DE102014009351A1

DE102014009351A1 - Heating energy recycling device

Info

Publication number: DE102014009351A1
Application number: DE102014009351.4A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-06-29
Filing date: 2014-06-29
Publication date: 2015-12-31

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine heizwirksame Energierecyclingeinrichtung, die Bereiche mit unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten aufweist und deren Heizenergie durch nichtbrennbare Gase zugeführt wird. Die Wärme wird direkt von der Außenfläche der Heizeinrichtung an die Umgebungsbereiche abgegeben, Unterschiedliche Ausführungsformen ermöglichen den Betrieb unter Verwendung von Verbrennungs- und Prozessabgasen. Spezielle Ausführungsformen stellen dabei sicher, dass bei bestimmungsgemäß unterschiedlichen Betriebstemperaturen verschiedener Heizelemente im Gesamtbereich dennoch eine homogene Wärmeabgabe erfolgt. Durch spezielle Ausführungsformen wird unterhalb der Heizeinrichtung ein Wärmestau erzeugt. Dieser reduziert die Konvektion und erhöht den strahlungsbasierten Heizanteil Ausgewählte Anwendungsvarianten eignen sich für die Nutzung der Restwärme aus fixen oder verfahrbaren Vorheiztunneln oder Thermo-Bandspeichern sowie zur Nutzung von Abgasströmen thermischen Nachverbrennungsanlagen.The present invention relates to a heating energy recycling device having regions with different heat transfer coefficients and whose heating energy is supplied by non-combustible gases. The heat is delivered directly from the outer surface of the heater to the surrounding areas. Different embodiments allow operation using combustion and process exhaust gases. In this case, special embodiments ensure that, given different operating temperatures of different heating elements in the overall area, homogeneous heat dissipation nevertheless takes place. By special embodiments, a heat accumulation is generated below the heater. This reduces convection and increases the radiation-based heating proportion. Selected application variants are suitable for the use of residual heat from fixed or moveable preheat tunnels or thermal strip accumulators as well as for the use of exhaust gas streams in thermal afterburning plants.

Description

Stand der TechnikState of the art

Heizeinrichtungen, die unterhalb von Raum- oder Hallendecken angeordnet sind, werden bei bekannten Anwendungen als Gasstrahler oder als elektrisch betriebene Infrarotstrahler oder als wasserführende Heizsysteme ausgeführt.Heaters, which are arranged below room or hall ceilings, are performed in known applications as a gas radiator or as electrically operated infrared radiators or as water-heating systems.

Ebenso sind Systeme zur Heizung von Hallen, Lagern und anderen Räumen bekannt, die die Verlustenergie thermischer Prozesse als wesentliche Heizenergie nutzen. Hierbei wird die Verlustenergie über Wärmetauscher auf Luft, Wasser oder auf andere Hilfsmedien übertragen. Dazu wird die Luft in die Wärmetauscher hineingefördert, um diese im Innenbereich der Wärmetauscher zu erwärmen. Die Warmluft wird danach direkt in den zu beheizenden Raum hineingeleitet. Hierbei kommen sowohl Umluftsysteme als auch Zulufterwärmungen oder deren Kombination zum Einsatz. Erwärmtes Wasser oder andere Hilfsmedien dienen der Versorgung von Radiatoren und anderen Heizeinrichtungen oder werden für die Beheizung von Betriebsprozessen verwendet.Similarly, systems for heating halls, warehouses and other rooms are known that use the energy loss of thermal processes as essential heating energy. Here, the energy loss is transferred via heat exchanger to air, water or other auxiliary media. For this purpose, the air is conveyed into the heat exchanger in order to heat it in the interior of the heat exchanger. The hot air is then led directly into the room to be heated. Both air circulation systems and supply air heaters or their combination are used here. Heated water or other auxiliary media are used to supply radiators and other heaters or are used to heat operating processes.

Wasserführende Deckenstrahlplatten oder Radiatoren nutzen den Strahlungseffekt. Durch das subjektive Wärmeempfinden aufgrund der einfallenden Wärmestrahlung kann die tatsächliche Raumtemperatur niedriger ausgelegt werden, als dies bei Systemen auf Basis einer Lufterwärmung erforderlich wäre. Bekannte Deckenstrahlplatten verfügen nicht über Einrichtungen zum Sammeln oder Ableiten von im Inneren anfallenden Kondensaten.Water-carrying radiant ceiling panels or radiators use the radiation effect. Due to the subjective heat sensation due to the incident heat radiation, the actual room temperature can be made lower than would be required in systems based on air heating. Known radiant ceiling panels do not have facilities for collecting or draining condensate accumulating inside.

Ein bedeutender Anteil der Verlustenergie thermischer Prozesse tritt in Form von Wandverlusten auf. Die Wärmebertragung auf das Umgebungsvolumen erfolgt durch Konvektion und zu einem wesentlichen Teil durch Strahlung. Die Übertragung der Strahlungsenergie auf benachbarte Hallen oder Gebäudebereiche erfolgt nur indirekt, in der Regel durch Luftaustausch.A significant proportion of the loss energy of thermal processes occurs in the form of wall losses. Heat transfer to the ambient volume is by convection and to a significant extent by radiation. The transmission of radiant energy to adjacent halls or building areas is only indirect, usually by air exchange.

