DE19631475A1 - Radiant heat heating - Google Patents

Radiant heat heating

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Abstract

The invention concerns a radiant heater with at least one radiant tube (1) and at least one burner (10). A desired e.g. constant radiation distribution characteristic is achieved along the entire length of the tube by the fact that the burner is designed as a linear burner with a tube profile (4) for the guiding of combustible medium and with a burner structure (2). The burner structure is connected to the inside of the tube via capillary-like conduits (12) distributed along the tube, so that the desired line of flame can be produced.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strahlungswärmeheizung mit mindestens einem Strahlungsrohr und zumindest einem Brenner.The invention relates to radiant heating with at least a radiation tube and at least one burner.

Derartige Strahlungswärmeheizungen zeichnen sich durch eine angenehme Wärme und einen sparsamen Energieverbrauch aus.Such radiant heating systems are characterized by a pleasant Heat and economical energy consumption.

Diese Strahlungswärmeheizungen werden üblicherweise mit einem Gebläse­ und/oder Saugzug-Brenner betrieben. Dabei wird die Flamme des Brenners mit Hilfe eines Ventilators möglichst lang ausgebildet bzw. durch das Strahlungsrohr gesaugt. Gewünscht wird ein gleich mäßiger Temperaturverlauf im Strahlungs­ rohr. Da jedoch mit dieser Technik unvermeidlich die Strahlungsrohr-Temperatur zum Abgasausgang/Kaminanschluß hin abnimmt, muß man den resultierenden Heizleistungsabfall über die Strahlungsrohrlänge in Kauf nehmen, oder man legt innerhalb des Gerätes das Strahlungsrohr in Form eines U, so daß sich die Ab­ strahlungsintensitäten von Vorlauf- und Rücklaufrohr zu einer passabel gleich­ mäßigen Verteilung addieren. Aus mehreren Gründen ist diese Anordnung ver­ besserungswürdig:These radiant heaters are usually powered by a blower and / or suction draft burner operated. The flame of the burner is included Formed as long as possible with the help of a fan or through the radiation tube sucked. A uniform temperature profile in the radiation is desired pipe. However, with this technique, the radiant tube temperature is inevitable  decreases towards the flue gas outlet / chimney connection, one must the resulting Accept heating power drop over the length of the radiation pipe, or you lay inside the device, the radiation tube in the form of a U, so that the Ab radiation intensities from feed and return pipe to a passably the same add moderate distribution. This arrangement is ver for several reasons needs improvement:

Der Temperaturabfall im Strahlungsrohr erfolgt tatsächlich nicht linear, sondern näherungsweise hyperbolisch gegen eine Asymptote hin. Dadurch ist die Wärmeabgabe im Bereich der Spitzkehre des "U" am geringsten. Bei Auslegung auf diesen Bereich wird die Anlage im übrigen überdimensioniert.The temperature drop in the radiation tube is actually not linear, but rather approximately hyperbolic towards an asymptote. This is the Heat emission lowest in the area of the "U" hairpin. When interpreting the plant is oversized in this area.

Eine optimal saubere Verbrennung erreicht man mit relativ "kühlen" Ver­ brennungstemperaturen. Die Gebläsebrenner-Flamme weist im Flammkern jedoch immer deutlich höhere Temperaturen auf, als die Oberfläche der Flamm­ front.Optimally clean combustion can be achieved with relatively "cool" Ver combustion temperatures. The forced air burner flame shows in the flame core however always significantly higher temperatures than the surface of the flame front.

Gegenüber einem einfachen Strahlungsrohr bedeutet die U-förmige Strahlungsrohrführung eine nahezu doppelte Baugröße und einen entsprechend höheren Materialverbrauch.Compared to a simple radiation tube, it means U-shaped Radiation pipe guide an almost double size and one accordingly higher material consumption.

