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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät, das alternativ für die Heizung
oder die Klimatisierung eines Volumens dient, wie eines Zimmers
oder eines Wohn-, Arbeits- oder Lagerraums, oder eines anderen geschlossenen
Orts.
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Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf ein Heizgerät, das aus einer geschlossenen
Brennkammer in Verbindung mit einer Klimatisiereinheit besteht,
die durch die Ablösung
der geschlossenen Brennkammer für
die Heizfunktion und durch die Modulierung und Dosierung der Zufuhr
der Klimatisiereinheit sowohl an erwärmter Luft als auch an gekühlter Luft
für eine
außerordentliche
Konstanz der Raumtemperatur bei dem gewünschten Sollwert sorgt, um
einen höheren
Komfort durch eine optimale Atmosphäre zu gewährleisten.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Gerät, das um eine Heizanlage mit
geschlossener Brennkammer gebaut oder installiert werden kann, wie
einen Kamin oder Kachelofen oder sonstigen Ofen. Nachfolgend wird
dieses Gerät
als Anlage bezeichnet, da es vor Ort montiert wird.
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Die
Benutzung von Kaminen mit geschlossener Brennkammer oder von Kachelöfen als
Haupt- oder Zusatzheizung von Wohnräumen, insbesondere von einzelnen
Räumen,
verzeichnet aus verschiedenen Gründen
wirtschaftlicher oder ästhetischer
Art ein zunehmendes Interesse. Diese Art von Anlage wird oft mit
einer gewissen Idee von Lebensqualität und Komfort verbunden. Dasselbe
gilt für
Klimatisierungsvorrichtungen, die zunächst hauptsächlich professionellen Anwendungen
vorbehalten waren, und nun bei der breiten Öffentlichkeit großen Anklang
finden.
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Herkömmlicherweise
setzt die Klimatisierung von Wohnräumen oder anderen Räumen außerhalb der
Heizsaison eine Wärmeübertragung
zwischen dem zu klimatisierenden Volumen und der Außenumgebung
oder einer anderen Zone voraus. Die bekannten Anlagen umfassen eine
Inneneinheit, die aus einem Verdampfer/Wärmetauscher besteht, einem
Kompressor, und einem Druckminderer oder einem Kapillarrohr, und
einer Außeneinheit,
die aus einem Kondensator/Wärmetauscher
besteht. Die Wärmeübertragung
erfolgt durch die aufeinanderfolgenden Zustandsänderungen eines Kühlmittels,
dessen Verdampfung mit einer Wärmeabsorption
und dessen Kondensation mit einer Wärmefreisetzung einhergeht.
Der Verdampfer/Wärmetauscher
ermöglicht dem
Kühlmittel
das Verdampfen unter Aufnahme der Umgebungswärme, die über den Kondensator/Wärmetauscher
an die Außenumgebung
abgegeben wird, wenn das Kühlmittel
kondensiert. Zwischen diesen beiden Elementen sorgt der Kompressor
für den Umlauf
des Kühlmittels
unter gleichzeitiger Erhöhung seines
Drucks und seiner Temperatur, während
der Druckminderer seinen Druck absenkt, um die Verdampfung bei Niedertemperatur
zu ermöglichen.
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Die
stetige Wiederholung dieser Funktionen sorgt für die Klimatisierung des Raums.
Es ist also erforderlich, zwei Vorrichtungen und somit zwei vollkommen
unabhängige
Anlagen vorzusehen, um einerseits die Heizfunktion als Haupt- oder
Zusatzheizung sicherzustellen, und andererseits die Klimatisierfunktion
außerhalb
der Heizsaison.
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Es
gibt zwar sogenannte reversible Klimatisierungsvorrichtungen, die
eine Heizfunktion bieten. Jedoch kann diese Anlagenart zwar eventuell
für die Zufuhr
zusätzlicher
Wärmeenergie
dienen, doch sie ermöglicht
es nicht, auf zufriedenstellende Weise das Heizen von großräumigen Volumen
zu übernehmen. Außerdem verliert
sie einen Großteil
ihrer Effizienz, wenn die Außentemperatur
unter einen bestimmten Schwellwert absinkt, wobei der Wirkungsgrad
von reversiblen Klimatisierungsvorrichtungen ausgesprochen gering
ist.
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Um
für diese
Nachteile Abhilfe zu schaffen, weisen manche reversible Klimatisierungsvorrichtungen
zusätzliche
Widerstände
in internen Gruppen auf, was die Gewährung einer Zusatzheizung ermöglicht,
selbst wenn die Außentemperatur
ausgesprochen niedrig ist. Es ist jedoch klar, dass diese Lösungen komplex
und somit kostspielig bleiben, und dass sie auf jeden Fall erhebliche
Einbauarbeiten voraussetzen.
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Darum
ist es interessant, die Heiz- und Klimatisierfunktionen im Rahmen
einer einzigen Anlage koppeln zu können, die die Beheizung des Zimmers oder
Raums ermöglicht,
und außerhalb
der Heizsaison für
seine Ventilation sorgt.
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Eine
Anlage dieser Art ist im Dokument
FR
2 814 227 beschrieben, das sich auf eine Heizanlage bezieht,
die einen Heizkessel und einen Wasserumlaufzyklus durch Strahlungsheizkörper umfasst,
wobei in der Nähe
des Heizkessels ein Kältegenerator angeordnet
wird.
