DE4310417A1 - Vorrichtung zur Erhöhung der Wärmeleitung von mit Flüssigkeiten betriebenen Raumheizkörpern - Google Patents

Description

Raumheizkörper werden vorzugsweise mit Flüssigkeiten (z. B. Wasser) betrieben und aus Metallen (z. B. Stahl, Grauguß, Aluminium) hergestellt.

Zwecks Wärmezufuhr an den zu beheizenden Raum wird Flüssigkeit kontinuierlich mit der sogenannten Vorlauf­ temperatur dem Heizkörper zugeleitet und nach Wärme­ abgabe mit einer niedrigeren Temperatur, der sogenannten Rücklauftemperatur, dem Heizkörper wieder entnommen. Es ist auch bekannt, mit Raumheizkörper einen Raum zu kühlen, indem eine Flüssigkeit dem Raumheizkörper zugeführt wird, deren Temperatur unter der angestrebten Raumtemperatur liegt.

In beiden Fällen erfolgt der Wärmeaustausch mit dem Raum durch Wärmestrahlung und Konvektion. Vielfach wird zur Unterstützung der natürlichen Konvektion ein Lüfter (z. B. Walzenlüfter) eingesetzt, der die Luft­ strömung verstärkt. Mit dieser Hilfseinrichtung kann der Wärmeaustausch vervielfacht und die Größe des Raum­ heizkörpers minimiert werden. Das ist besonders vorteil­ haft, wenn zwecks Energieeinsparung (z. B. Brennwertkessel) die Heizkörpertemperaturen zwischen 30 und 60 Grad liegen. Der Nachteil dieser Hilfseinrichtung ist die Installation der Hilfsenergie zum Antrieb des Lüfters in Form einer elektrischen Stromversorgung. Dabei sind Sicherheitskriterien zu beachten, insbesondere wenn die Anlage zum Kühlen dient und Feuchtigkeit in Form von Kondenswasser entsteht. Auch die automatische Regelung der Lüfterdrehzahl bzw. die Ein- und Ausschaltung des Lüfters sind aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschla­ gen die den Wärmeaustausch durch zusätzliche Luftbewegung zuverlässig intensiviert. Dabei soll diese Vorrichtung ohne den Einsatz von elektrischer Energie und ohne aufwendige äußere Regelung auskommen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiter­ bildungen sind in Patentansprüchen 2 bis 8 beschrieben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer Klimaanlage mit einem Konvektor und einem zusätzlichen Lüfter der Lüfter mit einem von dem strömen­ den Wärmetransport-Medium gedrehten Antrieb gekoppelt ist.

Dieser Antrieb kann sowohl vor dem Eintritt des Wärmetrans­ port-Mediums in den Konvektor, in dem Konvektor selbst, als auch nach dem Austritt des Wärmetransport-Mediums aus dem Konvektor in der Leitung angeordnet sein.

Es ist dabei untergeordnet, ob das Wärmetransport-Medium eine Flüssigkeit, wie etwa Wasser oder eine bestimmte Kühlflüssigkeit oder ein gasförmiges Medium, wie etwa Wasserdampf, darstellt.

Der Antrieb kann ein Turbinenrad sein, das dem Wärmetrans­ portmedium angepaßt ist. Es kann somit auch ein Flügel­ rad sein. Es ist denkbar, den Lüfter über eine Welle, die den Antrieb in der Leitung mit dem Lüfter verbindet, anzutreiben. Dabei kann ein Getriebe zwischengeschaltet werden.

Dieses Getriebe kann auch dazu genutzt werden, den Lüfter auszuschalten, was automatisch bei Erreichen einer bestimmten Umgebungstemperatur, als auch manuell aus subjektiven Gründen erfolgen kann.

Eine Ausführung, bei der die Durchführung der Welle durch die Leitung für das Wärmetransport-Medium einge­ spart wird, wie es bei der Verwendung einer Magnet­ kupplung der Fall ist, ist besonders vorteilhaft. Beim Einsatz einer Magnetkupplung ist das Gehäuse aus einem nichtferromagnetischen Material, wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung, austenitischem Stahl, Kunst­ stoff oder dergleichen. Der Vorteil dieser Anordnung ist offensichtlich, denn Durchführungen aus Räumen, die mit einem Medium gefüllt sind, besitzen den grund­ sätzlichen Nachteil, daß sie gewissenhaft abgedichtet sein müssen.

Das Abschalten des Lüfters kann, wie oben erwähnt, durch das Ausrücken der Kupplung, aber auch durch einen Bypass erreicht werden. Dazu wird über geeignete Stellglieder die Leitung mit dem Antrieb geschlossen und der Bypass geöffnet.

Eine weitere Möglichkeit ist darin zu sehen, daß Wasser aus der Vorlaufleitung entnommen, an dem Raumheizkörper vorbeigeleitet (Bypass) und der Lüfter damit angetrieben wird. Damit ist es möglich, dem Raumheizkörper Wärme zu entnehmen, auch wenn er nicht durchströmt wird.

