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Speicherheizgerät mit steuerbarer Wärmeabgabe
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Speicherheizgerät für beliebige
Beheizung mit einer Speichermasse und statischer Entladung sowie mit steuerbarer
Wärmeabgabe.
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Unabhängig von der Art der Beheizung unterscheidet man generell Raumspeicherheizgeräte
mit steuerbarer und solche mit nicht steuerbarer Wärmeabgabe.
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Für steuerbare Wärmeabgabe sind die marktüblichen Speicherheizgeräte
für dynamische Entladung bekannt, bei denen die Hauptwärme durch Zwangskonvektion
entnommen wird. Ihr wesentlicher Nachteil besteht darin, daß die Staubpartikel der
Luft verbrennen, wenn diese an der hoch aufgeheizten Speichermasse beim Entladevorgang
vorbeistreicht.
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Die üblichen Speicherheizgeräte für statische Entladung, wie z.B.
Kachelöfen oder elektrisch beheizte Öfen mit Speichermasse, geben die gespeicherte
Wärme bereits während und nach der Aufheizung kontinuierlich ab und haben gewöhnlich
nur ein eingebautes öffen- und schließbares Konvektionsrohr, mit dem etwas Konvektionswärme
zusätzlich entnommen werden kann. Sie zählen damit jedoch nicht zu den Heizgeräten
mit steuerbarer Wärmeabgabe.
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Da Raumheizgeräte für statische Entladung über eine relativ große
Oberfläche verfügen müssen, sind die meisten Geräte neben der nicht steuerbaren
Wärmeabgabe durch- ungleichmäßige Temperaturverteilung in der Speichermasse und
damit auf der abstrahlenden Oberfläche gekennzeichnet. Bei einer mittleren Wärmeabgabe
von etwa
muß z.B. ein solches Heizgerät
-ca. 8m2 Oberfläche für eine übliche
Raumheizkapazität von 5oUQ kcl/h aufweisen. Die Wärmezufuhr zum-Gerät erfolgt aber
durch eine im Verhältnis zum Gesamtvolumen kleine Brennkammer, die bereits ca. 60%
der zugeführten Wärme umsetzt und an ihre nächste Umgebung abgibt. Bei elektrisch
beheizten Geräten für statische Entladung mit großer Oberfläche wird die Wärme durch
dünne Heizelementdrähte zugeführt, welche dann das gleiche Problem aufwerfen. Wegen
des schlecht leitenden Speichermaterials - üblcherweise Schamottesteine oder Keramik-
wird die gleichmäßige Wärmeverteilung besonders bei großen Geräten innerhalb der
Speichermasse erschwert. Daraus resultierend ergeben sich ungleichmäßige Oberflächentemperaturen
und eine entsprechend ungleichmäßige Abstrahltemperatur.
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Nachgeschaltete Rauchgaszüge innerhalb der Speichermasse können nur
eine annähernde Lösung dieses Problems erbringen, da für-das überwiegende Volumen
des Heizgerätes außerhalbdes Brennkammerbereiches nur noch ca. 40% der gesamten
zugeführten Heizenergie zur Verfügung stehen, die durch Konvektion von Rauchgasen
niedrigerer Temperatur aufgenommen werden und die umgebende Speichermasse entsprechend
weniger erwärmen als dies im Brennkammerbereich geschieht.
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Bisherige Speicherheizgeräte für statische Entladung haben damit den
Nachteil, daß das Problem der gleichmäßigen Wärmeverteilung meist ungenügend und
das der gesteuerten Abgabe der-Strahlungswärme gar nicht gelöst ist.
