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Elektrisches Speicherheizgerät Die Erfindung betrifft ein elektrisches
Speicherheizgerät mit einem von in Form eines umgekehrten U ausgebildeten Luftführungskanälen
durchzogenen Speicherkern, mit einer unterhalb des Speicherkerns sich im wesentlichen
über dessen gesamte Horizontalquerschnittsfläche erstreckenden Warmluftkammer, in
die das LuStaustrittsende der Luftführungskanäle mündet und die Luftaustrittsschlitze
zu dem zu heizenden Raum hin aufweist, und mit einem seitlich am Speicherheizgerät
angeordneten Gebläse, das von außen angesaugte Raumluft durch eine unterhalb der
Warmluftkammer angeordnete Kaltluftkammer und durch von dieser ausgehende, durch
die Warmluftkammer verlaufende Rohrstutzen zu dem Lufteintrittsende der Luftführungskanäle
fördert, wobei zwischen dem Kalt- und Warmluftteil klappenlose Öffnungen vorgesehen
sind, durch die ein Teil der geförderten Kaltluft im Nebenschluß in die Warmluftkammer
geführt ist.
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Es ist bereits ein elektrischer Wärmespeicherofen bekannt (DT-PS 1
579 700), bei dem zur Zuführung von Kaltluft im Nebenschluß in dem Deckel der Kalt1iftkammer
Öffnungen angeordnet sind, durch die ein Teil der vom Gebläse geförderten Kaltluft
unmittelbar in die Warmluftkammer gelangt, um die aus dem Speicherkern austretende
sehr heiße Luft auf einen gewünschten Wert abzukühlen. Mit dem bekannten Ofen ist
es å jedoch schwierig, auch bei laufend abnehmender Speicherkerntemperatur eine
konstante Austrittstemperatur der aus dem Gerät kommenden Luft zu erhalten, weil
eine Regelung der im Nebenschluß zugeführten Kaltluft nicht erfolgt.
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Aus diesem Grunde sind bei derartigen Wärmespeicheröfen auch schon
regelbare Klappen zwischen dem Kaltluftteil und dem Warmluftteil vorgesehen worden
(DT-Gbm S 1 897 113 und 1 937 036). Im Strom der aus dem Gerät austretenden Warmluft
befindet sich z.B. ein Bimetallstreifen, der die Klappe äe nach der Austrittstemperatur
mehr oder weniger öffnet.
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Je mehr die Speicherkerntemperatur absinkt, umso weiter wird die Nebenschlußklappe
geschlossen, so daß stets eine einheitliche Luftaustrittstemperatur gegeben ist.
Die Anordnung von Regelklappen und von Temperaturregelelementen ist jedoch mit einem
gewissen Aufwand verbunden. Außerdem werden die Geräte durch die mechanisch betätigten
Klappen störanfälliger.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Speicherheizgerät der
eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem trotz des Verzichtes auf mechanisch
bewegte Klappen und besondere Temperaturregelelemente wie Bimetallstreifen vollautomatisch
und ohne äußere Einflußnahme auch bei laufend abnehmender Speicherkerntemperatur
eine weitgehend konstante Luftaustrittstemperatur erzielt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Verhältnis
der Strömungsquerschnitte zwischen der Kaltluft ksmmer und dem Kaltluft-Führungskanal
derart gewählt ist, daß die Menge der durch die klappenlosen Nebenschlußöffnungen
tretenden Kaltluft in Abhängigkeit von dem sich mit der Kerntemperatur ändernden
statischen Druck im Bereich des unteren Endes des EaltluSt-yuhrungskanals geregelt
ist.
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Im Gegensatz zu der Anordnung nach der DU-AS 1 679 227, bei der mit
Bimetall gesteuerte Klappen vorgesehen sind, wird erfindungsgemäß ein sogenannter
thermischer Bypass geschafbei fen, derauf grund der sich einstellenden Druckverhältnisse
die im Nebenschluß abgezweigte Kaltluftmenge in exakter Abhängigkeit von der Kerntemperatur
der Warmluft zugeführt wirdg und zwar hat diese Art der Regelung die Folge, daß
bei hoher Kerntemperatur viel, bei Absinken der Kerntemperatur jedoch entsprechend
weniger Kaltluft abgezweigt bzw. beigemischt wird. Dieser Selbstregelmechanismus,
der durch die speziell gemäß der Erfindung vorgenommene Dimensionierung von Luftführungskanälen
bedingt ist, erbringt trotz extremer konstruktiver Einfachheit des Speicherheizgeräts
optimale Ergebnisse, wobei die austretende Warmluft nicht nur eine einheitliche
Temperatur aufweist, sondern auch in ihren Höchstwerten begrenzt ist.