Neben dem Materialverbrauch spielt die Baugröße eine wichtige Rolle für die Integration der Heizung in eine Architektur. Eine große Bauform läßt sich nur schwierig integrieren.In addition to the material consumption, the size also plays an important role for the Integration of heating in an architecture. A large design can only be difficult to integrate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Strahlungswärmeheizungen einen Brenner zur Verfügung zu stellen:The invention has for its object one for radiant heating To provide burners:

  • - der eine möglichst saubere Verbrennung gewährleistet- which ensures the cleanest possible combustion
  • - der weitere Energiesparpotentiale nutzt,- who uses further energy saving potential,
  • - der auch in einem einfach geführten Strahlungsrohr die jeweils ge­ wünschte, z. B. gleichmäßige Heizleistung über die Strahlungsrohrlänge abgibt,- The ge also in a simple guided radiation tube wished z. B. uniform heating power over the length of the radiant tube issues,
  • - der der Strahlungswärmeheizung eine kompakte Bauform ermöglicht, verbunden mit den Aspekten eines geringen Materialverbrauchs und einer erleichterten Integration in die Architektur.- which enables the radiant heat heater to have a compact design, associated with the aspects of low material consumption and one facilitated integration into the architecture.

Diese Aufgabe wird mit Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.

Hiernach ist also vorgesehen, daß anstatt des bisherigen Saugzug- und/oder Gebläsebrenners ein Linearbrenner eingesetzt wird. Er ist derart ausgebildet, daß er auf der Länge des Brenners im Strahlungsrohr eine Flammstrecke erzeugt. Diese erwärmt das Strahlungsrohr auf den gewünschten Temperaturverlauf, z. B. auf eine konstante Strahlungstemperatur über die Länge.Accordingly, it is provided that instead of the previous suction and / or Blower burner a linear burner is used. It is designed such that it creates a flame section along the length of the burner in the radiation tube. This heats the radiation tube to the desired temperature profile, e.g. B. to a constant radiation temperature along the length.

Der Linearbrenner besteht aus einem Rohrprofil mit einer Brennerstruktur. Diese Brennerstruktur kann z. B. aus Keramik hergestellt werden. Sie weist feine Düsen bzw. Kapillaren auf, durch die das brennbare Gas/Gas-Luftgemisch aus dem Rohrprofil heraustritt und verbrennt. Es besteht auch die Möglichkeit, z. B. ein gerolltes Profil oder ein Strangpreßprofil zu verwenden, in welches die Düsen gebohrt werden. Indem die Baugröße beliebig festlegbar ist und dazu jeweils die relative Dichte der Düsen, sowie ihr Durchmesser, kann der Brenner für verschiedenste Heizintensitäten produziert werden. Je nach Gerätegröße und Art und Nutzung des zu beheizenden Raumes wird dann der Linearbrenner aus Teilstücken mit der gewünschten Charakteristik zusammengesetzt. The linear burner consists of a tubular profile with a burner structure. This Burner structure can e.g. B. made of ceramic. It shows fine Nozzles or capillaries through which the combustible gas / gas-air mixture is made comes out of the tube profile and burns. There is also the possibility, for. B. to use a rolled profile or an extruded profile, in which the Nozzles are drilled. By the size can be determined arbitrarily and in addition the relative density of the nozzles and their diameter can be determined by the burner for a wide range of heating intensities. Depending on the device size and The type and use of the room to be heated is then the linear burner Assembled sections with the desired characteristics.  

Mit der Heizleistung des Linearbrenners nimmt, bei konstantem Strahlungs­ rohrdurchmesser - die Abgasgeschwindigkeit zu. Die Konstruktion des Linear­ brenners verhindert dabei ein Ausblasen der Flamme. Dazu ist die Strömungs­ geschwindigkeit des Gases/Gemisches in den Kapillaren/Düsen des Brenners zunächst hoch. Dies vermeidet den Rückschlag der Flamme ins Rohr des Linear­ brenners. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases/Gemisches verringert sich dann mit der Öffnung des Brennraums. Die Flamme stabilisiert sich dort, wo die Flammfront mit der gleichen Geschwindigkeit fortschreitet wie das Gas/Gemisch ausströmt. Gleichzeitig wird die Geometrie der Brennerstruktur so zerklüftet und/oder so positioniert, daß der laminare Abgasstrom gebremst ist. Die Flamme bleibt dadurch auch bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit der umgebenden Abgase stabil.With the heating power of the linear burner increases, with constant radiation pipe diameter - the exhaust gas speed too. The construction of the linear burner prevents the flame from blowing out. This is the flow speed of the gas / mixture in the capillaries / nozzles of the burner initially high. This prevents the flame from kicking back into the linear tube burner. The flow rate of the gas / mixture decreases then with the opening of the combustion chamber. The flame stabilizes where the Flame front advances at the same rate as the gas / mixture emanates. At the same time, the geometry of the burner structure is fissured and / or positioned so that the laminar exhaust gas flow is braked. The As a result, the flame remains at a high flow rate surrounding exhaust gases stable.

