SE420529B

SE420529B - Device related to heating of compartments

Info

Publication number: SE420529B
Application number: SE8001365A
Authority: SE
Inventors: L O Andersson; K G Bernander
Original assignee: Straengbetong Ab
Priority date: 1980-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1981-10-12
Also published as: FI62723C; FI810490L; NO810560L; SE8001365L; NO150333B; DK77381A; FI62723B; NO150333C

Abstract

The present invention relates to a device related to heating of compartments, where the heating is at least partly performed by means of air being heated by a source of heat in a heat exchanger device, whereby the compartment has a roof structural floor of concrete plates with a plurality of through flow channels for air. Known devices of said type are often used for heating of smaller houses or compartments, and the source of heat may then be constituted by wood stoves, open hearths or similar. The temperature of the hot air succeeding heat exchange with the combustion gases thereby often becomes very high, up to 80 degrees centigrade, and it is air of this temperature, which is to be introduced into the compartment to be heated. In a continuous heating, an air temperature at this level is too high to be utilised in a decent way by direct introduction into the compartment. Further, risk is present for the temperature even exceeding 80 degrees centigrade such that risk of fire will occur. These disadvantages are eliminated by the heated air being carried through a system of channels 7, 13 in a concrete structural floor 6, and at the introduction into the system of channels being firstly cooled in a channel section 8 insulated from the concrete. <IMAGE>

Description

15 20 25 30 35 40 &9@1.365~9 2 ledes bort i skorsten berikas med friskluft eventuellt via termo- statstyrning eller på annat sätt bringas att ej komma i närheten av brännbart material. 15 20 25 30 35 40 &9@1.365~9 2 is led away in the chimney, enriched with fresh air, possibly via thermostat control or in some other way brought not to come close to combustible material.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att undvika nu nämn- da olägenheter och sörja för att luft med lämplig temperatur in- föres i utrymmet. Vidare ger föreliggande uppfinning den fördelen att värmeenergin upplagras, vilken värmeenergi kan tillgodogöras sedan eldhärden i värmekällan slocknat.The object of the present invention is to avoid the aforementioned inconveniences and to ensure that air with a suitable temperature is introduced into the space. Furthermore, the present invention provides the advantage that the heat energy is stored, which heat energy can be utilized after the fire hearth in the heat source has gone out.

Det för uppfinningen känneteoknande är att värmeväxlaranord- ningens luftsida är ansluten till genomströmningskanalerna via ett i bjälklagsskivan förlagt kanalstycke, som är värmeisolerat mot betongbjälklaget så att luft av hög temperatur kan införas i kanalstycket och avsvalna innan den införs i genomströmningskana- lerna för direkt värmeutbyte med betongen.The characteristic of the invention is that the air side of the heat exchanger device is connected to the flow channels via a channel piece placed in the floorboard, which is heat-insulated against the concrete floor so that high temperature air can be introduced into the channel piece and cooled before it is introduced into the flow-through .

I det följande kommer en utföringsform av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningsfigurer.In the following, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawing figures.

Fig. 1 visar därvid schematiskt ett delsnitt av ett takbjälk- lag och en värmekälla för ett utrymme, vilken värmekälla är place- rad lågt i utrymmet. _ I Fig. 2 visar ett tvärsnitt efter linjen II-II i fig. 1 och visande snitt genom kanalstycket. j Fig. 3 visar schematiskt i planvy ett snitt genom takbjälk- laget enligt fig. 1. ' a I fig. 1 visas schematiskt en värmekälla 1. Denna värmekälla kan t ex utgöras av en braskamin med en eldstad 2 och ett utrymme 3 i vilken luft införes t ex vid 4. Luften uppvärmes genom indi- rekt värmeväxling med rökgaserna i eldstadsutrymmet 2. Ej visat förefinnes givetvis en skorsten från värmekällan och praktiskt är att tillgodogöra sig rökgasernas värme genom att låta luften vär- meväxla indirekt med skorstenen. Den schematiska värmekällan l kan således sägas innefatta såväl förbränningsutrymme som skorsten och därtill värmeväxlarutrymmen med dessa organ.Fig. 1 schematically shows a partial section of a roof beam layer and a heat source for a space, which heat source is placed low in the space. In Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1 and showing a section through the channel piece. Fig. 3 shows diagrammatically in plan view a section through the roof beam layer according to Fig. 1. 'a Fig. 1 schematically shows a heat source 1. This heat source can for instance consist of a wood-burning stove with a fireplace 2 and a space 3 in which air is introduced, for example at 4. The air is heated by indirect heat exchange with the flue gases in the fireplace space 2. Not shown is of course a chimney from the heat source and it is practical to utilize the flue gas heat by allowing the air to exchange heat indirectly with the chimney. The schematic heat source 1 can thus be said to comprise both combustion space and chimney and in addition heat exchanger spaces with these means.

