DE4320973A1 - Vorrichtung zur Beheizung von Räumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beheizung von Räu­ men durch Abstrahlung von Wärme, mit einer einen Heizkreislauf bildenden, insbesondere an Decken oder Wänden angeordneten Rohrleitung, einer Quelle für strömungsfähiges Heizmedium und ggf. einer Fördereinrichtung zur Zirkulation des Heizmediums durch die Rohrleitung.

Vorrichtungen der in Rede stehenden Art zur Beheizung von Räu­ men durch Abstrahlung von Wärme, insbesondere von der Decke, sind seit Jahren aus der Praxis bekannt. Lediglich beispielhaft wird hier auf die DE-PS 25 19 091 hingewiesen. Bei der bekann­ ten Vorrichtung sind innerhalb eines geschlossenen Rohrkreis­ laufes ein Brenner und ein dem Brenner vor- oder nachgeschalte­ ter Ventilator vorgesehen, der in Abhängigkeit von seiner An­ ordnung im Bereich nach dem Brenner einen Unterdruck oder Über­ druck erzeugt. Durch Anordnung beider Aggregate in einem Rohr bzw. in einem geschlossenen Kreis lauf wird das durch Zirkula­ tion bereits abgekühlte Heizmedium zur Rezirkulation an dem Brenner vorbeigeführt. Das durch Zirkulation bereits abgekühlte Heizmedium wärmt sich mit zunehmender Annäherung an den Brenner wieder auf und passiert dann den Feuerungsbereich unter weite­ rer Aufnahme von Wärme und unter Vermischung mit frisch erzeug­ tem Heizmedium.

Bei der bekannten Vorrichtung ist jedenfalls wesentlich, daß das zur Wärmeabstrahlung erforderliche Heizmedium, nämlich das durch den Brenner erzeugte Verbrennungsgas, durch den eigens dafür vorgesehenen Brenner erzeugt wird. Zur Vermeidung jedwe­ der Wärmeverluste ist der Brenner gemäß der DE-PS 25 19 091 di­ rekt in die Rohrleitung bzw. den Strömungspfad eingebaut. Nach dem bekannten Wärmetauscherprinzip wird die Temperaturabsenkung innerhalb des Strömungspfades, d. h. innerhalb der Rohrleitung, durch Hinzufügen von frischem Heizmedium, nämlich Abgas hoher Temperatur, ausgeglichen. Ein entsprechender Teil des durch Zirkulation abgekühlten Heizmediums wird zur Vermeidung von Überdruck nach außen geleitet.

Des weiteren ist es für sich gesehen insbesondere aus der indu­ striellen Praxis bekannt, daß Abwärme führende flüssige und/oder gasförmige Strömungsmedien entsorgt werden müssen. Um die Abwärme dieser Strömungsmedien nutzen zu können, leitet man auch bereits Strömungsmedien der in Rede stehenden Art durch Wärmetauscher, um diesen nämlich zumindest einen gewissen Be­ trag an Restwärme zu entziehen und wirtschaftlich nutzen zu können. So wird beispielsweise mittels einer sogenannten Wärme­ rückgewinnungsanlage aus einem Verbrennungsprozeß resultieren­ des Abgas vor dem Durchströmen einer Filteranlage und/oder der Abgabe an die Umgebung durch einen Wärmetauscher hindurchgelei­ tet, in dem ein Wärmeübergang auf beispielsweise Brauchwasser stattfindet. Jedenfalls ist man bereits bestrebt, Abwärme jed­ weder Art zumindest in gewissem Maße zu nutzen. Die Abwärme­ nutzung im Rahmen der bislang bekannten Wärmerückgewinnungsan­ lagen unter Verwendung von Wärmetauschern ist jedoch insoweit problematisch, als der erforderliche Wärmetausch ganz erhebli­ che Energieverluste mit sich bringt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beheizung von Räumen durch Abstrahlung von Wärme anzugeben, bei der die Bereitstellung eines strömungsfähigen Heizmediums keine oder nur ganz wenige Schadstoffe verursacht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beheizung von Räumen der in Rede stehenden Art löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist die in Rede ste­ hende Vorrichtung derart ausgebildet, daß es sich bei dem Heiz­ medium um ein Abwärme führendes Fluidum aus einem als Quelle dienenden, externen Prozeß handelt, welches direkt in die Rohr­ leitung einspeisbar ist.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß eine nach dem Prinzip der Abstrahlung von Wärme arbeitende Vorrichtung zur Beheizung von Räumen direkt mit einem Abwärme führenden Fluidum betrieben werden kann, daß es nämlich nicht erforderlich ist, das Heizmedium in einer eigens vorgesehenen Heizungsanlage "herzustellen". Vielmehr läßt sich Abwärme führendes Fluidum aus einem als Quelle dienenden, externen Prozeß verwenden, wel­ ches direkt in die Rohrleitung eingespeist wird. In erfindungs­ gemäßer Weise ist demnach erreicht worden, daß durch Kombina­ tion eines beliebigen, Abwärme liefernden Prozesses mit der er­ findungsgemäßen Vorrichtung nur einmal Schadstoffe entstehen bzw. das die Abwärme führende Fluidum als Heizmedium zum direk­ ten Einspeisen in die Rohrleitung verwendet werden kann. Dort kann das Heizmedium mehrfach zirkulieren bzw. auch nach nur einmaliger Zirkulation und somit nach direkter Wärmeabgabe ent­ sorgt oder einem nachgeschalteten weiteren Prozeß, einem Wärme­ tauscher oder dgl., zugeführt werden.

