EP3287711A1

EP3287711A1 - Warmluftheizung

Info

Publication number: EP3287711A1
Application number: EP17187951.3A
Authority: EP
Inventors: Ludwig Gürtner
Original assignee: G & S GmbH
Current assignee: G & S GmbH
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2018-02-28
Also published as: DE102016010167A1

Abstract

Warmluftheizung zur Erzeugung von Warmluft mit einem Brenner (5) zur Verbrennung von Festbrennstoffen, z.B. Pellets oder zur Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, wobei im Innenraum eines Heizungsgehäuses (1) eine liegende Brennkammer (16) angeordnet ist, an der ein Brenner (5) angeflanscht ist, der eine in die Brennkammer (16) gerichtete Brennerflamme (53) erzeugt, wobei die Brennkammer (16) mit mehreren räumlich getrennt voneinander angeordneten Abgaszügen (39-42) luftschlüssig verbunden ist und ein Abgaszug (41) aus einem oberen, liegenden Flachregister (33) gebildet ist, das von der Frischluft eines Ventilators (8) umströmt ist, der Außenluft von außen ansaugt und über die mehreren Abgaszüge (39-42) leitet, welche die Frischluft erwärmen und als Warmluft aus dem Heizungsgehäuse (1) ausführen, wobei an die Brennkammer (16) eine aus mindestens vier Abgaszügen (39-42) bestehende, von Brenngasen durchströmte Erwärmungsvorrichtung luftschlüssig anschliesst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Warmluftheizung zur Erzeugung von Warmluft mit Fest- oder Flüssigbrennstoffen, insbesondere für die Verbrennung mit Pellets, sowie mit Öl oder Gas.
Warmluftheizgeräte sind in der Form von sogenannten Bauheiz- oder Zeltheizgeräten bekannt, die mit einem fahrbaren Gehäuse ausgestattet sind, denen ein Wärmeerzeuger zugeordnet ist und an denen ein außen am Gehäuse angeordneter elektrisch betriebener Lüfter vorhanden ist, der die Außenluft einsaugt und in das Gehäuse einleitet. Im Gehäuse sind ein oder mehrere Abgaszüge vorhanden, die von der eingeblasenen Frischluft zwecks Wärmeaufnahme beströmt werden.
Nachteil der bisher bekannten Warmluftheizgeräte, die mit Gas, Öl oder Pellets betrieben werden, ist der geringe Wärmewirkungsgrad und ferner ein unerwünscht hoher Anteil von anfallendem Feinstaub.
Der einfacheren Beschreibung wegen wird in der folgenden Erfindungsbeschreibung davon ausgegangen, dass die Warmluftheizung mit einem Brenner betrieben wird, der Pellets vergast, obwohl die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Statt eines Pellets-Brenners können auch andere Brenner verwendet werden, wie zum Beispiel Öl- oder Gasbrenner.
Die Beschränkung der Beschreibung auf Pellets-Brenner soll deshalb den Anwendungszweck und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken.
Bestandteil der Verwendung derartiger Feststoffbrennanlagen ist, dass die von außen angesaugte Luft über ein Gebläse, wie zum Beispiel ein Axial- oder Radialventilator, in die mobile Feststoffbrennanlage einströmt und die Luft unter hohem Wirkungsgrad erwärmt und diese als Warmluft aus dem Gerät mit hoher Luftmenge ausgeblasen wird.
So ist es mit Geräten der bekannten Art möglich, Luftmengen im Bereich zwischen Anfangsluftmengen ab 1500m³ bis 36.000m³ pro Stunde mit einer Temperatur von etwa zwischen 40 bis 90 °C zu entnehmen.
Mit dem Gegenstand des deutschen Gebrauchsmusters DE 20 2014 009 049 ist eine solche Warmluftheizung bekannt geworden, die allerdings als mobiles Warmluftgerät ausgebildet ist, bei dem das obere Heizregister zur Führung der Rauchgase aus rechteckförmig profilierten Blechkanälen besteht, die luftschlüssig über daran anschließende Sammler miteinander verbunden sind.
Die genannte Druckschrift offenbart auch im hinteren Bereich der Brennkammer ein hinteres, stehendes Flachregister, welches innenseitig von den Abgasen durchströmt ist. Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, dass die Brennkammer in nachteiliger Weise in ihrer axialen Länge so ausgebildet ist, dass der hintere Brennkammerboden direkt an dem hinteren, stehenden Flachregister anstößt, wodurch eine optimale Luftführung der Abgase durch die beiden Flachregister behindert wird.
Auch ist dies mit dem weiteren Nachteil verbunden, dass die Flachregister, die grundsätzlich aus der DE 20 2014 009 049 U1 bekannt sind, nicht mit einem hohen Wärmetauschergrad arbeiten können, sodass sie nicht in der Lage sind, die entstehenden hohen Abgastemperaturen optimal abzuführen, und zur Überhitzung neigen.
Neben der ungünstigen Abgasluftführung in der DE 20 2014 009 049 U1 besteht der weitere Nachteil einer Warmlufterzeugung mit geringem Wirkungsgrad.
Bei der Druckschrift DE 20 2014 009 049 U1 wird ein Radialventilator verwendet, der die Frischluft direkt zwischen die Heizregister einbläst, jedoch ohne eine optimierte Luftführung, die um die Brennkammer herum und um die Heizregister herum geführt ist.
