DE3710953A1 - Heizsystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Heizsysteme, die dazu dienen, erhitzte Luft einem zu erhitzenden Raum, wie beispielsweise einem Gebäude oder einem umschlossenen Abschnitt desselben, zuzuführen. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Heizsystem, das mit einem gasförmigen Brennstoff arbeitet.

Herkömmlich ausgebildete, mit Gebläseluft arbeitende Heizsysteme für Wohn- oder Geschäftsgebäude oder für umschlossene Abschnitte von derartigen Gebäuden besitzen Öfen, die ein Gemisch aus Brennstoff und Luft verbren­ nen, um Wärme zu erzeugen. Wärmetauscher dienen dazu, die aus einer derartigen Verbrennung resultierende Wär­ me einem Luftströmungssystem zuzuführen, bei dem die Luft durch den erhitzten Raum umgewälzt und dann zum Wärmetauscher zurückgeführt wird. Derartige herkömmlich ausgebildete Ofensysteme vergeuden jedoch die aus dem Verbrennungsvorgang erhältliche thermische Energie, und zwar in erster Linie deshalb, weil sie in großem Maße Abgase in die Atmosphäre auf beträchtlich hohen Tempera­ turen abgeben, häufig über 149°C, welche beträchtlich über der gewünschten Temperatur in dem zu erhitzenden Raum liegen.

Selbst die besten der vorstehend erwähnten herkömmlichen Ofensysteme vergeuden schätzungsweise mindestens 15 - 20% des Gesamtheizwertes des verbrauchten Brennstoffes, wenn sie unter stetigen Bedingungen arbeiten. Zu einer derartigen Vergeudung an thermischer Energie trägt fer­ ner die Tatsache bei, daß nach dem Abschalten des Ofens und des Gebläses eines derartigen herkömmlichen Heiz­ systems in Abhängigkeit von der Zuführung eines Signales von einem im erhitzten Raum angeordneten Thermostat der übliche Zugkamin weiterhin warme Luft aus dem Ofen und dem Inneren des Gebäudes zieht und diese warme Luft in die Atmosphäre abgibt. Wenn der Thermostat dann wieder eine Wärmezufuhr verlangt, muß das System erneut gestar­ tet und aufgewärmt werden, bevor es in der Lage ist, erhitzte Luft zu liefern. In den nördlichen Gebieten der Vereinigten Staaten von Amerika tritt dieses Ein/ Ausschalten schätzungsweise über 20 000 Mal pro Jahr bei einem typischen mit Gebläse arbeitenden Heizsystem auf, was schätzungsweise zu einer Gesamtvergeudung an thermischer Energie von etwa 40% des zur Verfügung ste­ henden Heizwertes des verbrauchten Brennstoffs führt.

Zusätzlich zu den vorstehend genannten Nachteilen sind derartige herkömmlich ausgebildete Heizsysteme in großen Wohngebäuden oder Geschäftsgebäuden, die sehr hohe Zug­ kamine benötigen, unwirtschaftlich. Aufgrund des hohen Kosten-Nutzen-Verhältnisses der Konstruktion und Wartung von derartigen großen Kaminen sind solche Heizsysteme häu­ fig auf dem Dach von derartigen Gebäuden installiert worden, was deren Installation kompliziert macht und ihre Kosten erhöht. Insbesondere in Wohngebäuden oder Geschäftsgebäuden mit einer Vielzahl von Wohnungen sind daher elektrische Heizsysteme installiert worden, um die Anschaffungskosten herabzusetzen und eine indivi­ duelle Steuerung für die einzelnen Einheiten des Gebäu­ des zu ermöglichen sowie die Notwendigkeit in Fortfall zu bringen, daß der Gebäudeinhaber bzw. das entsprechen­ de Personal aus den Gesamtkosten für den Betrieb eines Zentralheizungssystems die den einzelnen Mietern zukom­ menden Anteile errechnen und diese den Mietern in Rechnung stellen muß. Solche elektrischen Heizsysteme besitzen beispielsweise elektrische Heizeinheiten vom Widerstandstyp oder Wärmepumpen, haben jedoch den Nach­ teil, daß sie im Vergleich mit Heizsystemen, die mit gasförmigen Brennstoffen, wie beispielsweise Erdgas, betrieben werden, im Betrieb relativ teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit Geblä­ seluft arbeitendes Heizsystem, vorzugsweise mit einem gasförmigen Brennstoff betrieben, zu schaffen, das einen besonders hohen Prozentsatz des zur Verfügung stehenden Heizwertes des verbrauchten Brennstoffes nutzt und in besonders wirksamer Weise einen hohen Prozentsatz der in den Abgasen, die in die Atmosphäre abgegeben werden, vorhandenen thermischen Energie wiedergewinnt.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Heiz­ systems, das keinen herkömmlich ausgebildeten Kamin oder irgendeine andere Abgasabführleitung vom Zugtyp benö­ tigt.

Desweiteren soll durch die Erfindung ein Heizsystem ge­ schaffen werden, das die Steuerung über die Funktion des Heizsystems optimalisiert und mit einer niedrigeren Eingangsgröße an thermischer Energie arbeitet, das je­ doch über längere Zeiträume betrieben werden kann, so daß auf diese Weise die Zahl der Ein/Aus-Zyklen, die zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Temperatur im erhitzten Raum erforderlich ist, auf ein Minimum und der Wirkungsgrad des Heizsystems auf ein Maximum gebracht werden können.

Schließlich soll durch die Erfindung ein Heizsystem zur Verfügung gestellt werden, das ein getrenntes System zur Luftumwälzung mit einer relativ niedrigen Geschwin­ digkeit zum und vom erhitzten Raum und ein getrenntes Hochgeschwindigkeitsluftsystem zur Übertragung der Ver­ brennungswärme auf die dem erhitzten Raum zugeführte Luft verwendet und das getrennte Gebläseluft- und Brenn­ stoffversorgungssysteme vorsieht, die die Abgase der Verbrennung aus dem Heizsystem unter Druck abführen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt ein Heizsystem zur Erhitzung eines Raumes ein Lufterhitzungsuntersystem mit einer relativ kompakten Verbrennungskammer, in der ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff zur Er­ zeugung von Wärme verbrannt werden kann, ein separates Kaltluftzuführuntersystem zum Fördern von kalter Luft aus dem erhitzten Raum zu dem Lufterhitzungsuntersystem, einen Verbrennungskammerwärmetauscher, der mit dem Kalt­ luftzuführuntersystem in Strömungsmittelverbindung steht, um Wärmeenergie aus der Verbrennungskammer auf die vom Kaltluftzuführuntersystem vom erhitzten Raum abgezogene Kaltluft zu übertragen, und ein getrenntes Luftumwälzun­ tersystem zum Abziehen von kalter Umwälzluft aus dem erhitzten Raum. Das Heizsystem umfaßt darüberhinaus vor­ zugsweise eine Luftmischkammer, die sowohl mit dem Ver­ brennungskammerwärmetauscher als auch mit dem Luftumwälz­ untersystem in Strömungsmittelverbindung steht, um er­ hitzte Luft mit kalter umgewälzter Luft zu vermischen und erhitzte umgewälzte Luft dem erhitzten Raum zuzufüh­ ren.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung besitzt das Heizsystem ein Verbrennungsluftzuführuntersystem mit einem Verbrennungsluftkompressor zur Zuführung der Ver­ brennungsluft in die Verbrennungskammer auf erhöhtem Druck, ein Untersystem für die Zuführung von gasförmigem Brennstoff, das einen Kompressor für den gasförmigen Brennstoff zum Fördern des Brennstoffs aus einer Brenn­ stoffquelle zur Verbrennungskammer auf erhöhtem Druck aufweist, der im wesentlichen dem erhöhtem Druck der Verbrennungsluft entspricht, wobei der Druck der Ver­ brennungsluft und des gasförmigen Brennstoffes ausrei­ chend groß sind, um das Gemisch aus Verbrennungsluft und gasförmigem Brennstoff in die Verbrennungskammer zu drücken und die Verbrennungsprodukte unter Druck durch eine relativ kleine Abgasabführleitung zu fördern, ohne daß hierfür ein Zugkamin oder eine entsprechende Leitung benötigt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt das Verbrennungsluftzuführuntersystem für ein Heizsystem eine Trennvorrichtung, beispielsweise einen Wirbeler­ zeuger, die Verbrennungsluft über einer vorgegebenen Tem­ peratur von Verbrennungsluft unter dieser vorgegebenen Temperatur trennt. Die Verbrennungsluft mit höherer Tem­ peratur wird der Verbrennungskammer des Heizsystems zu­ geführt, während die Verbrennungsluft mit niedriger Tem­ peratur einem Abgaswärmetauscher zugeführt wird, um Wär­ me aus dem Abgas auf diese Verbrennungsluft mit niedri­ gerer Temperatur zu überführen. Die Verbrennungsluft, die im Abgaswärmetauscher erhitzt worden ist, wird dann zu dem erhitzten Raum rückgeführt, um in wirksamer Wei­ se thermische Energie zurückzugewinnen, die sonst als Abgas von der Verbrennungskammer in die Atmosphäre ab­ gegeben worden wäre.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Schaf­ fung von Bypass-Systemen für die Verbrennungsluft und den gasförmigen Brennstoff einschließlich automatischer Bypass-Ventile, um bestimmte Mengen an Verbrennungsluft und gasförmigem Brennstoff von den Auslässen zu den Ein­ lässen der entsprechenden Kompressoren für die Verbren­ nungsluft und den gasförmigen Brennstoff im Bypass zu führen. Diese Bypass-Systeme ermöglichen eine wahlweise Steuerung der Brennstoff- und Luftmengen, die der Ver­ brennungskammer zugeführt werden, so daß auf diese Weise die dem erhitzten Raum zugeführte Wärme gesteuert werden kann, ohne daß die vorstehend in Verbindung mit herkömm­ lichen Heizsystemen erwähnten häufigen Ein/Aus-Zyklen gefahren werden müssen. Darüberhinaus umfaßt das erfin­ dungsgemäß ausgebildete Heizsystem vorzugsweise ein Mi­ kroprozessor-Steuersystem, das die vorstehend erwähnten Bypass-Systeme und andere Bauteile des Heizsystems in Abhängigkeit von Temperatureingangssignalen sowohl vom erhitzten Raum als auch von der äußeren Umgebung be­ treibt und steuert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fließschema eines beispielhaften Heiz­ systems der Erfindung; und

