DE1604054A1

DE1604054A1 - Raumheizgeraet mit Luftumwaelzeinrichtung

Info

Publication number: DE1604054A1
Application number: DE19651604054
Authority: DE
Inventors: Jackson Harold Ernest
Original assignee: Tecalemit Ltd
Current assignee: Tecalemit Ltd
Priority date: 1964-03-26
Filing date: 1965-03-24
Publication date: 1969-10-02
Also published as: SE304831B; DK115206B; DE1604054B2; BE661718A; US3323581A; NO115544B; GB1092653A; NL6503827A

Description

Die Erfindung betrifft ein Raumheizgerät mit einem kontinuierlich erwärmten Wärmetauscher, mit einer intermittierend arbeitenden Luftumwälzeinrichtung für die Führung der Luft aus dem zu heizenden Raum durch den Wärmetauscher und mit einem am Lufteinlaß des Raumheizgerätes und in dichter Nähe zu dem Wärmetauscher angeordneten einstellbaren Thermostaten für die Steuerung der Einschaltdauer der Luftumwälzeinrichtung in Abhängigkeit von der Einlaßlufttemperatur.

Bei bestimmten Raumheizgeräten wird die Luft aus dem zu beheizenden Raum durch einen -Lüfter über einen Wärmetauscher abgezogen und dann in den Raum zurückgeleitet. Um in dem Raum eine verlangte gleichbleibende Temperatur aufrechtzuerhalten, können derartige Geräte thermostatisch gesteuert sein. Zu diesem Zweck kann ein Temperaturfühler in dem Lufteinlaß der Heizeinrichtung so angeordnet sein, daß er der aus dem Raum eintretenden Luft ausgesetzt ist. Hat der Temperaturfühler eine vorherbestimmte Temperatur erreicht, so schaltet er den

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Unterlagen (Art. 7 § 1 Abs. k Ur. I Satz 3

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Lüfter ab. Ist die Raumtemperatur hinreichend abgesunken und hat der Temperaturfühler eine vorbestimmte niedrigere Temperatur angenommen, so schaltet er den Lüfter wieder ein. Ein Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß, nachdem der Lüfter angehalten worden ist, die Temperatur rings um den Temperaturfühler infolge von Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvektion von dem Wärmetauscher bestrebt ist anzusteigen, was dazu führen kann, daß der zugehörige Thermostat auf Temperaturänderungen in dem zu erwärmenden Raum mit Verzögerung anspricht, so daß die Änderungen der Raumtemperatur merklich größer sind als der nominelle Ansprechbereich des Thermostaten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und ein Raumheizgerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das auf die Änderungen der Raumtemperatur ohne nennenswerte Verzögerung anspricht, was erfindungsgemäß erreicht wird durch eine an sich bekannte Zusatz-Heizeinrichtung für den Temperaturfühler des Thermostaten zum Ausgleich der Beeinflußung durch den Wärmetauscher, welche Zusatzheizeinrichtung gemeinsam mit der Luftumwälzeinrichtung ein— bzw. ausgeschaltet wird, und durch eine gegenüber dem tatsächlichen Arbeitspunkt des Thermostaten um den von der Kompensationsheizeinrichtung erzeugten Temperaturanstieg verschobene Einstellskala für den Thermostaten. Das Temperaturfühlerelement ist dabei in dem Lufteinlaß des Heizgerätes in an sich bekannter Weise quer zur Luftdurchflußrichtung angeordnet. Die Zusatzheizeinrichtung für den Temperaturfühler des Thermostaten ist eine Heizspule, die einen Teil des Temperaturfühlers umgeben kann.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung für die Erwärmung eines Raumes saugt ein elektrischer Lüfter Luft aus dem Raum und leitet sie über flüssigkeitserhitzte

