DE2553798A1 - Heizungseinrichtung fuer gebaeude - Google Patents
Heizungseinrichtung fuer gebaeudeInfo
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Description
;' . 16 299/300 60/ko
Gabriel GIRAUD, 13008 Marseille / Frankreich
Heizungseinrichtung für Gebäude
Die Erfindung betrifft eine kleinbauende, elektrische Heizungseinrichtung für Wohnblocks, Einzelhäuser, Indus
triekoraplexe und dgl., bei der für eine Sammelheizung
oder eine Einzelheizung ein Heizmedium zirkuliert und Brauchwasser aufgeheizt wird.
Derzeit wird Wärme für ein Gebäude oder eine Gebäudegruppe in einer vorzugsweise unter dem Erdboden vorgesehenen ein-*
zigen Heizzentrale erzeugt, von der aus in großen Kesseln mit leistungsstarken Brennanlagen erwärmtes Wasser in das
Heizungsnetz und das Brauchwassernetz eingespeist wird.
Die häufig große Entfernung dieser Heizungszentrale von den Heizkörpern oder den Zapfstellen für das warme Brauch-
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wasser erfordern lange Verbindungs- und Verteilerleitungen,
was nicht nur zu hohem Planungsaufwand sondern auch zu hohem Arbeitsaufwand bei der Bauwerkserrichtung und zu hohen Installationskosten
führt.
Darüberhinaus erfordern diese Einrichtungen für ihre geschützte Unterbringung und ihren Betrieb erhebliche Unterkellerungsarbeiten
und Sicherheitsvorkehrungen. Dieser Aufwand betrifft nicht nur die Heizeinrichtung selbst, sondern
auch die Dampfleitungen und die Speichereinrichtungen.
Die unvermeidlichen horizontalen Leitungen zur Verbindung der Heizkörper in den Verteilerlinien führm trotz der vorgesehenen
thermischen Isolierung, deren Isolationsvermögen und Anbringung jedoch häufig zu wünschen übrig läßt, zwangsläufig
zu hohen Wärmeverlusten.
Bei Einzelhäusern sind die Probleme grundsätzlich dieselben, allenfalls in etwas geringerer Größenordnung.
Mit der Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden.
Die Erfindung schafft eine geeignete und leistungsstarke Wärmequelle, welche den Raumbedarf für die Heizeinrichtung
und sämtliche peripheren Einrichtungen für eine Zentralheizung und eine Brauchwasserheizung im Rahmen von Sammeleinrichtungen
und Einzeleinrichtungen erheblich vermindert. Dabei wird eine vorgefertigte und von Hand transportable
Kleinheizung geschaffen.
Wie alle entsprechend dem jeweiligen Bedarf ausgelegte Heizanlagen
ist auch die erfindungsgemäße Heizeinrichtung an unterschiedliche Verwendungsfälle und unterschiedliche
Leistungen anpaßbar. Sie ist daher in ihren Leistungen und
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kleinen Abmessungen entsprechend 2-, 5-, 10-, 20- oder 30-usw-fach
stärkeren Anlagen auslegbar, je nach den insbesondere hinsichtlich der Heizleistung zu befriedigenden
Bedürfnissen.
Diese Anpassungsfähigkeit an die Leistung und den im jeweiligen Verwendungsfall erforderlichen Betrieb entsprechend dem
Wärmebedarf ist eine der hervorstechenden Eigenschaften der vorli egenden Erfindung.
Hierzu sind die Formen, die Abmessungen, die Zahl der Horizontalrohre
ebenso wie die Zahl der Widerstände und ihre spezifische Leistung mit den verschiedenen Regelungstypen
unabdingbar, um den Benutzern dieselben Betriebsvorteile wie bei durch die Erfindung zu ersetzenden Heizungsanlagen
zu gewährleisten, und zwar auch die Betriebsvorteile derjenigen Heizungsanlagen, die mit sehr hohen Temperaturen
des Wärmeübertragungsmediums arbeiten.
Die erfindungsgemäße Kleinheizung ist in der Form eines
besonders flachen Kompaktblockes von erheblich verringertem Volumen ausgebildet, als isoliertes und kompaktes Parallelepiped,
welches an jeglichen gewünschten Stellen installiert werden kann, etwa an einer Wand aufgehängt oder auf den Boden
gestellt usw., wobei lediglich die funktionell erforderlichen Anschlüsse für das Wärmeübertragungsmedium und die
Energie nötig sind.
