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Die
Erfindung betrifft eine Infrarot-Heizung, insbesondere zum Beheizen
von Hallen, Ställen und Gewächshäusern,
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Derartige
Infrarot-Heizungen werden von der Anmelderin seit langem vertrieben,
und umfassen ein in der Regel horizontal aufgehängtes,
nach unten offenes Reflektorgehäuse, in welchem ein Strahlungsrohr
aufgenommen ist, das durch einen Brenner, insbesondere durch einen
Gasbrenner, mit einem Heizmedium beaufschlagt wird und die Wärme
in Form von Infrarotlicht in die Halle abstrahlt. Der Brenner ist hierbei
in einem kastenförmig ausgestalteten Brennergehäuse
aufgenommen, welches stirnseitig an einem Ende des Strahlungsrohres
außerhalb des Reflektorgehäuses angeordnet ist.
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Bei
den bekannten Infrarot-Heizungen ergibt sich das Problem, dass die
vom Strahlungsrohr durch die abgestrahlte Infrarotstrahlung zwischen
dem Strahlungsrohr und der Unterseite des Reflektorgehäuses
befindliche Luft sehr stark erhitzt wird und in unerwünschter
Weise als Konvektionswärme über die unteren Kanten
der Seitenwände des Reflektorgehäuses entweicht,
von wo aus sie in dem zu beheizenden Raum aufsteigt und lediglich
ungenutzt dazu dient, die Luft im oberen Bereich der Halle zu erwärmen.
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Um
dem Energieverlust durch die entweichende Konvektionswärme
zu entgegnen, wird in der
EP
0162445 vorgeschlagen, den Brenner innerhalb des nach unten
geöffneten und im Querschnitt glockenförmig ausgestalteten
Reflektorgehäuses anzuordnen.
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Weiterhin
ist es aus der
DE 3217948
C2 bekannt, das Reflektorgehäuse zweischalig auszugestalten
und zwischen den beiden Schalen des Reflektorgehäuses einen
Lüftungskanal vorzusehen, in dem die durch diesen geförderte
Luft aufgrund der entstehenden Konvektionswärme erwärmt
wird und im Anschluss daran für die Beheizung des Gebäudes zur
Verfügung steht. Die hierbei der durch den Lüftungskanal
hindurch geführten Luft zugeführte Wärmeenergie
wird dabei zum Teil dem Strahlungsrohr entzogen, wodurch sich der
abgestrahlte IR-Anteil verringert.
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Nachteilig
bei den beiden zuvor genannten Strahlungsheizungen ist es hierbei
weiterhin, dass die abgeführte Energie in ineffizienter
Weise zur Erwärmung von Luft eingesetzt wird, und demgemäß nicht
mehr als Strahlungsenergie zur Verfügung steht, mit welcher
die Erwärmung von Objekten in einem größeren
Abstand vom Strahlungsrohr in erheblich effizienterer Weise durch
die Übertragung von Wärmestrahlung, d. h. von
Infrarot-Strahlung erfolgt. So wurde von der Anmelderin gefunden,
dass bei den bisherigen Strahlungsheizungen der eingangs beschriebenen
Art zwischen 15% und 40% der eingesetzten Energie in unerwünschter
Weise als Konvektion entweichen.
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Demgemäß ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Infrarot-Heizung
zu schaffen, bei der die Energieverluste aufgrund von entstehender
Konvektion weiter vermindert werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
von Anspruch 1 gelöst.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Gemäß der
Erfindung umfasst eine Infrarot-Heizung, die insbesondere zum Beheizen
von Hallen eingesetzt wird, einen Reflektor mit einem Reflektorgehäuse,
in dem ein Infrarot-Strahlungsrohr verläuft, das durch
einen Brenner, insbesondere einen Gasbrenner oder auch ein Ölbrenner,
der bevorzugt außerhalb des Reflektorgehäuses
angeordnet ist, mit Heißgas beaufschlagt wird.
