DE2453718A1 - Heizvorrichtung - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einer Brennkammer und einer daran anschließenden mit einem Abgaskanal für die Brenngase verbundenen Abgaskammer oder Abgasanschluß, wobei zumindest ein Teil der Wandung dieser Vorrichtung als mit der Ümgebungsluft in Berührung stehende Wärmeaustauschflache dient.

Bei derartigen bekannten Vorrichtungen wird die mit diesen Flächen in Berührung kommende Luft erwärmt, wodurch deren Dichte abnimmt, so daß infolge davon diese erwärmte Luft aufsteigt und durch entlang dem Boden zuströmende kalte Luft des zu erwärmenden Raumes ersetzt wird.

Diese Art der Heizung hat viele Nachteile. An erster Stelle sammelt sich die heiße Luft nahe der Decke des zu wärmenden Raumes, gerade da, wo der geringste Wärmebedarf besteht, während die kälteste Luft, die teilweise durch Türritzen und dergleichen von außen zuströmt, an den Füßen von sich im Raum aufhaltenden Personen vorbeistreicht und so die Behaglichkeit mindert. Daher besteht sehr oft die Neigung, die Heiztemperatur zu erhöhen, um so die Bodentemperatur entsprechend anzuheben. Das aber führt wiederum zu einem entsprechend höheren Brennstoffverbrauch.

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Darüber hinaus führt die höhere Temperatur nahe der Decke dort zu höheren Wärmeverlusten, da letztere eine IHmktion des Temperaturunterschiedes der aneinander grenzenden Räume ist. Wegen der ganz beträchtlichen Temperaturdifferenzen zwischen der unteren und der oberen Raumebene ist es zudem sehr oft schwierig mittels eines in der Heizvorrichtung eingebauten Thermostates eine stabile Temperaturregelung zu erzielen, die der gewünschten mittleren Temperatur angepaßt ist.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es oben geschilderte Nachteile zu vermeiden und eine gleichmäßige, verbraucherfreundliche, gut regelbare Heizvorrichtung zu schaffen.

Um diese Aufgabe zu lösen kennzeichnet sich vorliegende Erfindung dadurch, daß zumindest ein Teil der wärmetauschenden Wände einen Kanal begrenzen, dessen beide Enden mit der Umgebungsluft in Verbindung stehen, daß in dem Kanal ein Ventilator angeordnet ist, wobei die Druckseite dieser Konstruktion am Boden der Vorrichtung ausmündet und die durch Wärmetausch in dem Kanal erwärmte, ausgeblasene Luft im wesentlichen horizontal längs des Bodens des zu wärmenden Raumes ausströmt.

Eine bevorzugte erfinderische Ausbildung kennzeichnet sich dadurch, daß das Ausströmende des Kanals divergierend ausgebildet ist»

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Daher überschreitet die Ausströmungsgeschwindigkeit einen gewissen gewünschten Grenzwert nicht.

"Vorzugsweise ist das eigentliche Wärmetauschteil des Kanals so ausgebildet, daß die Strömungsgeschwindigkeit dort einen Wert erreicht, der für den gewünschten Wärmewechsel optimal ist, und daß insbesondere darin Turbulenzen auftreten, die den Wärmetausch begünstigen. Auch können zusätzliche Leitbleche Verwendung finden, um das Auftreten solcher Verwirbelungen zu fördern.

Auf diese Weise wird eine Luftströmung in dem zu beheizenden Raum erzielt, die entgegengesetzt der Luftströmung ist, die in der Nähe bisher üblicher Heizvorrichtungen auftritt. Diedeckenseitig sich ansammelnde Warmluft dieses Raumes wird angesaugt, die weniger Wärmezufuhr benötigt, um auf die gewünschte Temperatur gebracht zu werden. Insbesondere ist das Einlaßende des Wärmetauschkanales an der oberen Wandung der Vorrichtung offen ausgebildet, um so eine Luftströmung zu erhalten, die entgegen dem S¹IuB der Verbrennungsgase in der benachbarten Brennkammer gerichtet ist. Hier wird also das günstige Gegenstromprinzip verwirklicht.