Energie-Recycling Anwendungen, bei denen nutzbare Verlustenergie nicht unterbrechungsfrei in ausreichender Menge zur Verfügung steht, werden mit einer zusätzlichen Fremdenergieversorgung ausgestattet.Energy recycling Applications in which usable energy loss is not available without interruption in sufficient quantities will be equipped with an additional external energy supply.

Verfahrbare Einrichtungen zur Nutzung von Verlustenergie für Heizzwecke, im Folgenden als verfahrbare Vorheiztunnel bezeichnet, sowie Bandspeicher mit Einrichtungen zur Banderwärmung, im Folgenden als Thermo-Bandspeicher bezeichnet, werden in verschiedenen nicht veröffentlichten Dokumenten beschrieben.Movable devices for the utilization of energy loss for heating purposes, hereafter referred to as movable preheat tunnels, as well as strip memories with belt heating devices, hereinafter referred to as thermal strip accumulators, are described in various unpublished documents.

Verfahrbare Vorheiztunnel und Thermo-Bandspeicher weisen am Gasausgangsstutzen große Restenergieleistungen in Form von Warmluft, Brennerabgasen oder anderen mehrheitlich gasförmigen Medien bei relativ niedrigem Temperaturniveau auf.Traversable preheat tunnels and thermal strip accumulators have large residual energy outputs in the form of hot air, burner exhaust gases or other majority gaseous media at a relatively low temperature level at the gas outlet port.

Die Abluft thermischer Abluftreinigungsanlagen wird bei bekannten Ausführungen zur Brennluft- oder Prozessluftvorwärmung durch Wärmetauscher genutzt.The exhaust air thermal exhaust air purification systems is used in known designs for combustion air or process air preheating by heat exchangers.

Rohrleitungen werden beim Durchgang durch Brandwände durch automatische Feuerschutzabschlüsse gesichert. Diese sind jedoch nicht in der Lage, Rohrleitungen mit Wärmedämmschichten im Zentimeterbereich abzusichern.Pipelines are secured by automatic fire barriers when passing through firewalls. However, these are not able to secure pipelines with thermal insulation layers in the centimeter range.

Problemproblem

Die nutzbare Verlustenergie thermischer Prozesse liegt häufig in Form von heißen Verbrennungsabgasen vor. Diese Gase sind gesundheitsschädlich und können bei vielen Anwendungen daher nicht direkt in den zu beheizenden Bereich eingebracht werden. Die über die Wände von Thermoprozessanlagen emittierte Strahlungswärme wirkt nur auf den Anlagen-Aufstellraum, der bei den meisten Anlagen gar keinen Heizbedarf aufweist.The usable energy loss of thermal processes is often in the form of hot combustion exhaust gases. These gases are harmful to health and therefore can not be directly introduced into the area to be heated in many applications. Radiant heat emitted through the walls of thermal processing plants only affects the plant installation room, which has no heating requirement in most systems.

Die Nutzung der Verlustenergie zur Beheizung von Räumen und Hallen erfolgt bei bekannten Systemen über kostenintensive und verlustbehaftete Wärmetauscher. Die Wärmetauscher versorgen entweder Wassersysteme sowie alternativ Umluft oder Zuluftanlagen. Diese weisen im Vergleich zu strahlungsdominierten Heizsystemen eine geringere gefühlte Heizwirkung auf, da das subjektive Strahlungsempfinden nicht genutzt wird.The use of energy loss to heat rooms and halls is done in known systems on costly and lossy heat exchanger. The heat exchangers supply either water systems as well as alternative circulating air or supply air systems. In comparison to radiation-dominated heating systems, these have a lower perceived heating effect, since the subjective radiation sensation is not utilized.

Systembedingt wird der Verlustenergie-Nutzungsgrad von Deckenstrahlplatten oder Radiatoren, die mit Wasser oder anderen Hilfsmedien versorgt werden, durch den dabei erforderlichen Einsatz von Wärmetauschern reduziert. Aufgrund der relativ hohen Wassertemperatur können selbst optimierte Gegenstromwärmetauscher nur einen Teil der Wärmeenergie nutzen. Die Restwärme muss bei vergleichsweise hohen Abgastemperaturen über Dach abgeführt werden. Dies gilt auch beim kostenintensiven Fremdenergieeinsatz in Phasen, in denen keine ausreichende Verlustenergie zur Verfügung steht.Due to the system, the loss of energy efficiency of radiant ceiling panels or radiators, which are supplied with water or other auxiliary media, is reduced by the required use of heat exchangers. Due to the relatively high water temperature, even optimized countercurrent heat exchangers can only use part of the heat energy. The residual heat must be dissipated via the roof at comparatively high exhaust gas temperatures. This also applies to the costly use of external energy in phases in which sufficient energy loss is not available.

Wasserdurchströmte Deckenstrahlplatten verursachen eine hohe Gewichtsbelastung für die darüber liegende Decken- oder Dachkonstruktion und sind durch deren schwere Ausführung kostenintensiv. Deckenstrahlplatten weisen zudem einen hohen Konvektionsverlust auf.Water-flow radiant ceiling panels cause a high weight load for the overhead ceiling or roof construction and are cost-intensive due to their heavy design. Radiant ceiling panels also have a high convection loss.

