DE3602212A1 - Vorrichtung zum mischen von luft sowie verfahren zum erzeugen von heizluft unter verwendung einer solchen mischvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Luft, insbesondere für Systeme zum Belüften, Beheizen und/ oder Klimatisieren von Räumen in Gebäuden, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Erzeugen von Heizluft, insbesondere unter Verwendung einer solchen Mischvorrichtung.

Bekannte Regel- und Mischeinrichtungen für Luftmassenströme, z. B. bei Ent- und Belüftungssystemen mit Mitteln zur Mengeneinstellung und Lenkung der Luftmassenströme durch Jalousieklappen, weisen eine Anzahl von gravierenden Nachteilen auf. Beispielsweise ist der Aufwand zum Einstellen der Vielzahl von einzeln drehbar gelagerten Lamellen an Material, Montage und Justierung vergleichsweise hoch. Auch der elektromechanische Antrieb einer derartigen Klappenvielfalt ist wegen der erforderlichen Anordnung und Führung von Verbindungs- und Übersetzungsgestängen vom Stellmotor zu den einzelnen Klappen kompliziert und mit großem Aufwand verbunden. Infolge unvermeidlichen Totgangs an solchen Gestängen, die überdies der Wartung bedürfen, erzielen die damit ausgebildeten Drosseleinrichtungen ein keinesweg befriedigendes Regelverhalten, weil die Klappen erst kurz vor dem Schließen der Strömungsquerschnitte einen Drosseleffekt mit steilem Anstieg ergeben. Dabei entstehen unter Vernichtung nutzbarer Energie Wirbelzöpfe an den Abrißkanten der Lamellen und führen infolge der damit angeregten örtlichen Turbulenzen zu erheblich störenden und infolge ihrer hohen Frequenzen physiologisch unangenehmen Strömungsgeräuschen. Außerdem läßt die Dichtigkeit der Lamellen-Luftklappen im Schließzustand erheblich zu wünschen übrig. Hinzu kommt infolge eines turbulenzerzeugenden Drosselvorganges ein Verlust an Wirkungsgrad im System, der durch entsprechend höhere Energieeinspeisung kompensiert werden muß.

Aus der Veröffentlichung "gas de france - direction des etudes et techniques nouvelles, centre d′essais et de recherches sur les utilisations du gaz (cerug)", note technique, date: 17 juillet 1985, titre: "CHAUFFAGE AERAULIQUE" ETUDES ET RECHERCHES A LA DETN 361, av. du pdt-wilson-bp33-93211 la plaine-st-denis, ist außerdem ein Luftheizungssystem mit einem zum Erzeugen von Heizluft mit vorgegebener Temperatur ausgebildeten Warmwasserspeicher bekannt.

Bei einem derartigen Luftheizungssystem wird Luft im Durchströmen von Wärmetauscherkanälen zwischen der Wandung und der Ummantelung eines Warmwasserspeichers erwärmt.

Zur Einstellung einer vorgegebenen Temperatur der erwärmten Luft wird Kaltluft beigemischt. Eine hierfür verwendete Regel- und Mischeinrichtung für die zu mischenden Luftmassenströme weist Luft-Jalousieklappen mit einer weiteren Drosselklappe bzw. mit um ihre Längsachse drehbar gelagerten Lamellen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Mischen von Luft nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, die insbesondere für Systeme zum Belüften, Beheizen und/ oder Klimatisieren von Räumen in Gebäuden geeignet ist, so auszubilden, daß mit möglichst einfachen und funktionssicheren mechanischen Einrichtungen eine einwandfreie Regelung der verschiedenen Luftmengenströme erreicht wird, wobei dicht schließende Endstellungen, geringe Strömungswiderstände und ein von Strömungsgeräuschen freier Betrieb gewährleistet werden, um damit insbesondere auch die Voraussetzungen dafür zu schaffen, daß durch den Einsatz eines solchen Mischkammersystems insbesondere bei entsprechend angepaßten Luftheizungssystemen die aufgezeigten Schwierigkeiten und technischen Grenzen sowie Nachteile überwunden werden können und ein sehr gutes Regelverhalten bezüglich der einzuhaltenden Temperatur unabhängig von der Größe des Luftmengenstromes einschließlich exakter Dosierung der einzelnen Luftmengenströme erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9 gelöst, während ein Verfahren zum Erzeugen von Heizluft mit vorgegebener Temperatur insbesondere unter Verwendung einer Mischvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 in den Ansprüchen 10 bis 15 gekennzeichnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mischen von Luft nach den Ansprüchen 1 bis 9 zeichnet sich durch eine außerordentlich einfache Konstruktion mit einem einfachen und betriebssicheren elektromechanischen Antrieb über einen reversierbaren Getriebemotor und durch eine strömungstechnisch besonders günstige Form des Luftleitorgans aus. Infolge dieser strömungstechnisch günstigen Form wird eine Mischung der Luftmassenströme im wesentlichen unter Vermeidung von erhöhten Regelwiderständen möglich gemacht.

