FI61086B - Uppvaermningsanordning - Google Patents

Description

Rj55^1 ΓβΊ f11,KUULUTUSJULKAISU /C Ί Π Q /f

Jragljft IJ ( 1) UTLÄGGNINGSSKRIFT 6108 6 *ιμ^Χλ· C (45) Patentti myönnetty 10 05 1932 »i^V2r , Patent meddelat V v (51) Kv.ik.3/int.ci.3 F 24 B 1/18 SUOMI—FINLAND (”) Patenttihakemus — PatentansOknlnf JJO^Gk (J2) Hakemlapllvt — Anattknlngadag 22.02.77 (23) Alkupllvl — Glltlfhatidai 22 02 77 (41) Tullut Julkiseksi — Btlvlc offentllg 2^ q8 77

Patentti- ja rekisterihallitus .... ...... ... , . .....

_ ’ , (44) Nlhtlvikilpanon ja kuuL|ulkal«un pvm. —

Patent- OCh registerstyrelsen Anidk*n utlagd oeh utl.ikrlften publlcerad 29.01.82 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prioritet 2 3.02.76

Ruotsi-Sverige(SE) 7602176-5 (71) BPA Byggproduktion AB, Box b5 126, S-loU 30 Stockholm I5,

Ruotsi-Sverige(SE) (72) Peter Gavel, Stockholm, Börje Lundberg, Bandhagen, Ruotsi-Sverige(SE) (7M Berggren Oy Ab (5M Lämmityslaite - Uppvärmningsanordning

Esillä oleva keksintö kohdistuu lämmityslaitteeseen, joka on etupäässä tarkoitettu asuinhuoneita varten ja joka sisältää etupäässä kamiinan tai sopivalla tavalla liitettävissä olevan avoimen uunin muodossa ole van polttolaitteen, joka on yhdistetty savutorveen, sekä ilman lämmittämiseksi laitteen, joka siirtää lämpöä huonetiloihin, ja/tai akkumu-laattoriin lämmön varastoimiseksi, jolloin ainakin osa polttolaitteen eristämätöntä savutorvea pitkin on muodostettu lämpöä vastaanottava tila, jonka kautta lämpöä kuljettava ilma voi virrata, ja ilman siirtyminen mainitun tilan kautta on aikaansaatu tuulettimella, joka on varustettu säätölaitteella, joihin kuuluu savutorveen sovitettu lämpötilan tunnusteluelin.

On tunnettua varustaa esimerkiksi avoimet takat polttotilasta tai tu]. sijasta erotetulla tilalla, jonka kautta ilma voi kiertää siinä huoneistossa, johon takka on sijoitettu, sen lämmittämistä varten. On lisäksi hyvin pitkän aikaa ollut tunnettua asettaa tulisijaan ja/tai tästä lähteviin savukaasukanaviin lämpöä kerääviä materiaaleja, kuten esim. kaakeliuunien yhteydessä.

Vapaasti sijoitetussa rivitalotyyppisessä yhden perheen talossa on usein toivomuksena saada käyttää avointa takkaa. Suurimpana syynä täh.: lienee se yleinen käsitys, että avotuli antaa viihtyisyyttä sekä lisää samalla tietyissä määrin, lämpöä.

Tavanomainen avoin uuni luovuttaa tunnetusti suurimman osan lämmöstään säteilylämmön muodossa ja vain vähäisemmän osan lämmittämällä 61086 huoneessa olevaa ilmaa.Avoin uuni on tästä syystä erityisen epätaloudellinen lämmönlähde ja on jopa havaittu, että tietyt avouunimuodot antavat negatiivisen lämmönlisäyksen sen johdosta, että ne toimiakseen vaativat liian suurta ilman ylimäärää.

Tämä on jo aikaisemmin oivallettu ja siten nykyisin on saatavissa useantyyppisiä lisälaitteita, joissa siitä huoneesta tuleva ilma, johon uuni on asetettu, voi kiertää ja lämmetä, jolloin uunin tehoaste paranee.

Lisälaitteilla varustetut avoimet uunit sisältävät kuitenkin jatkuvasti sen muissa avoimissa uuneissa esiintyvän haitan, että huoneiston lämmitys lakkaa miltei heti tulen sammuessa.