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Mit
einem Wärmetauscher
wird an das im Wasserumlaufzyklus umlaufende Wasser die Kälteenergie
abgegeben, die durch den Kältegenerator
erzeugt wird, wodurch für
die Klimatisierung gesorgt wird. Diese Funktionsdualität, die auf
der Benutzung des Wasserumlaufkreises der vorhandenen Zentralheizungsanlage
für das
gekühlte
Wasser beruht, ist jedoch nicht vollkommen zufriedenstellend, da
sie eine erhebliche Änderung
der Heizungsanlage voraussetzt, mit der eine Reihe von neuen Elementen
zu verbinden sind, um die Klimatisierfunktion sicherzustellen. Diese
Lösung
kann übrigens
nur dann zum Einsatz kommen, wenn die Heizfunktion durch eine Zentralheizungsanlage
ausgeführt
wird, und kann nicht auf Heizungen traditioneller Art, wie einen
Kamin oder Ofen, übertragen
werden.
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Das
US-Dokument 2001/0042 610 A10 beschreibt eine Anlage, bei der eine
Brennkammer mit einem Wärmetauscher
verbunden ist, der wiederum mit einem externen Lufteinlass verbunden
ist.
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Das
durch diese Anlage verfolgte Ziel unterscheidet sich von demjenigen
der vorliegenden Erfindung, insofern es hier ausschließlich darum
geht, die Außenluft
unter Verwendung der durch die Verbrennung innerhalb der Brennkammer
freigesetzten Wärme
zu erwärmen,
um auf diese Weise das Leistungsvermögen der Heizungsanlage zu verbessern.
Das Dokument
US 6 149 066 beschreibt
ebenfalls eine Anlage, die zur Erwärmung von Außenluft
dient, unter Verwendung der durch ein Heizgerät freigesetzten Energie, und
zwar ebenfalls um die Effizienz der Anlage zu verbessern.
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Das
Dokument
JP 200249367 beschreibt
ein Luftklimatisierungsgerät,
das einen mit einem Gasbrenner gekoppelten Kühlkreislauf umfasst, um im Bedarfsfall
die durch den Kühlkreislauf
verbreitete gekühlte
Luft aufwärmen
zu können.
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Die
obengenannten Erfindungen dienen ausschließlich dem Ziel, die Temperatur
der durch eine Luftklimatisierungsvorrichtung verströmten Luft
zu regeln, und nicht, eine von der Klimatisierfunktion unabhängige oder
unter Ausnutzung der Kondensatorwärme als Wärmezufuhr erfolgende Heizfunktion
zu gewährleisten.
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Die
vorliegende Erfindung dient dem Ziel, für die obengenannten Nachteile
Abhilfe zu schaffen, indem ein Gerät und eine Anlage angeboten
werden, die die Heiz- und Klimatisierfunktionen kombinieren. Die
Anlage und vor allem das Gerät
erfordern weder erhebliche strukturelle Änderungen der Zimmer oder Räume, noch
umständliche
Anpassungsarbeiten.
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Genauer
gesagt nutzt die Erfindung die Abführung und Verteilung der Heißluft durch
die Steig- und Luftverteilungsleitungen einer Heizeinheit. Vorteilhafterweise
wird eine Verbindung, Koppelung oder Kombination zwischen diesen
Heißluftleitungen und
einer Klimatisiereinheit hergestellt, um auf diese Weise falls notwendig
in allen betroffenen Volumen eine Luftverteilung mit geeigneter
gekühlter
Temperatur zu erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung ist leichter zu verstehen mit der nachfolgend
gegebenen Beschreibung von mehreren möglichen Varianten, unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 eine
Schnittdarstellung ist, die eine erste Ausführungsform der Anlage nach
der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der ein Kamin mit geschlossener
Brennkammer und eine unter der Bodenplatte, die die Heizeinheit
aufnimmt, befindliche Klimatisierungsvorrichtung eingesetzt werden.
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2 eine
Schnittdarstellung der Anlage gemäß einer zweiten Ausführungsform
ist, bei der die Heizeinheit ein Kachelofen ist,
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3 eine
Schnittdarstellung ist, die eine dritte Ausführungsform der An lage gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, bei der die Klimatisiereinheit direkt in die Heizeinheit
integriert ist,
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4 eine
schematische Darstellung als Längsschnitt
ist, die allgemein ein aufstell- bzw. installierbereites kompaktes
Gerät gemäß der Erfindung
zeigt.
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Die
vorliegende Erfindung ergibt sich aus dem allgemeinen Erfindungskonzept,
das darin besteht, vorzugsweise im Nachlauf des Luftkreislaufes zur
Abführung
der durch eine geschlossene Heizbrennkammer erzeugten Wärmeenergie,
oder an deren Entstehungsort, oder in einem vorgeschalteten Luftkreislauf,
mindestens einen Wärmetauscher
einer Klimatisiereinheit oder einer Wärmepumpe, die mindestens zwei
Wärmetauscher
umfasst, zu positionieren, um zumindest einen Luftstrom mit angemessener
bei Bedarf gekühlter
Temperatur zu erzeugen, insbesondere zu Zeiten mit heißem Wetter,
und ständig
oder gelegentlich der geschlossenen Heizbrennkammer zusätzliche
Wärme-
oder Kälteenergie
zuzuführen,
insbesondere zu Zeiten mit kühlem
und kaltem Wetter.
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Das
oben beschriebene Gerät
kann industriell vollständig
in Serie hergestellt werden, und im Handel aufstell- oder installationsbereit
angeboten werden, oder es kann vor Ort aus vorhandenen Elementen
oder Organen gebildet werden, beispielsweise einer geschlossenen
Brennkammer eines Kamins oder Ofens.