Weiterer Nachteil der Druckschrift ist, dass ein sogenannter Drei-Kammer-Zug offenbart ist, der einen schlechten Wärmeübertragungswirkungsgrad aufweist.
Der Erfindung liegt deshalb ausgehend von der genannten DE 20 2014 009 049 U1 die Aufgabe zugrunde, ein solches mobiles Warmluftgerät so weiterzubilden, dass es mit wesentlich besserem Wirkungsgrad einen geringeren Energieverbrauch bei gleicher oder verbesserter Luftleistung aufweist. Außerdem soll die Menge des anfallenden Feinstaubs verringert werden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Ein Merkmal der Erfindung ist, dass nunmehr das Warmluftgerät erfindungsgemäß nicht als mobiles Gerät ausgebildet ist, sondern stationär auf einem Boden verankert ist, wobei eine Grundplatte vorhanden ist, mit der das Gerät unmittelbar auf einer Aufstellfläche montiert werden kann.
Es wird also von einem mobilen Betrieb abgesehen, welches Vorteile in der Anflanschung eines Pellet-Behälters bietet, und ferner die Einblasanschlüsse für die Abführung der erzeugten Warmluft in zu beheizende Räume besser zu kontrollieren sind. Sie sind deshalb in einem bestimmten, festgelegten Winkel montiert und ermöglichen einen optimalen, staufreien Luftdurchsatz. Bei den bekannten mobilen Warmlufterzeugern bestand nämlich der Nachteil, dass die Ausblasschläuche geknickt wurden und daher der Wirkungsgrad herab gesetzt war.
Der Vorteil einer stationären Warmluftheizung ist im Übrigen auch, dass bei stationären Luftheizungen es üblich ist, derartige Heizmodule in einem umschließenden Raum anzuordnen, und dieser umschließende Raum dann den Vorteil bietet, dass eine zusätzliche Luftvorwärmung für die anzusaugende Frischluft gegeben ist.
Die Frischluft wird demzufolge dann nicht direkt aus der Umgebungsluft abgesaugt, sondern aus dem umschließenden Raum, in dem die stationäre Warmluftheizung angeordnet ist, was Vorteile bei der Energieausnutzung bietet.
Demnach kann eine solche erfindungsgemäße Warmluftheizung in einen Container eingebaut werden, der stationär aufgestellt wird, und die angesaugte Frischluft wird dann aus dem Container entnommen, der von dem Gehäuse der Warmluftheizung vorgewärmt ist. Somit wird auch die Abstrahlwärme der Warmluftheizung zur Luftvorwärmung der angesaugten Frischluft verwendet.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist gegenüber der DE 20 2014 009 049 U1 , dass statt einer Drei-Zug-Brennkammer nunmehr eine Vier-Zug-Brennkammer vorgesehen ist.
Unter dem Begriff einer Vier-Zug-Brennkammer wird verstanden, dass der Abgasstrom der erzeugten Brennerflamme durch vier verschiedene, voneinander räumlich getrennte Abgaszüge in Richtung auf das Abgasrohr entweicht und so geführt ist, dass die angesaugte Frischluft über insgesamt vier verschiedene Abgaszüge geführt wird.
Die Verwendung einer Vier-Zug-Brennkammer hat den Vorteil einer besseren Energieausnutzung, einen geringeren Anfall von Feinstaub und bessere Reinigungsmöglichkeiten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht die Vier-Zug-Brennkammer aus einem ersten unteren horizontalen Abgaszug, der luftschlüssig über das hintere stehende Flachregister in einen vertikalen unteren Abgaszug übergeht, der in einem hinteren Sammler mündet, und dass ferner der dritte Zug aus einem Brennkammer nahen Sammler besteht, der die Brenngase in vertikaler Richtung aufnimmt und durch das obere liegende Flachregister hindurchführt, welches ebenfalls mit der hinteren Sammelkammer verbunden ist.
Auf diese Weise werden vier Züge beschrieben, denn das Flachregister ist der zweite Abgaszug und der dritte Abgaszug ist der Brennerkammer nahe vordere Sammler, der in vertikaler Richtung die Heizgase aufnimmt und in horizontaler Richtung in das obere horizontale Flachregister als vierten Gaszug einleitet.
Es werden im Prinzip zwei zueinander beabstandete und zueinander parallele vertikale Abgaszüge geschaffen, die jeweils luftschlüssig mit zwei zueinander parallelen und horizontal liegenden Abgaszügen verbunden sind, was insgesamt eine Vier-Zug-Abgasbrennkammer ergibt.
Dies ist neu und führt zu einer optimalen Ausnutzung der erzeugten Wärmeenergie, wie es bisher im Stand der Technik noch nicht der Fall war.
Damit wird der Energieverbrauch wegen des verbesserten Wärmeübertragungsgrades abgesenkt, wobei Versuche ergeben haben, dass im Vergleich mit einer Drei-Zug-Brennkammer der Energieverbrauch nochmals um 20 % herabgesetzt werden konnte.
Es wird dabei vorausgesetzt, dass dieselbe Warmluftmenge erzeugt werden kann.
Bei einer Warmluftheizung mit 150 kW der erfindungsgemäßen Bauart wurde ein Pellets-Verbrauch von 13 Kilogramm pro Stunde erzielt. Im Vergleich verbraucht eine Ölheizung gleicher Heizleistung 18 Liter pro Stunde, und dies entspricht umgerechnet 36 Kilogramm Pellets pro Stunde.