Es besteht die Möglichkeit einer rückschlagfesten Ausführung des Linear­ brenners. Dazu wird der Brenner nicht mit einem fertigen Verbrennungs­ medium/Luft-Gemisch betrieben, sondern das Gemisch entsteht erst in der Brennerstruktur wo die Komponenten zusammentreffen und verwirbeln. Indem die Einzelkomponenten für sich unbrennbar sind, kann diese Bauform auch oberhalb der Selbstentzündungstemperatur des Gemisches oder bei Gefahr derselben (z. B. nach unten brennend) betrieben werden.There is the possibility of a non-kickback version of the linear burner. To do this, the burner does not come with a finished combustion medium / air mixture operated, but the mixture only occurs in the Burner structure where the components meet and swirl. By doing the individual components are non-flammable, this design can also above the autoignition temperature of the mixture or in the event of danger the same (e.g. burning downwards).

Wollte man eine erhöhte Wärmestrahlung nach einer Seite, so wurden bisher die Strahlungswärmeheizungen schräg hängend montiert (z. B. VDI Berichte Nr. 1029, 1993). Diese schräge Montage reduzierte (wegen der stark zunehmenden Konvektion) den Strahlungswirkungsgrad und damit die Wirtschaftlichkeit deutlich. If you wanted increased heat radiation to one side, so far the Radiant heating systems installed at an angle (e.g. VDI report no. 1029, 1993). This oblique assembly reduced (because of the rapidly increasing Convection) the radiation efficiency and thus the economy clear.  

Diese asymmetrische Verteilung ist ohne schräge Montage und erhöhten Energieverbrauch möglich durch eine Orientierung von Leistung und Brennraum des Linearbrenners nach der Seite des Strahlungsrohres hin, von der die erhöhte Abstrahlung gewünscht wird.This asymmetrical distribution is without oblique mounting and elevated Energy consumption possible through an orientation of performance and combustion chamber of the linear burner towards the side of the radiation tube from which the increased Radiation is desired.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below using exemplary embodiments Reference to the drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 Querschnitt durch das Strahlungsrohr der Strahlungs­ wärmeheizung mit einem einfachen Linearbrenner, Fig. 1 cross section of the radiant tube of the heat radiation heating with a simple linear burner,

Fig. 2 Querschnitt durch einen rückschlagfesten Linear­ brenner, Fig. 2 cross-section through a burner kickback solid linear,

Fig. 3a bis 3c verschiedenen Querschnitte durch die Strahlungs­ wärmeheizung mit Ausführungsbeispielen des Linear­ brenners und die jeweilige Abstrahlungsgeometrie der Strahlungswärmeheizung. FIGS. 3a to 3c various cross sections through the heat radiation heating with embodiments of the linear burner, and the respective emission geometry of the radiant heat heating.

Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt zeigt einen Linearbrenner 10 in einem Strahlungsrohr 1. Der Linearbrenner 10 gliedert sich in Rohrprofil 4 und Brenner­ struktur 2. Die - hier eingesetzte - Brennerstruktur 2 kann z. B. ganz oder teilweise aus Keramik gefertigt werden.The cross section shown in FIG. 1 shows a linear burner 10 in a radiation tube 1 . The linear burner 10 is divided into tube profile 4 and burner structure 2 . The - used here - burner structure 2 z. B. be made entirely or partially of ceramic.

In den Linearbrenner 10 wird das brennbare Medium z. B. mit einem Ventilator eingeblasen. Vom Rohrprofil 4 kommend führen Kapillaren 11 zu einem Brenn­ raum 3. Er öffnet sich z. B. im rechten Winkel zu den Kapillaren nach seitlich oben. In the linear burner 10 , the combustible medium z. B. blown in with a fan. Coming from the tubular profile 4 , capillaries 11 lead to a combustion chamber 3 . It opens e.g. B. at right angles to the capillaries laterally upwards.

Die Richtungsänderung und Querschnitt-Vergrößerung verlangsamen die Strömungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmediums. Dabei kann die Öffnung des Brennraums 3 die Wärme auf die am wirksamsten gewünschten Flächen des Strahlungsrohres 1 hin lenken (hier unspezifisch auf die Oberseite des Strahlungsrohres 1 hin).The change in direction and cross-sectional enlargement slow down the flow rate of the combustion medium. The opening of the combustion chamber 3 can direct the heat to the most effectively desired surfaces of the radiation tube 1 (here unspecifically to the top of the radiation tube 1 ).