Wichtig ist auch die erzielbare absolute Dichtigkeit der einzelnen Luftwege, was bisher nur mit einem unverhältnismäßig großen Aufwand erreicht werden konnte. Außerdem hat man mit nur einem verschiebbaren Luftleitorgan bzw. Schieber alle vorhandenen Luftwege gleichzeitig im Griff.

Mit dieser Vorrichtung kann beispielsweise ein in einem ersten Luftweg als Abluft ankommender Luftmassenstrom je nach Bedarf abgeleitet oder im Umluftverfahren weiterverwendet werden. Dabei ist entweder eine vollständige Ableitung als Fortluft durch einen zweiten Luftweg oder aber auch nur eine teilweise Ableitung durch diesen zweiten Luftweg möglich, wobei dann über einen dritten die entsprechende abgeleitete Luftmenge wieder durch Frischluft bzw. Außenluft ergänzt werden kann. Der nicht abgeleitete Abluftmassenstrom strömt als Umluft durch den Umluft- oder Bypass-Kanal und vermischt sich mit der einströmenden Frisch- oder Außenluft zum gesamten Zuluftmassenstrom, der durch einen vierten Luftweg seiner Verwendung zugeführt wird.

Ein derartiges Luftmischsystem kann besonders günstig in kleineren Lüftungsgeräten eingesetzt werden, da hierfür nur ein geringer Aufwand anfällt. Besonders im Rahmen der Energieeinsparung bietet dieses System viele Vorteile, da sehr schnell die Zufuhr von kalter Außen- oder Frischluft völlig unterbunden und auf den sparsameren Umluftbetrieb umgeschaltet werden kann. Dies ist auch bei eventuellen Verunreinigungen der Außenluft besonders vorteilhaft, da das Umluftsystem dann nach außen hin völlig abgekapselt werden kann.

Mit Vorteil wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 15 außerdem die Temperatureinstellung der Heizluft durch im wesentlichen verlustlose Stromteilung des zur Erwärmung in den Warmlufterzeuger eingeleiteten Luftmassenstromes erreicht. Hierdurch wird die Verwendung von nachteiligen Luft-Jalousieklappen als Luftregelungsorgane vermieden, wobei durch die Teilung und Wiedervermischung eines erwärmten mit einem unerwärmten Teilstrom eine mengenstromunabhängig exakte Temperaturregelung erreicht wird. Sehr überraschend ergibt sich hierdurch ein unkompliziertes Regelungsverfahren mit einem sehr exakten und im wesentlichen linearen Regelverhalten.

Die hierbei sich ergebenden Strömungswiderstände sind nahezu vernachlässigbar gering, die Entstehung von Turbulenzen mit Strömungsgeräuschen ist infolge Fehlens von Drosselspalten ebenfalls vermieden, und durch die genaue gleitende Mischung der beiden geteilten Luftmassenströme wird eine minutiös-genaue Einhaltung der vorgegebenen Heizungslufttemperatur unbeschadet der Gesamtstrommenge sichergestellt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Aufteilung des Luftstromes in Teilströme in der Weise, daß einer linearen Verringerung des an der Wandung des Warmwasserspeichers entlanggeführten einen Teilstrom eine im wesentlichen lineare Vergrößerung des im Bypass an der Wandung des Warmwasserspeichers vorbeigeführten anderen Teilstromes entspricht. Hierdurch ergibt sich ein sehr gutes Regelverhalten über den gesamten möglichen Regelungsbereich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Luftmischverfahrens sind in den Ansprüchen 12 bis 15 gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen als Warmlufterzeuger ausgebildeten Warmwasserspeicher eines erfindungsgemäßen Luftheizungssystems,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Warmlufterzeuger im Bereich der Regelungseinrichtung gemäß Schnittlinie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Warmlufterzeuger gemäß Schnittlinie III-III von Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Warmlufterzeuger,

Fig. 5a bis 5c unterschiedliche Regelstellungen des Luftleitorgans zur verlustlosen Mischung der Luftmengenströme bei einem solchen Warmlufterzeuger in gegenüber Fig. 1 vergrößerten Teildarstellungen,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine als Luftmischkammer ausgebildete Mischvorrichtung mit Abluftsammler, Fortluftleitung, Außenluft- oder Rückluftleitung und Zuluftleitung,

Fig. 6a einen an diese Mischvorrichtung anbaubaren Block mit Luftfilter, Wärmetauscher und Ventilator,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf das Luftleitorgan der Mischvorrichtung von Fig. 6 in Richtung der Schnittlinie VII-VII von Fig. 6 mit teilweise geschnittenem Strömungskanal,

Fig. 8a bis 8c verschiedene Stellungen des Luftleitorganes gemäß Fig. 6 und 7 mit unterschiedlicher Unterteilung von Luftmengenströmen, während in

Fig. 9 ein Längsschnitt durch einen als Warmlufterzeuger ausgebildeten Warmwasserspeicher des erfindungsgemäßen Luftheizungssystems in Form einer Geräte-Kompakteinheit für Einfamilienhäuser oder dergleichen gezeigt ist und

Fig. 10 eine Draufsicht und einen teilweisen Querschnitt durch eine solche Geräte-Kompakteinheit gemäß Schnittlinie X-X von Fig. 9 zeigt.