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Dem
Brenner wird hierbei Frischluft über eine Luftzufuhröffnung
zugeführt, und das Reflektorgehäuse besitzt einen
im Querschnitt bevorzugt glockenförmigen Aufbau, mit wenigstens
einer sich seitlich des Strahlungsrohres entlang erstreckenden Seitenwand,
an deren Innenfläche die vom Strahlungsrohr abgegebene
Infrarot-Strahlung, bei einem bevorzugt horizontal in einer Halle
aufgehängten Reflektorgehäuse in Richtung zum
Hallenboden reflektiert wird, um dort befindliche Objekte durch
die Infrarot-Strahlung zu erwärmen.
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Gemäß der
Erfindung weist die Seitenwand im Bereich ihrer sich entlang des
Strahlungsrohres erstreckenden Längskante wenigstens eine
Absaugöffnung auf die über einen Luftabsaugkanal,
der bevorzugt im Inneren der Seitenwand verläuft, jedoch alternativ
auch als separate Leitung z. B. auf der Außenseite der
Seitenwand geführt sein kann, mit der Luftzufuhröffnung
des Brenners in Strömungsverbindung steht. Durch die Absaugöffnung
hindurch wird die im Bereich der Innenseite des Reflektorgehäuses durch
den Kontakt der Luftmoleküle mit der die Infrarot-Strahlung
reflektierenden Innenwand des Reflektorgehäuses erwärmte
Luft abgesaugt und dem Brenner als vorgewärmte Luft mit
einer Temperatur von z. B. 150°C bis 250°C zugeführt.
Da die in der vorgewärmten Luft enthaltene Wärmeenergie
nicht zur Erwärmung von Luft im oberen Teil eines Raums oder
Gebäudes sondern zur Aufheizung des Strahlungsrohres eingesetzt
wird, ergibt sich durch die erfindungsgemäße Lösung
beim Einsatz einer vorgegebenen Menge an Brennstoff, welcher dem
Brenner zugeführt wird, eine Erhöhung des Infrarot-Anteils um
3% bis 5%.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Infrarot-Heizung
besteht darin, dass durch die Absaugung der erhitzten Luft im Bereich
der Längskanten des Reflektorgehäuses im Gegensatz
zu einer Absaugung oberhalb des Strahlungsrohres nicht zu einer
Abkühlung des Strahlungsrohres und damit zu einer unerwünschten
Reduzierung des IR-Anteils kommt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand
bevorzugter Ausführungsformen beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen
Infrarot-Heizung mit der durch Pfeile angedeuteten Luftführung,
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2 eine
Aufsicht auf die erfindungsgemäße Infrarot-Heizung
von 1, und
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3 eine
schematische Querschnittsansicht der bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäße Infrarot-Heizung.
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst eine erfindungsgemäße
Infrarot-Heizung 1 ein Reflektorgehäuse 2 in
welchem ein U-förmiges Strahlungsrohr 4 angeordnet
ist, das durch einen Brenner 6, welcher an einem ersten
Ende des Strahlungsrohres 4 angeordnet ist, mit Heizenergie
beaufschlagt wird.
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Der
Brenner 6 ist hierbei ein bekannter Gasbrenner oder Ölbrenner,
dem ein nicht näher gezeigter Brennstoff, beispielsweise
Gas oder Öl zugeführt wird, welches innerhalb
des Strahlungsrohres 4 nach Vermischen mit Frischluft 10,
die dem Brenner 6 über eine Luftzufuhröffnung 8 zugeführt
wird, verbrannt wird und das Strahlungsrohr 4 auf seiner
Außenseite hierbei auf eine Temperatur von im Mittel z.
B. 280°C bis 350°C oder mehr erwärmt.
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Die
vom Strahlungsrohr 4 abgestrahlte Infrarotstrahlung wird
einerseits vom Strahlungsrohr 4 direkt in Richtung auf
nicht näher gezeigte zu erwärmende Objekte abgestrahlt,
oder nach einer Reflektion an den Innenseiten des Reflektorgehäuses 2, bzw.
an einem oberhalb des Strahlungsrohres 4 angeordneten Zusatzreflektor 18 in
Richtung der zu beheizenden Objekte reflektiert.
