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Strahlungsheizung Die derzeitigen Heizungsverfahren sind verhältnismäßig
unwirtschaftlich, da sie nicht in erster Linie die sich in den beheizten Räumen
aufhaltenden Lebewesen, wie Menschen, Tiere oder Pflanzen, sondern ausschließlich
die Räume, insbesondere die Luft, und von dieser die Wände und die Möbel erwärmen.
Auch die bekannte Infrarotstrahlungsheizung stellt keine grundsätzlich richtige
Lösung dar. Sie ermöglicht zwar einen Aufenthalt der Lebewesen in Räumen niedriger
Lufttemperatur, es wird aber hierbei ebenfalls Wärmeenergie vergeudet, da die Strahlungswärme
wahllos ausgestrahlt und verzehrt wird.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Heizungsverfahren.
Gemäß der Erfindung werden die menschlichen, tierischen und/oder pflanzlichen Organismen
elektrischen Wechselfeldern, insbesondere Ultrakurzwellenfeldern bei Wellenlängen
unter 300m, ausgesetzt, deren Feldstärke so bemessen ist, daß die durch die dielektrischen
Verluste der Organismen bedingte Erwärmung gleich oder annähernd gleich dem Wärmeverlust
ist, den die Organismen gegenüber ihrer Umgebung erleiden.
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Zur Durchführung des Erfindungsgedankens werden die Lebewesen zweckmäßig
Kondensatorwechselfeldern ausgesetzt.
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Die erfindungsgemäße Strahlungsheizung kann sowohl in völlig umbauten
Räumen, in teilweise umbauten Räumen als auch im Freien angewendet
werden:
Die Kondensatorfeldelektroden, zwischen denen sich das Feld ausbilden soll, werden
dabei, wenn es sich um eine Anwendung der Strahlungsheizung in völlig oder teilweise
umbauten Räumen handelt, in bzw. an gegenüberstehenden Wänden der Wohnräume angeordnet.
Als Feldelektroden können metallische Wandbehänge, metallische Tapeten, Beläge oder
in die Wände eingebaute Platten oder Drahtgeflechte verwendet werden. Zweckmäßig
werden alle oder ein Teil der Wände der Wohnräume, mindestens aber die Innenseiten
der äußeren Begrenzungen der Wohnhäuser, mit metallischen, als Feldelektroden wirkenden
Belegungen versehen. Besonders zweckmäßig ist es, die metallischen Belegungen, die
in die Wände eingelassen oder an diesen befestigt sind, untereinander elektrisch
zu verbinden und gegebenenfalls zu erden. Die Gegenelektroden können dann vorzugsweise
ortsveränderlich ausgebildet sein, so daß sich das Feld zwischen diesen und den
in die Wände eingelassenen Elektroden auszubilden vermag. Die Verwendung von ortsveränderlichen
Gegenelektroden hat den Vorteil, daß die Feldstärke den Bedürfnissen entsprechend
eingestellt werden kann und z. B. an den Stellen des Raumes erhöht werden kann,
wo normalerweise die Lebewesen sich aufzuhalten pflegen.
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Besondere Vorteile bietet es, die ortsveränderlichen Elektroden mit
Beleuchtungskörpern zu Baueinheiten zu vereinigen, da in diesem Falle besondere
Elektrodenkörper eingespart werden. In diesem Falle ist es auch möglich, in den
Beleuchtungskörpern Gasentladungsröhren anzuordnen, die unter Einwirkung des Feldes
zum Aufleuchten gebracht werden. In diesem Falle ist es zweckmäßig, die Gasentladungsröhren
als Mischlichtröhren auszubilden und vorzugsweise so aufzubauen, daß auch bestimmte
Wellenlängen des ultravioletten Spektrums abgestrahlt werden.
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Die ortsveränderlichen Elektroden werden zweckmäßig mit einem Isolierstoff
geringer dielektrischer Verluste überzogen oder umkleidet, um einen hinreichenden
Berührungsschutz zu gewährleisten.
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Auf weitere Merkmale der Erfindung soll bei der nachfolgenden Beschreibung
beispielsweiser Ausführungsformen hingewiesen werden.