Hauptbestandteil aller Ausführungsbeispiele ist eine Vorrichtung zum Mischen von Luft, die insbesondere für Systeme zum Belüften, Beheizen und/oder Klimatisieren von Räumen in Gebäuden geeignet ist. Diese Vorrichtung ist als Mischkammer- System ausgebildet mit einstellbaren und/oder regelbaren Abluft-, Fortluft-, Außenluft- bzw. Rückluft- und Zuluftanschlüssen, die an den Seiten eines Mischkammergehäuses angeodnet sind.

Wie in der Zeichnung, insbesondere in Fig. 8a bis 8c, im einzelnen zu erkennen ist, ist bei dieser Vorrichtung in dem Mischkammergehäuse (55) zwischen dem Abluftanschluß (50) und/oder dem Fortluftanschluß (51) einerseits und dem Außenluft- bzw. Rückluftanschluß (52) und/oder dem Zuluftanschluß (53) andererseits ein nach Art eines Mehrwegeventils linear hin- und herbewegbarer Schieber (36) abgedichtet geführt. Dieser Schieber (36) ist als Luftleitorgan ausgebildet und in einem den Abluftanschluß (50) und dem Zuluftanschluß (53) verbindenden Umluft- bzw. Bypass- Kanal (54) zwischen zwei Endstellungen derart verstellbar geführt, daß er in einer Endstellung (Fig. 8a) den Umluft- oder Bypass-Kanal (54) vollständig sperrt und die Verbindung zwischen Abluftanschluß (50) und Fortluftanschluß (51) sowie zwischen Außen- bzw. Rückluftanschluß (52) und Zuluftanschluß (53) freigibt, während er in Zwischenstellungen (Fig. 8b) den Umluft- oder Bypass-Kanal (54) mehr oder weniger freigibt und die Verbindungen zwischen Abluftanschluß (50) und Fortluftanschluß (51) einerseits bzw. Außen- oder Rückluftanschluß (52) und Zuluftanschluß (53) andererseits zunehmend sperrt, bis die Fortluft- und Aussenluft- bzw. Rückluftanschlüsse (51, 52) vollständig gesperrt sind und der Umluft- oder Bypass-Kanal (54) die alleinige Verbindung zwischen Abluftanschluß (50) und Zuluftanschluß (53) darstellt (Fig. 8c).

Wie insbesondere in Fig. 6 und 7 in Verbindung mit den in Fig 8a bis 8c gezeigten Ausführungsbeispielen zu erkennen ist, ist der Schieber (36) im Umluft- oder Bypasskanal (54) gegenüber den seitlichen Wänden (19, 20) des Mischkammergehäuses (55) mittels einer Anordnung von leicht beweglichen, reibungsarmen Lippen- oder Profildichtungen (21, 22) abgedichtet geführt. Dies gilt selbstverständlich in gleicher Weise auch für die in Fig. 1 bis Fig. 5c ebenso wie für die in Fig. 9 und 10 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiele.

Ebenso kann der Schieber (36) in den Seitenwänden (19, 20) des Mischkammergehäuses (55), an die er abdichtend anschließt, aber auch durch eine Anordnung mit Feder (23) und Nut (24) abgedichtet geführt sein (Fig. 7).

Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen zeichnet sich der Schieber (36) durch zwei beiderseits einer in Stellrichtung (37 a in Fig. 6) liegenden Mittelebene (x-x) angeordnete, vorzugsweise spiegelsymmetrisch konkav gewölbte Leitflächen (45, 46) aus, die in Richtung des Umluft- bzw. Bypasskanals (54) zu dem Abluftanschluß (50) und zu dem Zuluftanschluß (53) hin auslaufen und bei völliger Freigabe des Umluft- oder Bypasskanals (54) die Abzweige zu dem Fortluftanschluß (51) und dem Außenluft- oder Rückluftanschluß (52) sperren. Hierzu ist noch zu erwähnen, daß bei einer solchen Vorrichtung der Abluftanschluß (50) und der Zuluftanschluß (53) an den beiden Enden eines gestreckten Umluft- oder Bypass- Kanals (54) angeordnet sind und der Fortluftanschluß (51) sowie der Außenluft- oder Rückluftanschluß (52) an dem Mischkammergehäuse (55) seitlich davon liegen.

Nach diesen allgemeineren Ausführungen sei auf die in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen der Reihe nach näher eingegangen.

