Wärmestrahler zur Grossraumbeheizung

Abstract

 Um im Mitteltemperaturbereich mit optimalem Wirkungs­grad unter der Verwendung von Öl als Brennstoff Groß­räume zu beheizen, besteht ein Wärmestrahler mit einem Strahlungsrohr (10) mit an seinem einen Ende vorge­sehener Brennereinrichtung (20) und mit an seinem anderen Ende vorgesehener im Strahlungsrohr einen Unterdruck erzeugender Saugeinrichtung vorgesehen, wobei die Brennereinrichtung (20) als Drucköl-Düsenbrenner (21) mit einem Gebläse (22) und das Strahlungsrohr (10) einen zur Abstrahlung langwelliger Wärmestrahlung ge­eigneten großen Durchmesser aufweisend ausgebildet ist, während das Strahlungsrohr (10) im Bereich der Brenner­einrichtung (20) eine feuerfeste Isolierung (50; 150) aufweist (Fig. 1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmestrahler zur Großraum­beheizung mit mindestens einem Strahlungsrohr, an dessen einem Ende eine im Strahlungsrohr einen Unterdruck er­zeugende Saugeinrichtung wie ein Kaminabzug ange­ordnet ist.

[0002] Derartige Wärmestrahler werden an der Decke eines zu beheizenden Raumes unter einem Reflektor aufgehängt und mit einer atmosphärischen Gasbrennereinrichtung be­trieben, welche Flüssiggas oder Erdgas verbrennt. Strahler dieser Art geben Wärme in Form von Infrarot­wärmestrahlung ab und sind daher geeignet zur Ver­wendung beim Heizen von Großräumen wie Arbeits- oder Sporthallen oder dgl..

[0003] Die Anwendung von Infrarotstrahlen, bei denen Abgas­temperaturen von etwa 500° auftreten,ist jedoch im Hin­blick auf den Wirkungsgrad gegenüber Strahlern, die in einem mittleren Temperaturbereich unter Abstrahlung einer langwelligen Wärmestrahlung arbeiten, mit deut­lichen Nachteilen verbunden, da die bei Mitteltempe­raturstrahlern niedrigeren Abgastemperaturen von etwa 200° eine wesentlich bessere Ausnutzung der Verbren­nungswärme ermöglichen. Der Anwendung von gasbe­triebenen Wärmestrahlern steht in Einzelfällen auch entgegen, daß nicht überall ein Gasanschluß oder ein Gasspeicher zur Verfügung steht.

[0004] Auch ist die Anwendung von Infrarotstrahlern mit Nach­teilen verbunden, da nicht nur die Abgasverluste sehr hoch sind, sondern daß auch der Wirkungsgrad der Auf­heizung der Räume erheblich geringer ist als bei einer langwelligen Mitteltemperaturstrahlung.

[0005] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Wärmestrahler der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß die Anwendung einer Ölfeuerung möglich wird, daß die an die Umgebung abzugebende Wärmemenge im Bezug auf den Energieaufwand vergrößert wird, der insgesamt eine große Heizleistung bringt und durch Anpassung der heiz­wirksamen Oberfläche eine möglichst große Wärmemenge gezielt und gleichmäßig auf zu beheizende Objekte übertragen kann.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Wärme­strahler der eingangs genannten Art durch folgende Merkmale gelöst:

a) die Brennereinrichtung ist als Drucköl-Düsenbrenner mit einem Gebläse ausgebildet,

b) das Strahlungsrohr ist einen zur Abstrahlung lang­welliger Wärmestrahlung geeignet großen Durchmesser aufweisend ausgebildet, und

c) das Strahlungsrohr weist im Bereich der Brennerein­richtung zur Abschirmung gegen eine direkte Flammbe­aufschlagung und Überhitzung eine feuerfeste Iso­lierung auf.

[0007] Mit einem derartig ausgebildeten Wärmestrahler ist es möglich, im Mitteltemperaturbereich mit optimalem Wirkungsgrad unter der Verwendung von Öl als Brenn­stoff Großräume zu beheizen. Durch die spezielle An­passung des Wärmestrahlers an den Drucköl-Düsenbrenner wird über einen maximalen Bereich des Strahlrohres die Wärmestrahlung abgegeben.

