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Verfahren und Einrichtung zur Beheizung von Großräumen
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u.dgl. mittels einer Gasstrahlungsheizung Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Beheizung von Großräumen, Hallen, insbesondere
Werkhallen, mittels einer Gasstrahlungsheizung, bei dem die Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung)
aus großer Höhe des Großraumes unter Berücksichtigung eines gleichmäßigen Strahlungsfeldes
auf die Bodenfläche und die in dem Großraum sich befindenden ruhenden oder sich
bewegenden Gegenstände u.dgl. gerichtet ist.
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Während bei einer Warmluftheizung die Erwärmung des Großraumes durch
Umwälzung warmer Luft erfolgt, wird der Großraum bei einer Gasstrahlungsheizung
überwiegend durch Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) erwärmt. Ohne die Luft zu erwärmen,
durchdringt die Wärmestrahlung den Raum und erzeugt dort Wärme, wo sie auf Gegenstände
oder Personen auftrifft. Der Fußboden, die
Maschinen und Einrichtungsgegenstände
werden erwärmt und strahlen von sich aus die Wärme aus. Die Raumluft wird nicht
zum Wärmetransport benötigt und deshalb auch nicht umgewälzt.
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Im gesamten zu beheizenden Raum herrscht praktisch ruhende Luft. Zugerscheinungen
und Staubaufwirbelung werden vermieden. Eine absolut gleichmäßige Wärmeverteilung
in der ganzen Grundfläche ist gewährleistet.
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Bei der Beheizung der Großräume ist es zunehmend erwünscht, daß in
dem Großraum ein mehrfacher stündlicher Luftwechsel stattfindet. Beispielsweise
soll der stündliche Luftwechsel mindestens etwa das Vier- bis Fünfache betragen,
wobei in bestimmten Fällen auch etwa das Zehnfache pro Stunde erreicht werden soll.
Ein höherer Luftwechsel bedingt an sich einen höheren Wärmeaufwand, der im wesentlichen
keine Schwierigkeiten bereitet. Ein hoher Luftwechsel bringt jedoch die Gefahr des
Entstehens von Zugerscheinungen mit sich. Bei der Warmluftheizung geht man deshalb
im allgemeinen so vor, daß warme Luftmengen im erhöhten Maß durch die Klimageräte
u.dgl.
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in dem Raum umgewälzt werden. Das Entstehen von Zugerscheinungen kann
dabei vielfach nicht vermieden werden. Bei der Gas-Infrarot-Strahlungsheizung ist
eine Umwälzung der Luft nach dem System der Warmluftheizung nicht angebracht und
durchführbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei der Beheizung von Großräumen, Hallen,
insbesondere Werkhallen, mittels einer Gasstrahlungsheizung einen hohen Luftwechsel
so sicherzustellen, daß keine Zugerscheinungen auftreten und die wärmephysiologischen
Vorteile der Gasstrahlungsheizung gewahrt bleiben. Die Gasstrahlungsheizung, bei
der die Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) aus großer Höhe auf die Grundfläche des
Großraumes ge-
richtet ist, zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch
aus, daß zur Durchführung eines stündlich mehrfachen Luftwechsels Frischluft aus
der Außenatmosphäre in den Großraum von oben in gleich- oder ungleichmäßiger Verteilung
eingeblasen wird.
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Durch die Zuführung von Frischluft, die eine Temperatur aufweisen
soll, welche unterhalb derjenigen der Raumluft liegt, von oben, d.h. aus großer
Höhe des Großraumes, läßt sich einerseits ein beliebig hoher Luftwechsel erzielen,
andererseits macht sich die so eingeführte Frischluft in keiner Weise unter Zugerscheinungen
bemerkbar. Die von oben eingebrachte kalte Luft fällt aufgrund ihrer niedrigen Temperatur
in den Raum, wobei sie sich mit der aufsteigenden verbrauchten warmen Luft mehr
oder weniger vermischt, so daß die kalte Frischluft unten an der Grundfläche, auf
der sich die Personen aufhalten, entsprechend temperiert ankommt. Ein solcher Luftwechsel
geht mit geringer Luftgeschwindigkeit vor sich, so daß Zugerscheinungen nicht auftreten
können. Der Luftwechselvorgang unterliegt einer natürlichen Thermik, durch die ein
Auftreten von Zugerscheinungen von vornherein verhindert wird. Zugleich ist die
Gewähr gegeben, daß die frische Luft, da sie durch ihre niedrige Temperatur von
allein nach unten sinkt, tatsächlich zu den auf der Grundfläche befindlichen Personen
gebracht wird, d.h. daß die Personen durch den Luftwechsel mit der Frischluft in
dem geforderten Umfang versorgt werden. Es ist nicht nur der mehrfache Luftwechsel
sichergestellt, zugleich ist damit auch die Sicherheit verbunden, daß die in den
Großraum hineingebrachte Frischluft zu dem unten stehenden Mann herangebracht wird.
