DE3630098A1 - Verfahren und vorrichtung zur kombinierten strahlungs- und warmluftheizung mit heissen rauchgasen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur kombinierten strahlungs- und warmluftheizung mit heissen rauchgasenInfo
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- F24D5/06—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems operating without discharge of hot air into the space or area to be heated
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung,
mit deren Hilfe fossile Brennstoffe, insbesondere Erdgas
vorteilhaft zur Beheizung von Räumen, wie Industriehallen,
eingesetzt werden. Dabei wird sowohl die Möglichkeit einer
intensiven Wärmeübertragung durch Strahlung als auch die
zusätzliche Möglichkeit durch Erwärmung von Luft genutzt.
Zur Beheizung von Hallen ist es üblich, die Brennstoffwärme
entweder einem Wärmeträger, wie Warmwasser oder direkt mit
dem heißen Rauchgas zuzuführen und diese durch eine Kombi
nation von Konvektion und Strahlung an den Raum durch
geeignete Wärmeabgabekörper zu übertragen.
Vorteilhaft ist für den sparsamen Umgang mit Energie die
Abgabe der Wärme überwiegend in Form von Strahlung, wie
dies in der P 35 07 558.9 beschrieben ist. Diese vermeidet,
daß vor dem Erreichen eines behaglich warmen Zustandes in
der Halle, die gesamte Halle und ihre Luft auf die Behag
lichkeitstemperatur aufgeheizt werden muß. Die Strahlung
vermittelt auch bei geringeren Hallentemperaturen durch die
Wärmeeinstrahlung auf den Körper ein Wärmegefühl, sodaß die
Anheizzeiten bei gleicher Wärmeleistung bei der Strahlungs
heizung wesentlich verkürzt werden können.
Nachteilig bei der Strahlungsheizung ist der Dauerbetrieb,
da die oben angebrachten Strahlungsheizungsgeräte dann einen
Wärmestau an der Decke verursachen. Dieser wird insbesondere
dadurch verursacht, daß die heißen Strahlungsröhren trotz
Isolation einen Teil ihrer Wärme nach oben abgeben, sodaß
diese der Beheizung verlorengehen. Außerdem entsteht bei
Dauerbetrieb um den heißen Strahlungskörper ein Auftrieb,
der von dem Heizkörper die Wärme nach oben abtransportiert,
sodaß diese nur wenig zur Beheizung beitragen.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile vollständig zu
beseitigen und den guten Effekt dieser Art Heizung wesent
lich zu verbessern. Überraschenderweise wurde nun gefunden,
daß sowohl die Isolation des Strahlungsheizungskörpers nach
oben als auch die Wirksamkeit dieser Heizung im Dauerbetrieb
ganz beträchtlich gesteigert werden kann, wenn dieser
Strahlungkörper zusätzlich ein oder mehrere Luftstrahlen
nach unten abgibt. Zu diesem Zweck werden an dem Strah
lungskörper mindestens eine Ventilatoreinheit angebracht,
die die Luft von außen, neben dem Strahlungskörper ansaugt,
diese in dem Hohlraum zwischen dem Strahlungskörper und der
der Isolation erwärmt und die so erwärmte Luft nach unten
über Öffnungen abgibt.
Überraschenderweise wurde nun auch gefunden, daß die Wirkung
der Luftstrahlen wesentlich gesteigert werden kann, wenn
diese in Ringdüsen nach unten abgegeben werden. In diesem
Falle lohnt sich auch eine, zumindest teilweise Ansaugung
der zu erwärmenden Luft von außen als Frischluft.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße
Vorrichtung soll nun an Hand von Figuren und Ausführungs
beispielen näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen Wärmestrahler, der in seinem Maßstab
verkleinert und teilweise verzerrt dargestellt wird, damit
die Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung besser ver
deutlicht werden. Der Wärmestrahler weist ein Strahlungsrohr
10 auf, das, wie aus Fig. 2 ersichtlich, U-förmig gebogen
ist. An einem Ende des Strahlungsrohres 10 ist ein Brenner
12 befestigt, am anderen Ende des Strahlungsrohres 10 ist
eine Saugeinrichtung 14 angeordnet, mit welcher im Innern
des Strahlungsrohres 10 ein Unterdruck erzeugt wird. Mit der
Saugeinrichtung 14 wird der Strömungswiderstand der in das
Strahlungsrohr 10 mittels des Brenners 12 erzeugten
Abgas/Luft-Gemisches überwunden und aus dem Strahlungsrohr
10 herausgesaugt.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist mit der Bezugsziffer 16 ein Re
flektor bezeichnet, der in Verbindung mit Fig. 4 detailliert
beschrieben wird. Die Bezugsziffer 18 bezeichnet in diesen
Figuren ein Gehäuse, das an seiner Innenseite eine Isolie
rung 20 aufweist. Der Reflektor 16 weist eine Hauptfläche
22 und Seitenflächen 24 auf, wobei das Strahlungsrohr 10 in
der Ebene der Hauptfläche 22 des Reflektors 10 derart an
geordnet ist, daß das Strahlungsrohr 10 mit einem Teil
seines Querschnittes aus der Hauptfläche 22 des Reflektors
vorsteht, während der restliche Teil des Querschnittes des
Strahlungsrohres 10 in den durch die Hauptfläche 22 und das
Gehäuse 18 bestimmten Hohlraum 26 ragt (siehe Fig. 4). Mit
dem Hohlraum 26 ist ein Druckgebläse 28 verbunden, das an
das Gehäuse 18 angeflanscht ist. Bei dem Druckgebläse 28
handelt es sich vorzugsweise um ein Radialgebläse. Mit Hilfe
des Druckgebläses 28 ist es möglich, die im Hohlraum
befindliche erhitzte Luft durch die in der Hauptfläche 22
des Reflektors 16 befindlichen Ringdüsen 23, die auch als
Venturidüsen ausgebildet sein können, gezielt in die Umge
bung des Wärmestrahlers auszublasen.
