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Gegenstand der Erfindung ist eine Raumheizvorrichtung mit IR-Strahlungsquellen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Mit dem Gegenstand der
DE 1 017 763 B1 , ist ein elektrisches Raumheizgerät bekannt geworden, welches in der Art eines zylindrischen Metallgehäuses ausgebildet ist, in dessen Innenraum eine Reihe von IR-Strahlungsquellen angeordnet sind.
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Von der Innenwandung des Konvektionsteils ausgehend sind über seinen Umfang verteilt senkrechte elektrische Widerstandsheizelemente in Stabform isoliert befestigt, die in den Ringkanal des Konvektionsteils hineingreifen. Der Spaltraum zwischen der Gerätewandung und der Außenwandung des Konvektionsteils wird indirekt von Heizelementen erwärmt, ebenso der Zwischenraum. Beide Räume wirken daher ebenfalls als Konvektionskanäle für die Raumluft.
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Nachteil des bekannten elektrischen Raumheizgerätes ist allerdings, dass nur eine schlechte Wärmeleistung gegeben ist. Denn die aus dem Gerät ausströmende Warmluft strömt ungehindert als Raumluft oben in Richtung auf die Raumdecke und kann dort nicht mehr genutzt werden. Außerdem sind keine Ventilatoren vorhanden, die einen forcierten Warmluftstrom erzeugen, wodurch die Heizung nur durch Konvektion erfolgt, was eine geringe Heissluftmenge zur Folge hat.
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Die Erfindung legt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Raumheizgerät der eingangs genannten Art mit IR-Strahlungsquellen so weiterzubilden, dass eine bessere Wärmebilanz erreicht wird. Insbesondere hat die Erfindung die Aufgabe, die an die Decke eines Raums steigende, erwärmte Raumluft wieder nutzbar zu machen, um insgesamt ein angenehmes Raumklima zu schaffen, ohne einen überhitzten Bereich oberhalb des Raumheizgerätes und einen kühleren Bereich im Bodenbereich des Raumheizgerätes vorsehen zu müssen.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
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Bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist, dass das Gehäuse der Raumheizvorrichtung mit einem bevorzugt teleskopierbar in der Länge veränderbaren Steigrohr luftschlüssig verbunden ist, welches Steigrohr im oberen Bereich eine Absaugvorrichtung für die Absaugung der deckennahen Raumluft in das Steigrohr hinein vorsieht.
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Dabei wird es bevorzugt, wenn im Steigrohr ein oder mehrere Ventilatoren angeordnet sind, welche die im Deckenbereich angesaugte Raumluft in den Innenraum des Metallgehäuses der Raumheizvorrichtung hinein drücken und dort eine Erwärmung durch die dort angeordneten Infrarotheizquellen erfahren, um dabei im Fußbereich der Raumheizvorrichtung wieder in den Raum ausgeblasen zu werden.
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Beim Stand der Technik erfolgte die Führung der Heissluft nur durch Konvektion, was mit einem geringen Wirkungsgrad der Heizung, einer schlechten Luftleistung und einer fehlenden Regelung der Luftmenge und Temperatur verbunden ist. Bei der Erfindung wird hingegen die Heissluft durch ein oder mehrere Ventilatoren zwangsgesteuert im Umlauf geführt, was mit einem besseren Wirkungsgrad und einer höheren Luftleistung verbunden ist. Darüber hinaus kann die Luftmenge und die Temperatur der Heissluft über die Regelung des Ventilators in Abhängigkeit von der Strahlungsleistung der IR-Strahler geregelt werden.
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Die sich im Deckenbereich ansammelnde Warmluft wird demgemäß vom deckennahen Steigrohr angesaugt und wieder in das Raumheizgerät zurückgeführt, wo die angesaugte Warmluft zur Vorheizung der IR-Strahlungsquellen dient und zu einer wesentlichen Einsparung elektrischer Energie beiträgt.
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Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich eine wesentlich bessere Wärmebilanz, weil abgesehen von einer CO2-freien Raumheizung eine Nutzung der in der Raumdecke angeordneten Heissluft möglich ist, nachdem diese Heissluft durch im Steigrohr angeordnete Ventilatoren angesaugt und mit Überdruck in den Innenraum des Gerätes eingeblasen wird, dort wo die IR-Heizelemente angeordnet sind.
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Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Bodenbereich des Heizgerätes als Wärme-Ausströmer ausgebildet ist, der im Prinzip als zylinderförmiger Bereich ausgebildet ist, der nach außen in den Raum gerichtete Ausströmöffnungen aufweist, durch welche die aufgeheizte Luft in den Raum einströmt.