Man benötigt kein Dirigieren einer Luftströmung. Es wird lediglich die natürliche
Thermik sowohl für die Kaltluft als auch für die ver-
brauchte Luft
genutzt. Eine Lärmbelästigung durch Strömungsgeräusche ist nicht vorhanden. Die
Vorzüge der Gas-Infrarotstrahlung wie verhältnismäßig geringer Energiebedarf, Ausstrahlung
von behaglicher Wärme von dem angestrahlten Fußboden, den Maschinen und Einrichtungsgegenständen,
wobei die Luft relativ kühl bleibt, und Vermeidung von Staubaufwirbelung bleiben
trotz des hohen Luftwechsels im vollen Umfang erhalten.
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Vorteilhaft verläuft in dem Großraum die Richtung der Wärmestrahlung
und die Richtung der zuzuführenden Frischluft gleichgerichtet bzw. im wesentlichen
gleichgerichtet. Zweckmäßig wird die kalte Frischluft von der jeweiligen Einblasstelle
möglichst diffus dem Raum zugeführt. Hierbei kann die kalte Luft oben mehr oder
weniger horizontal in den Raum ausgeblasen werden, damit eine breite Strecke erfaßt
wird. Sie fällt sodann im wesentlichen mehr oder weniger schnell in die Senkrechte
übergehend in dem Raum ab.
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Die verbrauchte Luft, die durch die angestrahlten Gegenstände etwas
erwärmt ist, steigt durch die Thermik nach oben und wird auch oben aus dem Großraum
abgeführt.
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Die Einrichtung zur Durchführung eines mehr- oder vielfachen Luftwechsels
in der Stunde bei der Beheizung von Großräumen, insbesondere Werkshallen, mittels
einer Gasstrahlungsheizung wird vorteilhaft in der Weise vorgesehen, daß die Frischluftzuführungsvorrichtungen
im oberen Teil des Großraumes bzw. der Halle verteilt angeordnet sind. Sie können
etwa in der Höhe der Gas-Infrarotstrahler vorgesehen sein. Bevorzugt befinden sie
sich oberhalb der Gas-Infrarotstrahler. Die Ausblasrichtung der Frischluftströmung
ist dabei so vorzusehen, daß die Frischluft unterhalb der
Dachkonstruktion
oder der Decke des Großraumes im wesentlichen horizontal austretend gerichtet ist.
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Die Frischluftzuführungsvorrichtungen können Gebläse, Ventilatoren
od.dgl. aufweisen. Im Anschluß an das Gebläse od.dgl. kann ein Luftverteilgerät
vorgesehen sein, durch das ein diffuser Austritt der Frischluft gewährleistet wird.
Die Frischluftzuführungsvorrichtungen können unter Berücksichtigung einer gleichmäßigen
Verteilung über die Länge und Breite des Großraums oberhalb und/oder zwischen den
Gas-Infrarotstrahlern angeordnet sein.
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Für die durch Thermik nach oben steigende verbrauchte Luft können
Abluftentlüfter in der oberen Zone des Großraumes seitlich von den Frischluftzuführungsvorrichtungen
angeordnet sein. Ein zwangsweises Abziehen der durch Thermik aufgestiegenen verbrauchten
Luft in der oberen Zone des Großraumes richtet sich nach den Druck- und Strömungsverhältnissen
der Luft in dem Großraum.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
nachstehend erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Großraum, z.B. eine Werkhalle, im Querschnitt mit
einer Gasstrahlungsheizung und mit Luftzuführungs- und Abführungsvorrichtungen zur
Durchführung eines stündlich mehrfachen Luftwechsels, im Schema.
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Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch den Großraum der Fig. 1, schematisch.
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Fig. 3 und 4 veranschaulichen im Schema eine weitere Mög-
lichkeit
der Anordnung von Frischluftzuführungs- und Abluftabführungsvorrichtungen bei Beheizung
des Großraums mittels einer Gasstrahlungsheizung.
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Der Großraum 1, z.B. eine Werkhalle, wird mittels einer Gasstrahlungsheizung
beheizt. Hierbei sind die Gas-Infrarotstrahler 2, 3 in großer Höhe, z.B. an einer
Dachkonstruktion, der Halle in entsprechender Verteilung für ein gleichmäßiges Strahlungsfeld
über die Bodenfläche des Großraums angeordnet. Die Frischluftzuführungsvorrichtungen
4 können in der oberen Hälfte der Halle oder höher als etwa 5 m, vorzugsweise oberhalb
der Gas-Infrarotstrahler, z.B.