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Wie
hierbei der Darstellung der 1 bis 3 weiterhin
entnommen werden kann, besitzt das Reflektorgehäuse 2 eine
im Querschnitt betrachtet glockenartige Form und erstreckt sich
bevorzugt über die gesamte Länge des Strahlungsrohres 4 hinweg.
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Gemäß der
Darstellung von 3 weist das Reflektorgehäuse 2 dabei
wenigstens eine, bevorzugt jedoch zwei Seitenwände 12a, 12b auf,
die sich in einem Winkel von beispielsweise 45° geneigt
an einen zentralen Gehäuseabschnitt 14 anschließen,
der bevorzugt horizontal angeordnet wird, wenn die erfindungsgemäße
Infrarot-Heizung 1 über in den Figuren schematisch
angedeutete Nivellierelemente 16 an der Decke eines zu
beheizenden Gebäudes aufgehängt wird. Die Nivellierelemente 16 erlauben
hierbei zum Beispiel durch ein in den Elementen vorgesehenes Rechts-Links-Gewinde,
in welches entsprechende Gewindestangenabschnitte eingeschraubt
werden, die an Aufhängungselementen wie Seilen oder Stangen
befestigt sind, eine Veränderung der Länge der
Aufhängungselemente, um die Neigung des Reflektorgehäuses 2,
bzw. des Strahlungsrohres 4 zu verändern.
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Wie
der Darstellung der 1 bis 3 weiterhin
entnommen werden kann, wird die Frischluft 10 über
wenigstens eine, bevorzugt jedoch mehrere Absaugöffnungen 20a, 20b abgesaugt.
Diese sind erfindungsgemäß in der sich im Wesentlichen
parallel zum Strahlungsrohr 4 erstreckenden Längskante 22a, 22b der
zugehörigen Seitenwand 12a, 12b des Reflektorgehäuses
angeordnet.
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Durch
die Absaugöffnungen 20a, 20b wird die
durch die Pfeile symbolisierte Luft 10 im Bereich der Längskanten 22a, 22b abgesaugt
und im Anschluss daran durch einen der jeweiligen Absaugöffnung 20a, 20b zugeordneten
Luftabsaugkanal 24a, 24b dem Brenner 6 als
vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt, die z.
B. eine Temperatur im Bereich von 150 bis 250°C besitzt.
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Wie
der Darstellung von 3 weiterhin entnommen werden
kann, weist das Reflektorgehäuse 2 bevorzugt einen
zweischaligen Aufbau auf, wobei die erste und zweite Seitenwand 12a, 12b des
Reflektorgehäuses jeweils eine dem Strahlungsrohr 4 zugewandte
Innenwand 26a, 26b und eine im Abstand zu dieser
angeordnete Außenwand 28a, 28b besitzt, zwischen
denen der Luftabsaugkanal 24a, 24b geformt ist.
Der Abstand kann dabei z. B. 1 bis 5 cm betragen und durch nicht
näher eingezeichnete Abstandshalter, wie z. B. Distanzhülsen
oder Stege erzeugt werden.
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Gemäß der
Darstellung von 3 überragt die freie
Kante 30a, 30b der jeweiligen Außenwand oder äußeren
Schale 28a, 28b bei dieser Ausführungsform
der Erfindung die sich entlang des Strahlungsrohres 4 erstreckende
freie Kante 32a, 32b der Innenwand oder inneren
Schale 26a, 26b um ein vorgegebenes Maß,
beispielsweise um 1 bis 3 cm, um hierdurch im gewissen Sinne ein
Barriere zu bilden, die ein ungehindertes Abströmen von erhitzter
Luft an den Absaugöffnungen 20a, 20b vorbei
unterbindet. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen
Infrarot-Heizung 1 in vorteilhafter Weise weiter gesteigert
werden. Die Innenwand 26a, 26b ist auf der dem
Strahlungsrohr 4 zugewandten Seite zur weiteren Steigerung
des Wirkungsgrades bevorzugt mit einer Beschichtung versehen, die IR-Strahlung
in dem jeweiligen Wellenlängenbereich reflektiert. Die
Beschichtung kann beispielsweise eine Aluminiumbeschichtung sein.
