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Beheizungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Beheizungsanlage.
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Vom allgemein hygienischen Gesichtspunkt ist als Forderung vorgeschrieben,
daß Räume bestimmter Typen mit Vorrichtungen fUr mechanische Lüftung versehen sein
sollen.
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Die für einen Raum erforderliche Menge Frischluft hängt von der im
Raum ausgeübten Tätigkeit ab und ist in ihrer Mindestmenge vorgeschrieben. Der geforderte
Luftaustausch läßt sioh mit Hilfe entweder eines Absauggebläses und/oder eines Zuführgebläses
bewirken, die durch ein Kanalsystem an einen oder mehrere Räume angeschlossen sind.
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Die Ltlftung eines Raumes bewirkt, im Vergleich zu einem nicht gelttfteten
Raum, die Zunahme seines gesamten Wärmebedarfes. Abgesehen vom Trasmissionswärmebedarf,
worunter
die Wärmemenge zu verstehen ist, die dem Raum zugeführt werden muß, um bei einer
bestimmten Außentemperatur eine bestimmte gewünschte Temperatur im Raum zu erhalten,
muß auch dos Lüftungswärmebedarf gedeckt werden. Unter Lüftungswärmebedarf ist die
Wärmemenge zu verstehen, die der in den Raum eingeführten Luftmenge zugeführt werden
muß, um die Temperatur der Luft von der Außentemperatur auf die gewünschte Raumtemperatur
zu erhöhen.
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Bisher deckte man in Räumen, die mittels Zuführgebläse belüftet wurden,
den gesamten Wärmebedarf nach einem Prinzip, das aus dem Beispiel in Fig. 3 hervorgeht.
Das für das Einblasen von Luft erforderliche Gebläse 2 steht über die Lüftungskanäle
5 und 6 sowie die Einblasventile 7 in Verbindung mit den Räumen A - D. Zwecks Ableitung
der in die genannten Räume eingeblasenen Luftmengen sind Ventile 8 angeordnet, die
über die Lüftungskanäle 9 mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.
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Der Lüftungswärmebedarf der Räume wird dadurch gedeokt, daß in einem
Wärmeaustauscher 1, der an ein Rohrsystem 3 angeschlossen ist, in dem ein Wärmemittel
umläuft, die frischluft unabhängig von der herrschenden Außen temperatur auf ungefähr
Raumtemperatur erwärmt wird. Zwecks Konstanthaltung der Temperatur der eingeblasenen
Luft ist eine Automatikausrüstung 4
installiert, die für die Zuführung
des erforderlichen Heizeffektes zum Wärmeaustauscher 1 sorgt. Der Wärmeaustauscher
1 kann auch für elektrische Erwärmung der Einblasluft ausgeführt sein.
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Der für die Räume erforderliche Transmissionswärmebedarf wird nach
den für Zone 1 (Raum A und B) und Zone 2 (Raum C und D) in Fig. 3 gezeigten Prinzipien
durch Erwärmer 13 bzw. 10 gedeckt, die gewöhnlich unter den Fenstern angeordnet
sind.
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In Zone 1 sind die Erwärmer 13 an eine elektrische Energiequelle angeschlossen.
Die Regelung der abgegebenen Wärmemenge kann entweder manuell oder automatisch geschehen,
wenn die Erwärier mit Raumthermostat versehen sind. Pür den Transmissionswärmebedarf,
der mit verminderter Differenz zwischen Raumtemperatur und Außentemperatur sowie
erhöhter interner, im Raum erzeugter Wärmemenge (z.B. Wärme von Menschen, Beleuchtung
und Maschinen) abnimmt, muß somit der von den Erwärmern abgegebene Effekt manuell
herunterreguliert werden, oder das Herunterregulieren muß automatisch geschehen.
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In Zone 2 sind die Erwärmer 10 an ein Rohrsystem 11 angeschlossen,
in dem ein Wärmemittel umläuft. Die Wärmeabgabe der Erwärier wird automatisch dadurch
geregelt, daß die Temperatur des umlaufenden Wärmemittels mit Hilfe der Automatikausrüstung
12 in Beziehung zur herrschenden Außen temperatur geregelt wird.
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Innen im Raum erzeugte Wärme wird entweder durch manuelles Drosseln
des Wärmemittelflusses oder automatisch durch ein von einem Raumthermostaten gesteuertes
Drosselventil kompensiert.
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Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Wärmeeffektdiagrammes bei Einblasen
von Luft in einen Raum, dessen gesamtem Wärmebedarf auf obige herkömmliche Weise
Rechnung -tragen wird. Dargestellt ist der Wärmebedarf (in %) in Abhängigkeit von
der Temperatur außer Hauses, d.h.