Fig. 2 ein detailliertes Fließschema eines bevor­ zugten Abgaswärmetauschers des in Fig. 1 dargestellten Heizsystems.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Weise ein bevorzugtes beispielhaftes Heizsystem zum Erhitzen eines umschlossenen Raumes nach der Erfindung. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, sind jedoch die Prinzipien der Erfindung nicht auf die schematisch in der Zeichnung dargestellten speziellen Raumheizungen beschränkt, sondern können in gleicher Weise bei Heiz­ systemen Anwendung finden, die nicht in der Zeichnung dargestellt sind.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Heizsystem 10 nach der Erfin­ dung ein Lufterhitzungsuntersystem 12, ein Kaltluftzu­ führungsuntersystem 14, ein Luftumwälzuntersystem 16, ein Verbrennungsluftzuführuntersystem 18, ein Untersy­ stem 20 zur Zuführung von gasförmigen Brennstoff und ein Steueruntersystem 22.

Das Lufterhitzungsuntersystem 12 besitzt eine Verbren­ nungskammer 30, die zum Verbrennen eines Gemisches aus Verbrennungsluft und einem gasförmigen Brennstoff dient, welche der Verbrennungskammer 30 vom Verbrennungsluft­ zuführuntersystem 18 und Untersystem 20 zur Zuführung 5 von gasförmigem Brennstoff zugeführt werden. Diese Sy­ steme werden nachfolgend beschrieben. Die Verbrennungs­ luft und der gasförmige Brennstoff werden vorzugsweise in einstellbaren und vorgegebenen Anteilen in einer verstellbaren Venturivorrichtung 32 gemischt, die mit Hilfe einer Einlaßleitung 42 mit der Verbrennungskam­ mer 30 in Strömungsmittelverbindung steht. Das Gemisch aus dem gasförmigen Brennstoff und der Verbrennungsluft wird vorzugsweise durch eine elektronische Zündvorrich­ tung 40 oder irgendeine andere bekannte Zündvorrichtung, die in der Einlaßleitung 42 angeordnet ist, gezündet und in die Verbrennungskammer 30 eingegeben. Die Ver­ brennungskammer 30 ist vorzugsweise relativ klein, und zwar vorzugsweise an die Größe der Flamme des brennen­ den Brennstoffes und des Luftgemisches selbst sehr an­ genähert, um auf diese Weise eine Vergeudung von Energie durch das unnötige Erhitzen eines Leerraumes um die Flamme herum minimal zu halten.

Die einstellbare Venturivorrichtung 32 umfaßt vorzugs­ weise eine allgemein ringförmige Gaskammer 34 mit einem Paar von Mischdüsenrohren 36 mit Außengewinde, die ver­ stellbar mit Umfangsabschnitten der Gaskammer 34 ver­ schraubt sind. Die Mischdüsenrohre sind im Abstand in­ nerhalb der Gaskammer 34 angeordnet, so daß eine Öff­ nung 38 gebildet wird, deren Größe verstellbar ist, indem die Mischdüsenrohre 36 aufeinander zu oder von­ einander weg geschraubt werden. Somit können für den speziellen Anwendungsfall die Anteile an gasförmigem Brennstoff und Verbrennungsluft, die in der einstell­ baren Venturivorrichtung 32 vermischt werden, vorher eingestellt werden, um einen Bereich von Brennstoff- Luft-Verhältnissen vorzusehen, die auf die gewünschten Betriebsbedingungen für den speziellen Anwendungsfall abgestimmt sind.

Das Lufterhitzungsuntersystem 12 besitzt ferner eine kleine Auslaßleitung 44, die mit dem Inneren der Ver­ brennungskammer 30 in Strömungsmittelverbindung steht, um die Verbrennungsprodukte aus der Verbrennungskammer 30 zur Außenseite oder der Umgebung 46 des erhitzten Raumes 48 abzuführen. Ein Verbrennungskammerwärmetau­ scher 50 ist ebenfalls der Verbrennungskammer 30 zuge­ ordnet und dient dazu, in der Verbrennungskammer 30 er­ zeugte Wärmeenergie auf Kaltluft zu übertragen, die vom Kaltluftzuführuntersystem 14 (nachfolgend beschrieben) zugeführt wird, um erhitzte Luft zu erzeugen, die wieder­ um durch eine Auslaßleitung 52 für erhitzte Luft einer Luftmischkammer 54 zugeführt wird, die einen Teil des Luftumwälzuntersystems 16 darstellt, das nachfolgend beschrieben wird.

Das Luftumwälzuntersystem 16 umfaßt eine Kaltluftrück­ führleitung 56 und ein Rückführluftgebläse 58 zum Ab­ ziehen von Kaltluft aus dem erhitzten Raum 48 und zum Fördern dieser Kaltluft zu einer Luftmischkammer 54 mit Hilfe einer Kaltluftleitung 59. Die Kaltluft vom Luftum­ wälzuntersystem 16 wird in der Luftmischkammer 54 mit erhitzter Luft vom Verbrennungskammerwärmeaustauscher 50 und von einem Abgaswärmetauscher 94 (nachfolgend be­ schrieben) vermischt. Durch dieses Vermischen in der Luftmischkammer 54 wird ein erhitztes Luftgemisch er­ zeugt, das durch das Rückführluftgebläse 58 von der Luft­ mischkammer 54 nach außen zum erhitzten Raum 48 mit Hil­ fe von einer oder mehreren Zuführleitungen 60 für er­ hitzte Luft geführt wird.

Kaltluft wird dem Verbrennungsluftwärmetauscher 30 vom erhitzten Raum 48 über das Kaltluftzuführuntersystem 14 zugeführt. Diese Kaltluft wird dem erhitzten Raum durch ein Kaltluftzuführgebläse 74 entzogen und über eine Kaltluftleitung 46 dem Verbrennungskammerwärmetau­ scher 30 zugeführt.

