DE2162729A1

DE2162729A1 - Vorrichtung zur zustandsaenderung der raumluft

Info

Publication number: DE2162729A1
Application number: DE19712162729
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Korner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1971-12-17
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DE2162729B2; DE2162729C3

Description

Dipl-Ing. Herbert Braito 795 BiberacfifRiß 16. Dezember 1971'

Patentanwalt Marktplatz 38 - Postfach 127

Telefon (O 73 Sl) 64 55 _A

2162729 16 κ 1592

Ing. Wilhelm Korner

79 Ulm/ Donau
Neue Straße 8

Vorrichtung.zur Zustandsänderung der Raumluft

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zustandsänderung der Raumluft, mit einem Wärmetauseis?,der zwischen einer unter Pumpendruck stehenden Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung für ein strömungsfähiges Wärmeträgermedium einschaltbar ist, und mit einem Gebläse, das durch einen Motor mit regelbarer Geschwindigkeit angetrieben wird.

Vorrichtungen dieser Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt und setzen sich vor allem seit Entwicklung der Tangentialgebläse immer mehr durch. Sie verbinden die Vorteile der üblichen Zentralheizungen mit einem im Kreislauf bewegten Wärmeträgermedium mit den Vorteilen elektrischer Heizlüfter. Bezogen auf die Wärme tausch erf la ehe wird durch die Verwendung eines Gebläses die Heizleistung mehrfach gesteigert. Diese Geräte sind daher verhältnismäßig kompakt aufgebaut, können mit nahezu beliebig gestalteter Außenfläche versehen sein und lassen sich aus diesem Grunde besser als übliche Heizkörper in die Raumausstattung einfügen. Nachteilig ist nur, daß bei den bekannten Geräten dieser Art ein elektrischer Stromanschluß für den Gebläsemotor und ggf. eine selbsttätige Regelung vorgesehen sein muß. Die elektrischen Teile sind zudem wegen der ständigen Gefahr des Wasseraustritits an den Ventilen oder Anschlußstellen in besonderer Weise anzuordnen und sorgfältig abzuisolieren. Die Herstellungskosten- und die Installationskosten sind noch verhältnismäßig hoch, und die Störanfälligkeit ist relativ groß.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Erfindung dient der Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Gattung zu schaffen, die mit geringen Kosten er-

leitung stellt, lediglich durch Anschließen an die Wärmetrager/installiert werden kann und äußerst betriebssicher und störungsarm arbeitet.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von der Erkenntnis, daß Vorrichtungen dieser Art praktisch ausschließlich an Wärmetauscheranlagen angeschlossen werden können, die mit einer Pumpe betrieben werden, wobei also zwischen Vor- und Rücklaufleitung stets eine mehr oder weniger konstante Druckdifferenz vorhanden ist, die zum Antrieb des Gebläses ausgenutzt werden kann.

Die Lösung der vorgestellten Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Motor des Gebläses durch einen zwischen Vor- und Rücklaufleitung eingeschalteten Strömungsmittelmotor wie eine Turbine gebildet ist, dessen Drehzahl durch wenigstens ein Drosselventil regelbar ist. Der Gebläsemotor bezieht daher seine Antriebsleistung aus der von z. B. der Heizungspumpe aufgebauten Druckdifferenz, wird also mittels dieser Pumpe durch das umlaufende Wärmeträgermedium in Drehung versetzt. Das Gerät ist daher betriebsbereit, sobald es an die Heizleitung angeschlossen ist, wobei die Regelung durch Drosselung eines Strömungsquerschnittes und damit durch Veränderung der den Motor durchlaufen- -' den Strömungsmittelmenge erfolgt. Dieses Strömungsmittel, das Wärmeträgermedium, ist in aller Regel Wasser, kann aber auch eine andere geeignete Flüssigkeit sein, beispielsweise öl. In bestimmten Fällen können auch Gase oder Luft zur Anwendung kommen. Sofern nur eine dieser Vorrichtungen an eine Heizanlage angeschlossen werden soll, kann der Differenzdruck zwischen den beiden Leitungen auf einfache Weise weitgehend konstant gehalten werden. Es ist auch bei etwas größerem Regelungsaufwand ohne weiteres möglich, den Differenzdruck selbst dann konstant zu halten, wenn eine größere Anzahl Vorrichtungen zwischen einer oder mehreren Vor- und Rücklauf leitungen parallel geschaltet sind, uai'on abgesehen führen Druckänderungen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht zu Funktionsstörungen oder auch nur zu bemerkenswerten Funktionsänderungen, sondern haben lediglich Einfluß auf die Ge-