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im Freien. Der vertikal schraffierte Lüftungewärmebedarf ist von dem
horizontal schraffierten Transmissionswärmebedarf überlagert. Dabei handelt es sich
beim Lü:flnngswärmebedarf um den Wärmebedarf, der dadurch gedeckt wird, daß die
Temperatur der zugeführten Luft automatisch eo geregelt wird, daß sie Raumtemperatur
hat. Der Transmissionswärmebedarf ist derjenige Wärmebedarf, der durch einen im
Raum angeordneten Erwärmer gedeckt wird. Im Diagramm wurde die interne Wärmeentwicklung
nicht berüeksichtigt.
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Aus dem Diagramm ist ersichtlich, wie der gesamte Wärmebedarf des
Raumes mit der herrschenden Außen temperatur variiert, und daß der Lüfungswärmebedarf
einen konstanten Anteil (43 ,) am gesamten Wärmebedarfdarstellt. Unabhängig von
der herrschenden Außentemperatur wird durch die Erwärmer 100 % des jeweiligen Tranemissionswärmebedarfes
zugeführt. Verglichen mit der Wärmeabgabe bei -20°C Außentemperatur ist bei z,B.
+120C Außentemperatur die Wärmeabgabe 20 s und bei +6,60C Außentemperatur (d.h.)
Jahresmitteltemperatur
in Stockholm) 31 k.
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Aus Vorstehendem geht somit hervor, daß bei diesem herkömmlichen System
die Erwärmer 10 und 13 kapazitätsmäßig während des Jahres nur zu einem Drittel der
Höchstleistung, für die sie bemessen wurden, ausgenutzt werden Die Erwärmer 10 und
13 werden somit unwirtschaftlich ausgenutzt. Dasselbe gilt für das Rohrsystem 11
und seine Rohrarmaturen und Pumpen, die ebenfalls für niedrigwste Außentemperatur
bemessen werden müssen.
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Die Erwärmer und das Rohrsystem mit zugehörigen Armaturen und Pumpen
werden leistungsmäßig maximal nur während des Zeitraumes ausgenutzt, während dem
die niedrigeste Außentemperatur herrscht, d.h. ungefähr 3 Tage pro Jahr.
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Das aus Gründen des Umweltschutzes wie auch inatallationstechnisch
und -wirtschaftlich bessere System mit elektrischen Erwärmern 13 wurde in der Praxis
seltener ausgeführt, vor allem aufgrund der Betriebskosten, die höher sind als bei
dem für Zone 2 nachgewiesenen System mit Erwärmern für das Wärmemittel, bei dem
das Wlrmemittel gewöhnlich mittels Ölfeuerungsheizkessel erwärmt wird.
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Durch die vorliegende Erfindung erhält man einen neuen Typ von Wärmesystem
bzw, eine neue Beheizungsanlage, bei dem die früheren Nachteile beseitigt sind.
Dieses Wärmebedeutet
im wesentlichen, daß ein fUr Lüftung erforderliches
Einblasaggregat und in ihm enthaltene Wäremaustauscher zur Deckung eines Teiles
des gesamten Wärmebedarfes eines oder mehrerer Räume angewendet, und daß der restliche
Wärme bedarf von im Raum oder in den Räumen angeordneten Erwärmengedeckt wird. Die
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Lüftungswärmebedarf und 50-80
% des Transmissionswärmebedarfes bei einer niedrigsten Außen temperatur durch das
Einblasen warmer Luft gedeckt werden, deren Ubertemperatur in Beziehung zur Raumtemperatur
automatisch in Abhängigkeit von der Außentemperatur geregelt ist, und daß die getrennten
Erwärmungsorgane für Deckung des restlichen Transmissionswärmebedarf bemessen aind.
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Das System nach der Erfindung geht aus dem Beispiel von Fig. 1 hervor.
Ein für das Einblasen von Luft erf orderhohes Gebläse 14 ist über Lüftungekanäle
15 und 16 sowe Einblasventile 17 mit den Räumen E - H verbunden. Für die Ableitung
der in die genannten Räume eingeblasenen Luftmengen sind Ventile 18 angeordnet,
die über Lüftungskanäle 19 mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.
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In den Kanälen 19 kann ein Gebläse angeordnet sein.