Das in Fig. 1 dargestellte Hauptelement eines Luftheizungssystems weist einen als Warmlufterzeuger (1) ausgebildeten Warmwasserspeicher (1 a) mit Gebläse oder Ventilator (2) auf. Dieser besitzt zwischen einer Lufteintrittsöffnung (41) und einer Luftaustrittsöffnung (42) Wärmetauscherkanäle (4, 5) im Ringraum zwischen der Wandung (11) des Warmwasserspeichers (1 a) und seiner Ummantelung (40).

Als Mittel zum Mischen von in Richtung des Pfeiles (43) in Fig. 1 dem Wärmetauscherkanal (4) entströmender warmer Luft mit unerwärmter, durch die Lufteintrittsöffnung (41) vom Gebläse (2) angesaugter unerwärmter Luft (41 a) ist im oberen Bereich (39) des Warmlufterzeugers (1) ein im Querschnitt rechteckiger Kanal (44) für die hindurchströmende Luft vorgesehen, der durch eine Ausnehmung (3) mit den Wärmetauscherkanälen (4, 5) um den Warmwasserspeicher (1 a) in Verbindung steht. Im Kanal (44) ist im Bereich der Ausnehmung (3) ein auf- und abbewegbares Luftleitorgan (6) angeordnet. Dieses ist als Schieber im Zusammenwirken mit dem Kanal (44) und der Ausnehmung (3) so ausgebildet und betätigbar, daß es je eine Einströmöffnung (7) und eine Ausströmöffnung (8) mit veränderlichen Querschnitten zu den Wärmetauscherkanälen (4, 5) hin sowie einen diese mit veränderlichem Querschnitt überbrückenden Bypass (35) freigibt.

Der Warmwasserspeicher 1 a weist wenigstens zwei zwischen Wandung (11) und Ummantelung (40) mit halbkreisförmigen Querschnitten ausgebildete, ringförmige, parallel zur Längsachse y-y des Warmlufterzeugers (1) verlaufende, durch vertikale Wandelemente (9, 10) gegeneinander abgeschottete Wärmetauscherkanäle (4, 5) auf, von denen der eine Wärmetauscherkanal (4) mit der Einströmöffnung (7) und der andere Wärmetauscherkanal (5) mit der Ausströmöffnung (8) in Verbindung steht.

Wie die Zusammenschau von Fig. 1 und 3 sowie Fig. 5a bis 5c zeigt, ist als Einstellmittel für eine geradlinige Verschiebung des Luftleitorgans (6) in Richtung der Längsachse y-y eine Stellspindel (12) mit einem Stellmotor (13) vorgesehen. Das Luftleitorgan (6) weist zwei zu einer in Stellrichtung (37 a) liegenden Mittelebene x-x angeordnete, nach entgegengesetzten Seiten vorzugsweise spiegelsymmetrisch konkav gewölbte Leitflächen (45, 46) auf, die in Richtung auf die Ausnehmung (3) parallel zueinander auslaufen und als vertikal endende Leitflächenbereiche ausgebildet sind.

Durch die äußerst strömungsgünstige Ausgestaltung ist das Luftleitorgan (6) in der Lage, entsprechend der Darstellung von Fig. 5a bis 5c eine im wesentlichen verlustlose Stromteilung der Luftmengenströme (33) und (34) zu bewirken. Dabei zeigt Fig. 5a das Luftleitorgan (6) in der untersten Stellung, in er es die Ausnehmung (3) und somit auch die Einströmöffnung (7) und die Ausströmöffnung (8) vollständig schließt und den Bypasskanal (35) vollständig öffnet. In dieser Stellung ist das Luftheizungssystem neutralisiert, so daß nur unerwärmte Luft zwecks Lüftung umgewälzt wird.

In der Mittelstellung von Fig. 5b wird der ankommende Luftmengenstrom (33) etwa hälftig geteilt. Ein Teilstrom (34) wird abgezweigt und durch die Wärmetauscherkanäle (4, 5) des Warmwasserspeichers (1 a) geleitet, um durch die Ausströmöffnung (8) mit der durch den Bypasskanal (35) geführten anderen unerwärmten Teilmenge wieder vereinigt und zum gemeinsamen Heizluftstrom (47) aufbereitet zu werden.

In der obersten Stellung von Fig. 5c schließt das Luftleitorgan (6) den Bypasskanal (35) vollständig ab und lenkt den ankommenden Luftmengenstrom (33) vollständig zur Erwärmung durch die Wärmetauscherkanäle (4, 5) des Warmwasserspeichers (1 a), so daß an der Luftaustrittsöffnung (42) nur vollständig erwärmte Umluft (42 a) austritt.

Es ist aus dieser Darstellung besonders deutlich ersichtlich, daß die einzelnen Leitungszustände der Luftströme durch die sinnvolle Ausgestaltung und Einstellung des Luftleitorganes (6) nahezu verlustlos hergestellt werden können. Dabei ist die hierfür erforderliche Einrichtung überraschend einfach ausgebildet und auf ein einziges bewegliches Organ, nämlich das als Schieber ausgebildete Luftleitorgan (6), beschränkt, das von dem ankommenden Luftleitstrom je nach Stellung eine Teilmenge abschöpft und anschließend mit der unerwärmten Teilmenge wieder vereinigt und somit eine Vielzahl von lamellenartigen Drosselelementen bei den bekannten Regel- und Mischereinrichtungen ersetzt.