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Wie
in der Darstellung von 3 weiterhin durch die strichpunktierte
Linie 34 angedeutet ist, liegen die freie Kante 30a, 30b der
zugehörigen Außenwand 28a, 28b und
die freie Kante 32a, 32b der zugehörigen
Innenwand 26a, 26b des Reflektorgehäuses 2 bevorzugt
auf einer Tangente 34 zu dem Strahlungsrohr 4.
Beim Einsatz eines in den Darstellungen gezeigten U-förmigen
Strahlungsrohr 4 verläuft die Tangente 34 hierbei
genau genommen entlang des entfernt von der jeweiligen Längskante 22a, 22b liegenden
Teilabschnitt des Strahlungsrohrs 4, wie dies in 3 am
Beispiel der zweiten Seitenwand 12b des Reflektorgehäuses 2 angedeutet
ist. Durch diese Ausgestaltung der Seitenwände ergibt sich
der Vorteil, dass bei einem möglichst großen Abstrahlungsbereich
für die Infrarotstrahlung die vom Strahlungsrohr 4 emittierte
Infrarotstrahlung nicht direkt auf die Innenseite der Außenwand 28a, 28b auftrifft
und diese erwärmt. Dadurch wird die abgesaugte Luft beim Kontakt
mit diesem Wandabschnitt vor ihrem Eintritt in die Absaugöffnungen 20a, 20b nicht
zusätzlich erhitzt, wodurch der Gesamtwirkungsgrad für
den abgestrahlten IR-Anteil weiter gesteigert werden kann.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der
das Reflektorgehäuse 2 – wie zuvor erwähnt – zweischalig
aufgebaut ist, kann in jeder der beiden Seitenwände 12a, 12b eine
einzelne Absaugöffnung vorgesehen sein, die sich bevorzugt über
im Wesentlichen die gesamte Länge der jeweiligen Längskanten 22a, 22b des
entsprechenden Seitenteils 12a, 12b erstreckt.
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Hierbei
ist es in Hinblick auf eine möglichst laminare Strömung
und einen im Wesentlichen homogenen Druckverlauf innerhalb der Luftabsaugkanäle 24a, 24b von
besonderem Vorteil, wenn sich der Querschnitt der Absaugöffnungen 20a, 20b – vom Brenner 6 aus
betrachtet – über im Wesentlichen die gesamte
Länge des Reflektorgehäuses 2 hinweg
bevorzugt stetig erweitert.
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Alternativ
kann über die Länge der jeweiligen Längskante 22a, 22b der
beiden Seitenwände 12a, 12b hinweg eine
Vielzahl von Absaugöffnungen 20a, 20b angeordnet
sein, wie sie in der Seitendarstellung von 1 im Detail
angedeutet sind.
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Jede
der Absaugöffnungen 20a, 20b ist dabei
bevorzugt über ein Verschlusselement 36, beispielsweise
einen plättchenförmigen Schieber, in ihrer Größe
veränderbar, um die Menge an durch die jeweilige Absaugöffnung 20a, 20b hindurch
abgesaugter Luft 10 und die Strömungsverhältnisse
innerhalb der Luftzufuhrkanäle 24a, 24b in
Abhängigkeit von den jeweiligen Umgebungsbedingungen anpassen
zu können.