Um in wirksamer Weise einen sehr hohen Prozentsatz der in der Verbrennungskammer 30 erzeugten thermischen Ener­ gie auf die Luft übertragen zu können, die in die Luft­ mischkammer 54 eingeführt wird, besitzt der Verbrennungs­ kammerwärmetauscher 50 vorzugsweise eine Form, die die Verbrennungskammer 30 im wesentlichen vollständig umhüllt. Die Verbrennungskammer 30 wird von einer Verbrennungskam­ merumfassungswand 64 umgeben, die aus einem zur Wärme­ übertragung geeigneten Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit besteht. Die Umfassungswand 64 wird von einer inneren Kaltluftkammer 66 umgeben, die wiederum von einer äußeren Kaltluftkammer 68 umgeben ist, wobei da­ zwischen eine oder mehrere Zwischenkaltluftkammern 70 angeordnet sind. Die innere Kaltluftkammer 66, die äus­ sere Kaltluftkammer 68 und die Zwischenkaltluftkammern 70 sind durch Kammerwände 72 mit hoher thermischer Leit­ fähigkeit voneinander getrennt.

Die Kaltluftkammern 66, 68 und 70 des Verbrennungskam­ merwärmetauschers 50 sind in Reihe nach außen angeordnet, wobei jede Kammer in Strömungsmittelverbindung mit ihrer einwärts benachbarten Kammer steht, so daß Kaltluft vom Kaltluftzuführuntersystem 14 (vorstehend beschrieben) nacheinander von der äußeren Kaltluftkammer 68 durch die Zwischenkaltluftkammern 70 in die innere Kaltluft­ kammer 66 strömt. Die durch den Verbrennungsvorgang in der Verbrennungskammer 30 erzeugte Wärmeenergie wird somit durch die Umfassungswand 64 der Verbrennungskam­ mer und nacheinander durch die innere Kaltluftkammer 66, die Zwischenkaltluftkammern 70 und die äußere Kalt­ luftkammer 68 geführt, so daß die Luft nacheinander er­ hitzt wird, wenn sie nacheinander durch den Verbrennungs­ kammerwärmetauscher 50 strömt. Die Zahl der Kaltluftkam­ mern, die die Verbrennungskammer 30 umgeben, kann vom Fachmann ohne weiteres aus den gewünschten Kaltluftein­ laß- und Heißluftauslaßtemperaturen bei einer bestimmten Luftströmung für einen speziellen Anwendungszweck ermit­ telt werden. Wahlweise kann die äußere Kaltluftkammer 68 durch eine beliebige Zahl von bekannten geeigneten Wärmeisolationsmaterialien abgedeckt oder umgeben wer­ den, um Verluste an thermischer Energie weiter herab­ zusetzen.

Das Verbrennungsluftzuführuntersystem 18, das in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt vorzugsweise eine Verbrennungs­ luftreinigungs- oder Filtervorrichtung 80, die eine be­ liebige Anzahl von bekannten Luftfiltereinlaßvorrichtun­ gen aufweisen kann. Verbrennungsluft wird vom erhitzten Raum 48 durch die Verbrennungsluftreinigungsvorrichtung 80 abgezogen und durch eine Luftleitung 82 zur Einlaß- oder Saugseite 83 eines Verbrennungsluftkompressors 84 gefördert. Der Verbrennungsluftkompressor 84 hebt den Druck der Verbrennungsluft auf ein vorgegebenes Druck­ nivau an und gibt die komprimierte Verbrennungsluft über seine Auslaßseite 85 mit Hilfe einer Luftleitung 86 an das Lufterhitzungsuntersystem 12 ab.

Bevor sie in die einstellbare Venturivorrichtung 32 ein­ geführt wird, dringt die komprimierte Verbrennungsluft vorzugsweise durch eine Trennvorrichtung 88. Bei der Trennvorrichtung 88 handelt es sich vorzugsweise um eine Wirbelerzeuger-Trennvorrichtung, wie sie dem Fach­ mann bekannt ist, die vorzugsweise mit einem Schalldämp­ fer 89 ausgerüstet ist. Die Trennvorrichtung 88 dient dazu, Verbrennungsluft, deren Temperatur über eine vor­ gegebenen Temperatur liegt, von Verbrennungsluft, deren Temperatur unter dieser vorgegebenen Temperatur liegt, zu trennen, indem die relativ schweren kühleren Luft­ moleküle von den relativ leichten Luftmolekülen mit hö­ herer Temperatur abgetrennt werden. Die abgetrennte Ver­ brennungsluft, die über dieser vorgegebenen Temperatur liegt, wird durch eine getrennte Heißluftleitung 90 der vorstehend beschriebenen einstellbaren Venturivorrichtung 32 zugeführt, wo sie mit gasförmigem Brennstoff von dem Untersystem 20 zur Zuführung von gasförmigem Brennstoff, das nachfolgend beschrieben wird, vermischt wird.

Die abgetrennte Verbrennungsluft, die unter der vorste­ hend erwähnten vorgegebenen Temperatur liegt, wird in der Trennvorrichtung 88 abgetrennt und mit Hilfe einer getrennten Kaltluftleitung 92 einem in Fig. 1 gezeigten und genauer in Fig. 2 dargestellten Abgaswärmetauscher 94 zugeführt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt der Abgaswärmetauscher 94 vorzugsweise eine Vielzahl von Abgastrennwänden 95, die in einem inneren Gehäuse 93 angeordnet sind. Das innere Gehäuse 93 wird von einem äußeren Gehäuse 91 um­ geben, das mit Abstand außerhalb des inneren Gehäuses 93 angeordnet ist, so daß Luft von der getrennten Kalt­ luftleitung 92 dazwischen strömen und über eine Luftlei­ tung 96 der vorstehend erwähnten Luftmischkammer 54 zu­ geführt werden kann. Vorzugsweise ist eine Reihe von Lufttrennwänden 97 in dem Raum zwischen dem inneren und äußeren Gehäuse 93 und 91 angeordnet, damit die in die­ sem Raum fließende Luft gleichmäßig über nahezu das ge­ samte innere Gehäuse 93 strömen und damit in wirksamer Weise Wärme vom Abgas, das eine Temperatur im Bereich von etwa 149°C bis etwa 182°C bei vielen Betriebsbe­ dingungen aufweisen kann, auf die durch den Abgaswärme­ tauscher 94 strömende Luft übertragen kann. Mit Hilfe einer derartigen Anordnung und durch Auswahl eines Abgas­ wärmetauschers 94 einer geeigneten Größe, was für den Fachmann ohne weiteres möglich ist, kann ein beträcht­ licher Teil der im Abgas enthaltenen thermischen Energie wiedergewonnen werden, so daß das zur Umgebung 46 abge­ führte Abgas eine sehr niedrige Temperatur, vorzugsweise unter der im erhitzten Raum 48 gewünschten Temperatur, besitzt, wie beispielsweise unter 16°C in vielen Anwen­ dungsfällen. Desweiteren kann aufgrund der relativ nie­ drigen Temperatur des Abgases die Abgasleitung 44 in vorteilhafter Weise aus üblichen Leitungsmaterialien hergestellt sein, beispielsweise Kupfer.

Das Untersystem 20 für die Zuführung von gasförmigem Brennstoff ist in Fig. 1 dargestellt. Dabei wird ein gasförmiger Brennstoff von einer Gasquelle 102 abgezo­ gen. Bei der Gasquelle kann es sich um ein übliches Ver­ sorgungssystem mit Erdgas oder irgendeine andere bekann­ te Quelle eines gasförmigen Brennstoffes handeln. Der gasförmige Brennstoff wird durch ein Sicherheitsventil 104 gefördert, das vorzugsweise automatisch geschlossen werden oder automatisch im geschlossenen Zustand einen Fehler anzeigen kann, falls das Heizsystem 10 nicht richtig funktioniert. Der gasförmige Brennstoff wird dann durch die Gasleitung 103 in den Einlaß 106 eines Kompressors 108 für gasförmigen Brennstoff geführt, der den Druck des eintretenden gasförmigen Brennstoffes auf ein vorgegebenes Druckniveau erhöht, das im wesentlichen dem der komprimierten Verbrennungsluft entspricht, wie vorstehend beschrieben. Der komprimierte gasförmige Brennstoff wird dann über die Auslaßseite 110 des Kom­ pressors 108 abgegeben und mit Hilfe einer Gasleitung 112 der vorstehend beschriebenen einstellbaren Venturi­ vorrichtung 32 zugeführt, wo er in vorgegebenen Antei­ len mit der komprimierten Verbrennungsluft vermischt wird, bevor er durch die Zündvorrichtung 40 gezündet und in die Verbrennungskammer 30 eingeblasen wird.