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1 stellt
eine erste Ausführungsweise dar,
gemäß der das
Heiz- und Klimatisierungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung vor Ort in einem Zimmer oder Raum gebildet wird.
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Nach
dieser Ausführungsweise
wird ein Kamin mit geschlossener Brennkammer, der sich in dem zu
beheizenden oder zu belüftenden
Zimmer oder Raum befindet, mit mindestens einem Wärmetauscher
einer Klimatisiereinheit verbunden, von der ein Teil außerhalb
des Zimmers oder Raums angeordnet sein kann, beispielsweise im Keller
der Wohnung oder des Gebäudes.
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Die
Heizeinheit 1 kann aus einem klassischen Kamin 1' bestehen, der
aus einer geschlossenen Brennkammer 2 gebildet wird, die
auf einem Brett 3 montiert ist, welches wiederum auf einem
Sockel 4 angeordnet ist, der auf der Bodenplatte 5 des Zimmers
oder Raums ruht, wobei das Ganze in einen Kasten 16 aus
Mauerwerk halb eingelassen sein kann. Die geschlossene Brennkammer 2 ist
von Brennerpfosten 6 umgeben, die mit einer Haube 8 überbaut
sind, welche den oberen Bereich des Kamins 1' bildet. Zwischen der Basis von
Haube 8 und den Brennerpfosten 6 kann ein Zierpfosten 7 eingefügt werden.
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Die
geschlossene Brennkammer 2 enthält eine Verkleidung 17,
die in ihrem oberen Bereich mindestens ein, aber vorzugsweise mehrere
Steig- und Abführrohre 10 der
erwärmten
Luft aufnimmt, beispielsweise zwei, um für das Aufsteigen der sich erwärmenden
Luft zu den oberen Enden zu sorgen, die durch Austrittsgitter 9 außen von
Haube 8 münden.
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Zu
diesem Zweck weisen das oder die Rohre 10 vorzugsweise
eine gebogene Form auf, wobei der Winkel im gebogenen Teil 15 dieser
Rohre von der Neigung der Seitenwände der Haube 8 abhängt.
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Bei
einer herkömmlichen
Funktionsweise eines Kamins dieser Art wird die geschlossene Brennkammer 2 von
vorne mit festem Brennstoff, im Allgemeinen Holz, beschickt, und
die auf diese Weise erzeugte Heißluft wird durch die Haube 8 befördert und über die
Abführrohre 10 abgeführt, und
durch die Gitter 9 verteilt, um das Zimmer oder den Raum
und eventuell andere Räume
zu heizen.
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Gemäß dem abgebildeten
Beispiel kann die Klimatisiereinheit reversibel sein, sie umfasst
einen externen Wärmetauscherblock 20,
der an einen internen Wärmetauscherblock 21 durch
ein Rohr bekannter Art 22 angeschlossen ist.
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Der
externe Wärmetauscherblock 20 ist
außen
am auszustattenden Haus oder Gebäude
angeordnet, und der interne Wärmetauscherblock 21 ist vorzugsweise
unter der geschlossenen Brennkammer 2 angeordnet, und im
abgebildeten Beispiel im Keller, unter der Bodenplatte 5,
in Entsprechung mit dem im darüber
liegenden Zimmer aufgestellten Kamin.
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Zu
diesem Zweck wird der interne Wärmetauscherblock 21 auf
einer Halterung 23 montiert, die wiederum an der Decke
angebracht ist. Indem der innere Wärmetauscherblock 21 auf
einer direkt an der Decke befestigten Halterung angeordnet wird,
wird der Abstand reduziert, der ihn vom Kamin 1' trennt, und
man kann auf diese Weise die Wärmeverluste und
den Konsum stark begrenzen.
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Der
innere Wärmetauscherblock 21 wird
an einen Schlauch 24 angeschlossen, dessen gegenüberliegendes
Ende im unteren Bereich des Kastens 16 aus Mauerwerk mündet, um
für die
Rückkehr
der im Zimmer erwärmten
Luft nach unten zu sorgen.
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Die
gekühlte
Luft wird in dem Zimmer mittels eines, zwei oder mehrerer Schläuche 25 verteilt,
die vorzugsweise thermisch isoliert und an den oberen Bereich des
inneren Wärmetauscherblocks 21 angeschlossen
sind und in den Kamin 1' münden.
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Bei
dieser ersten Ausführungs-
und Einsatzweise der vorliegenden Erfindung werden die Austrittsschläuche 25 des
inneren Wärmetauscherblocks 21 der
Klimatisiereinheit an die Abführrohre 10,
die sich über
der Brennkammer 2 des Kamins 1' befinden, mittels eines Y-förmigen Anschlusses 30 angeschlossen,
der vorzugsweise im Bereich des Bogens 15 eines Rohrs oder
der Rohre 10 des Kamins angeordnet wird.
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Dank
des somit ausgeführten
Anschlusses durch thermisch isolierte Leitungen zwischen dem inneren
Block 21 der Klimatisiereinheit und den Heißluftrohren
am Ausgang der Brennkammer 2 des Kamins 1' bewirkt man
eine Verteilung von gekühlter Luft
in allen vorgesehenen Volumen, und zwar durch die Leitungen dieses
Kamins.