Die erfindungsgemäße Kleinheizung weist eine elektrische
Tauchheizung auf, welche sich dadurch auszeichnet, daß die Heizzelle und bestimmte Anschlüsse eine zusammengesetzte
Blockeinheit bilden, die aus mehreren Rohren besteht, wobei die horizontalen Rohre in Höhe ihrer Enden durch vertikale
Verteilerrohre verbunden sind, welche der Heizzelle ihre eigentliche technische Form vermitteln, wobei die ver-
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tikalen Verteilerrohre teils zu einer Kreislaufpumpe, teils
zu einer Wirbeleinrichtung-verlängert sind. Die Kleinheizung
weist weiterhin auf die Heizzelle aufgesetzte Regel—, Steuer- und Sicherheitsvorrichtungen auf, wobei das Ganze
unter Einschluß der Regelorgane von einer vorzugsweise metallischen Umkleidung umschlossen und gegen Wärmeverlust
isoliert ist.
Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung wird vervollständigt
durch Heizungslinien, in welche die verschiedenen Heizflächen oder die Boiler für warmes Brauchwasser eingefügt
sind. Gegenüber bekannten Installationen entfällt der übliche Heizraum, der somit frei wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen.
Es zeigt
Es zeigt
Fig. 1 schematisch vereinfacht in Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Heiz- oder Kesseleinrichtung teilweise im Schnitt im Bereich der Wirbeleinrichtung,
Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsfgrm der Erfindung,
Fig. 3 eine Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des in der Form eines Parallelepipeds
vorliegenden Heizkessels einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung,
Fig. 4 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Heizungseinrichtung
mit dem zugehörigen elektrischen Schaltkasten,
Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht der Heizungseinrichtungen
mit den Verteilerlinien für die Heizflächen, ·
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Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Ansicht mit der Installation
für die Brauchwasserheizung.
Nachfolgend wird der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen
Kleinheizung erläutert. Es versteht sich, daß verschiedene Ausführungsmöglichkeiten bestehen, insbesondere
in der funlctionellen und technischen Form der eigentlichen
Heizzelle, wobei zwei dieser Abwandlungsmöglichkeiten nachfolgend ebenfalls erläutert werden. Diese Abwandlungsformen
ergeben sich unmittelbar aus der Erfindung und verlassen deren Rahmen offensichtlich nicht.
Gemäß Fig. 1 ist die eigentliche Heizzelle, die aus mehreren, vorzugsweise geraden Rohren gebildet wird, mit 1 bezeichnet.
Es sind horizontale Rohre 2 in variabler Anzahl, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7 usw., vorgesehen, die untereinander
parallel verlaufen und an ihren Enden durch vertikale Verteilerrohre 3 und 4 verbunden sind, die in Zulaufverteiler
und Ablaufverteiler unterschieden werden können.
Der Zulaufverteiler 3 ist von sämtlichen elektrischen Heiz—
widerständen 5 durchsetzt, die sich in der Größenordnung von einem oder mehreren, beispielsweise 2 , ?. , 4 ,
5 » 6 , 7 usw. pro Rohr, durch die horizontalen Rohre hindurch erstrecken und vollständig in das Wärmeübertragungsmedium
eintauchen, wobei in der gewählten Darstellung der Ausführungsbeispiele zwei Heizwiderstände pro
horizontalem Rohr dargestellt sind.
Jeder Heizwiderstand besteht aus einem seine Befestigung 6 auf dem Zulaufverteiler 3 aufweisenden Ende mit seinem
elektrischen Anschluß und einem mehr oder weniger langen Heizkörper. Die Verteilung der Heiζwiderstände ist derart
gewählt, daß eine homogene Wärmediffusion auftritt. Die
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Verteiler sind an ihren unteren Enden beispielsweise durch Stirnhauben 8 abgedeckt, während ihre oberen Enden bis zu
Einrichtungen für die Aufrechterhaltung und Homogenisierung des Kreislaufes des Wärmeübertragungsmediums reichen, und
zwar bis zu einer Kreislaufpumpe 9 am Zulaufverteiler 3
und einer Wirbeleinrichtung 10 am Ablaufverteiler 4, die
in Baueinheit mit den Verteilern derart ausgeführt sind, daß eine kompakte Baugruppe entsteht, die den beim Kreislauf
des Wärmeübertragungsmediums auftretenden hohen Drükken widerstehen kann. Das Wärmeübertragungsmedium ist in
der Regel Wasser, welches durch Zulaufleitungen 11 und Ablaufleitungen
12 am Eingang und Ausgang des Heizungskreislaufes geführt ist, wobei die Zulauf leitung 11 und die Ablaufleitung
12 oberhalb und senkrecht zur Oberseite einer Verkleidung 13 angeordnet ist, so daß die Verbindung mit
den Leitungsenden der zugeordneten Heizungslinien erleichtert ist. Die Kreislaufpumpe 9 ist eine für diesen Zweck
übliche Pumpe, deren Anschlußbereich vollständig in das Ende des Verteilers 3 integriert ist. Die Wirb el einrichtung
3 stellt vor der Temperaturmessung eine vollständige Durchmischung der einzelnen Wasserströmungen sicher.