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bläsedrehzahl. Die Heizleistung wird aber bestimmt durch Ober- . flächengröße und Temperatur des Wärmeträgers einerseits und Gebläseleistung andererseits. Eine negative Änderung der einen
Größe kann also weitgehend durch eine positive Änderung der
anderen Größe wenigstens annähernd ausgeglichen werden.

Die Erfindung ist in erster Linie für Heizgeräte bestimmt. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber, von der Regelungsart
einmal abgesehen, praktisch unverändert auch zu Kühlzwecken eingesetzt werden, wenn also das Wärmeträgermedium an Stelle eines
Heizkessels ein Kühlaggregat durchläuft. Auf die Temperatursteuerung des Wärmeträgermediums muß in diesem Zusammenhang nicht eingegangen werden. Eine weitere Anwendungsmoglichkeit der Erfindung besteht auch darin, der Luft irgendwelche Stoffe zuzuführen oder zu entziehen, vornehmlich also, die Raumluft zu befeuchten oder zu entfeuchten. Es versteht sich, daß auf diese
Weise auch nahezu beliebige andere Stoffe eingebracht oder abgezogen werden können. Die Regelung bzw» Verstellung des Drosselventils kann nach verschiedenartigen Parametern vorgenommen werden und läßt sich mit bekannten Mitteln auf recht unterschiedliche Weise bewerkstelligen, ohne daß hierzu ein Stromanschluß erforderlich ist. Man muß daher die Vorrichtung lediglich in geeigneter Weise aufstellen oder aufhängen und dann an Vor- und Rücklaufleitung anschließen. Wenn die Lagerreibung des Gebläses mit Motor und die zusätzlichen Strömungswiderstände klein gehalten werden, dann läßt sich die Vorrichtung auch mit äußerst geringem Energieaufwand praktisch wartungsfrei betreiben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Es zeigen ■ ■

Pig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, wobei die Vorderwand des Gehäuses weggelassen ist,

Pig. 2 eine Ansicht dieses Gerätes von rechts in 309826/0077

Pig. 1 gesehen, wobei die benachbarte Seitenwand weggelassen wurde,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1, Fig. 5 eine Ansicht des Gerätes von oben und

Fig. 6 ein in Anlehnung an Fig. 1 abgewandeltes Schaltbild.

In der Zeichnung ist mit 1 ein quaderförmiges Gerätegehäuse bezeichnet, das mit geringem Abstand über dem Fußboden 2 an einer Gebäude-Außenwand 3 befestigt ist. Aus dem Gehäuse ragen unten an entgegengesetzten Seiten die freien Enden von gehäusefesten Vorlauf- bzw. Rücklaufleitungen 4,5 vor. Diese sind mittels einfacher Winkelstücke 6 jeweils an eine gebäudefeste Vorlaufleitung 7 bzw. Rücklaufleitung 8 einer Warmwasserheizung angeschlossen, wobei das Wasser oder ein anderer Wärmeträger durch die Heizungspumpe unter Druck in die Vorlaufleitung J gepumpt wird, zwischen den Leitungen 7 und 8 also ein im wesentlichen konstantes Druckgefälle vorhanden ist. Weitere Anschlüsse an gebäudefest verlegte Teile sind nicht erforderlich.