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Damit
verfügt
man über
eine besonders kompakte Anlage mit doppelter Funktion, da es möglich sein
wird, die mit dem internen Wärmetauscherblock 21 der
Klimatisierungsvorrichtung verbundenen Ventilationsschläuche 25 beiderseits
der Brennkammer 2 des Kamins 1' anzuschließen, und sie somit in den Kamin
zu integrieren, um eine vollkommen unsichtbare Anlage im Zimmer
oder Wohnraum auszuführen.
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Somit
kann man die Klimatisiereinheit außerhalb der Heizperioden in
Betrieb nehmen, indem die durch den Verdampfer der Klimatisierungsvorrichtung
gekühlte
Luft in die Austrittsrohre der Heißluft des Kamins eingespeist
wird, wobei dieser Vorgang manuell oder über ein (nicht abgebildetes)
Automatikklappenventil, das mit den Y-förmigen Anschlüssen 30 verbunden
ist, erfolgen kann. Man kann sie auch gemeinsam funktionieren lassen,
insbesondere im Fall einer reversiblen Klimatisiereinheit.
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Die
Anlage gemäß der vorliegenden
Erfindung weist auch den Vorteil auf, dass der Lärmpegel der Klimatisierungsvorrichtung
stark reduziert wird, und somit die für die Benutzer der Wohnung
oder des Raums verursachte Belästigung
verringert wird.
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Da
die klimatisierte Luft den selben Austritt wie die Heißluft verwendet,
werden die in der Wohnung erforderlichen Arbeiten verringert, und
es ist somit nicht mehr notwendig, ein autonomes und separates Verteilungssystem
für die
klimatisierte Luft vorzusehen, was erhebliche Einsparungen mit sich bringt.
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Der
Einsatz der Erfindung im Hinblick auf diese erste Ausführungsweise,
die einen Kamin als Heizeinheit voraussetzt, kann für andere
Anwendungen dienen.
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Nach
einer zweiten Ausführungsweise
der Heizanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Klimatisierungsvorrichtung an die Heizeinheit
angeschlossen bei einer Anlage, in der der Kamin durch einen Kachelofen
ersetzt wird.
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Nach
dieser Ausführungsvariante
wird die Anlage eine Klimatisiereinheit umfassen, die wie zuvor
aus einem externen Block 20 und einem internen Block 21 besteht,
der wie zuvor auf einer Halterung 23 montiert ist, die
an der Decke unter der Bodenplatte 5 befestigt ist, in Übereinstimmung
mit der Heizeinheit 1, die aus einem Kachelofen 40 oder
einem Ofen aus Ziersteinen besteht, der in einem Zimmer oder dem
Raum angeordnet ist. Der Kachelofen 40 ist auf einem Sockel 41 positioniert,
der wiederum auf der Bodenplatte 5 des Raums steht.
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Das
Ganze kann auch einen im Keller unter der Bodenplatte 5 aufgestellten
Holzheizkessel 42 umfassen, der eine Beschickungstür 43 und
eine Wärmerückgewinnung 44 aufweist.
Ein an der Seite des Heizkessels 42 verlaufendes Luftrückführrohr 45 mündet an
der Basis von Sockel 41 des Ofens 40.
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Die
durch den Heizkessel 42 abgegebene Wärme steigt auf und wird in
zwei Rohren 10' anhand von
zwei Öffnungen 46 aufgefangen,
die sich in dem über
dem Heizkessel gelegenen Bereich der Decke befinden, und deren entgegengesetzte
Enden nach dem Durchgang durch die Bodenplatte 5 im Inneren des
Ofens 40 münden.
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Die
Abführung
und Verteilung der Heißluft
erfolgt durch zwei Ausgangsöffnungen 47,
die nicht abgebildete verstellbare Gitter aufweisen, welche beiderseits
des oberen Bereichs jeder der Seitenwände des Ofens 40 angeordnet
sind, direkt über
ihrer Decke 48 aus Kacheln.
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Der
innere Wärmetauscherblock 21 der
Klimatisiereinheit wird an eines der Rohre bzw. die Rohre 10' angeschlossen,
die den Heizkessel 42 und den Ofen 40 über zwei
Schläuche 25' miteinander
verbinden.
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Die
Verbindung zwischen dem oder den Rohren 10' und den Schläuchen 25' erfolgt wie
bei der vorausgehenden Variante mittels Y-förmigen
Anschlüssen 30'.
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So
kann man auf die gleiche Weise für
eine Verteilung von gekühlter
Luft im Zimmer sorgen, wenn die Heizungsanlage nicht in Betrieb
ist, dank der Koppelung der Ventilationsrohre der Klimatisierungsvorrichtung
mit den Heißluftsteigrohren
der Heizeinheit.
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3 stellt
eine dritte Form für
die Ausführung
einer Heizungs- und
Klimatisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung
dar, bei der die Klimatisiereinheit direkt in die Heizeinheit integriert
ist, und somit ein vollständiges
Gerät bildet,
d.h. eine vollständige Funktionseinheit.
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Bei
dieser Variante ist die Klimatisiereinheit direkt auf der Bodenplatte 5 und
unter der Brennkammer 2 einer Heizeinheit 1 angeordnet,
die im abgebildeten Beispiel aus einer geschlossenen Brennkammer
besteht.
