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Warmluftheizungsanlage mit Zwangumlauf der Luft Die Erfindung betrifft
eine Warmluftheizungsanlage mit Zwangumlauf der Luft zwischen den zu beheizenden
Räumen und einem etwa mittig zu diesen gelegenen Raum, dem durch einen Lufterhitzer
Wärme zugeführt wird.
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Es sind bereits Anlagen zur Warmluftbeheizung von mehreren Räumen
bekannt, bei denen einem im oberen Teil eines mittig gelegenen kleinen Raumes angebrachten
Wärmetauscher als Lufterhitzer, der von einer entfernt gelegenen Heizquelle gespeist
wird, Luft zugeführt und erwärmt zu den Räumen einer Wohnung oder eines Hauses über
Kanäle oder Öffnungen im oberen Teil der die Räume begrenzenden Wände weitergeleitet
wird. Die abgekühlte Luft strömt dabei über Öffnungen im unteren Teil der Raumwände
in den unteren Teil des den Lufterhitzer enthaltenden mittigen Raumes zurück. Dieser
kleine mittige Raum mit Lufterhitzer ist nicht bewohnbar und mit sehr kleinen Abmessungen
ausgeführt, um den nicht nutzbaren Raum, den er einnimmt, auf das kleinste Maß zu
beschränken.
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Derartige Warmluftheizungsanlagen müssen, wenn sie etwas Beharrungsvermögen
haben sollen, mit einer ArtW ärmespeicherung in dem mittleren Raum arbeiten, die
aber in kleinen Räumen nicht gegeben ist. Ohne ein Beharrungsvermögen der Anlage
sinkt aber die Temperatur in den Räumen rasch ab, wenn z. B. zufällig Unterdruck
eintritt oder die Temperatur des den Lufterhitzer beaufschlagenden Wärmeträgers
absinkt.
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Außerdem wird bei diesen bekannten Anlagen die Warmluft über einen
gemeinsamen Ventilator den zu beeinflussenden Räumen zugeführt, und die Temperatur
in jedem dieser Räume ist meist unabhängig von der der anderen Räume einzustellen.
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Duzch die Erfindung werden diese Nachteile der bekannten Anlagen dadurch
vermieden, daß bei einer Warmluftheizungsanlage nach der eingangs angeführten Gattung
der mittig gelegene Raum ein Wohnraum ist, dem durch Öffnungen in seinem oberen
Teil Warmluft von dem Lufterhitzer und durch Öffnungen in dem unteren Teil der Begrenzungswände
nach den ringsum gelegenen, zu beheizenden Räumen Umlaufluft aus diesen Räumen derart
zugeführt wird, daß sich die Umlaufluft mit der Warmluft mischt und diese Mischluft
über Öffnungen im oberen Teil der Wände zwischen dem mittleren Raum und den angrenzenden
Räumen sowohl diesen Räumen als auch einem außerhalb des mittleren Raumes gelegenen
und den Lufterhitzer enthaltenden Raum zugeführt wird. Ferner ist für den Zwangumlauf
der Luft den zu beheizenden Räumen je ein für sich steuerbarer Ventilator zugeordnet.
Eine in dieser Weise ausgebildete Warmluftheizungsanlage bietet folgende Vorteile:
1. Die gesamten Wärmeverluste durch die Raumdecken und durch natürliche Entlüftung
(Entweichen im oberen Teil der Türeinfassungen) werden herabgesetzt, da der mittig
gelegene Raum in seinem oberen Teil als Wärmeschleuse wirkt, die auf 5 bis 10% der
gesamten Deckenfläche aller zu beheizenden Räume beschränkt ist. Die bekannten Heizungsanlagen,
bei denen Warmluft hoher Temperatur in der Nähe der Decke abgeführt wird, bewirken
die Bildung einer nicht ausnutzbaren, streuenden Wärmeschleuse unter der gesamten
Deckenfläche. Die bei der Anlage nach der Erfindung erreichte Begrenzung der Wärmeschleuse
und die in den oberen Luftschichten der beheizten Räume herrschende, im Vergleich
mit bekannten Anlagen niedrigere Temperatur ergibt dabei kleinere Wärmeverluste
durch die Raumdecken und Oberteile der Wände.