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In der Fig. i sind die gegenüberstehenden. Wände i eines Wohnraumes
als Feldelektroden ausgebildet. Die Elektroden können, wie bereits erwähnt, als
metallische Wandbehänge, Metalltapeten ausgebildet sein und auf die Innenseite der
Wand aufgelegt werden. Es ist aber auch möglich, die Elektroden als Platten oder
Drahtnetze in die Wände selbst einzulassen. Die mit Feldelektroden i belegten Wände
werden durch den Hochfrequenzgenerator 2 gespeist. Der menschliche, tierische oder
pflanzliche Organismus erfährt infolge seiner dielektrischen Verluste in einem so
gestalteten Raum eine Aufheizung. Die Anordnung der Elektroden in der Fig. i hat
den Vorteil einer verhältnismäßig gleichmäßigen Feldstärke, aber den Nachteil, daß
Streufelder auftreten. Es ist nicht erforderlich, oft sogar unerwünscht, eine konstante
Feldstärke im Besamten Raum zu haben. Man wünscht im allgemeinen an den Stellen
starke Felder, an denen sich die Lebewesen, z. B. Menschen, üblicherweise aufzuhalten
pflegen, z. B. in der Mitte des Raumes, dort, wo sie um den Tisch herum unter der
Beleuchtungseinrichtung sitzen. Man kann daher auch eine Anordnung der Elektroden
gemäß Fig. 2 vorsehen, bei der eine Elektrode 3 in der Mitte des Raumes hängt, während
die vorzugsweise geerdete Elektrode .I auf alle vier Wände, die Decke und den Fußboden
verteilt aufgebracht ist.
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Eine weitere beispielsweise Ausführungsform zeigt die Fig. 3, bei
der die beiden Elektroden 5 und 6 frei im Raum hängen. Werden die Elektroden 5 und
6 erdsymmetrisch von dem Generator 2 gespeist, und werden die in die Wände eingelassenen
Elektroden 7 geerdet, so bildet sich ein Feld sowohl zwischen den Elektroden 5 und
6 als auch zwischen diesen und den geerdeten, in die Wände eingelassenen Metallelektroden
aus.
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Bei größeren Räumen, z. B. Sälen, Krankenhäusern, Versammlungsräumen
usw., wird man zweckmäßig, wie in Fig. q. dargestellt, mehrere Elektrodensysteme
über den gesamten Raum verteilen. So kann man z. B. in einem Büroraum Elektroden
8 und Gegenelektroden g abwechselnd über den Tischen anordnen, während weitere Gegenelektroden,
wie bei den zuvor betrachteten Ausführungsbeispielen, in die Wände, den Fußboden
oder die Decke eingelassen sind.
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In kleineren Häusern ist es möglich, durch ein einziges Elektrodensystem
mehrere Räume, gegebenenfalls das ganze Haus, mit der Strahlungsheizung zu versorgen:
Die Fig. 5 zeigt eine entsprechende Anordnung. Die Elektroden io und ii sind an
einer zentralen Stelle des Hauses angeordnet. Zwischen ihnen bildet sich das elektrostatische
Feld aus. Bekleidet man die Innenseite der äußeren Begrenzungen des Hauses, z. B.
den Kellerboden, die oberste Decke oder darüber hinaus noch die Innenseite des Daches
mit Elektrodenplatten, Drahtnetzen od. dgl., so erhält man eine allseitige Durchstrahlung
des Wohnhauses.
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Die Elektroden, die im Raum stehen, hängen oder in anderer Weise angeordnet
sind, kann man ähnlich Beleuchtungskörpern so ausbilden, daß sie zwar ihrer Aufgabe
entsprechen, aber doch den Verwendungszweck und die Schönheit des Raumes wenig beeinträchtigen.
In den Fig. 2 bis 5 ist gezeigt, daß man die Elektroden ähnlich Beleuchtungskörpern
aufhängen kann. Bei diesen Anordnungen wird man die Raumdurchstrahlung und die Raumbeleuchtung
zweckmäßig miteinander in der Weise kombinieren, daß man die Elektroden und die
Armaturen für die Beleuchtung baulich vereinigt. Man kann auch noch einen Schritt
weitergehen und die Durchstrahlung des Raumes und die Beleuchtung auch elektrisch
miteinander vereinigen, indem man Gasentladungsröhren verwendet, die unter dem Einfluß
des Hochfrequenzfeldes aufleuchten.
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Die Fig. 6 zeigt eine entsprechende Ausbildung des Beleuchtungskörpers.
An der Decke des Raumes,
zweckmäßig über dem Tisch, hängt die Feldelektrode
1a, unter der eine Gasentladungsröhre 13 angeordnet ist. Durch diese Anordnung ist
es möglich, daß die Gasentladungsröhre 13 an einer Stelle großer Feldstärke liegt,
um trotz der niedrigen allgemeinen Raumfeldstärke eine hohe Lichtausbeute zu erhalten.