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Bei
dieser Ausführungsvariante
strömt
die gekühlte
oder temperierte Luft, die am Ausgang des inneren Wärmeaustauschers 21 der
Klimatisierungsvorrichtung erzeugt wird, direkt an die Seiten der
Heizeinheit 1, und der Benutzer kann somit je nach Jahreszeit
oder seiner Wahl die Verteilung von kalter, gekühlter, temperierter oder heißer Luft
in allen Volumen des Zimmers oder des Raums oder der anliegenden
Räume steuern,
ohne dass es notwendig wäre,
Umbauten oder gegenüber
einer klassischen Heizungsanlage per Kamin mit Verteilung von erwärmter Luft
zusätzliche
Gitter vorzusehen.
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Die
kalte Luft steigt entlang der Brennkammer 2 in den zwischen
der Außenwand
und dem Kasten der Heizeinheit eingerichteten Raum, um die Steigleitungen
der Heißluft 10 zu
erreichen, die mit dem oberen Bereich der Brennkammer 2 verbunden sind.
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Diese
Ausführungsweise
ist noch einfacher als die beiden vorausgehenden, da die Notwendigkeit
entfällt,
beiderseits der Bodenplatte des auszurüstenden Zimmers oder Raums
zu intervenieren.
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Aus
diesem Grund ist es nicht mehr erforderlich, Bauarbeiten oder Anschlussmittel
zwischen der Kamin- und der Klimatisierfunktion vorzusehen.
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Zahlreiche
Varianten der Erfindung sind denkbar, sowohl was die Form und Art
der geschlossenen Brennkammer anbelangt, als auch was die Form und
Art der Klimatisiereinheit und ihrer Organe und der Mittel, die
es ermöglichen,
sie lufttechnisch aneinander zu koppeln, anbelangt.
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Das
gleiche gilt für
den externen Wärmetauscher
der Klimatisiereinheit und deren Kompressor, die gemäß der Erfindung
in die Basis des Geräts
integriert werden können.
Man kann sogar Klimatisiereinheiten ohne Kompressor verwenden.
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Vorteilhafterweise,
und unabhängig
von der geplanten Ausführungsvariante,
kann die Anlage eine Klimatisiereinheit reversibler Art um fassen,
und tut dies auch vorzugsweise, was den zusätzlichen Vorteil verschafft,
dass das Volumen ohne Einschaltung der Heizeinheit erwärmt werden
kann, oder dass durch dessen Einschaltung bei Bedarf zusätzliche Wärme zugeführt werden
kann.
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Somit
kann auf zugleich einfache und schnelle Weise ein minimaler Temperaturanstieg
des Volumens gesichert werden, beispielsweise im Fall eines gemäßigten Sturzes
der Umgebungstemperatur, der nicht die Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme
der Heizung erfordert, und vor allem kann durch Reguliermittel 49 eine
konstante Temperatur der Zimmer oder Räume gesichert werden, und zwar unabhängig von
der Funktionsweise und der Heizleistung der geschlossenen Brennkammer 2.
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Zu
diesem Zweck können
im Fall des gemischten Betriebs, d.h. demjenigen, bei dem die beiden
Einheiten gleichzeitig funktionieren, die Reguliermittel 49 für die Regelung
zwischen der Temperatur der durch die Brennkammer erwärmten Luft
und derjenigen des oder der inneren Wärmetauscher sorgen, denn man
kann dann von einer gelegentlichen zusätzlichen dosierbaren Wärmeleistung
profitieren, die durch den Wärmetauscher
der reversiblen Klimatisiereinheit eingebracht wird, die dann als
Kondensator betrieben wird.
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Diese
Reguliermittel können
insbesondere auf den Ventilatorsatz einwirken, der Luft auf den oder
die inneren Wärmetauscher 21 bläst, oder
durch Ansaugung funktioniert, um für die Veränderlichkeit des Durchsatzes
des zusätzlichen
Luftstroms von dem bzw. den Wärmetauschern
zu sorgen.
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Diese
Reguliermittel sind mit verschiedenen Temperatursonden verbunden,
die an passenden Stellen angebracht sind, und insbesondere mit einer oder
mehreren Temperatursonden 49' für das Zimmer
oder den Raum.
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Selbstverständlich werden
diese Reguliermittel und diese Sensoren vorzugsweise auf alle Varianten
und Ausführungsweisen
angewendet, und man kann die bereits bei der Heizeinheit vorhandenen
verwenden.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein in Großserie in der Fabrik oder in
der Werkstatt gebautes Gerät,
das als Neuausstattung im gewünschten Zimmer
oder Raum installiert wird.
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Nach
einer der Ausführungsweisen
wird das Gerät
gemäß der Erfindung
in kompakter Form ausgeführt,
bei der alle Organe und Elemente, die diese neue Funktionseinheit
bilden, in dieselbe maschinell geschweißte oder auf andere Weise montierte
mechanische Einheit integriert werden.
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Diese
Einheit ist kompakt und dazu bereit, an einem geeigneten Standort
aufgestellt und installiert zu werden, oder in eine Aufnahme integriert
zu werden, die alle erforderlichen Anschlüsse, insbesondere lufttechnischer
Art, zulässt.
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Nachfolgend
wird als Beispiel ein Gerät
diesen Typs beschrieben, unter Bezugnahme auf 4, in
der es schematisch als vertikale Längsschnittdarstellung abgebildet
ist.
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Dieses
Gerät liegt
in Form einer aufstell- und installierbereiten Einheit 50 vor,
die einen Metallkasten bildet, wobei das Ganze mit einer schalldämmenden
und wärmeisolierenden
Verkleidung karrossiert ist.