Aufgrund des erhöhten Drucks der Verbrennungsluft und des gasförmigen Brennstoffs stehen auch die Abgase un­ ter Druck und werden somit durch die Abgasleitung 44 geblasen. Daher muß die Abgasleitung 44 nicht an einen Zugkamin oder eine andere Leitung angeschlossen werden und kann relativ klein ausgebildet sein, beispielsweise als 1,3 cm oder 0,95 cm -Kupferrohr oder bei bestimmten Anwendungsfällen noch kleiner.

Um den Durchsatz der Verbrennungsluft und des gasförmi­ gen Brennstoffs, die mit Hilfe des Verbrennungsluftzu­ führuntersystems 18 und des Untersystems 20 zur Zufüh­ rung von gasförmigem Brennstoff dem Lufterhitzungsunter­ system 12 zugeführt werden, zu steuern, sind Bypass-Systeme vorge­ sehen, die dem Verbrennungsluftkompressor 84 und dem Kompressor 108 für gasförmigen Brennstoff zugeordnet sind. Im Verbrennungsluftzuführuntersystem 18 steht ei­ ne Bypassleitung 116 in Strömungsmittelverbindung mit den Luftleitungen 86 und 82, damit Bypassluft von der Abgabeseite 85 zur Ansaugseite 83 des Verbrennungsluft­ kompressors 84 strömen kann. Der Durchsatz der durch die Bypassleitung 116 strömenden Verbrennungsluft und somit der Durchsatz durch die Luftleitung 86 werden ge­ steuert, indem ein in der Bypassleitung 116 vorgesehe­ nes Luftsteuerventil 118 moduliert wird. In entsprechen­ der Weise steht eine Bypassleitung 120 in Strömungsmit­ telverbindung mit den Gasleitungen 112 und 103, um eine Bypassströmung des gasförmigen Brennstoffs von der Aus­ laßseite 110 zur Ansaugseite 106 des Kompressors 108 für gasförmigen Brennstoff zu ermöglichen, wobei der Durchsatz des gasförmigen Brennstoffs im Bypass durch Modulation eines Gassteuerventils 122 gesteuert wird. Somit können die jeweiligen Drücke und Durchsätze der Verbrennungsluft und des gasförmigen Brennstoffs in vor­ gewählter Weise reguliert werden, indem das Verbrennungs­ luftsteuerventil 118 und das Steuerventil 122 für den gasförmigen Brennstoff moduliert werden. Eine weitere Regulierung dieser Durchsätze kann wahlweise erreicht werden, indem zusätzlich oder anstelle der vorstehend beschriebenen Bypasssysteme die Drehzahl der Gas- und Luftkompressoren mit veränderlicher Drehzahl geregelt werden. Die Regulierung der Verbrennungsluftzufuhr un­ ter Versorgung mit gasförmigem Brennstoff wird durch das nachfolgend beschriebene Steueruntersystem 22 er­ reicht.

Das Steueruntersystem 22 umfaßt einen Lufttemperatursen­ sor 126, der in dem erhitzten Raum 48 angeordnet ist und aus einer herkömmlich ausgebildeten Thermostatvor­ richtung bestehen kann, die bekannt ist. Der Lufttem­ peratursensor 126 ist über einen geeigneten Leiter 128 mit einem vorzugsweise programmierbaren zentralen Mi­ kroprozessor 130 verbunden und kann dem Mikroprozessor 130 in Abhängigkeit von sich verändernden Lufttempera­ turen im erhitzten Raum 48 Signale zuführen. Der Mikro­ prozessor 130 wiederum ist mit Hilfe von geeigneten Lei­ tern 133 und 135 an das Verbrennungsluftsteuerventil 118 und das Steuerventil 122 für den gasförmigen Brenn­ stoff angeschlossen, um geeignete Signale zur Betäti­ gung, Deaktivierung oder Modulierung der entsprechenden Luft- und Gasbypasssysteme zu übertragen. Der Mikropro­ zessor 130 ist auch über geeignete Leiter 132 und 134 mit dem Verbrennungsluftkompressor 84 und dem Kompres­ sor 108 für den gasförmigen Brennstoff verbunden, um diesen geeignete Signale zur Betätigung, Deaktivierung oder Regelung der Drehzahl zuzuführen. Darüberhinaus steht der Mikroprozessor 130 mit Hilfe eines geeigne­ ten Leiters 136 mit der elektronischen Zündvorrichtung 40 in Verbindung, um Betätigungs- oder Deaktivierungs­ signale zum Zwecke der Zündung des Gemisches aus Ver­ brennungsluft und gasförmigem Brennstoff während des Startens des Heizsystems 10 zu übertragen. Desweiteren steht der Mikroprozessor über einen Leiter 105 mit dem Sicherheitsventil 104 in Verbindung, um das System im Falle eines Notfalles oder von Fehlfunktionen stillegen zu können.

Das Steueruntersystem 22 umfaßt ferner geeignete Leiter 150 und 152 zum elektrischen Anschließen des zentralen Mikroprozessors 130 an das Kaltluftzuführgebläse 74 des Kaltluftzuführuntersystems 14 und an das Rückführluft­ gebläse 58 des Luftumwälzuntersystems 16. Das Steuer­ untersystem 22 kann somit Aktivierungs- und Deaktivie­ rungssignale oder Modulierungssignale sowohl auf das Kaltluftzuführuntersystem 14 als auch das Luftumwälz­ untersystem 16 übertragen. Mit Hilfe dieser Steueranord­ nung sowie der vorstehend in Verbindung mit der Verbren­ nungsluftzufuhr und der Zufuhr an gasförmigem Brennstoff erläuterten Steueranordnung kann der zentrale Mikropro­ zessor 130 das Heizsystem 10 in Abhängigkeit von ertaste­ ten Lufttemperaturen im erhitzten Raum 48 steuern und damit die Lufttemperatur im erhitzten Raum 48 auf irgend­ einer aus einer Reihe von vorgegebenen Temperaturen hal­ ten.

Da sich die Temperaturen und Zustände in der Umgebung 46 der erhitzten Raumes 48 sehr stark auf die Lufttem­ peratur im erhitzten Raum auswirken können, da entweder Wärme verloren geht oder Wärme zugeführt wird, ist es auch wünschenswert, den Betrieb des Heizsystems 10 in Abhängigkeit von Außentemperaturen zu steuern. Daher besitzt das Steueruntersystem 22 wahlweise und vorzugs­ weise einen Außenlufttemperatursensor 140, der mit Hil­ fe eines geeigneten Leiters 142 funktionsmäßig und elek­ trisch an den zentralen Mikroprozessor 130 angeschlos­ sen ist. In Abhängigkeit von den ertasteten Außentempe­ raturen kann daher der Außentemperatursensor 140 geeig­ nete Signale an den zentralen Mikroprozessor 130 über­ tragen, der wiederum so programmierbar sein kann, daß das Heizsystem 10 in Abhängigkeit von Signaleingängen gesteuert werden kann, die sich sowohl auf die Innen­ lufttemperatur des erhitzten Raumes 48 als auch auf die Außentemperatur der Umgebung 46 des Raumes beziehen. Beispielsweise kann der zentrale Mikroprozessor 130 vor­ zugsweise so programmiert sein, daß er in geeigneter Weise in einer Situation anspricht, wo der Lufttempera­ tursensor 126 des erhitzten Raumes einen Bedarf an er­ hitzter Luft anmeldet, jedoch die Außentemperatur gleich­ zeitig damit ansteigt, so daß auf diese Weise der Doppel­ effekt der Zuführung von Wärmeenergie in den erhitzten Raum 48 über das Heizsystem 10, während der erhitzte Raum 48 ebenfalls infolge der ansteigenden Außentempe­ raturen eine Hitzezufuhr erhält, vermieden werden kann. In entsprechender Weise kann der zentrale Mikroprozes­ sor 130 beispielsweise so programmiert sein, daß er auf fallende Außentemperaturen anspricht, damit das Heizsy­ stem 10 zusätzliche erhitzte Luft in den erhitzten Raum 48 einführt, und zwar etwas bevor der Innenlufttempera­ tursensor 126 tatsächlich einen Bedarf nach mehr Wärme­ energie anmeldet. Darüberhinaus kann durch Aufrechter­ haltung einer engen Steuerung des Betriebes des Heiz­ systems 10 mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Steu­ eruntersystems 22 das Heizsystem über längere Zeiträume mit veränderlichen Wärmeabgabeniveaus betrieben werden, wodurch die Zahl der Ein/Aus-Zyklen reduziert und somit die Möglichkeiten von Wärmeverlusten im Vergleich zu herkömmlich ausgebildeten Öfen und anderen herkömmli­ chen Heizsystemen verringert werden.

