DE2649642A1

DE2649642A1 - Vorrichtung zum heizen von treib- und gewaechshaeusern und zum bereichern der darin vorhandenen atmosphaere mit kohlendioxyd

Info

Publication number: DE2649642A1
Application number: DE19762649642
Authority: DE
Inventors: Willem Godijn
Original assignee: RESEARCH INSTITUUT SESTO BV
Current assignee: RESEARCH INSTITUUT SESTO BV
Priority date: 1975-11-06
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-12
Also published as: NL181160C; GB1558398A; NL181160B; NL7513009A

Description

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" PATENTANWÄLTE

DR.MNG. hSgER DIPL-ING. STSLLRECHTM. Sc. DIPL-PHYS.DR.GRIESSSACH D!PL..PHY3. Ε-ΓΑΞΰΚ 7 STUTTGART-I, UHLANDSTR. 14 c

Research Instituut "SESTO" B.V., in Hilversum, Niederlande.

Vorrichtung zum Heizen von Treib- und Gewächshäusern und zum Bereichern der darin vorhandenen Atmosphäre mit Kohlendioxyd.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Heizen von Treib- und Gewächshäusern und derartigen Räumen oder Teilen derselben und zum Bereichern der darin vorhandenen Atmosphäre mit Kohlendioxyd, bestehend aus einem Brennerraum, versehen mit einem Brenner für einen Kohlenstoff enthaltenden Brennstoff und einem darauf gesetzten in den zu heizenden Raum ausmündenden Luftrauchgasmisch-

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kanal.

Im Gartenbau findet die Bereicherung der Atmosphäre in Treib- und Gewächshäusern und dergleichen mit Kohlendioxyd immer mehr Eingang. Dazu werden gewöhnlich die Rauchgase einer Anlage zur Zentralheizung einer ganzen Gartenbaueinheit in die Gewächshäuser geführt, indem man diese Rauchgase statt durch einen Schornstein in die Aussenluft abzuführen durch einen Ventilator absaugt und durch ein Rauchgaskanalesystem über die verschiedenen Gewächshäuser verteilt.

Der Nachteil dieser Anlagen ist aber, dass sie sehr kostspielig sind was die Anschaffungskosten anbelangt, da die Leitungen des zentralen Kesselhauses nach den Gewächshäusern sowohl für die Erwärmung als für die Kohlendioxyd-Bereicherung schwer isoliert sein müssen um die Wärmeverluste möglichst niedrig zu halten. Ausserdem ist ein komplziertes Ueberwachungssystem erforderlich um das Kohlendioxyd-Bereicherungssystem

auszuschalten, wenn durch ungenügende Verbrennung für die Pflanzen schädliche Gase, wie Kohlenmonoxyd oder Aethylen, in den Rapchgasen vorhanden sein sollten. Derartige Anlagen sind deshalb nur bei sehr grossen Gartenbaueinheiten lohnend.

Für ein einziges Gewächshaus wäre es denkbar einen Brenner in einen, wohl oder nicht in das Gewächshaus selbst gesetzten Kasten anzubringen, auf dem ein kurzer Schornstein steht, der in das Gewächshaus ausmündet. Ohne besondere Massnahmen ist eine derartige Ausbildung aber für den beabsichtigten Zweck ungeeignet. Die Verteilung vons wohl der Wärme als von dem Kohlendioxyd über das Gewächshaus ist dann nämlich sehr ungleichmässig. In der unmittelbaren Umgebung der Vorrichtung ist es viel zu warm und ist der Kohlendioxydgehalt zu hoch,

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während es an den am weitesten von der Vorrichtung entfernten Stellen des Gewächshauses zu kalt bleibt und keine Bereicherung der Atmosphäre mit Kohlendioxyd erfolgt.