[0008] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorge­sehen, daß das Strahlungsrohr über seine gesamte Länge mit einer mit zunehmendem Abstand zur Brennerein­ richtung eine abnehmende Dicke und/oder Wirksamkeit aufweisende Isolationsschicht versehen ist. Dadurch ist erreichbar, daß in den Bereichen, wo eine hohe Wärmemenge geballt auftritt, eine Abstrahlung im Infra­rotbereich verhindert wird und diese Wärme noch zur Aufheizung der von der Brennereinrichtung weiter ent­fernten Partien des Strahlrohres zur Verfügung steht. Durch die Verringerung der Wirksamkeit der Isolation kann damit eine ganz gleichmäßige Wärmestrahlung er­reicht werden.

[0009] Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unter­ansprüchen gekennzeichnet.

[0010] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer schaubildlichen Ansicht von unten eine Ausführungsform eines Wärmestrahlers,

Fig. 2 in einer schematischen Seitendarstellung den Wärmestrahler gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Wärmestrahler in einer senkrechten Schnitt­darstellung gemäß Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 in schematischer Darstellung einen in einem Ge­bäude angeordneten Wärmestrahler und

Fig. 5 in einer Diagrammdarstellung die Raumtemperatur in bezug auf die Raumhöhe für unterschiedliche Be­heizungssysteme.

[0011] Fig. 1 zeigt einen Wärmestrahler mit einem U-förmig gebogenen Strahlungsrohr 10, an dessen einem Ende eine Brennereinrichtung 20 und an dessen anderem Ende ein an einen Kaminabzug anschließbarer Abgasstutzen 30 an­geordnet ist, die im Strahlungsrohr 10 einen Unter­druck erzeugt. Durch diesen Unterdruck wird die durch die Brennereinrichtung 20 erzeugte Brennerflamme und das dabei entstehende Verbrennungsgas-Luft-Gemisch von der Brennerseite des Strahlrohres 10 zum Abgas­stutzen 30 gezogen und durch diese hinaus gesaugt. Das Strahlrohr 10 ist aus Längselementen 11 und 12 und einem Verbindungsstück 13 aufgebaut. Im Bereich des Abgasstutzens 30 ist das Ende des Strahlungsrohres 10 durch einen Reinigungsdeckel 12c verschlossen.

[0012] Die aus einem Druckölbrenner 21 und einem Gebläse 22 bestehende Brennereinrichtung 20 ist am brennerseitigen Ende des Strahlungsrohres 10 an einer Schwenkvor­richtung oder einer Tür befestigt, um eine Inspektion zu erleichtern.

[0013] Das Strahlungsrohr 10 ist, wie in Fig. 2 dargestellt, über seine gesamte Länge L mit einer Isolations­schicht 60 versehen, die eine von der Brennerseite des Strahlungsrohrs 10 her abnehmende Wirksamkeit auf­weist. Die Abstufung der Wirksamkeit kann entweder linear gewählt werden oder wird an die Abnahme der Temperatur des Verbrennungsgas-Luft-Gemisches ange­paßt, wobei durch die Anordnung der Isolationsschicht 60 erreichbar ist, daß das Verbrennungsgas-Luft-Gemisch im gesamten Durchlaufbereich durch das Strahlungsrohr 10 eine relativ hohe Temperatur aufweist, so daß eine gleichmäßige Erwärmung des Strahlungsrohres 10 und damit eine gleichmäßige Abstrahlung möglich ist.

[0014] Die Isolierung 50 im brennerseitigen Bereich des Strahlungsrohres kann durch einen konzentrisch im Strahlungsrohr nahe der Brennereinrichtung 20 ange­ordneten Rohrstutzen 150 ausgeführt werden, der mit der Brennereinrichtung 20 verbunden ist, wobei der zwischen dem Strahlungsrohr 10 und dem Rohrstutzen 150 gebildete Ringraum 151 auf der der Brennereinrichtung 20 zugewandten Seite verschlossen ist. In dem Ringraum 151 kann eine zusätzliche Isolationsschicht 152 ange­ordnet werden. Damit ergibt sich eine einfach aufge­baute, sehr wirksame Abschirmung, so daß die direkt vor der Brennereinrichtung 20 aufgebaute Flammfront das Strahlungsrohr nicht beaufschlagt, so daß auch in diesem Bereich eine Abstrahlung im Mitteltemperatur­bereich über langwellige Abstrahlung ermöglicht wird.