Das Luftleitorgan (6) weist im Bereich der Mittelebene x-x einen nach unten zu offenen Führungsschlitz (Fig. 5a bis 5c) (14) auf, in dem eine auf den Warmwasserspeicher (1 a) aufgesetzte vertikale, mit der Mittelebene x-x zusammenfallende Trennwand (15) als Führungsorgan eingreift. Die Trennwand (15) ist an die die Wärmetauscherkanäle (4, 5) trennenden Wandelemente (9, 10) angeschlossen und unterteilt den Raum (16) unterhalb des Luftleitorganes (6) in zwei getrennte Räume (17) und (18).

Wie Fig. 5a bis 5c weiterhin zeigen, ist das Luftleitorgan (6) gegenüber den Seitenwänden (19, 20) des Kanals (44) (Fig. 7) mittels einer Anordnung von leichtbeweglichen, reibungsarmen Lippen- oder Profildichtungen (21, 22) abgedichtet geführt. Auch kann das Luftleitorgan (6) in den Seitenwänden (19, 20), an die es abdichtend anschließt, durch eine Ausbildung mit Feder (23) und Nut (24) geführt sein. Andere Führungen, beispielsweise durch Führungsstangen (48), sind ebenfalls möglich.

Bei dieser Version handelt es sich um eine Geräteeinheit zur Warmwasserbereitung, Raumheizung durch Warmluft (Niedertemperatur-System) bei gleichzeitiger kontrollierter Wohnungslüftung - Entlüftung von Bad, Küche und WC - durch Abführung der mit Schadstoffen (Gerüchen, Feuchtigkeit und dergleichen) belasteten Luftmengen als Fortluft ins Freie sinnvollerweise über Dach.

Die abgeführte Fortluftmenge wird im Gegenzug durch sauerstoffreiche Frischluft von dieser Geräteeinheit angesaugt und mit einem Umluftanteil vermischt den Räumen zugeführt.

Die Förderung der Fortluft und der Frischluft für die einzelnen Wohneinheiten erfolgt über ein oder mehrere zentral angeordnete Lüftungsgeräte, indem durch einen Kreuzstrom-Wärmetauscher bis zu 70% des Wärmeinhaltes aus der Fortluft auf die Frischluft übertragen wird.

Wie in Fig. 6, 6a und 7 gezeigt ist, kann bei einer anderen Ausgestaltung des Luftheizungssystems eine gesonderte Luftmischvorrichtung (31) mit einem eine Fortluftleitung (25) aufweisenden Abluftsammler (26) und mit einer Außen- oder Rückluftleitung (27) mit einer weiteren Geräteeinheit (49) kombiniert sein, die einen Luftfilter (29 a), einen Wärmetauscher (29 b) und ein Gebläse (29 c) mit Zuluftstutzen (56) enthält. Der Wärmetauscher (29 b) kann ein Kreuzstrom-Wärmetauscher in Plattenausführung sein. Stromabwärt vom Wärmetauscher (29 b) ist das Gebläse (29 c) angeordnet, das den aufbereiteten erwärmten Luftstrom zur Raumbeheizung wegführt.

Bei einer Luftführung mit Wärmerückgewinnung aus der Fortluft muß eine etwa gleiche Luftmenge durch saubere Außenluft ersetzt werden. Im Sommer ist eine Wärmerückgewinnung aus der Fortluft zumeist unerwünscht. Aus diesem Grunde bedarf es einer Umlenkung der Außenluft zur Umgehung des Wärmetauschers (29 b) durch einen Luftbypass. Dabei sollten die Luftmengen der Fort- und Außenluft einer Luftwechselzahl von (1) entsprechen, wobei das gesamte zu beheizende Luftvolumen stündlich einmal ausgetauscht wird.

Wie Fig. 6 zeigt, sind die Abluftleitung (25), die Fortluftleitung (26), die Außen- oder Rückluftleitung (27) und die Zuluftleitung (28) in einem gemeinsamen Gehäuse (32) zusammengefaßt, das dem Mischkammergehäuse (55) von Fig. 8a bis Fig. 8c entspricht. Darin ist zur Steuerung der Luftmengenströme (60, 61, 62) sowie des Bypass-Umluftstromes (64) ein als Luftleitorgan ausgebildeter hin- und herbewegbarer Schieber (36) mit Stellspindel (37) und Stellmotor (38) angeordnet.

Auf diese Anordnung treffen alle Vorteile und Stellmöglichkeiten zu, wie sie anhand von Fig. 5a bis 5c vorstehend beschrieben worden sind. Bezogen auf die Einbausituation zwischen dem Fortluftstutzen (26) und dem Außen- oder Rückluftstutzen (27) zeigen Fig. 8a bis 8c die unterschiedlichen Stell- und Luftleitmöglichkeiten.