Die vorgenannten Nachteile wirken sich besonders negativ bei der Nutzung der Restenergie von verlustenergiebetriebenen Vorheiztunneln und Thermo-Bandspeichern aus. Die hierbei anfallende Restenergie kann dadurch bei vielen Anwendungsfällen nicht wirtschaftlich genutzt werden. Die Abgaswärme von Heizungen und Öfen wird nach dem Verlassen der Anlagen ungenutzt durch die Abgasableitung über Dach entsorgt. Die darin enthaltene Wärmeenergie bleibt ungenutzt, obwohl das Temperaturniveau in vielen Anwendungen höher liegt, als das Temperaturniveau von Radiatoren zur Raumheizung. The aforementioned disadvantages have a particularly negative effect on the utilization of the residual energy of power-driven preheat tunnels and thermal tape memories. The resulting residual energy can not be used economically in many applications. The exhaust heat from heaters and stoves is disposed of unused by the exhaust gas discharge via roof after leaving the plants. The heat energy contained therein remains unused, although the temperature level in many applications is higher than the temperature level of radiators for space heating.

Die Austrittstemperatur von Wärmetauschern, Rekuperatoren oder Regeneratoren in Verbindung mit thermischen Abluftreinigungsanlagen ist bei bekannten Konzepten nicht ausreichend für den wirtschaftlichen Betrieb weiterer nachgeschalteter Wärmerückgewinnungssysteme. Die Restwärme wird daher in vielen Fällen ungenutzt durch den Schlot an die Umgebung abgegeben.The outlet temperature of heat exchangers, recuperators or regenerators in conjunction with thermal exhaust air purification systems is not sufficient in known concepts for the economic operation of other downstream heat recovery systems. The residual heat is therefore released in many cases unused by the vent to the environment.

Aufgrund von Brandschutzvorschriften dürfen Abgasleitungen ohne automatische Brandabschottung nicht durch Brandwände geführt werden. Lager- und Fertigungsbereiche mit hohem Heizbedarf sind häufig durch Brandwände von Aufstellräumen thermoprozesstechnischer Einrichtungen abgetrennt. Die Nutzung der Abgaswärme zur Beheizung der benachbarten Bereiche ist in vielen Fällen daher nicht möglich.Due to fire protection regulations, exhaust pipes without automatic fire barrier must not be led through fire walls. Warehousing and production areas with high heating requirements are often separated by fire walls of Aufstellräumen thermoprozesstechnischer facilities. The use of exhaust heat to heat the adjacent areas is therefore not possible in many cases.

Aufgabenstellungtask

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Hallen oder Räume unter Verwendung von vornehmlich gasförmigen nicht brennbaren Medien zu beheizen, ohne dass hierfür ein verlustbehafteter und kostenträchtiger Wärmetauscher zur Erwärmung von Wasser oder anderen Hilfsmedien erforderlich ist.The present invention has for its object to heat halls or rooms using primarily non-combustible gaseous media, without the need for a lossy and costly heat exchanger for heating water or other auxiliary media is required.

Das gasförmige Medium soll die Wärme direkt an das wärmeemittierende heizwirksame Bauteil oder die Bauteile abgeben. Die Wärmeabgabe des Gesamtsystems soll über den gesamten zu beheizenden Bereich weitgehend gleichförmig und vornehmlich in ausgewählte Richtungen erfolgen. Bei Heizeinrichtungen, die im Deckenbereich angeordnet sind, soll Wärmeabgabe durch Konvektion dabei minimiert werden.The gaseous medium is to deliver the heat directly to the heat-emitting heating component or components. The heat dissipation of the entire system should be largely uniform over the entire area to be heated and primarily in selected directions. For heaters arranged in the ceiling area, heat dissipation by convection should be minimized.

Die Nutzung der Wärmestrahlung soll ohne den Einsatz elektrischer IR-Strahler und ohne wasserdurchflossene Deckenstrahler unter Berücksichtigung des subjektiven Strahlungsempfindens ein niedrigeres Raum-Temperaturniveau ermöglichen, als dies beim Einsatz von Zuluft- oder Umluftsystemen erforderlich wäre. Dabei soll sich im Vergleich zu wasserdurchflossenen Systemen eine niedrigere flächenbezogene Gewichtsbelastung ergeben. In Sonderfällen soll ein Betrieb auch unterhalb des Taupunktes möglich sein.The use of thermal radiation should enable a lower room temperature level without the use of electric IR emitters and without water-carrying ceiling spotlights, taking into account the subjective radiation sensation, as would be required when using supply air or recirculation systems. This should result in comparison to water-carrying systems, a lower area-related weight load. In special cases, operation should also be possible below the dew point.

Durch spezielle Ausführungsformen soll die Restwärme von thermischen Nachverbrennungsanlagen sowie von Vorheiztunneln und Thermo-Bandspeichern nutzbar sein, um den Gesamtenergieaufwand reduzieren.By special embodiments, the residual heat of thermal afterburner systems as well as preheating tunnels and thermal tape stores should be available to reduce the total energy consumption.

Durch spezielle Ausführungsform soll der Wärmeabgasstrom auch durch Brandwände geführt werden, um Räume in einem anderen Brandabschnitt durch Nutzung der Abgaswärme zu beheizen.By special embodiment, the heat exhaust gas flow should also be conducted through fire walls to heat rooms in another fire compartment by using the exhaust heat.

Lösungsolution

Die grundsätzlichen Aufgaben werden mit den im Anspruch 1 dargelegten Eigenschaften erfüllt. Die abhängigen Ansprüche 2–11 beschreiben Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsvarianten.The basic tasks are met with the characteristics set out in claim 1. The dependent claims 2-11 describe developments and preferred embodiments.