Erfindungsgemäß ist jedenfalls wesentlich, daß die Rohrleitung der beanspruchten Vorrichtung direkt mit dem Abwärme führenden Fluidum beschickt wird, daß also kein Wärmetauscher zur Tren­ nung zweier Kreisläufe zwischengeschaltet ist. Folglich läßt sich das Abwärme führende Fluidum auf direktem Wege der Rohr­ leitung zuführen, kann diese durchströmen bzw. dort zirkulieren und von dort aus beispielsweise dem üblichen Entsorgungspfad zugeführt werden.

Bei dem der Rohrleitung zuzuführenden Heizmedium kann es sich beispielsweise um eine Abwärme führende Flüssigkeit handeln. Entsprechend könnte die Quelle für das strömungsfähige - flüs­ sige - Heizmedium als Anlage für einen industriellen Prozeß ausgeführt sein. So könnte es sich bei dem flüssigen Strömungs­ medium beispielsweise um das erwärmte Abwasser aus einem bei der Serienfertigung von Sinterteilen erforderlichen Tauchbecken handeln. Ebenso könnte es sich bei der Quelle für strömungsfä­ higes Heizmedium um eine Brauchwasseraufbereitungsanlage bzw. um deren Rücklauf handeln, so daß das Restwärme in der Rück­ laufleitung führende Wasser zum Durchströmen der Rohrleitung genutzt werden kann, wobei die Rohrleitung gegenüber der Umge­ bung bzw. Umgebungsluft einen Wärmetauscher darstellt.

Bei dem Heizmedium handelt es sich in ganz besonders vorteil­ hafter Weise um ein Abwärme führendes Gas. Dieses Gas kann ein Verbrennungsgas sein, welches direkt der Rohrleitung zugeführt wird. Entsprechend könnte es sich bei der Quelle für das strö­ mungsfähige - gasförmige - Heizmedium um einen Ofen bzw. eine Verbrennungsanlage handeln. Dieses Heizmedium würde vor der ei­ gentlichen Entsorgung in ganz besonders vorteilhafter Weise zum direkten Wärmetausch zwischen Rohrleitung und Umgebung im Rah­ men der beanspruchten Vorrichtung genutzt werden.

Um nun ungeachtet der Art des Heizmediums bzw. Fluidums eine übermäßige Verschmutzung der Rohrleitung zu verhindern, könnte der Rohrleitung eine Filtereinrichtung für das Fluidum vorge­ schaltet sein. Im Falle eines gasförmigen Heizmediums könnten hier ganz besonders aggressive Schadstoffe gebunden werden, so daß eine Beschädigung der Rohrleitung zumindest weitgehend ver­ mieden ist. Auf jeden Fall könnten Schwebeteilchen zurückgehal­ ten werden, so daß eine Beschichtung der Rohrleitung von der Innenseite her und somit eine Verschlechterung des Wärmedurch­ gangs ausgeschlossen ist.

