DE533157C - Vorrichtung zum Heizen und Kuehlen von Raeumen, bei welcher ein von einem Heiz- bzw.Kuehlmittel durchstroemtes Rohrsystem durch ein Geblaese mit Luft beaufschlagt wird - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Heizen und Kühlen von Räumen, bei welcher ein von einem Heiz- bzw. Kühlmittel durchströmtes Rohrsystem durch ein Gebläse mit Luft beaufschlagt wird Es sind Vorrichtungen, die wechselweise zum Heizen oder Kühlen von Räumen benutzt-werden, bekannt, die aus einem Rohrsystem mit oberer und unterer Wasser- bzw. Dampfkammer bestehen und bei welchen die zu erwärmende bzw. zu kühlende Luft durch ein Gebläse das Rohrsystem beaufschlagt.
• Bei Vorrichtungen dieser Art, die in der Hauptsache zu Heizzwecken benutzt werden sollen, verwendet man meist ein System parallel geschalteter Rohre oder Rohrgruppen, durch welche der Dampf gleichzeitig hindurchgeht, also einen verhältnismäßig großen Querschnitt bei vergleichsweise geringer Weglänge gleichzeitig durchströmt. Man hat erkannt, daß diese Apparate mit parallel geschalteten Heizrohren für eine Beaufschlagung mit Kühlwasser nicht sonderlich geeignet sind, weil sich wegen der gänzlich anderen Wärmeaustauschverhältnisse zwischen Wasser und Luft nur eine sehr geringe Kühlwirkung ergibt. Die Ursache besteht darin, daß Wasser bei gleichen Volumen einen bedeutend größeren Wärmeinhalt hat als Dampf, -so daß der Querschnitt für die Wasserströmung viel zu groß und die Wassergeschwindigkeit und daher auch der Wärmeübergang in den Rohren verhältnismäßig zu gering ist.
• Man hat daher vorgeschlagen, bei solchen abwechselnd zu Heiz- und Kühlzwecken dienenden Apparaten von der Parallelschaltung der-Rohre abzusehen und die Rohre in mehrere hintereinandergeschaltete Rohre oder Rohrgruppen aufzuteilen, die dann vom Heizdampf oder dem Kühlmittel - nacheinander durchströmt werden. Eine solche Hintereinanderschaltung erhält man in einfacher Weise dadurch, daß man die an den Enden der Rohre vorgesehenen Dampf- bzw. Wasserkammern durch Scheidewände unterteilt. Man erhält auf diese Weise eine Einrichtung, die lediglich den Arbeitsbedingungen für Kühlbetrieb, also den Wärmeübertragungsverhältnissen für die Kühlflüssigkeit, angepaßt ist, während sich für Heizbetrieb unnötig lange Dampfwege und zu große Geschwindigkeiten ergeben.
• Erfindungsgemäß werden -den oberen und unteren Dampf- bzw. Wasserkammern Regelorgane zugeordnet, welche die bei Beschikkung mit Heizdampf zweckmäßige Parallelschaltung der Rohre oder Rohrgruppen in eine Hintereinanderschaltung umwandeln, wenn eine Beschickung mit Kühlwasser stattfindet. Es wird also hierbei sowohl für Kühlals auch für Heizbetrieb derselbe Apparat benutzt.
• An sich sind Wärmeaustauscher der von der Erfindung benutzten Art bekannt, und zwar als Rauchgasvorwärmer oder Heizvorrichtungen zur Ausnutzung der Wärme von Feuerungsabgasen. Bei diesen Vorrichtungen werden die Rohre dauernd von demselben Medium durchströmt, dienen also nur zum Heizbetrieb. Bei einer bekannten, Einrichtung dieser Art dient diese Umschaltbarkeit des Systems von Parallelschaltung auf Hintereinanderschaltung dem Zwecke, bei Parallelschaltung einen geringen Widerstand zu erhalten, der sich für das Anheizen eignet oder für Fälle, in welchen ein sehr starker Zug für die Heizung erforderlich ist. Die Hintereinanderschaltung soll sich für solche Fälle eignen, in welchen ein starker Zug nicht erforderlich ist und es auf eine weitgehende Ausnutzung der Wärme ankommt.
• Die Erfindung besteht demgegenüber darin, derartige Wärmeaustauscher zur Lösung einer neuen, bisher auf diese Weise ungelösten Aufgabe heranzuziehen, indem erkannt wurde, daß auf diese Weise den verschiedenartigen wärme- und betriebstechnischen Anforderungen der Vorrichtung bei Heizbetrieb einerseits und bei Kühlbetrieb andererseits in vollkommener Weise Rechnung getragen wird: Ein Vorteil der Erfindung besteht noch darin, daß man den Dampf bei Parallelschaltung in an sich bekannter Weise nach abwärts strömen lassen kann. Es ergibt sich auf diese Weise bei Heizbetrieb eine wirtschaftlichere Arbeitsweise als bei den bekänfiten Vorrichtungen, bei welchen sowohl der Dampf als auch das Kühlmittel hintereinandergeschaltete Rohre durchströmen muß,-und zwar deshalb, weil dann der Dampf bezwungen ist, in einzelnen' Rohren nach aufwärts zu strömen, wobei das Kondensat entgegen der Dampfrichtung' an der Rohrwandung herunterlaufen muß und so durch die entstehende Wasserhaut den Wärmeaustausch beeinträchtigt.