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In einer erst bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist dieses Raumheizgerät als singuläres Gerät für die Aufheizung eines Raumes in einem Gebäude vorgesehen. Das heißt, für jeden Raum eines Gebäudes, der entsprechend wohntypisch beheizt werden soll, ist ein solches Raumheizgerät vorgesehen. Damit kann in jedem Raum einer Wohnung ein solches Raumheizgerät angeordnet sein. Dabei wird es bevorzugt, wenn eine alle Raumheizgeräte erfassende drahtlose oder drahtgebundene Steuerung vorgesehen ist, die bevorzugt als App ausgebildet ist und bevorzugt über eine Internet-Anbindung verfügt. Die Steuerung sorgt dann - je nach Wahl des Benutzers - für die kontrollierte Beheizung einzelner Räume. Der Benutzer kann über seine App bereits schon vor Ankunft in seine Wohnung bestimmen, welche Räume auf eine bestimmte Temperatur beheizt werden sollen und welche Raumheizgeräte passiv bleiben sollen. Ein Raumheizgerät kann dank der IR-Strahler in einem Zeitraum von 1 bis 5 Minuten auf volle Leistung gebracht werden. Das spart unnötige Vorlaufzeit und vermeidet einen Energieungünstigen Stand-by-Betrieb.
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In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass ein solches Raumheizgerät zentral in einem Gebäude angeordnet ist, bevorzugt in einem Kellerraum. Bei einer solchen zentralen Anordnung in einem Gebäude gilt das gleiche Prinzip wie vorher beschrieben, wobei vorgesehen ist, dass in jedem zu beheizendem Raum des Gebäudes mindestens ein sich bis in die Nähe der Raumdecke erstreckendes Steigrohr angeordnet ist, welches bevorzugt in der Wand des Raumes eingebaut ist. Es kann jedoch auch vor die Wand gesetzt werden.
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In gleicher Weise wird das hier geschilderte Prinzip für einen singulären Raumheizkörper wird das Prinzip auch bei der Gebäudeheizung in der Weise fortgesetzt, dass auch die im Bodenbereich des Raumheizgerätes angeordnete Ausströmvorrichtung über jeweils ein Ausströmrohr in die bodennahe Umgebung des jeweils aufzuheizenden Raumes geführt ist.
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Beide Rohre, nämlich das Steigrohr für die Ansaugung der erwärmten Raumluft und das Ausströmrohr für die Verteilung der Heissluft in den Raum, können in einem einzigen konzentrischen doppelwandigen Rohr zusammengefasst sein, das Teil der Gebäude-Installation ist, womit der Vorteil verbunden ist, dass die erwärmte Heizluft im Ausströmrohr noch die anzusaugende Raumluft vorerwärmt, bevor diese in die Raumheizvorrichtung gelangt.
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Bei der gebäudeseitigen Anordnung einer solchen Raumheizvorrichtung ist es vorgesehen, dass alle Steigrohre - wobei jedes Steigrohr einem Raum zugeordnet ist - in einem zentralen Steigrohrregister zusammengefasst sind und im Steigrohrregister eine Anzahl von Ventile vorhanden sind, sodass bedarfsgesteuert pro Raum oder für eine Anzahl von beliebig wählbaren Räumen eine Ansaugung aus jedem Raum über das jeweils raumseitige Steigrohr genutzt werden kann.
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In analoger Weise gilt dies auch für das Ausströmrohr, welches die aufgeheizte Raumluft in die Bodenseite des jeweiligen Raumes hinein befördert. Auch hier werden alle Ausströmrohre in einem Register zusammengefasst und durch Ventile gesteuert, sodass bedarfsgesteuert vorgesehen werden kann, dass bestimmte Räume oder alle Räume oder einige Räume mit bodennaher Heizluft versorgt werden, während andere Räume nicht mit Heizluft versorgt werden.
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Die Steuerung der Ventile, der Ausströmregister und der Ansaugregister erfolgt über bekannte elektronische Steuerungen, die drahtgebunden oder drahtlos z.B. als Bluetooth-Steuerung oder andere bekannte Internet-basierte Steuerungselemente arbeiten
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, könnten als erfindungswesentlich beansprucht werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Die Verwendung der Begriffe "wesentlich" oder "erfindungsgemäß" oder "erfindungswesentlich" ist subjektiv und impliziert nicht, dass die so benannten Merkmale zwangsläufig Bestandteil eines oder mehrerer Patentansprüche sein müssen.
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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.
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Es zeigen:
- Figur 1:
- Schematisierter Schnitt durch eine stationäre Raumheizvorrichtung für die singuläre Aufheizung eines Raumes.