Mit der Bezugsziffer 30 sind Befestigungselemente bezeich
net, mit welchen der Wärmestrahler an der Decke oder Wand
eines zu heizenden Raumes montiert werden kann.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines abschnittsweise dar
gestellten Wärmestrahlers mit einem Strahlungsrohr 10, einem
Brenner 12 an einem Ende des Strahlungsrohres 10, mit einer
Saugeinrichtung 14 am anderen Ende des Strahlungsrohres
10, mit einem Reflektor 16, einem Gehäuse 18, das an seiner
Innenseite mit einer Isolierung 20 bedeckt ist, und der
Hauptfläche 22 des Reflektors mit den Ringdüsen 23, und mit
mindestens zwei, bei größeren Längen des Strahlungsrohres
auch mit mehreren Druckgebläsen 28. Die Druckgebläse werden
vorzugsweise an den gegenüberliegenden Endflächen des Ge
häuses 18, bei größeren Längen aber auch auf der Oberseite
des Gehäuses angeordnet. Bei dieser Ausführungsform kann das
Strahlungsrohr U-förmig, oder wie aus Fig. 5 aus der
unteren Draufsicht erkenntlich, S-förmig, oder wie aus Fig.
6 und Fig. 7 erkenntlich, ebenfalls aus der unteren Drauf
sicht dargestellt, mehrfach mäanderförmig hin- und
hergewunden ausgebildet sein.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Wärmestrahler, der
ein U-förmig gebogenes Strahlungsrohr 10, einen Reflektor 16
und ein Gehäuse 18 aufweist. Das Strahlungsrohr 10 ist in
der Ebene der Hauptfläche 22 des Reflektors 16 angeordnet,
wobei ein Teil 32 des Querschnittes des Strahlungsrohres 10
zu der durch die Seitenflächen 24 des Reflektors 16 be
grenzten Vorderseite 34 der Hauptfläche 22 weist, während
der restliche Teil 36 des Querschnittes des Strahlungsrohres
10 zu der Rückseite 38 der Hauptfläche 22 des Reflektors
weist, bzw. in den Luftraum 26 hineinragt, der durch die
Hauptfläche 22 und das Gehäuse 18 abgeschlossen ist. Das
Gehäuse 18 ist an seiner Innenseite mit einer Isolierung 20
versehen. Bei dieser Isolierung 20 kann es sich beispiels
weise um eine Matte aus Steinwolle handeln. Die Isolierung
20 kann auf der Innenseite mit einer reflektierenden Folie
39 bedeckt sein. An der Außenseite des Gehäuses 18 sind
Befestigungselemente 30 vorgesehen, die als Profilschienen
ausgebildet und mit Langlöcher 40 versehen sind. Zwischen
dem Strahlungsrohr 10 und der Oberseite 42 des Gehäuses 18,
an der die Befestigungselemente 30 vorgesehen sind, sind
Verbindungselemente 44 ausgebildet, mit deren Hilfe das
Strahlungsrohr 10 mit der Oberseite 42 des Gehäuses 18 bzw.
mit den Befestigungselementen 30 verbunden ist. Bei diesen
Verbindungselementen 44 kann es sich um starre Stangen oder
um Ketten handeln. Mit der Bezugsziffer 46 sind Schellen
elemente bezeichnet, die am Strahlungsrohr 10 befestigt
sind. Die Schellenelemente 46 weisen an diametral gegenüber
liegenden Seiten Laschen 48 auf, an denen die Hauptfläche 22
des Reflektors befestigt ist. An beiden äußeren Laschen 48
ist außerdem ein Längsrand 50 des Gehäuses 18 befestigt.
