geeignet ist. Der Heizlüfter 2 ist außerdem so ausgerichtet, dass sein Ventilator 4 die Luft aus dem Heizkörper der Heizeinrichtung 1 ansaugt und gerichtet in den Raum bläst, was in 1 durch Pfeile angedeutet ist.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Raum-Aufheizeinheit aus 1 wird nun unter Bezugnahme auf 2 erläutert. Eine in 2 dargestellte Tabelle gibt dabei unter Zuordnung zu verschiedenen zeitlichen Phasen den Verlauf der Leistung des elektrischen Heizelements 3, des Ventilators 4 und der Heizeinrichtung 1 wieder.
Zunächst werden sowohl die Heizeinrichtung 1 als auch der Ventilator 4 und das elektrische Heizelement 3 des Heizlüfters 2 mit maximaler Leistung eingeschaltet, wobei der Heizkörper der Heizeinrichtung 1 zunächst aber noch kalt ist. Die Raumtemperatur wird nun durch den Betrieb des Heizlüfters 2 sehr schnell auf oder über eine eingestellte, gewünschten Wohlfühltemperatur steigen, woraufhin die Regeleinrichtung 5 die Leistung der Heizeinrichtung 1 reduziert.
Jedes mal wenn eine Reduzierung der Leistung der Heizeinrichtung 1 erfolgt, drosselt die Regeleinrichtung 5 das elektrische Heizelement 3 des Heizlüfters 2 schrittweise von 100% auf 0% der maximalen Leistung, so dass die Raumtemperatur aufgrund der noch kalten Wände wieder etwas sinkt und die Heizeinrichtung 1 erneut auf maximale Leistung geregelt wird. Die Raumtemperatur wird also durch Zurückregelung der Leistung des elektrischen Heizelements konstant auf der gewünschten Wohlfühltemperatur gehalten, während sich die Heizeinrichtung 1 langsam aufheizt und immer mehr die Heizleistung des elektrischen Heizelements 3 ersetzt.
Zusätzlich zu dieser Leistungsregelung des Heizelements 3 ist in der Regeleinrichtung 5 eine Sicherheitsfunktion integriert. Diese bewirkt ebenfalls eine Reduzierung der Leistung des elektrischen Heizelements 3, wenn die dem Heizelement 3 zugeführte Luft eine vorgegebene Temperatur übersteigt. Zur Überwachung der Temperatur ist in dem Heizlüfter 2 ein zusätzlicher Sensor integriert, auf dessen Messdaten die Regeleinrichtung 5 Zugriff hat.
Ist das elektrische Heizelement 3 ganz ausgeschaltet, so kann einer Reduzierung der Leistung der Heizeinrichtung 1 nicht länger über die Regelung dieses Heizelements 3 entgegengesteuert werden. Statt dessen wird nun die Ventilatorleistung bei jeder Reduzierung der Heizleistung der Heizeinrichtung 1 in Schritten von 10% der Maximalleistung zurückgenommen. Die Raumtemperatur wird somit nun durch eine Reduzierung der Leistung des Ventilators 4 konstant auf der gewünschten Wohlfühltemperatur gehalten. Dadurch kann die Heizeinrichtung 1, die inzwischen ihre Arbeitstemperatur erreicht hat, weiter mit maximaler Leistung arbeiten.
Schließlich ist auch die Ventilatorleistung des Heizlüfters 2 bei Null angekommen, und eine weitere Reduzierung der Leistung der Heizeinrichtung 1 kann nicht mehr kompensiert werden. Statt dessen setzt nun die herkömmliche Regelung der Heizeinrichtung 1 ein, um die Raumtemperatur auf die Wohlfühltemperatur zu regeln.
Die beschriebene Ausführungsform stellt nur eine von verschiedenen möglichen Ausgestaltungen der Erfindung dar. Ebenso ist eine Vielzahl von anderen Kombinationen einzelner Elemente und Funktionen bzw. Abwandlungen der beschriebenen Elemente und Funktionen einsetzbar.