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2. Durch die Anordnung von je einem besonderen Ventilator oder Schraubengebläse
in den Warmlufteinlässen der einzelnen Räume wird eine große Wirtschaftlichkeit
des Betriebes bei erleichterter Temperaturregelung in den verschiedenen Räumen ermöglicht.
Diese gewährleistet
eine gute Verteilung der Luftabgabe zwischen
jeder Abströmstelle, besonders bei veränderlichem Betrieb, was bei der Anordnung
eines einzigen Ventilators für alle Räume nicht gegeben ist.
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3. Durch die vorerwähnten Ventilatoren oder Gebläse bei den einzelnen
Räumen kann in den Warmluftströmen mit niedrigem Druck, d. h. mit geringerem Geräusch,
gearbeitet werden. Die dadurch ausgeglichenen Reibungsverluste ermöglichen eine
Vergrößerung der gesamten umgewälzten Luftmenge und eine Verringerung der Antriebskraft.
Die größere Warmluftmenge ermöglicht wiederum, die Warmluft den verschiedenen Räumen
mit nur geringer Temperaturerhöhung an den Einlaßstellen der Luft gegenüber der
gewünschten Raumtemperatur einzuführen, woraus sich eine Verringerung der Wärmeverluste
durch die Raumdecken und natürliche Lufterneuerung durch Fensterspalten sowie Wandporosität,
ferner eine gleichmäßige Raumtemperatur und damit eine größere Behaglichkeit ergibt.
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4. Die Teilung der Luft in den Hauptteil der Umluft führende Ströme,
die den Lufterhitzer umgehen und von dem Warmluftstrom des Lufterhitzers unabhängig
sind, erleichtert die Wärmeverteilung und deren selbsttätige Einstellung bei verschieden
zu beheizenden Räumen.
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5. Der Warmluftstrom des Lufterhitzers kann durch natürliche Konvektion
entstehen, wenn die oberen und unteren nicht verschließbaren Öffnungen auf beiden
Seiten des Wärmeerzeugers ausgenutzt werden. Dies entspricht den Sicherheitsbedingungen,
insbesondere, wenn die Wärme durch Verbrennung eines festen Brennstoffes erzeugt
wird, wobei der Verbrennungsverlauf nicht genau regelbar ist. Es kommt vor, daß,
wenn ein kohlebeheizter Wärmetauscher mit verschließbaren Öffnungen seine Wärme
mittels eines Ventilators abgibt, die Gefahr der Überhitzung im Falle von Störungen
groß ist, besonders, wenn alle Öffnungen oder ein wesentlicher Teil davon verschlossen
sind.
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6. Schließlich ermöglicht der Wegfall von geschlossenen Kanälen jederzeit
die erforderliche Reinigung der den Warmluftstrom begrenzenden Flächen, was bei
geschlossenen Kanälen schwierig ist. Leichter zu reinigende Anlagenteile sind aber
Voraussetzung für gute hygienische Luftverhältnisse.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen beschrieben, und zwar zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf eine
Warmluftheizungsanlage für mehrere zu beheizende Räume einer Wohnung, Fig. 2 einen
senkrechten Schnitt durch die Anlage nach der Linie A -A in Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht der Trennwand zwischen dem mittig gelegenen Raum und einem anderen,
zu beheizenden Raum, Fig. 4 einen waagerechten Schnitt durch die Trennwand nach
der Linie B-B in Fig. 3, Fig.5 einen senkrechten Schnitt durch den Lufterhitzer,
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Warmluftheizungsanlage für eine Stockwerkwohnung,
Fig. 7 einen- senkrechten Längsschnitt durch ein mit Wohnungen nach Fig. 6 ausgestattetes
Gebäude nach der Linie C-C in Fig. 6, Fig. 8 einen senkrechten Querschnitt durch
das Gebäude nach der Linie D-D in Fig. 6, Fig. 9 und-10-im senkrechten Schnitt und
in Draufsicht eine Klappenanordnung zur Regelung der Warmluftführung und Fig. 11
einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung zum Einführen von Warmluft mit
Hilfe eines Ventilators.
