DE2225253B2 - Luftheizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftheizgerät mit einem Wärmetauscher, der aus einer Anzahl von in parallelen Reihen angeordneten vertikalen Rippenrohren besteht, die sich quer zur Strömungsrichtung der von einem Gebläse geförderten Luft erstrecken, deren untere Enden mit einem gemeinsamen Brennerkasten mit darin angeordneten Brennern und deren obere Enden mit einem gemeinsamen Rauchgaskasten verbunden sind.

Ein solches Luftheizgerät ist z. B. in der NL-OS 66 13 393 beschrieben. Bei diesem bekannten Luftheizgerät ist den vertikalen Rippenrohrreihen ein einziger, im Brennerkasten angeordneter Brenner zugeordnet. Dadurch ergibt sich eine ungleichmäßige Gasstromverteilung durch die Rippenrohre, was zu einer ungleichmäßigen Erhitzung der quer zu den Rippenrohren geführten Luft führt.

Die der Erfindung zugrundeligende Aufgabe wird darin gesehen, das bekannte Luftheizgerät so auszubilden, daß die aus dem Heizgerät austretende Luft ohne Verwendung eines Mischvorgangs ein gleichförmiges Temperaturfeld hat, dessen Temperatur einstellbar ist. Die Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennzeichen des Patentanspruches 1 zusammengefaßt. Die Unteransprüche beschreiben eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftheizgerätes.

Das erfindungsgemäße Luftheizgerät hat den Vorteil, daß durch die wahleise Beheizung der Reihen von Rippenrohren der quer zu den Rippenrohren strömenden Luft pro Volumeneinheit im wesentlichen die gleiche Wärmemenge zugeführt wird, so daß jedes Volumenelement der aus dem Wärmetauscher austretenden Luft im wesentlichen die gleiche Temperatur hat, also ein homogenes Temperaturfeld erreicht wird, dessen Temperatur durch die wahlweise Zu- und Abschaltung von Reihen der beheizten Rippenrohre regelbar ist, ohne daß die Homogenität des Temperaturfeldes verlorengeht.

Γ^ι« Frf tn*-liir»rr xxtwrt nnVtnnri Hot- 7iinphÄriCTPn 7»* tr» K-nungen an einem Ausfuhrungsbeispiel weiter erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen vertikalen Schnitt eines Luftheizgerätes, das mit den Kanälen einer Zentralluftheizanlage verbunden ist, und

F i g. 2 einen vertikalen Schnitt des Luftheizgerätes nach F i g. 1 unter einem rechten Winkel gegenüber dem Schnitt nach F i g. 1.

Das in den Figuren wiedergegebene Luftheizgerät κι hat einen mit Isolationsmaterial bekleideten Blechmantel 1, der alle wesentlichen Teile umschließt Der wichtigste Teil ist der Wärmeaustauscher, welcher aus einer Mehrzahl von parallel angeordneten Reihen von vertikalen Rippenrohren 2 besteht Mit Rippenrohren is sind hier nicht nur einfache, gerade, mit scheibenförmigen oder schraubenlinienförmigen Flanschen versehene Rohre gemeint, sondern alle Rohrtypen, welche zwischen durch ihren Innenraum hindurchgehenden Verbrennungsgasen und an ihrer Außenseite entlang

geführter Luft Wärme übertragen können, wie Rohre mit wellenförmig profilierter Wandung.

In der beschriebenen Ausführungsform besteht der Wärmeaustauscher aus drei Reihen von je drei Rohren. Um die Serien-Produktion zu vereinfachen, wird das

2> Luftheizgerät, soweit möglich, immer mit drei Rohrgruppen geliefert. Dje Leistung der einzelnen Luftheizgeräte wird durch Änderung der Rohrzahl pro Reihe den Erfordernissen angepaßt. Jede Reihe kann zwei, drei oder vier Rohre umfassen.