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Es
umfasst im mittleren Bereich eine Heizeinheit 51 mit geschlossener
Brennkammer 52, beispielsweise mit Festbrennstoff, insbesondere
Holz. Die geschlossene Brennkammer 52 weist vorzugsweise
eine in der Schnittdarstellung nicht sichtbare Glastür für den Zugang
zur Brennkammer auf, für
deren Beschickung mit Brennstoff, und damit die Flammen sichtbar
sind. Die geschlossene Brennkammer 52 ist in diesem Beispiel
in Form eines Metallkastens 53 ausgeführt, der nach oben durch einen
Schacht oder eine Rauchkammer 54 fortgesetzt wird, die durch
eine mittlere Austrittsdüse 55 außen mündet, im
Hinblick an ihren Anschluss an das Schornsteinrohr.
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Der
obere Bereich ist durch eine Wärmerückgewinnung 56 umgeben,
die eine obere Rückgewinnungskammer
bildet, welche beispielsweise durch die obere Wand des Kastens nach
außen
mündet.
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Alle
Organe des Geräts
sind in dem Kasten 50 enthalten, der sich nach oben fortsetzt
und mit einer oberen Wand 57 endet, die durch eine mittlere Austrittsdüse 55 durchdrungen
wird, und durch eine Vielfalt von Abführdüsen, wie beispielsweise Abführdüsen 58 für Luft in
der gewünschten
Temperatur, zum Anschluss z.B. an die isolierten Transport- und Verteilungsleitungen
der aus dem Gerät
kommenden Luft. Die Rückseite
der geschlossenen Brennkammer 52 liegt direkt an der Rückwand des
Kastens 50 an oder ist um einen Zwischenspalt für die Rückgewinnung
davon entfernt, entlang dem die von unten kommende Luft hochsteigt,
wobei sie erwärmt
wird. Alle Wände
des Kastens, die Rückwand,
die Seitenwände 59 und 60 und
die obere Wand 57 des Kastens 50 sowie seine vordere
Wand oberhalb der Tür sind
auf angemessene Weise wärmeisoliert,
um jeden Wärmeverlust
zu vermeiden, und umgekehrt um jedes Eindringen von Wärme beim
Sommer- oder Zwischenbetrieb zu vermeiden.
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Die
geschlossene Brennkammer 52 weist im unteren Bereich ihren
eigenen Einlass von verbrennungsfördernder Luft auf, der beispielsweise
in Form eines Schiebers, der auf verstellbare Weise die verbrennungsfördernde
Luft einlässt,
und im oberen Bereich den Schacht oder Rauchkasten 54,
und zwar vorzugsweise mit der Wärmerückgewinnung 56.
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Zwischen
den Wänden 53 der
geschlossenen Brennkammer 52 und den wärmedämmenden Wänden des Außenkastens, die eine innere
Ringkammer zur Wärmerückgewinnung 61 bilden,
ist ein Freiraum vorhanden. Diese Rückgewinnungskammer 61 erstreckt
sich in die Höhe.
Die Luft steigt entlang dieser Kammer nach oben, und erwärmt sich
dabei beim Kontakt mit den warmen Wänden der geschlossenen Brennkammer 52.
Die Rückgewinnungskammer 61 setzt
sich bis zum Rauchkasten 54 fort, um die von allen durch
die Wärme
der Brennkammer erwärmten
Teilen abgestrahlte Wärmeenergie
aufzufangen und abzuführen.
Der Rauchkasten 54 weist vorzugsweise seine eigene innere
oder äußere Wärmerückgewinnung
auf, beispielsweise die Rückgewinnung 56,
die im oberen Bereich der inneren Rückgewinnungs-Ringkammer 61 mündet, oder auf
eine andere Art, für
die Abführung
durch die gemeinsamen Abführdüsen 58,
die als Ausgang für
die Rückgewinnungs-Ringkammer 61 dienen.
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Die
Einheit 50 endet nach unten hin mit einem unteren technischen
Block 62, der mindestens einen Wärmetauscher enthält, jedoch
vorzugsweise zwei Wärmetauscher 63 und 64 einer
selben Klimatisiereinheit in einem inneren Aufnahmevolumen 65, das
im Raum des unteren Bereichs des technischen Blocks 62 eingerichtet
wurde. Letzterer bildet eine mechanische Halterung 66 für die Einheit 50 des
Geräts,
mit der er mittels einer Stützplatte 67 auf
dem Boden aufliegt
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Es
handelt sich um den inneren Wärmetauscher
der Klimatisiereinheit, der im Fall einer reversiblen Klimatisiereinheit
zum Verdampfer oder Kondensator werden kann. Wie im in 4 dargestellten Beispiel
kann es sich um zwei parallele Wärmetauscherelemente 63 und 64 einer
selben Klimatisiereinheit handeln, die beiden dieselbe Funktion
erfüllen, entweder
Verdampfer oder Kondensator im Fall der Reversibilität, oder
die zwei klassische Wärmetauscher
bilden, der eine als Verdampfer und der andere als Kondensator,
mit beispielsweise zwei Abführwegen,
die durch eine Klappe oder durch ein anderes Mittel auf geeignete
Weise getrennt sind.
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Dieser
untere technische Block 62 ist auch auf angemessene Weise
schalt- und wärmeisoliert und
weist auf jeder seiner seitlichen Seiten entlang seines jeweiligen
Wärmetauschers
einen jeweils durch einen Filter geschützten Lufteintritt auf. Der oder
die Wärmetauscher 63, 64 sind
beispielsweise jeweils an einer Seite des Innenvolumens 65 positioniert.