Demzufolge ist bei der Erfindung der Vorteil gegeben, dass lediglich 13 kg pro Stunde verbraucht werden, was einem Heizölverbrauch von 6,5 Litern pro Stunde entspricht.
Damit wird eine Warmluftmenge von 12.800 Kubikmetern Warmluft pro Stunde mit einer Temperatur von 150 °C erreicht.
Eine derartige optimale Energieausnutzung ist mit dreizügigen Brennkammern nicht erreichbar. Und hier liegt der Wert der Erfindung, die nun eine vierzügige Brennkammer vorschlägt, wobei in Verbindung mit einer optimalen Lenkung der eingeblasenen Frischluft eine optimale Wärmeausnutzung stattfindet.
Weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Außenhülle der Brennkammer bis zu einer Temperatur von 55 °C abgekühlt werden kann, das heißt, die Brennkammer hat keine unerwünscht hohe Temperatur, die abgeführt werden muss, weil die Energieabfuhr aus der Brennkammer durch das vierzügige Abzugssystem und durch die optimale Umlenkung der Frischluft an den beschriebenen Abgaszügen erreicht wird.
Damit besteht der Vorteil, dass die Brennkammer auf relativ niedrigen Temperaturen gefahren werden kann, wodurch eine Überhitzung oder sogar ein Durchschmelzen von Brennkammerteilen verhindert wird.
Es wird bei der Erfindung eine maximale Brennkammer-Außentemperatur von 110 °C nicht überschritten. Dies ist für die Erfindung wesentlich, denn daraus ergibt sich der günstige Wärmeübertragungsgrad von den in der Brennkammer erzeugten Abgasen, die im Wesentlichen ihre Wärmeenergie über das vierzügige Abgaszugsystem abgeben.
Ein weiterer Vorteil ist, dass wegen der geringen Flächentemperaturen der Brennkammer und der umgebenden anderen Luft führenden Bauteile auf relativ starke Blechdicken von zum Beispiel 4 oder 5 mm verzichtet werden kann, und dünne Blechdicken für die Flachregister von zum Beispiel 1 mm verwendet werden können, ohne dass es zu einer Verformung der Flachregister kommt. Damit werden das Gesamtgewicht und die Herstellungskosten eines solchen Warmlufterzeugers entscheidend abgesenkt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es im Übrigen vorgesehen, dass der Querschnitt der Flachregister nicht rechteckig ist, wobei dann rechteckige Strömungsquerschnitte gebildet werden, sondern die Flachregisterplatten sind im Querschnitt etwa trapezförmig, was bedeutet, dass sie einen wesentlich besseren Widerstand gegen Verbiegung und Verformung haben und gleichwohl eine große Wärmeübertragungsfläche entfalten. Sie können deshalb aus einem dünneren Blech gefertigt werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Warmluftheizung liegt wegen der Verwendung von relativ geringen Blechdicken darin, dass eine relativ schnelle Aufwärmung der angesaugten Frischluft und demzufolge beim Abschalten der Anlage auch eine schnelle Abkühlung der Anlage gewährleistet ist.
Sie reagiert deshalb schnell auf Temperaturänderungen und auf Änderungen in der Heizleistung. Träge, wärmespeichernde Materialien sind im Heizungsgehäuse nicht vorhanden.
Bei der Verwendung eines Axialventilators zur Ansaugung der Frischluft besteht der Vorteil, dass von beiden Stirnseiten her angesaugt werden kann und die Frischluft auf zwei einander gegenüberliegenden Ansaugöffnungen zentral in das Heizungsgehäuse eingeleitet wird.
Ein weiterer Vorteil ist, dass der erfindungsgemäße Axialventilator oben am Heizungsgehäuse angeordnet ist und die angesaugte Frischluft von oben nach unten gerichtet in das Heizungsgehäuse eingeblasen wird. So ergibt sich eine optimale Temperaturerhöhung der anderen, im Heizungsgehäuse angeordneten Blechmaterialien.
Ein Vorteil dieser Maßnahme ist auch, dass die im oberen Teil des Heizungsgehäuses eingeblasene Frischluft bereits schon an den erfindungsgemäßen Abgaszügen vorgewärmt wird, bevor sie über das Brennergehäuse streicht und dort weiter aufgeheizt wird.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:

Figur 1: schematisiert ein Teilschnitt durch eine Warmlufterzeugungsanlage nach der Erfindung
Figur 2: ein gegenüber Figur 1 abgewandelter Schnitt unter Weglassung verschiedener, in Figur 1 dargestellter Teile
Figur 3: die gleiche Darstellung wie Figur 2 unter Weglassung weiterer Teile
Figur 4: eine Schnittansicht durch die Warmlufterzeugungsanlage nach der Erfindung
Figur 5: ein Halbschnitt durch die Warmlufterzeugungsanlage unter Weglassung weiterer Teile
Figur 6: die Frontalansicht in die Brennkammer von der Seite des Brenners aus gesehen in schematisierter Darstellung

Die Darstellungen in den Figuren 1 bis 5 unterscheiden sich lediglich voneinander dadurch, dass die Warmlufterzeugungsanlage ein Heizungsgehäuse 1 aufweist, und mit Fortschreiten der Figurennummern jeweils Teile des Heizungsgehäuses der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurden, um einen besseren Einblick in die inneren Teile des Heizungsgehäuses 1 zu bieten.