«ι Unter dem Wärmeaustauschkasten, welcher die Rippenrohre 2 enthält, ist ein Brennerkasten 5 angeordnet, der für jede Rohrreihe des Wärr.ieaustauschers einen Brenner 4 enthält. Die Brenner 4 liegen parallel nebeneinander im Brennerkasten 5 und jeder

J5 Brenner hat an der Oberseite eine Reihe von Auslaßöffnungen 3, welche sich koaxial unter den zugehörigen Rippenrohren 2 erstrecken. Auf der Oberseite des die Rippenrohre 2 enthaltenden Austauschkastens ist ein für alle Rippenrohre 2 gemeinsamer Rauchgaskasten 6 angeordnet.

An zwei einander gegenüberliegenden Seitenkanten der aus Brennerkasten 5, Wärmeaustauschkasten mit Rippenrohren 2 und Rauchgaskasten 6 bestehenden Einheit sind Luftkästen 7 und 8 angeordnet, welche zum Einlaß bzw. Auslaß der Umlaufluft dienen. Das Gaszuleitrohr mit einer Thermostatregelung 9 ist an der Vorderseite der Einheit angeordnet An der Rückseite der Einheit ist ein Verbrennungslufteinlaßkanal 10 angeordnet. Dies ergibt eine einfache und übersichtliche

■><) Einteilung.

In der wiedergegebenen Ausführungsform erstreckt sich der Verbrennungslufteinlaßkanal 10 vom Brennerkasten 5 an der Rückseite des Wärmeaustauschers entlang nach oben und schließt an der Oberseite des

γ, Wärmeaustauschers, und zwar an dessen Rückseite, an einem kombinierten Anschlußstück für den Verbrennungslufteinlaß 11 und Rauchgasauslaß 12 an. Wenn kein kombinierter Verbrennungslufteinlaß- und Rauchgasauslaßanschluß beabsichtigt wird, kann das hintere Ende des Rauchgaskastens 6 mit einem Schornstein verbunden und der Verbrennungslufteinlaßkanal 10 ganz weggelassen werden, oder sich vom Brennerkasten nur bis zur halben Höhe des Wärmeaustauschers nach oben erstrecken. Die zwei Luftkästen 7 und 8

M haben einen untereinander gleichen rechteckigen Querschnitt und sind an ihren seitlichen Außenkanten verschlossen, so daß die Umlaufluft in Fig. 1 sowohl \/r\n r#»<-»litc narh linkt alc \ιλγ> linL-c rtonU ranUtp -.,,.;<-,-.U^,-.

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den Rippenrohren 2 hindurchgeführt werden kann. Der Luftkasten 7 hat in der Oberwand eine Anschlußöffnung 22 und in der Unterwand eine Anschlußöffnirng 23. Der Luftkasten 8 hat in der Oberwand eine AnschluBöffnung 24 und in der Unterwand eine AnschluBöffnung 25. Die öffnungen 22 und 24 sind untereinander gleich ausgebildet, ebenso wie auch die öffnungen 23 und 25. Die öffnungen 22, 23, 24 und 25 sind je mit einem Umfangsflansch mit mehreren Löchern versehen, so daß sie wahlweise je mit einem Umlaufluftkanal oder einem Lüfterauslaß verbunden werden können, welche mit entsprechenden Flanschen und Löchern versehen sind. Wenn z. B. das Luftheizgerät im höchsten Stockwerk eines Gebäudes aufgestellt wird, empfiehlt es sich normalerweise, den Luftabnahmekanal 26 mit der unteren Auslaßöffnung 23 oder 25 zu verbinden. Wenn aber das Luftheizgerät im Keller eines Gebäudes aufgestellt wird, wird der Luftabnahmekanal 26 normalerweise mit einer oberen Auslaßöffnung 22 oder 24 verbunden. Der Auslaß des Lüfters 27 wird immer mit demjenigen Luftkasten verbunden, an dem keine Umlaufluftabnahmeleitung angeschlossen ist. Der andere Auslaß dieses Luftkastens wird dann durch einen blinden Deckel verschlossen, wie es oben rechts in Fig. 1 für die Auslaßöffnungen 24 angegeben ist. Die durch den Lüfter aus den zu erwärmenden Räumen abgesaugte Luft wird also immer durch den Lüfter in einen Luftkasten ausgeblasen, der keinen anderen Auslaß als den sich quer durch den Wärmeaustauscher hindurch erstreckenden Querkanal hat, so daß diese Luft zur erneuten Aufwärmung den Wärmeaustauscher durchläuft und dann in den anderen Luftkasten hineinströmt, aus dem sie an Oberseite oder Unterseite oder gegebenenfalls zugleich an Unterseite und Oberseite abgenommen werden kann. In F i g. 1 saugt der Lüfter 27 die Luft an der Unterseite des rechten Luftkastens 8 an, dann strömt die Luft in den linken Luftkasten 7 über und wird aus diesem Luftkasten links unten durch die Luftabnahmeleitung 26 abgenommen. Die Oberseite des linken Luftkastens 7 in F i g. I ist durch einen Deckel verschlossen, der mit einem Dampfauslaß 31 eines Wasserbehälters 29 zur Befeuchtung der erwärmten Luft versehen ist.