Gemäß Anspruch 1 wird eine Heizeinrichtung verwendet, um durch Strahlung und andere physikalische Phänomene Flächen, Räume, Hallen (19) oder Körper (2) zu erwärmen. Dabei ist der kombinierte Einsatz mit elektrischen Heizeinrichtungen (18) oder anderen Heizeinrichtungen möglich.According to claim 1, a heating device is used to detect surfaces, rooms, halls (by radiation and other physical phenomena). 19 ) or body ( 2 ) to heat. The combined use with electrical heating devices ( 18 ) or other heating devices possible.

Die Wärmeabgabe der Heizeinrichtung erfolgt nicht wie bei konventionellen Wärmetauschern im Inneren der Einrichtung, sondern gemäß Anspruch 1 an einer oder an mehreren heizrelevanten Außenflächen (3). Daher ist es nicht erforderlich, dass kalte Raumluft oder andere Medien über Ventilatoren oder Pumpen zur Erwärmung in die Einrichtung hineingefördert werden. Ebenso wird kein Fluid durch warme Rohrschlangen erwärmt. Vielmehr besteht ein direkter Kontakt zwischen den heizwirksam wärmeabgebenden Flächen (3) und der Umgebungsluft (20).The heat output of the heater does not occur as in conventional heat exchangers inside the device, but according to claim 1 at one or more heating-relevant outer surfaces ( 3 ). Therefore, it is not necessary that cold room air or other media are conveyed through fans or pumps for heating in the device. Similarly, no fluid is heated by warm coils. Rather, there is a direct contact between the heat-emitting surfaces ( 3 ) and the ambient air ( 20 ).

Die Einrichtung wird von Gasen (9) ohne durch das Gas bedingte, relevante Gewichtsbelastung durchströmt. Abgaskanäle und abgasführende Leitungen werden deutlich dünnwandiger ausgeführt, als Druckwasserleitungen. Dies gilt in der Folge auch für die gasdurchströmte Heizeinrichtung. Durch den Entfall des Wassergewichts und der leichteren Bauart wird die Gesamtgewichtsbelastung für die darüber liegende Dachkonstruktion erheblich verringert.The device is powered by gases ( 9 ) flows through without the gas related, relevant weight load. Exhaust gas ducts and exhaust gas-carrying lines are designed significantly thinner walls, as pressurized water pipes. This also applies in the following for the gas-flowed heater. The elimination of water weight and the lighter design significantly reduces the overall weight load on the overlying roof structure.

Um zu erreichen, dass die Heizeinrichtung die Wärme vorzugsweise in ausgewählte Richtungen abgibt, ist die Umfassungsfläche der Einrichtung in heizrelevante Bereiche (3) und heizirrelevante Bereiche (4) (5) unterteilt. Die heizrelevanten Bereiche sind ohne wesentliche Wärmedämmung ausgeführt. Die heizirrelevanten Bereiche, die sich häufig auf der Rückseite oder der Oberseite der Heizeinrichtung befinden, sind dagegen mit einer wirksamen Wärmedämmung (11) ausgeführt. Der Wärmedurchgangskoeffzient ist hier gemäß Anspruch 1 niedrig. Dies gilt insbesondere für die Bereiche (4) der Außenwandung, die der heizrelevanten Fläche gegenüber liegen. Bei Deckenstrahlkanälen mit nach unten gerichteter Heizrichtung ist dies also die Oberseite. Seitlich versetzte Flächen außerhalb des Heizbereiches oder kleinere senkrecht zur Heizebene angeordnete Flächen müssen nicht zwingend wärmegedämmt sein. Diese Flächen (5) können so klassifiziert werden, dass sie sich nicht auf der gegenüberliegenden Seite des heizrelevanten Bereiches befinden, also nicht zwischen dem heißgasführenden Innenbereich und der jeweils darüber befindlichen nach oben weisenden äußeren BegrenzungsflächeIn order to ensure that the heating device preferably delivers the heat in selected directions, the surrounding area of the device is in heating-relevant areas (FIG. 3 ) and heating relevant areas ( 4 ) ( 5 ). The heating-relevant areas are designed without significant thermal insulation. The heating relevant areas, which are often on the back or the top of the heater On the other hand, with effective thermal insulation ( 11 ). The heat transfer coefficient is low here according to claim 1. This applies in particular to the areas ( 4 ) of the outer wall, which lie opposite the heating-relevant surface. In the case of radiant ceiling ducts with the heating direction directed downwards, this is therefore the upper side. Laterally offset surfaces outside the heating area or smaller surfaces arranged perpendicular to the heating level do not necessarily have to be thermally insulated. These surfaces ( 5 ) can be classified so that they are not on the opposite side of the heating-relevant area, that is not between the hot gas-carrying interior area and each located above it facing outer boundary surface

Gemäß Anspruch 1 erfolgt die Energieversorgung der Einrichtung über die Abgase thermoprozesstechnischer Einrichtungen (1). Öfen und Trockenerzeichnen sich dadurch aus, dass mit Ihnen feste Güter oder Stoffe erhitzt werden, die bei Durchlaufanlagen stetig oder bei Kammeranlagen in Chargen zugeführt werden. Heizkessel von Zentralheizungen erwärmen stetig zulaufendes Wasser zur Versorgung der dezentral angeordneten Radiatoren.According to claim 1, the energy supply of the device via the exhaust gases of thermal processing facilities ( 1 ). Ovens and dryers are characterized by the fact that solid goods or substances are heated with them, which are supplied continuously in continuous flow systems or in batch systems in batch systems. Heating boilers from central heating systems heat up constantly inflowing water to supply the decentralized radiators.

