DE2225253C3 - Luftheizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftheizgerät mit einem Wärmetauscher, der aus einer Anzahl von in parallelen Reihen angeordneten vertikalen Rippenrohren besteht, die sich quer zur Strömur.gsrichtting der von einem Gebläse geförderten Luft ersv ecken, deren untere Enden mit einem gemeinsamen Brennerkasten mit darin angeordneten Brennern und deren obere Enden mit einem gemeinsamen Rauchgaskasten verbunden sind.

Ein solches Luftheizgerät ist z.B. in der NL-OS 66 13 393 beschrieben. Bei diesem bekannten Luftheizgerät ist den vertikaJen Rippenrohrreihen ein einziger, im Brennerkasten angeordneter Brenner zugeordnet. Dadurch ergibt sich eine ungleichmäßige Gasstromverteilung durch die Rippenrohre, was zu einer ungleichmäßigen Erhitzung der quer zu den Rippenrohren geführten Luft führt.

Die der Erfindung zugrundeligende Aufgabe wird darin gesehen, das bekannte Luftheizgerät so auszubilden, daß die aus dem Heizgerät austretende Luft ohne Verwendung eines Mischvorgangs ein gleichförmiges Temperaturfeld hat, dessen Temperatur einstellbar ist. Die Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennzeichen des Patentanspruches 1 zusammengefaßt. Die Unteransprüche beschreiben eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftheizgerätes.

Das erfindungsgemäße Luftheizgerät hat den Vorteil, daß durch die wahleise Beheizung der Reihen von Rippenrohren der quer zu den Rippenrohren strömenden Luft pro Volumeneinheit im wesentlichen die gleiche Wärmemenge zugeführt wird, so daß jedes Volumenelement der aus dem Wärmetauscher austre- - tcnden Luft im wesentlichen diegleiche Temperatur hat, also ein homogenes Temperatürfeld erreicht wird, dessen Temperatur durch die wahlweise Zu- Und Abschaltung von Reihen der beheizten Rippenrohre fegelbar ist, ohne daß die Homogenität des Temperaturfeldes verlorengeht

Die Erfindung wird anhand der zugehörigen Zeich=

nungen an einem Ausführungsbeispiel weiter erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen vertikalen Schnitt eines Luftheizgerätes, das mit den Kanälen einer Zentralluftheizanlage verbunden ist und

Fig.2 einen vertikalen Schnitt des Luftheizgerätes nach F i g. 1 unter einem rechten Winkel gegenüber dem Schnitt nach F i g. 1.

Das in den Figuren wiedergegebene Luaheizgerät

ίο hat einen mit Isolationsmaterial bekleideten Blechmantel 1, der alle wesentlichen Teile umschließt Der wichtigste Teil ist der Wärmeaustauscher, welcher aus einer Mehrzahl von parallel angeordneten Reihen von vertikalen RippenrohVen 2 besteht Mit Rippenrohren

: = sind hier nicht nur einfache, gerade, mit scheibenförmigen oder schraubenlinienförmigen Flanschen versehene Rohre gemeint, sondern alle Rohrtypen, welche zwischen durch ihren Innenraum hindurchgehenden Verbrennungsgasen und an ihrer Außenseite entlang geführter Luft Wärme übertragen können, wie Rohre mit wellenförmig profilierter Wandung.

In der beschriebenen Ausführungsform besteht der Wärmeaustauscher aus drei Reihen von je drei Rohren. Um die Serien-Produktion zu vereinfachen, wird das Luftheizgerät soweit möglich, immer mit drei Rohrgruppen geliefert Die Leistung der einzelnen Luftheizgeräte wird durcr- Änderung der Rohrzahl pro Reihe den Erfordernissen angepaßt. Jede Reihe kann zwei, drei oder vier Rohre umfassen.

Unter dem Wärmeaustauschkasten, welcher die Rippenrohre 2 enthält ist ein Brennerkasten 5 angeordnet der für jede Rohrreihe des Wärmeaustauschers einen Brenner 4 enthält Die Brenner 4 liegen parallel nebeneinander im Brennerkasten 5 und jeder Brenner hat an der Oberseite eine Reihe von Auslaßöffnungen 3, welche sich koaxial unter den zugehörigen Rippenrohren 2 erstrecken. Auf der Oberseite des die Rippenrohre 2 enthaltenden Austauschkastens ist ein für alle Rip~enrohre 2 gemeinsamer Rauchgaskasten 6 angeordnet

An zwei einander gegenüberliegenden Seitenkanten der aus Brennerkas'en 5, Wärmeaustauschkasten mit Rippenrohren 2 und Rauchgaskasten 6 bestehenden Einheit sind Luftkästen 7 und 8 angeordnet, welche zum Finlaß bzw. Auslaß der Umlaufluft dienen. Das Gaszuleitrohr mit einer Thermostatregelung 9 ist an der Vorderseite der Einheit angeordnet. An der Rückseite der Einheit ist ein Verbrennungslufteinlaßkanal 10 angeordnet. Dies ergibt eine einfache und übersichtliche Einteilung.