Kakkeliuuneilla ja vastaavilla on tietty lämmönvarastointikvky sen johdosta, että savukaasukanavat sisältävä muuri pystyy varastoimaan lämpöä, joka palamisen loputtua voi levitä siihen huoneeseen, jossa kaakeliuuni sijaitsee. Kaakeliuunin lämmönvarastointikvky on kuitenkin rajoitettu ja sen avulla voidaan vain saada tyydyttävässä määrin lämpöä suhteellisen lyhyen ajan kuluessa. Lämmön leviämistä kaakeliuunista ei myöskään voida säännöstellä, vaan tämä tapahtuu säännöstelemättömällä tavalla seurauksena palamisen loppumisesta.

Rajoitettu kapasiteetti ja lämmönluovuttamisen olemattomat säätely-mahdollisuudet tekevät mahdottomaksi kaakeliuunin varustamisen lämpö-määrällä, joka on olennaisesti suurempi kuin avotulen polttamisen avulla saavutettu lämpömäärä.

Kaakeliuunit eivät nykyisin muodosta mitään todellista vaihtoehtoa normaaleja yhden perheen asuntoja varten, sen johdosta, että niiden rakennuskustannukset nousisivat kohtuuttoman korkeiksi, sekä niiden hoidon suhteellisen monimutkaisuuden takia.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan pääasiassa joustavasti kokoonpantavissa oleva lämmityslaite, jota samalla, kun se toimii avoimena uunina, ts. luo viihtyisyyttä, voidaan käyttää ainoana tai lisälämmönlähteenä. Eräänä toisena tarkoituksena on saada aikaan laite, jonka avulla on mahdollista varustaa huoneisto, joka sen on määrä lämmittää, säädettävään tapaan lämmöllä ja jolloin lämpö voidaan varastoida verrattain pitkäksi aikaa tarpeen vaatimaa käyttöä varten.

61086

Eräänä tarkoituksena on edelleen saada aikaan laite, jonka avulla on täydellinen valinnanmahdollisuus sekä poltto- että varastointi-ja käyttöajan suhteen ja jonka yhteydessä varastointikapasiteetti ja -mahdollisuus on sellainen, että poltto- ja varastointiaikojen ja -voimakkuuksien sovittamisen avulla palamisen yhteydessä voidaan saavuttaa ennakolta määrättyä lämmitysaikaa vastaava lämmön varastointi.

Polttolaitteiden yhteydessä, joissa savukaasujen poistamista varten käytetään ns. itsevetoa, on savukaasujen oltava tietyssä lämpötilassa, koska muutoin terminen nostovoima tulee niin vähäiseksi, että palaminen häiriintyy ja syntyy vaara savukaasujen tunkeutumisesta siihen huoneistoon, johon polttolaite on sijoitettu. Liian alhainen savukaasun lämpötila saa myös aikaan sen haitan, että savukaasujen kastepiste alitetaan, jonka seurauksena savukaasujen sisältämä vesihöyry tiivistyy jo savupiippuun, jolloin voi esiintyä haitallisia syöpymisvaurioita tai muurivahinkoja ja vastaavia.

Esimerkiksi US-patenttijulkaisun 2 862 666 perusteella on tunnettua kytkeä ilmanvirtauksen aikaansaava tuuletin päälle ja pois savutorveen sijoitetun bimetallikytkimen avulla, jolloin puhallin kytketään päälle aina kun savukaasujen lämpötila nousee yli määrätyn tason. Tässä tunnetussa laitteessa on puhaltimelle järjestetty virransyöttö myös lämmönvaihtajan lämpötilaa tunnustelevan elementin kautta niin, että ilmanvirtaus voi jatkua vaikka savukaasujen lämpötila laskisi alle bimetallikytkimen raja-arvon.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tähän tunnettuun laitteeseen nähden parannettu laite, jossa lämmön talteenotto on paras mahdollinen ja savukaasujen lämpötilaa pidetään jatkuvan säädön avulla koko ajan kastepisteen yläpuolella. Tämän saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.