In den untersten Stellungen des Schiebers (36) gemäß Fig. 8a ist der Bypass-Kanal (54) vollständig geschlossen, und die Strömungswege für den Fortluftstrom (61) und den Außenluftstrom (62) sind vollständig geöffnet.

In der Mittelstellung des Schiebers (36) gemäß Fig. 8b wird vom Abluftstrom (60) ein Teilstrom als Fortluftstrom (61) abgezweigt und ein Teilstrom als Umluftstrom (64) im Bypass durchgeleitet. Ferner ist der Strömungsweg für die Außenluft (62) teilweise geöffnet, so daß ebensoviel Außenluft (62) in das System einströmen kann, wie Fortluft (61) dem System entströmt.

In der obersten Stellung des Schiebers (36) gemäß Fig. 8c sind die Strömungswege für Fortluft und Außenluft vollständig geschlossen, so daß der gesamte Luftmassenstrom (60) im Bypass-Kanal (54) durchgeleitet wird.

Wie auch diese Darstellung zeigt, ist das erfindungsgemäß ausgebildete Luftleitorgan bzw. der Schieber (36) entsprechend dem ähnlich ausgestalteten Luftleitorgan (6) von Fig. 1 bis 5c ein optimales Mittel der Luftmassenstromregulierung. Die hiermit einstellbaren Zustandsänderungen der einzelnen Luftmassenströme bzw. Teilströme erfolgen exakt, geräuchlos und in den Extremstellungen mit zuverlässiger Abdichtung der abgesperrten Kanalteile.

Weil somit das Verfahren und das Luftheizungssystem nach der Erfindung überraschend einfach und vorteilhaft in der Funktion sind, kann von einer idealen Lösung der gestellten Aufgabe gesprochen werden.

Das in Fig. 9 und 10 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel ist insbesondere für Einfamilienhäuser geeignet. Diese Geräte-Version ist als eine in sich geschlossene Kompakteinheit konzipiert und besteht aus folgenden Komponenten, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 4 gekennzeichnet sind:

Ein Warmwasserspeicher (1 a) (hier mit gasbefeuerter Brennkammer), eine Luftstrom-Verteileinrichtung mit dem über einen Stellmotor (13) angetriebenen Luftleitorgan (6), Umluft-Kanalanschlußstutzen (71), Außenluft-Kanalanschlußstutzen (72) und Fortluft-Kanalanschluß-Stutzen (73), ein Kreuzstrom-Platten-Wärmetauscher (74) mit Bypaß-Klappe zur Außenluft-Umgehung des Kreuzstrom-Wärmetauschers (74) (Sommerbetrieb), ein Fortluft-Sammelraum mit Kondensatwanne (75) unterhalb des Kreuzstrom-Wärmetauschers (74) sowie eine Abgas-Einführung von der Gasfeuerung in den Fort- Luft-Sammelraum, wodurch bei diesem Ausführungsbeispiel der Schornstein-Anschluß entfällt und der latente Wärmeinhalt der Abgase neben der temperaturmäßigen Abkühlung weitestgehend nutzbar gemacht wird.

Vor dem Fortluft-Eintritt am Kreuzstrom-Wärmetauscher (74) ist ein Luftschmutzfilter (76) angeordnet. Neben dem Kreuzstrom-Wärmetauscher (74) befindet sich ein Umluft- und Außenluft-Sammelschacht. Es schließt sich ein Luftfilter der Güteklasse B2 an, und danach ist ein drehzahlregelbarer Radial-Ventilator (77) angeordnet, der die vermischte Außenluft und Umluft ansaugt und als Zuluft zur weiteren Aufbereitung in den Heizteil der Vorrichtung einbringt.

Am Zuluftstutzen (78) dieser Geräte wird ein Zuluft- Verteilersystem mit Einzelleitungen zu jedem zu versorgenden Raum montiert. Hiermit wird die Zuluft bei Etagenwohnungen direkt über Luftauslässe dem Raum zugeführt.

Bei dieser Vorrichtung erfolgt die Aufteilung des Luftstromes (33) im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 bis 5 an der Unterseite des Warmwasserspeichers (1 a) derart, daß der zu erwärmende Teilstrom (34) zunächst am Warmwasserspeicher (1 a) bis zu dessen höchster Stelle aufwärts geführt wird, nach seiner Erwärmung am Warmwasserspeicher (1 a) abwärtströmt und anschließend dem nicht erwärmten Teilstrom (35) wieder zugemischt wird.

Bei Einfamilienhäusern erfolgt die Luftverteilung über ein Bodenverteilersystem im Raum selbst (Hohlboden unter dem Estrich) bis zu einem vor den Fenstern angeordneten Zuluft- Bodengitterband. Mit dieser Art der Wärmezuführung wird eine milde und sehr behagliche Fußbodenerwärmung erzielt.