Im Prinzip besteht das Heizungsgehäuse 1 nach Figur 1 aus einem oberen Blech 2, welches als Hitzeschutzblech ausgebildet ist. Es ist deshalb doppelwandig ausgebildet.
Das obere, horizontale Blech 2 geht in ein vertikales, vorderes Blech 3 über, das ebenfalls als Hitzeschutzblech ausgebildet ist, wobei in dem vorderen Blech 3 ein Schaurohr 4 für die Einsicht in die Brennkammer 16 vorgesehen ist.
Am vorderen Blech 3 ist ein Flanschrohr 49 für die Befestigung eines Brenners 5 angeordnet, dem ein Flansch 48 zugeordnet ist (siehe Figur 3).
An der Unterseite des Bleches 3 ist ein Aschesammler 6 angeordnet, der durch einen Deckel abgeschlossen ist.
Im Innenraum des Heizungsgehäuses 1 ist die vierzügige Brennkammer 16 angeordnet, die später noch genauer beschrieben wird.
Der Boden des Heizungsgehäuses 1 wird durch eine Grundplatte 17 gebildet, in der seitliche Aufnahmeöffnungen 20 für das Einfahren der Zinken eines Staplers vorgesehen sind.
Auf diese Weise kann das Heizungsgehäuse 1 stationär auf einem Aufstellungsort aufgestellt werden.
In der Oberseite des oberen Bleches 2 ist ein Abgasrohr 7 angeordnet, durch welches die Abgase in Pfeilrichtung 22 nach oben abströmen.
Am hinteren Ende des Heizungsgehäuses 1 ist im oberen Bereich ein Axialventilator 8 angeordnet, der zwei einander gegenüberliegende, zueinander fluchtende Ansaugöffnungen 24 aufweist, sodass die Frischluft in den einander entgegengesetzten Pfeilrichtungen 23 über beide Ansaugöffnungen 24 angesaugt wird und der beidseits angesaugte Luftstrom zentral in das Heizungsgehäuse 1 eingeblasen wird.
Der Luftauslass der erzeugten Warmluft erfolgt ebenfalls im hinteren Bereich, und zwar im Bereich des hinteren Bleches 9, wo der Luftauslass 11 vorhanden ist, an dem ein nicht näher dargestellter biegbarer Schlauch zur Abführung der erzeugten Warmluft angeordnet sein kann.
Im Innenraum wird das hintere Blech 9 durch ein hinteres Hitzeschutzblech 10 nach innen abgedeckt.
Die Trennung des Frischluftkanals in vertikaler Richtung im Innenraum des Heizungsgehäuses erfolgt durch ein horizontal liegendes Sperrblech 26, welches dafür sorgt, dass die eingeblasene Frischluft vom Ventilator 8 horizontal im oberen Bereich des Heizungsgehäuses 1 eingelassen wird und nicht unmittelbar nach unten in Richtung auf die Brennkammer fällt.
Wesentlich ist, dass gemäß Figur 4 eine vierzügige Brennkammer 16 vorhanden ist, die gebildet ist durch einen hinteren, unteren Sammler 13, der horizontal liegend angeordnet ist, und in dem die Brenngase aus der Brennkammer 16 in horizontaler Richtung strömen. Dieser Sammler 13 ist der untere (erste) Abgaszug 42, der von der Frischluft umströmt wird.
Das in dem Sammler 13 strömend Abgas, das aus der Brennkammer 16 stammt, strömt unter Luftumlenkung in der eingezeichneten Pfeilrichtung vertikal nach oben in den Innenraum der Flachlamellen des hinteren, stehenden Flachregisters 12, die parallel zueinander und im gegenseitigen Abstand angeordnet sind und somit den hinteren, von der Frischluft umströmten zweiten Abgaszug 39 bilden.
Die Frischlufteinführung erfolgt in das Heizungsgehäuse 1 über eine Einblasöffnung 25, sodass dafür gesorgt ist, dass die eingeblasene Frischluft lediglich in horizontaler Richtung, nämlich in Pfeilrichtung 27, im oberen Teil des Heizungsgehäuses 1 entlang strömt und nicht sofort nach unten fällt.
Diesem Zweck dient auch ein vorderes Leitblech 28, welches im Bereich des vorderen Bleches 3 im Innenraum des Heizungsgehäuses 1 angeordnet ist.
Die Brennkammer 16 ist mit insgesamt vier Standfüßen 14 auf der Grundplatte 17 abgestützt, und oberhalb der Grundplatte 17 ist ein unteres Blech 15 angeordnet, welches sich über die gesamte Grundfläche des Heizungsgehäuses 1 erstreckt und Teil der Grundplatte 17 ist.
Im Innenraum des Heizungsgehäuses 1 ist bodenseitig ein Hitzeschutzblech 18 angeordnet, welches von den Standfüßen 14 durchsetzt ist, sodass das Hitzeschutzblech 18 vermeidet, dass unzulässig Wärme gegen die Grundplatte 17 und das untere Blech 15 abgegeben wird.
Aus Figur 2 sind weitere Einzelheiten zu entnehmen, weil wichtige Teile nach Figur 1 in Figur 2 entfernt wurden.
Die Grundzüge des vierzügigen Abgaszugsystems sind aus Figur 2 bereits schon zu entnehmen, obwohl sie in Verbindung mit Figur 4 noch näher beschrieben werden.