Die Wirbeleinrichtung arbeitet im wesentlichen statisch, wobei ihre Ausbildung im einzelnen eine Rotationsströmung
herbeiführt, welche eine Homogenisierung und gegebenenfalls Entgasung des Wärmeübertragungsmediums gewährleistet.
Die Wirbeleinrichtung besteht im wesentlichen aus einer
zylindrischen Rotationskammer 14 mit einem Ejektoreingang 15 einer oberen Haube 16, welche die Sicherheitsorgane
trägt, einem Sicherheitsventil 17» einem Thermostaten
18 in doppelter Funktion, der zum einen für die Grenzwertsteuerung
der Temperatur und zum anderen als Sicherheitsorgan dient, und aus einem Auslaß 19 mit Strömungsumlenkung
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zwischen der Außenwand und der Wand des Rotationszylinders, wobei hinsichtlich der Ausbildung im einzelnen auf Fig. 1
verwiesen wird. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen
möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Zulauf- und Ablaufanschlüsse 20 und 21 sind
an der unteren Seitenfläche des untersten horizontalen Rohres vorgesehen.
Die Ablaufleitung 12 verbindet den Ausgang der Wirbeleinrichtung
10 mit dem Ausgang des Heizkessels. An dieser Leitung sind verschiedene Steuer- und Regelorgane vorgesehen,
und zwar direkt auf der Haube der Wirbeleinrichtung das Sicherheitsventil 17 und der Thermostat 18, sowie
ein Organ 22 zur Behandlung des Wärmeübertragungs— mediums, ein Thermometer 23, ein Manometer 24 und eine
Regelsonde 25.
Die erste Umkleidung 13, welche die Heizzelle 1 umgibt, wird durch einen elektrischen Schaltkasten 26 vervollständigt,
der an einer der Wände der Umkleidung 13 befestigt ist. Der Schaltkasten weist die elektrischen und elektronischen
Regel-, Steuer- und Sicherheitskreise sowie die Regeleinrichtung für die Heiζwiderstände auf und trägt
an seiner Vorderseite verschiedene Anzeigen 27 sowie einen Einschalter 28 und einen Ausschalter 29; weiterhin können
sonstige Anzeigen für den Betrieb oder für Störungen dort vorgesehen sein.
Der Heizkessel weist eine automatische Regelung auf, welche über den elektrischen Schaltkasten ständig die Austrittstemperaturen
des Wärmeübertragungsmediums regelt, sei es durch Zumischung von Rücklaufflüssigkeit beispielsweise
mittels eines Mischventiles oder durch Ein- und Ausschaltung einzelner Heizwiderstände hintereinander oder von
Heizwiderstandsgruppen; selbstverständlich kann auch die
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elektrische Leistung einstellbar gehalten sein. Durch diese Regelungsmaßnahmen wird die Austrittstemperatur exakt
beispielsweise den äußeren klimatischen Bedingungen, den inneren Umgebungsbedingungen oder der für die Aufheizung
des Brauchwassers erforderlichen Heiztemperatur angepaßt. Diese verschiedenen Regelsysteme werden durch den doppeltwirkenden
Thermostaten in seiner Funktion als Temperaturbegrenzer ergänzt.
Darüberhinaus wird es durch die Anbringung einer Kleinheizung am Ende jeder Heizlinie möglich, die verschiedenen
Zonen, beispielsweise die Südseite des Hauses, unterschiedlich zu regeln. Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, liegen
wesentliche Vorteile dieser Ausführungsform in der Widerstandsfähigkeit
gegen hohe Drücke, wie sie bei hohen Heizlinien oder Heizsäulen auftreten und in der Möglichkeit
einer unmittelbaren Verwendung bei bestehenden Heizungsinstallationen.
Diese Heizungsinstallationen weisen im Prinzip eine Zulaufleitung 30 und eine Rücklaufleitung 31 mit AbsρerrOrganen
und 33 und mit Abzweigungen 34 und 35 zu den in den Stockwerken verteilt angeordneten Heizkörpern 36 auf. Darüberhinaus
sind Ausdehnungsgefäße 37 unter Überdruck oder unter Umgebungsdruck und automatische Reiniger oder Aufbereiter
38 vorgesehen (vgl. Pig. 5)..