An der Saugseite des Lüfters 27 ist ein Filtertuch oder -drahtgeflecht 28 zum Auffangen des in der aus den Räumen zurückgesaugten Luft mitgeschleppten Staubes angeordnet. Unter normalen Umständen genügt es, diesen Filter jährlich einmal zu reinigen oder auszuwechseln.

In den Rippenrohren 2 sind Einsätze atigeordnet, um die Wärmeübertragung von den Rauchgasen an die Rippenrohre und über diese an die Umlaufluft zu verbessern. Diese Einsätze sind als schraubenförmige oder meanderförmige Blechstreifen ausgebildet, welche sich in Längsrichtung in den Rippenrohren 2 erstrecken. In der beschriebenen Ausführungsform sind die Einsätze als Doppelkegel 32,33 ausgebildet, welche frei ineinanderhängend in den Rippenrohren 2 angeordnet sind. Die Doppelkegel 32,33 sind aus hitzebeständigem Material gefertigt. Der äußere Kegel 32 hat am oberen Ende einige Ansätze, mit denen er frei auf der Oberkante des Rippenrohres 2 aufliegt. Dieser Kegel ist über seiner Länge mit einer großen Anzahl von Lochungen versehen. Die innere Kegel 33 ist geschlossen 'ind weist am oberen Ende gleichfalls einige Ansätze auf, mit denen er frei hängend im äußeren Kegel 32 angeordnet ist. Die Kegel 32, 33 hängen also mit der Spitze nach unten frei 1111 Rippenrohr 2, Su uaß Sic SiCu unbehindert ausdehnen können. Sie füllen einen beträchtlichen Teil der Rippenrohrlänge aus, wobei die Kegellänge derart gewählt ist, daß in der Längsrichtung der Rippenrohrwandung eine vergieichsmäßige Wär-■5 mebelastung erzielt wird. Weiter werden die Rauchgase durch die Einsätze gezwungen, an der Rohrwandung entlangzuströmen. Die hohe Temperatur der Kegelflächen erhöht die Strahlungsemission, und die Strömung wird turbulent, so daß eine intensive Mischung und eine

ίο verbesserte Wärmeübertragung erzielt wird.