Wichtig ist, dass die Brennkammer 16 eine Flamme in Flammrichtung 38 erzeugt und In Verbindung mit Figur 6 ist der hintere Abschluss der Brennkammer 16 dadurch gebildet, dass sich etwa über die horizontale Breite der Brennkammer 16 ein Winkelblech 54 erstreckt, welches aus einem oberen horizontalen Schenkel 54a und einem vertikalen Schenkel 54b besteht.
Während der horizontale Schenkel 54a des Winkelblechs 54 die gesamte hintere Brennkammer in horizontaler Richtung abschließt, ist der vertikale Schenkel 54b des Winkelbleches 54 in der Breite kürzer ausgebildet, sodass sich seitliche untere spitzwinklige Einströmöffnungen 85 für die Einströmung der Brenngase nach hinten, in den ersten Abgaszug 42 ergeben.
Die Einströmöffnungen sind nach oben hin durch Deckbleche 84 verschlossen, sodass die Brenngase lediglich in den eingezeichneten Pfeilrichtungen 86 durch die Einströmöffnungen 85 nach hinten abströmen können.
Während also die Brenngase der Brennerflamme 53 zunächst in Pfeilrichtung 55 (siehe Figur 6) auf die untere Brennkammerwand auftreffen, die durch das Umkehrblech 56 gebildet ist, treffen sie auch auf das Winkelblech 54 auf und werden an dem vertikalen Schenkel 54 b in die seitlichen Einströmöffnungen 85 in den Pfeilrichtung 86 als Teilströme links und rechts des Winkelbleches 54 in jeweils horizontal dahinter liegende untere Abgaszüge 42 eingeleitet, die durch den Sammler 13 gebildet sind.
Dies ist somit der erste Abgaszug, der als horizontal unten liegender Abgaszug 42 bezeichnet wird.
Durch den unteren (ersten) Abgaszug 42 strömen die Heizungsgase in Pfeilrichtung 86 als Teilströme und werden in der Pfeilrichtung 37 vertikal nach oben gerichtet, in den hinteren (zweiten) Abgaszug 39 umgelenkt.
Der hintere (zweite) Abgaszug 39 wird durch die lichten Querschnitte des hinteren Flachregisters 12 gebildet, sodass alle in dem horizontal liegenden (ersten) Abgaszug 42 strömenden Brenngase durch den Innenraum der dort angeordneten Wärmetauscherplatten 29 hindurchströmen. Dies ist in gestrichelten Pfeilen in Figur 2 angegeben, wo mit der Pfeilrichtung 37 angegeben ist, dass die Brenngase von dem unteren Abgaszug 42 , das ist der horizontale Sammler 13) in Pfeilrichtung 37 umgelenkt werden und jeweils durch die inneren Querschnitte der Wärmetauscherplatten 29 des zweiten, vertikal stehenden Abgaszuges 39 hindurch strömen.
Das hintere Flachregister 12 mit seinen stehenden Wärmetauscherplatten 29 ist als zweiter Abgaszug 39 luftschlüssig mit dem unteren, liegenden Sammler 13 als ersten Abgaszug 42 verbunden.
Ein Teil der Brenngase wird jedoch aus diesem Abgasstrom abgezweigt und durch den dritten und vierten Abgaszug 40, 41geführt.
Dies erfolgt gemäß Figur 4 dadurch, dass ein Teil der Brenngase an dem Umkehrblech 56 reflektiert wird und als Teilstrom in Pfeilrichtung 60 zurückströmt und sich dort aufteilt, wobei ein erster Teilstrom in Pfeilrichtung 61 unter dem Brenner 5 in die untere Einströmöffnung eines vorderen Sammlers 46 einströmt, der somit den vorderen (dritten) Abgaszug 40 bildet.
Der andere Teilstrom der Brenngase strömt in Pfeilrichtung 60 direkt in den vorderen Sammler 46 ein und wird in der eingezeichneten Pfeilrichtung nach oben in Pfeilrichtung 62 umgelenkt und in das obere, liegende Flachregister 33 als vierten Abgaszug 41 eingeführt und durchströmt diesen
Kennzeichnend für das obere, liegende Flachregister ist, dass dort vertikal aufrecht stehende, einen gegenseitigen Abstand zueinander einnehmende Wärmetauscherplatten 34 vorhanden sind, deren Zwischenraum von der aufzuwärmenden Frischluft durchströmt wird. Das obere Flachregister 33 bildet somit den vierten Abgaszug 41.
Die die einzelnen Wärmetauscherplatten durchströmenden Abgase werden somit in Pfeilrichtung 62 durch den Innenraum der Wärmetauscherplatten 34 hindurchgeführt und münden gleichfalls in den hinteren Sammler 35, wo sie sich mit dem Abgasstrom aus dem hinteren Abgaszug 39 vereinigen und in Pfeilrichtung 59 aus dem Abgasrohr 7 herausströmen.
Durch die Anordnung der vier voneinander beabstandet angeordneten Abgaszüge 39, 40, 41, 42 wird also eine optimale Aufteilung der erzeugten Abgasluft erreicht, sodass damit großflächige, Wärme abgebende Teile von der Frischluft benetzt werden und damit eine verbesserte Energieübertragung auf die eingeblasene Frischluft erfolgt.
Nachfolgend wird die Aufheizung des Frischluftstromes beschrieben.
Die von dem Axialventilator 8 angesaugte Frischluft 64 strömt in eine hintere Einblaskammer 65, die bodenseitig durch das Sperrblech 26 luftschlüssig gegenüber dem Innenraum des Heizungsgehäuses 1 abgedichtet ist.