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Wärmetauscherelemente, von wo die erhitzte Luft dann in den Raum zurückgeleitet wird. Der Betrieb des Lüfters und einer in dessen Nähe angeordneten Zusatz-Heizeinrichtung wird durch einen Thermostaten gesteuert, der an der Vorderseite des Lüfters angeordnet ist. Sind der Lüfter und die Zusatz-Heizeinrichtung ausgeschaltet, so steigt die Temperatur des Thermostaten entsprechend der Wärmeleitung , Wärmestrahlung und Konvektion von dem Wärmetauscher über die des Raumes an, und ist der Lüfter eingeschaltet, so ist der Thermostat bestrebt, sich entsprechend der niedrigeren Temperatur der aus dem Raum einströmenden Luft abzukühlen, doch ist die Zusatzheizeinrichtung in ihrer Leistung so ausgelegt, daß sie einen Ausgleich für diesen Temperatürabfall schafft.

Dadurch, daß der Thermostat auf eine höhere Temperatur als die erwünschte Raumtemperatur - nämlich um einen Betrag, der gleich dem Temperaturanstieg des Thermostatfühlers durch die Zusatz-Heizeinrichtung ist - eingestellt wird, kann die Anordnung gemäß der Erfindung dazu gebracht werden, die Raumtemperatur innerhalb ihres Ansprechbereiches mit einer minimalen Verzögerung zu steuern.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel, bei dem ein Thermostat mit einem Ansprechbereich von etwa 0,5° C (1° P) verwendet wurde, konnte festgestellt werden, daß bei der Überwachung einer Raumtemperatur bei etwa 21° C (70° P) die Temperatur rings um den Thermostaten sich um etwa 1,3° C (3° F) erhöhte, sobald der Lüfter abgeschaltet worden war. Die Zusatzheizeinrichtung war so eingerichtet, daß sie einen ähnlichen Temperaturanstieg hervorrief, wenn der Lüfter eingestellt war, und durch Einstellung des Thermostaten auf eine Betriebstemperatur von etwa 22° C (72° P) wurde die Raumtemperatur innerhalb eines BereL ches von 20;5° C (69° F) und etwa 21° C (70° P) gehalten. Im Vergleich hierzu konnte bei einer ähnlichen Vorrichtung, je-

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doch ohne die Zusatz-Heizeinrichtung und mit Einstellung des Thermostaten auf eine Betriebstemperatur von etwa 20,5° C (69° F), die Raumtemperatur durch den nicht ausgeglichenen Temperaturanstieg rings um den Thermostatfühler, wenn der Lüfter ausgeschaltet war, bis zu einer Temperatur von etwa 19° C (66° F) abfallen, bevor die Temperatur des Thermostatfühlers auf etwa 20,5° C (69° F) absank. In diesem Falle konnte - obwohl der Thermostat eine Ansprechgenauigkeit von etwa 0,5° C (1° F) hatte - die Raumtemperatur um etwa 1,8° C (4° F) schwanken.

Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung soll·die Zusatz-Heizeinrichtung den Thermostatfühler umgeben oder dicht neben diesem angeordnet sein. Die Wärmetauscherelemente können von Wasser oder von gasförmigen Heizmedien durchflossen sein.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Raumheizgerätes mit entfernter vorderer Abdeckung,

Fig. 2 eine Ansicht des Gerätes ähnlich Fig. 1, jedoch mit vorderer Abdeckung,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Teilschnitt gemäß Schnittlinie V-V in Fig. 1 und

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Pig. 6 einen schematischen elektrischen Stromlaufplan für das Heizgerät.

Das dargestellte Raumheizgerät ist geeignet für den Einbau*in ein Heißwasser-Zentralheizungssystem mit Leitungen geringen Durchmessers, um Luft in einem beliebigen Raum, in dem das Gerät angeordnet ist, umzuwälzen und zu erwärmen.

Das Gerät hat ein langgestrecktes Gehäuse 1 von im allgemeinen rechteckiger Bauweise mit einer oberen Kammer 2, die mit einer unterer Kammer 3 verbunden ist. An der Vorderseite des Gehäuses 1 hat die obere Kammer 2 einen Luftaustritt 4, der mit Jalousien 5 abgedeckt ist, und die untere Kammer 3 besitzt einen Lufteinlaß 6, ebenfalls mit Jalousien 7.