Gemäß Anspruch 2 werden die Abgase thermischer Abluftreinigungsanlagen genutzt.According to claim 2, the exhaust gases of thermal exhaust air purification systems are used.

Gemäß Anspruch 3 können anfallende Kondensate sicher gesammelt werden oder diese können abfließen. Damit ist es möglich, die Gase bis unter den Taupunkt abzukühlen.According to claim 3 accumulating condensates can be collected safely or they can drain. This makes it possible to cool the gases below the dew point.

Aufgrund der Wärmeabgabe beim Durchströmen der heizwirksamen Energierecyclingeinrichtung nimmt die Gastemperatur stetig ab. Um dennoch eine gleichförmige Wärmeabgabe zu ermöglichen werden die nacheinander durchströmten Heizsegmente gemäß Anspruch 4 in unterschiedlichen Ausführungen realisiert.Due to the heat emission when flowing through the heating energy recycling device, the gas temperature steadily decreases. In order to still allow a uniform heat dissipation, the successively flowed through heating segments are realized according to claim 4 in different versions.

Anspruch 5 präzisiert diese Ausführungen in Hinblick auf temperaturabhängig gestaltete Wärmeübergangskoeffizienten. Bei bestimmungsgemäß hohen Gastemperaturen wird der Wärmeübergangs-Koeffizient relativ niedrig gewählt. Bei niedrigeren Temperaturen wird der Wärmeübergang durch wellenförmige Oberflächen (12) oder andere geeignete konstruktive Maßnahmen erhöht.Claim 5 specifies these statements with regard to temperature-dependent designed heat transfer coefficients. At intended high gas temperatures, the heat transfer coefficient is chosen to be relatively low. At lower temperatures, the heat transfer through wave-shaped surfaces ( 12 ) or other suitable constructive measures.

Eine gleichmäßige Wärmeabgabe in größeren Räumen oder Bereichen lässt sich zudem über die Größenanpassung der heizrelevanten Flächen erreichen. Im hohen Temperaturbereich (13) können die Flächen kleiner gewählt werden. In nachfolgend durchströmten Bereichen mit niedrigen Temperaturen (14) sind für einen identischen Wärmeumsatz entsprechend größere Flächen erforderlich.A uniform heat dissipation in larger rooms or areas can also be achieved by resizing the heating-relevant areas. In the high temperature range ( 13 ), the areas can be made smaller. In subsequently flowed through areas with low temperatures ( 14 ) are required for an identical heat conversion correspondingly larger areas.

Nicht veröffentlichte Patentanmeldungen beziehen sich auf die Nutzung von Verlustenergieressourcen durch verfahrbare Vorheiztunnel und Thermo-Bandspeicher für den Einsatz in Verbindung mit Band-Durchlaufanlagen, Öfen oder Trocknern. Die heißen Abgase dieser Einrichtungen werden entsprechend den Ansprüchen 6 und 7 als eine wesentliche Energieressource für den Betrieb der Heizeinrichtung genutzt.Unpublished patent applications relate to the use of waste energy resources by moveable preheat tunnels and thermal strip accumulators for use in conjunction with strip pass plants, ovens or dryers. The hot exhaust gases of these devices are used according to claims 6 and 7 as a substantial energy resource for the operation of the heater.

Die Heizeinrichtung mit den wärmeabstrahlenden Radiatorflächen (15), die einen Teil der Abgasableitungen bildet, befindet sich entsprechend Anspruch 8 in einem anderen Raum oder Bereich als der Ofen (16) oder der Thermoprozess, dessen Abgase als Energieressource dienen.The heating device with the heat radiating radiator surfaces ( 15 ), which forms a part of the exhaust outlets, is located according to claim 8 in a different space or area than the furnace ( 16 ) or the thermal process whose exhaust gases serve as an energy resource.

Gemäß Anspruch 9 liegt die Unterkannte (34) der äußere Umfassung im Mittel um mindestens 50 mm niedriger als der höchste Punkt (35) der wärmeabgebenden Fläche. Die dadurch entstehende Thermik (32) bewirkt, dass sich ein Wärmestau bildet und die durch Konvektion (8) erwärmte Luft im Bereich der wärmeabgebenden Fläche verbleibt. Die Temperaturdifferenz zwischen der Fläche und der Luft unterhalb der Fläche wird dadurch minimiert. Folglich wird die konvektive Wärmeabgabe reduziert. Der durch Wärmestrahlung (31) bewirkte Heizanteil steigt. Die Verwendung von dunklen Oberflächen mit hoher Emissivität verstärkt diesen Effekt.According to claim 9, the undersigned ( 34 ) the outer perimeter is at least 50 mm lower than the highest point ( 35 ) of the heat-emitting surface. The resulting thermal ( 32 ) causes a build-up of heat and by convection ( 8th ) heated air remains in the area of the heat-emitting surface. The temperature difference between the surface and the air below the surface is thereby minimized. Consequently, the convective heat release is reduced. The heat radiation ( 31 ) caused heating proportion increases. The use of dark surfaces with high emissivity enhances this effect.