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an dem Dachfirst, vorgesehen sein.Die Zuführungsvorrichtungen für
die Frischluft, die kälter als die Raumtemperatur sein soll, können mit einem Gebläse
oder einem Ventilator 5 versehen sein, so daß die Frischluft unter einem vorbestimmten
Druck in den Großraum eingeblasen wird. Die Frischluft durchläuft einen Luftverteiler
6 im Anschluß an die Zuführungsvorrichtung. Der Luftverteiler 6 hat die Aufgabe,
die Frischluft möglichst in horizontaler Richtung ausströmen zu lassen, so daß ein
großer Bereich des Großraumes mit der Frischluft bestrichen werden kann, wobei die
Aufteilung des zugeführten Frischluftstromes rings um den Luftverteiler erfolgen
soll. Der eingeführte Frischluftstrom wird auf diese Weise diffus nach allen Richtungen
in der Horizontalen verteilt.
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Im Abstand von der Frischluftzuführung können Entlüfter 7 zum Austreten
der Abluft, d.h. der erwärmten Luft, angeordnet werden. Die Entlüfter 7 sind zu
den Frischluftzuführungen - in Längsrichtung der Halle gesehen - versetzt vorgesehen,
so daß in der Halle ein gewisser Kreislauf von dem absinkenden kalten Luftstrom
zu dem durch Thermik aufstei-
genden erwärmten Luftstrom sich ungestört
ausbilden kann.
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Während die Gas-Infrarot-Strahlungsheizung in der Weise wirksam ist,
daß die elektromagnetischen Wellen, die vom Strahler ausgesendet werden, durch das
Auftreffen auf Gegenstände oder auf Körper in Wärme umgesetzt werden, wobei die
Raumluft nicht zum Wärmetransport benötigt wird, verbreitet sich die für den mehrfachen
stündlichen Luftwechsel in die Halle eingeführte kalte Frischluft mittels des Luftverteilergerätes
über einen vorbestimmten Bereich des Croßraums. Die kalte Frischluft strömt zunächst
mehr oder weniger horizontal in den Raum ein und fällt dann durch die Thermik aufgrund
ihrer kalten Temperatur mehr oder weniger in die Senkrechte übergehend in den Raum
bis zur Bodenfläche ab. Unterwegs erfolgt bereits eine gewisse Vermischung mit der
durch die Thermik aufsteigenden verbrauchten Luft. Die Luftverhältnisse sind jedoch
so zu gestalten, daß die kalte Frischluft, wenn auch etwas temperiert, bis zu den
auf der Bodenfläche der Halle befindlichen Personen gelangt. Sobald die kalte Frischluft
durch die durch die Infrarotstrahlung erwärmten Gegenstände sich so weit erwärmt
hat, daß sie aufgrund ihrer erhaltenen Temperatur nicht mehr absinkt, sondern aufsteigt,
gelangt sie in den oberen Bereich infolge der Thermik mit niedriger Geschwindigkeit
und entweicht sodann durch die in entsprechender Verteilung angebrachten Entlüfter,
die sich ebenfalls im oberen Bereich des Großraumes befinden. Auf diese Weise ergibt
sich ein ständiger Luftwechsel in der von der Gasstrahlungsheizung beheizten Halle,
ohne jegliche spürbare Zugerscheinung. Die Luftgeschwindigkeiten sind lediglich
durch die jeweilige Thermik im Kaltstrom oder Warmstrom bedingt. Die Anzahl der
Luftwechsel in der Stunde läßt
sich durch die Menge und den Druck
der zugeführten kalten Frischluft regeln.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 sind die Gas-Infrarotstrahler
2, die Frischluftzuführungsvorrichtungen 4 und die Entlüfter 7 im regelmäßigen Rhythmus
zueinander versetzt angeordnet, wie sich dies aus der Fig. 4 ergibt.
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Dadurch ist die Gewähr gegeben, daß jede Stelle der Grundfläche des
Großraumes von dem Luftwechsel erfaßt wird.
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Die geschilderte Beheizung eines Großraumes, einer Halle od.dgl. erlaubt
es, nur einen Teil des Großraumes beheizen und mit dem mehrfachen Luftwechsel versehen
zu können, ohne daß der beheizte Teil von dem nicht beheizten Teil abgetrennt zu
werden braucht. Die Strahlungs- und Strömungsverhältnisse bleiben von sich aus auf
den mit den Infrarotstrahlern beaufschlagten Raum begrenzt.