Die Bypassleitung kann in diesem Falle ein eigenes Thermo­ statventil enthalten, wobei die Temperatur des Raumheiz­ körpers das Thermostatventil steuert. Bei einer Raumheiz­ körpertemperatur oberhalb der angestrebten Raumtempera­ tur öffnet das Thermostatventil; bei abgekühltem Raumheiz­ körper schließt es wieder.

Die Gestaltung des Lüfters ist frei wählbar. Es kann ein Walzenlüfter eingesetzt werden, aber es ist auch jeder andere Lüfter geeignet, der die Wärme von dem Konvektor in den zu klimatisierenden Raum abführt, und an den Antrieb angekoppelt werden kann.

Der Vorteil dieser Vorrichtung ist in erster Linie in der Unabhängigkeit vom elektrischen Netz zu sehen. Dadurch werden die entscheidenden Nachteile, die elektrische Einrichtungen in feuchter Atmosphäre mit sich bringen, beseitigt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Abb. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Aus­ führungsbeispiels des Antriebs und seiner Kopplung mit dem Lüfter gemäß vorliegender Erfindung,

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Antriebs und seiner Kopplung mit dem Lüfter gemäß vorliegender Erfindung.

An einen Raumheizkörper 1 ist im unteren Austrittsbereich mittels einer handelsüblichen Verschraubung 2 ein Gehäuse 3 flüssigkeitsdicht befestigt. Dem Gehäuse wird der gesamte aus dem Heizkörper austretende Flüssigkeitsstrom 4 zugeleitet. Der Flüssigkeitsstrom 4 trifft in dem Gehäuse 3 auf ein Turbinenrad 5 (hier beispielhaft als Flügelrad dargestellt) und treibt dieses an. Das Turbinenrad versetzt über eine Welle 6 einen Lüfter 7 (hier als Walzenlüfter dargestellt) in eine Drehbe­ wegung und erzeugt die notwendige Luftbewegung. Die Welle 6 ist gegenüber der Umgebung mittels einer Dreh­ dichtung 9 abgedichtet.

Damit wird durch das Heiz- bzw. Kühlmedium der Wärme­ austausch ohne Zusatzenergie und ohne aufwendige Regelung realisiert. Eine Drehbewegung und damit ein um mindestens 30% verstärkter Wärmeaustausch findet nur statt, wenn Flüssigkeit durch den Heizkörper strömt. Die Flüssigkeit verläßt das Gehäuse 3 durch eine Verschraubung 8, die in der gleichen Achse liegt, wie der Heizkörperanschluß und das gleiche Gewinde aufweist (i.a. R 1/2′′).

In Abb. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem auf die hemmende Drehdurchführung 9 verzichtet wird. Hierbei wird die Welle 6 z. B. über ein Zahnradpaar 10 angetrieben. Auf der Welle 6 befindet sich eine Magnetkupplung 11, die den Lüfter 7 mit der Welle 6 berührungslos drehbar verbindet. Bei dieser Ausführung ist es wichtig, daß das Gehäuse 3 aus einem nichtferromagnetischen Material, z. B. aus Aluminium, angefertigt wird. Die Luftspalte 12 der Magnetkupplung 11 sollen nicht größer als 0,5 mm sein, wobei Spalte von 0,05 mm wegen der magnetischen Ankopplung vorteilhaft sind.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist es natürlich möglich, über eine hier nicht dargestellte Bypassleitung den Flüssigkeitsstrom an dem Turbinenrad vorbei zu leiten, so daß der Lüfter bei Bedarf auch ausgeschaltet werden kann.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Erhöhung der Leistung von Klima­ anlagen mit einem Konvektor und einem zusätzlichen Lüfter, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter mit einem von dem strömenden Wärme­ transport-Medium gedrehten Antrieb gekoppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Wärme­ transport-Medium gedrehte Antrieb vor dem Eintritt des Wärmetransport-Mediums in den Konvektor, in dem Konvektor selbst oder nach dem Austritt des Wärme­ transport-Mediums aus dem Konvektor in der Leitung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Tur­ binenrad 5, vorzugsweise ein Flügelrad, aufweist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Lüfters (7) über eine Antriebswelle (6) und eine dichte Drehdurchführung erfolgt und die Welle (6) vorzugsweise mit dem Turbinenrad (5) über ein Getriebe gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse, in dem der Antrieb untergebracht ist, aus nichtferromagnetischem Material, vorzugsweise Alu­ minium, Aluminiumlegierung, austenitischem Stahl oder Kunststoff besteht, und daß der Antrieb mit dem Lüfter, vorzugsweise unter Einbindung eines Getriebes über eine Magnetkupplung verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt der Magnetkupplung 0,05 bei 0,5 mm beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransport- Medium Wasser darstellt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransport- Medium Wasserdampf darstellt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Antrieb umgebende Bypassleitung vorgesehen ist, und daß durch geeignete Stellmittel Antrieb oder Bypass wahlweise ansteuerbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Konvektor umgebende Bypassleitung vorgesehen ist und daß Bypass und HK durch geeignete Stellglieder wahlweise ganz oder teilweise ansteuerbar sind, wobei vorzugsweise die Ansteuerung dann einsetzt, wenn ein vorgegebener Temperaturunterschied zwischen Raum- und Konvektoroberflächentemperatur überschritten wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (7) als Walzenlüfter ausgebildet ist.