In der wiedergegebenen Ausführungsform erstreckt sich der Verbrennungslufteinlaßkanal 10 vom Brennerkasten 5 an der Rückseite des Wärmeaustauschers entlang nach oben und schließt an der Oberseite des Wärmeaustauschers, und zwar an dessen Rückseite, an einem kombinierten Anschlußstück für den Verbrennungslufteinlaß 11 und Rauchgasauslaß 12 an. Wenn kein kombinierter Verbrennungslufteinlaß- und Rauchgasauslaßanschluß beabsichtigt wird, kann das hintere Ende des Rauchgaskastens 6 mit einem Schornstein verbunden und der Verbrennungslufteinlaßkanal 10 . ganz weggelassen/werden, oder sich vom Brennerkasten nur bis zur halben Höhe des Wärmeaustauschers nach oben erstrecken, Die zwei Luftkästen 7 und 8 haben einen untereinander gleichen rechteckigen Querschnitt und sind an ihren seitlichen Außenkanten verschlossen, so daß die LJmlaufluft in F i g_: 1 sowohl Von rechts nach links als von links nach rechts zwischen

den Rippenrohren 2 hindurchgeführt werden kann. Der Luftkasten 7 hat in der Oberwand eine Anschlußöffnung 22 und in der Unterwand eine Anschlußöffnung 23. Der Luftkasten 8 hat in der Oberwand eine Anschlußöffnun? 24 und in der Unterwand eine Anschlußöffnung 25. Die Öffnungen 22 und 24 sind untereinander gleich ausgebildet, ebenso wie auch die Öffnungen 23 und 25. Die Öffnungen 22, 23, 24 und 25 sind je mit einem Umfangsflansch mit mehreren Löchern versehen, so daß sie wahlweise je mit einem Umlaufluftkanal oder ^ einem Lüfterauslaß verbunden werden können, weiche mit entsprechenden Flanschen und Löchern versehen sind. Wenn z. B. das Luftheizgerät im höchsten Stockwerk eines Gebäudes aufgestellt wird, empfiehlt es sich normalerweise, den Luftabnahmekanal 26 mit der unteren Auslaßöffnung 23 oder 25 zu verbinden. Wenn abtf das Luftheizgerät im Keller eines Gebäudes aufgestellt wird, wird der Luftabnahmekanal 26 normalerweise mit einer oberen Auslaßöffnung 22 oder 24 verbunden. Der Auslaß des Lüfters 27 wird immer mit demjenigen Luftkasten verbunden, an dp.m keine Umlaufluftabnahmeleitung angeschlossen ist Der andere Auslaß dieses Luftkastens wird dann durch einen blinden Deckel verschlossen, wie es oben rechts in F i g. 1 für die Auslaßöffnungen 24 angegeben ist Die durch den Lüfter aus den zu erwärmenden Räumen abgesaugte Luft wird also immer durch den Lüfter in einen Luftkasten ausgeblasen, der keinen anderen Auslaß als den sich quer durch den Wärmeaustauscher hindurch erstreckenden Querkanal hat, so daß diese Luft zur erneuten Aufwärmung den Wärmeaustauscher durchläuft und dann in den anderen Luftkasten hineinströmt, aus dem sie an Oberseite oder Unterseite oder gegebenenfalls zugleich an Unterseite und Oberseite abgenommen werden kann. In Fig.! saugt der Lüfter 27 die Luft an der Unterseite des rechten Luftkastens 8 an, dann strömt die Luft in den linken Luftkasten 7 über und wird aus diesem Luftkasten links unten durch 'Me Luftabnahmeleitung 26 abgenommen. Die Oberseite des linken Luftkastens 7 in Fig. 1 ist durch einen Deckel verschlossen, der mit einem Dampfauslaß 31 eines Wasserbehälters 29 zur Befeuchtung der erwärmten Luft versehen ist.

An der Saugseite des Lüfters 27 ist ein Filtertuch oder -drahtgeflecht 28 zum Auffangen df. s in der aus den Räumen zurückgesaugten Luft mitgeschleppten Staubes angeordnet. Unter normalen Umständen genügt es, diesen Filter jährlich einmal zu reinigen oder auszuwechseln.