Den av värmekällan uppvärmda luften ledes i en isolerad ka- nal 5 till ett takbjälklag eller golv i form av betongskivor 6.The air heated by the heat source is led in an insulated duct 5 to a ceiling floor or floor in the form of concrete slabs 6.

I betongskivorna förefinnes ett flertal genomströmningskanaler 7 (se fig. 3). Från kanalen 5 införes nu luften i ett i en av kana- lerna 7 inlagt rörstycke 8, som består av ett plåtrör. Rörstycket 8 ligger på ej visade stöd så att spalt bildas i kanalen 7, se också fig. 2. I spalten är inlagd en isolering 9, som sträcker sig utefter rörstycket en viss sträcka, t ex A-B i beroende av hur 10 15 20 25 39 35 40 8601365-9 3 mycket man avser isolera rörstycket 8 mot betongskivan 6. Avsikten är således att undvika för hög och farlig temperatur hos betong- skivan i detta område. Från punkten C till punkten D kan sedan isoleringen 9'göras mindre effektiv medan lufttemperaturen blivit lägre och en större värmeövergång till betongskivan kan tillåtas och är lämplig så att temperaturfördelningen över skivan blir så jämn som möjligt. Av fig. 1 framgår att efter punkten D rör- stycket 8 ej längre är isolerat av annat än luftspalten mot kana- lens 7 insida. Av beskrivningen framgår således att rörstycket 8 är isolerat med avtrappande isoleringseffekt och detta kan vara utfört stegvis såsom nu beskrivits eller alternativt mer eller mindre kontinuerligt.In the concrete slabs there are a plurality of flow channels 7 (see Fig. 3). From the duct 5, the air is now introduced into a pipe section 8 inserted in one of the ducts 7, which consists of a sheet metal pipe. The pipe piece 8 lies on supports not shown so that a gap is formed in the channel 7, see also Fig. 2. An insulation 9 is inserted in the gap, which extends along the pipe piece a certain distance, eg AB depending on how 35 40 8601365-9 3 it is intended to insulate the pipe section 8 against the concrete slab 6. The intention is thus to avoid too high and dangerous a temperature of the concrete slab in this area. From point C to point D, the insulation 9 'can then be made less effective while the air temperature has become lower and a larger heat transfer to the concrete slab can be allowed and is suitable so that the temperature distribution over the slab is as even as possible. Fig. 1 shows that after point D the pipe section 8 is no longer insulated by anything other than the air gap towards the inside of the duct 7. From the description it thus appears that the pipe piece 8 is insulated with a tapering insulating effect and this can be carried out step by step as now described or alternatively more or less continuously.

Denna utformning av kanalstycket 8 gör att den t ex till 800 uppvärmda luften som inkommer i punkten A under sin strömning genom kanalstycket nedkyles till väsentligt lägre temperatur så att vid punkten E, dvs. slutet av kanalstycket, luften fortsätt- DiIIQSViS kan leÖaS genOm qenomströmningskanalerna 7 i direkt beröring med betongen utan att betongskivan får för hög temperatur.This design of the duct piece 8 means that the air heated to, for example, 800 which enters the point A during its flow through the duct piece is cooled to a substantially lower temperature so that at the point E, i.e. end of the duct piece, the air continues- DIIIQSViS can be read through the flow channels 7 in direct contact with the concrete without the concrete slab getting too high a temperature.

I fig. 3 exemplifieras schematiskt strömningsvägen genom en betongskiva. Luften uppkommer således vid punkten A och strömmar till höger genom kanalstycket 8. I högre änden av betongskivan och således efter punkten E har luften erhållit sådan temperatur att den direkt kan tillåtas strömma i kontakt med betongskivan.In Fig. 3, the flow path through a concrete slab is schematically exemplified. The air thus arises at point A and flows to the right through the channel piece 8. At the higher end of the concrete slab and thus after point E, the air has obtained such a temperature that it can be allowed to flow directly in contact with the concrete slab.