Nun könnte das aus einer externen Quelle direkt in die Rohrlei­ tung eingeleitete Strömungsmedium Temperaturschwankungen unter­ liegen bzw. aufgrund prozeßbedingter Parameter nicht immer hin­ sichtlich der enthaltenden Abwärme zur Energieversorgung der Rohrleitung ausreichen. Zur Gewährleistung einer konstanten und reproduzierbar einstellbaren Heizleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nun von ganz besonderen Vorteil, wenn ein zusätzlicher Brenner zum Erwärmen und/oder Bereitstellen zumin­ dest eines Teils des Heizmediums vorgesehen ist. Lediglich für den Fall, daß das Abwärme enthaltende Fluidum hinsichtlich sei­ nes Energiegehalts nicht ausreicht, könnte ein eigens dafür vorgesehener Brenner zugeschaltet werden, der das Abwärme ent­ haltende Heizmedium durch Bereitstellen gewisser Mengen an Ver­ brennungsgas auf die erforderliche Betriebstemperatur - direkt durch Beimischung - erwärmt.

Der Brenner könnte außerhalb der Rohrleitung derart angeordnet sein, daß die Flamme - unter Zuführung von Brennstoff und Sau­ erstoff - in eine dem Brenner unmittelbar nachgeschaltete, in­ nerhalb der Rohrleitung angeordnete Brennkammer eingespeist wird. Die Brennkammer könnte entsprechend der Ausgestaltung der Rohrleitung rohrförmig ausgebildet sein und einen kleineren Durchmesser als die Rohrleitung aufweisen. Schließlich könnte die Brennkammer eine Öffnung an der der Seite des Flammenein­ tritts gegenüberliegenden Seite aufweisen, wobei diese Öffnung wiederum eine durch das mit dem Brenner erzeugte Heizmedium um­ strömbare Prellwand aufweisen könnte. Zum Zentrieren und Ab­ stützen gegen die Innenwand der Rohrleitung könnte die Brenn­ kammer weiterhin eine eigens dafür vorgesehene Zentriereinrich­ tung aufweisen. Um schließlich den Wirkungsgrad eines innerhalb der Brennkammer stattfindenden Wärmetauschs zu erhöhen, könnte die Außenwandung der Brennkammer oberflächenvergrößernde Struk­ turen, vorzugsweise in Form von Rippen oder Lamellen, aufwei­ sen.

Hinsichtlich eines optimalen Betriebes der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beheizung von Räumen ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn eine besondere Regelungseinrichtung zur optimalen Versorgung der Rohrleitung mit Abwärme führendem Heizmedium vorgesehen ist. Diese Regelungseinrichtung könnte eine Zeit­ steuerung und - bei Vorhandensein absperrbarer Rohrleitungsab­ schnitte oder Rohrleitungskreise - eine vorzugsweise tempera­ turabhängige Strömungspfadsteuerung aufweisen. So könnte die Regelungseinrichtung die Versorgung der Rohrleitung mit Abwärme führendem Heizmedium takten bzw. Heizmedium pulsierend zufüh­ ren. Entsprechend einer außerhalb der Rohrleitung innerhalb des zu beheizenden Raumes stattfindenden Temperaturüberwachung könnten einzelnen Rohrleitungsabschnitte bzw. Rohrleitungs­ kreise geöffnet bzw. gesperrt werden, so daß insoweit mittels Strömungspfadsteuerung eine homogene Beheizung des jeweiligen Raumes stattfindet.

Schließlich könnten gleichzeitig mehrere Quellen wahlweise und/oder ergänzend hinzuschaltbarer strömungsfähiger Heizmedien vorgesehen sein. Die Regelungseinrichtung könnte dann die Ver­ sorgung der Rohrleitung aus den unterschiedlichen Quellen nach wahlweiser Vorgabe einer Präferenz oder unter dem Gesichtspunkt einer vorgebbaren regelungstechnischen Optimierung vornehmen. Erst nach Ausschöpfung sämtlicher Quellen bzw. sämtlicher zur Verfügung stehender, Abwärme führender Heizmedien würde dann der zusätzliche Brenner zur weiteren Temperaturerhöhung hin­ zugeschaltet werden. Mit anderen Worten würde die Regelungsein­ richtung den zusätzlichen Brenner erst dann aktivieren, wenn das Abwärme führende Heizmedium bzw. die Abwärme führenden Heizmedien eine vorgebbare Temperatur unterschreiten.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentan­ spruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nach­ folgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläu­ terung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung an­ hand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.