Jeder einzelne Zuluftkanal wird über einen Raumthermostaten geregelt. Der Raumthermostat schließt bei Erreichen der eingestellten Raumtemperatur im Zuluftkanal einen Luftmengenschieber bis zu etwa einem Drittel. Der offenbleibende Querschnitt im Kanalschieberbereich ermöglicht eine kontinuierliche Zuluftversorgung ohne Raumtemperatur-Erhöhung.

Durch diese stetige Be- und Entlüftung aller Räume werden Feuchtigkeitsschäden am Gehäuse vermieden. Außerdem ist eine ständige Lufterneuerung in allen Räumen gewährleistet, wodurch die Raumluftqualität und somit die Behaglichkeit und das Wohlbefinden der Menschen wesentlich verbessert werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Mischen von Luft, insbesondere für Systeme zum Belüften, Beheizen und/oder Klimatisieren von Räumen in Gebäuden, mit einstell- oder regelbaren Abluft-, Fortluft-, Außen- bzw. Rückluft- und Zuluftanschlüssen, die an den Seiten eines Mischkammergehäuses angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abluftanschluß (50) und/oder dem Fortluftanschluß (51) einerseits und dem Außen- bzw. Rückluftanschluß (52) und/oder dem Zuluftanschluß (53) andererseits in dem Mischkammergehäuse (55) ein nach Art eines Mehrwegeventils linear hin- und herbewegbarer Schieber (36) abgedichtet geführt ist, der als Luftleitorgan ausgebildet und in einem den Abluftanschluß (50) und den Zuluftanschluß (53) verbindenden Umluft- bzw. Bypass-Kanal (54) zwischen zwei Endstellungen derart verstellbar geführt ist, daß er in einer Endstellung den Umluft- oder Bypass-Kanal (54) vollständig sperrt und die Verbindung zwischen Abluftanschluß (50) und Fortluftanschluß (51) sowie zwischen Außen- oder Rückluftanschluß (52) und Zuluftanschluß (53) freigibt, während er in Zwischenstellungen den Querschnitt des Umluft- oder Bypass-Kanals (54) mehr oder weniger freigibt und die Verbindungen zwischen Abluftanschluß (50) und Fortluftanschluß (51) einerseits bzw. zwischen Außen- oder Rückluftanschluß (52) und Zuluftanschluß (53) andererseits zunehmend sperrt, bis die Fortluft- und Außen- bzw. Rückluftanschlüsse (51, 52) vollständig gesperrt sind und der Umluft- oder Bypass-Kanal (54) die alleinige Verbindung zwischen Abluftanschluß (50) und Zuluftanschluß (53) darstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (36) im Umluft- oder Bypass-Kanal (54) gegenüber den seitlichen Wänden (19, 20) des Mischkammergehäuses (55) mittels einer Anordnung von leicht beweglichen, reibungsarmen Lippen- oder Profildichtungen (21, 22) abgedichtet geführt ist. (Fig. 7)

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (36) in den Seitenwänden (19, 20) des Mischkammergehäuses (55), an die er abdichtend anschließt, durch eine Anordnung mit Feder (23) und Nut (24) geführt ist (Fig. 7)

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Abluftanschluß (50) und der Zuluftanschluß (53) an den beiden Enden eines gestreckten Umluft- oder Bypass- Kanals (54) angeordnet sind und der Fortluftanschluß (51) sowie der Außenluft- oder Rückluftanschluß (52) seitlich davon liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (36) zwei beiderseits einer in Stellrichtung (37 a) liegenden Mittelebene (x-x) angeordnete, nach entgegengesetzten Seiten vorzugsweise spiegelsymmetrisch konkav gewölbte Leitflächen (45, 46) aufweist, die in Richtung des Umluft- bzw. Bypass-Kanals (54) zu dem Abluftanschluß (50) und zu dem Zuluftanschluß (53) hin auslaufen und bei völliger Freigabe des Umluft- oder Bypass-Kanals (54) die Abzweige zu dem Fortluftanschluß (51) und dem Außenluft- oder Rückluftanschluß (52) sperren. (Fig. 8c)