Claims

Raum-Aufheizeinheit, die eine auf Konvektion beruhende Heizeinrichtung (1) mit einem Heizkörper und mindestens einen elektrischen Heizlüfter (2), der mindestens einen Ventilator (4) und mindestens ein Heizelement (3) aufweist und relativ zu dem Heizkörper der Heizeinrichtung (1) so angeordnet ist, dass der mindestens eine Ventilator (4) des mindestens einen elektrischen Heizlüfters (2) im Wesentlichen Luft aus dem Heizkörper der Heizeinrichtung (1) zur Unterstützung der Konvektion am Heizkörper der Heizeinrichtung (1) ansaugt, und mindestens eine Regeleinrichtung (5) zum separaten Regeln des mindestens einen Heizelements (3) und des mindestens einen Ventilators (4) des mindestens einen elektrischen Heizlüfters (2) umfasst.
Raum-Aufheizeinheit nach Anspruch einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Regeleinrichtung (5) eingerichtet ist, die Leistung des mindestens einen elektrischen Heizlüfters (2) während seines Betriebs temperaturabhängig zu regeln.
Raum-Aufheizeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Regeleinrichtung eingerichtet ist, während des Betriebs des mindestens einen elektrischen Heizlüfters den Volumenstrom des mindestens einen Ventilators zur Vermeidung einer Überhitzung bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts der Temperatur der angesaugten Luft, der abgegebenen Luft oder eines Bestandteils des mindestens einen elektrischen Heizlüfters zu erhöhen.
Raum-Aufheizeinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Regeleinrichtung (5) eingerichtet ist, während des Betriebs des mindestens einen elektrischen Heizlüfters (2) die Heizleistung des mindestens einen Heizelements (3) zur Vermeidung einer Überhitzung bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts der Temperatur der angesaugten Luft, der abgegebenen Luft oder eines Bestandteils des Heizlüfters (2) herunterzuregeln.
Raum-Aufheizeinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Regeleinrichtung (5) Mittel aufweist zum jeweiligen Reduzieren der Leistung des mindestens einen Heizlüfters (2) sobald eine Reduktion der Heizleistung der Heizeinrichtung (1) erfolgt.
Raum-Aufheizeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Regeleinrichtung Mittel aufweist zum jeweiligen Reduzieren der Leistung des mindestens einen Heizelements sobald eine Reduktion der Heizleistung der mindestens einen Heizeinrichtung erfolgt und, nachdem die Leistung des mindestens einen Heizelements im Wesentlichen vollständig reduziert wurde, zum jeweiligen Reduzieren der Leistung des Ventilators sobald eine Reduktion der Heizleistung der mindestens einen Heizeinrichtung erfolgt.
Raum-Aufheizeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Regeleinrichtung (5) Mittel aufweist zum Anpassen der Leistung des mindestens einen Ventilators (4) an die aktuelle Temperatursituation, zum jeweiligen Reduzieren der Leistung des mindestens einen Ventilators (4) sobald eine Reduktion der Heizleistung der Heizeinrichtung (1) erfolgt und zum jeweiligen Reduzieren der Leistung des mindestens einen Heizelements (3) sobald eine Reduktion der Leistung des mindestens einen Ventilators (4) erfolgt.
Raum-Aufheizeinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Regeleinrichtung (5) Mittel aufweist zum Einstellen von drei Leistungsstufen des mindestens einen Heizlüfters.
Raum-Aufheizeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Leistungsstufe das elektrische Heizelement und der Ventilator des mindestens einen Heizlüfters eingeschaltet sind, dass in einer zweiten Leistungsstufe der Ventilator eingeschaltet und das elektrische Heizelement ausgeschaltet ist, und dass in einer dritten Leistungsstufe der Ventilator und das elektrische Heizelement ausgeschaltet sind.
Heizlüfter (2) für eine Raum-Aufheizeinheit mit einer Regeleinrichtung (5) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
Regeleinrichtung (5) für eine Raum-Aufheizeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Verfahren zur Regelung einer Raum-Aufheizeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des mindestens einen Ventilators (4) und des mindestens einen Heizelements (3) des mindestens einen elektrischen Heizlüfters (2) in Abhängigkeit von der Wohlfühlraumtemperatur und der Leistung der Heizeinrichtung (1) geregelt werden.