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Da die überwiegend durch Strahlungswärme vorgenommene Raumheizung
allgemein als die gesundeste und angenehmste gilt, liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Speicherheizgerät für statische Entladung mit gleichmäßiger, von der
Wärmeleitfähigkeit und Oberflächengröße der Speichermasse unabhängiger Temperaturverteilung
sowie mit wirtschaftlich realisierbarer Steuerbarkeit der Strahlungswärmeabgabe
zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Speichermasse
von stark wärmedämmenden und -reflektierenden Lamellenkörpern umgeben ist, die zu
verstellbaren Jalousien zusammengefaßt sind.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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In geschlossenem Zustand bewirken die Lamellenkörper durch Materialeigenschaften
und Reflexion sowohl die wirksame Wärmedämmung der aufgeheizten Speichermasse als
auch eine wirksame schräg reflektierte Strahlung und damit die schnelle Verteilung
der z.B. im eng begrenzten Brennkammerbereich ausgestrahlten höheren Wärme über
die ganze Oberfläche der Speichermasse hin. Dadurch wird es möglich, Zonen niedererer
Temperatur der Speichermassenoberfläche nicht nur durch Wärmeleitung innerhalb des
Speichermaterials, sondern auch von außen durch reflektierte Wärmestrahlen und Konvektion
aufzuheizen und so die gleichmäßige Temperaturverteilung zu beschleunigen bzw.
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überhaupt erst zu ermöglichen.
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Bei geöffnetem Zustand erlauben die Lamellenkörper je nach Öffnungsgrad
die ganze oder teilweise Freigabe der Wärmeabstrahlung von der Oberfläche der Speichermasse.
Durch ihre besondere Ausbildung, Flächenwinkel und reflektierendenEigenschaften
wird dabei trotz der Dicke der Lamellenkörper die vollständige Abstrahlung ohne
Reflexion zurück auf die Oberfläche der Speichermasse ermöglicht, wenn sich diese
Körper in entsprechender optimaler Stellung befinden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 in Draufsicht ein Prinzipschema eines erfindungsgemäßen
Speicherheizgerätes mit rechteckigem Grundriß und geschlossenen Jalousien,
Fig.
2 das Prinzipschema gemäß Fig. 1 bei geöffneten Jalousien, Fig. 3 einen Ausschnitt
aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung mit angedeutetem Wärmestrahlenverlauf, Fig.
4 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung mit angedeutetem Wärmestrahlenverlauf
und Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch das Speicherheizgerät
gemäß Figuren 1,2.
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Um die quaderförmige Speichermasse (1) sind im Abstand zu deren senkrechten
Oberflächen (1') die ebenfalls senkrecht verlaufenden Jalousien (2) angeordnet.
Sie bestehen aus den Dämmstoff-Lamellenkörpern (3), deren Oberflächen (3') z.B.
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aus stark reflektierender Folie bestehen und die um exzentrisch nach
außen verlegte Drehachsen (4) drehbar sind. Dadurch ergibt sich in geschlossenem
Zustand eine ununterbrochenef zickzackförmige Dämmwand etwa gleichmäßiger Dicke
in geeignetem Abstand von den Oberflächen (1') der Speichermasse gi), Hierbei können
die Oberflächen (1') sowohl aus der eigentlichen Speichermasse (1) als auch aus
einem diese umgebenden Blechgehäuse gebildet sein. In dem Raums der durch die von
den Lamellenkörpern (3) gebildeten Dämmwand und die Speichermasse (1) begrenzt ist,
kann sich die Luft im geschlossenen Kreislauf bewegen. Sie steigt durch Erwärmung
an heißen Stellen der Speichermasse (1) auf und erwärmt durch die hierdurch in Gang
gesetzte Zirkulation die Restflächen der Speichermasse (1) ebenfalls.
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Die Lamellenkörper (3) einer Jalousie (2) können in üblicher Weise
gemeinsam und parallel, z.B. durch eine nicht dargestellte
Schubstange,
die an jedem Körper (3) angreift, verstellt werden. Auch eine zentrale Verstellung
der Lamellenkörper (3) aller Jalousien (2) ist möglich.