- Figur 2:
- Gleiche Anordnung wie Figur 1 in der Ausführung einer Gebäudeheizung.
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In Figur 1 ist eine Raumheizvorrichtung 20 schematisiert dargestellt, die im Wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Metallgehäuse 4 besteht, welches oberseitig durch einen Deckel 13, abgeschlossen ist und in seinem Fußbereich durch einen zylindrischen Wärme-Ausströmer 6 luftdicht abgeschlossen ist. Im Innenraum 14 des Metallgehäuses 4 sind eine Anzahl von IR-Strahlern 1 angeordnet, die im gezeigten Ausführungsfall als zwei gegenüberliegende IR-Strahler und gegeneinander gerichtete Strahler ausgeführt sind, deren IR-Strahlung radial nach außen gegen eine die Innenwandung des Metallgehäuses mindestens teilweise auskleidende Wärmespeicher-Einheit ausgebildet ist. Es könnte jedoch auch nur ein einziger IR-Strahler oder drei oder vier oder fünf IR-Strahler angeordnet werden, die mit dem Vorteil verbunden sind, dass es sich um Infrarot-Lichtröhren handelt, die mit einer kurzen Wellenlänge IR-Licht erzeugen und jeweils 1.000 bis 2.000 Watt benötigen. Sie sind deshalb in der Lage, die Innenwände des Metallgehäuses 4 und die dort angeordnete Wärmespeicher-Einheit 5 innerhalb von Sekunden auf bevorzugt 300 °C oder mehr aufzuheizen.
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Dabei wird es bevorzugt, wenn die Wärmespeicher-Einheit 5 als die Innenwandung des Metallgehäuses auskleidende Schamott-Steine ausgebildet ist, die eine große Wärmespeicherkapazität haben. Es können aber auch andere Wärmespeicher-Einheiten vorgesehen werden, welche die gleiche Wirkung erzielen, wie z.B. Beton- oder Kalk- oder Lavasteine oder dgl. Die Wärmespeicher-Einheiten werden von den IR-Strahlern in radialer Pfeilrichtung 15 schnell, innerhalb von Sekunden, aufgeheizt und speichern somit große Wärmemengen in kurzer Zeit über einen langen Zeitraum hinweg. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Innenwandung des Metallgehäuses mit bevorzugt vertikal verlaufenden metallischen Konvektorrippen ausgerüstet ist, um eine optimale Aufheizung des Metallgehäuses durch die IR-Strahler zu gewährleisten.
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Zur besseren Ausnutzung der erwärmten Raumluft, die sich an der Raumdecke 11 ansammelt, ist es nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass im Deckel 13 des Metallgehäuses 4 ein in der Länge in den Pfeilrichtungen 10 bevorzugt teleskopierbares Steigrohr 9 angeordnet ist, welches in seiner Längenveränderung so ausgebildet ist, dass seine obere Absaugvorrichtung 2 möglichst nahe, aber mit zur Luftansaugung geeignetem Abstand an die Raumdecke 11 gelangt. Auf diese Weise gelingt es, die an der Raumdecke sich ansammelnde heiße und für die Raumheizung nicht nutzbare Raumluft 7 über zugeordnete Ansaugöffnungen 8 in der Absaugvorrichtung 2 in das Steigrohr 9 anzusaugen. Dies deshalb, weil im Steigrohr 9 bevorzugt ein oder mehrere Ventilatoren 3 vorhanden sind, welche über die Ansaugöffnungen 8 in der Absaugvorrichtung 2 die Raumluft ansaugen und in verdichteter Form über das Steigrohr 9 in den Innenraum 14 des Metallgehäuses 4 hineindrücken, wo es sich in Pfeilrichtung 15 im Innenraum über die Wärmespeicher-Einheiten und die IR-Wärmespeicher-Einheit 5 und die IR-Strahler 1 verteilt. Auf diese Weise wird die angesaugte Heissluft sehr schnell im Innenraum des Gehäuses weiter aufgeheizt. Damit wird elektrische Energie eingespart, denn die IR- Strahler 1 werden mit der angesaugten Heissluft vorgeheizt.
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Dabei kann es vorgesehen sein, dass am Metallgehäuse 4 ein oder mehrere Sichtfenster 21 angeordnet sind, um die Tätigkeit der Raumheizung optisch darzustellen, um einen behaglichen Eindruck zu schaffen.
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Nach erfolgter Aufheizung im Innenraum 14 des Metallgehäuses 4 wird die von den Wärmespeicher-Einheiten 5 erwärmte Luft und die vom Steigrohr 9 in den Innenraum 14 der Raumheizvorrichtung 20 erzeugte Heissluft in Pfeilrichtung 17 in den bodenseitigen Wärme-Ausströmer 6 gedrückt, der im Prinzip bevorzugt als Hohlzylinderteil ausgebildet ist, welches radial nach außen gerichtete Ausströmöffnungen 18 aufweist, über welche die erhitzte Raumluft in Pfeilrichtung 19 austritt.