Innerhalb der oberen Kammer 2 ist ein Flüssigkeits-Wärmetauscher 8 angeordnet in Form eines mit radialen Kühlrippen versehenen Rohres, durch das heißes Wasser als Wärmequelle umgewälzt wird und das sich über die Länge der oberen Abteilung erstreckt. Beim Einsatz des Heizgerätes wird der Wärmetauscher 8 an die Rohranlage eines Zentralheizungssystems mit Zwangsumlauf angeschlossen.

Die untere Kammer 3 enthält ein Paar Querstrom-Walzen-Lüfter zylinder 9, die sich über die Länge des Lufteinlaßes 6 erstrecken. Die Lüfterzylinder 9 sind in Lagern 10 drehbar montiert und durch eine Welle 11 so verbunden, daß sie als eine gemeinsame Einheit umlaufen können.

Die Lüfterzylinder 9 sind mit Schaufeln 12 versehene Rotoren, wobei sich die Schaufeln 12 zwischen Endscheiben 13 erstrecken, die die Enden des Zylinders 9 abschließen. Die Schaufeln 12 haben Außenränder 14 und Innenränder 15, zwischen denen jede Schaufel eine konkave Leitfläche 16 be-

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sitzt. Beim Betrieb dieser Lüfter wird Luft von dem Lufteinlaß 6 zu dem Auslaß 4 geleitet, wobei sie mindestens zweimal durch die Rotorschaufeln 12 hindurchgeht, und zwar stets in einer Richtung quer zu der Rotorachse.

An einer Stelle am Ende des Gehäuses 1 ist ein elektrischer Induktionsmotor 17 angeordnet, der mit den Lüfterzylindern 9 über einen Achsstumpf 18 antriebsmäßig verbunden ist. Der Motor 17 kann unter der Steuerung eines Schalters 19 mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben werden.

An einer Stelle am anderen Ende des Gehäuses 1 ist ein einstellbarer elektrischer Thermostat 20 angeordnet mit einem Temperaturfühler 21 in Form eines Rohres, das sich entlang der Vorderseite eines der Lüfterzylinder 9 so erstreckt, daß es der Strömung der durch den Lufteinlaß 6 während der Drehung der Lüfterzylinder 9 eingesaugten Luft ausgesetzt ist. Der rohrförmige Temperaturfühler 21 enthält eine geeignete temperaturempfindliche Flüssigkeit und ist über ein Röhrchen 22 geringen Durchmessers an eine flexible Balgkapsel, wie ein WeI!rohrelement, angeschlossen, die innerhalb des Gehäuses des Thermostaten 20 angeordnet ist. Die Arbeitsweise eines derartigen Thermostaten zum Öffnen und Schließen eines Paares von Schaltkontakten TSC (Fig. 6) ist an sich bekannt und braucht deshalb nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Der Thermostat 20 besitzt einen Einstellknopf 23, durch den die Betriebstemperatur auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.

Angrenzend an den Thermostaten 20 ist eine Zusatz-Heizeinrichtung 24 angeordnet, die den Endabschnitt des rohrförmigen Temperaturfühlers 21 umgibt. Dies ist im folgenden näher beschrieben.

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Oberhalb und an einer Seite des Thermostaten 20 ist ein wärmeempfindlicher Ausschalter 25 mit einem Paar wärmeempfindlicher Kontakte TCC angeordnet. Der Schalter ist in gutem Wärmekontakt mit dem Wärmetauscher 8 montiert und dient dazu, die Stromzufuhr zu dem Motor 17 zu unterbrechen, bis der Wärmetauscher 8 eine vorbestimmte erhöhte Temperatur erreicht hat.