Ein Ventilatorsatz 68, beispielsweise eine durch Ansaugung
funktionierende lufttechnische Gruppe, ist über dem Innenvolumen 65 angeordnet.
Dessen Eingang tritt im unteren Volumen 65 aus und sein Ausgang
bzw. seine Ausgänge
dienen für
die Erzeugung eines Stroms, der von einem zentralen Entstehungsort
aus flach entlang eines unteren Verteilungsraums 69 befördert wird,
und sie dienen für
die einheitliche Beschickung von oben aus der Rückgewinnungskammer 61 mit
Luft, die anhand von Regelungsmitteln 70 auf die angemessene
Temperatur klimatisiert wurde.
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Diese
werden mit mindestens einem Sensor 71 für die Temperatur der umgebenden
Luft im Zimmer oder Raum verbunden, und mit mindestens einem Sensor 72 für die Lufttemperatur
in der Rückgewinnungskam mer
auf der Ebene der Brennkammer, und mit einem Sensor 73 für die Lufttemperatur
am Ausgang des Geräts.
Optionsweise kann die Regelung erforderlichenfalls auch einen Sensor 74 der Lufttemperatur
am Ausgang des unteren technischen Blocks 62 aufweisen.
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Die
Informationen der Sensoren werden durch herkömmliche Mittel berücksichtigt
und gehandhabt, im Hinblick auf die Steuerung des Betriebs des Ventilatorsatzes
sowie des Betriebs der Klimatisiereinheit.
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Der
oder die im inneren Volumen 65 aufgestellten Wärmetauscher
sind mit einer Klimatisiereinheit mit oder ohne Kompressor verbunden.
Alle Organe dieser Klimatisiereinheit können im Raum des inneren Volumens 65 zusammengestellt
werden, einschließlich
des Kompressors, falls vorhanden.
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Selbstverständlich können bei
verschiedenen Varianten manche Bauteile, darunter der zweite Wärmetauscher
und der Kompressor, außerhalb
des Geräts
oder in einem anderen Medium als Luft oder unterirdisch vergraben
oder auf eine andere Weise positioniert werden.
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Der
Ausgang des inneren Volumens 65 umfasst den Ventilatorsatz 68,
der für
die Herstellung eines verstellbaren Luftstromdurchsatzes zuständig ist,
beispielsweise durch die Ansaugung von Außenluft durch mindestens einen
oder durch zwei Wärmetauscher 63 und 64,
die jeweils vor einem durch einen Filter geschützten Lufteintritt positioniert
sind.
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Zum
leichteren Verständnis
ist die durch die Luft zurückgelegte
Strecke in der 4 von ihrem Eingang in den Raum
des unteren Volumens 66 bis zu ihrem Ausgang durch Austrittsdüsen 58 mit
Pfeilen dargestellt.
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Somit
wird der Luftkreislauf bis zur Basis der Brennkammer fortgesetzt,
wo er direkt zur Ringkammer der Wärmerückgewinnung 61 gerichtet
wird, in die er eindringt, und aus der er durch den oder die Austrittsschläuche expulsiert
wird.
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Die über die
Abführleitungen
beförderte
kühle,
temperierte oder heiße
Luft wird in dem Zimmer oder Raum verteilt, und tritt in der gewünschten
Temperatur durch die mit Gittern versehenen Mündungen aus, kann jedoch durch
andere Leitungen in andere anliegende oder entferntere Räume befördert werden,
in denen sie durch geeignete Mündungen
verteilt wird.
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Diese
Leitungen können
auch einem im Haus oder Gebäude
vorhandenen oder einzurichtenden Ventilationssystem hinzugefügt werden.
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Das
Volumen 66 des unteren technischen Blocks kann auch den
Kompressor der Klimatisiereinheit enthalten, und dank einer ausreichenden Wärmeisolierung
und einer oder mehrerer Stromorientierungsklappen, bei einer reversiblen
Klimatisiereinheit sogar den anderen Wärmetauscher, der je nach Fall
als Verdampfer oder Kondensator fungiert.
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Die
Temperatur der Austrittsluft des unteren Volumens 66 kann
durch einen Sensor 74 gemessen und dann mit der durch den
Sensor 72 gemessenen Lufttemperatur außerhalb der Brennkammer 2 verglichen
werden, oder mit der des Rauchs oder jeder anderen Temperatur, die
die Heizleistung zum Ausdruck bringt, im Hinblick auf die Einrichtung
einer Regelung der Lufttemperatur des Zimmers oder des Raums in
Abhängigkeit
von der durch den oder die Bewohner vorgegebenen Solltemperatur,
unter Einwirkung auf die zusätzliche
Wärme oder
Kälte,
die durch die Klimatisiereinheit zugeführt wird. Es stehen zwei Mittel
zur Verfügung,
um diese Austrittstemperatur des unteren Volumens zu beeinflussen:
Einerseits die Geschwindigkeit des Ventilatorsatzes, und andererseits
der Arbeitspunkt der Klimatisiereinheit. Wie nachfolgend zu sehen
ist, kommt diese Möglichkeit
im Fall des Mischbetriebs und im Fall der Benutzung der Klimatisiereinheit
anstelle der geschlossenen Brennkammer zum Tragen, d.h. wenn die
Leistung des Feuers reduziert wird. Da die Erfindung diese Möglichkeit
bietet, kann die Zimmertemperatur besser geregelt werden, wobei
zu beachten ist, dass die allein von der Holzheizung stammende Temperatur
ziemlich schwer konstant zu halten ist. Dieser Vorteil verschafft
im Rahmen der Kaminholzheizung einen unvergleichlichen Komfort.
