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Sammelheizungsanlage mit Heizkörpern aus keramischem oder ähnlichem
Baustoff und mittelbarer Beheizung über die Luft in den Irlieizkörpern Eine bisher
nicht befriedigend gelöste Aufgabe der Raumheiztechnik besteht darin, als Raumheizkörper
für mehrere Räume im wesentlichen keramisch oder ähnlich aufgebaute Heizkörper,
wie Kachelheizkörper oder Betonheizkörper, zu verwenden. Solche Heizkörper haben
bekanntlich den Vorteil, einen größeren Teil der Wärme durch Strahlung an die Raumwände
und sonstige feiste Körper und nicht durch Konvektion an die Luft abzugeben, so
daß diese verhältnismäßig kühl bleibt und kein Staub aufgewirbelt wird, was beides
zur Erhöhung des Wohlbefindens der Bewohner beiträgt.
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Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine Sammelheizungsanlage
mit Heizkörpern aus keramischem oder ähnlichem Baustoff (Beton) zu schaffen. Abgesehen
von ihrem Aussehen und der erleichterten Reinhaltung, treten die obengenannten Vorteile
solcher Heizkörper jedoch erst dann in vollem Maße auf, wenn die Oberfläche der
keramischen oder ähnlichen Wand eine solche Temperatur hat, daß die von ihr an die
Umgebung abgegebene Wärme vorwiegend durch Strahlung auf die festen Körper, besonders
Wände, des zu beheizenden Raumes übertragen wird. Diese Voraussetzung für die Strahlungsheizung
erfordert aber eine Oberflächentemperatur von über 80°'.
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Als wärmeabgebendes Mittel für die Erzeugung solcher Oberflächentemperaturen
von vorzugsweise etwa too° kommt in vorliegendem Fall nur Luft in Betracht, da die
Heizkörper weder verläßlich
druckfest noch absolut dicht ausgebildet
werden können. Auf dieser Erkenntnis fußend, gibt es bereits Sammelluftheizungsanlagen
mit Umlauf der Luft in geschlossener Leitung und im unteren Teil des zu beheizenden
Raumes angebrachten Heizkörpern aus keramischem Baustoff. Eine derartige Heizungsanlage
erfordert einen Lufterhitzer und verhältnismäßig große Leitungsquerschnitte und
entsprechend kostspielige Isolierung für den Umlauf der schon im Kassel auf die
Heiztemperatur gebrachten Heizluft.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile bei einer Heizanlage mit Heizkörpern
aus keramischem oder ähnlichem Baustoff und mit mittelbarer Beheizung über die Luft
in den Heizkörpern ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Heizluft mittels
eines bzw. je eines mit jedem der Heizkörper zusammengebauten Wärmetauschers durch
.die Wärmeabgabe eines besonderen, nicht aus der Heizluft bestehenden Wärmeträgers
höherer Temperatur erzeugt wird, der an beliebiger Stelle beheizt werden kann. Die
Erfindung trennt also die Aufgabe .der Wärmelieferung von der Feuerstelle zum Heizkörper
durch Wahl verschiedener Mittel von. der Aufgabe der Wärmeübertragung im Heizkörper
und vereinigt auf diese Weise die Vorteile keramischer und ähnlicher Heizkörper
in der Heizwirkung mit den Vorteilen kleiner Leitungsquerschnitte und der Bedienung
bekannter Sammelheizungsanlagen oder der Bedienung sonstiger mittelbar beheizter
Anlagen. Der gesonderte Wärmeträger höherer Temperatur kann beliebig weit örtlich
getrennt vom Heizkörper und soll an einer tiefer gelegenen Stelle, z. B. im Keller
oder in der Küche, erzeugt und/oder beheizt werden, d. h. der Heizkesselanschluß
soll tiefer liegen als der unterste Punkt oder Anschluß .des, z. B. in einem Wohnraum
gelegenen, Heizkörpers.
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Unter dieser Voraussetzung kann als Wärmeträger ein bei normaler oder
über ioo° liegender Temperatur flüssiges Mittel, zweckmäßig Hochdruckdampf, innerhalb
einer geschlossenen, evakuierten Umlaufanlage verwendet werden. Der Wärmeträger
kann dann auf eine vorzugsweise. über ioo bis aoo° liegende Temperatur erhitzt werden,
bei der zur vollen Gewährleistung der eingangs genannten Vorteile die Oberfläche
der im Wärmetausch mit der erzeugten Heißluft erhitzten, keramischen Heizkörperwand
mindestens im Mittel eine Temperatur erhält, bei der der Strahlungsanteil des Wärmeübergangs
in die Umgebung die Konvektion überwiegt.