[0015] Über dem Strahler ist ein trapezförmiger Reflektor 40 angeordnet, dessen Innenseite verspiegelt sein kann, um eine bessere Strahlungsreflexion zu ermöglichen. Be­vorzugterweise ist der Reflektor 40 auf seiner von dem Strahler abgewandten Seite mit einer zusätzlichen Iso­lationsschicht 41 versehen, so daß eine Isolation zur Raumdecke hin erfolgt, damit fast die gesamte Wärme­energie zur Raumerwärmung zur Verfügung steht.

[0016] Das Strahlungsrohr 10, das einen Durchmesser D so auf­weist, daß sich aufgrund der zur Verfügung stehenden Wärmemenge eine langwellige Wärmeabstrahlung ergibt, kann zusätzlich im Bereich seiner sich gegenüberliegen­den Seiten 11a, 12a und/oder im Bereich der nach unten gewandten Seiten 11b, 12b mit zusätzlichen Isolationen versehen sein, die eine gleichmäßige Wärmeabstrahlung nach unter und zum Reflektor 40 hin bewirken, so daß insgesamt eine gleichmäßige Wärmeabstrahlung ermög­licht wird.

[0017] Der Wärmestrahler 100 wird bei einer Anordnung in einem Raum über Trägerleisten 42 an einer Raumdecke 31 in ge­eignetem Abstand aufgehängt. Einendseitig ist er mit der Saugeinrichtung 30 an einen Schornstein 130 ange­ schlossen, während der am entgegengesetzten Ende des Strahlungsrohrs 10 angeordnete Brenner 20 über eine Öl­leitung 72, die einen Ölfilter 73 und eine Ölpumpe 71 aufweist, mit einem Öltank 70 verbunden ist. Die Steuerung der Brennereinrichtung 20 erfolgt dabei in an sich bekannter Weise über einen Raumfühler 81 und/ oder ein Zeitsteuerungsgerät 80 (Fig. 4).

[0018] Wenn ein derartiger Wärmestrahler zur Beheizung von Großräumen verwendet wird, ergeben sich gegenüber kon­ventionellen Heizungssystemen wesentliche Vorteile. Durch die Umwandlung der langwelligen Strahlung beim Auftreffen auf den Körper wird ein Wohlbefinden schon etwa 3°C früher als bei anderen Heizungssystemen er­reicht, was zu einem um ca. 15 % verringerten Wärme­bedarf führt. Da die Temperaturverteilung über die Raumhöhe auch gegenüber konventionellen Heizungen wesentlich günstiger ist, da die Wärme beim Auftreffen der Strahlung unten frei wird, während andere konven­tionelle Heizungen die Luft erwärmen, die in die Höhe steigt, ist eine weitere Energieeinsparung einer Be­heizung mit Wärmestrahlern in Großräumen erreichbar. Wie in Fig. 5, in der die Wärmeverteilung über der Raumhöhe in Abhängigkeit von der Raumtemperatur darge­stellt ist, ergibt sich rein qualitativ die gesparte Energie 3, wenn die Temperaturkurve 1 eines Wärme­strahlers, die beispielweise am Soll-Meßpunkt einer Temperatur von 15°C aufweist, mit der Temeperatur­kurve 2 einer Luftheizung verglichen wird, die am Soll-­Meßpunkt eine Temperatur von ca. 18°C aufweist. Diese optimale Wärmeverteilung in Großräumen ist jedoch nur dann erreichbar, wenn die Wärmeerzeugung nicht über einen Infrarotstrahler, sondern über einen Mitteltem­peraturstrahler mit langwelliger Wärmeabstrahlung durchgeführt wird, und wenn die voranstehend beschrie­benen Isolationsmöglichkeiten optimal zur Erreichung der Gleichmäßigkeit der Abstrahlung genutzt werden.