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Jeder Lamellenkörper (3) hat vorzugsweise am oberen Ende eine feste,
am unteren Ende eine gleitende Lagerung der Drehachse (4), um die verzugsfreie Längendehnung
bei Erwärmung zu ermöglichen. Die jeweils an den Eck-en befindlichen -Lamellenkörper
einer Jalousie schlagen in der Stellung "geschlossen" gegen die fest eingebauten
Eckleisten (5) an, die aus Dämmstoff mit reflektierender Oberfläche bestehen. Jalousien
(2) und Eckleisten (5) zusammen bilden somit eine ununterbrochene Dämmschicht um
die gesamte Speichermasse (1) herum.
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Eine horizontale Anordnung solcher Jalousien ist ebenfalls denkbar,
jedoch hat die vertikale Anordnung beträchtliche Vorteile, da die hängende Ausführung
statische Probleme vermeidet. Zur Abdeckung der Jalousien (2) kann eine durchgehende
Verkleidung (6) aus wärmeabsorbierendem Material, z.B.
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vorgehängten Keramikplatten, vorgesehen werden.
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Die Praxis erweist, daß für Boden und Decke des Heizgerätes eine fest
eingebaute Teildämmung (15) -Fig. 5 - ausreicht, um bei geschlossenen Jalousien
(2) eine normgerechte Wärmespeicherung über Stunden hinweg zu ermöglichen.
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Fig. 2 zeigt die vier Jalousien (2) in voll geöffnetem Zustand.
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Es ist erkennbar, daß die Eckleisten (5) hier ebenfalls Anschläge
für die benachbarten Lamellenkörper (3) bilden.
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Gemäß Fig. 3 erfolgt im schematisch -angedeuteten Abstrahlbereich
(7) erhöhter Temperatur, wie er z.B. im Bereich einer Brennkammer oder eines elektrischen
Heizelementes auftritt, die Wärmestrahlenemission etwa wie mit Pfeilen dargestellt.
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Die regelmäßig zickzackförmig verlaufenden Oberflächen (3') der Lamellenkörper
(3) reflektieren die auftreffenden Strahlen
entsprechend den Gesetzmäßigkeiten
für Ein- und Ausfallwinkel. In den Bereichen (8) treffen die zurückgeworfenen Strahlen
wieder auf die Oberfläche (1') der Speichermasse (1) auf und werden je nach deren
reflektierenden Eigenschaften teils absorbiert, teils im entsprechenden Ausfallwinkel
reflektiert. Die durch Teiiabsorption aufgenommene Wärme breitet sich ìn der Speichermasse
(1) diffus aus.
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Die Ausbreitung der z.B. im Brennkammerbereich austretenden erhöhten
Wärmestrahlung durch Reflexion von den Schrägflächen der geschlossenen Lamellenkörper
und ihre wiederholte teilweise Reflektion bzw. Absorption im Verlauf der nachfolgenden
Wechselwirkung zwischen der Oberfläche (1') und den reflektierenden Schrägflächen
(3') trägt wesentlich zur guten Funktion des erfindungsgemäßen Speicherheizgerätes
bei. Der Vorgang kann durch entsprechende Farbgebung, z.B. helle und dunkle Streifen
auf den Oberflächen (1') der Speichermasse (1) parallel zu den Lamellenkörpern (3)
oder farblich voneinander abgestufte- Strehfen so begünstigt werden, d-aß eine schnelle
und völlig gleichmäßige Temperaturverteilung durch die jeweilige Teilabsorption
in den durch Wärmeleitung innerhalb der Speichermasse (1) nur schwer erreichbaren
Bereichen erzielt wird. Diese Wärmeverteilung über die Gesamtfläche (1') gelingt
somit sowohl durch Reflexion zwischen der Speichermasse (1) und den geschlossenen
Lamellenkörpern (3) als auch durch Konvektion der im geschlossenen Kreislauf zirkulierenden
Luft und damit wesentlich schneller, als durch die vom hocherhitzten Bereich ausgehende
langsame Wärmeleitung innerhalb der schlecht leitenden Speichermasse tal).
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Weiterhin sorgen einzelne, die reflektierenden Oberflächen (3') der
Lamellenkörper (3) unterbrechende Bereiche (9), z.B.
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in Form von Fugen, für eine Unterbrechung der Wärmeleitung innerhalb
dieser Oberflächen, wenn diese z.B. aus gut wärmeleitender Metallfolie besteht.