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Bevorzugt sind die klappenlosen Nebenschlußöffnungen in der Vorderseite
der im hinteren Teil des Gerätes, unterhalb der hinteren Schenkel der Luftführungskanäle
angeordneten Rohrstutzen mit einer Versetzung entgegen der Richtung der anströmenden
Kaltluft vorgesehen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befinden sich
die Öffnungen nur im unteren Bereich der Rohrstutzen, was insbesondere bei niedrigen
Speichergeräten gunstig ist, da dann die Kaltluft durch Ausbildung eines isolierenden
Schleiers unerwünscht hohen Bodentemperaturen vorbeugt.
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Bei Geräten in Hochbauweise, bei denen die die Kanäle verlassende
Luft besonders heiß ist und bei denen demgemäß eine besonders intensive Vermischung
mit Kaltluft erforderlich ist erstrecken sich die Öffnungen in den Vorderseiten
der Rohretutzen über die gesamte Höhe der Rohrstutzen.
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Die Breite der Öffnungen ist zweckmäßig etwa halb so groß wie die
Breite der Rohrstutzen. Um die Versetzung der Öffnungen durchführen zu können, müssen
die Austrittsöffnungen in den Rohrstutzen auf jeden Fall schmäler als die Rohrstutzenbreite
ausgebildet sein.
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Zweckmäßig beträgt die Versetzung weniger als 10 % der Rohrstutzenbreite
und liegt vorteilhafterweise zwischen 3 und 7 %, insbesondere bei etwa 5 % der Rohrstutzenbreite.
Bezogen auf die Breite der Öffnungen sollte die Größe der Versetzung bei etwa 10
% liegen.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch,
daß sich zwischen den beiden Schenkeln der U-förmigen Luftführungskanäle ein dritter
vertikaler Kanal befindet, welcher in der Warmluftkammer im Bereich der Nebenschlußöffnungen
mündet. Auf diese Weise steht für die erhitzte absteigende Luft der doppelte Querschnitt
zur Verfügung. Hierdurch werden nicht nur die Strömungsverhältnisse innerhalb des
Speicherkerns wesentlich verbessert, sondern es wird auch die durch die Erfindung
bewirkte automatische Austrittstemperaturregelung weiter günstig beeinflußt, da
dadurch dem bei Vollaufladung etwa um 70 % vergrößerten Warmluftvolumen Rechnung
getragen wird.
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Die Ausstattung des Speicherkerns mit drei nebeneinander liegenden
vertikalen Luftführungskanälen, von denen der hintere für die Zuführung der Kaltluft
und die beiden vorderen für die Abführung der Warmluft dienen, hat auBerdem den
Vorteil, daß eine wesentlich gleichmäßigere Ladung bzw. Entladung des Speicherkerns
gewährleistet ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind an den Austrittsöffnungen
der vorderen Schenkel der U-förmigen Luftführungskanäle dachförmige Ablenkbleche
vorgesehen, welche die ausströmende Warmluft zur Seite hin ablenken.
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Auf diese Weise wird die bereits mit Kaltluft vermischte Warmluft
eus dem mittleren Heizkanal besonders intensiv mit der Heißluft aus dem vorderen
Luftführungskanal gemischt. Das dachförmige Ablenkblech ist insbesondere bei Hochspeichern
mit großer Kapazität zweckmäßig.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt; Big. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des
erfindungsgemäßen Speicherheizgerätes, wobei die Schnittlinie gemäß Linie I-I in
Fig. 2 verläuft, Fig 2 einen Querschnitt des Gerätes nach Linie 11-11 in Fig.1,
Fig 3 eine Draufsicht des Gerätes bei abgenommenem Deckel und abgenommenen Deckst
einen, Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht nach Linie IV-IV in Fig.2 und Fig.
5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 1.
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mach der Zeichnung ist der Speicherkern aus Speichersteinen 21 und
Decksteinen 22 aufgebaut Die Speichersteine haben gemäß Fig 3 insgesamt sechs Durchtrittsöffnungen9
von denen jeweils zwei nebeneinander angeordnet sind Durch Auf einanderschichten
der erfindungsgemäß ausgebildeten Speicher steine entstehen so gemäß Fig 2 insgesamt
drei Luftführungskanäle 12, 16f 17. Diese werden an den oberen Enden durch Ausnehmungen
23 in den Decksteinen 22 verbunden. Gemäß Fig. 1 verbinden die Ausnehmungen 23 in
den Decksteinen 22 auch die in der Vorderansicht benachbarten Luftführungskanäle.
Hierdurch wird ebenfalls die automatische Regelung der Austrittstemperatur gefördert.