Erästä esimerkkiä lämmityslaitteesta, jossa keksintöä sovelletaan, kuvataan lähemmin seuraavassa oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuva 1 esittää avoimena uunina toimivan kamiinan muodossa olevaa läm pöä synnyttävää laitetta edestäpäin katsoen, kuva 2 esittää samaa laitetta osittaisena poikkileikkauksena, kuva 3 esittää kaminaa siihen kuuluvine savukaasu- ja ilmakanavineen sivuttaisena poikkileikkauksena kuva 4 esittää kaminaa ylhäältäpäin katsoen savukaasukanavan ollessa esitettynä poikkileikkauksena, kuva 5 esittää itse kaminaa vaakasuorana poikkileikkauksena, kuva 6 esittää pienemmässä mittakaavassa ja 61086 kaaviomaisesti pelkästään lämpöakkumulaattoria perspektiivikuvana kannen ollessa poistettuna ja kuva 7 esittää akkumulaattorin poikkileikkausta .

Polttolaite eli kamiina, jota on merkitty numerolla 1, sisältää tulisijan 2, joka voidaan sulkea sopivimman lämpökarkaistusta lasista tehtyjen luukkujen 3 avulla. Tulisijaa ympäröivien seinien 4 ja kamiinan 1 ulkopäällyksen 5 välillä sijaitsee läpivirtaustila 6 lämpöä siirtävää väliainetta, so. esitetyssä sovellutusmuodossa ilmaa varten. Mainittu välitila, joka on tulisijan ja väliseinän 4' avulla jaettu kahteen osaan 6' ja 6", on alhaalla yhteydessä kahden kamiinan jalkoina toimivan kanavan 7 ja 8 kanssa, joista yksi muodostaa tulo- ja toinen poistoväylän. Lämpökanavat 7 ja 8 lähtevät lämpövarastossa eli akkumulaattorissa, jota kokonaisuudessaan on merkitty numerolla 9, olevasta vastaavasta suuaukosta.

Kuvissa 6 ja 7 on esitetty lämpöakkumulaattorin eräs suositeltava so-vellutusmuoto. Lämpöakkumulaattori 9 käsittää sopivasta aineesta valmistetun laatikon 10, joka ympäristöön tapahtuvien lämpöhäviöiden estämiseksi on hyvin eristetty. Laatikko 10 on varustettu joukolla ristiin rastiin kulkevia väliseiniä sekä tulo- ja poistoaukoilla 11 ja 12. Keskiseinä 13 jakaa laatikon kahteen puoliskoon ja kumpikin puolisko on jaettu neljään osaan kannesta 14 alaspäin ulottuvan väliseinän 15 ja kahden pohjasta 16 ylöspäin ulkonevan väliseinän 17 avulla. Yhteys laatikon molempien puoliskojen välillä saadaan aikaan keskiseinän 13 alemmassa kauimpana tulo- ja poistoaukosta sijaitsevassa osassa olevan aukon 18 välityksellä. Koko akkumulaattorilaatikon sisältämä tila on täytetty sepelikiveyksellä, kivillä tai vastaavalla materiaalilla, jolla on hyvä lämmönvarastoimiskyky.

Kamiinan jalkoihin muodostetut kanavat 7 ja 8 ovat mielivaltaiseen tapaan sijoitettavien ja katkoviivoin kuvassa 1 merkittyjen kanavien 19 ja 20 kautta yhteydessä akkumulaattorin tulo- ja poistoaukkoihin. Kanavaan 19, jonka kautta kamiinaan johdetaan ilmaa akkumulaattorista 9, on asetettu tuuletin 21 ja tämä tuuletin on, kuten myöhemmin selostetaan, varustettu säätölaitteella kapasiteettisäätöä varten.

Kamiinasta saatavan lämpöhyödyn maksimoimiseksi se on varustettu läm-mönvaihtimena toimivalla savupiipulla.

Tulisijasta lähtee savutorvi 22 ylöspäin savupiippupäällyksen 23 kautta.