Dabei verlaufen diese Bereiche parallel zu den Längsachsen der Lamellenkörper, und
ihre Anordnung ist ferner derart getroffen, daß bei geschlossenen
Jalousien
(2) nach Möglichkeit keine oder nur eine geringfügige Wärmeleitung in den Bereich
hinein erfolgt, in dem die Lamellenkörper (3) mit ihren Oberflächen (3') aneinanderliegen.
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In Fig. 4 sind - ähnlich wie in Fig. 3 - zwei zwischen Speicheroberfläche
(1') und Verkleidung (6) angeordnete Lamellenkörper (3) in voll geöffneter Stellung
in Draufsicht herausgegriffen. Durch Pfeile ist der Verlauf einiger repräsentativer
Wärmestrahlen im Gesamtbereich zwischen diesen beiden Lamellenkörpern (3) dargestellt,
welche nach vollendetem Aufheiz- und Wärmeverteilvorgang im wesentlichen senkrecht
von der gesamten gleichmäßig erwärmten Oberfläche (1') abstrahlen.
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Der Grenzstrahlenverlauf zeigt, daß die Winkelgebung der Lamellenkörperflächen
und die Einstellung der Körper selbst den ungehinderten senkrechten Strahlenaustritt
aus der gesamten Oberfläche (1') im Bereich von zwei Lamellenkörpern erlaubt. Damit
wird die abstrahlende Oberfläche tal') der Speichermasse (1) trotz der nicht unerheblichen
Dicke der Lamellenkörper (3) voll wirksam. Strahlen in den Grenzbereichen werden
zwar wie dargestellt mehrfach zwischen den reflektierenden Oberflächen (3') der
Lamellenkörper (3) entsprechend den Ein- und Ausfallwinkeln bis zum Auftreffen auf
die hochabsorbierende Verkleidung (6) reflektiert. Es werden jedoch keine Strahlen
auf die Oberfläche (1) der Speichermasse (1) zurückgeworfen.
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Die Wärmeentnahme läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät für
steuerbare statische Entladung durch Anbringen von einfachen, einstellbaren Luftein-
und -auslaßklappen im unteren bzw. oberen Bereich des von der Verkleidung (6) und
den Oberflächen (1') begrenzten Raumes beschleunigen. Damit wird zusätzlich eine
hochwirksame steuerbare Wärmeabgabe durch natürliche
Konvektion
oder, bei Einsatz eines Ventilators im unteren Bereich, auch die dynamische Entladung
durch Zwangskonvek tion möglich.
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Gemäß Fig. 5 kann durch die Klappen (10) bei geschlossenen Jalousien
(2) unten Luft eintreten und durch die Klappen (11) wieder austreten. In diesem
Fall ist eine milde Erwärmung der zwischen den geschlossenen Jalousien (2) und der
Verkleidung (6) hochstreichenden Luft zu erwarten.
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Durch Öffnen zusätzlicher Klappen (12) und (13) kann die sehr warme
Oberfläche (1') und die Innenseite der Jalousien (2) für Wärmeübergang durch Konvektion
freigegeben werden.
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Durch koordiniertes Öffnen der Klappen (12) und (11) bei gleichzeitig
geschlossener Klappe (13) kann die Wärmeabgabe durch Verstellung der Jalousien (2)
gesteuert werden.
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Bezugszeichenliste 1 Speichermasse, 1' senkrechte Oberfläche von
1, 2 Jalousie, 3 Lamellenkörper, 3' Oberfläche von 3, 4 Drehachse, 5 Eckleiste,
6 Verkleidung, 7 Abstrahlbereich, 8 Ref le X ionsbereich, 9 unterbrochener Oberflächenbereich,
10 Stellklappe für Lufteintritt, 11 Stellklappe für Luftaustritt, 12 Zusatzklappe
für Lufteintritt, 13 Zusatzklappe für Luftaustritt, 14 Ventilator, 15 Teildämmung.
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