Unter jeder durch eine einzelne sich quer zur Lufströmung im Wärmeaustauscher erstreckende Rippenrohrreihe gebildeten Gruppe ist ein gemeinsamer Brenner 4 angeordnet, dessen Oberseite mit einer Reihe

ι·, von Auslaßöffnungen 3 versehen ist, welche koaxial unter jedem zugehörigen Rippenrohr 2 liegen. Diese Öffnungen sind in einem scheibenförmigen Teil angeordnet, das einen etwas kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Einlaßöffnung des zugehörigen Rippenrohres 2 hat Die perforierte Scheibe besteht aus einer Anzahl von parallelen Wellenstreifen, welche durch gerade Trennstreifen voneinander getrennt sind, wie es an sich für sogenannte Bandbrenner bekannt ist. Dieser Brennertyp hat den Vorteil, daß der durch die

2-i Wellenstreifen und geraden Streifen verschlossene Anteil der totalen Brenneröffnung, also das Verhältnis zwischen freiem Durchlaßquerschnitt und totaler Oberfläche der Brenneröffnung, leicht durch die Wahl von anderen Metallstreifentypen geändert werden

to kann. Außerdem können die verschiedenen Auslässe dieses Brenners durch einen schmalen Schlitz miteinander verbunden werden, wobei dieser Schlitz auch zum Teil durch Wellenstreifen und gerade Streifen verschlossen ist und das gleichzeitige Brennen der

js einzelnen Auslässe des Brenners 4 sicherstellt. Das Gehäuse des Brenners 4 kann als länglicher Kasten ausgebildet sein, in dem sich in Längsrichtung ein an beiden Enden offenes Rohr 34 erstreckt. Dieses Rohr hat in der Unterseite eine zentrale Öffnung 37, durch die sich das Gaszuleitungsrohr 35 erstreckt. Das Gaszuleitungsrohr 35 endet in einem T-förmigen Kopf, der an den beiden Enden eine Gasdüse 36 trägt.

Das Gaszuleitungsrohr 35 ist mit einer Regelung 9 verbunden, die ein elektromagnetisch betätigtes Abschlußventil enthält Wenn das Ventil geöffnet ist, strömt das Gas aus den beiden Gasdüsen 36 in das Rohr 34 hinaus und wird mit der Verbrennungsluft vermischt, die aus dem Verbrennungslufteinlaßkanal in den Brennerkasten 5 hereinströmt. Wenn das Gemisch aus

% den Auslaßöffnungen 3 des Brenners austritt, wird es durch eine Zündflamme gezündet, welche für alle Auslaßöffnungen eines bestimmten Brenners und unter Umständen auch für alle Brenner des Heizgerätes gemeinsam sein kann, wenn nämlich zwischen den

v\ Brennern kleine Flammübertragungsrohre angeordnet sind.

Nach einem wichtigen Aspekt der Erfindung ist für die einzelnen Brenner eine Regelung vorgesehen. Diese Regelungen sind mit einem nicht dargestellten Zimmerthermostat verbunden. Dieser ist als Mehrstufenthermostat ausgebildet. Die einzelnen Ventile der Brenner 4 sind mit den einzelnen Stufen des Mehrr«ufenthermostates verbunden, wobei diese Stufen derart eingestellt sind, daß sie die zugehörigen Ventile nacheinander bei ansteigenden Temperaturen öffnen und schließen. Es wird also jede einzelne Rohrgruppe des Wärmeaustauschers durch eine einfache Ein-Aus-TcgciUng geregelt. Weil äbcT die äüicinäriucTiöigcnuen

Rohrgruppen stufenweise bei ansteigenden Temperaturen zu- und abgeschaltet werden, kann das praktische Ergebnis fast einer Proportionalregelung gleichgesetzt werden. Bei einer Luftheizung ist eine Proportionalregelung wünschenswert, weil die Umlaufluft einen kleinen Wärmeinhalt hat, aber eine eigentliche Proportionalregelung, wobei z. B. der Druck des in den Brennern zugeführten Gases allmählich gedrosselt werden kann, kompliziert und unzuverlässig ist. Durch die Stufenregelung können die Vorteile einer Proportio- ι nairegelung unter Vermeidung ihrer Nachteile genutzt werden. Andererseits wird aber auch der Nachteil einer einfachen Ein-Aus-Regelung vermieden, nämlich daß beim erneuten Einschalten des Heizgerätes nach einem »Aus«-Zeitabschnitt die in den Leitungen vorhandene · kalte Luft in die zu erwärmenden Räume ausgeblasen wird. Bei der erfindungsgemäßen Stufenregelung kann nämlich der Thermostat derart eingestellt werden, daß mindestens eine Rohrgruppe des Wärmeaustauschers dauernd in Betrieb bleibt und die Thermostatstufen der weiteren Gruppe entsprechend den Erfordernissen regelmäßig zu- und abschalten. Dadurch wird vermieden, daß die Luft in den Leitungen ganz abkühlt.