61086

Savutorvi on varustettu kahdella laipalla 24, jotka kulkevat savupiip-pupäällyksen korkeuden suurinta osaa pitkin. Laipat 24 jakavat yhdessä savutorven 22 kanssa, kuten kuvista 2 ja 4 näkyy, savupiippupäällyksen sisällä olevan tilan kahteen tilaan 25' ja 25", jotka laippojen 24 yläreunan 26 yläpuolella ovat yhteydessä keskenään. Alempana ovat molemmat tilat yhteydessä kumpikin omaansa kamiinaan väliseinän 4' avulla muodostetuista tiloista 6' ja 6".

Lämmityksen kestäessä kamiinassa 1 siirretään ilma tuulettimen 21 avulla kulkemaan kanavien 19 ja 7 läpi ja vuorojärjestyksessä kamiinan tilan 6', savupiipun tilojen 25' ja 25" ja kamiinan tilan 6" kautta, jolloin se lämpiää kulkien edelleen kanavien 8 ja 20 kautta lämpövaras-toon 9. Kulkiessaan akkumulaattorin massan läpi lämpöväliaine luovuttaa lämpöä massaan, minkä jälkeen se syötetään takaisin kamiinaan uu-delleenlämmitystä varten.

Kun poltto on päättynyt ja esiintyy tarve huoneiston lämmittämiseksi, voidaan kamiinan jalkoihin asetetut venttiililuukut 27 ja 28 tai savu-piippupäällyksessä 23 olevat venttiililuukut 29 avata, jolloin ilma pääsee kiertämään kanavajärjestelmässä huoneiston ja lämpövarastossa olevan massan kautta. Lämpövarastossa oleva massa luovuttaa tällöin lämpöä ilmaan, joka huoneiston ja varaston välisen ilmankierron aikana siirtää lämpöä varastosta huoneistoon.

Lämpöä synnyttävän laitteen tulisija 2 käsittää suljetun laatikon, jonka sivuseinät on tehokkaan lämpöä luovuttavan pinnan lisäämiseksi tehty poimutetusta materiaalista. Laatikon pohjassa on arina 30, joka on yhteydessä tilan 31 kanssa, joka puolestaan sisältää tuhkalaati-kon 32.

Savutorvi on tavanomaiseen tapaan yhdistetty tulisijaan tämän korkeimmalla sijaitsevan osan kautta. Savutorven alaspäin ulottuva pidennetty osa 22' ulottuu kuitenkin tulisijan 2 takasivua pitkin avautuen tuhka-laatikkoa varten tarkoitettuun tilaan 31. Tulisijan yläosassa on savu-pelti 33, jonka välityksellä· yhteyd ylöspäin tulisijan ja savutorven 22 välillä voidaan sulkea. Palamisen tapahduttua vedetään polttokaasut siten ulos alaspäin arinan 30, tilan 31 ja savutorven pidennetyn osan 22' kautta. Laite tulisijasta tulevan savukaasun virtaussuunnan kääntämiseksi on lähinnä tarkoitettu käytettäväksi silloin, kun kysymys on avoimilla luukuilla varustetusta kamiinasta grillausta varten, jolloin grillattavien tavaroiden nokeentuminen vältetään.

6 61086

Tulisija on etupäässä tarkoitettu toimimaan ulkoapäin tulevalla ilman-syötöllä ja sisältää siitä syystä erityisen ilmansyöttölaitteen. Halutun polttotaloudellisuuden saavuttamiseksi on luukkujen 3 oltava suljettuina palamisen aikana. Koska luukut on valmistettu lasista, tulee säteilylämpö tästä huolimatta käytetyksi hyväksi.

Polttoilma on tarkoitettu otettavaksi sisään numerolla 34 merkityn kanavan kautta, joka avautuu tuhkalaattikkotilaan 31,josta polttoilma syötetään arinan kautta tulisijaan.

Tulisijan 2 suuaukon molemmilla puolilla ulottuvat, kuten kuvasta 5 käy ilmi, tuhkalaatikkotilasta lähtevät raoilla tai aukoilla varustetut pystysuorat kanavat 35, joiden kautta lisäilmaa voidaan syöttää tulisija-tilaan. Tällä tavoin virtaavan ilman tehtävänä on mm. tulisijan luukkujen 3 jäähdyttäminen ja palamisen varmistaminen, jos arinan kautta ei pääse virtaamaan ilmaa siihen kerääntyneen tuhkan johdosta.