Auf diese Weise wird nicht nur Warmluftstrom entlang dem Fußboden erreicht, sondern darüber hinaus werden die Temperaturunterschiede zwischen dem unteren und dem oberen Teil des zu beheizenden Raumes minimiert, so daß

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nur geringe Wärmeverluste entstehen. Zudem ist eine sehr

gleichmäßige Temperaturverteilung die Folge, die sogar mit geringerer Wärmezufuhr aus dem Heizgerät erzielt wird. Ein zusätzlicher Vorteil "besteht darin, daß eine sehr große Wärmeenergiemenge pro Zeiteinheit von den Brenngasen auf die Luft übertragen werden kann.

Es wird bemerkt, daß "Ventilatoren zum Antransport von Warmluft entlang dem SHißboden an sich bekannt sind. Diese Gebläse bzw. "Ventilatoren saugen Luft aus der unmittelbaren Nähe des Heizgerätes an, ohne der im wesentlichen vertikal gerichteten Warmluftströmung in dieser Region Rechnung zu tragen. Daher sind die Vorteile vorliegender erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die bekannten Vorrichtungen keinesfalls erreichbar.

Um zu vermeiden, daß nach Erreichen der gewünschten Temperatur und nach Abschalten des in der Brennkammer angeordneten Brenners Warmluft durch den Schornstein aus dem Inneren der Heizvorrichtung abgesogen wird, so daß die Wärmeansammlung in der Wandung der Vorrichtung durch den Schornstein abfließen kann und zudem häufig dem zu beheizenden Raum so Wärme entzogen wird, ist der Ventilator insbesondere mit mindestens einem Temperaturtaster ausgestattet, der so angebracht ist, daß die Temperatur der Wandung der Vorrichtung oder der aus dem Kanal strömenden Luft gemessen werden kann, wobei diese Kontrolle in der Art ausgeführt wird, daß die

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Wärme der Wandung zumindest teilweise auf die Raumluft des zu beheizenden Raumes übertragen wird, um damit die Wärmeverluste weiter zu reduzieren. Darüber hinaus kann ein an die Wärmezufuhr aus der Brennkammer angepaßter Luftstrom durch den Wärmetauschkanal mit Hilfe mindestens eines zusätzlichen, die Ventilatorgeschwindigkeit beeinflussenden Wärmetasters erreicht werden, wobei die Ventilatorgeschwindigkeit zusammen mit der Wärmezufuhr anwächst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

ig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung im Schnitt;

ig. 2 die Vorrichtung entsprechend der Linie H-II der Fig. 1 gesehen;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Wärmetauschkanäle s der Vorrichtung.

Die in Hg. -1 dargestellte Heizvorrichtung umfaßt eine Brennkammer 1, in der ein Brenner 2, insbesondere ein Gasbrenner, angeordnet ist. Am unteren Ende der Kammer 1 kann sekundäre Verbrennungsluft zufließen, beispielsweise in eine Vorrichtung mit Kaminverbindung aus dem zu wärmenden Raum und in sogenannten Wandofen aus einer Zufuhrdüse, die durch die Wand tritt.

Die heißen Brenngase steigen in Kammer 1 auf und fließen aus in Richtung einer Abfuhrkammer oder eines Zugunter-

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brechers 3, in die bzw. den ein Abgasrohr 4· mündet, das an einen Kamin oder ein durch die Wand führendes Abgasrohr anzuschließen ist.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Kammern 1 und 3 untereinander verbunden an den seitlichen Flanken mittels der Durchgänge 5· Zwischen den Durchgängen 5 ist ein Kanal 6 angeordnet, der von den gegenüberliegenden Wänden der Kammer 1 und 3 und der Durchgänge 5 begrenzt ist.

Dieser Kanal 6 hat an seinem oberen Ende eine Einlaßöffnung 7 und steht nach unten mit der Einlaßseite des Gebläses bzw. Ventilators 8 in Verbindung. Die Auslaßseite des Gebläses 8 ist mit einer Blasdüse 9 verbunden, die im wesentlichen horizontal gerichtet ist. Diese Düse 9 ist divergierend ausgebildet, und zwar in der Art, daß die Ausströmungsgeschwindigkeit der Luft so weit reduziert wird, daß auch bei niedrigster Temperatur die Strömung noch nicht als unangenehm empfunden wird. Zudem sorgt diese Ausbildung für eine breite Ausströmverteilung.