Der elektrische Stromkreis des Heizgerätes ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Der Stromkreis enthält ein Paar Wechselstromanschlußklemmen IP, zwischen denen, in Reihe hintereinandergeschaltet, ein Motordrehzahl-Steuerwiderstand R, überbrückt von dem Schalter 19, die Wicklung 17W des Motors 17, die Kontakte TCC des Wärmeausschalters 25, die Kontakte TSC des Thermostatschalters 20 und die . dem Temperaturfühler 21 zugeordnete Zusatz-Heizspule 24 angeschlossen sind.

Das Heizgerät arbeitet folgendermaßen. Durch eine geeignete Heizquelle, wie z.B. einen durch Heizöl betriebenen Dampfkessel, der einen Teil eines Zentralheizungssystems bildet, erhitztes Wasser wird durch den Wärmetauscher 8 geleitet, und wenn die Temperatur des Wärmetauschers ausreichend hoch ist, schließen die Kontakte TCC des Wärmeausschalters. Die Wärmeüberwachungseinrichtung betätigt außerdem eine nicht dargestellte Schalteinrichtung für die Zufuhr von Wechselstrom, und wenn sie gedreht wird, um die Wechselstromquelle mit dem Heizgerät zu verbinden, wird der Motor 17 eingeschaltet und die Lüfterzylinder 19 werden in Drehung versetzt, vorausgesetzt, daß die Thermos tatkontakte TSC geschlossen sind. Sind die Kontakte TSC geschlossen, so wird durch die Drehung des Lüfterzylinders 9 Luft durch den Lufteinlaß 6 eingesaugt, strömt durch die Schaufeln der Lüfterzylinder 9 hindurch und von dort

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weiter über den Wärmetauscher 8. Die so erhitzte Luft verläßt sodann das Heizgerät durch den Auslaß 4. Wenn die in den Einlaß 6 eintretende Luft eine Temperatur erreicht hat, die abhängig ist von der Einstellung des Thermostatsteuerschalters 23, öffnen die Kontakte TSC, wobei öie die Wechselstromzufuhr zu dem Motor 17 abschalten, so daß die Luftumwälzung durch das Heizgerät aufhört.

Der Temperaturfühler 21 ist neben dem Lufteinlaß 6 angeordnet, ist jedoch aufgrund örtlicher Strahlung, Konvektion und Wärmeleitung von dem Wärmetauscher 8 her bestrebt, eine Temperatur anzunehmen, die höher ist als die Raumtemperatur in dem Raum, in dem das Heizgerät angeordnet ist. Wenn die Temperatur in dem Bereich des Temperaturfühlers 21 hinreichend abfällt, schließen die Kontakte TSC* wieder, wobei sie die Wechselstromzufuhr zu dem Motor 17 wieder herstellen, so daß die Luft wieder zwangsweise durch das Heizgerät umgewälzt wird. Da die durch den Lufteinlaß 6 eintretende Luft eine geringere Temperatur'als der Temperaturfühler 21 hat, würde sie bei Fehlen der Zusatz-Heizeinrichtung 24 den Temperaturfühler 21 abkühlen, was jedoch dadurch verhindert wird, daß durch Schließen der Kontakte TSC die rings um den Temperaturfühler 21 angeordnete Heizspule 24 unter Strom gesetzt wird.

Die Heizspule der Zusatz-Heizeinrichtung 24 ist so ausgelegt, daß sie, wenn sie unter Strom gesetzt wird, den Temperaturabfall des Temperaturfühlers 21 ausgleicht, der bei Fehlen der Zusatz-Heizeinrichtung eintreten würde." Ist die Temperatur im Bereich des Temperaturfühlers 21 ausreichend angestiegen, so öffnen die Kontakte TSC wieder und schalten die Wechselstromzufuhr zu dem Motor 17 und zu der Zusatz-Heizeinrichtung 24 ab.