In die Vorlaufleitung 4 sind hintereinander ein Hydraulikmotor,-insbesondere eine Turbine 9 für ein Tangential-Gebläserad 10, und ein erstes Drosselventil 11 eingeschaltet. Mit 12 und 13 sind zwei Anschlußteile für einen als Konvektor ausgebildeten Wärmetauscher 14 bezeichnet. Die Rücklaufleitung 5 ist direkt mit dem Anschlußteil 13 verbunden. Der Wärmeträger und das Gebläse sind waagerecht untereinander angeordnet. Der Motor 9 kann weitgehend ein zylindrisches, kegelförmiges oder dgl. Motorgehäuse aufweisen, in dem ein normales Turbinenrad umläuft. Dieses Rad oder eine Antriebswelle des Motors kann direkt mit dem Gebläse 10 gekuppelt sein. In diesem Fall ist allerdings eine Abdichtung erforderlich, die verhältnismäßig viel Reibung hat und zu Leckverlusten führen kann. Besser erscheint eine Magnetkupplung

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15, die durch eine Gehäusewand 16" aus nichtmetallischem Werkstoff hindurch den Motor mit dem Gebläse kuppelt.

Zwischen dem Motor 9 und dem Drosselventil 11 ist parallel zu diesem und dem Wärmetauster 14 eine Überbrückungsleitung 17 mit einem zweiten Drosselventil 18 zwischen die Leitungen 4 und 5 geschaltet. Das Drosselventil 18 wird durch eine Welle 19 mittels eines an der Gehäuseoberseite angebrachten Knopfes 20 eingestellt, Zur mittelbaren Einstellung des Ventils 11 dient ein entgegengesetzt an der Gehäuseoberseite angeordneter Knopf 21, der seinen

einen Thermostaten 22 verstellt. Dieser besitzt/in den Anschlußteil vorragenden Temperaturfühler und wirkt über ein Kapillarrohr auf das Drosselventil 11 ein.

Unter dem Gebläse 10 ist eine Gitterplatte 24 angeordnet, die mit dem Gehäuseboden 25 einen Ansaugkanal 26 begrenzt. Dieser Kanal ist zum Rauminneren hin durch ein Ansauggitter 27 abgeschlossen und steht rückseitig mit einem in die Gebäudewand 3 eingeformten Ansaugschlitz 28 in Verbindung.

Etwa zentrisch im Ansaugkanal ist auf einer längslaufenden Welle 29 eine Ansaugklappe 30 befestigt, die durch ein außerhalb des Gehäuses auf der Welle 29 befestigtes Handrad zwischen der in Fig. 2 gezeigten Endstellung, in welcher-der Schlitz 28 abgeschlossen ist, und einer anderen Endstellung, in welcher das Ansauggitter 27 abgeschlossen ist, dreheinstellbar ist. Nach Fig. 2 strömt ausschließlich Raumluft-Umluft entsprechend den Pfeilen 32 in den Ansaugkanal, in der anderen Endstellung der Klappe Frischluft-Außenluft entsprechend den Pfeilen 33. Zwischen diesen Extremstellungen können beliebige Zwischenstellungen eingenommen werden, daß etwa 10 bis 20 % Außenluft und 80 bis 90 % · Raumluft angesaugt werden.

Die angesaugte Luft steigt durch die. Gitterplatte 24 nach oben und wird vom Gebläse 10 am Wärmetauscher 14 entlanggeschleudert, dort erwärmt und tritt durch ein oben vorgesehenes Auslaßgitter 34 hindurch gemäß den Pfeilen 35 aus.