Die Erfindung bezweckt nun eine Vorrichtung zu verschaffen, wie eingangsbeschrieben, mit der es möglich ist ein Gewächshaus über das ganze Areal gleichmässig zu heizen und die darin vorhandene Atmosphäre mit Kohlendioxyd zu bereichern. Ausserdem muss die Vorrichtung ohne Hilfe eines Ventilators funktionieren um eine Luft- oder Abgasbewegung zu bewerkstelligen, da in Gewächshäusern, in denen die Vorrichtung angewandt wird, meistens keine elektrischen Anschlusspunkte vorgesehen sind. Ferner müsste in diesem Fall ein Notaggregat aufgestellt werden für den Fall, dass die Elektrizitätsversorgung ausfallen würde. Die Anlagekosten für derartige elektrische Vorkehrungen würden dann auf die Anschaffungskosten der Vorrichtung selbst drücken. Die Vorrichtung muss also mit natürlichem Zug arbeiten.

Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erzielt, dass der Brennerraum und der Luftrauchgasmischkanal durch eine Platte getrennt sind, die an den Wänden entlang einen Schlitz offen lässt zum Durchlassen der Rauchgase, und dort in den Wänden des Luftrauchgasmischkanals eine oder mehrere Oeffnungen derartiger Abmessungen vorgesehen sind, dass die dadurch mittels des erzeugten natürlichen Zuges aus dem Gewächshaus angesogene Luftmenge, die ein Vielfaches der durch den gleichen natürlichen Zug durch einen oder mehrere Schlitze im Boden des Brennerraumes angesogenen Menge Verbrennungsluft ist, sich in dem Luftrauchgasmischkanal· innig mit den Rauchgasen vermischt, so dass das an der Oberseite des Luftrauchgasmischkanals in

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den zu heizenden Raum strömende Luftrauchgasgemisch nicht mehr als etwa 150 K in bezug auf die Temperatur der angesogenen Luft in Temperatur gestiegen ist, einen CO₂-Gehalt aufweist, der niedriger als 1% ist, und keine für die Pflanzen schädlichen Gase enthält.

Durch die in der Vorrichtung gemäss der Erfindung angebrachten Oeffnungen wird nun eine Menge Luft aus dem Gewächshaus angesogen und in der Vorrichtung zirkuliert, die ein Vielfaches von der durch den Brenner produzierte Menge Verbrennungsgase beträgt. Die angesogene Luft wird mit den Verbrennungsgasen in dem Luftrauchgasmischkanal innig gemischt, wobei die Temperatur der angesogenenLuft nicht mehr als etwa 150 K steigen darf. Es ist überraschend, dass trotz der starken Abkühlung der Verbrennungsgase unmittelbar oberhalb des Brenners durch die grosse Luftmenge dennoch eine genügende Ausströmungsgeschwindigkeit erzielt wird um das Gewächshaus über das ganze Areal gleichmässig zu heizen und dessen Atmosphäre mit Kohlendioxyd zu bereichern. Es hat sich gezeigt, dass eine Ausströmungsgeschwindigkeit von 2-3 m/s erzielt werden kann.

In einergünstigen Ausfuhrungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung sind die Oeffnungen in einer ersten, etwa in der Höhe der Oberseite des Brenners angebrachten Serie und einer darüber liegenden zweiten Serie verteilt. Dadurch wird vermieden, dass die Verbrennungsgase in erster Instanz zu stark abkühlen, was die gute Wirkung des Brenners stören könnte. Expetimentell hat es sich gezeigt, dass die Vorrichtung gemäss der Erfindung am günstigsten arbeitet, wenn der Durch-

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lass der zweiten Serie etwa zweimal so gross ist als derjenige der ersten Serie. Es ist deutlich dass die Gesamtdurchströmungsoberfläche beider Serien zusammen der gestellten Forderung in bezug auf die anzusaugende Luftmenge entsprechen muss.

In einer weiteren besonderen Ausfuhrungsform der erfindungs· gemässen Vorrichtung ist die Platte, die den Brennerraum von dem Luftrauchgasmischkanal trennt, V-förmig ausgebildet. Dadurch werden die Abgase seitwärts in die eintretenden Luftströme gesteuert, so dass eine gute Mischung erhalten wird. Es ist deutlich, dass bei einer runden oder zylindrischen Ausbildung der Vorrichtung die V-förmige Platte konisch sein kann.