In den Rippenrohren 2 sind Einsätze angeordnet, um die Wärmeübertragung von den Rauchgasen an die Rippenrohre und über diese an die Umlaufluft zu verbessern. Diese Einsätze sind als schraubenförmige oder meanderförmige Blechstreifen ausgebildet welche sich in Längsrichtung in den Rippenrohren 2 erstrecken. In der beschriebenen Ausführungsform sind die Einsätze als Doppelkegel 32,33 ausgebildet, welche frei ineinanderhängend in den Rippenrohren 2 angeordnet sind. Die Doppelkegel 32, 33 sind aus hitzebeständigem Material gefertigt. Der äußere Kegel 32 hat am oberen so . Ende einige ; Ansätze, mit denen er frei auf der , Oberkante des Rippenrohres 2 aufliegt Dieser Kegel ist über seiner Länge mit einer großen Anzahl von Lochungen Versehen. Die innere Kegel 33 ist geschlos^ sen und Weist aiii obei.en Ende gleichfalls einige Ansätze auf, rfiit denen er frei hängend im äußeren Kegel 32 angeordnet ist Die Kegei* 32, 33 hängen also mit der Spitze nach unten frei im Rippenrohr 2, so daß sie sich unbehindert ausdehnen können. Sie füllen einen beträchtlichen Teil der Rippenrohrlänge aus, wobei die Kegellänge derart gewählt ist, daß in der Längsrichtung der Rippenrohrwandung eine vergleichsmäßige Wärmebelastung erzielt wird. Weiter werden die Rauchgase durch die Einsätze gezwungen, an der Rohrwandung entlangzuströmen. Die hohe Temperatur der Kegelflächen erhöht die Strahlungsemission, und die Strömung wird turbulent so daß eine intensive Mischung und eine verbesserte Wärmeübertragung erzielt wird.

Unter jeder durch eine einzelne sich quer zur Lufströmung im Wärmeaustauscher erstreckende Rippenrohrreihe gebildeten Gruppe ist ein gemeinsamer Brenner 4 angeordnet, dessen Oberseite mit einer Reihe von Auslaßöffnungen 3 versehen ist welche koaxial unter jedem zugehörigen Rippenrohr 2 liegen. Diese öffnungen sind in einem scheibenförmigen Teil angeordnet, das einen etwas kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Einlaßöffnung des zugehörigen Rippenrohres 2 hat Die perforierte Scheibe besteht aus einer Anzahl von parallelen Wellenstr^ifen, welche durch gerade Trennstreifen voneinander getrennt sind, wie es an sich für sogenannte Bandbrenner bekanrt ist Dieser Brennertyp hat den Vorteil, daß der durch die Wellensvieifen und geraden Streifen verschlossene Anteil der totalen Brenneröffnung, also das Verhältnis zwischen freiem Durchlaßquerschnitt und totaler Oberfläche der Brenneröffnung, leicht durch die Wahl von anderen Metallstreifentypen geändert werden kann. Außerdem können die verschiedenen Auslässe dieses Brenners durch einen schmalen Schlitz miteinander verbunden werden, wobei dieser Schlitz auch zum Teil durch Wellenstreifen und gerade Streifen verschlossen ist und das gleichzeitige Brennen der einzelnen Auslässe des Brenners 4 sicherstellt Das Gehäuse des Brenners 4 kann als länglicher Kasten ausgebildet sein, in dem sich in Längsrichtung ein an beiden Enden offenes Rohr 34 erstreckt Dieses Rohr hat in der Unterseite eine zentrale öffnung 37, durch die sich das Gaszuleitungsrohr 35 erstreckt Das Gaszuleitungsrohr 35 endet in einem T-förmigen Kopf, der an den beiden Enden eine Gasdüse 36 trägt

Das Gaszuleitungsrohr 35 ist mit einer Regelung 9 verbunden, die ein elektromagnetisch betätigtes Abschlußventil enthält. Wenn das Ventil geöffnet ist, strömt das Gas aus den beiden Gasdüsen 36 in das Rohr 34 hinaus und wird mit der Verbrennungsluft vermischt, die aus dem Verbrennungslufteinlaßkanal in den Brennerkasten 5 hereinströmt. Wenn das Gemisch aus den Auslaßöffnunge»! 3 des Brenners austritt, wird es durch eine Zündflamme gezündet, welche für alle Auslaßöffnungen eines bestimmten Brenners und unter Umstanden auch für alle Brenner des Heizgerätes gemeinsam sein kann, wenn nämlich zwischen den Brennern kleine Flammübertragungsrohre angeordnet sind.

