DE29516643U1

DE29516643U1 - Gasbeheizter Wärmestrahler

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Publication number: DE29516643U1
Application number: DE29516643U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-21
Filing date: 1995-10-21
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2005-10-22
Also published as: ATE200567T1; DE59606754D1; EP0769658A1; EP0769658B1; DE59610724D1; EP1077348A1; EP1077348B1; ATE250202T1

Description

Gasbeheizter Wärmestrahler

Die Erfindung betrifft einen gasbeheizten Wärmestrahler, der als Deckenstrahler für die Beheizung von Hallen verwendbar ist.

Bekannt sind Wärmestrahler in Form von Glühlstrahlern und in Form von Dunkelstrahlern. Bei Glühstrahlern ist eine Keramikplatte vorgesehen, die zahlreiche durchgehende Öffnungen aufweist, in denen zugeführtes Gas verbrannt wird, wobei die Keramikplatte auf Glühtemperatur erhitzt wird und Wärme abstrahlt. Hierbei ergeben sich hohe Strahlungstemperaturen, so daß Glühlstrahler in der Regel in größerer Höhe eingesetzt werden.

Bei gasbeheizten Dunkelstrahlern werden die Verbrennungsgase eines separaten Brenners durch ein Rohr geleitet, das als Konverter wirkt und die ihm übertragene Konvektionswärme durch Wärmestrahlung abgibt. Hierzu muß das Rohr auf eine relativ hohe Temperatur (ca.

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3 00⁰C) erwärmt werden. Diese Strahlungstemperatur kann nur erreicht werden, wenn die Gase mit hoher Geschwindigkeit durch das Rohr geleitet werden, so daß der Wärmeübergangswert &agr; entsprechend groß wird. Dies erfordert den Einsatz eines Gebläsebrenners, der einerseits Strom verbraucht und andererseits Geräusche entwickelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gasbeheizten Wärmestrahler zu schaffen, der bei geringem Energieverbrauch eine hohe Wärmeleistung erzeugt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmestrahler ist der Konverter, der die Konvektionswärme der Verbrennungsgase aufnimmt und in Strahlungswärme umsetzt, ein Körper mit strukturierter Oberfläche, an dem die Verbrennungsgase entlangstreichen. Die benötigte Temperatur (ca. 300⁰C) des Konverters wird nicht durch hohe Geschwindigkeiten der Heizgase erreicht, sondern durch eine stark vergrößerte Oberfläche, bei der zahlreiche Teilflächen konvektiv erwärmt werden und sich gegenseitig anstrahlen. Da die extern wirksame Strahlungsfläche des Konverters viel kleiner ist als die Wärmeaustauschfläche, erwärmt sich der Konverter auf die erforderliche Temperatur. Die wirksame Strahlungsfläche des Konverters ist die in Strahlungsrichtung projizierte Fläche.

Der erfindungsgemäße Wärmestrahler kann als Spar-Dunkelstrahler bezeichnet werden. Bei ihm werden die Heiz- oder Verbrennungsgase entlang einer Konverterstruktur mit stark vergrößerter Oberfläche geleitet.

Durch das große Verhältnis von Wärmeaustauschfläche zu Strahlungsfläche wird erreicht, daß die Heizgase relativ langsam an dem Konverter entlangströmen können. Dadurch wird der Wärmeaustausch verbessert. Die Gasverbrennung kann als atmosphärische Verbrennung erfolgen, bei der ein Gebläsebrenner nicht erforderlich ist. Wegen der gleichmäßigen Verteilung der Gase ergibt sich ein niedriger Gasverbrauch. Der Konverter kann so dimensioniert werden, daß der höchste Wirkungsgrad erzielt wird, der zulässig ist. Vorteilhaft ist weiterhin, daß der Wärmestrahler ein geringes Gewicht hat, was insbesondere bei der Aufhängung des Wärmestrahlers an einem Hallendach von Bedeutung ist. Sämtliche Komponenten sind leicht zugänglich, so daß die Wartung erleichtert wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Konverter von den Heizgasen in Querrichtung durchströmt werden kann und somit an allen Stellen gleichmäßig erwärmt wird. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Strahlungsintensität über die gesamte Strahlungsfläche.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Konverter in einer nach unten offenen Haube angeordnet, unter die die Verbrennungsgase des Brenners geleitet werden. Die Haube bildet somit gewissermaßen einen umgekehrten See, der die Verbrennungsgase aufnimmt und an dem Konverter entlangleitet. Die Verbrennungsgase treten entlang des einen Randes unter die Haube, durchströmen die Haube in Querrichtung, wobei sie an dem Konverter entlanggeführt werden, und verlassen die Haube am gegenüberliegenden Rand. Dabei findet ein Gas- und Wärmeaustausch auch in Längsrichtung der Haube statt. Die Haube stellt eine nach unten offene

Struktur dar, durch deren Öffnung der Konverter zu Reinigungs- oder Wartungszwecken leicht zugänglich ist. Diese Haube kann eine Reflexionsfläche und/oder eine Strahlungsfläche aufweisen. Bei einer Reflexionsfläche ist der Reflexionsfaktor groß und der Absorptionsfaktor klein, während bei einer Strahlungsfläche der Reflexionsfaktor klein und der Absorptionsfaktor groß ist. Eine Strahlungsfläche wirkt im Idealfall als schwarzer Körper, d.h. sie absorbiert einfallende Strahlung und strahlt ihrerseits Eigenstrahlung ab.