Es ist ferner günstig, wenn der Brenner ein Brenner mit niedriger, stabiler Flamme ist. Dafür ist der in der holländischen Patentanmeldung 73 14389 beschriebene Brenner geeignet, der dank seiner niedrigen Vormischung und sehr guten sekundären Belüftung eine sehr niedrige und stabile Flamme hat und eine vollständige Verbrennung gewährleistet.

In einer weiteren Vorzugsausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung sind vor den Oeffnungen darüber an den Luftrauchgasmischkanal anschliessende Kappen angebracht, wobei die Durchlassbreite der zweiten Serie grosser sein muss als diejenige der ersten Serie. Dabei wird unter der Durchlassbreite der horizontale Abstand zwischen der Wand des Luftrauchgasmischkanals und dem unteren Rand der Kappe verstanden. An erster Stelle werden die angesogenen Luftströme durch diese Kappen nach der Mitte des Luftrauchgasmischkanals hin gerichtet, was eine gute Mischung fördert. An zweiter Stelle herrschen in diesem Beginnteil des Luftrauchgasmischkanals hohe Wand-

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temperatüren, wodurch durch Ausstrahlung die Luft in dem
Gewächshaus in der unmittelbaren Umgebung der Vorrichtung
geheizt werden würde. Durch die Kappen wird nun die einströmende Luft an diesen heiszen Wandteilen entlang geführt
und dadurch vorerwärmt. Die ausgestrahlte Wärme wird dadurch wieder in die Vorrichtung zurückgeführt. Dadurch entsteht
auch ein Schornsteineffekt, der das Einströmen der Luft fördert. Wenn die Oeffnungen in zwei Serien verteilt sind, wie in einer besonderen Ausfuhrungsform der Vorrichtung gemäss
der Erfindung, muss die Durchlassbreite der Kappen der zweiten Serie grosser als diejenige der Kappen der ersten Serie sein. Es hat sich gezeigt, days, wenn dies nicht der Fall
ist, die Luftzufuhr durch die Kappen der zweiten Serie durch Kappen der ersten Serie gehindert wird. Günstig ist es in
dieser Ausführungsform, wenn die Kappen vor den unteren
Oeffnungen bis dicht an die Stützfläche der Vorrichtung reichen. Dadurch wird vermieden, dass die Erde in der unmittelbaren Umgebung der Vorrichtung infolge der Strahlung der
Flamme selbst oder der sich darüber befindenden rotglühenden V-förmigen Platte zuviel austrocknen würde.

Um eine gute Verteilung der aufsteigenden Gase über das ganze Areal des Gewächshauses zu fördern, ist in einer günstigen Ausführungsform der erfindungsgemassen Vorrichtung oberhalb der Ausmündung des Luftrauchgasmischkanals eine V-förmige Platte angebracht. Auch in diesem Fall kan diese Platte bei runder oder zylindrischer Ausbildung der Vorrichtung konisch sein.

Schliesslich ist es aus herstellungstechnischem und also finanziellem Gesichtspunkt günstig, wenn die Vorrichtung kas-

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2 6% 9 6 4 2

tenförmig ist, durch die sich über die ganze Länge erstreckende und an die Seitenwände anschliessende Platte, die an der Vorder- und Hinterwand entlang Schlitze freilässt, in den Brennerraum verteilt wird, in dem ein sich über die ganze Länge erstreckender Brenner angebracht ist, und den sich darüber befindenden Luftrauchgasmischkanal, während die Oeffnungen in der Vorder- und Hinterwand ebenso wie die Schlitze in dem Boden des Verbrennungsraumes über die ganze Länge als rechteckige Löcher angeordnet sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert werden, in der beispielsweise eine Vorzugsausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt der Vorrichtung, und

Fig. 2 eine Vorderansicht und einen teilweisen Schnitt gemäss der Linie II-II von Fig. 1.