Luften får därvid vända och överströmma i nästa kanal 7 och detta illustreras med pilen 10. Hur överströmningen från kanal- stycket 8 till den första genomströmningskanalen sker har inte i detalj visats men kan enkelt ske enbart genom en tvärförbindelse mellan kanalstycket 8 och första kanalen 7. Luften strömmar nu vidare och nu till vänster enligt pilen ll och vänder vid en i vänstra änden visad pil 12. Luften har nu nedkylts ytterligare och betongen har uppvärmts.The air is then allowed to turn and overflow in the next channel 7 and this is illustrated by the arrow 10. How the overflow from the channel section 8 to the first flow channel takes place has not been shown in detail but can easily take place only through a cross connection between the channel section 8 and the first channel 7. The air now flows on and now to the left according to arrow ll and turns at an arrow 12 shown at the left end. The air has now cooled further and the concrete has been heated.

I det följande strömmar sedan luften fram och åter genom öv- riga genomströmningskanaler 7 och enligt med pilarna antydda rikt- ningar. Till sist kommer luften att ha passerat genom den sista av genomströmningskanalerna, som betecknas med 13. Luften har nu hunnit till punkten F och strömmar ut från kanalen 13 enligt pilen 14.In the following, the air then flows back and forth through other flow channels 7 and according to directions indicated by the arrows. Finally, the air will have passed through the last of the flow channels, denoted by 13. The air has now reached the point F and flows out of the channel 13 according to the arrow 14.

Alternativt till som nu beskrivits i anslutning till fig. 3 kan den första kanalen 7 och rörstycket 8 ha sådan inbördes längd att luften kan ledas ut i denna kanal 7 innan den får vända in i 10 15 20 25' 30 35 40 4 nästföljande kanal 7. Vidare kan man seriekoppla flera av de utan rörstycken 8 försedda kanalerna 7 (gruppen S) så att dessa sträcker sig från ett utrymme in till ett intilliggande.As an alternative to what has now been described in connection with Fig. 3, the first duct 7 and the pipe piece 8 can have such a mutual length that the air can be led out into this duct 7 before it is allowed to turn into the next duct 7. Furthermore, several of the channels 7 (group S) provided without pipe sections 8 can be connected in series so that these extend from a space into an adjacent one.

Det är nu ändamålet med uppfinningen att åstadkomma att luft- temperaturen vid punkten F är av behagligt gradtal för att luften skall kunna införas i utrymmet. Beräkningar visar att luften nu t ex kan ha en temperatur av 230 och att betongskivan uppvärmts så att den har en högre temperatur men på grund av massan förefin- nes ett väsentligt värmeinnehåll i betongskivan. Det skall obser- Kveras att en jämn yttemperatur erhålles på betongskivan på grund av luftströmmens fram- och återgående riktning genom skivan samt betongens goda ledningstal.å I Såsom variant av den nu beskrivna utföringsformen kan t ex angivas att kanalsystemet i betongskivorna kan ordnas så att viss genomströmning av skivor sker parallellt och vidare kan man tänka sig att uppvärmd luft tillföras såväl ett takbjälklag som ett golvbjälklag så att både golv och tak får ackumulera värme i ka- naler. Vidare skall inses att flera olika värmekällor än den nu beskrivna kan komma till användning och som exempel härpå kan näm- nas solvärmeväxlare, överskott från industri etc.It is now the object of the invention to provide that the air temperature at point F is of a pleasant degree so that the air can be introduced into the space. Calculations show that the air can now, for example, have a temperature of 230 and that the concrete slab has been heated so that it has a higher temperature, but due to the mass there is a significant heat content in the concrete slab. It should be noted that an even surface temperature is obtained on the concrete slab due to the reciprocating direction of the air flow through the slab and the good conductivity of the concrete.å I As a variant of the embodiment now described, it can be stated that the duct system in the concrete slabs can be arranged throughput of panels takes place in parallel and furthermore it is conceivable that heated air is supplied to both a roof floor and a floor floor so that both floor and ceiling can accumulate heat in ducts. Furthermore, it should be understood that several different heat sources than the one now described can be used and as examples this can be mentioned solar heat exchangers, surpluses from industry, etc.