In der Zeichnung zeigt die einzige Figur in schematischer Darstellung, blockschaltbild­ mäßig, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum Beheizen von Räumen, wo­ bei hier lediglich eine Quelle für Abwärme füh­ rendes Heizmedium sowie ein ergänzender Brenner vorgesehen sind.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung, block­ schaltbildmäßig, eine Vorrichtung zur Beheizung von Räumen 1 durch Abstrahlung von Wärme, mit einer einen Heizkreislauf 2 bildenden, insbesondere an Decken oder Wänden angeordneten Rohrleitung 3, einer Quelle 4 für strömungsfähiges Heizmedium und einer Fördereinrichtung 5 zur Zirkulation des Heizmediums durch die Rohrleitung 3. Die Fördereinrichtung 5 ist als Ge­ bläse ausgeführt.

In erfindungsgemäßer Weise handelt es sich bei dem Heizmedium um ein Abwärme führendes Fluidum aus einem als Quelle 4 dienen­ den externen Prozeß, wobei das Heizmedium direkt in die Rohr­ leitung 3 einspeisbar ist. Genauer gesagt handelt es sich hier bei dem Heizmedium um ein Abwärme führendes Gas bzw. Verbren­ nungsgas. Entsprechend ist die Quelle 4 für das als Heizmedium dienende Gas als Verbrennungsanlage 6 ausgeführt, die wiederum zu einer Industrieanlage gehört.

An dieser Stelle sei nochmals ganz besonders hervorgehoben, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Abwärme führendes Strö­ mungsmedium bzw. Fluidum als Heizmedium genutzt wird, wobei die einerseits in einem Abwärme verursachenden Prozeß und anderer­ seits bei der originären Erzeugung von Heizwärme gleich zweimal entstehenden Schadstoffe ganz erheblich verringert sind, da diese nämlich nur noch im Rahmen des beispielsweise industriel­ len Prozesses auftreten und die dabei entstehende Abwärme opti­ mal genutzt wird.

Die einzige Figur läßt des weiteren erkennen, daß der Rohrlei­ tung 3 eine Filtereinrichtung 7 nachgeschaltet ist. Diese dient zum Abfangen grober Verunreinigungen, beispielsweise in dem Ab­ wärme führenden Gas mitgerissener Schwebeteilchen.

Die einzige Figur zeigt weiter, daß zum Erwärmen und/oder Be­ reitstellen zumindest eines Teils des Heizmediums ein zusätzli­ cher Brenner 8 vorgesehen ist. Dieser Brenner 8 ist außerhalb der Rohrleitung 3 angeordnet und speist seine Flamme in eine dem Brenner 8 unmittelbar nachgeschaltete, innerhalb der Rohr­ leitung 3 angeordnete Brennkammer, die in der hier gewählten Darstellung jedoch nicht gezeigt ist. Hinsichtlich besonders vorteilhafter Ausgestaltungen des Brenners bzw. der dem Brenner nachgeschalteten Brennkammer wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen, zumal diese Ausgestaltungen der einzi­ gen Figur nicht entnehmbar sind.

Schließlich ist eine Regelungseinrichtung 9 zur optimalen Ver­ sorgung der Rohrleitung 3 mit Heizmedium vorgesehen. Diese Re­ gelungseinrichtung 9 weist wiederum eine Zeitsteuerung und bei Vorkehrung absperrbarer Rohrleitungsabschnitte oder Rohrlei­ tungskreise eine beispielsweise temperaturabhängige Strömungs­ pfadsteuerung auf. Sofern mehrere Quellen 4 wahlweise und/oder ergänzend hinzuschaltbarer strömungsfähiger Heizmedien vorgese­ hen sind, könnte die Regelungseinrichtung 9 die Versorgung der Rohrleitung 3 aus den unterschiedlichen Quellen 4 nach wahlwei­ ser Vorgabe einer Präferenz oder unter dem Gesichtspunkt einer vorgebbaren regelungstechnischen Optimierung jedweder Art vor­ nehmen. Eine entsprechende Prozeßsteuerung mittels eines elek­ tronischen Prozessors könnte erfolgen.