Der Brenner kann an dem einen Rand der Haube als separate Vorrichtung angebracht sein. Er enthält ein längslaufendes Brennrohr, das sich vorzugsweise nur über einen Teil der Brennkammerlänge erstreckt. Der Auslaßschlitz der Brennkammer ist so geformt, daß die Heizgase über die Länge des Auslaßschlitzes im wesentlichen gleichmäßig verteilt aus der Brennkammer austreten. Dies bedeutet, daß der Strömungswiderstand des Auslaßschlitzes im Längenbereich des Brennerrohres größer ist als in denjenigen Längenbereichen, in denen das Brennerrohr nicht vorhanden ist.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Wärmestrahler, und

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1.

Der Wärmestrahler weist eine langgestreckte Haube 10 auf, die als umgekehrt-U-förmige Wanne ausgebildet ist und eine Länge von mehreren Metern haben kann. Die Haube 10 besteht z.B. aus Metall und sie hat hier eine horizontal verlaufende Basisplatte 10a, an die sich schräg nach unten und außen gerichtete Seitenplatten 10b und 10c anschließen. Die Haube könnte auch eine kantenlose Rundstruktur oder eine andere Polygonstruktur aufweisen. Die Haube 10 ist auf ihrer Oberseite mit einer Wärmedämmung 11 versehen, die z.B. aus einer Schicht aus wärmedämmenden Material bestehen kann. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Wärmedämmung 11 aus einer auf die Haube 10 aufgesetzten Hilfshaube 12, die mit die Haube 10 einen wärmedämmenden Luftraum 13 bildet.

Längs des einen unteren Randes 14 der Haube 10 erstreckt sich der Brenner 15. Dieser Brenner 15 weist eine langgestreckte Brennerkammer 16 auf, die an ihrem Boden mit Lufteintrittsöffnungen 17 versehen ist und an ihrer Oberseite eine schlitzförmige langgestreckte Austrittsöffnung 18 für die Heizgase aufweist. In der Brennerkammer 16 erstreckt sich ein horizontales Brennerrohr 19, das an seiner Oberseite zahlreiche Gasaustrittsöffnungen 20 aufweist, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Dem Brennerrohr 19 wird von einer externen Gasleitung 21 Gas zugeführt, das aus den Gasaustrittsöffnungen 2 0 austritt und unter Mischung mit der Außenluft verbrennt, so daß über den Gasaustrittsöffnungen 20 atmosphärisch brennende Flammen entstehen.

Das Brennerrohr 19 erstreckt sich nur über einen Teilbereich der Länge der Haube 10, hier etwa über das

mittlere Drittel. Damit die Heizgase in gleichmäßiger Verteilung über die gesamte Länge der Brennerkammer 16 aus dem Auslaß 18 austreten, ist im mittleren Bereich der Länge der Brennerkammer 16 ein die Auslaßöffnung 18 verengendes Blech 18a vorgesehen, das in diesem Bereich eine Drosselwirkung ausübt, während die anderen Bereiche der Auslaßöffnung 18 ungedrosselt sind. Ferner ist in der Brennerkammer 16 eine Leitplatte 22 aus feuerfestem Material vorgesehen, um die Haube 10 vor direkter Einwirkung der Flammen zu schützen. Die Leitplatte 22 verläuft über den Austrittsöffnungen 2 0 und parallel zu der Seitenplatte 10b der Haube 10. Die Auslaßöffnung 18 ist so gerichtet, daß die aus ihr austretenden Heizgase an der Seitenplatte 10b der Haube 10 entlangstreichen.

Die Heizgase, die die Brennerkammer 16 verlassen haben, steigen unter der Haube 10 auf und strömen an der Haubenwand entlang, um nach Abgabe eines erheblichen Teils ihrer Wärme unter dem gegenüberliegenden Rand 23 hindurch abzuströmen. Die Heizgase können beispielsweise unmittelbar in die Umgebung abgeleitet werden. Sie können aber auch durch einen {nicht dargestellten) Kamin abgeführt werden.

Unter der Basisplatte 10a der Haube ist der Konverter 24 befestigt. Dieser Konverter 24 erstreckt sich über die gesamte Länge der Haube 10. Er enthält eine Basisplatte 25, von der zahlreiche parallele Rippen 26 nach unten abstehen, so daß der Konverter hier - in Stirnansicht gesehen - kammförmig ausgebildet ist. Zwischen den Rippen 26 erstrecken sich nach unten offene Leitkanäle 27, die quer zur Längsrichtung der Haube 10 ver-

laufen. An den stirnseitigen Enden ist die Haube 10 durch Stirnwände 2 8 bzw. 2 9 abgeschlossen.