Der zentrale Mikroprozessor 130 kann aus einer beliebi­ gen Zahl von herkömmlich ausgebildeten und vorzugsweise programmierbaren Mikroprozessoreinheiten bestehen, die dem Fachmann bekannt sind und die vorstehend beschrie­ benen Funktionen durchführen können. Obwohl das Steuer­ untersystem 22 in der Zeichnung schematisch als elektri­ sches Steuersystem dargestellt ist, versteht es sich, daß dieses System ohne weiteres auch durch pneumatische, hydraulische oder andere Steuersysteme zur Betätigung und Deaktivierung der verschiedenen vorstehend beschrie­ benen Teile ersetzt werden kann.

Claims (39)

1. Heizsystem zur Erhitzung eines Raumes, gekennzeich­ ne durch:
Lufterhitzungseinrichtungen einschließlich einer Ver­ brennungskammer (30) zum Verbrennen eines Gemisches aus Verbrennungsluft und Brennstoff, um darin Wärme zu er­ zeugen, Einlaßeinrichtungen, die in Strömungsmittelver­ bindung mit der Verbrennungskammer (30) stehen, um die­ ser das Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff zu­ zuführen, und Auslaßeinrichtungen, die in Strömungsmittel­ verbindung mit der Verbrennungskammer stehen, um von dieser die Verbrennungsprodukte abzuführen;
Kaltluftzuführeinrichtungen zum Fördern von Kaltluft von dem Raum (48) zu den Lufterhitzungseinrichtungen;
einen Verbrennungskammerwärmetauscher (50) in Strömungs­ mittelverbindung mit den Kaltluftzuführeinrichtungen zur Übertragung von Wärme der Verbrennungskammer (30) auf die Kaltluft von den Kaltluftzuführeinrichtungen, um erhitzte Luft zu erzeugen; und
Luftumwälzeinrichtungen zum Abziehen von kalter umge­ wälzter Luft aus dem Raum (48), die von den Kaltluftzu­ führeinrichtungen getrennt sind und Luftmischeinrich­ tungen umfassen, die in Strömungsmittelverbindung mit dem Verbrennungskammerwärmetauscher (50) stehen, um die erhitzte Luft von dem Verbrennungskammerwärmetauscher mit der kalten umgewälzten Luft von dem Raum (48) zu vermischen und dadurch erhitzte umgewälzte Luft zur er­ zeugen, und Einrichtungen zum Fördern der erhitzten umge­ wälzten Luft aus den Mischeinrichtungen in den Raum (48).

2. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Verbrennungsluftzuführeinrichtungen zum Fördern von Verbrennungsluft aus dem Raum (48) zu den Einlaßein­ richtungen der Lufterhitzungseinrichtungen aufweist, wobei die Verbrennungsluftzuführeinrichtungen von den Kaltluftzuführeinrichtungen und den Luftumwälzeinrich­ tungen getrennt sind und das Heizsystem (10) desweite­ ren Zuführeinrichtungen für gasförmigen Brennstoff auf­ weist, um einen gasförmigen Brennstoff von einer Quelle (102) für gasförmigen Brennstoff zu den Einlaßeinrichtun­ gen der Lufterhitzungseinrichtungen zu fördern.

3. Heizsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftzuführeinrichtungen einen Ver­ brennungsluftkompressor (84) zum Anheben des Drucks der Verbrennungsluft auf ein vorgegebenes Druckniveau um­ fassen und daß die Zuführeinrichtungen für den gasför­ migen Brennstoff einen Kompressor (108) für gasförmigen Brennstoff zum Anheben des Drucks des gasförmigen Brenn­ stoffs auf das vorgegebene Druckniveau aufweisen.

4. Heizsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Druckniveau ausreichend hoch ist, um das Gemisch aus Verbrennungsluft und gasförmigem Brennstoff in die Verbrennungskammer (30) zu drücken und die Verbrennungsprodukte unter Druck durch die Aus­ laßeinrichtungen zu fördern.

5. Heizsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Verbrennungsluftbypasseinrichtungen aufweist, die dem Verbrennungsluftkompressor (84) zuge­ ordnet sind, um eine bestimmte Menge an komprimierter Verbrennungsluft von der Auslaßseite zur Einlaßseite des Verbrennungsluftkompressors (84) im Bypass zu füh­ ren, und daß die Verbrennungsluftbypasseinrichtungen ein Verbrennungsluftsteuerventil (118) besitzen, das wahlweise betätigbar und außerbetriebsetzbar ist, um die Menge der komprimierten Verbrennungsluft zu steuern, welche im Bypass geführt wird, und auf diese Weise die Menge der komprimierten Verbrennungsluft zu steuern, die zu den Einlaßeinrichtungen der Lufterhitzungsein­ richtungen gefördert wird.

6. Heizsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Bypasseinrichtungen für gasförmigen Brennstoff aufweist, die dem Kompressor (108) für gasför­ migen Brennstoff zugeordnet sind, um eine bestimmte Menge an komprimiertem gasförmigen Brennstoff von der Auslaßseite zur Einlaßseite des Kompressors für gasförmigen Brenn­ stoff im Bypass zu führen, und daß die Bypasseinrichtun­ gen für gasförmigen Brennstoff ein Steuerventil (122) für gasförmigen Brennstoff umfassen, das wahlweise be­ tätigbar und außerbetriebsetzbar ist, um die Menge an komprimiertem gasförmigen Brennstoff zu steuern, die im Bypass geführt wird, und um wahlweise die Menge an komprimiertem gasförmigen Brennstoff zu steuern, die den Einlaßeinrichtungen der Lufterhitzungseinrichtungen zugeführt wird.

7. Heizsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Steuereinrichtungen einschließlich eines Raum­ temperatursensors (126) zum Ertasten der Lufttemperatur im Raum (48) aufweist, die Einrichtungen zum wahlweisen Betätigen und Außerbetriebsetzen des Verbrennungsluft­ steuerventils (118) und des Steuerventils (122) für den gasförmigen Brennstoff in Abhängigkeit von vorgegebenen Lufttemperaturen im Raum umfassen, um wahlweise die Men­ ge der komprimierten Verbrennungsluft und des kompri­ mierten gasförmigen Brennstoffs zu steuern, die den Ein­ laßeinrichtungen der Lufterhitzungseinrichtungen zuge­ führt wird, wobei die Steuereinrichtungen auf diese Wei­ se die Lufttemperatur in dem Raum etwa auf einer vorge­ gebenen Temperatur halten.

8. Heizsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen desweiteren einen Außentem­ peratursensor (140) zum Erfassen der Lufttemperatur aus­ serhalb des Raumes (48) aufweisen und Einrichtungen zum wahlweisen Betätigen und Außerbetriebsetzen des Verbren­ nungsluftsteuerventils (118) und des Steuerventils (122) für gasförmigen Brennstoff in Abhängigkeit von vorgege­ benen Lufttemperaturen außerhalb des Raumes besitzen, um wahlweise die Mengen an komprimierter Verbrennungs­ luft und komprimiertem gasförmigen Brennstoff zu steuern, die den Einlaßeinrichtungen der Lufterhitzungseinrich­ tungen zugeführt werden, wobei die Steuereinrichtungen dadurch auch die Lufttemperatur in dem Raum in Abhängig­ keit von der Lufttemperatur außerhalb des Raumes etwa auf eine vorgegebene Temperatur steuern.

9. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Verbrennungsluftzuführeinrichtungen zum Fördern von Verbrennungsluft aus dem Raum (48) zu den Einlaß­ einrichtungen der Lufterhitzungseinrichtungen aufweist, welche eine Trenneinrichtung (88) zum Trennen von Ver­ brennungsluft, deren Temperatur über einer vorgegebenen Temperatur liegt, von Verbrennungsluft, deren Tempera­ tur unter der vorgegebenen Temperatur liegt, besitzen, sowie Einrichtungen zum Fördern der abgetrennten Verbren­ nungsluft, deren Temperatur über der vorgegebenen Tempe­ ratur liegt, zu den Einlaßeinrichtungen der Lufterhit­ zungseinrichtungen.

10. Heizsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftzuführeinrichtungen von den Kalt­ luftzuführeinrichtungen und den Luftumwälzeinrichtungen getrennt sind.

11. Heizsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufterhitzungseinrichtungen desweiteren einen Abgaswärmetauscher (94) zum Übertragen von Wärme von den Verbrennungsprodukten auf die abgetrennte Verbren­ nungsluft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Tem­ peratur liegt, besitzen, um die Temperatur dieser Luft zu erhöhen, und daß die Verbrennungsluftzuführeinrichtun­ gen Einrichtungen zum Fördern der abgetrennten Verbren­ nungsluft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Tem­ peratur liegt, von der Trenneinrichtung (88) zum Abgas­ wärmetauscher (94) umfassen.

12. Heizsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Einrichtungen zum Fördern der erhitz­ ten Verbrennungsluft vom Abgaswärmetauscher (94) zu den Mischeinrichtungen aufweist, um die erhitzte Verbrennungs­ luft mit der kalten umgewälzten Luft zu vermischen.

13. Heizsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (94) einen Wirbelerzeuger zum Abtrennen der schwereren Moleküle der Verbrennungsluft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Temperatur liegt, von den leichteren Molekülen der Verbrennungsluft, deren Temperatur über der vorgegebenen Temperatur liegt, auf­ weist.

14. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsluftwärmetauscher (50) eine wärme­ übertragende Umfassungswand, die die Verbrennungskammer (30) begrenzt, umfaßt, daß die Umfassungswand durch eine innerste Kaltluftkammer (66) umgeben ist, die von einer Vielzahl von zusätzlichen Kaltluftkammern (68, 70) umge­ ben wird, welche hintereinander nach außen zu angeord­ net sind, wobei innen und außen benachbarte Kaltluftkam­ mern (66, 68, 70) durch wärmeübertragende Kammerwände (72) voneinander getrennt sind und wobei jede Kaltluft­ kammer in Strömungsmittelverbindung mit seiner einwärts benachbarten Kaltluftkammer steht, damit Kaltluft nach­ einander von der äußersten Kaltluftkammer (70) zur inner­ sten Kaltluftkammer (66) strömen kann, und daß die Wärme in der Verbrennungskammer (30) von dieser nach außen nacheinander durch die wärmeübertragende Umfassungswand (64) und die Kaltluftkammern von der innersten Kammer (66) zur äußersten Kammer (68) übertragen wird, um auf diese Weise Wärme auf die Kaltluft zu überführen.

15. Heizsystem zum Erhitzen eines Raumes, gekennzeich­ net durch:
Lufterhitzungseinrichtungen mit einer Verbrennungskam­ mer zum Verbrennen eines Gemisches aus Verbrennungsluft und einem gasförmigen Brennstoff, um darin Wärme zu er­ zeugen, einen Verbrennungskammerwärmetauscher zur Über­ tragung von Wärme von der Verbrennungskammer auf Kalt­ luft aus dem Raum und Auslaßeinrichtungen zur Abführung der Verbrennungsprodukte aus der Verbrennungskammer;
Verbrennungsluftzuführeinrichtungen zum Fördern von Ver­ brennungsluft zu den Lufterhitzungseinrichtungen, die einen Verbrennungsluftkompressor zum Anheben des Drucks der Verbrennungsluft auf ein vorgegebenes Druckniveau aufweisen; und
Zuführeinrichtungen für gasförmigen Brennstoff zum För­ dern eines gasförmigen Brennstoffs von einer Quelle des Brennstoffs zu den Lufterhitzungseinrichtungen, die ei­ nen Kompressor für gasförmigen Brennstoff zum Anheben des Drucks des gasförmigen Brennstoffs auf das vorgege­ bene Druckniveau umfassen, wobei das vorgegebene Druckniveau der Verbrennungsluft und des gasförmigen Brennstoffs ausreichend hoch ist, um das Gemisch aus Verbrennungsluft und dem gasförmi­ gen Brennstoff in die Verbrennungskammer und die Ver­ brennungsprodukte durch die Auslaßeinrichtungen zu drük­ ken.

16. Heizsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auslaßeinrichtungen ein Auslaßrohr umfas­ sen, das in Strömungsmittelverbindung mit der Verbren­ nungskammer und mit der Außenseite des Raumes steht, und daß das vorgegebene Druckniveau ausreichend hoch ist, um die Verbrennungsprodukte durch das Auslaßrohr zur Außenseite des Raumes hin zu drücken, ohne daß hier­ zu ein in Strömungsmittelverbindung mit dem Rohr ste­ hender Zugkamin benötigt wird.

17. Heizsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Verbrennungsluftbypasseinrichtungen aufweist, die dem Verbrennungsluftkompressor zugeordnet sind, um eine bestimmte Menge an komprimierter Verbren­ nungsluft von der Auslaßseite zur Einlaßseite des Ver­ brennungsluftkompressors im Bypass zu führen, und daß die Verbrennungsluftbypasseinrichtungen ein Verbrennungs­ luftsteuerventil umfassen, das wahlweise betätigbar und außerbetriebsetzbar ist, um wahlweise die Menge der kom­ primierten Verbrennungsluft zu steuern, die im Bypass geführt wird, damit die Menge an komprimierter Verbren­ nungsluft, die den Lufterhitzungseinrichtungen zugeführt wird, wahlweise gesteuert werden kann.

18. Heizsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß es Bypasseinrichtungen für gasförmigen Brennstoff aufweist, die dem Kompressor für gasförmigen Brennstoff zugeordnet sind, um eine bestimmte Menge an komprimiertem gasförmigen Brennstoff von der Auslaßseite zur Einlaßsei­ te des Kompressors für gasförmigen Brennstoff im Bypass zu führen, und daß die Bypasseinrichtungen für den gas­ förmigen Brennstoff ein Steuerventil für gasförmigen Brennstoff umfassen, das wahlweise betätigbar und außer­ betriebsetzbar ist, um die Menge an komprimiertem gas­ förmigen Brennstoff zu steuern, die im Bypass geführt wird, damit die Menge an komprimiertem gasförmigen Brenn­ stoff, die den Lufterhitzungseinrichtungen zugeführt wird, wahlweise gesteuert werden kann.

19. Heizsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es Steuereinrichtungen einschließlich eines Raum­ temperatursensors zum Ertasten der Lufttemperatur im Raum aufweist, die Einrichtungen zum wahlweisen Betäti­ gen und Außerbetriebsetzen des Verbrennungsluftsteuer­ ventils und des Steuerventils für gasförmigen Brennstoff in Abhängigkeit von vorgegebenen Lufttemperaturen im Raum enthalten, um wahlweise die Mengen an komprimier­ ter Verbrennungsluft und komprimiertem gasförmigen Brenn­ stoff, die den Lufterhitzungseinrichtungen zugeführt werden, zu steuern, wobei die Steuereinrichtungen da­ durch die Lufttemperatur in dem Raum etwa auf einer vor­ gegebenen Temperatur halten.

20. Heizsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen desweiteren einen Außentem­ peratursensor zum Ertasten der Lufttemperatur außerhalb des Raumes aufweisen und Einrichtungen zum wahlweisen Betätigen und Außerbetriebsetzen des Verbrennungsluft­ steuerventils und des Steuerventils für gasförmigen Brennstoff in Abhängigkeit von vorgegebenen Lufttempe­ raturen außerhalb des Raumes umfassen, um wahlweise die Mengen an komprimierter Verbrennungsluft und komprimier­ tem gasförmigen Brennstoff, die den Lufterhitzungsein­ richtungen zugeführt werden, zu steuern, wobei die Steu­ ereinrichtungen dadurch auch die Lufttemperatur in dem Raum in Abhängigkeit von der Lufttemperatur außerhalb des Raumes etwa auf eine vorgegebene Temperatur steuern.

21. Heizsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Luftumwälzeinrichtungen zum Abziehen von Kaltluft aus dem Raum und zur Zuführung von erhitz­ ter Luft von den Lufterhitzungseinrichtungen zum Raum aufweist, die von den Verbrennungsluftzuführeinrichtun­ gen getrennt sind.

22. Heizsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftzuführeinrichtungen desweiteren Trenneinrichtungen zum Abtrennen von Verbrennungsluft, deren Temperatur über einer vorgegebenen Temperatur liegt, von Verbrennungsluft, deren Temperatur unter der vorge­ gebenen Temperatur liegt, und Einrichtungen zum Fördern der abgetrennten Verbrennungsluft, deren Temperatur über der vorgegebenen Temperatur liegt, zu den Lufterhitzungs­ einrichtungen aufweisen.

23. Heizsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufterhitzungseinrichtungen desweiteren einen Abgaswärmetauscher zur Übertragung von Wärme von den Verbrennungsprodukten auf die abgetrennte Verbrennungs­ luft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Tempera­ tur liegt, aufweisen, um deren Temperatur zu erhöhen, und daß die Verbrennungsluftzuführeinrichtungen Einrich­ tungen zum Fördern der abgetrennten Verbrennungsluft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Temperatur liegt, von den Trenneinrichtungen zum Abgaswärmetauscher umfas­ sen.

24. Heizsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtungen einen Wirbelerzeuger zum Ab­ trennen der schwereren Moleküle der Verbrennungsluft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Temperatur liegt, von den leichteren Molekülen der Verbrennungsluft, de­ ren Temperatur über der vorgegebenen Temperatur liegt, aufweisen.

25. Heizsystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungskammerwärmetauscher eine wärmeüber­ tragende Umfassungswand aufweist, die die Verbrennungs­ kammer umgibt und von einer innersten Kaltluftkammer umgeben ist, welche von einer Vielzahl von zusätzlichen Kaltluftkammern umgeben wird, die hintereinander ange­ ordnet sind, wobei einwärts und auswärts benachbarte Kaltluftkammern durch wärmeübertragende Kammerwände von­ einander getrennt sind und jede Kaltluftkammer in Strö­ mungsmittelverbindung mit ihrer einwärts benachbarten Kaltluftkammer steht, damit Kaltluft nacheinander von der äußersten Kaltluftkammer zur innersten Kaltluftkam­ mer strömen kann, wobei die Wärme in der Verbrennungs­ kammer nacheinander von der Verbrennungskammer durch die wärmeübertragende Umfassungswand und durch die Kalt­ luftkammern von der innersten Kaltluftkammer zur äußer­ sten Kaltluftkammer übertragen wird, um Wärmeenergie auf die Kaltluft zu überführen.

26. Heizsystem zur Erhitzung eines Raumes, gekennzeich­ net durch:
Lufterhitzungseinrichtungen einschließlich einer Ver­ brennungskammer zum Verbrennen eines Gemisches aus Ver­ brennungsluft und Brennstoff, um darin Wärme zu erzeu­ gen, einen Verbrennungskammerwärmetauscher zur Übertra­ gung von Wärme aus der Verbrennungskammer auf Kaltluft aus dem Raum, Einrichtungen zum Fördern der durch den Verbrennungskammerwärmetauscher erhitzten Luft auf den Raum und Auslaßeinrichtungen zur Abführung der Verbren­ nungsprodukte von der Verbrennungskammer;
Zuführeinrichtungen für gasförmigen Brennstoff zur För­ derung eines gasförmigen Brennstoffs von einer Quelle eines gasförmigen Brennstoffs zu den Lufterhitzungsein­ richtungen;
Verbrennungsluftzuführeinrichtungen zum Fördern von Ver­ brennungsluft von einer Verbrennungsluftquelle zu den Lufterhitzungseinrichtungen, die Trenneinrichtungen zum Abtrennen von Verbrennungsluft, deren Temperatur über einer vorgegebenen Temperatur liegt, von Verbrennungs­ luft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Tempera­ tur liegt, aufweisen, und Einrichtungen zum Fördern der abgetrennten Verbrennungsluft, deren Temperatur über der vorgegebenen Temperatur liegt, zu der Verbrennungs­ kammer der Lufterhitzungseinrichtungen;
einen Abgaswärmetauscher zur Übertragung von Wärme von den Verbrennungsprodukten der abgetrennten Verbrennungs­ luft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Tempera­ tur liegt, um deren Temperatur zu erhöhen, wobei die Verbrennungsluftzuführeinrichtungen Einrichtungen zum Fördern der abgetrennten Verbrennungsluft, deren Tem­ peratur unter der vorgegebenen Temperatur liegt, von den Trenneinrichtungen zum Abgaswärmetauscher aufwei­ sen; und
Einrichtungen zum Fördern der vom Abgaswärmetauscher erhitzten Verbrennungsluft zu dem Raum.

27. Heizsystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trenneinrichtungen einen Wirbelerzeuger zum Abtrennen der schwereren Moleküle der Verbrennungs­ luft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Tempera­ tur liegt, von den leichteren Molekülen der Verbren­ nungsluft, deren Temperatur über der vorgegebenen Tem­ peratur liegt, aufweisen.

28. Heizsystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Kaltluftzuführeinrichtungen zum För­ dern von Kaltluft von dem Raum zum Verbrennungskammer­ wärmetauscher aufweist, die von den Verbrennungsluft­ zuführeinrichtungen getrennt sind und ein erstes Gebläse zum Fördern der Kaltluft unter Druck aufweisen, und Luftumwälzeinrichtungen zum Abziehen von kalter umge­ wälzter Luft von dem Raum, die von den Kaltluftzuführ­ einrichtungen getrennt sind und ein zweites Gebläse aufweisen, um kalte umgewälzte Luft unter Druck zu för­ dern, wobei die Luftumwälzeinrichtungen desweiteren Luftmischeinrichtungen besitzen, die in Strömungsmit­ telverbindung mit dem Verbrennungskammerwärmetauscher stehen, um die erhitzte Luft vom Verbrennungskammerwär­ metauscher mit der kalten umgewälzten Luft von dem Raum zu vermischen und erhitzte umgewälzte Luft zu erzeugen, sowie Einrichtungen zum Fördern der erhitzten umgewälz­ ten Luft von den Mischeinrichtungen zum Raum.

29. Heizsystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Steuereinrichtungen einschließlich eines Raumtemperatursensors zum Ertasten der Lufttempera­ tur im Raum aufweist, die Einrichtungen zum wahlweisen Steuern der Menge an Verbrennungsluft und gasförmigem Brennstoff, die den Lufterhitzungseinrichtungen zuge­ führt wird, in Abhängigkeit von vorgegebenen Lufttem­ peraturen im Raum umfassen, um die Lufttemperatur im Raum etwa auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten.

30. Heizsystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen desweiteren einen Außentem­ peratursensor zum Ertasten der Lufttemperatur außerhalb des Raumes umfassen und Einrichtungen zum wahlweisen Steuern der Menge an Verbrennungsluft und gasförmigem Brennstoff, die den Lufterhitzungseinrichtungen zuge­ führt wird, in Abhängigkeit von vorgegebenen Lufttem­ peraturen außerhalb des Raumes besitzen, um die Lufttem­ peratur in dem Raum auch in Abhängigkeit von der Luft­ temperatur außerhalb des Raumes etwa auf der vorgege­ benen Temperatur zu halten.