Der Höhenunterschied kann durch Heizeinrichtungen in Form von Deckenstrahlmodulen mit spitzdachförmiger Unterseite (26) oder mit gebogener Unterseite (27) oder durch ähnliche Ausführungen realisiert werden, ohne dass dazu eine separate Konvektionsbarriere (28) oder ein Luftstromabweiser (29) erforderlich ist.The difference in height can be achieved by means of heaters in the form of ceiling jet modules with a pointed roof-shaped underside ( 26 ) or with bent underside ( 27 ) or by similar embodiments, without the need for a separate convection barrier ( 28 ) or a Luftstromabweiser ( 29 ) is required.

Gemäß Anspruch 10 wird der Höhenunterschied durch Bleche oder andere Konstruktionselemente bewirkt, die darüber hinaus als Konvektionsbarriere (28) und/oder als Luftstromabweiser (29) wirken.According to claim 10, the difference in height is effected by sheets or other structural elements, which moreover as a convection barrier ( 28 ) and / or as Luftstromabweiser ( 29 ) Act.

Diese Bleche reduzieren zusätzlich den seitlichen Konvektionsverlust (7). Zudem wird der Einfluss von Luftströmungen reduziert, die z. B. in großen Hallen bei geöffneten Toren entstehen können. Die Bleche oder die anderen Konstruktionselemente können je nach Anwendungsfall vertikal oder schräg angeordnet sein.These sheets additionally reduce the lateral convection loss ( 7 ). In addition, the influence of air currents is reduced, the z. B. can arise in large halls open doors. The sheets or other construction elements can be arranged vertically or obliquely depending on the application.

Die Heizeinrichtung kann in einer Sonderform (36) auch als Trapezblechkanal-Deckenstrahlmodul ausgeführt werden.The heating device may be in a special form ( 36 ) are also designed as a trapezoidal sheet duct ceiling jet module.

Gemäß Anspruch 11 wird die Wärmedämmung von Abgasrohrleitung verschiebbar oder wegräumbar ausgeführt um den Einsatz bekannter Brandschutzabschottungen für ungedämmte Rohrleitungen zu ermöglichen.In accordance with claim 11, the thermal insulation of exhaust pipe is slidably or wegräumbar carried out around the use of known To allow fire protection shutters for uninsulated pipelines.

Erreichte VorteileAchieved benefits

Durch die in den Patentansprüchen dargelegten Merkmale ist es möglich, die Verlustenergie von Verbrennungsvorgängen und Thermoprozessen besonders effektiv zu nutzen, da Wärmetauscherverluste zur Erwärmung von Hilfsmedien entfallen.By the features set out in the claims, it is possible to use the energy loss of combustion processes and thermal processes particularly effective, since heat exchanger losses for heating auxiliary media omitted.

Aufgrund der fehlenden Verdampfungsgefahr, kann die Betriebstemperatur gasdurchströmter Heizeinrichtungen (17) eingangsseitig höher gewählt werden, als dies mit den bekannten wassergefüllten Deckenstrahlplatten möglich wäre. Dadurch ergibt sich eine Steigerung des Strahlungsanteils. Aufgrund der einfallenden Wärmestrahlung kann die tatsächliche Raumtemperatur daher niedrigerer ausgelegt werden, als dies bei Systemen auf Basis einer Lufterwärmung oder bei Systemen mit niedrigerem Strahlungsanteil erforderlich wäre. Dieser Effekt wird bei höherem Strahlungsanteil verstärkt.Due to the lack of evaporation hazard, the operating temperature of gas flowing through heaters ( 17 ) on the input side are higher than would be possible with the known water-filled radiant ceiling panels. This results in an increase of the radiation component. Due to the incident heat radiation, the actual room temperature can therefore be made lower than would be required in systems based on air heating or systems with lower radiation content. This effect is enhanced at higher radiation levels.

Aufgrund der Kondensatableitung kann das Gas ausgangsseitig problemlos bis unter den Taupunkt abgekühlt werden. Dadurch lässt sich zusätzlich die Kondensationswärme nutzen.Due to the condensate drainage, the gas can be easily cooled down to below the dew point on the outlet side. As a result, the heat of condensation can also be used.

Die gute Nutzungseffizienz in Verbindung mit dem niedrigeren Raum-Temperaturniveau führt zu Energieeinsparungen. Mit der jeweils zur Verfügung stehenden Abgasenergie-ressource kann daher ein größerer Heizbereich abgedeckt werden. Dadurch wird der Einsatz vorwiegend fossiler Brennstoffe und in der Folge der CO2 Ausstoß verringert.The good utilization efficiency in connection with the lower room temperature level leads to energy savings. With the available exhaust energy resource, therefore, a larger heating range can be covered. This reduces the use of predominantly fossil fuels and consequently CO2 emissions.