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Um, z. B. bei Wasserdampf, eine solche Oberflächentemperatur von etwa
ioo° bzw. eine Temperatur des Wärmeträgers zwischen ioo und aoo° gewährleisten zu
können, wird die evakuierte und luftdicht geschlossene Umlaufanlage für den Wärmeträger
höherer Temperatur für Hochdruck von vorzugsweise über 3 bis ao atü eingerichtet
und werden nur geschweißte Verbindungen verwendet. Kostspielige Hochdruckdichtungen
und Anschlüsse werden dabei vermieden. Bei dieser Ausführung der Erfindung wird
die Menge des im kalten Zustand flüssigen Wärmeträgers bzw. Wassers in der Umlaufanlage
vorzugsweise so klein bemessen, .daß sie bei der größten zu übertragenden Leistung
des Wärmeträgers gerade vollständig verdampft bzw. Sattdampf oder nur wenig überhitzter
Heißdampf ist. Diese Maßnahmen bringen bei dieser Ausführung der Erfindung eine
im Verhältnis zum zugehörigen Heizkörper so kleine Bemessung des Wärmetauschers
mit sich, daß er nur einen Bruchteil des Innenraumes in der Größenordnung von z.
B. ein Fünftel des Heizkörpers einnimmt und daß er bequem im Sockel eines normal
gestalteten Kachelheizkörpers oder Betonofens untergebracht werden kann. Ebenso
ergibt sich für die Umlaufanlage bei dieser Ausführung zwangläufig ein verhältnismäßig
kleiner Heizkessel, weil man anstrebt, die Wassermenge in der ganzen Anlage klein
zu halten.
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In Anwendung .der Erfindung werden mehrere je einem Heizkörper zugeordnete
Wärmetauscher an einen gemeinsamen Sammelheizungskessel angeschlossen, in dem der
Wärmeträger höherer Temperatur erzeugt bzw. erhitzt wird. Das Hauptziel der Erfindung
liegt darin, daß für keramische oder ähnliche Zimmerheizkörper eine örtlich getrennte
Anordnung des Heizkessels, insbesondere eine Sammelheizungsanlage, mit geringen
Anlagekosten auf einfache Weise ermöglicht wird. Davon abgesehen, kann die Erfindung
im Bedarfsfall auch so angewandt werden, daß der Wärmeträger unmittelbar im Wärmetauscher
durch eine Feuerung ohne festen Brennstoff, z. B. eine Öl- oder Gasfeuerung, erzeugt
bzw. erhitzt wind. In diesen Fällen wäre der Wärmeträger erhöhter Temperatur auch
Luft, die aber im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Ofen von dem Luftteil des keramischen
Ofens getrennt und wesentlich höher als diese erhitzt ist. Bei kleineren Heizungsanlagen
kann der Umlauf des Wärmeträgers auch auf den Anschluß eines einzelnen Heizkörpers
beschränkt sein und außerdem die Feuerung .des Heizkessels zugleich zur Raumbeheizung
ausgenutzt werden. In solchen Fällen kann der Heizkessel in einem hochwertigen Raumheizofen,
vorzugsweise im Heizgaszug eines neuzeitlichen Kachelofens, eingebaut und an den
oder die Wärmetauscher eines oder mehrerer höher gelegener Heizkörper, z. B. an
einen Heizkörper im nächsten Obergeschoß, angeschlossen sein. Diese Möglichkeit
ist wiederum ohne Vergrößerung des Raumheizofens (als Kessel) dadurch gegeben, daß
der Heizkessel ohnehin für die sehr geringe Menge des Wärmeträgers außerordentlich
klein gestaltet werden muß.
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In den meisten Fällen der Anwendung der Erfindung wird als Heizkessel
ein doppelwandiger; länglicher, zylindrischer Körper verwendet, der zwischen den
Doppelwänden, d. h. in dem hohlen Zylindermantel, den Wärmeträger und in seinem
mittleren Hohlraum einen Brenner aufnimmt, der z. B. mit Gas oder Öl gefeuert werden
kann. Ist ein derartiger Heizkessel in einen neuzeitlichen Raumheizofen eingebaut;
so wird natürlich kein
besonderer Brenner benötigt, sondern besorgen
die Heizgase des Raumheizofens die Erhitzung des Wärmeträgers, wobei der Raumheizofen
selbst z. B. mit Koks beheizt werden kann. In allen diesen Fällen kann der mittlere
Hohlraum des Heizkessels mit nach innen stehenden Rippen versehen sein.
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Die gedrängte Bauart des, z. B. im Sockel eines Raumheizofens unterzubringenden,
Wärmetauschers wird am besten durch die Gestaltung als länglicher, mit äußeren Rippen
versehener Zylinder erreicht, dessen Länge etwa der Breite des Heizkörpers und dessen
Durchmesser nahezu der Tiefe des Heizkörpers gleich sein kann. Wird Sattdampf oder
wenig überhitzter Heißdampf als Wärmeträger verwendet, so ergibt sich auch bei dieser
gedrängten Bauart ein ausgezeichneter Wärmeübergang auf die Heizluft des Heizkörpers.
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Der Wärmetauscher kann. in einen wärmedämmend umkleideten, allseitig
verschließbaren Raum des Heizkörpers eingebaut werden, der durch eine Regelklappe
mit den zur Führung der Heißluft bestimmten Räumen oder Zügen des oberen Heizkörperteiles
verbunden sein. Die Raumtemperatur kann dann weitgehend allein durch Einstellen
der Regelklappe geregelt werden. Bei geschlossener Regelklappe wird nicht nur die
Wärmeaufnahme am heizenden Teil des Heizkörpers gedrosselt, sondern zugleich auch
die Wärmeaufnahme des Wärmetauschers, in dem nur noch wenig Dampf kondensiert. Die
vom Dampf mitgeführte Wärmemenge steht dann für andere Heizkörper bzw. Wärmetauscher
der gleichen Anlage zur Verfügung. Für den Heizkessel ist eine thermostatische Temperaturregelung
bekannter Art vorgesehen.
