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Verfahren zur Erwärmung von Räumen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Erwärmung von Räumen mittels der Abgase einer thermischen Maschine, eine Vorrichtung
zur Durchftlhrung des Verfahrens und eine Anwendung des Verfahrens.
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Namentlich bei Fahrzeugen mit luftgekühlten Verbrennungsmotoren, aber
auch bei fahrzeugen mit einer zentral angeordneten Einrichtung zur Heizung des Fahrzeuginnenraumes,
wie z.B. bei neueren Eisenbahnwagen, ist es bekannt9 die vom Motor bzw.
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allgemein von der Warmeerzeugungsanlage abgegebene wärme mittels eines
Luftstromes an den zu erwärmenden Ort, z.B. den Fahrgasraum,
zu
fördern. Die bei der Konstruktion des fahrzeuges vorzusehenden Luftkanäle Sind Jedoch
meist schwierig unterzubringen und verlaufen vielfach entlang einer Aussenseite
des Fahrzeuges, wo sie der direkten oder indirekten Kühlung durch den Fahrtwind
ausgesetzt sind. MUssen die Kanäle dazu noch aus konstruktiven Gründen derart ausgebildet
werden, dass ihr Oberfläche im Verhältnis zum Querschnitt gross ist, so erreichen
die Wärmeverluste der durchströmenden Luft ein derartiges Ausmass, dass die Heizwirkung
namentlich bei tiefen Aussentemperaturen zumindest an einzelnen Stellen des zu erwarmenden
Raumes vollig ungenügend wird, Eine Erhöhung der Heizlelstung, um diese Verluste
zu kompensieren, ist in vielen Fällen nicht möglich. Eine Isolierung der Warmluftkanäle
oder eine Verbesserung der schon vorhandenen Isolierung ist oft entweder schwer
durchzurühren oder scheitert Uberhaupt, da der dazu notwendige Platz nicht vorhanden
ist.
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Nun weist aber eine Warmluftheizung den Vorteil auf dass der aus dem
Kanal austretende Luftstrom in eine bestimmte Richtung gelenkt werden kann undso
eine gleichmässigere Durchwärmung des Raumes erzielt wird, als dies bei gewöhnlicher
strahlungsheizung der Fall ist. Anderseits benötigen die letzteren, die mit FlUssigkeit
arbeiten, weniger Querschnitt für den Transport der Wärme als die ersteren, da die
Geschwindigkeit der duchströmenden Luft aus GeräuschgrUnden relativ niedrig sein
muss, was grosse Querschnitte £dr die Luftkanäle bedingt Nach dem erfindungsgemässen
Verfahren wird daher vorgeschlagen, die Vorteile der Luftheizung mit denjenigen
der
Flüssigkeitsheizung zu kombrnieren. Das Verfahren nach der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaswärme wenigstens in einem ersten Wärmeaustauscher
an eine in einem Rohrieitungssystem zirkulierende FlUssigkeit Ubertragen wird und
diese Flüssigkeit in den Bereich des zu erwärmendn Raumes geführt wird, wo sie die
Wärme in einem zweiten Wärme austauscher an einen.diesen beaufschlagenden Luftstrom
abgibt und der so aufgeheizte Luftstrom inden zu erwärmenden Raum gefördert wird.
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Die Vorteile des Verfahrens sind offensichtlich. Das Rohrleitungssystem
für die Flüssigkeit beansprucht einen wesentlich geringeren Querschnitt als die
entsprechenden Luftkanäle.
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Beim Umbau einer bestehenden Anlage kann daher der freiwerdende Platz
für eine besonders gute Isolation der Rohrleitung verwendet werden, wodurch die
Wärmeverluste noch geringer werden.
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Der Luftstrom legt von der Stelle, wo er erwärmt wird, bis zum zu
erwärmenden.Rau'7nur noch einen kurzen Weg zurUck, und seine Wärmeverluste sind
daher praktisch gleich Null.
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Die Vorrichtung zur DurchfUhrung des Verfahrens ist erfindungsgemäss
gekennzeichnet durch mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Wärmeaustauscher,
von denen der erste in der Abgasleitung der thermischen Maschine angeordnet ist,
durch wenigstens ein Luftleitungssystem mit Gebläse, in welchen der zweite Wärmeaustauscher
angeordet ist, durch mindestens ein dan ersten mit dem zweiten Wärmeaustauscher
verbindendes Rohrleitungssystem, in welchem eine Flüssigkeit als wärmeUbertragendes
Medium zirkuliert, und durch Mittel, um den Flüssigkeitsstrom vom ersten zum zweiten
Wärmeaustauscher zu unterbinden.
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Damit die Heizung abgeschaltet werden kann, muss (neben dem Ausschalten
des Gebläses im Luftleitungssystem) auch noch dafür gesorgt sein, dass keine erwärmte
Flüssigkeit vom ersten zum zweiten Wärmeaustauscher gelangt. Dies kann auf verschiedene
Weise erreicht werden0 In einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung nach der
Erfindung ist im Flüssigkeitsrohrleitungssystem eine Zweigleitung (Bypass) vorgesehen,
welche den ersten Wärmeaustauscher umgeht, sowie die dazu notwendigen Absperr- und
Umleitorgane. Die Flüssigkeit zirlculiert dann nicht mehr durch den ersten Wärmeaustauscher.
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In einer anderen Ausfürungsform wird statt des Bypasses die Abgasleitung
in zwei stränge aufgeteilt, wobei die Abgase mittels eines Umlenkorgans wahlweise
durch den einen oder den andern Strang geleitet werden; und wobei sich der -erste
Wärmeaustauscher in einem der Stränge befindet. Zum Ausschalten der Heizung werden
die Abgase durch den andern Strang geleitet.