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Die
Funktionsweise des Geräts
ist ausgesprochen einfach. Sie ist nachfolgend zusammenfassend beschrieben.
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Im
Winter oder während
der Heizsaison wird bei einer reversiblen Klimatisiereinheit von
der zusätzlichen
durch den Kondensator verschafften Wärme profitiert. Dieser Zusatz
kommt auf durch die Regelungsmittel dosierte Weise zu der durch
die Brennkammer erzeugten Wärme
hinzu. Außerdem
ermöglicht
er einen schnelleren Wärmeanstieg,
und in manchen Fällen
kann eine geringere Wärmeleistung
für die
Brennkammer angestrebt werden.
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Im
Sommer oder während
der Heißwetterzeit funktioniert
der Wärmetauscher
der reversiblen Klimatisiereinheit als Verdampfer, und die geschlossene
Brennkammer ist nicht mehr oder nur zeitweise in Betrieb. Dieser
Verdampfer sorgt für
einen gekühlten Luftstrom,
der entlang der Brennkammer aufsteigt, um über das Leitungsnetz im oberen
Bereich auszutreten.
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In
der Zwischensaison kommen zwei wesentliche Fälle in Frage.
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Es
ist draußen
noch kühl
oder ziemlich kühl, und
der Wärmetauscher
wird als Kondensator verwendet, der auf dosierte Weise zusätzliche
Wärme- oder
sogar Kälteenergie
der Brennkammer zuführt, die
mit begrenzter Leistung funktionieren kann.
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Oder
aber es ist weniger kühl,
jedoch noch nicht warm genug, um gekühlte Luft zu wünschen, sondern
temperierte oder lauwarme Luft morgens und abends, während es
tagsüber
bereits warm ist. Die Erfindung ermöglicht die Deckung all dieser
Bedürfnisse.
Während
des Tages braucht nur der Wärmetauscher
der Klimatisiereinheit als Verdampfer betrieben zu werden, um die
Luft im Vergleich zu der durch die Brennkammer bei reduzierter Leistung
erzeugten Luft abzukühlen
oder zu temperieren. Abends und morgens braucht nur der Wärmetauscher
der Klimatisiereinheit als Kondensator betrieben zu werden, um Luft
mit angemessener Temperatur zu erzeugen, ohne die Brennkammer anmachen zu
müssen.
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Wie
man feststellen kann, ist dieses Gerät auf jeden Fall nützlich,
um den gewünschten
Umgebungskomfort zu schaffen. Es wird je nach Wunsch oder Bedarf
Luft in der idealen Umgebungstemperatur liefern, und zwar anhand
eines einzigen Geräts, das
sich direkt im Inneren des Zimmers oder Raums befindet.
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Das
Gerät und
die Heizungs- und Klimatisierungsvorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung wurden oben anhand mehrerer Ausführungsvarianten beschrieben,
die jedoch nicht erschöpfend
sind.
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Die
durch die Erfindung vorgeschlagene Lösung lässt sich leicht auf eine Anlage übertragen,
bei der ein Holzheizkessel in einen Kachelofen integriert ist, so
dass die Heizeinheit nicht mehr getrennt ist. Der Ofen wird dann
an der Vorderseite eine Beschickungstür aufweisen, die für die Beschickung
des Heizkessels mit Holz dient, sowie eine an der vorderen Fassade
befindliche Öffnung
als Heißluftausgang,
und im hinteren Bereich eine Wärmerückgewinnung.
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Der
Anschluss zwischen dem im Keller befindlichen Klimatisiergerät und dem
Ofen erfolgt mittels zweier an der Rückseite des Ofens verlaufender Schläuche, die
in einem oberen Kasten münden,
der eine Öffnung
für die
Abführung
der Kaltluft aufweist.
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Außerdem verweisen
die beschriebenen Varianten auf die Verwendung von Holz als Brennstoff, doch
es muss richtig verstanden werden, dass auch jede andere Art eines
kompatiblen Brennstoffs verwendet werden kann, ohne dass dadurch
die Grundprinzipien der Funktionsweise der Erfindung in Frage gestellt
werden.
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Falls
die Klimatisiereinheit einen Kompressor aufweist, kann dieser im
Inneren der Anlage oder des Geräts
positioniert werden.
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Selbstverständlich sind
auch Klimatisiereinheiten ohne Kompressor mitgemeint.
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Was
den anderen Wärmetauscher
anbelangt, so kann er außerhalb
oder innerhalb des Zimmers oder Raums oder Hauses oder Gebäudes positioniert
werden, in dem sich die Heizeinheit befindet.
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Der
oder die externen Wärmetauscher
des Geräts
werden an den geeignetsten Stellen oder Umgebungen positioniert,
innen, draußen,
in der Luft, in Wasser, unterirdisch oder auf eine andere Weise.
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So
kann man sich eine Klimatisiereinheit mit mehreren externen Wärmetauschern
vorstellen, die in verschiedenen Umgebungen aufgestellt sind, beispielsweise
die eine in Luft, und die andere in Wasser.
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Die
Klimatisiereinheit kann vom Typ einer Wärmepumpe oder eines anderen
Mittels der Wärmeenergieübertragung
sein, mit einem oder mehreren in der Luft, im Wasser oder unterirdisch
positionierten Wärmetauschern.