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In die Luftführungskanäle sind gemäß den Fig 1 und 3 ausgebildete
Heizstäbe 24 eingehängt. Die Heizstäbe 24 erstrecken sich zwischen dem obersten
Speicherstein 21 und den Decksteinen 22 in der in Fig. 1 gezeigten Weise horizontal.
An jedem zweiten Luftführungskanal zweigt nach unten ein im wesentlichen U-förmiger
Teil ab. In den hintereinanderliegenden Öffnungsreihen sind gemäß Fig. 3 die U-förmig
nach unten in die Luftführungskanäle abzweigenden Teile der Heizstäbe 24 jeweils
um einen Luftführungskanal seitlich versetzt, so daß insgesamt die Anordnung gemäß
Fig. 3 erzielt wird. Hierdurch wird eine gleichmäßige Aufladung des Speicherkerns
gewährleistet.
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Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weisen die Heizelemente
24 insgesamt drei U-förmige, nach unten gerichtete Abzweigungen auf. Die Ausbildung
ist in der Weise l1nsymmetrisch, daß die U-förmigen Abzweigungen in der aus Fig.3
ersichtlichen Weise gegenüber dem Mittelpunkt 25 der Heizstäbe seitlich versetzt
sind, se daß durch um 1800 versetzte Anordnung des mittleren Heizstabes 24 mit ein
und demselben Heizstabtyp die in Fig.3 3 dargestellte gewünschte gestaffelte Anordnung
der U-Teile möglich ist. Die Anschlußenden 26 der Heizstäbe 24 sind nach oben herausgeführt,
wodurch elektrische Anschlüsse nur an den beiden Seiten erforderlich sind.
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Unterhalb des Speicherkerns befindet sich in üblicher Weise Isoliermaterial
27, das im Bereich der Luftführungskanäle 12, 16, 17 Durchbrechungen 28 aufweist
Wie besonders deutlich aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht @ llegt das Isoliermaterial
27 auf der Warmluftkammer 18 auf, unterhalb der im hinteren Bereich die Kaltluftkammer
20 angeordnet ist, welche sich gemäß den Fig. 1 und 5 in Richtung der Kaltluftströmung
verjüngt. Zu diesem Zweck ist die vordere Wand 29 der Kaltluftkammer gemäß Fig.
5 in der dargestellten Weise schräg ausgebildet. Die hintere Wand 30 verläuft dagegen
parallel zur Geräte-Rückwand.
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Von der Kaltluftkammer 20 zweigen im Bereich der hinteren Luftführungskanäle
12 Rohrstutzen 149 die beispielsweise quadratisch oder U-förmig ausgebildet sein
können, nach oben ab, welche zur Warmluftkammer 18 8 hin die erfindungsgemäßen Nebenschlußöffnungen
11 aufweisen. Diese sind gemäß Fig. 1 und 5 in Richtung der Kaltluftströmung etwas
versetzt angeordnet, also asymmetrisch. Die Versetzung der Nebenschlußöffnungen
11 entgegen der Richtung der anströmenden Kaltluft ermöglicht es, die horizontale
Geschwindigkeitskomponente der eintretenden Kaltluft auszugleichen und eine optimale
Luftvermischung zu erreichen.
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Die Breite der Öffnungen 11 beträgt etwa die Hälfte der Rohrstutzenbreite.
Die Öffnungen erstrecken sich vor allem im Falle von Geräten in Hochbauweise über
die gesamte Höhe der Rohrstutzen 14 und gewährleisten dabei eine besonders illensive
Vermischung.
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Bei besonders niedrigen Speichergeräten kann es jedoch auch zweckmäßig
sein, die Öffnungen nur im unteren Bereich der Rohrstutzen 14 anzuordnen, weil dann
die Kaltluft unerwünscht hohen Bodentemperaturen vorbeugen kann, indem sie in der
Art eines Schleiers isolierend wirkt.
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Im rechten Teil des Gerätes ist gemäß Fig. 1 das Gebläse 31 angeordnet,
das über einen Krümmer 32 die Kaltluftkammer 20 versorgt.
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Die Decksteine weisen erfindungsgemäß oben Sacklöcher 33 auf, mittels
der die Decketeine auch im heißen Zustand unter Verwendung eines Werkzeuges abgehoben
werden können.
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Oberhalb der Decksteine ist wieder in üblicher Weise eine Lage Isoliermaterial
34 angeordnet, auf der dann die übliche Deckplatte 35 liegt Wie sich besonders deutlich
aus Fig. 2 ergibt, wird für die eintretende Luft nur der hintere Kanal 12 verwendet,
während die bereits weitgehend erhitzte Luft durch die beiden hintere einander angeordneten
Luftführungskanäle 16, 17 nach unten geführt ist Diese Anordnung ist deswegen zweckmäßig,
weil das Volumen der eingeführten Luft während der Aufheizung stark zunimmt, so
daß durch die zwei absteigenden Luftführungskanäle 16, 17 die Strömungsverhältnisse
wesentlich begunstigt werden.