[0019] Die gesamte Ausbildung des Wärmestrahlers kann derart konzipiert sein, daß die Brennereinrichtung im Über­druckbereich betreibbar ist. Hierzu ist das Strahlungs­rohr 10 über seine gesamte Länge L gasdicht ausgebildet, und es sind im Strahlungsrohr Strömungswiderstände vorgesehen. So kann beispielsweise ein als Blende 70 ausgebildeter Strömungswiderstand im Bereich des Ab­gasstutzens 30 angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades.

[0020] Weiterhin kann vorgesehen sein, daß im Strahlungsrohr 10 ein oder mehrere (in der Zeichnung nicht dargestell­te) Turbolatoren angeordnet sind. Diese als Leit­bleche oder Verwirbelungseinrichtungen ausgebildeten Turbolatoren zerstören die laminare Strömung, so daß in der das Strahlungsrohr 10 von der Brennereinrichtung 20 her durchströmenden Gasmenge eine Verwirbelung der­art erreicht wird, daß auch die heißen Kerngase des Gasstrahles die Innenwandung des Strahlungsrohres 10 beaufschlagen und die Wärmeabgabe in bezug auf das Gas beschleunigen. Hierdurch wird eine wesentliche Senkung der Abgastemperaturen bei gleichzeitiger Aufrechter­haltung der gewünschten Strahlung erreicht, wodurch der Wirkungsgrad erheblich verbessert wird.

Ansprüche

1. Wärmestrahler zur Großraumbeheizung mit mindestens einem Strahlungsrohr, an dessen einem Ende eine Brennereinrichtung und an dessen anderem Ende eine im Strahlungsrohr einen Unterdruck erzeugende Saug­einrichtung wie ein Kaminabzug angeordnet ist, ge­kennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Brennereinrichtung (20) ist als Drucköl-­Düsenbrenner (21) mit einem Gebläse (22) ausge­bildet,

b) das Strahlungsrohr (10) ist einen zur Abstrahlung langwelliger Wärmestrahlung geeignet großen Durchmesser (D) aufweisend ausgebildet, und

c) das Strahlungsrohr (10) weist im Bereich der Brennereinrichtung (20) zur Abschirmung gegen eine direkte Flammbeaufschlagung und Überhitzung eine feuerfeste Isolierung (50; 150) auf.

2. Wärmestrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß das Strahlungsrohr (10) über seine ge­samte Länge (L) mit einer mit zunehmendem Abstand zur Brennereinrichtung eine abnehmende Dicke und/ oder Wirksamkeit aufweisende Isolationsschicht (60) versehen ist.

3. Wärmestrahler nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Isolationsschicht (60) nur den halben Rohrumfang des Strahlungsrohres (10) be­deckend auf einer von einem Reflektor (40) abge­wandten Seite angeordnet ist.

4. Wärmestrahler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Isolation (50) als im Strahlungs­rohr (10) konzentrisch angeordneter Rohrstutzen (150) mit im Ringraum (151) zwischen dem Rohr­stutzen (150) und dem Strahlungsrohr (10) ange­ordneter Isolationsschicht (152) besteht.

5. Wärmestrahler nach einem der vorangegangenen An­srüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsrohr (10, 11, 12, 13) U-förmig ausge­bildet ist und an seinen sich gegenüberliegenden Seiten (11a, 12a) eine zusätzliche Isolation zur Abschirmung einer gegenseitigen Wärmestrahlungsbe­aufschlagung aufweist.

6. Wärmestrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsrohr (10) über seine gesamte Länge (L) gasdicht ausgebildet ist und die Brennereinrichtung (20) im Überdruck­bereich betreibbar ausgebildet ist, wobei im Strahlungsrohr (10) und/oder im Bereich der Saug­einrichtung(30) ein Strömungswiderstand (70) ange­ordnet ist.

7. Wärmestrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlungsrohr (10) ein oder mehrere Turbolatoren angeordnet sind.

Zeichnung