Die Hauptfläche 22 des Reflektors 16 weist zum Ausgleich
unterschiedlicher Wärmedehnungen Langlöcher 52 auf, durch
welche sich mit Muttern versehene Schrauben hindurcher
strecken, mit deren Hilfe die Seitenflächen 24 des Reflek
tors 16 mit der Hauptfläche 22 verbunden sind. Die zuletzt
genannten Schraubverbindungen sind durch kurze dünne Linien
schematisch dargestellt, die mit der Bezugsziffer 54 ge
kennzeichnet sind.
Die Hauptfläche 22 des Reflektors 16 ist mit Ringdüsen 23,
die auch als Venturidüsen ausgebildet sein können, durch
setzt, durch welche die im Luftraum 26 befindliche erhitzte
Luft gezielt in die Umgebung des Wärmestrahlers geleitet
werden kann. Auf diese Weise funktioniert der Wärmestrahler
nicht nur als Vorrichtung, mit welcher Wärme von einer
Wärmequelle (Strahlungsrohr und Reflektor) abgestrahlt wird,
sondern bei der auch eine Strömung erwärmter Luft vom Luft
raum 26 durch die Ringdüsen 23 hindurch erfolgt.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Wärmestrah
lers, bei dem das Strahlungsrohr 10 S-förmig gebogen ist. An
einem Ende des Strahlungsrohres 10 ist ein Brenner 12
angeordnet und am anderen Ende des Strahlungsrohres 10 ist
eine Saugeinrichtung 14 vorgesehen. Durch die Druckgebläse
28 wird Luft in der beschriebenen Weise angesaugt, im Luft
raum erhitzt und durch die Ringdüsen 23 gezielt in die
Umgebung geleitet.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Wärmestrah
lers, bei dem das Stahlungsrohr 10 quer mäanderförmig hin-
und hergewunden ist. Bei der Ausführungsform, wie sie in
Fig. 7 erkenntlich ist, ist das Strahlungsrohr 10 längs
mäanderförmig hin- und hergewunden. In beiden Figuren be
zeichnen die Bezugsziffern 12 einen Brenner, 14 die Absaug
einrichtung, 28 die Druckgebläse und 23 die Ringdüsen.
In einem speziellen Ausführungsbeispiel (Winterbetrieb)
werden die Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens
näher erläutert:
Eine ca. 5000 m3 große und 7m hohe Produktionshalle soll im
Winter innerhalb der Produktionszeit auf eine Behaglich
keitstemperatur von 15-18 grdC gebracht und gehalten wer
den, wobei eine betriebsbedingte Abluftmenge von ca. 2500
m3/h, die durch Frischluft zu ersetzen ist, anfällt.
Zur Beheizung und Belüftung der Halle wird diese mit sech
zehn Wärmestrahlern, von denen jeder eine Nennwärmeleistung
von 20 kW hat, ausgerüstet. Beheizt wird jeder Wärmestrahler
durch einen Erdgasbrenner 28, der ca. 2,0 m3/h Betriebszeit
Erdgas durchsetzt. Die ca. 1800 grdC heißen Abgase aus der
Erdgasverbrennung werden mit ca. 110 m3/h Luft vermischt, so
daß sich eine Mischtemperatur von ca. 300-400 grdC
bildet, mit der das Gasgemisch durch das U-förmig gebogene
Strahlrohr 10 strömt. Von der gesamten abgegebenen Wärme
menge strahlen ca. 80-90% in die Halle über das Strahlrohr
10 und die Reflektorwände (24, 34) direkt in den Arbeits
bereich der Halle ab, während sich die restlichen 10-20%
in den Luftraum 26 des Wärmestrahlers sammeln.
Über ein Druckgebläse 28 wird je Wärmestrahler ca. 180 m3/h
Frischluft mit einer Temperatur von -5 grdC und ca. die
gleiche Menge warme Luft aus der Hallendecke angesaugt.
Damit wird erreicht, daß einerseits die Zufuhr von Frisch
luft gewährleistet, andererseits der Wärmestau unterhalb des
Hallendaches abgebaut wird. Für besondere Produktions
verhältnisse kann über eine Regelung das Verhältnis Frisch
luft/Umluft sowie die Brennerleistung beliebig variiert
werden.