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Der geringe Raumbedarf des Wärmetauschers im Durchmesser bzw. in der
Tiefe des Heizkörpers gestattet es; diesen mit verhältnismäßig geringer Tiefe als
flachen Wandheizkörper mit der für die Strahlung günstigen Oberflächenform und Anordnung
an der Raumwand oder ganz oder teilweise in diese eingebaut auszubilden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i einen senkrechten Querschnitt durch einen Kachelheizkörper
mit eingebautem Wärmetauscher. Fig. 2 einen senkrechten Längsschnitt des Heizkörpers
nach Fig. i, Fig.3 schematisch die bevorzugte Bauart eines dem Kachelheizkörper
nach Fig. i und 2 zugeordneten Heizkessels und Fig. 4 schematisch eine um 9o° gedrehte
Ansicht des Heizkessels nach Fig. 3.
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Gemäß Fig. i und 2 bildet der Heizkörper einen flachen an oder in
eine Wand einbaufähigen Kachelheizkörper, dessen Vorder- und zwei Schmalseiten in
bekannter Weise aus Kacheln i aufgebaut sind. Die Hinterwand :2 bildet eine Wärmedämmschicht
aus Kieselgur oder Diatomenplatten und geht in eine Umkleidung 3 eines Wärmetauschers
4 über, der im Hohlraum eines Sockels 5 aus Beton untergebracht ist. Die Umkleidung
3 bildet über dem Wärmetauscher .4 einen Luftraum, der durch eine sich über die
ganze Länge und Oberseite des Sockelhohlraumes erstreckende Regelklappe 6 verschließbar
ist.
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Fig. i und 2 zeigen die Klappe 6 in der Schließstellung. Die Klappe
ist um ihre Längsachse schwenkbar gelagert und mittels eines Handgriffs 7 von der
einen Heizkörperseite aus derart einstellbar, d-aß dadurch der Zutritt von Heißluft
in den zwischen den Kacheln i gebildeten geschlossenen Hohlraum des oberen Heizkörperteiles
geregelt wird.
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Der Wärme auscher 4 besteht im wesentlichen aus einem Außenrippenrohr,
dessen rohrförmiger Teil 8 leicht ansteigend verläuft und in seinem oberen Teil
den unter Druck von 16 atü zugeführten Sattdampf führt, während das Kondensat in
seinem unteren Teil abläuft. Selbstverständlich kann der Wärmetauscher in bekannter
Weise auch anders, z. B. mit einem steigenden Vorlauf für den Dampf und einem fallenden
Rücklauf für das Kondensat, ausgebildet sein. Jedoch hat sich bei der benutzten
Dampfgeschwindigkeit von etwa i m/Sek. zur Vereinfachung der Bauart ein einziges
Rohr für Vor- und Rücklauf als ausreichend erwiesen.
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Dem Druck des gesättigten Dampfes von 16 atü entspricht eine Oberflächentemperatur
des Wärmetauschers von etwa 2oo°, durch welche die um ihn herumströmende Heizluft
auf etwa ioo° erwärmt wird. Das Steigrohr 9 ist am oberen Ende an das Wärmetauscherrohr
8 und am unteren Ende gemäß F ig. 3 und :4 an den Wasser- bzw. Dampfraum des Heizkessels
io angeschweißt, .der durch den Hohlraum eines doppelwandigen Hohlzylinders gebildet
wird. In den mittleren Hohlraum und in der oberen Hälfte des Hohlzylinders stehen
radial nach innen Rippen i i vor. Das obere Ende des Hohlraumes ist mittels eines
Rohres 12 an den Schornstein angeschlossen. In der unteren Hälfte 13 des
mittleren Hohlraumes brennt die Flamme eines Gas- oder Ölbrenners 14, dessen Heizgase
an den Rippen i i vorbei nach der Verbrennung in die Leitung 12 unmittelbar in den
Schornstein abziehen. An das Steigrohr 9 ist eine Abzweigleitung 16 angeschlossen
und soll nur veranschaulichen, wie an ein und denselben verhältnismäßig kleinen
Heizkessel eine Vielzahl von Heizkörpern bzw. Wärmetauschern 4 gemäß Fig. i und
2 gleichzeitig angeschlossen sein kann. Die Leitung 16 tritt hierbei an Stelle des
oberen Endes der Leitung 9.
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Schließlich ist zu erwähnen, daß der in Fig.3 und 4. gezeigte Heizkessel
im Heizgaszug eines neuzeitlichen Raumheizofens eingebaut sein kann, der dann zur
Beheizung des unteren Raumes dient, während der Heizkörper nach Fig. i und a oder
mehrere davon die höher gelegenen Räume beheizen.