Die Frischluft 64 umströmt deshalb einen Teil des hinteren Abgaszuges 39 und den hinteren Sammler 35.
Sie wird deshalb in Pfeilrichtung 68 im oberen Bereich des Heizungsgehäuses 1 entlang des oberen Abgaszuges 41 entlanggeführt, strömt aber gleichzeitig auch von unten nach oben durch das obere Flachregister 33, wie es mit der Pfeilrichtung 66 angegeben ist. In der Einblaskammer 65 unter Druck eingeblasene Frischluft strömt deshalb auch in Pfeilrichtung 66 durch die untere Seite des oberen Flachregisters 33 und umströmt die dort angeordneten Wärmetauscherplatten 34, weil der Luftstrom in Pfeilrichtung 69 durch die Zwischenräume zwischen den Wärmetauscherplatten 34 hindurchgeht und in Pfeilrichtung 70 umgelenkt wird.
Er vereinigt sich deshalb in einer oberen Einblaskammer 67, die horizontal liegend ausgebildet ist.
Die Einblaskammer 67 ist nach vorne in Richtung auf das vordere Blech 3 von einem bogenförmigen Luftleitblech 32 begrenzt, sodass die dort in Pfeilrichtungen 68 und 70 entlang strömende, schon teilweise aufgeheizte Frischluft an diesem Luftleitblech 32 in Pfeilrichtung 72 in die dort angeordnete Umlenkkammer 71 umgelenkt wird und in Pfeilrichtung nach unten in einen frontseitig ausgebildeten Umluftraum 51 hineinströmt.
Die dort vermehrt aufgeheizte Frischluft 64 wird in dem frontseitig angeordneten, vertikalen Umluftraum 51 nach unten abgeleitet und wird in Pfeilrichtung 73 bodenseitig umgeleitet und strömt am Boden 87 der Brennkammer 16 entlang.
Wichtig ist, dass die aufzuwärmende Frischluft 64 auch in Pfeilrichtung 66 durch die, den vorderen Sammler 46 durchsetzenden Durchzugsrohre 31 in horizontaler Richtung nach vorne in den frontseitig angeordneten Umluftraum 51 strömt.
Auf diese Weise erfolgt im Umluftraum 51 eine Vereinigung der von oben nach unten strömenden Luftströme, die von der Umlenkkammer 71 kommen, mit dem horizontal, in Pfeilrichtung 66 über die Durchzugsrohre 31 strömenden Luftstrom.
Durch die Anordnung der im Abstand voneinander angeordneten und horizontal liegenden Durchzugsrohre 31, die wärmeleitend mit den Flächen des vorderen Sammlers 46 verbunden sind, ergibt sich eine optimale Wärmeübertragung auf den in Pfeilrichtung 66 horizontal diese Durchzugsrohre 31 durchströmenden Warm luftstrom.
Der Umluftraum 51 ist bodenseitig mit einem Luftleitblech 30 abgeschlossen, welches den Luftstrom in der eingezeichneten Pfeilrichtung 73 umlenkt und am Boden 87 der Brennkammer 16 außen entlang führt.
Der Luftstrom strömt demnach in horizontaler Pfeilrichtung 74 am Boden 87 der Brennkammer 16 entlang und gelangt in der eingezeichneten Pfeilrichtung in den Umluftraum 19, welcher die gesamte Brennkammer 16 umgibt, sodass die so erwärmte Frischluft von Pfeilrichtung 74 kommend in Pfeilrichtung 75 weiterströmt, den Umluftraum 19 durchströmt und im hinteren Bereich in Pfeilrichtung 77 umgelenkt wird.
Sie gelangt somit in eine hintere Mischkammer 78, wo sie in Pfeilrichtung 76 ausströmt und in den Luftauslass 11 unter Druck in Pfeilrichtung 21 ausgeblasen wird.
Es wird noch erwähnt, dass der untere Abgaszug 42 an der hinteren Stirnseite durch eine Abschlussklappe 58 abgeschlossen ist, die zu öffnen ist und über die Revisionsarbeiten durchgeführt werden können.
Die Figur 5 zeigt, dass im hinteren Sammler 35 ein Deckel 80 für eine Reinigungsöffnung angeordnet ist. Die Figur 5 zeigt auch, dass das jeweilige Profil der Wärmetauscherplatten 29 des oberen Flachregisters 33 und des stehenden hinteren Flachregisters 12 etwa trapezförmig ausgebildet ist, und somit trapezförmige Ausström- oder Durchströmöffnungen 79 ausbilden.
Damit haben die Wärmetauscherplatten ein trapezförmiges Strömungsprofil.
Die Figur 5 zeigt auch, dass die Brennkammer 16 an der hinteren Stirnseite durch einen tonnenförmigen Brennkammerboden 81 abgeschlossen ist, und in Figur 5 ist auch ein Teilblech angedeutet, welches vorher mit dem Bezugszeichen 56 als Umkehrblech bezeichnet wurde. Der tonnenförmige Brennkammerboden 81 hat gute Reflexionseigenschaften für die innenseitig dort reflektierte Brennerflamme 53 und bildet außenseitig eine große Wärmeübertragungsfläche.
Nachfolgend wird die Funktion eines in der Brennkammer 16 angeordneten Winkelbleches 54 näher beschrieben.
Aus Figur 5 ist erkennbar, dass das Winkelblech 54 aus einem horizontalen Schenkel 54a und einem vertikalen Schenkel 54b besteht.