Die Abgase werden am Ende des Strahlungsrohres 1 abgesaugt. Der Absaug- Unterdruck wird so eingestellt, daß die Differenz zwischen dem Linear­ brennerrohr-Überdruck (vom Einblasen des Mediums) und dem Strahlungsrohr- Unterdruck (vom Absaugen der Abgase) den gewünschten Verlauf nimmt, z. B. konstant bleibt. Damit ist von Anfang bis Ende des Linearbrenners 10 z. B. bei konstanter Druckdifferenz ein sehr gleichmäßiger Volumenstrom durch die Kapillaren 11 möglich und damit eine sehr gleichmäßige Heizleistung.The exhaust gases are extracted at the end of the radiation tube 1 . The suction vacuum is set so that the difference between the linear burner tube pressure (from blowing in the medium) and the radiation tube vacuum (from suction of the exhaust gases) takes the desired course, z. B. remains constant. This is from the beginning to the end of the linear burner 10 z. B. at a constant pressure difference, a very uniform volume flow through the capillaries 11 possible and thus a very uniform heating output.

Weiterhin kann der Brennraum 3 längs und (hier) quer zur Achse des Linearbrenners 10 mit Rippen etc. unterteilt oder zum Teil verdeckt werden. Dies kann nötig sein um die laminare Strömungsgeschwindigkeit des Abgas­ stromes am Brennraum 3 zu reduzieren.Furthermore, the combustion chamber 3 can be divided longitudinally and (here) transversely to the axis of the linear burner 10 with ribs etc. or partially covered. This may be necessary to reduce the laminar flow velocity of the exhaust gas flow at the combustion chamber 3 .

Fig. 2 zeigt den Schnitt durch einen rückschlagfesten Linearbrenner 10 mit modularem Aufbau. Er ist beispielsweise als kombiniertes Roll- und Strangpreß­ profil mit z. B. keramischen Einsätzen zu fertigen. Fig. 2 shows the section through a kickback-resistant linear burner 10 with a modular structure. He is, for example, as a combined roll and extrusion profile with z. B. to manufacture ceramic inserts.

Er gliedert sich in ein Rohr zur Leitung des brennbaren Mediums (in eine Struktur 6 integriert), ein Luftrohr 5 zur Leitung von Verbrennungsluft und die Brennerstruktur (in die Struktur 6 integriert) mit Einsätzen 7. It is divided into a tube for guiding the combustible medium (integrated in a structure 6 ), an air tube 5 for guiding combustion air and the burner structure (integrated in the structure 6 ) with inserts 7 .

Die zur sauberen Verbrennung nötigen Volumenverhältnisse werden über den Einblasdruck, den Absaug(unter-)druck, die Rohrquerschnitte und die jeweiligen Düsenquerschnitte und -Dichten bestimmt. Der modulare Aufbau erlaubt eine einfache Differenzierung z. B. der Größe des Luftrohres 5. Die Einsätze 7 sind leicht zu wechseln und orientieren den Brennraum in Länge (quer zur Linearbrenner-Achse) und Richtung wie gewünscht.The volume ratios required for clean combustion are determined via the injection pressure, the suction (negative) pressure, the pipe cross sections and the respective nozzle cross sections and densities. The modular structure allows easy differentiation z. B. the size of the air tube 5 . The inserts 7 are easy to change and orient the combustion chamber in length (transverse to the linear burner axis) and direction as desired.

Fig. 3a zeigt einen Linearbrenner 10 mit großer Leistung auf der rechten Linearbrennerseite und kleiner auf der linken Seite. Die Einsätze orientieren den Brennraum 3 und die Leistung ebenfalls auf die rechte Strahlungsrohrseite. Es ergibt sich eine asymmetrisch, rechts verstärkte Abstrahlungsgeometrie. FIG. 3a shows a linear burner 10 with high output on the right linear burner side and smaller one on the left side. The inserts also orient the combustion chamber 3 and the power on the right side of the radiation tube. The result is an asymmetrical, on the right reinforced radiation geometry.

Fig. 3b zeigt eine stark auf die steilen Flächen des Strahlungsrohres 1 orientierte Brennerleistung. Diese sorgt für eine sehr gleichmäßige Wärmestromdichte auf einer großen Breite unter dem Strahlungsrohr 1. FIG. 3b shows a highly oriented to the steep faces of the radiation pipe 1 burner output. This ensures a very uniform heat flow density over a large width under the radiation tube 1 .