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Die Warmluftheizungsanlage ist in Fig. 1 in einem Einfamilienwohnhaus
dargestellt, das eine als Speiseraum dienende Eingangshalle 1, ferner drei Räume
2, 3, 4, ein Badezimmer 5 und eine Küche 6 enthält. Die Eingangshalle ist hierbei
ein mittig gelegener Raum, der von den anderen Zimmern und der Küche umgeben ist.
Diesem mittigen Raum 1 wird Wärme von einem Lufterhitzer 8 zugeführt, der in dem
zwischen Küche 6 und Eingangshalle 1 angeordneten senkrechten Schacht 7 untergebracht
ist. Der Lufterhitzer kann beispielsweise aus einem mit Heizrippen ausgestatteten
Rohrkörper bestehen, der von den Feuergasen eines Gasbrenners oder von Dampf oder
Warmwasser einer örtlichen oder städtischen Wärmeverteilanlage durchströmt wird.
Für den Fall einer örtlichen Gasfeuerung ist zur Abführung der Heizgase ein Abzugsrohr
9 vorgesehen. Der Schacht 7 ist an seiner der Küche 6 zugewendeten Schmalseite mit
einer Reinigungsklappe 10 ausgestattet und steht mit der Halle 1 über zwei durch
Schutzgitter abgedeckte Öffnungen 11, 12 (vgl. Fig. 2) in Verbindung, von denen
die Öffnung 11 in der Nähe der Raumdecke und die Öffnung 12 in der Nähe des Fußbodens
angeordnet ist. Der Schacht 7 ist in gleicher Weise mit der Küche 6 durch oben und
unten angeordnete Öffnungen verbunden.
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Zwischen der Eingangshalle 1 und dem Raum 2 ist entsprechend Fig.
3 und 4 durch eine beispielsweise im Kämpferbogen der Tür vorgesehene obere öffnung
13 eine Verbindung geschaffen, in die ein Ventilator 14 eingesetzt ist. Dieser kann
beiderseits durch Gitter 131, 132 abgedeckt sein, so daß die Öffnung 13 nicht
erkennbar ist. Die Halle 1 steht außerdem mit dem Zimmer 2 durch eine untere Öffnung
15 in Verbindung, die gleichfalls vergittert ist und in der Wand in Fußbodennähe
angeordnet ist.
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In gleicher Weise ist die Halle 1 mit dem Zimmer 3 über eine obere,
mit einem Ventilator 14 ausgestattete Öffnung 16 und eine untere Öffnung
17
verbunden (Fig. 1). Ferner ist zwischen der Halle 1 und dem Zimmer 4 eine
obere, ebenfalls mit einem Ventilator 14 ausgestattete Öffnung 18 und eine untere
Öffnung 19 vorgesehen (Fig. 2). Auch das Badezimmer 5 ist in dieser Weise mit der
Halle 1 verbunden. In dem Schacht 7, der den Lufterhitzer 8 enthält, befindet sich
ein Ventilator 20, um den aufsteigenden Luftstrom zu beschleunigen (Fig.
5).
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Beim Betrieb der Anlage steigt die von dem Lufterhitzer 8 erwärmte
Luft in dem Schacht 7 nach oben, wobei diese Aufwärtsbewegung der Warmluft durch
den Ventilator 20 unterstützt wird. Die Wannluft strömt am oberen Ende des Schachtes
7 durch die Öffnung 11 in die Halle 1 und sammelt sich zunächst im oberen Teil des
durch die Halle 1 gebildeten mittigen Raumes an. Aus dem so geschaffenen Warmluftvorrat
wird die zur Erwärmung der Zimmer 2, 3 und 4 sowie des Badezimmers 5 erforderliche
Luft
mittels der Ventilatoren 14 entnommen, die in den oberhalb der Türen angeordneten
Verbindungsöffnungen 13, 16 und 18 für jedes Zimmer angeordnet sind.