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Dor Lüftungswärmebedarf der Räume und der Hauptteil ihres Transmissionswärmebedarfes
wird dadurch gedeckt, daß in einem Wärmeaustauscher 20, der an ein Rohrsystem 21
angeschlossen ist, in dem ein Wärmemittel umläuft, die Frischluft auf eine solche
Weise erwärmt wird, daß sie bei niedrigster Außerhaustemperatur eine geeignete Übertemperatur
in Beziehung zur Raumtemperatur erhält.
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Bei steigender Außentemperatur wird die Übertemperatur der eingeblasenen
Luft durch eine Automatikausrüstung 22 reduziert. Wenn die Außentemperatur etwas
niedriger als die Raumtemperatur ist, wird die Erwärmung im Wärme-austauscher 20
völlig unterbrochen. Der Wärmeaustauscher kann natürlich auch hier für elektrisohe
Erwärmung der Einblasluft oder auf irgendeine für den Zweck der Erwindung geeignete
Weise ausgeführt sein.
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Auf diese Weise können 50-80 , des Transmissionswärmebedarfes des
Raumes befriedigt werden. Der restliche Aoteil (50-20 ,) des Transmissionswärmebedarfes
wird durch im Raum angeordnete Erwärmer zugeführt. In Fig. 1 wurden für Zone 1 elektrische
Erwärmer 23 und für Zone 2 Erwärmer 24 vorgesehen, die an ein Rohrsystem für umlaufendes
Wärmemittel angeschlossen sind.
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Durch Regelung des abgegebenen Effektes des Wärmers erhält man auf
diese Weis die Möglichkeit, die Raumtemperatur individuell zu regeln, und durch
Niederregulierung der Wärmeabgabe erhält man eine Kompensierung für interne Wärmeerzeugung.
Dies bedeutet, daß die getrennten Erwärmungsorgane bei einer niedrigen Außentemperatur
kontinuierlich arbeiten, aber automatisch abgeschaltet werden, wenn zusätzliche
Wärmequellen sich gelten machen. Diese zusätzlichen Quellen können z.B. die Wärme
von sich im Raum aufhaltenden Personen, zeitweilige Sonnenwärme, Einschaltung maximaler
oder zusätzlicher Beleuchtung unw.
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sein. Hieraus ist ersichtlich, daß durch die vorliegende Erfindung
elektrische Energie gespart wird.
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Die Regelung des Abgabeeffektes der Erwärmer 24 und 29 kann entweder
manuell oder durch thermostatische Reizung geschehen. Die installationstechnischen
und -wirtschafthohen Vorteile des Systemes gem. Fig. 1, Zone 1, mit elektrischen
Erwärmern sind noch markanter, wenn der mit der Einblasluft zugeführte Wärmeeffekt
groß gemacht wird.
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Der hierbei verbleibende, mit den elektrischen Erwärmern zuzuführende
Wärmeeffekt wird hierdurch so gering, daß die Erwärmer an die vorhandene elektrische
Installation angeschlossen werden können.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Wärmeeffektdiagrammes für einen Raum,
aus dem ersichtlich ist, wie Lüftungs-, Wärme-und Transmissionswärmebedarf von mittels
Warmluft zugeführter und mittels Erwärmern abgegebener Energie ausgeglichen werden.
Der horizontal schraffierte Bereich ist der durch einen im Raum befindlichen Erwärmer
gedeckte Wärmebedarf und der vertikal schraffierte Bereich ist der Wärmebedarf,
der durch Zuführung von Warmluft gedeckt wird, deren Temperatur automatisch in Abhängigkeit
von der Temperatur im Freien bzw. Außen temperatur geregelt wird. Die linke Skala
gibt die Prozentzahlen des Erwärmers am ransmissionswärmebedarf an. Im Diagramm
wurde die interne Wärmeentwicklung nicht berücksichtigt.
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Aus dem Diagramm in Fig. 2 geht hervor, daß der Lüftungswärmebedarf
einen konstanten Anteil (43 ) des gesamten Wärmebedarfes darstellt. Bei -200C Außentemperatur
werden durch die Erwärmer 25 % des Transmissionswärmebedarfes
zugeführt.
Bei +12°C Außentemperatur ist der gesamte Wärme bedarf 20 % des gesamten Wärmebedarfes
bei -20°O Außentemperatur, und der Anteil der Erwärmer am Transmissionswärmebedarfes
ist 75 % oder, verglichen mit dem Transmissionswärmebedarf bei -200C Außentemperatur
(d.h. 0,2 x 0,75), 15 %. Die Erwärmer werden somit gegenüber dem früheren System
wirtschaftlicher ausgenutzt.
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- Patentanspruch -