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Zunächst sei angenommen, daß das Ventil 18 ganz geschlossen ist, die Strömung also ausschließlich thermostatisch durch das Ventil 11 geregelt wird und das ganze durchgelassene Wärmeträgermedium jeweils den Motor 9 und den Wärmeträger 14 durchströmt. Jede Änderung der Einstellung des Drosselventils 11 hat eine Änderung der dem Wärmetaissha* 14 zugeführten Wärmemenge und eine gleichsinnige und weitgehend gleichgroße Änderung der Gehläsedrehzahl zur Folge. Bei vergrößerter Drehzahl und entsprechend größerer umgewälzter Luftmenge läßt sich dem Wärmetauscher 14 eine entsprechend gesteigerte Wärmemenge entziehen. Da in der Regel die Lufttemperatur bei steigender Gebläsedrehzahl größer werden soll, W müßten damit Wärmetauseber und Gebläse exakt aufeinander abgestimmt werden.

Eine solche genaue Abstimmung erübrigt sich jedoch dadurch, daß durch das Ventil 18 die Drehzahl des Gebläses 10 zusätzlich beeinflußt werden kann, öffnet man nämlich das zunächst verschlossene Ventil 18 allmählich, so wird die dem Wärmetauscher 14 zugeführte Wassermenge nur wenig verringert; durch den Motor 9 strömt aber die Summe des den Wärme tauscher und das Ventil 18 durchsetzenden Heizwassers. Die Gebläsedrehzahl kann dadurch wesentlich gesteigert werden, wobei die Temperatur»der abgegebenen Luft fällt, die gesamte Heizleistung aber keine wesentliche Änderung erfährt, k Im Prinzip dient somit der Knopf 21 zur Einstellung der Heizleistung durch das Ventil 11, und durch den Knopf 20 kann mittels des Ventils 18 die bei einer bestimmten Heizleistung erwünschte Menge Gebläseluft eingestellt werden.

Es versteht sich, daß das dargestellte Gerät in unveränderter Form zur Raumkühlung verwendet werden kann, wenn ein Kältemittel durch die Leitungen 4 und 5 hindurchgeführt wird, bzw. das Wärmeträgermedium eine Kühlanlage durchläuft.

Schließt man das Ventil 11 ganz, so wird durch das Ventil 18 ausschließlich die Drehzahl des Gebläses 10 geregelt;. Das Gebläse kann dann zur Luftbe- oder -entfeuchtung verwendet werden. Anstelle der Gitterplatte 24 oder eines dort vorgesehenen Pilters

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kann dann an dieser Stelle beispielsweise ein Luftbefeueatungselement oder dgl» angebracht sein. Man kann ein solches Luftbefeuchtungselement auch über dem Auslaßgitter 34 oder dgl. anbringen. Jedes der Ventile 11 oder 18 kann ggf. selbsttätig geregelt werden. Abgesehen von der Regelung der Wassertemperatur kann diese zur Einstellung beipielsweise des Ventils 18 benutzt werden, während die Raumtemperatur zur Steuerung des Ventils 11 verwendet wird. Man kann aber auch andere Parameter der Raumluft zur Steuerung verwenden, beipielsweise die relative Feuchtigkeit oder andere messbare Bestandteile der Luft. Die Regelung sollte aber jeden Stromanschluß nach außen vermeiden. Grundsätzlich kann mit dem Gebläse 10 ein Heiner Generator gekuppelt werden, der eine aufladbare Batterie speist, die dann eine von der äußeren Elektrizitätszufuhr unabhängige elektrische Regelung ermöglicht. Besser ist es noch, wenn die Änderungen eines Parameters unmittelbar oder mittelbar in mechanische Energie zur Verstellung des jeweiligen Ventils herangezogen werden können. Für die Temperatursteuerung eignen sich Steuermedien wie ein Bimetallstreifen oder eine eingeschlossene Glas- oder Flüssigkeitsmenge, deren Vplumenänderung über das Kapillarrohr zur Ventilverstellung ausgenutzt wird. Die Feuchtigkeit kann durch einen von der Raumluft beeinflußten hygroskopischen Körper zur Steuerung eines Ventils herangezogen werden.

