[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.
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.