Weiterhin ist der Kanal 6, wie bei 10 gezeigt, von der ■ Einlaßöffnung 7 her konvergierend ausgebildet, um die Luftgeschwindigkeit auf einen optimalen Wert für den Wärmetausch mit der benachbarten Wandung zu bringen und gleichzeitig den Wärmetauschprozeß begünstigende Turbulenzen zu erzeugen.

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Bas Auftreten von Turbulenzen kann zudem durch Anordnung von Leitblechen 11 gefördert werden, die die wirksame Wandfläche vergrößern und ebenso die Wandbrechung. Dadurch werden Turbulenzen erzeugt durch Geschwindigkeitsdifferenzen. Natürlich können auch andere für die Turbulenzerzeugung vorteilhafte Hittel Verwendung finden.

Dem Teil 10 ist ein Anpassungsstück 12 nachgeordnet, das einen Übergang zwischen dem engeren Kanalteil und der Einlaßöffnung des Gebläses 8 schafft. Im dargestellten Fall hat das Anpassungsstück 12 keinen Kontakt mit der Kammer 1, aber es ist manchmal erforderlich, daß zumindest ein Teil der Wandung des Anpassungsstückes an der Kammer 1 anliegt. Die Form des AnpassungsStückes 12 hängt natürlich von den Dimensionen und der Lage des Gebläses und vom eigentlichen Wärmetauschkanal 6 ab.

Die gesamte Wärmetauscheinheit ist in Fig. 3 dargestellt. Es ist möglich, diese Einheit als solche zu fertigen und in einem Durchgang des Heizgerätes unterzubringen.

Grundsätzlich ist bevorzugt, zumindest das Teil 10 durch die Wände der Kammern 1 und 3 zu bilden.

Das Gebläse 8 ist von einem Elektromotor angetrieben, der vorzugsweise mit einer durch Temperaturfühler kontrollierten Geschwindigkeitsregulation ausgestattet ist. Diese Temperaturfühler sind in den Wänden der Heiz-

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vorrichtung oder nahe denselben angeordnet. Der Gebläse- ' motor wird nur ausgeschaltet, sobald die Temperatur der Wandung oder der durchfließenden Luft unter den vorgegebenen Wert gefallen ist, um so möglichst viel in der Wandung gespeicherte Wärme an die zum Heizen verwandte Luft zu übertragen und zu verhindern, daß diese Wärme aus dem Abgasrohr 4- entweicht. Unterhalb einer bestimmten Wandungstemperatur würde ein umgekehrter Wärmetransport stattfinden, so daß das Gebläse rechtzeitig vor Erreichen dieser Temperatur abgeschaltet werden muß. Wenn dagegen die Vandungstemperatur stark ansteigt, kann es ratsam sein, die Luftdurchflußrate zu erhöhen, um eine Wärmeabfuhr nach außen zu verhindern.

Dies kann mittels eines oder mehrerer zusätzlicher Temperaturfühler geschehen.

Die Form des Wärmetauschkanalε 6 ist in der Zeichnung nur beispielhaft ausgeführt. Es ist klar, daß die Form in mannigfacher Weise modifizierbar ist und in erster Linie durch die Anforderungen bezüglich optimalen Wärmetausches bestimmt ist.

Anstelle von oder in Ergänzung zu dem Kanal zwischen den Kammern 1 und 3 kann auch eine doppelte Außenwandung verwandt werden. In diesem Falle wird der Wärmetausch ganz durch die vom Gebläse umgewälzte Luft durchgeführt.
Auch ist es möglich, Wärmetauschdüsen in den Kammern

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1 und/oder 3 anzuordnen, um mittels dieser die Wärmetauschfläche zu vergrößern. Auch können Rippen oder dergleichen an der Wärmetauschfläche aus demselben Grunde angebracht sein.