Die auf diese Weise durch die oberen Öffnungen in die Zimmer 2, 3 und 4 sowie das
Badezimmer 5 eingeführte Warmluft verdrängt die in diesen Räumen abgekühlte Luft
nach dem Fußboden hin, von wo sie als Umlaufluft durch die unteren öffnungen
15, 17 und 19 dem mittigen Raum, der Eingangshalle 1, zugeführt
wird. Die Umlaufluft aus diesen Räumen mischt sich in der mittigen Halle 1 teilweise
mit der Warmluft, und diese Mischluft wird wiederum über die oberen Öffnungen 13,
16 und 18 den anderen zu beheizenden Räumen zugeführt. Der sich am Boden der Halle
1 sammelnde Teil der abgekühlten Luft strömt infolge des im unteren Teil des Schachtes
7 bestehenden Unterdrucks durch die Öffnung 12 im unteren Teil der Trennwand zwischen
der Halle 1 und dem Schacht 7 in diesen ein und wird durch den Lufterhitzer 8 von
neuem erhitzt.
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Die Ventilatoren 14, welche die Warm- oder Mischluft in die verschiedenen
Zimmer fördern, können entweder von Hand mittels gewöhnlicher Schalter 21 oder in
an sich bekannter Weise durch in den Räumen angeordnete Thermostaten 22 ein-und
ausgeschaltet werden (Fig.4). Beide Schaltarten können in Serie in der Stromleitung
zum Motor für den Ventilator 14 geschaltet sein. Der Ventilator 20, welcher die
Luft über den Lufterhitzer 8 drückt, wird entweder durch einen von Hand betätigten,
in der Halle 1 angeordneten Schalter 23 oder durch einen Thermostaten 24 ein- und
ausgeschaltet (Fig. 5). Der Thermostat 24, der in der Halle 1 vorgesehen ist, kann
zugleich die Zufuhr des Brennstoffes zum Lufterhitzer steuern, indem er beispielsweise
das Zufuhrventil für die Gasbrenner oder ein Einlaßventil 25 für die Zufuhr
von Dampf oder Warmwasser zu dem Lufterhitzer 8 überwacht.
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Die in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellte Warmluftheizungsanlage dient
zur Beheizung eines mehrgeschossigen Wohngebäudes, das ein Kellergeschoß 30 und
vier Stockwerke 31, 32, 33, 34 umfaßt. Innerhalb der einzelnen Stockwerke ist die
Anordnung die gleiche. Jedes Stockwerk umfaßt nach Fig. 6 eine Diele 36, an deren
einer Seite die Küche 37, das Badezimmer 38, das WC 39 und der Raum 40 und an deren
anderer Seite das Speisezimmer 41, der Salon 42 und ein Raum 43 liegen.
Im Gebäude ist ein gemeinsames Treppenhaus 44.
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Die Warmluftheizungsanlage umfaßt für jede Wohnung den mit 36 bezeichneten
mittleren Raum, der durch die Diele gegeben ist. Dieser Raum ist mit den übrigen,
ihn umgebenden Räumen durch obere öffnungen 13 verbunden, die im oberen Teil
der die einzelnen Räume von dem mittigen Raum 36 trennenden Wände angeordnet sind.
Außerdem ist der mittige Raum 36 durch Öffnungen 15 im unteren Teil der Trennwände
mit den übrigen Räumen verbunden. In den oberen Öffnungen 13 können ebenfalls motorisch
betriebene Ventilatoren 14 angeordnet sein, die mittels Handschalter oder Thermostaten
22 in den zu erwärmenden Räumen ein- und ausschaltbar sind.
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Die übereinandergelegenen mittigen Räume 36 der verschiedenen Stockwerke
können von einem beispielsweise im Kellergeschoß angeordneten, gemeinsamen Lufterhitzer
47 mit Warmluft versorgt werden. Dabei kann ein Ventilator 48 die Luft über
den Lufterhitzer 47 und weiter nach Erwärmung oder Wiedererwärmung in einem senkrechten
Verteilschacht 49 drücken. Dieser ist in jedem Stockwerk mit dem mittigen Raum 36
über eine obere Öffnung 50
(Fig. 8,9) verbunden. An seinem oberen Ende
steht der Verteilschacht 49 unmittelbar mit einem Rücklaufschacht 51 in Verbindung,
der mit seinem unteren Ende an den Einlaßstutzen des Ventilators 48
angeschlossen
ist. Dieser ist ferner durch ein Frischluftrohr 52 mit der Außenluft verbunden,
was nicht zur Erfindung gehört. Im Innern des Warmluftverteilschachtes 49 kann am
Auslaß des Lufterhitzers ein Thermostat angeordnet sein, durch den die Inbetriebnahme
oder das Abstellen des Lufterhitzers 47 gesteuert wird.