Fig. 3c zeigt eine auf die unterste Fläche des Strahlungsrohres 1 orientierte Brennerleistung sorgt. Diese für eine hohe Wärmestromdichte auf einer geringen Breite unter dem Strahlungsrohr 1. Fig. 3c shows an oriented to the bottom surface of the radiant tube burner 1 provides power. This for a high heat flow density over a small width under the radiation tube 1 .

Die vorliegende Strahlungswärmeheizung zeichnet sich dadurch aus, daß der Brenner als Linearbrenner 10 so ausgebildet ist, daß der Temperaturverlauf im Strahlungsrohr 1 auf der beliebigen Länge des Brenners 10 einfach und mit gewünschter Abstrahlung zu modellieren ist.The present radiant heat heater is characterized in that the burner is designed as a linear burner 10 in such a way that the temperature profile in the radiation tube 1 can be modeled easily and with the desired radiation over any length of the burner 10 .

Claims (7)

1. Strahlungswärmeheizung mit mindestens einem Strahlungsrohr und mindestens einem Brenner,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenner als Linearbrenner (10) mit einem Rohrprofil (4) zum Leiten eines brennbaren Mediums und einer Brennerstruktur (2) ausgebildet ist und
daß die Brennerstruktur (2) über kapillarartige Kanäle oder Düsen (11) mit dem Innern des Rohrprofils (4) verteilt über dessen Länge verbunden ist, so daß eine gewünschten Flammstrecke erzeugt werden.1. radiant heat heating with at least one radiant tube and at least one burner,
characterized,
that the burner is designed as a linear burner ( 10 ) with a tubular profile ( 4 ) for guiding a combustible medium and a burner structure ( 2 ) and
that the burner structure ( 2 ) is connected via capillary-like channels or nozzles ( 11 ) to the inside of the tubular profile ( 4 ) distributed over its length, so that a desired flame path is generated. 2. Strahlungswärmeheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich über die Länge des Rohrprofils (4) erstreckende Brennerstruktur (2) aus Keramik hergestellt und/oder als Strangpreßprofil und/oder als gerolltes Blechprofil ausgebildet oder aus einer Kombination von Blechroll-/Strangpreßprofil und Keramik-Einsätzen (7) besteht.2. Radiant heating according to claim 1, characterized in that the burner structure ( 2 ) extending over the length of the tubular profile ( 4 ) is made of ceramic and / or is formed as an extruded profile and / or as a rolled sheet metal profile or from a combination of sheet metal roll / extruded profile and ceramic inserts ( 7 ). 3. Strahlungswärmeheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik der Flammstrecke durch die Dichte und Dichteverteilung der kapillarartigen Kanäle/Düsen (11) und/oder deren Durchmesser vorgegeben ist.3. Radiant heating according to claim 1 or 2, characterized in that the characteristic of the flame path is predetermined by the density and density distribution of the capillary-like channels / nozzles ( 11 ) and / or their diameter. 4. Strahlungswärmeheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearbrenner (10) in der Länge aus mehreren Abschnitten zu­ sammengesetzt ist.4. Radiant heating according to one of claims 1 to 3, characterized in that the linear burner ( 10 ) is composed of several sections in length. 5. Strahlungswärmeheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine asymmetrische Verteilung der Wärmestrahlung bezüglich der vertikalen Mittellängsebene durch Anordnung und/oder Orientierung des oder der Brennräume (3) innerhalb des Strahlungsrohrs (1) gebildet ist.5. Radiant heating according to one of claims 1 to 4, characterized in that an asymmetrical distribution of the heat radiation with respect to the vertical central longitudinal plane is formed by the arrangement and / or orientation of the combustion chamber (s) ( 3 ) within the radiation tube ( 1 ). 6. Strahlungswärmeheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (3) längs und/oder quer zur Achse des Linearbrenners (10) mit Rippen oder Stegen unterteilt und/oder verdeckt ist.6. Radiant heating according to one of claims 1 to 5, characterized in that the combustion chamber ( 3 ) along and / or transversely to the axis of the linear burner ( 10 ) with ribs or webs is divided and / or covered. 7. Strahlungswärmeheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearbrenner (10) modular aufgebaut ist.7. radiant heating according to one of claims 1 to 6, characterized in that the linear burner ( 10 ) is modular.
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