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Somit bestehen die Wirkungen der Zusatz-Heizeinrichtuhg 24, wenn der Lüftermotor 17 arbeitet, und die der örtlichen Erwärmung des Temperaturfühlers 21 durch den Wärmetauscher 8, wenn der Lüftermotor nicht arbeitet, darin, die örtliche Umgebungstemperatur im Bereich des Temperaturfühlers 21 auf einem fühlbar gleichbleibenden Wert einige Grade oberhalb der Temperatur des umgebenden, zu erhitzenden Raumes zu halten. So kann durch die Einstellung des Thermostaten 20 auf diese höhere, entsprechend festgelegte Arbeitstemperatur die Raumtemperatur auf der gewünschten Höhe innerhalb des Ansprechbereiches des Thermostaten gehalten werden. Ohne die Zusatz-Heizeinrichtung 24 würde wie vorstehend ausgeführt - die Raumtemperatur über einen Bereich schwanken, der bedeutend breiter ist als der Ansprechbereich des Thermostaten.

Die Jalousien 5 am Auslaß des Raumheizgerätes -sind um einen geringen Winkel nach oben angekippt dargestellt. Man hat ({festgestellt, daß bei Verwendung von Kunststoffmaterial ein Winkel von ca 10° gegen die, Horizontale zufriedenstellende Resultate liefert. Dieses Schrägstellen sichert eine Trennung der Einlaß- und Auslaßströme des Heizgerätes· in einer sehr wirksamen Weise. Die Jalousien 7 des Lufteinlaßes 6 sind abwärts gekippt, um die Lüfterschaufeln 'vor Schaden zu bewahren und um an der Vorderseite des Heizgerätes die Turbulenz möglichst gering zu halten.

Ein Heizgerät der dargestellten Art kann mit sehr kompakten Abmessungen hergestellt werden und hat dennoch eine ganz wesentliche Heizleistung. In einer Ausführungsform hat das Gehäuse 1 des Gerätes Außenabmessungen von ca. 60 χ 23 χ 13 cm. Die Heizleistung beträgt bei einer Wasserumlaufmenge durch den Wärmetauscher 8 von ca. 6,8 l/min und einer Wassertemperatur von etwa 55° C (100° F) über der

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umgebenden Raumtemperatur mindestens etwa 25OO kcal (10 OOO BTU) pro Std. bei einer Lüfterdrehzahl von 1300 Umdrehungen pro Minute.

Bei dem oben beschriebenen Raumheizgerät könnte die Heizspule der Zusatzheizeinfichtung 24 längsseits dicht neben dem Temperaturfühler 21 angeordnet sein, statt diesen zu umgeben. Außerdem könnte der Wärmetauscher 8 durch andere geeignete Heizeinrichtungen, wie z.B. elektrische Heizelemente, ersetzt werden.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Raumheizgerät mit einem kontinuierlich erwärmten Wärmetauscher, mit einer intermittierend arbeitenden Luftumwälzeinrichtung für die Führung der Luft aus dem zu heizenden Raum durch den Wärmetauscher und mit einem am Lufteinlaß des Raumheizgerätes und in dichter Nähe zu dem Wärmetauscher angeordneten einstellbaren Thermostaten für die Steuerung der Einschaltdauer der Luftumwälseinrichtung in Abhängigkeit von der Einlaß-Lufttemperatur, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Zusatz-Heizeinrichtung (24) für den Temperaturfühler (21) des Thermostaten (20) zum Ausgleich der Beeinflußung durch den Wärmetauscher (8) welche Zusatzheizeinrichtung gemeinsam mit der Luftumwälzeinrichtung (9,12,13,17) ein- bzw. ausgeschaltet wird, und durch eine gegenüber dem tatsächlichen Arbeitspunkt des Thermostaten um den von der Kompensationsheizeinrichtung erzeugten Temperaturanstieg verschobene Einstellskala (23) für den Thermostaten.

2. Raumheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (21) in dem Lufteinlaß (6) in an sich bekannter Weise quer zur Luftdurchflußrichtung angeordnet ist.

3. Raumheizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz-Heizeinrichtung (24) für den Temperaturfühler (21) des Thermostaten (20) eine Heizspule ist, die einen Teil des Temperaturfühlers (21) umgibt.

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