Das geringere Flächengewicht ermöglicht den Einbau auch in Bereichen, die aufgrund von Gewichtsbeschränkungen für den Betrieb von wassergefüllten Deckenstrahlplatten nicht geeignet sind. Das geringere Gewicht und der geringere konstruktive Aufwand führt zu Kostenvorteilen und erlaubt zudem die Realisierung größerer Heizflächen. Hierdurch wird die Homogenität verbessert. Durch die lage- und temperaturabhängige Anpassung des Wärmeübergangs und des Wärmedurchgangs wird eine gleichförmige Wärmeabgabe über weite Bereiche ermöglicht.The lower basis weight also allows installation in areas that are not suitable for the operation of water-filled radiant ceiling panels due to weight restrictions. The lower weight and lower design cost leads to cost advantages and also allows the realization of larger heating surfaces. As a result, the homogeneity is improved. Due to the position and temperature-dependent adjustment of the heat transfer and the heat transfer a uniform heat release over wide areas is possible.

Die Gesamteffizienz von thermischen Nachverbrennungsanlagen sowie von fixen oder verfahrbaren Vorheiztunneln sowie die Effizienz von Thermo-Bandspeichern für Bandanlagen wird durch die zusätzliche Nutzungsmöglichkeit jeweils deutlich erhöht. Das abströmende Heißgas wird nicht über Dach entsorgt sondern effizient zur Raumheizung genutzt. Die im Brennerabgas von Öl- und Gasheizungen enthaltene Restwärme kann effizient für die Raumheizung genutzt werden.The overall efficiency of thermal post-combustion systems as well as of fixed or movable preheating tunnels as well as the efficiency of thermal strip accumulators for conveyor systems is significantly increased by the additional use possibility. The outflowing hot gas is not disposed of over the roof but used efficiently for space heating. The residual heat contained in the burner exhaust of oil and gas heaters can be efficiently used for space heating.

Durch die spitzdachförmige – oder bogenförmige Abstrahlfläche bildet sich in diesem Bereich ein Wärmestau, der den heizunwirksamen konvektiven Wärmeübergang minimiert. Der Strahlungsanteil und damit der Wirkungsgrad der Deckenstrahlelemente wird durch deutlich gesteigert. Ein vergleichbarer Effekt wird durch seitlich angeordnete senkrechte oder schräge Bleche erreicht. Luftstromabweiser verhindern, dass der Wärmestau durch Zugluft aufgelöst wird. Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen wird durch einen annähernd waagerechten Leitungs- und damit mittleren Gas-Strömungsverlauf (36) begünstigt.Due to the pointed roof - or arched radiating surface forms in this area a heat accumulation, which minimizes the heat ineffective convective heat transfer. The proportion of radiation and thus the efficiency of the radiant ceiling elements is significantly increased. A comparable effect is achieved by laterally arranged vertical or oblique sheets. Air deflectors prevent heat accumulation from being dissipated by drafts. The effectiveness of these measures is determined by an approximately horizontal line and thus average gas flow ( 36 ) favors.

Mit dem Gesamtkonzept ist es möglich die Restenergie einer konventionellen wassergefüllten Radiator-Büroheizung für die abgasbetriebene Beheizung einer Nachbarhalle zu nutzen. Ebenfalls ist es möglich die Abgaswärme von Prozessöfen oder Trocknern für Heizzwecke einzusetzen.With the overall concept, it is possible to use the residual energy of a conventional water-filled radiator office heating system for the exhaust-gas-heated heating of a neighboring hall. It is also possible to use the exhaust heat from process ovens or dryers for heating purposes.

Die Beheizung durch die Nutzung von Abgaswärme ist auch in Bereichen möglich, die durch Brandwände vom Aufstellort der wärmeliefernden Öfen oder Trockner abgetrennt sind.The heating by the use of exhaust heat is also possible in areas that are separated by firewalls from the installation of the heat-producing stoves or dryers.

Liste der zugehörigen ZeichnungenList of related drawings

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BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Thermoprozesstechnische EinrichtungThermo-technical device
22: Zu beheizender KörperTo be heated body
33: Heizrelevanter Bereich bzw. heizwirksam wärmeabgebende FlächeHeating-relevant area or heat-emitting area
44: Heizirrelevante Fläche der heizrelevanten Fläche gegenüberliegendHeating irrelevant surface of the heating-relevant surface opposite
55: Heizirrelevante Fläche, der heizrelevanten Fläche nicht gegenüberliegendHeating-irrelevant area, not opposite the heating-relevant area
66: Trapezblechkanal-DeckenstrahlmodulTrapezoidal sheet metal duct ceiling beam module
77: Seitlicher KonvektionsverlustLateral convection loss
88th: Konvektion an der KanalunterseiteConvection at the channel bottom
99: Warmes nicht brennbares Gas oder GasgemischHot non-combustible gas or gas mixture
1111: Wirksame WärmedämmungEffective thermal insulation
1212: Wellenförmige OberflächeWavy surface
1313: Bereich mit hoher GastemperaturHigh gas temperature area
1414: Bereich mit niedriger GastemperaturLow gas temperature area
1515: Radiatorflächeradiator surface
1616: Ofenoven
1717: Gasdurchströmte HeizeinrichtungGas flowed heater
1818: elektrische Heizeinrichtungelectric heating device
1919: zu beheizende HalleHall to be heated
2020: Umgebungsluftambient air
2121: Waagerecht verlaufende AbgasableitungHorizontal exhaust gas discharge
2222: Deckenstrahl-Kanalmodul mit seitlichen KonvektionsbarrierenCeiling jet duct module with lateral convection barriers
2323: Deckenstrahl-Kanalmodul mit seitlichen Konvektionsmodulen und LuftstromabweiserCeiling jet duct module with side convection modules and air deflectors
2424: Deckenstrahl-Kanalmodul mit LuftstromabweiserCeiling jet duct module with air deflector
2525: Deckenstrahl-Kanalmodul mit horizontaler Unterseite ohne Konvektionsbarriere und LuftstromabweiserCeiling jet duct module with horizontal bottom without convection barrier and air deflector
2626: Deckenstrahl-Kanalmodul mit spitzdachförmiger Unterseite ohne Konvektionsbarriere und LuftstromabweiserCeiling jet duct module with pointed roof-shaped underside without convection barrier and air deflector
2727: Deckenstrahl-Kanalmodul mit gebogener Unterseite ohne Konvektionsbarriere und LuftstromabweiserCeiling jet duct module with curved bottom without convection barrier and air deflector
2828: Konvektionsbarriereconvection barrier
2929: LuftstromabweiserLuftstromabweiser
3030: Freie ThermikFree thermals
3131: Wärmestrahlungthermal radiation
3232: Geführte ThermikGuided thermals
3333: Luftströmungairflow
3434: Unterseite der UmfassungBase of the enclosure
3535: höchste Punkt auf der Unterseite der wärmeabgebenden Flächehighest point on the underside of the heat-emitting surface
3636: Annähernd waagerechte GasströmungApproximately horizontal gas flow