Die Heizgase strömen nach dem Verlassen der Brennerkammer 16 an dem Konverter 24 entlang und durch die Leitkanäle 27 hindurch. Dabei heizen sie den Konverter 24, der beispielsweise aus Stahl oder Keramik besteht, auf. Wegen der Rippen 26 hat der Konverter 24 eine sehr große Oberfläche, die in Wärmeaustausch mit den Heizgasen steht. Auf diese Weise heizt der Konverter sich selbst bei langsamer Strömungsgeschwindigkeit der Heizgase sehr stark auf. Andererseits gibt der Konverter 24 Strahlungswärme nach unten ab. Die wirksame Strahlungsfläche des Konverters 24 wird im wesentlichen durch die vertikale Projektion des Konverters bestimmt, ist also wesentlich kleiner als die Wärmeaustauschfläche. Nach Aufheizung des Konverters 24 entsteht ein thermisches Gleichgewicht zwischen der aufgenommenen Konvektionswärme und der abgegebenen Strahlungswärme, wobei der Konverter eine Temperatur von z.B. 300⁰C annimmt. Nachdem die Heizgase Wärme an den Konverter 24 abgegeben haben, verlassen sie die Haube mit einer Temperatur von etwa 150⁰C.

In der unteren Öffnung der Haube 10 ist ein Windschutzgitter 3 0 angeordnet, das sich über die gesamte Haubenöffnung erstreckt und verhindert, das Zugluft an den Konverter 24 gelangt und diesen abkühlt. Das Windschutzgitter 3 0 dient auch der Wirkungsgraderhöhung.

Die Teile der Haube 10, insbesondere die Seitenplatten 10b und 10c, können als Reflektoren ausgebildet sein, um die auf sie auftreffende Wärmestrahlung zu reflektieren und somit gezielt schräg in den Raum unterhalb

der Haube 10 zu leiten. Auf diese Weise kann eine breite Strahlungscharakteristik erzielt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, Teile der Haube aus strahlungsabsorbierendem Material herzustellen, das Strahlungswärme aufnimmt und als Eigenstrahler wirkt.

Die nach unten offene Haube 10 bewirkt eine Strömung der Heizgase entlang der Leitkanäle 27 des Konverters 24. Die Haube bildet eine Art Thermosiphon, in dem die Heizgase zunächst aufsteigen und nach Abgabe ihrer Wärme nach unten abgeleitet werden. Der Konverter 24 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß die Leitkanäle 2 7 gerade verlaufen. Er kann auch als Labyrinth ausgebildet sein, in welchem die Heizgase einen meanderförmigen Strömungsweg durchlaufen.

Claims

ANSPRUCHE

1. Gasbeheizter Wärmestrahler mit einem Brenner (15), dessen Heizgase an einem Konverter (24) entlanggeführt werden, welcher Strahlungswärme an die Umgebung abgibt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (24) ein Körper mit strukturierter Oberfläche ist, bei dem die den Heizgasen ausgesetzte Wärmeaustauschfläche mindestens doppelt so groß ist - vorzugsweise mindestens viermal so groß - wie die wirksame Strahlungsfläche.

2. Wärmestrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (24) in einer nach unten offenen Haube (10) angeordnet ist, unter die die Heizgase des Brenners (15) geleitet werden.

3. Wärmestrahler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (15) eine Brennerkammer (16) aufweist, die längs des einen Randes (14) der langgestreckten Haube (10) verläuft, derart, daß die Heizgase die Haube (10) quer zu deren Längsrichtung durchströmen und am gegenüberliegenden Rand (2 3) abströmen.

4. Wärmestrahler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (15) an einem Ende der langgestreckten Haube (10) angeordnet ist, wobei die Heizgase die Haube (10) in Längsrichtung durchströmen.

10 -

5. Wärmestrahler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (10) an ihrer Außenseite eine Wärmedämmung (11) aufweist.

6. Wärmestrahler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Haube (10) mindestens abschnittsweise als Reflektorfläche ausgebildet ist.

7. Wärmestrahler nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Haube (10) mindestens abschnittsweise als Strahlungsfläche ausgebildet ist.

8. Wärmestrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (15) ein sich in einer Brennerkammer (16) erstreckendes Brennerrohr (19) mit Gasaustrittsöffnungen (20) aufweist, dessen Länge kürzer ist als die Brennerkammer (16) und daß die Brennerkammer (16) einen Auslaß (18) aufweist, dessen Breite im Längenbereich des Brennerrohres (19) verringert ist.

9. Wärmestrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Öffnung der Haube (10) ein Windschutzgitter (30) vorgesehen ist.

10. Wärmestrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (24) nach unten offene Leitkanäle (27) aufweist, die ganz oder abschnittsweise quer zur Längsrichtung der Haube (10) verlaufen.

- 11 -

11. Wärmestrahler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (24) aus einer Rippenplatte mit nach unten weisenden Rippen (26) besteht, wobei die Rippenhöhe mindestens doppelt so groß ist wie die Plattenstärke zwischen den Rippen (26) .