Gemäß Figur 6 trifft die Brennerflamme 53 mit den begleitenden Brenngasen in Pfeilrichtung 55 im rechten Winkel auf den vertikalen Schenkel 54b des Winkelbleches 54. Die Brenngase werden dadurch seitlich in Pfeilrichtung 86 abgelenkt und strömen durch klein dimensionierte, seitliche Einströmöffnungen 85 in Pfeilrichtung 55 ab.
Die Öffnungen sind oberhalb des horizontalen Schenkels 54a durch Deckbleche 84 abgedeckt, sodass nur relativ gering dimensionierte untere Einströmöffnungen 85 seitlich am vertikalen Schenkel 54b des Winkelblechs 54 vorhanden sind.
Der vertikale Schenkel 54b des Winkelblechs 54 wird dabei durch die Seitenkanten 88 begrenzt.
Der vertikale Schenkel 54b des Winkelblechs 54 weist in Richtung auf den Boden 87 der Brennkammer 16 eine Freistellung 83 auf, durch welche der Abgasstrom in der eingezeichneten Pfeilrichtung in den unten liegenden Abgaszug 42 einströmt.
Demnach bildet der vertikale Schenkel 54b des Winkelbleches 54 eine Zugumkehrung für den Abgasstrom, und somit eine bessere Wärmeübertragungsfläche.
Vorteil des erfindungsgemäßen Warmlufterzeugungssystems ist der vierzügige Abgaszug 39, 40, 41, 42, der für eine optimale Aufheizung des angesaugten Frischluftstromes führt.
Der Frischluftstrom wird an einer Vielzahl von aufgewärmten Flächen des vierzügigen Abgaszuges 39-42 erwärmt, wodurch es zu einer günstigen Wärmeübertragung mit hohem Wirkungsgrad kommt.
Durch die Anordnung eines stehenden, hinteren Flachregisters 12 ergibt sich der Vorteil, dass anfallender Feinstaub in dem unteren, liegenden Abgaszug 42 angesammelt wird und über die Abschlussklappe 58 entfernt werden kann.
Durch die Tatsache bedingt, dass der obere, liegende Abgaszug 41 indirekt durch bereits schon abgekühlte Abgase beströmt wird, entsteht der Vorteil, dass in diesem liegenden Flachregister 33 nur eine geringe Feinstaubablagerung entsteht. Dort entstehender Feinstaub wird mit den Abgasen in den hinteren Sammler 35 geführt und fällt dort durch die trapezförmigen Öffnungen der Wärmetauscherplatten des hinteren Flachregister in den darunter angeordneten Sammlers 13 und kann aus durch Öffnen der Abschlussklappe 58 leicht aus dem Sammler 13 entfernt werden.
Damit entsteht der größere Teil der Feinstaubablagerung im unteren Sammler 13 (Abgaszug 42), während der obere Abgaszug 41 von Feinstaub kaum belastet ist, weil dort wenig anfällt und der wenige anfallende Feinstaub letzten Endes in den unteren Sammler 13 gelangt.
Das gilt auch für den vorderen Abgaszug 40, weil dieser nur noch von abgekühlten Abgasen bestrichen wird, und daher eine Abscheidung von Feinstaub in diesem stehenden Abgaszug 40 nicht befürchtet werden muss.

Zeichnungslegende

1: Heizungsgehäuse
2: oberes Blech
3: vorderes Blech
4: Schaurohr
5: Brenner
6: Aschesammler
7: Abgasrohr
8: Ventilator
9: hinteres Blech
10: hinteres Hitzeschutzblech
11: Luftauslass
12: hinteres Flachregister
13: unterer Sammler
14: Standfuß
15: unteres Blech
16: Brennkammer
17: Grundplatte
18: Hitzeschutzblech
19: Umlaufraum
20: Aufnahmeöffnung
21: Pfeilrichtung (Warmluft)
22: Pfeilrichtung (Abgas)
23: Pfeilrichtung (Frischluft)
24: Ansaugöffnung
25: Einblasöffnung
26: Sperrblech
27: Pfeilrichtung
28: Leitblech
29: Wärmetauscherplatte
30: Luftleitblech, unten
31: Durchzugsrohr
32: Luftleitblech, oben
33: oberes Flachregister
34: Wärmetauscherplatte
35: hinterer Sammler
36: Pfeilrichtung
37: Pfeilrichtung
38: Flammenrichtung
39: hinterer Abgaszug (erster)
40: vorderer Abgaszug (dritter)
41: oberer Abgaszug (vierter)
42: unterer Abgaszug (zweiter)
43: Pfeilrichtung
44: Pfeilrichtung
45: Pfeilrichtung
46: vorderer Sammler
47
48: Flansch für Brenner 5
49: Flanschrohr für Brenner 5
50: Deckel für Reinigung (vorne)
51: Umluftraum
52: Zugblech
53: Brennerflamme
54: Winkelblech 54a, 54b
55: Pfeilrichtung
56: Umkehrblech
57: Pfeilrichtung
58: Abschlussklappe
59: Pfeilrichtung
60: Pfeilrichtung
61: Pfeilrichtung
62: Pfeilrichtung
63: Pfeilrichtung
64: Frischluft
65: Einblaskammer, hinten
66: Pfeilrichtung
67: Einblaskammer, oben
68: Pfeilrichtung
69: Pfeilrichtung
70: Pfeilrichtung
71: Umlenkkammer
72: Pfeilrichtung
73: Pfeilrichtung
74: Pfeilrichtung
75: Pfeilrichtung
76: Pfeilrichtung
77: Pfeilrichtung
78: hintere Mischkammer
79: Ausströmöffnung
80: Deckel für Reinigungsöffnung (hinten)
81: Brennkammer-Boden
82: Teilstrom (Abgas)
83: Freistellung
84: Deckblech
85: Einströmöffnung
86: Pfeilrichtung
87: Boden von 16
88: Seitenkanten von 54

Claims