Nach einem wichtigen Aspekt der Erfindung ist für die einzelnen Brenner eine Regelung vorgesehen. Diese Regelungen sind mit einem nicht dargestellten Zimmerthermostat verbunden. Dieser ist als Mehrstufenthermostat ausgebildet. Die einzelnen Ventile der "Brenner 4 sind mit den einzelnen Stufen des Mehrstufenthermostates verbunden, wobei diese Stufen derart eingestellt sinr¹, daß sie die zugehörigen Ventile nacheinander bei ansteigenden Temperaturen öffnen und schließen. Es wird also jede einzelne Rohrgruppe des Wärmeaustauschers durch eine einfache Ein-Äusregelung geregelt. Weil aber die aufeinanderfolgenden

Rohrgruppen stufenweise bei ansteigenden Temperaturen zu- und abgeschaltet werden, kann das praktische Ergebnis fast einer Proportionalregelung gleichgesetzt werden. Bei einer Luftheizung ist eine Proportionalregelung wünschenswert, weil die Umlaufluft einen Weinen Wärmeinhalt hat, aber eine eigentliche Proportionalregelung, wobei z.B. der Druck des in den Brennern zügeführten Gases allmählich gedrosselt werden kann, kompliziert und unzuverlässig ist Durch die Stufenregelung können die Vorteile einer Proportionalregelung unter Vermeidung ihrer Nachteile genutzt werden. Andererseits wird aber auch der Nachteil einer einfachen Ein-Aus-Regelung vermieden, nämlich daß beim erneuten Einschalten des Heizgerätes nach einem »Aus«-Zeitabschnitt die in den Leitungen vorhandene is kalte Luft in die zu erwärmenden Räume ausgeblasen wird. Bei der erfindungsgemäßen Stufenregelung kann hämlich der Thermostat derart eingestellt werden, daß mindestens eine Rohrgruppe des Wärmeaustauschers dauernd in Betrieb bleibt und die Thermostatstufen der weiteren Gruppe entsprechend den Erfordernissen regelmäßig zu- und abschalten. Dadurch wird vermieden, daß die Luft in den Leitungen ganz abkühlt

Obwohl eine vollautomatische Regelung mittels eines Mehrstufenthermostates bevorzugt wird, ist bei einem aus drei Rohrgruppen zusammengesetzten Wärmeaustauscher eine sehr einfache Mehrstufenregelung möglich, welche teilweise von Hand betätigt wird. Bei dieser vereinfachten Ausführungsform wird ein Thermostat verwendet, der eine einzige Rohrgruppe regelt. Dabei sind Vorkehrungen getroffen, Um diese Regelung von Hand zu einer anderen Rohrgruppe umzuschalten, derart, daß bei einer milden Außentemperatur eine einzige Rohrgruppe kontinuierlich in Betrieb ist und der Thermostat die zweite Rohrgruppe ein·¹ und ausschaltet, wobei die dritte Rohrgruppe außer Betrieb bleibt, und bei einer kalten Außentemperatur derart umgeschaltet wird, daß zwei Rohrgfu'ppen kontinuierlich in Betrieb sind und der Thermostat die dritte Rohrgruppe ein- Und ausschaltet. Bei dieser vereinfachten Ausführungsförm braucht man also außer eines üblichen Thermostates nur einen Handschalfer in den Regelleitungen zwischen dem Thermostat und den Ventilen der einzelnen Brenner. Es wurde gefunden, daß man bei dieser vereinfachten Ausführungsform in einem müden Klima den Handschalter jährlich nur einige Male zu betätigen braucht, nämlich am Anfang und am Ende ^er kalten jahreszeiL Es ist aber selbstverständlich, daß bei stärk schwankenden Außentemperaturen eine vollautomatische Regelung mittels eines Mehrstufenthermostates bevorzugt wird.

Zusammenfassend schafft die Erfindung also ein Luftheizgerät, das zur Virbindung mit den Luftkanälen einer Zentralluftheizung an praktisch jeder Stelle einer Wohnung oder eines Raumes aufgestellt werden kann und eine einfache und zweckmäßige Temperaturregelung auf weist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Luftheizgerät mit einem Wärmetauscher, der aus einer Anzahl von in parallelen Reihen angeordneten vertikalen Rippenrohren besteht, die sich quer zur Strömungsrichtung der von einem Gebläse geförderten Luft erstrecken, deren untere Enden mit einem gemeinsamen Brennerkasten mit darin angeordneten Brennern und deren obere Enden mit einem gemeinsamen Rauchgas kasten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reihe von Rippenrohren (2) ein mehrdüsiger Brenner (3, 4) zugeordnet ist und daß eine Thermostatregelung (9) für eine Zu- oder Abschaltung der einzelnen mehrdüsigen Brenner (3, 4), abhängig vom Abfall oder dem Anstieg der Lufttemperatur vorgesehen ist, wobei wenigstens ein Brenner (3,4) auf Dauerbetrieb geschaltet ist

2. Luftheizgerät nach Anspruch l.gekennzäichnet durch drd Reihen von Rippenrohren (2), wobei die Thermosiatregelung (9) mit den Brennern (3.4) von zwei Reihen von Rippenrohren (2) verbunden ist

3. Luftheizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermostatregelung (9) einen Zweipunktregler aufweist, an den die Brenner (3,4) von Hand anschließbar sind.