Analog können in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise einzelne Warmwasserboiler 40 vorgesehen sein.
Eine abgewandelte Ausführungsform gemäß Fig. 2 ergibt sich
unmittelbar aus der technischen und funktioneilen Form der vorstehend erläuterten Heizzelle einer erfindungsgemäßen
Kleinheizung.
Die Grundkonzeption dieser Heizzelle gemäß Fig. 2 entspricht
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derjenigen gemäß Fig. 1, wobei horizontale Rohre 41 und
vertikale Rohre 42 vorgesehen sind. Dabei stehen jedoch die horizontalen Rohre 41 im Vordergrund, die eine größere
Länge aufweisen und vollständig genutzt sind. Die Enden der horizontalen Rohre sind durch Abschlußhauben 43 od. dgl.
abgedeckt, deren auf einer Seite befindliche Hälfte mit den Befestigungen 6 für die elektrischen Heizwiderstände versehen
sind.
Die Verbindungen zwischen den horizontalen Rohren erfolgt durch vertikale Stutzen 42, wobei die jeweils letzten bzw.
obersten Stutzen die Kreislaufpumpe 9 bzw. die Wirbeleinrichtung 10 tragen. Auch diese, der Ausführungsform gemäß
Fig. 1 sehr ähnliche Ausführungsform ermöglicht eine gute
Widerstandsfähigkeit gegen hohe Drücke und daher eine Verwendung
bei Gebäuden großer Höhe.
Eine weitere Abwandlung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei die eigentliche Heizzelle die Form eines Parallelepipeds
aufweist. Die eigentliche Heizzelle ist als Behälter 44 mit Längsunterteilungen 45 ausgebildet, die für eine entsprechende
Gruppe von eingetauchten Heiζwiderständen Heizkanäle
46 bilden. Zusätzliche Unterteilungen können im Inneren des Behälters 44 in je nach der geforderten Leistung
unterschiedlicher Anzahl, unterschiedlicher Abmessung und an unterschiedlichen Stellen derart vorgesehen sein,
daß der Abfluß der"einzelnen Wasserströme erleichtert wird.
Auch hier sind sowohl die Pumpe als auch die Wirbeleinrichtung in den eigentlichen Heizungskörper integriert.
Die Kanäle 46 zusammen mit den zusätzlichen Unterteilungen sind derart angeordnet, daß sie dieselbe Wirkung wie die
weiter oben erläuterten horizontalen Rohre 2 bzw. 41 hervorbringen.
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Die Erfindung ist vorstehend nur anhand zweier zusätzlicher
Abwandlungen vollständig beschrieben worden, wobei jedoch auf der Hand liegt, daß insbesondere hinsichtlich der Formen,
Abmessungen und Anordnungen der einzelnen Elemente wie übrigens auch hinsichtlich der Herstellungswerkstoffe weitere
Abänderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Claims (1)
- Patent- (Schutz)- AnsprücheHeizungseinrichtung für Gebäude, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer kompakten Baueinheit mit erheblich verringerten Abmessungen ausgeführt ist, elektrisch betrieben ist, an die vorgesehene Verwendungsform und die dabei geforderte Leistung anpaßbar ist, vorgefertigt, transportabel und tragbar ist, an fast jeden gewünschten Ort installierbar, befestigbar, aufhängbar, aufstellbar usw. ist und daß sie auf dem gleichen Raum die Elemente einer Kesselanlage für eine Zentralheizung und eine Brauchwassererhitzung entweder nach Art einer Sammelheizung oder nach Art von Einzelheizungen vereinigt.Heizungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine umweltfreundliche elektrische Tauchheizung für eine Zentralheizungsinstallation und für die Brauchwassererwärmung im Sinne einer Sammelheizung oder im Sinne von Einzelheizungen, wozu am Ende von Verteilerleitungen für das Wärmeübertragungsmedium ein Anschluß an die Heizzelle erfolgt, sowie weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Heizraum und verschiedene seiner Anschlüsse eine zusammengesetzte Blockeinheit bilden, die hohen Drücken widersteht und aus mehreren vorzugsweise geraden Rohren besteht, wobei horizontale Rohre (2; 41) an ihren Enden durch vertikale Verteilerrohre (3» 4; 42) verbunden sind, welche der Heizzelle ihre eigentliche technische Form geben, wobei die vertikalen Verteilerrohre teils an eine Zirkulations· pumpe (9), teils an eine Wirbeleinrichtung (10) mit Verlängerungen angeschlossen sind, und daß die Heizzelle bzw. der Heizkessel angesetzte Regel-, Steuer- und Sicherheitsorgane besitzt, wobei alle diese Bauteile unter Einschluß609823/0346der Regelorgane von einer vorzugsweise metallischen Umkleidung umschlossen sind und die Heizzelle gegen Wärmeverlust isoliert ist.Heizungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzelle lediglich aus mehreren, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7 usw. geradlinigen Rohren besteht, die zu einer Baugruppe mit horizontalen Elementen, vertikalen Verteilern und der Wirbeleinrichtung gegeneinander festgelegt sind, wobei die Rohre kreisförmigen, rechteckigen oder anderen Querschnitt und insbesondere in Abhängigkeit von den gewünschten Leistungen und Verwendungszwecken alle gewünschten Abmessungen aufweisen können.Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulations- oder Umwälzpumpe (9) durch Einbau in die Rückströmleitung (11) in die Heizzelle integriert ist, während die Wirbeleinrichtung (.10) in die Heizzelle durch Einbau in die Auslaßleitung (12) integriert ist, die ein Sicherheitsventil (17), einen Thermostaten (18) mit zweifacher Punktion, nämlich als Grenzwertregler für die Temperatur und als Sicherheitsorgan, ein BehajuU-ungsorgan (22) für das Wärmeübertragungsmedium, ein Thermometer (23), ein Manometer (24) und eine Regelsonde (25) aufweist, wobei das Sicherheitsventil (17) und der Thermostat (18) direkt an der Wirbeleinrichtung (10) angeordnet sind und sämtliche Elemente auswechselbar in die Leitung (12) integriert sind.Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeleinrichtung (10) einen Injektoreinlaß (15) in eine Rotationskammer (14) für das aus dem Heizungsbereich kommende Wärmeübertragungsmedium und eine Auslaßöffnung (19) aufweist, so daß eine Entmischung6U9823/Uund gegebenenfalls eine Entgasung des Wärmeübertragungsmediums sichergestellt ist.6. Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf- und der Ablaufanschluß (11, 12) für das Värmeübertragungsmedium an seiner Oberseite vorgesehen und vertikal ausgerichtet sind, um den Anschluß an die unteren Enden der Verteilerrohre für die Heizungslinie zu erleichtern.7. Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie an die Enden von Heizungsverteilerinstallationen für die verschiedenen Stockwerke anschließbar und auch bei Installationen mit sehr hohen statischen Drücken verwendbar ist.8. Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das untere horizontale Rohr (2; 41) an seiner unteren Seitenfläche Entleerungs- und Einfüllöffnungen (20 bzw. 21) aufweist, die an entsprechende Leitungen angeschlossen sind.9. Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen oder mehrere, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7 usw. elektrische Heizwiderstände (5) mit gegebenenfalls unterschiedlichen spezifischen Heizleistungen für jedes horizontale Rohr, die vollständig in das Wärmeübertragungsmedium eingetaucht" sind.10. Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühler und eine Regeleinrichtung zur Regelung in Abhängigkeit von äußeren klimatischen Bedingungen oder einen Fühler für die Umgebungstemperatur aufweist, die die Ausgangstemperatür des Wärmeübertragungs-609823/0346mediums entsprechend der Heizungsart über den elektrischen Schaltkasten genau anpassen, wobei diese Anpassung durch Zumischung von Rücklaufflüssigkeit, durch Ein- und Ausschalten einzelner Heizwiderstände der Reihe nach oder von Heizwiderstandsgruppen, oder aber durch Einstellung der elektrischen Heizleistung der Heizwiderstände erfolgen kann.11. Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, für die Sammelheizung von Brauchwasser, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung einer konstanten Auslaßtemperatur während des Betriebes ein Fühler und eine Regeleinrichtung vorgesehen sind, die über den elektrischen Schaltkasten regelnd einwirken.12. Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzelle horizontale Elemente aufweist, die an ihren beiden Enden geschlossen sind und in Höhe oder in der Nähe ihrer Enden untereinander durch vertikale Elemente verbunden sind.13» Heizungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizzelle (44) in der Form eines Parallelepipeds mit inneren Längsunterteilungen (45) -ausgebildet ist, die in Höhe jeder Gruppe der eingetauchten Heizwiderstände einen Heizkanal (46) bilden und so dieselbe Wirkung wie horizontale Rohre hervorbringen.609823/0346Leerseite
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