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Der mittlere Luftführungskanal 17 mündet im Bereich der Nebenschlußöffnungen
11, so daß die Kaltluft und die Warmluftströmung hier unter einem größeren Winkel
als 900 aufeinandertreffen und sich sofort gut durchmischen. Im Bereich der unteren
Austrittsöffnung des vorderen Luftführungskanals 16 ist ein vergrößert in Fig. 4
dargestelltes dachförmiges Ablenkblech 19 angeordnet, dessen Form und Ausrichtung
erfindungsgemäß so wie in der Zeichnung dargestellt gewählt sind. Diese Ausbildung
führt dazu, daß die aus dem vorderen Luftführungskanal 16 austretende Heißluft zu
den Seiten hin abgelenkt und dort mit der Luftströmung vereinigt wird, die sich
durch den Aufeinanderprall der aus den Öffnungen 11 und den mittleren Kanal 17 austretenden
Luftströmungen gebildet hat. Auf diese Weise tritt schließlich aus dem unten liegenden
vorderen Luft aus trittsgitter 36 des Gerätes eine Luftströmung einheitlicher Temperatur
aus, die überdies auch in ihren Höchstwerten begrenzt ist. Von Bedeutung ist dabei,
daß sich aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen fast über die gesamte Betriebszeit
des Speichers trotz des Vorhandenseins einer zwischen etwa 2000C und 7000C differierenden
Kerntemperatur eine weitgehend konstante Austrittstemperatur erreicht wird, und
zwar ohne daß irgendwelche besondere mechanische Regelmittel vorgesehen wären.
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Zwischen der Vorderwand 37 und der Rückwand 38 einerseits und dem
Speicherkern befinden sich in üblicher Weise Isoliermaterialschichten 39 bzw. 40.
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Das erfindungsgemäße Speicherheizgerät arbeitet wie folgt: Während
der Niedertarifstunden wird der Speicherkern durch die erfindungsgemäß ausgebildeten
und angeordneten Heizstäbe 24 gleichmäßig auf die erforderliche Temperatur in der
Größenordnung von 7000C aufgeheizt.
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Während der Bedarf sstunden wird dann der Ventilator 31 in Abhängigkeit
von einem Raumtemperaturregler in Betrieb gesetzt. Dieser Ventilator 31 erzeugt
in der Kaltluftkammer 20 eine Luftströmung 15, von der aufgrund der sich verjüngenden
Form der Kammer 20 gleichmäßige Anteile in die Rohrstutzen 14
abgelenkt
werden. Die Luftströmung tritt dann in die Luftführungskanalanordnung 13 am unteren
Ende des hinteren Luftführungskanals 12 ein. Während des Hochsteigens in den Luftführungskanälen
12 heizt sich die Luft bereits erheblich auf und vergrößert dabei ihr Volumen. Für
die durch die Ausnehmungen 23 umgelenkte Heißluft stehen dann die beiden gleich
groß wie der Luftführungskanal 12 ausgebildeten absteigenden vorderen Luftführungskanäle
16, 17 zur Verfügung.
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Durch die Nebenschlußöffnungen 11 wird ein umso größerer Teil der
Kaltluft direkt in die Warmluftkammer 18 geleitet, je höher die Speicherkerntemperatur
ist Dieses Ergebnis wird erzielt, ohne daß durch ein Bimetall od. dgl. betätigte
Regelklappen vorgesehen sind.
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Die automatische Regelung ist in erster Linie eine Folge davon, daß
durch die Maßnahmen nach der Erfindung eine Verhinderung des statischen Druckes
im Luftzuführ-Rohrstutzen derart erfolgt daß die im Nebenschluß abgezweigte Kaltluftmenge
in exakter Abhängigkeit von der Kerntemperatur der Warmluft zugeführt wirdç und
zwar so, daß bei hoher Kerntemperatur viel, bei absinkender Kerntemperatur entsprechend
weniger Kaltluft abgezweigt, bzw beigemischt wird Es wirken sich dabei ferner vorteilhaft
die Maßnahmen der Versetzung der Nebenschlußöffnungen 91 gemäß Fig 1 in Richtung
entgegen der Kaltluftströmung 15 sowie der zusätzlich vorgesehene mittlere Luftführungskanal
17 und das dachförmige Ablenkblech 19 aus wesentlich ist auch noch die gemäß Fig.
2 sich nach unten etwas erweiternde Form der in den Speichersteinen 21 vorgesehenen
Öffnungen.
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- Patentansprüche -