Wesentlich ist jedenfalls, daß die Regelungseinrichtung 9 den zusätzlichen Brenner 8 stets dann aktiviert, wenn das Abwärme führende Heizmedium aus der Quelle 4 eine vorgegebene Tempera­ tur unterschreitet, so daß dessen Heizleistung bzw. dessen Fä­ higkeit zur Wärmeabgabe nicht mehr ausreicht.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß das voranstehend le­ diglich beispielhaft erörterte Ausführungsbeispiel die bean­ spruchte Lehre verdeutlicht, jedoch nicht auf das Ausführungs­ beispiel einschränkt.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Beheizung von Räumen (1) durch Abstrahlung von Wärme, mit einer einen Heizkreislauf (2) bildenden, insbe­ sondere an Decken oder Wänden angeordneten Rohrleitung (3), ei­ ner Quelle (4) für strömungsfähiges Heizmedium und ggf. einer Fördereinrichtung (5) zur Zirkulation des Heizmediums durch die Rohrleitung (3), dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Heizmedium um ein Abwärme führendes Fluidum aus einem als Quelle (4) dienenden, externen Prozeß handelt, welches direkt in die Rohrleitung (3) einspeisbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Heizmedium um eine Abwärme führende Flüssigkeit handelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Quelle (4) für strömungsfähiges Heizmedium um eine Anlage für einen industriellen Prozeß handelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Quelle (4) für strömungsfähiges Heizmedium um eine Brauchwasseraufbereitungsanlage bzw. um deren Rücklauf handelt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Heizmedium um ein Abwärme führendes Gas han­ delt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Heizmedium um ein Verbrennungsgas handelt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß es sich bei der Quelle (4) für strömungsfähiges Heiz­ medium um einen Ofen bzw. eine Verbrennungsanlage (6) handelt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rohrleitung (3) eine Filtereinrichtung (7) für das Fluidum vorgeschaltet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein zusätzlicher Brenner (8) zum Erwärmen und oder Bereitstellen zumindest eines Teils des Heizmediums vorge­ sehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (8) außerhalb der Rohrleitung (3) angeordnet ist und die Flamme in eine dem Brenner (8) unmittelbar nachgeschal­ tete, innerhalb der Rohrleitung (3) angeordnete Brennkammer einspeist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer vorzugsweise rohrförmig ausgebildet ist und einen kleineren Durchmesser als die Rohrleitung (3) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Brennkammer eine Öffnung an der der Seite des Flammeneintritts gegenüberliegenden Seite aufweist und daß die Öffnung eine umströmbare Prallwand aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer eine zum Zentrieren und Ab­ stützen gegen die Innenwand der Rohrleitung (3) dienende Zentriereinrichtung aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung der Brennkammer oberflä­ chenvergrößernde Strukturen, vorzugsweise in Form von Rippen oder Lamellen, aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung (9) zur optimalen Versorgung der Rohrleitung (3) mit Heizmedium vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung (9) eine Zeitsteuerung und - bei Vor­ handensein absperrbarer Rohrleitungsabschnitte oder Rohrlei­ tungskreise - eine vorzugsweise temperaturabhängige Strömungs­ pfadsteuerung aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Quellen (4) wahlweise und/oder ergänzend hin­ zuschaltbarer strömungsfähiger Heizmedien vorgesehen sind und daß die Regelungseinrichtung (9) die Versorgung der Rohrleitung (3) aus den unterschiedlichen Quellen (4) nach wahlweiser Vor­ gabe einer Präferenz oder unter dem Gesichtspunkt einer vorgeb­ baren, regelungstechnischen Optimierung vornimmt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung (9) den zusätzli­ chen Brenner (8) dann aktiviert, wenn das Abwärme führende Heizmedium eine vorgebbare Temperatur unterschreitet.