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Wie
der Darstellung von 1 und 2 weiterhin
entnommen werden kann, laufen die Luftabsaugkanäle 24a, 24b in
den Seitenwänden 12a, 12b bei der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung in einer zentralen Sammelleitung 40 zusammen,
die bevorzugt entlang des zentralen Gehäuseabschnitts 14 des
Reflektorgehäuses 2 verläuft. Die Sammelleitung 40 geht
dabei an der Außenseite des Reflektorgehäuses 2 in
einen sich konisch oder dreieckförmig verjüngenden
Stutzen 38 über, der durch einen senkrecht zur
zentralen Sammelleitung 40 verlaufenden Umlenkabschnitt 42 mit der
Luftzufuhröffnung 8 des Brenners 6 strömungsmäßig
verbunden ist.
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Obgleich
bei dieser Ausführungsform der Erfindung dem Brenner 6 neben
der über die Absaugöffnung 20a, 20b und
die zentrale Sammelleitung 40 zugeführten vorgewärmten
Luft über eine nicht näher dargestellte Mischklappe
oder ein Ventil gewünschten Falls zusätzlich auch
kühlere Frischluft aus der Umgebung zugeführt
werden kann, erfolgt die Zufuhr der Verbrennungsluft zur Erzielung
eines maximalen Wirkungsgrades bevorzugt ausschließlich über
die zentrale Sammelleitung 40.
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Um
den Wirkungsgrad noch weiter zu erhöhen, kann es hierbei
vorgesehen sein, dass der oder die Luftabsaugkanäle 24a, 24b sowie
bevorzugt auch die zentrale Sammelleitung 40 und der Stutzen 38 sowie
der Umlenkabschnitt 42 mit einem thermisch isolierenden
Werkstoff, beispielsweise mit Steinwolle oder Glaswolle oder einem
anderen thermisch beständigen Werkstoff nach außen
hin isoliert werden, um eine Abstrahlung von Wärmeenergie
der über die Absaugöffnungen 20a, 20b angesaugten vorgewärmten
Luft 10 bei ihrem Weg durch die Luftabsaugkanäle 24a, 24b sowie
die zentrale Sammelleitung 40, den Stutzen 38 und
den Umlenkabschnitt 42 nach Möglichkeit zu vermeiden,
bzw. so gering wie möglich zu halten. Das zuvor erwähnte Isolationsmaterial
ist in den Zeichnungen aus darstellungstechnischen Gründen
nicht näher gezeigt.
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Ebenso
kann es im Hinblick auf einen optimalen Wirkungsgrad von Vorteil
sein, wenn die Seitenwände 12a, 12b sowie
auch der zentrale Gehäuseabschnitt 14 auf der
Innenseite sowie gegebenenfalls auch auf der Außenseite
der Innenwände 26a, 26b und/oder der
Innenseite der Außenwände 28a, 28b mit
einem thermischen Isolierwerkstoff besetzt sind, um die durch Konvektion
entstehenden Energieverluste die so gering wie möglich
zu halten.
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- 1
- Infrarot-Heizung
- 2
- Reflektorgehäuse
- 4
- U-förmiges
Strahlungsrohr
- 6
- Brenner
- 8
- Luftzufuhröffnung
- 10
- Frischluft
- 12a
- Seitenwand
- 12b
- Seitenwand
- 14
- zentraler
Gehäuseabschnitt
- 16
- Nivellierelemente
- 18
- Zusatzreflektor
- 20a
- Absaugöffnung
- 20b
- Absaugöffnung
- 22a
- Längskante
- 22b
- Längskante
- 24a
- Luftabsaugkanal
- 24b
- Luftabsaugkanal
- 26a
- Innenwand
- 26b
- Innenwand
- 28a
- Außenwand
- 28b
- Außenwand
- 30a
- freie
Kante der Außenwand
- 30b
- freie
Kante der Außenwand
- 32a
- freie
Kante der Innenwand
- 32b
- freie
Kante der Innenwand
- 34
- strich-punktierte
Linie
- 36
- Verschlusselement
- 38
- konischer
oder dreieckförmiger Stutzen
- 40
- zentrale
Sammelleitung
- 42
- Umlenkabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0162445 [0004]
- - DE 3217948 C2 [0005]