In der dargestellten Vorzugsausführungsform der Vorrichtung besteht diese aus einem rechteckigen Kasten 3 aus Stahlblech, der eine Höhe von etwa 1,5-2 m aufweist. Auf dem Boden 11 dieses Kastens ist auf einem Brennerschlitten 9 ein Brenner 8, insbesondere ein Gasbrenner gemäss der holländischen Patentanmeldung 73 14389 angeordnet. Beiderseits des Brenners 8 und über die ganze Länge des Bodens 11 sind Schlitze 10 vorgesehen, wodurch die für die Verbrennung erforderliche Luft eintritt, so dass die Verbrennung unter normalen Umständen, d.h. bei einem Luftfaktor von 1,5-2, stattfinden kann.

Anfangend in der Höhe der Oberseite des Brenners 8 sind in der Vorder- und Hinterwand des Kastens 3 über die ganze Länge rechteckige Oeffnungen 7 angeordnet, wodurch die erste

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Dosierung zu heizende Luft in die Vorrichtung eintritt. Oberhalb dieser ersten Serie rechteckiger Oeffnungen 7 ist eine zweite Serie rechteckiger Oeffnungen 5 in der Vorder- und Hinterwand angebracht. In der dargestellten Ausführungsforih ist der Durchlass der Oeffnungen 5 etwa das Doppelte des Durchlasses der Oeffnungen 7, so dass durch diese letzten etwa 1/3 der insgesammt zu heizenden Luft eintritt.

Oberhalb des Brenners 8 ist eine V-förmige Platte 12 angeordnet, die über die ganze Länge des Kastens 3 verläuft und auf den Seitenwänden stützt. Durch diese V-förmige Platte 12 wird der Kasten 3 in einen darunter liegenden Brennerraum und einen darüber liegenden Luftraichgasmischkanal verteilt.

Ueber die Oeffnungen 5 und 7 sind an der Aussenseite des Kasten 3 Kappen 4 und 6 angeordnet, die die einströmende Luft schräg nach oben richten und auch die einströmende Luft an den heissen Wänden entlang führen, was wie bereits angegeben wurde einen Schornsteineffekt zur Folge hat. Aus der Zeichnung geht auch hervor, dass die untere Kappe zusätzlich weit nach unten verlängert ist, so dass die Strahlung der rotglühenden Platte 12 aufgefangen wird und ein Austrocknen der Erde in der unmittelbaren Umgebung der Vorrichtung infolge dieser Strahlung verhindert wird.

Schliesslich muss die oberhalb der Wand des Kastens oder des Luftrauchgasmischkanals 3 mittels Stützen 2 angebrachte V-förmige Platte 1 das vertikal nach oben fliessende Luftrauchgasgemisch umbiegen und gleichmässig über die Vorder- und Hinterseite verteilen. Die Vorrichtung kann dann in die Mitte des Gewächshauses oder wenigstens in die Mitte des zu heizenden Hausteiles gesetzt werden.

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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung wurde in der Praxis einer Untersuchung unterworfen. Die durchschnittliche Ausströmungsgeschwindigkeit des Luft-Rauchgasgemisches wurde mit Hilfe eines Pitotrohres bestimmt, mit dem nacheinander in den Schwerpunkten des in 36 gleiche Oberflächen verteilten horizontalen Schnittes ungefähr 50 mm unterhalb des oberen Randes des Kastens 3 die dynamischen Drucke gemessen wurden. Während der Messung brannte der Gasbrenner mit einer Kapazität von 37.000 kcal/h oder aber auf 95% seiner Maximalkapazität von 39.000 kcal/h. Beide Kapazitäten wurden mit dem oberen Verbrennungswert von Erdgas berechnet, da das Luft-Rauchgasgemisch nach Mischung mit der im Gewächshaus vorhandenen Luft weit unterhalb des Taupunktes abgekühlt wird, so dass auch die latente Wärme benutzt wird.

Aus den Messungen wurde berechnet, dass die durchschnittliche Ausströmungsgeschwindigkeit des Luftrauchgasgemisches 2,5 m/s (9 km/h) war.