Durch die Vereinigung der Raumbeleuchtung mit der Raumstrahlung ergeben sich besonders
große Vorteile. Einmal ist der Wirkungsgrad derartiger kalter Lichtquellen gegenüber
den bisher verwendeten außerordentlich hoch, außerdem ist durch die Verstellung
der Lage des Strahlers in dem Hochfrequenzfeld eine besonders feinstufige Regelung
in der Lichtstärke möglich, die für besondere Beleuchtungszwecke allen Erfordernissen
gut angepaßt werden kann. Vor allem aber ermöglicht diese Art der Beleuchtung lichttechnische
und biologische Wirkungen, die durch die bekannten Temperaturstrahler kaum erreichbar
sind. Es lassen sich Farbwirkungen unbegrenzten Ausmaßes erzielen und biologische
Wirkungen dadurch erreichen, daß man die Leuchtröhre so ausbildet, daß auch bestimmte
Wellenlängen des ultravioletten Spektrums abgestrahlt werden.
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Es ist nicht erforderlich, die Feldelektroden aufzuhängen, es ist
auch möglich, sie als Säulen, Ständer od. dgl., ähnlich wie Stehlampen, im Raum
anzuordnen. Besondere Vorteile bietet es, die Elektroden nicht fest, sondern ortsbeweglich
zu gestalten, so daß sie dort verwendet werden können, wo eine größere Feldstärke
erzielt werden soll. Auch hierbei ist eine Vereinigung der Strahlungsheizung mit
der Beleuchtung besonders zweckmäßig. In Krankenhäusern können fahr- und/oder tragbare
Elektrodenkörper verwendet werden, die man neben oder über das Bett des Patienten
stellt oder hängt.
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Bei Operationen, bei denen der Patient z. B. einer größeren Wärmezufuhr
bedarf, die Pflegekräfte oder der Arzt aber durch die größere Wärme beeinträchtigt
werden würden, erhält die erfindungsgemäße Strahlungsheizung eine erhöhte Bedeutung,
da man die Elektroden so gestalten kann, daß sich der Patient im Bereich hoher Feldstärke,
der Arzt oder die Pflegekräfte dagegen im schwachen Feld befinden. Durch zusätzliche
metallische Abschirmungen können diese Unterschiede in der Feldeinwirkung noch verstärkt
werden. In besonders gelagerten Fällen kann die Abschirmung des Pflegepersonals
oder des Arztes in einer Metallgewebeschutzbekleidung bestehen.
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DurchAbschirmung mittels eines Drahtgeflechtes ist es nicht nur möglich,
Lebewesen vor der Einwirkung des Feldes zu schützen, die betreffenden Lebewesen
also an der Strahlungsheizung nicht teilnehmen zu lassen, sondern man kann auch
tote Gegenstände, die an sich aus einem Material großer dielektrischer Verluste
gefertigt sind, vor der Erwärmung dadurch schützen, daß man sie mit einer metallischen
Auflage, gegebenenfalls einem tnetallischen Anstrich versieht. Es kann aber auch
der umgekehrte Fall eintreten, daß eine Erwärmung gewisser Möbel und Einrichtungsgegenstände,
die aus einem Material geringer dielektrischer Verluste gefertigt sind, erwünscht
ist. In diesem Fall versieht man die betreffenden Gegenstände mit einer Auflage
aus einem Material größerer dielektrischer Verluste. Dieser Fall der partiellenAufheizung
von Möbeln und Einrichtungsgegenständen ist besonders bei den Sitzflächen und Lehnen
von Stühlen oder bei Tischplatten, z. B. Schreibtischplatten, angebracht. Auch bei
der Wahl der Kleiderstoffe, der Schuhsohlen u. dgl. kann man eine entsprechende
Auswahl treffen und dadurch entweder dafür sorgen, daß die Bekleidungsstücke an
der Raumdurchstrahlung teilnehmen und erwärmt werden oder nicht.
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Die im Raum angeordneten Elektroden führen Hochspannung hoher Frequenz.
Es ist daher erforderlich, für einen geeigneten Berührungsschutz zu sorgen. Dies
bereitet jedoch keine Schwierigkeiten, da die verwendete Hochfrequenzspannung nicht
lebensgefährlich ist. Es kann jedoch ein Berührungsschutz dadurch erreicht werden,
daß man die Elektroden mit Isolierstoffen umkleidet, die im elektrischen Wechselfeld
geringe dielektrische Verluste besitzen.
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Durch Regeln der den Elektroden zugeführten Spannung und/oder Frequenz,
kann die Heizwirkung der Einrichtung in Stufen oder stufenlos den Bedürfnissen angepaßt
werden. Die Regelung kann von Hand oder in Abhängigkeit von einer Steuergröße, z.