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Die oberen Öffnungen 50, durch welche der Verteilschacht 49 mit jedem
mittigen Raum in Verbindung steht, sind jeweils mit einem Verschlußglied, z. B.
mit einer Klappe 54, versehen. Diese Klappen können nach Fig. 9 und 10 durch einen
Elektromotor oder einen Elektromagneten 55 betätigt werden. Der Elektromotor oder
der Elektromagnet kann dabei durch einen Thermostaten 56 gesteuert werden, der jeweils
in dem mittigen Raum 36 angeordnet ist (vgl. Fig. 11). Der Lufteintritt durch die
jeweilige Öffnung 50 kann auch durch einen Ventilator 70 (Fig. 11)
unterstützt werden, desesn Motor 71 durch den Thermostaten 56 überwacht wird.
Die jeweilige Öffnung 50 wird in diesem Falle durch Klappen 72 abgeschlossen, die
ihrerseits genügend schwer sind, um zu verhindern, daß Warmluft unter dem Einfluß
des in dem Verteilschacht 49 herrschenden Überdruckes eintritt. Die Klappen öffnen
sich jedoch unter dem Einfluß des Luftstromes, der von dem Ventilator 70 erzeugt
wird.
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Die Warmluftheizungsanlage nach Fig. 6 bis 11 arbeitet in folgender
Weise: Der Ventilator 48 drückt die Luft, die teilweise aus dem Rücklaufschacht
51 kommt, teilweise aus dem Frischluftrohr 52 kommen kann, durch den Lufterhitzer
47. Die den Lufterhitzer verlassende Warmluft gelangt in den senkrechten Verteilschacht
49 und durchströmt diesen von unten nach oben. Dabei hat die Luft in diesem
Schacht einen gewissen Überdruck gegenüber dem Luftdruck in den zu erwärmenden Räumen.
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In den einzelnen Stockwerken ist die jeweilige Einlaßöffnung
50 für den Eintritt von Warmluft in den mittigen Raum 36 geöffnet oder geschlossen,
je nachdem die Temperatur in diesem Raum höher oder tiefer im Vergleich zu einer
bestimmten Bezugstemperatur ist. Wenn beispielsweise der in einem mittigen Raum
36 in der Nähe der Decke befindliche Thermostat 56 auf eine Temperatur von 35° C
eingestellt ist und die Temperatur dieses mittigen Raumes niedriger ist als 35°
C, wird durch den Thermostat ein Stromkreis für den Elektromagneten 55 (Fig. 9)
geschlossen, wodurch dessen Kern unter Zusammendrückung der Feder 61 angezogen wird.
Hierdurch wird die Stange 62 senkrecht verstellt, die ihrerseits über Hebel 63 (Fig.
9, 10) die Klappen 54 im öffnenden Sinne betätigt. Die Warmluft wird auf diese Weise
infolge des geringen überdruckes im Schacht 49 in den betreffenden mittigen Raum
36 eingelassen.
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Wenn in jedem Stockwerk in dem mittigen Raum 36 die durch die auf
85° C erwärmte Luft herangebrachte Wärmemenge diejenige der auf 35° C erhitzten
Luft in den zu erwärmenden Räumen überschreitet, wird die Temperatur des mittigen
Raumes
über 35" C ansteigen. Der Thermostat unterbricht alsdann
den Strom für den Elektromagneten 55, so daß die Feder 61 die Klappen 54 schließt.
Die auf 851 C erwärmte Luft, die von unten nach oben in dem Schacht 49 emporsteigt
und durch die öffnungen 50 nicht eingelassen wird, gelangt über das obere
Ende des Schachtes 49 in den Rücklaufschacht 51 und wird infolge des Unterdruckes
am Ansaugstutzen des Ventilators 48 von diesem angesaugt. Sie wird dann in an sich
bekannter Weise mit einer Frischluftmenge gemischt, die durch das Rohr 52 (Fig.
8) herangeführt wird und in den Kreislauf gelangt.