Auf diese Weise wird eine Heizvorrichtung erhalten, die Luft von oben aus dem zu beheizenden Kaum ansaugt und entlang dem Fußboden nach der Erwärmung wieder ausbläst, so daß eine Luftströmung erhalten wird, die grundsätzlich anders gerichtet ist als der natürliche Fluß, der mit üblichen Geräten erzielt wird. Da der Luftstrom im Wärmetauscher, wie dargestellt, dem Strom des Brenngases in der Brennkammer 1 entgegengerichtet ist, erfolgt dis Wärmeübertragung im Gegenstrom.

Diese Maßnahme steht im Gegensatz zum natürlichen Luftfluß und hat eine höhere Effektivität sowie einen geringeren Durchfluß von ungenutzter Luft zur Folge.

Natürlich muß die Abkühlung der Brenngase begrenzt sein auf solch einen Grad, daß die Hitze, die für den Zug der Heizvorrichtung notwendig ist und die Kondensation verhindert, gehalten wird.

Es hat sich herausgestellt, daß mit einem Heizgerät dieser Art die Temperaturdifferenz zwischen oberen und unteren Zonen eines zu beheizenden Raumes weitgehend reduziert werden kann gegenüber bisher bekannten Vorrichtungen, so daß nicht nur eine angenehmere Temperatur-

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verteilung, sondern auch eine bessere Brennstoffausnutzung erreicht wird. Zusammen mit dem besseren Wärmetransport in der Vorrichtung selbst, werden Brennstoffersparnisse von mindestens 15 % erzielt.

Weiterhin ist klar, daß im Sommer das Gebläse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Luftumwälzer im Aufstellungsraum verwandt werden kann, wobei natürlich die Temperaturfühler abgeschaltet sein müssen.

Im Eahmen dieser Erfindung sind eine Vielzahl weiterer Modifikationen und Ausführungen erfaßt.

Alle neuen in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

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Claims (9)

Patentansprüche s

1. Heizvorrichtung mit einer Brennkammer und einer daran anschließenden mit einem Abgaskanal für die Brenngase verbundenen Abgaskammer oder Abgasanschluß, wobei zumindest ein Teil der Wandung dieser Vorrichtung als mit der Umgebungsluft in Berührung stehende Wärmeaustauschfläche dient, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil dieser Wände einen Kanal (6) bilden, dessen beide Enden mit der umgebenden Luft in Verbindung stehen, daß in dem Kanal (6) ein Gebläse (8.) angeordnet ist, und daß die Austrittsseite des Kanals (6) in der Art am Boden der Vorrichtung geöffnet ist, daß die darin durch Wärmetausch erwärmte Luft im wesentlichen horizontal entlang dem Boden des zu beheizenden Raumes ausblasbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßseite dieses Kanals (6) divergierend ausgebildet ist, wobei die Ausströmungsgeschwindigkeit unter einem gewünschten Grenzwert bleibt.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauschteil des Kanals (6) zur Erzeugung einer für den Wärmetausch optimalen Durchflußrate ausgebildet ist. " ■ -■

4. Vorrichtung nach den .Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (7) des Kanals (6) in der Oberseite der Vorrichtung angeordnet ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (6) im wesentlichen zwischen der Brennkammer (1) und der Abgaskammer (3) angeordnet ist,

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens einen Temperaturfühler zur Kontrolle der Temperatur der Wandung der Vorrichtung oder der Luft, die durch den Kanal (6) fließt, aufweist, wobei mittels des Temperaturfühlers das Gebläse (8) abschaltbar ist, sobald eine vorbestimmte Temperatur unterschritten ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Temperaturfühler zur Erhöhung der Gebläsegeschwindigkeit bei Ansteigen

einer vorgegebenen Wandungs- oder Lufttemperatur angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens im Bereich der Einlaßöffnung (7) des Kanals (6) Mittel zur Erzielung von Luftverwirbelungen angeordnet sind·.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (6) ein Gehäuse umfaßt, das mindestens teilweise die Kammer (1) umgebend ausgebildet ist.

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ORIGINAL INSPECTED