B. in Abhängigkeit von der Außentemperatur, erfolgen.
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Bei der bereits besprochenen kombinierten Strahlungsheizung und -beleuchtung
ergeben sich bei der Regelung der Feldstärke gewisse Schwierigkeiten. Durch eine
andere Einstellung der Lage des Lichtstrahlers im Hochfrequenzfeld kann jedoch trotz
geänderter Heizfeldstärke die Beleuchtungsfeldstärke konstant gehalten werden, solange
die Strahlungsheizung nicht ein gewisses Maß unterschreitet oder ganz abgeschaltet
wird. Da dieser Fall nur in der warmen Jahreszeit eintritt, in der die Lebewesen
auch genügend natürliches Ultraviolettlicht erhalten, kann in der kurzen Nachtzeit
die bisher übliche Beleuchtung mit Temperaturstrahlern eingesetzt werden. Es ist
aber ohne weiteres möglich, die Gasentladungslampen in Betrieb zu halten, wenn ihnen
über Elektroden eine niederfrequente Wechsel-oder Gleichspannung zugeführt wird.
Schließlich ist es aber auch möglich, in solchen Fällen für die Anregung der Kaltstrahler
ausschließlich örtlich konzentrierte Hochfrequenzfelder zu erzeugen; die nur den
Kaltstrahler, nicht jedoch den übrigen Raum durchsetzen.
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Es ist zweckmäßig, die Form der Räume und die Art der Baustoffe und
der Einrichtungsgegenstände den Erfordernissen der erfindungsgemäßen Strahlungsheizung
anzupassen. So ist es zweckmäßig; Baustoffe geringer dielektrischer Verluste zu
verwenden, um einen übermäßigen Energieverzehr in diesen Baustoffen zu verhindern.
Darüber hinaus kann eine Energieeinsparung bei der erfindungsgemäßen Strahlungsheizung
dadurch erzielt werden, daß man die Einschaltung des Hochfrequenzgenerators erst
dann vornimmt, wenn der betreffende
Raum betreten wird, und für
eine Abschaltung des Generators sorgt, wenn die letzte Person den Raum verläßt.
Diese Ein- und Ausschaltung kann selbsttätig, z. B. durch eine Fotozellensteuerung,
erfolgen.
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Sind die Mauern des Wohnraumes oder des Hauses aus Baustoffen mit
geringen dielektrischen Verlusten gefertigt, so werden die Wände nicht beheizt.
Auch die Luft in den Räumen wird nicht erwärmt. Infolgedessen ist auch ein Wärmeverlust
nach außen hin nicht möglich. Im Grenzfall muß daher vom Generator nur die Wärmeenergie
gedeckt werden, die ein Lebewesen an seine Umgebung abgibt.
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Bei kalter Außentemperatur bestehen bei der Anwendung der erfindungsgemäßen
Strahlungsheizung gewisse Gefahren. Zum Beispiel kann die Wasserleitung einfrieren,
oder die Mauern und Möbel können feucht werden. Dies kann man z. B. dadurch vermeiden,
daß man während der kalten Jahreszeit eine zusätzliche Heizung bisher üblicher Art
einführt, die die allgemeine Raumtemperatur und die Temperatur der Mauern um einige
wenige Grad über der Temperatur im Freien, d. h. bei Frost über dem Nullpunkt, hält.
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Die erfindungsgemäße Strahlungsheizung kann nicht nur bei völlig oder
teilweise umbauten Räumen angewendet werden, sondern ihre Anwendung bietet auch
im Freien erhebliche Vorteile. So kann man z. B. die Elektroden auf Terrassen, Balkonen,
Strandpromenaden usw. anordnen, z. B. in Form von Gartenschirmen, als Kandelaber,
Laubengänge od. dgl. Auch bei Fahrzeugen aller Art, d. h. Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen
läßt sich die erfindungsgemäße Strahlungsheizung mit Vorteil verwenden.
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Bei der erfindungsgemäßen Strahlungsheizung war zunächst daran gedacht,
dem Wärmebedürfnis des Menschen Rechnung zu tragen. Es ist jedoch auch möglich,
Tiere oder Pflanzen entsprechend mit Wärmeenergie zu versorgen. So läßt sich die
Erfindung in Brutöfen, Ställen, Bienenstöcken u. dgl. anwenden., ebenso, in bezug
auf pflanzliche Organismen, in Gewächshäusern, Frühbeeten, Gemüsebeeten u. dgl.