Uppfinningens funktion-och fördelar kan sammanfattas som så att vid uppvärmningen av ett nedkylt utrymme, strålningsenergin från värmekällan uppvärmer luften i utrymmet medan den luft, som passerar värmeväxlaren erhåller högre temperatur och har som förs- ta uppgift att uppvärma takbjälklaget;-dvs. betongskivorna. Den .luft som därvid strömmar ut från takbjälklaget vid punkten C kan således ha väsentligt låg temperatur och under behaglig bostadstemperatur. Under hand kommer emellertid betongskivorna i takbjälklaget att uppvärmas och under motsvarande tid kan strål- ningsenergin ha fört upp luftens temperatur i utrymmet till behag- ligt lämplig temperatur och om därvid eldstaden utgöres av en ka- min eller brasa kan man låta släcka ner eldstaden, varvid tak- bjälklaget ombesörjer den fortsatta temperaturhållningen; dvs. man låter strålningsenergin från eldstaden avta. Olika former av reglermöjligheter föreligger och detta kan lämpligen ske gew _ nom att spjäll insättes i kanalerna 7 och 13 för reglering av lufthastigheten eller kan spjäll och sidogrenande kanaler an- ordnas så att vissa kanaler avstänges för genomströmning av upp- värmd luft eller kan luften tillåtas utströmma från takbjälkla~ get i en punkt före den i fig. 3 visade punkten F. Luften kan 10 8001365-9 5 således tillåtas strömma en längre eller kortare väg genom tak- bjälklaget innan den föres ut i utrymmet. Vidare skall inses att luftens hastighet kan regleras med hjälp av en fläkt men även självcirkulation kan vara tänkbar. Det är uppenbart att anord- ningeh t ex är lämpad när uppvärmning sker med hjälp av en sol- cell emedan då solens momentana uppträdande och värmealstring kan tillgodogöras genom att energin upplagras i takbjälklaget i stället för att direkt tillföras utrymmet såsom idag är vanligt.The function and advantages of the invention can be summarized as such that when heating a cooled space, the radiant energy from the heat source heats the air in the space while the air passing the heat exchanger obtains a higher temperature and has the first task of heating the ceiling joist; the concrete slabs. The air which then flows out from the roof floor at point C can thus have a substantially low temperature and below a comfortable living temperature. Eventually, however, the concrete slabs in the roof floor will be heated and during the corresponding time, the radiant energy may have raised the air temperature in the room to a pleasantly suitable temperature, and if the fireplace consists of a stove or fire, the fireplace can be extinguished. the roof floor ensures the continued temperature maintenance; i.e. you let the radiant energy from the fireplace decrease. Various forms of control possibilities exist and this can suitably be done by inserting dampers in the ducts 7 and 13 for regulating the air speed or dampers and side-branching ducts can be arranged so that certain ducts are shut off for the flow of heated air or the air can be allowed outflow from the roof beam layer at a point before the point F shown in Fig. 3. The air can thus be allowed to flow a longer or shorter path through the roof beam layer before it is carried out into the space. Furthermore, it should be understood that the speed of the air can be regulated by means of a fan, but self-circulation can also be conceivable. It is obvious that the device is, for example, suitable when heating takes place with the aid of a solar cell, since the sun's instantaneous appearance and heat generation can be utilized by storing the energy in the roof joist instead of being directly supplied to the space as is usual today.

Gemensamt och vad som skall uppmärksammas är alltså att man kan tillåta att luften i värmekällan gives en mycket högre temperatur men utan risk att brandfara kan uppträda mellan utrymmet omslutande byggnadskonstruktion aldrig bringas i direkt kontakt med den så uppvärmda luften.Common and what should be noted is that it is possible to allow the air in the heat source to be given a much higher temperature but without risk of fire can occur between the space enclosing building construction never brought into direct contact with the so heated air.

Claims

89-91365-9 6 PATENT REQUIREMENTS:

A device for heating space, wherein the heating is carried out at least in part by means of air, which is heated by means of a heat source in a heat exchanger device, the space having a ceiling joist or floor joist of concrete slabs with a plurality of flow channels for the air, characterized in that the heater to the flow channels (7) via a channel piece (8) placed in the floorboard, which is heat insulated against the concrete floor (6) so that high temperature air can be introduced and cooled before it is introduced into the flow channels (7) for direct heat exchange with the concrete.

Device according to Claim 1, characterized in that the insulation (9,9 ') is designed with a stepped insulation effect in the longitudinal extent of the pipe section (8).

Device according to claim 1, characterized in that the channel piece consists of a plate channel (8) inserted in the hollow channel (7) in the floorboard (6) with a gap between the plate channel and the hollow channel.

Device according to claim 3, characterized in that the gap between the sheet metal channel and the inside of the channel contains heat-insulating material T. so adapted that the heat exchange between sheet metal channel (8) and the concrete slab is given the desired distribution.

Device according to claim 3, characterized in that (the column contains flowing air.