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Der in Figur 1 dargestellte stangenartige Befestigungsstab 12 im Innenraum des Steigrohrs und im Innenraum 14 des Raumheizgeräts 20 ist lediglich als zentrische Befestigung für die Ventilatoren 3 und für die IR-Strahler 1 gedacht. Es handelt sich dabei nicht um ein luftführendes Rohr.
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Es wird bevorzugt, wenn die Innenfarbe des Metallgehäuses 4 schwarz ausgeführt ist, weil damit noch eine bessere Wärmeabsorption möglich ist. Bei der bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Ventilatoren regulierbar sind und eine Luftleistung von ca. 10 bis 50 m3/h erzeugen.
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Selbstverständlich sieht die vorliegende Erfindung auch entsprechende Regelungsvorrichtungen für die Raumheizvorrichtung mit den IR-Strahlern 1 vor, indem z. B. stets die Außentemperatur und/oder die Innentemperatur des Metallgehäuses erfasst wird und für einen Berührungsschutz gesorgt wird. Ferner kann bevorzugt eine Regelung des Luftstromes der erwärmten Raumluft in Abhängigkeit von der Strahlungsleistung der IR-Strahler 1 vorgesehen sein und ferner auch eine Regulierung der elektrischen Energie, der ein oder mehreren Ventilatoren 3, in Abhängigkeit von der Strahlungsleistung der IR-Strahler 1 und der Menge der zu erwärmenden Luft, die in den Pfeilrichtungen 19 aus den Ausströmöffnungen 18 im Wärme-Ausströmer 6 ausströmen soll.
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Unter Verwendung einer an sich üblichen Haustechnik wird die Übertragung der erfindungsgemäßen Raumheizvorrichtung 20 in eine stationäre Gebäudeheizung nach Figur 2 näher erläutert. Für die gleichen Teile gelten die gleichen Bezugszeichen.
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Die Raumheizvorrichtung 20 wird dabei bevorzugt in einem Kellerraum 24 eines Gebäudes 22 angeordnet, wobei nur als Beispiel ein einziger Wohnraum 23 gezeichnet ist, der mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen beheizt werden soll.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist es deshalb vorgesehen, dass das Steigrohr 9 bevorzugt bis zur Raumdecke des Wohnraumes 23 mit der nicht näher dargestellten Absaugvorrichtung angeordnet ist, wobei die Raumluft aus einer Vielzahl von Räumen ventilgesteuert über die Ventile 28 aus verschiedenen Steigrohren 9a, 9b aus verschiedenen Räumen gesteuert angesaugt wird. Der zentrale Ventilator 3 wäre dann im oder am Gerät selbst angeordnet, wie in Figur 2 dargestellt. Ferner ist vorgesehen, dass eine bodennahe Zuführung der erwärmten Heizluft über eine Anzahl von Ausströmrohren 26 erfolgt, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel nur ein einziges Ausströmrohr 26 in den Wohnraum 23 führt.
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Dabei sind eine Anzahl weiterer Ausströmrohre 26a, 26b vorgesehen, die ihre Heissluft ventilgesteuert über die Ventile 27 in andere Räume einleiten. Daraus ergibt sich, dass das Prinzip, welches eine sekundenschnelle Aufheizung einer Raumluft nach Figur 1 in eine Raumheizvorrichtung 20 zeigt, auch auf eine Gebäudeheizvorrichtung übertragen werden kann.
Zeichnungslegende
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- 1. IR-Strahler
- 2. Absaugvorrichtung
- 3. Ventilatoren
- 4. Metallgehäuse
- 5. Wärmespeicher-Einheit
- 6. Wärme-Ausströmer
- 7. Raumluft
- 8. Ansaugöffnung
- 9. Steigrohr 9a, 9b
- 10. Pfeilrichtung
- 11. Raumdecke
- 12. Befestigungsstab (für 3)
- 13. Deckel (von 1)
- 14. Innenraum (von 1)
- 15. Pfeilrichtung
- 16. Pfeilrichtung
- 17. Pfeilrichtung
- 18. Ausströmöffnungen (von 6)
- 19. Pfeilrichtung
- 20. Raumheizvorrichtung
- 21.Sichtfenster
- 22.Gebäude
- 23. Wohnraum
- 24. Kellerraum
- 25.
- 26.Ausströmrohr 26a, 26b
- 27.Ventil
- 28.Ventil