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Je nach Anordnung und Grösse der zu erwärmenden Räume ist eine weitere
Ausgestaltung vorteilhaft, bei welcher mindestens zwei voneinander unabhängige Flüssigkeitsrohrlettungssysteme
mit Je einem ersten und einem zweiten Wärmeaustauscher vorhanden sind. 88 kennen
auch mindestens zwei FlUssigkeitsrohrleitungasysteme mit Je einem ersten und einem
zweiten Wärmeaustauscher und eine gemeinsame Rückleitung für FlUssigkeit zu den
ersten Wärmeaustauschern vorgegehen werden.
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Sind die zu erwärmenden Räume und die therrdsche Maschine auf verschiedenen
Niveaus angeordnet, so ist die Höhendifferenz zwischen Motor und Fahrgastraum ausreichend,
um eine natürliche Zirkulation der wärmeUbertragenden Flüssigkeit in.
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Gang zu halten. In allen andern Fällen wirdes zweckmässig
sein,
ein Aggregat zur zwangsweisen Zirkulation der FlÜssigkeit vorzusehen.
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Solche Heizvorrichtungen eignen sich besonders für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren,
insbesondere solche mit luftgekühlten Motoren, bei welchen das bereits vorhandene
Warmluft-Heizsystem bei tiefen Temperaturen ungenügend ist.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird anhand eines schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert, und zwar zeigt Fig 1 eine erste Ausführungsform
der Vorrichtung än einer thermischen Maschine mit zwei getrennten Abgasleitungen
sowie einer Zweigleitung im Flüssigkeitsrohrleitungssystem zur Ausserbetriebsetzung
der Heizung.
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Figo 2 den motorseitigen Tell einer andern Ausführungsform zur Ausserbetriebsetzung
der Heizung(ohne den zweiten Wärmeaustauscher und ohne das Luftleitungssystem) mit
einer thermischen Maschine mit nur einer Abgasleitung.
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Fig. 3 eine weitere Anordnung mit getrennten Flüssigkeitsrohrleitungsystemen.
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In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor dargestellt, bei dem die im Verbrennungsprozess
entstandene Wärme teilweise durch die Kühlluft und teilweise durch die Abgase abgeführt
wird. In die beiden Abgasrohre 2 wird nun Je eine erste Haizschlange 3 einer Flüssigkeitsleitung
4 eingesetzt.
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Diese Leitung wird nun, zweckmässig mit einer Isolation 5 versehen,
in den Bereich des Verbrauchsortes geführt, wo ein Wärmeaustauscher in Form einer
zweiten heizschlange 6 eingesetzt ist Dieser befindet sich in einem Kanal Y, in
welchem Luft von einem Gebläse, bestehend aus Gebläseteil 8 und Antriebsmotor 9,
Uber den Wärmeaustauscher 6 strömt.
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Die solcherarts erwärmte Luft wird auf kürzestem Wege zum Verbrauchs
ort geführt, Falls die Hohrleitung für die Flüssigkeit zu lange wird, kann noch
eine Umwälzpumpe 10 vorgesehen werden Zum Ausgleich des Flüssigkeitsniveaus dient
ein Expansionsgefäss 16 und zum Nachfüllen ein Füllstutzen lüa.
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Um die Heizung ausschalten zu können, wird in einer ersten Variante
eine Zweigleitung 11 (Bypass) vorgesehen, welche den Wärmeaustauscher 3 umgeht.
Damit die Heizung in Betrieb genommen werden kann, sind leitorgane 12 vorhanden,
die aus irgendeiner der bekannten Armaturen wie Schieber, Dreiweghahnen etc. bestehen
können. FUr die im stillgelegten Wärmeaustauscher 3 verbleibende Flüssigkeit wird
ein Ueberdruckventil 12a vorgesehen. Mit 13 sind Ablasshahnen zur Entleerung des
Flüssigkeitssystems bezeichnet.
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Eine andere Variante zeigt Fig. 2. Hier ist die seriemässig aus nur
einem Stück bestehende Abgasleitung 2 in zwei Stränge 14, 15 aufgeteilt. In einem
Strang 14 befindet sich der erste Wärmeaustauscher 3. Durch eine Umlenkvorrichtung
16, welche als Umlenkkappe ausgebildet sein kann, werden die Abgase Je nach Bedarf
in den Strang 14 mit dem Wärmeaustauscher 3 oder in den andern Strang 15 geleitet.
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Fig 3 zeigt schematisch eine Anordnung mit zwei voneinander unabhängigen
Rohrleitungssystemen 4', 4" für die Flüssigkeit samt Zubehör gleich wie in Fig.
1 Diese Anordnung dürfte namentlich bei grösseren Fahrzeugen als Zusatzheizung in
Frage kommen. Das Luftleitungssystem 7;, 7" kann ebenfalls getrennt sein, oder es
könnte stattdessen ein gemeinsames Gebläse 8 aufweisen, wobei sich dann der Kanal
7 erst nach dem Gebläse in die zwei Stränge 7' und.7" aufteilen würde Die gezeigten
Beispiele können im Prinzip noch weiter' abgewandelt werden. Die ersten Wärmeaustauscher
3 können sowohl in Serie- wie auch in Parallelschaltung in den Abgasrohren untergebracht
werden, um Je nach vorhandenem Motor.
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die bestmöglichste Heizwirkung zu erzielen