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zur Verwendung bei Luftheizungssystemen mit einem als Warmlufterzeuger ausgebildeten Warmwasserspeicher mit Gebläse, wobei der Warmwasserspeicher zwischen einer Lufteintrittsöffnung und einer Warmluftaustrittsöffnung Wärmetauscherkanäle zwischen Wandung und Ummantelung aufweist und Mittel zum Mischen der erwärmten Luft mit unerwärmter Luft vorgesehen und mit Einstell- bzw. Regelungsmitteln zusammenwirkend ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Warmwasserspeicher (1 a) ein Kanal (44) für die hindurchströmende Luft vorgesehen ist und durch eine Ausnehmung (3) mit Wärmetauscherkanälen (4, 5) zwischen Wandung (11) und Ummantelung (40) des Warmwasserspeichers (1 a) in Verbindung steht, und daß im Kanal (44) ein im Bereich der Ausnehmung (3) auf- und abbewegbares Luftleitorgan (6) in Form des Schiebers (36) angeordnet ist, das im Zusammenwirken mit dem Kanal (44) und der Ausnehmung (3) so angeordnet und ausgebildet ist, daß es bei seiner Bewegung je eine Einströmungsöffnung (7) und eine Ausströmungsöffnung (8) mit veränderlichen Querschnitten zu den Wärmetauscherkanälen (4, 5) hin sowie einen diese mit veränderlichem Querschnitt überbrückenden Bypass (35) freigibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmwasserspeicher (1 a) wenigstens zwei im Ringraum zwischen Wandung (11) und Ummantelung (40) angeordnete Wärmetauscherkanäle (4, 5) aufweist, die durch parallel zur Längsachse (y-y) des Warmwasserspeichers (1 a) verlaufende Wandelemente (9, 10) gegeneinander abgeschottet sind und von denen der eine Wärmetauscherkanal (4) mit der Einströmöffnung (7) und der andere Wärmetauscherkanal (5) mit der Ausströmöffnung (8) in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellmittel für das Luftleitorgan (6) bzw. den Schieber (36) eine Stellspindel (12) mit einem Stellmotor (13) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitorgan (6) bzw. der Schieber (36) einen in Richtung der Längsachse (y-y) des Warmwasserspeichers (1 a) offenen Führungsschlitz (14) aufweist, in den eine am Warmwasserspeicher (1 a) sitzende, mit der Mittelebene (x-x) des Luftleitorgans (6) zusammenfallende Trennwand (15) als Führungsorgan eingreift.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (15) an die die Wärmetauscherkanäle (4, 5) trennenden Wandelemente (9, 10) angeschlossen ist und den Raum (16) bis zum Luftleitorgan (6) bzw. Schieber (36) im Zusammenwirken mit diesem in zwei trennende Räume (17, 18) unterteilt.

10. Verfahren zum Erzeugen von Heizluft mit vorgegebener Temperatur, insbesondere zum Beheizen von Wohnungen oder Ein- oder Mehrfamilienhäusern, wobei ein Luftstrom durch Kontakt mit der Wandung eines Warmwasserspeichers erwärmt und danach durch Zumischung unerwärmter Luft auf die vorgegebene Temperatur eingestellt wird, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung zum Luftmischen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom (33) vor dem Warmwasserspeicher (1 a) in zwei Teilströme (34, 35) aufgeteilt wird, von denen der eine (34) mit der Wandung des Warmwasserspeichers (1 a) in Kontakt gebracht und an dieser entlanggeführt und erwärmt wird, und der andere Teilstrom (35) im Bypass an der Wandung des Warmwasserspeichers vorbeigeführt wird und die beiden Teilströme danach zusammengeführt und unter Bildung der vorgegebenen Temperaturhöhe zur Heizluft (47) miteinander vermischt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung des Luftstromes (33) in Teilströme (34, 35) in der Weise erfolgt, daß einer linearen Verringerung des an der Wandung des Warmwasserspeichers (1 a) entlanggeführten Teilstromes (34) eine im wesentlichen lineare Vergrößerung des im Bypass an der Wandung des Warmwasserspeichers vorbeigeführten Teilstromes (35) entspricht.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn- daß die Einstellung des Mengenverhältnisses der beiden Teilströme (34, 35) nach Maßgabe eines SOLL-IST- Vergleiches der vorgegebenen mit der Heizlufttemperatur unter Verwendung einer Reglereinheit selbsttätig vorgenommen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Reglereinheit ein PI-Regler verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung des Luftstromes (33) unter Verwendung eines geregelt einstellbaren Luftleitorganes (6) bzw. Schiebers (36) vor dem Warmwasserspeicher (1 a) derart erfolgt, daß ein Teilstrom (34) über einen veränderlich einstellbaren Einströmquerschnitt (7) zwischen Wandung und Ummantelung an einer Seite des Warmwasserspeichers (1 a) entlang und sodann im Gegenstrom an der anderen Seite des Warmwasserspeichers (1 a) wieder zurück durch einen ebenfalls veränderlich einstellbaren Ausströmquerschnitt (8) in regelbarer Teilstrommenge und der andere Teilstrom (35) durch einen veränderlich einstellbaren Kanalquerschnitt in ebenfalls veränderlich einstellbarer Teilstrommenge im Bypass zwischen dem Einström- und dem Ausströmquerschnitt geführt und die beiden Teilströme sodann zusammengeführt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung des Luftstromes (33) an der Unterseite des Warmwasserspeichers (1 a) derart erfolgt, daß der zu erwärmende Teilstrom (34) zunächst am Warmwasserspeicher (1 a) bis zu dessen höchster Stelle aufwärts geführt wird, nach seiner Erwärmung am Warmwasserspeicher (1 a) abwärtsströmt und anschließend dem nicht erwärmten Teilstrom (35) wieder zugemischt wird. (Fig. 9 und 10)