• Baulich kann der Erfindungsgedanke auf verschiedene Weise verwirklicht werden. So ist es beispielsweise möglich, daß die Scheidewände in der- bei Wärmeä.ustaüschern an sich bekannten Weise in den Endkammern Durchbrechungen erhalten, welche durch Absperrorgane verschlossen werden, sobald bei Kühlbetrieb eine Hintereinanderschaltung erforderlich ist, während die Absperrorgane zwecks Verbindung der einzelnen Abteile der Kammern bei Heizbetrieb geöffnet werden, so daß die Rohre sich also in Parallelschaltung befinden. Die Absperrorgane können hierbei in ebenfalls an sich- bekannter Weise zweckmäßig von einer gemeinsamen, senkrecht zu den Rohren angeordneten Bedienungsstange von außen gesteuert werden.
• Eine andere Ausführungsform von besonderer einfacher und billiger Bauart ergibt sich, wenn man jedes der durch die Scheidewände gebildeten Kammerabteile mit einem besonderen Anschluß an die Heizmittelleitung versieht und dann diese Anschlüsse durch ein oder mehrere Regelorgane nur bei Heizbetrieb an die Dampfzuleitung zwecks Erzielung einer Parallelschaltung der Rohre anschließt, während bei Kühlbetrieb nur das erste Kammerabteil an die Kühlmittelleitung angeschlossen ist. Bei dieser Ausführungsform ist jedemHeizmittelanschluß zu den einzelnen Kammerabteilen ein besonderes Absperrorgan zuzuordnen. Sämtliche Absperrorgane können durch ein gemeinsames Gestänge gleichzeitig bedient werden.
• An sich ist es bei Wärmeaustauschern bekannt, mehrere parallel geschaltete Zellen mit besonderen, mit Absperrorganen versehenen Anschlüssen an die Zuführungsleitung für das Kühlmedium zu versehen. Doch dient diese Anordnung dazu, die Kammern teilweise abschalten zu können. Eine Umschaltbarkeit auf Hintereinanderschaltung ist hierbei nicht vorgesehen.
• Eine weitere Ausführungsform besteht darin, zwischen die Rohre und die Endkammern als besonderes Zwischenstück eine mit Scheidewänden versehene, an die Kühlmittelzu- bzw. -ableitung angeschlossene X ühlmittelkammer einzuschalten, deren Einzelabteile mit in die Endkammern mündenden Durchbrechungen versehen sind, die bei Kühlbetrieb durch Regelorgane geschlossen werden, wobei die letzteren auch -wiederum durch ein gemeinsames Gestänge bedient werden können. Diese Ausführungsfornf ist dann besonders zweckmäßig, wenn die Endkammern an sicheine geringe Bauhöhe besitzen und man von den normalisierten Größen dieser Kammern nicht abweichen will.
• In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen schematisch im Aufriß dargestellt.
• Der Apparat besteht aus einer Anzahl parallel geschalteter Heizrohre i, die zweckmäßig als elliptische Rippenrohre ausgebildet sind und der oberen und unteren Dampf- bzw. W asserkammer z, welche mit Anschlüssen 3 und q. für den Heizmittel- und Kühlmitteleintritt bzw. mit Öffnungen 5 und 6 für den Austritt des Kondensats bzw. des Kühlwassers versehen sind. Die- Kammern sind durch Scheidewände 7 in einzelne Abteile unterteilt, die gemäß Fig. i dadurch miteinander in Verbindung -stehen, daß in den Scheidewänden Durchbrechungen 8 vorgesehen sind.
• Die Stellung nach Fig. i entspricht dem Heizbetrieb. Der bei 3 eintretende Dampf tritt gleichzeitig in die einzelnen Abteile ein, so daß sich die Rohre in Parallelschaltung befinden. - Der Austritt des Kondensats erfolgt in der unteren Endkammer bei 5. In den Kammern sind auf einer Stange 9 Absperrkörper io in Form konischer Teller angeordnet, durch welche die Durchbrüche 8 verschlossen werden, wenn die Stange mittels des Handrades i i nach rechts bewegt wird. Die Teller io sind so bemessen, daß sie die Durchbrüche etwa ausfüllen, und auf der Stange lose gelagert, um eine gleichzeitige Andrückung auf den Sitz zu ermöglichen.
• Bei Umstellung auf Kühlbetrieb werden die Absperrkörper in die Stellung nach Fig.2 gebracht und das Ventil 12 sowie die Austrittsöffnung 5 für das Kondensat geschlossen. Gleichzeitig wird das Ventil 13 für den Kühlwassereintritt geöffnet ebenso wie der Austritt 6. Aus Fig. 2 geht hervor, daß nunmehr die einzelnen nebeneinanderliegenden Rohre der verschiedenen Abteile sich in Hintereinanderschaltung befinden und vom Kühlwasser in der Pfeilrichtung nacheinander durchströmt werden. Das Kühlwasser legt also einen längeren Weg zurück als der Dampf bei der Betriebsweise gemäß Fig. i.
• Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform. Hier sind die Endkammern 2 ebenso wie bei Fig. i und 2 durch Scheidewände 7 in einzelne Abteile unterteilt, und jedes dieser Abteile steht durch ein Anschlußrohr 14 mit der Dampfleitung 15 in Verbindung, wobei Absperrorgane 16 in Form von Klappen o. dgl. eingeschaltet sind, die durch ein Gestänge 17 gleichzeitig geöffnet oder geschlossen werden können.
• Die geöffnete Stellung entspricht der Arbeitsweise bei Heizbetrieb, bei welcher die Rohrgruppen der einzelnen Abteile sich in Parallelschaltung befinden. Soll auf Kühlbetrieb umgeschaltet werden, so werden die Absperrorgane 14 vermittels des Gestänges 17 geschlossen, und es erfolgt der Eintritt des Kühlmittels ähnlich wie bei Fig.2 an dem ersten Abteil der oberen Kammer und der Austritt am letzten Abteil der untersten Kammer, so däß die Rohrgruppen der einzelnen Abteile hintereinandergeschaltet sind.
• Eine weitere Ausführungsform ist durch Fig.4 und Fig. 5 veranschaulicht. Hier ist zwischen die Endkammern :2 als besonderes Zwischenstück die Kühlmittelkammer 2' eingeschaltet, die durch Scheidewände 7' in einzelne Abteile unterteilt ist. Dieses Zwischenstück besitzt Durchbrechungen 8', welche in die Endkammern 2 münden und durch Klappen 18 verschließbar sind. Auch hier können wiederum die- Klappen, an deren Stelle auch andere Organe treten können, durch Gestänge gemeinsam bedient werden. Bei der Stellung der Klappen nach Fig. 4 ist der Apparat auf Heizbetrieb eingestellt. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen 13' und 6' für das Kühlwasser sind geschlossen, während der Dampf über das Einlaßventil 12 in die Kammer 2 und von hieraus durch dieOffnungen8' gleichzeitig in die einzelnen Abteile der Zwischenkammer 2' eintritt, während das Kondensat bei 5' austritt.
• Für Kühlbetrieb werden die Klappen 18 gemäß Fig. 5 in Schließstellung gebracht und ebenso die Ventile 12 und der Auslaß für das Kondensat 5' geschlossen, während das Ventil 13' für den Kühlwassereintritt und der Austritt 6' geöffnet werden, so daß das Kühlwasser zunächst in das linke Abteil der Zwischenkammer 2' eintreten kann, um dann in Richtung der Pfeile die hintereinandergeschalteten Rohrgruppen der einzelnen Kammerteile zu durchströmen, bis der Austritt bei 6' erfolgt.
• Zu erwähnen ist noch, daß beliebig viele solcher Rohrreihen, wie sie die Schnittzeichnungen darstellen, hintereinandergeschaltet werden können. ' In den Zeichnungen ist das Gebläse, welches die Luft im Gegenstrom durch das Rohrsystem hindurchfährt, nicht dargestellt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Heizen und Kühlen von Räumen, bei welcher ein von einem Heiz- bzw. Kühlmittel durchströmtes Rohrsystem durch ein Gebläse mit Luft beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der für die Beschickung mit Heizdampf zweckmäßigen Parallelschaltung der Rohre oder Rohrgruppen einerseits und der für Kühlbetrieb zweckmäßigen Hintereinanderschaltung der Rohre oder Rohrgruppen andererseits ein an sich bekannter Wärmeaustauscher benutzt wird, dessen an den Enden der Rohre angeordneten Kammern Regelorgane zugeordnet sind, mittels welcher die Umschaltung von Parallelschaltung auf Hintereinanderschaltung der Rohre möglich ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der durch die Scheidewände (7) gebildeten Kammerabteile in an sich bekannter Weise einen besonderen, mit einem Absperrorgan (16) versehenen Anschluß (14) an die Heizmittelleitung (15) besitzt und daß diese Anschlüsse (14) durch- ein oder mehrere Regelorgane (16) nur bei Heizbetrieb an die Dampfzuleitung (15) zwecks Erzielung einer Parallelschaltung der Rohre bzw. Rohrgruppen angeschlossen werden, während bei Kühlbetrieb nur das erste Kammerabteil an die Kühlmittelleitung angeschlossen wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Rohre (r) und die Endkammern als besonderes Zwischenstück eine mit Scheidewänden (7') versehene, an die Kühlmittelzu- bzw.- ableitung angeschlosseneKühlmittelkammer (2') eingeschaltet ist, welche mit in die Endkammern (2) mündenden Öffnungen (8') versehen ist, die bei Kühlbetrieb durch Regelorgane (r8) geschlossen werden.