Claims

Heizwirksame Energierecyclingeinrichtung, characterized in that at least part of its outer surface in the operating state heat dissipates heat to heat surfaces or rooms or halls or bodies or their combination exclusively or together with other facilities in whole or in part, and characterized in that the essential portion of their heat-effective Heat output over at least a portion of its outer surface is discharged. and characterized in that the substantially heat radiating part of the outer surface has direct contact with the atmosphere of the surrounding area of the heating energy recycling device and characterized in that the substantial part of the thermal energy for the operation of the device is supplied via a non-combustible gas or a non-flammable gas mixture is whose heat-effective heat content essentially comes from combustion exhaust gases and / or process gases from another heat engineering equipment or more heat engineering equipment, with or with which steadily or in batches supplied solid or liquid goods or substances are heated. and characterized in that this gas or the gas mixture flows through the heating energierecycling device wholly or partly, wherein the gas temperature between the inlet and outlet decreases during the heating operation and characterized in that the average total heat transfer coefficient of all wall sections and material layers between the hot gas-conducting interior and the Down radiating heat-emitting outer surfaces in each heat-active portion of the device is at least ten times greater than the average heat transfer coefficient of all wall sections and material layers, which are arranged between the identical hot gas-carrying inner area and the respective overlying upwardly facing outer boundary surface of the device.

Heating effective energy recycling device according to claim 1, characterized in that a substantial part, preferably in the long term at least 20%, of the heat-effective heat content for the operation of the device from the exhaust gas of a thermal exhaust air purification plant originates.

Heating effective energy recycling device according to claim 1, characterized in that it has facilities that serve the drainage or collection of accumulating in the interior of the device condensates or other liquids

Heizwirksame Energierecyclingeinrichtung according to claim 1, characterized in that it comprises at least two heating elements or heating sections or heating components and characterized in that at least two heating elements or heating sections or heating components with respect to the gas flow are arranged one behind the other and characterized in that the heating elements or sections or components in at least two different versions are present.

Heating effective energy recycling device according to claim 1, characterized in that inner sides of heating-relevant wall elements have different convection in different embodiments and characterized in that the inside average heat transfer coefficient of a heating relevant wall element or more heating relevant wall elements is lower at the intended high gas temperature range than intended lower gas temperature range. and characterized in that the inner regions of the different embodiments have different cross-sections or different surface finishes or different baffles or different other flow-influencing devices or different combination of these embodiments.

Heat-efficient energy recycling device according to claim 1, characterized in that a substantial portion of the heat energy for operating the device, preferably at least 20% in the long term, this is supplied by the warm exhaust of another means for the use of energy loss.

Heating effective energy recycling device according to claim 1, characterized in that a substantial proportion of the heat energy for operating the device, preferably at least 20% in the long term, this is supplied by the warm exhaust of a strip accumulator with means for band heating and / or preheating.

Heating efficient energy recycling device according to claim 1, characterized in that the non-flammable gas or non-flammable gas mixture originates from one or more devices located in a different space than the heat-efficient energy recycling device, the spaces or areas being defined either by architectural or chemical means functional elements are delimited from one another or the distance between the combustion devices and the heating energy recycling device is at least 20 m.

Heating effective energy recycling device according to claim 1, characterized in that their heat-emitting surface area for heating purposes has at least one enclosure or a frame or a circumferential edge whose bottom is averaged arranged at least 50 mm lower than the highest point on the underside of the covered heat-emitting surface or the Bottom of the covered heat-emitting surfaces.

Heizwirksame Energierecyclingeinrichtung according to claim 1, characterized in that their heating purposes for heating purposes area ratio has at least one enclosure of vertically or obliquely arranged sheets or other sheet-like construction elements and characterized in that these comprehensive sheets and construction elements are suitable, the lateral outflow of the heating at the bottom Energy recycling device to convectively reduce heated air and / or to divert air currents occurring in the ambient space of the heating surfaces in the heat-emitting area.

Heating efficient energy recycling device according to claim 1, characterized in that its supply line is provided with a device which removes the thermal insulation of the supply line from a less than 1000 mm long Dämmbereich to allow in the uninsulated thereby the automatic area or closing a fire protection.