Obwohl eine vollautomatische Regelung mittels eines Mehrstufenthermostates bevorzugt wird, ist bei einem aus drei Rohrgruppen zusammengesetzten Wärmeaustauscher eine sehr einfache Mehrstufenregelung möglich, welche teilweise von Hand betätigt wird. Bei dieser vereinfachten Ausführungsform wird ein Thermostat verwendet, der eine einzige Rohrgruppe regelt. Dabei sind Vorkehrungen getroffen, um diese Regelung von Hand zu einer anderen Rohrgruppe umzuschalten, derart, daß bei einer milden Außentemperatur eine einzige Rohrgruppe kontinuierlich in Betrieb ist und der Thermostat die zweite Rohrgruppe ein- und ausschaltet, wobei die dritte Rohrgruppe außer Betrieb bleibt, und bei einer kalten Außentemperatur derart umgeschaltet wird, daß zwei Rohrgruppen kontinuierlich in Betrieb

, sind und der Thermostat die dritte Rohrgruppe ein- und ausschaltet. Bei dieser vereinfachten Ausführungsform braucht man also außer eines üblichen Thermostates nur einen Handschalter in den Regelleitungen zwischen dem Thermostat und den Ventilen der einzelnen

. Brenner. F.s wurde gefunden, daß man bei dieser vereinfachten Ausführungsform in einem milden Klima den Handschalter jährlich nur einige Male zu betätigen braucht, nämlich am Anfang und am Ende der kalten Jahreszeit. Es ist aber selbstverständlich, daß bei stark

,. schwankenden Außentemperaturen eine vollautomatische Regelung mittels eines Mehrstufenthermostates bevorzugt wird.

Zusammenfassend schafft die Erfindung also ein Luftheizgerät, das zur Verbindung mit den Luftkanälen

, einer Zentralluftheizung an praktisch jeder Stelle einer Wohnung oder eines Raumes aufgestellt werden kann und eine einfache und zweckmäßige Temperaturregelung aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Luftheizgerät mit einem Wärmetauscher, der aus einer AnzahS von in parallelen Reihen angeordneten vertikalen Rippenrohren besteht, die sich quer zur Strömungsrichtung der von einem Gebläse geförderten Luft erstrecken, deren untere Enden mit einem gemeinsamen Brennerkasten mit darin angeordneten Brennern und deren obere Enden mit einem gemeinsamen Rauchgaskasten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reihe von Rippenrohren (2) ein mthrdüsiger Brenner (3, 4) zugeordnet ist und daß eine Thermostatregelung (9) für eine Zu- oder Abschaltung der einzelnen mehrdüsigen Brenner (3, 4), abhängig vom Abfall oder dem Anstieg der Lufttemperatur vorgesehen ist, wobei wenigstens ein Brenner (3,4) auf Dauerbetrieb geschaltet ist.

2. Luftheizgerät nach Anspruch !,gekennzeichnet durch drei Reihen von Rippenrohren (2), wobei die Thermostatregelung (9) mit den Brennern (3,4) von zwei Reihen von Rippenrohren (2) verbunden ist.

3. Luftheizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermostatregelung (9) einen Zweipunktregler aufweist, an den die Brenner (3,4) von Hand anschließbar sind.