Die angesaugte Luft erwärmt sich im Luftraum 26 auf 20-25
grdC und wird durch 15-20 Düsen gezielt in den Arbeits
platzbereich geleitet. Der Temperaturabbau des Luftstrahls
auf dem Wege zum Hallenboden beträgt ca. 3-6K, die axiale
Strömungsgeschwindigkeit ist im Bodenbereich auf ca. 0,5 m/s
abgesunken.
Der Hauptanteil der für die Hallentemperatur erforderlichen
Energie wird über den Strahlungsenergieanteil in die Halle
eingebracht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel soll die erfindungsgemäße
Vorrichtung näher erläutern:
Die Halle, wie sie im vorigen Ausführungsbeispiel beschrie
ben wurde, wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Wärme
strahlers durch Strahlungs- und Konvektionswärme beheizt.
Die Konvektionswärme wird durch einen Luftstrom im Luftraum
26, der eine Länge von ca. 5 m, eine Höhe von ca. 0,3 m und
eine Breite von ca. 0,5 m hat, erzeugt. Die Seiten- und die
obere Wand des Wärmestrahlers sind mit einer ca. 3 cm
starken Isolierschicht 20 umgeben. Die untere Seite ist
durchsetzt mit Ringdüsen 23, die einen inneren Durchmesser
von 35-40 mm haben.
Die Strahlungswärme wird über ein U-förmig gebogenes
Strahlungsrohr 10, das eine NW von ca. 150 hat, in die Halle
eingebracht.
Jeder Wärmestrahler ist in einer Höhe von ca. 6 m über den
Hallenboden befestigt.
Claims (9)
1. Verfahren zur kombinierten Beheizung von Hallen durch
Wärmestrahlung und Lufterwärmung unter Verwendung eines
oder mehreren mit Rauchgas beheizter Stahlröhren und
einer hinter den Stahlröhren liegenden Isolation,
dadurch gekennzeichnet, daß durch einen zusätzlichen
Ventilator Hallenluft oder Frischluft angesaugt wird, die
in dem Raum zwischen der Strahlröhre und der dahinter
liegenden Isolation erwärmt wird und durch die Abdeckung
zwischen den Strahlröhren als Luftstrahl in Richtung der
zu erwärmenden Fläche abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d. g. , daß die Öffnungen für
die Luftabgabe in der Strahlkörperabdeckung als Düsen,
zweckmäßigerweise Hohlstrahldüsen oder Venturidüsen aus
gebildet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d. g. , daß die
angebrachten Düsen so angeordnet sind, daß sie die von
der Erwärmung ausgeschlossenen kalten Arbeitsbereiche mit
Warmluft versorgen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d. g., daß der Luftventilator
nur dann eingeschaltet wird, wenn die Temperaturdifferenz
zwischen Hallendach und Hallenboden eine bestimmte
Temperaturdifferenz überschreitet.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend
aus einem mit Rauchgas durchströmten Hohlkörper oder Rohr
und einer dahinter liegenden Isolation, d. g., daß
zwischen den Strahlkörpern ein Blech angeordnet ist,
welches mit Luftauslaßöffnungen versehen ist und ein
Ventilator mit seiner Druckseite an den Hohlraum zwischen
dem Strahlkörper und seiner Isolation angebracht ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d. g. , daß in den Luftaus
laßöffnungen Düsen angebracht sind, die beispielsweise
die Form von Venturidüsen oder Hohlstrahldüsen haben
können.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, d. g. , daß der oder die
Luftventilatoren mit der Saugseite Hallenluft oder
Frischluft ansaugen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, d. g. daß das zwischen dem
mit Düsen versehenen Abdeckblech und der hinter dem
Strahlungsrohr liegenden lsolation gebildeten Gehäuse an
seiner Oberseite in der Länge verstellbare Befestigungs
elemente besitzt, die zur Montage an der Decke dienen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, d. g., daß das Strah
lungsrohr mittels Verbindungselementen mit dem Gehäuse
verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863630098 DE3630098A1 (de) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | Verfahren und vorrichtung zur kombinierten strahlungs- und warmluftheizung mit heissen rauchgasen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863630098 DE3630098A1 (de) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | Verfahren und vorrichtung zur kombinierten strahlungs- und warmluftheizung mit heissen rauchgasen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3630098A1 true DE3630098A1 (de) | 1988-03-17 |
Family
ID=6308895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863630098 Withdrawn DE3630098A1 (de) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | Verfahren und vorrichtung zur kombinierten strahlungs- und warmluftheizung mit heissen rauchgasen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3630098A1 (de) |
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-
1986
- 1986-09-04 DE DE19863630098 patent/DE3630098A1/de not_active Withdrawn
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