Tehokkaan vedon saavuttamiseksi ja savukaasujen liian voimakkaan jäähtymisen estämiseksi on tärkeää, että lämmön talteenottoa jostain erityisestä savutorven osasta ei suoriteta niin suuressa määrin, että savukaasun lämpötila lähestyy kastepistettä tai alittaa sen, so. lämpötilan, jossa tiivistyminen nesteeksi voi tapahtua. Koska ilmatuuletin 21 on varustettu säätölaitteella 36, voidaan kamiinan ja savupiippu-päällyksen kautta syötettävän ilman määrää sekä myös nopeutta säätää. Säätölaitetta 36 ohjataan termostaattilaitteen 37 avulla, joka ilmaisee savukaasun lämpötilan ja säätää tuulettimen kapasiteetin, niin että sopiva savukaasun lämpötila pidetään yllä palamisen voimakkuudesta riippumatta.

On ilmeistä, että kanavien 7 ja 8 ja vastaavasti 19 ja 20 yhteyteen voidaan liittää johtojen ja kanavien muodostama järjestelmä lämmitetyn tai jäähdytetyn ilman siirtämiseksi eri huoneisiin esiintyvän tarpeen mukaisesti.

Kamiinaa voidaan luonnollisesti käyttää lämpölähteenä myös suoraa lämmitystä varten, jolloin ilman annetaan virrata sisään kummassakin jalassa olevien luukkujen kautta ja virrata ulos savutorven päällyksessä olevien luukkujen välityksellä, niin että säätölaite määrää luovutettavan lämpömäärän.

Piirustuksisa on esitetty (mitä kamiinaan, kanavajärjestelmään ja 61086 akkumulaattoriin tulee) vain eräs suositeltava sovellutusmuoto. On ilmeistä, että kamina ja savupiippu voidaan muodostaa monella eri tavalla. On olennaista, että ne sisältävät tilat, joiden kautta ilma voi virrata ja samalla lämmetä.

Akkumulaattorin kanssa yhteydessä oleva kanavajärjestelmä voi, kuten on esitetty, olla yksi ja sama varastointia ja varastoinnin purkamista varten, mutta voidaan käyttää myös täysin tai osittain erillisiä jär-j estelmiä.

On huomattava, että lämpöakkumulaattori voi myös sisältää olomuodoltaan muuttuvia aineksia, kuten esimerkiksi tiettyjä suoloja, jotka lämmityksen ja lämmön vastaanoton yhteydessä sulavat ja jäähdytyksen ja lämmön luovutuksen yhteydessä jähmettyvät.

Lämmityslaitetta voidaan käyttää ainoana lämmönlähteenä, mutta tärkein käyttöalue sillä lienee kuitenkin lisälämmönlähteenä sähkölämmityksellä varustetuissa rakennuksissa. On tunnettua, että lämmitysjärjestelmä, jossa käytetään halpaa sähköenergiaa eli ns. yövirtaa lämpöakkumulaattor ien lämmitykseen, on käyttökustannuksien suhteen huomattavasti edullisempi kuin suoralämmitysjärjestelmä. Merkityksellinen käyttöalue keksinnön mukaista lämmityslaitetta varten on juuri lisälämmönlähteenä toimiminen tällaisilla sähkölämmitteisillä akkumulaat-torijärjestelmillä varustetuissa rakennuksissa. Sen avulla, että akku-mulaattori varustetaan sopivilla sähköisillä lämpöelementeillä, voidaan yhtä ja samaa akkumulaattoria käyttää sekä sähkölämmitykseen että polttamalla tapahtuvaan lämmitykseen.

Keksinnön mukaista lämmityslaitetta voidaan käyttää sähkölämmityksen yhteydessä tarkoituksenmukaisella tavalla, kun palamisen yhteydessä sen johdosta, että yön aikana latautuneen akkumulaattorin lämpövaiku-tus alkaa vähentyä, voidaan saavuttaa sopiva huonelämpötila tarvitsematta kuormittaa sähköverkkoa kalliin sähkön aikana.