Warmluftheizung zur Erzeugung von Warmluft mit einem Brenner (5) zur Verbrennung von Festbrennstoffen, z.B. Pellets oder zur Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, wobei im Innenraum eines Heizungsgehäuses (1) eine liegende Brennkammer (16) angeordnet ist, an der ein Brenner (5) angeflanscht ist, der eine in die Brennkammer (16) gerichtete Brennerflamme (53) erzeugt, wobei die Brennkammer (16) mit mehreren räumlich getrennt voneinander angeordneten Abgaszügen (39-42) luftschlüssig verbunden ist und ein Abgaszug (41) aus einem oberen, liegenden Flachregister (33) gebildet ist, das von der Frischluft eines Ventilators (8) umströmt ist, der Außenluft von außen ansaugt und über die mehreren Abgaszüge (39-42) leitet, welche die Frischluft erwärmen und als Warmluft aus dem Heizungsgehäuse (1) ausführen, dadurch gekennzeichnet, dass an die Brennkammer (16) eine aus mindestens vier Abgaszügen (39-42) bestehende, von Brenngasen durchströmte Erwärmungsvorrichtung luftschlüssig anschliesst.
Warmluftheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abgaszug (42) aus einem luftschlüssig an die Brennkammer (16) anschliessenden, unteren, horizontalen Sammler (13) besteht, der luftschlüssig mit einem daran anschliessenden vertikalen Flachregister (12) als zweiten Abgaszug (39) verbunden ist, dass die Brennkammer (16) ferner luftschlüssig mit einem frontnahen, vorderen, vertikalen Sammler (46) verbunden ist, der den dritten Abgaszug (40) bildet, der in ein oberes, liegendes Flachregister (33) als vierten Abgaszug (41) mündet, das in einen hinteren, oberen Sammler (35) mündet, in den auch die Brenngase des zweiten Abgaszuges (39) münden und dass der obere Sammler (35) mit einem ins Freie führenden Abgasrohr (7) verbunden ist.
Warmluftheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am hinteren und oberen Ende des Heizungsgehäuses 1 ein Axialventilator (8) angeordnet ist, der zwei einander gegenüberliegende, zueinander fluchtende Ansaugöffnungen (24) aufweist, und dass die Frischluft (64) in einander entgegengesetzten Richtungen (23) über beide Ansaugöffnungen (24) angesaugt und zentral in eine Einblaskammer (65) des Heizungsgehäuses (1) einblasbar ist.
Warmluftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerflamme (53) auf ein stehendes, stirnseitig, die Brennkammer (16) hinten abschließendes Umkehrblech (56) auftrifft und dort in zurück in die Brennkammer (16) reflektiert wird.
Warmluftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Brennerflamme (53) auf ein stehendes, im unteren Bereich der Brennkammer (16) angeordnetes Winkelblech (54) auftrifft, das die Brenngase über seitliche Einströmöffnungen (85) in den ersten Abgaszug (42) leitet, während ein Anteil der Brenngase aus der Brennkammer (16) in den frontnahen dritten Abgaszug (40) einleitbar ist.
Warmluftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Abgaszug (40) durch einen vertikalen Sammler (46) gebildet ist, der von Frischluft-durchströmten Durchzugsrohren (31) durchsetzt ist.
Warmluftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in die obere Einblaskammer (65) gepresste Frischluft (64) als mindestens zwei verschiedene Teilströme in den Innenraum des Heizungsgehäuses (1) strömt, dass der erste Teilstrom zunächst durch die Wärmetauscherplatten (39) des hinteren Flachregisters (12) und den Brennkammerboden (81) strömt und dass der zweite Teilstrom über den hinteren Sammler (35) und das daran angeschlossene obere Flachregister (33) in Richtung auf die Frontseite des Heizungsgehäuses (1) strömt.
Warmluftheizung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilstrom der erwärmten Frischluft nach dem Umströmen des vorderen Sammlers (46) auch durch den vorderen Sammler (46) durchsetzende Durchzugsrohre (31) strömt und in einen frontnahen, vertikalen Umluftraum (51) gelangt, der den Warmluftstrom über den Brennraumboden (87) der Brennkammer (16) und über den ersten Abgaszug (42) in eine rückseitige, vertikale Mischkammer (78) führt, die mit dem Luftauslass (11) verbunden ist.
Warmluftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der warmluftseitige Umluftraum (51) bodenseitig mit einem Luftleitblech (30) abgeschlossen ist, welches den Warmluftstrom umlenkt und am Boden (87) der Brennkammer (16) außen entlang führt.
Warmluftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am hinteren Ende des ersten Abgaszuges (42) eine Abschlussklappe (58) angeordnet ist, über welche der im oberen Flachregister (33) und im oberen Sammler (35), sowie im hinteren Flachregister (12) anfallende Feinstaub entfernbar ist.