31. Heizsystem zur Erhitzung eines Raumes, gekennzeich­ net durch:
Lufterhitzungseinrichtungen mit einer Verbrennungskam­ mer zum Verbrennen eines Gemisches aus Verbrennungsluft und Brennstoff, um darin Wärme zu erzeugen, Einlaßein­ richtungen, die in Strömungsmittelverbindung mit der Verbrennungskammer stehen, um das Gemisch aus Verbren­ nungsluft und gasförmigem Brennstoff dieser zuzuführen, und Auslaßeinrichtungen, die ein Abgasrohr umfassen, das in Strömungsmittelverbindung mit der Verbrennungs­ kammer und der Außenseite des Raumes steht, um Verbren­ nungsprodukte aus der Verbrennungskammer zur Außenseite des Raumes hin abzuführen;
Kaltluftzuführeinrichtungen einschließlich eines ersten Gebläses zum Fördern von Kaltluft von dem Raum zu den Lufterhitzungseinrichtungen;
einen Verbrennungskammerwärmetauscher, der in Strömungs­ mittelverbindung mit den Kaltluftzuführeinrichtungen steht, um Wärme von der Verbrennungskammer auf die Kalt­ luft aus den Kaltluftzuführeinrichtungen zu überführen, um auf diese Weise erhitzte Luft zu erzeugen, wobei der Verbrennungsluftwärmetauscher eine wärmeübertragende Umfassungswand aufweist, die die Verbrennungskammer be­ grenzt und von einer innersten Kaltluftkammer umgeben ist, welche von einer Vielzahl von zusätzlichen Kaltluft­ kammern umgeben wird, die hintereinander nach außen an­ geordnet sind, wobei einwärts und auswärts benachbarte Kaltluftkammern durch wärmeübertragende Kammerwände von­ einander getrennt werden und jede Kaltluftkammer in Strö­ mungsmittelverbindung mit ihrer einwärts benachbarten Kaltluftkammer steht, so daß Kaltluft nacheinander von der äußersten Kaltluftkammer zur innersten Kaltluftkam­ mer strömen kann, wobei die Wärme in der Verbrennnungs­ kammer nacheinander von der Verbrennungskammer durch die wärmeübertragende Umfassungswand und die Kaltluft­ kammern von der innersten Kaltluftkammer zur äußersten Kaltluftkammer übertragen wird, um diese Wärme auf die Kaltluft zu überführen;
Luftumwälzeinrichtungen einschließlich eines zweiten Gebläses zum Abziehen von kalter umgewälzter Luft von den Raum, die von den Kaltluftzuführeinrichtungen ge­ trennt sind und Luftmischeinrichtungen aufweisen, wel­ che in Strömungsmittelverbindung mit dem Verbrennungs­ kammerwärmetauscher stehen, um die erhitzte Luft vom Verbrennungskammerwärmetauscher mit der kalten umgewälz­ ten Luft aus dem Raum zu vermischen und dadurch erhitzte umgewälzte Luft zu erzeugen, und Einrichtungen zum För­ dern der erhitzten umgewälzten Luft von den Mischein­ richtungen zu dem Raum;
Verbrennungsluftzuführeinrichtungen zum Fördern von Ver­ brennungsluft von dem Raum zu den Einlaßeinrichtungen der Lufterhitzungseinrichtungen, die von den Luftumwälz­ einrichtungen und den Kaltluftzuführeinrichtungen ge­ trennt sind und einen Verbrennungsluftkompressor zum An­ heben der Temperatur der Verbrennungsluft auf ein vorge­ gebenes Druckniveau sowie desweiteren Einrichtungen zum Trennen von Verbrennungsluft, deren Temperatur über einer vorgegebenen Temperatur liegt, von Verbrennungsluft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Temperatur liegt, und Einrichtungen zum Fördern der Verbrennungsluft, de­ ren Temperatur über der vorgegebenen Temperatur liegt, zu den Einlaßeinrichtungen der Lufterhitzungseinrichtun­ gen umfassen;
Zuführeinrichtungen für gasförmigen Brennstoff zum För­ dern eines gasförmigen Brennstoffs von einer Quelle gas­ förmigen Brennstoffs zu den Einlaßeinrichtungen der Luft­ erhitzungseinrichtungen, die einen Kompressor für gas­ förmigen Brennstoff zum Anheben des Drucks des gasförmi­ gen Brennstoffs auf das vorgegebene Druckniveau aufwei­ sen; und
einen Abgaswärmetauscher zur Übertragung von Wärme von den Verbrennungsprodukten auf die abgetrennte Verbren­ nungsluft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Tem­ peratur liegt, um deren Temperatur anzuheben, wobei die Verbrennungsluftzuführeinrichtungen Einrichtungen zum Fördern der abgetrennten Verbrennungsluft, deren Tempe­ ratur unter der vorgegebenen Temperatur liegt, von den Trenneinrichtungen zum Abgaswärmetauscher und Einrich­ tungen zum Fördern der erhitzten Verbrennungsluft vom Abgaswärmetauscher zu den Mischeinrichtungen aufweisen, um die erhitzte Verbrennungsluft mit der kalten umgewälz­ ten Luft zu vermischen.

32. Heizsystem nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Verbrennungsluftbypasseinrichtungen aufweist, die dem Verbrennungsluftkompressor zugeordnet sind, um eine bestimmte Menge an komprimierter Verbren­ nungsluft von der Auslaßseite zur Einlaßseite des Ver­ brennungsluftkompressors im Bypass zu führen, wobei die Verbrennungsluftbypasseinrichtungen ein Verbrennungs­ luftsteuerventil umfassen, das wahlweise betätigbar und außerbetriebsetzbar ist, um wahlweise die Menge an kom­ primierter Verbrennungsluft, die im Bypass geführt wird, und die Menge der komprimierten Verbrennungsluft, die zu den Einlaßeinrichtungen der Lufterhitzungseinrichtun­ gen geführt wird, steuern zu können.

33. Heizsystem nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Bypasseinrichtungen für einen gasför­ migen Brennstoff umfaßt, die dem Kompressor für gasförmi­ gen Brennstoff zugeordnet sind, um eine bestimmte Menge an komprimiertem gasförmigen Brennstoff von der Einlaß­ seite zur Auslaßseite des Kompressors für gasförmigen Brennstoff im Bypass zu führen, wobei die Bypasseinrich­ tungen für den gasförmigen Brennstoff ein Steuerventil für gasförmigen Brennstoff umfassen, das wahlweise be­ tätigbar und außerbetriebsetzbar ist, um die Menge an komprimiertem gasförmigen Brennstoff, die im Bypass ge­ führt wird, und die Menge an komprimiertem gasförmigen Brennstoff, die den Einlaßeinrichtungen der Lufterhit­ zungseinrichtungen zugeführt wird, wahlweise zu steucrn.

34. Heizsystem nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß es desweiteren Steuereinrichtungen einschließlich eines Raumtemperatursensors zum Ertasten der Lufttem­ peratur in dem Raum aufweist, die Einrichtungen zum wahl­ weisen Betätigen und Außerbetriebsetzen des Verbren­ nungsluftsteuerventils und des Steuerventils für gas­ förmigen Brennstoff in Abhängigkeit von vorgegebenen Lufttemperaturen im Raum besitzen, um wahlweise die Men­ gen an komprimierter Verbrennungsluft und an komprimier­ tem gasförmigen Brennstoff zu steuern, die den Einlaß­ einrichtungen der Lufterhitzungseinrichtungen zugeführt werden, wobei die Steuereinrichtungen dadurch die Luft­ temperatur in dem Raum etwa auf einer vorgegebenen Tem­ peratur halten.

35. Heizsystem nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen desweiteren einen Außentempera­ tursensor zum Ertasten der Lufttemperatur außerhalb des Raumes umfassen und Einrichtungen zum wahlweisen Betäti­ gen und Außerbetriebsetzen des Verbrennungsluftsteuer­ ventils und des Steuerventils für den gasförmigen Brenn­ stoff in Abhängigkeit von vorgegebenen Lufttemperaturen außerhalb des Raumes aufweisen, um die Mengen an kompri­ mierter Verbrennungsluft und an komprimiertem gasförmigen Brennstoff, die den Einlaßeinrichtungen der Lufterhit­ zungseinrichtungen zugeführt werden, wahlweise zu steuern, wobei die Steuereinrichtungen dadurch die Lufttemperatur in dem Raum auch in Abhängigkeit von der Lufttemperatur außerhalb des Raumes etwa auf eine vorgegebene Tempera­ tur steuern.

36. Heizsystem nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtungen einen Wirbelerzeuger zum Trennen der schwereren Moleküle der Verbrennungsluft, deren Temperatur unter der vorgegebenen Temperatur liegt, von den leichteren Molekülen der Verbrennungsluft, deren Temperatur über der vorgegebenen Temperatur liegt, auf­ weisen.

37. Heizsystem nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Druckniveau der komprimierten Ver­ brennungsluft und des komprimierten gasförmigen Brenn­ stoffs ausreicht, um die Verbrennungsprodukte durch das Auslaßrohr und zur Außenseite des Raumes hin zu drücken, ohne daß hierzu ein Zugkamin erforderlich ist, der in Stömungsmittelverbindung mit dem Rohr steht.

38. Heizsystem nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtungen desweiteren eine einstell­ bare Venturieinrichtung zum Vermischen der komprimierten Verbrennungsluft mit dem komprimierten gasförmigen Brenn­ stoff in vorgewählten einstellbaren Anteilen aufweisen.

39. Heizsystem nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtungen der Lufterhitzungseinrichtun­ gen desweiteren eine Zündeinrichtung aufweisen, die in Strömungsmittelverbindung mit den einstellbaren Venturi­ einrichtungen und mit der Verbrennungskammer steht, um das Gemisch aus komprimierter Verbrennungsluft und kom­ primiertem gasförmigen Brennstoff zu zünden, sowie Ein­ richtungen zum Fördern des gezündeten Gemisches in die Verbrennungskammer besitzen.