Im Schaltbild Fig. 6 ist ein solches Steuermedium mit 36 bezeichnet. Dieses von der Luftfeuchtigkeit oder anderen Messwerten beeinflußte Steuermedium wirkt aber nicht direkt, sondern über einen Kraftverstärker bzw. Servomotor 37 auf das Ventil 11 ein. Der Servomotor ist durch eine Leitung 38 an die Vorlaufleitung k und durch eine Leitung 39 hinter dem Ventil 18 *an die Überbrückungsleitung 17 und damit an die Rücklaufleitung 5 angeschlossen. Das Ventil 18 wird dagegen weiterhin über Welle 19 und Knopf 20 von Hand eingestellt. Es wird also beispielsweise ein Steuerwert für die Heizleistung bei 36 ertastet und in eine Verstellgröße umgewandelt, der Verstellwert wird bei 37 verstärkt und dann auf das Ventil 11 gegeben, während am Ventil 18 eine Grunddrehzahl des Gebläses 10 eingestellt werden kann, die der aureh das Ventil 11 gesteuerten Gebläsedrehzahl stets überlagert

bleibt. 3 0 9 8 26/007 J , _; QipUng. H. Braito

Patentanwalt

Claims

795 BiberachfRiß 16. Dezember 1971 DipL-Ing. Herbert Brutto „ Marktplatz 38 - Postfach 127 . „ , , ,, 5r Telefon (07351) 6455 ^ , „ _ ή Patentanwalt . * 2162729 16 κ 1592 Patentansprüche

1.) Vorrichtung zur Zustandsänderung der Raumluft, mit einem warmetauschsr, der zwischen einer unter Pumpendruck stehenden Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung für ein strömungsu fähiges Wärmeträgermedium einschaltbar ist, und mit einem •Gebläse, das durch einen Motor mit regelbarer Geschwindigkeit angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, idäß der Motor durch einen zwischen Vor- und Rücklaufleitung (4,. 5) eingeschalteten Strömungsmittelmotor (9) wie eine Turbine gebildet ist, dessen Drehzahl durch wenigstens ein . Drosselventil (11) regelbar ist»

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (9) in den Strömungskreis des WärmetSusdier (14) eingeschaltet und mit diesem durch ein gemeinsames Drosselventil (11). regelbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine 'im \ Strömungskreis des Motors (9) liegende Überbrückungsleitung (17)» die parallel zum Wärmetauscher (14) mit dem diesem zugeordneten Drosselventil (11) angeordnet ist und ein weiteres Drosselventil (l8.) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein im Strömungskreis des Motors (9) liegendes Drosselventil (11) nach einem Parameter dei* Raumluft durch Formänderung eines Steuermediums (23, 36) selbsttätig regelbar ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,^ daß das im Strömungskreis von Wärmetauscher (14) und Motor (9) liegende Drosselventil (11) selbsttätig nach einem Raumluftparameter regelbar und das parallel zum Wärmetauscher (14) ge-

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schaltete Ventil (18) von Hand verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gskennzeichnet, daß ein auf Temperaturänderungen ansprechendes Steuermedium (36) wie ein Bi_metallstreifen oder eine Strömungsmittelsäule (23) mit bei konstatem Volumen veränderlicher Länge vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftstrom des Gebläses ein Feuchtigkeit abgebendes oder aufnehmendes Mittel angeordnet und ein Drosselventil (11, 18) durch einen von der Raumluft beeinflußten hygroskopischen Körper steuerbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Steuermedium (36) und Drosselventil (11) ein durch den Differenzöruck aus Vor- und Rücklaufleitung (4, 5) gespeister Kraftverstärker bzw. Servomotor (37) eingeschaltet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tangent i-al-Geb läse (10) unterhalb des Wärmetauscher (14) zwischen diesem und einem unteren Lufteintrittskanal (26) in einem gemeinsamen, an einer Gebäudewand (2) zu befestigenden Gehäuse (1) angebracht ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gebläse (10) und dem Lufteinlasskanal (26) ein luftdurchlässiges Plattenelement als Gitter (26), Filter oder Luftbefeuchterelement angeordnet ist.

DipL-lng. H. Braito

Patentanwalt

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