Die in den gleichen Schwerpunkten gemessene durchschnittliche Temperatur des Gasgemisches war'180⁰C, während die Umgebungstemperatur 28°C war. Die angesogene und durch die Vorrichtung geführte Luft wurde also 152 K in Temperatur erhöht.

Die aus der Vorrichtung strömende Menge Gasgemisch betrug 1215 m /h mit einer durchschnittlichen Temperatur von 180⁰C und einem absoluten Druck von 1001,1 mb (der durchschnittliche Barometerstand während des Versuches, der statische Druck des Gemisches war vernachlässigbar klein, nämlich 0,004 mb)

Der Luftfaktor des Gemisches war n=19, woraus ein Kohlendioxydgehalt von 0,6% berechtet werden konnte. Der in den gleichen Schwerpunkten gemessene Kohlenmonoxydgehalt war null, d,h= das Luf tr auchgas gemisch enthielt Iteine unverbrannten oder

unvollständig verbrannten Bestandteile.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

fly Vorrichtung zum Heizen von Treib- und Gewächshäusern und derartigen Räumen oder Teilen derselben und zum Bereichern der darin vorhandenen Atmosphäre mit Kohlendioxyd, bestehend aus einem Brennerraum, versehen mit einem Brenner für einen Kohlenstoff enthaltenden Brennstoff und einem darauf gesetzten in dem zu heizenden Raum ausmündenden Luftrauchgasmischkanal, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerraum und der Luftrauchgasmischkanal durch eine Platte getrennt sind, die an den Wänden entlang einen Schlitz offen lässt zum Durchlassen der Rauchgase, und dort in den Wänden des Luftrauchgasmischkanals eine oder mehrere Oeffnungen derartiger Abmessungen vorgesehen sind, dass die dadurch mittels des erzeugten natürlichen Zuges aus dem Gewächshaus angesogene Luftiaenge, die ein Vielfaches der durch den gleichen natürlichen Zug durch einen oder mehrere Schlitze im Boden des Brennerraumes angesogenen Menge Verbrennungsluft ist, sich in dem Luftrauchgasmischkanal innig mit den Rauchgasen vermischt, so dass das an der Oberseite des Luftrauchgasmischkanals in den zu heizenden Raum strömende Luftrauchgasgemisch nicht mehr als etwa 150 K in bezug auf die Temperatur der angesogenen Luft in Temperatur gestiegen ist, einen CO₂~Gehalt aufweist, der niedriger als 1% ist, und keine für die Pflanzen schädlichen Gase enthält.
2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen in eine erste etwa in der Höhe der oberen Seite des Brenners angebrachte Serie und eine darüber liegende zweite Serie verteilt sind.

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3. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass der zweiten Serie etwa zweimal so gross ist als derjenige der ersten Serie.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte, die den Brennerraum von dem Luftrauchgasmischkanal trennt. V-förmig ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner ein Brenner mit niedriger, stabiler Flamme ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Oeffnungen darüber an den Luftrauchgasmischkanal anschliessende Kappen vorgesehen sind, wobei die Durchlassbreite der zweiten Serie grosser als diejenige der ersten Serie sein muss.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappen vor den unteren Oeffnungen bis dicht bei der Stützfläche für die Vorrichtung reichen.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Mündung des Luftrauchgasmischkanals eine V-förmige Platte vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese kastenförmig ist, durch die sich über die ganze Länge erstreckende und an die Seitenwände anschliessende Platte, die an der Vorder- und Hinterwand entlang Schlitze freilässt, in den Brennerraum verteilt wird, in dem ein sich über die ganze Länge erstreckenderBrenner angebracht ist, und den sich darüber befindenden Luftrauchgas-

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mischkanal, während die Oeffnungen in der Vorder- und Hinterwand ebenso wie die Schlitze in dem Boden des Verbrennungsraumes über die ganze Länge als rechteckige Löcher angeordnet sind.

ORIGINAL JKSFEGTED

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