DE19914615A1 - Fan system for energy-saving room heating with conventional heating units switches fan on above defined heating body temperature, off below this or another defined temperature and/or varies fan speed - Google Patents
Fan system for energy-saving room heating with conventional heating units switches fan on above defined heating body temperature, off below this or another defined temperature and/or varies fan speedInfo
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Abstract
Description
Die Haushalte in Deutschland verbrauchen pro Jahr ca. 2800 Petajoule. Der überwiegen de Teil dieser Energie wird zur Raumheizung eingesetzt, wobei durch die Haushalte 140.000.000 Tonnen CO2, 110.000 t NOx und 210.000 t SO2 emittiert werden (Bundesmini sterium für Wirtschaft und Technologie, Energie Daten 1999). Bei der Raumheizung liegt deshalb ein großes Potential, sowohl Energie zu sparen als auch die Abgabe umwelt schädlicher Stoffe zu reduzieren. Die Politik versucht darauf mit einer Reihe von Vorschrif ten zu reagieren, z. B. Wärmeschutzverordnung, Heizkostenverordnung, Kleinfeuerungsanlagenverordnung, Heizungsanlagenverordnung, Einführung Wärmenut zungsverordnung, Einführung EU-weiter CO2-/Energiesteuer. Beim Verabschieden oder Novellieren der Verordnungen werden in der Regel Energieeinsparungen von 25%-30% angestrebt (Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, RWI/ifo Studie "Gesamtwirtschaftliche Beurteilung von CO2-Minderungsstrategien"). Die vorgesehenen oder beim Neubau vorgeschriebenen Energiesparmaßnahmen erfordern oft so hohe Investitionen, daß sie sich nie durch die Einsparung an Energieträgern amortisieren können. Deshalb werden gleichzeitig erhebliche Fördermittel bereitgestellt. Allein die von der Kreditanstalt für Wiederaufbau für die neuen Bundesländer bereitgestellten zinsverbilligten Darlehen in Höhe von 70 Mrd. DM werden zu 27% für Energiesparmaßnahmen eingesetzt (4. Bericht des Arbeitskreises/"Energieversorgung" der Interministeriellen Arbeitsgruppe "CO2-Reduktion", Seite 38). Darüber hinaus gibt es eine ganze Reihe anderer direkter und indirekter Beihilfen für Energiesparmaßnahmen (Steuervergünstigungen, Sonderkontingente, Zulagen, Kampagnen). Besonders inter essant ist das Gebiet der Photovoltaik. Auf diesem Gebiet werden sowohl Entwickler und Hersteller subventioniert als auch dann die Betreiber solcher Anlagen. Leider amortisieren sich solche Anlagen für den Betreiber trotzdem nicht und auch mit dem "100.000-Dächer Programm" lassen sich nur weniger als 0,01% der Gesamtverbrauchs an Energie einspa ren.Households in Germany consume approximately 2,800 petajoules per year. The major part of this energy is used for space heating, whereby households emit 140,000,000 tons of CO 2 , 110,000 t NO x and 210,000 t SO 2 (Federal Ministry of Economics and Technology, Energy Data 1999). Space heating therefore has great potential to both save energy and reduce the emission of environmentally harmful substances. Politicians are trying to respond to this with a number of regulations, e.g. B. Heat protection ordinance, heating cost ordinance, small combustion plant ordinance, heating system ordinance, introduction of heat utilization regulation, introduction of EU-wide CO 2 / energy tax. When the regulations are passed or amended, energy savings of 25% -30% are generally sought (Federal Ministry of Economics and Technology, RWI / ifo study "Macroeconomic assessment of CO 2 reduction strategies"). The envisaged energy saving measures, or those prescribed for new buildings, often require such high investments that they can never pay for themselves by saving on energy sources. For this reason, considerable funding is provided at the same time. 27% of the low-interest loans of DM 70 billion provided by the Kreditanstalt für Wiederaufbau for the new federal states are used for energy saving measures (4th report of the working group / "Energy supply" of the Interministerial Working Group "CO 2 Reduction", page 38 ). There are also a number of other direct and indirect subsidies for energy saving measures (tax breaks, special quotas, allowances, campaigns). The field of photovoltaics is particularly interesting. In this area, developers and manufacturers are subsidized as well as the operators of such systems. Unfortunately, such systems do not pay for themselves for the operator, and even with the "100,000-roof program" only less than 0.01% of the total energy consumption can be saved.
Angesichts dieser Anstrengungen und des gewaltigen finanziellen Aufwands sollte man vermuten, daß alle wirksamen, einfachen und kostengünstigen Möglichkeiten zur Energie einsparung bereits ausgeschöpft sind. Im Folgenden kann aber gezeigt werden, daß es durchaus möglich ist, mit vergleichsweise geringer Investition Energieeinsparung in der Größenordnung von 30% zu erreichen. Damit amortisiert sich die Lnvestition tatsächlich.Given these efforts and the tremendous amount of money involved, one should suspect all effective, simple and inexpensive ways to energy savings have already been exhausted. However, it can be shown below that is quite possible with comparatively little investment saving energy in the Achieve magnitude of 30%. The investment actually pays for itself.
Beim überwiegenden Teil der bestehenden Raumheizungen handelt es sich um Warmwasser-Heizungsanlagen. Ein Schema ist in Fig. 1 dargestellt. Die am zentralen Ofen erzeugte Energie wird durch die Wärmekapazität des Wassers transportiert. Das ist eine sehr effektive Methode. Die Größe der Heizkörper ist so ausgelegt, daß bei der kältesten zu erwartenden Außentemperatur die Raumtemperatur einen vorgegebenen Mindestwert noch erreicht. Wobei der Mindestwert im Schlafzimmer durchaus kleiner sein kann als im Bad.The majority of the existing space heaters are hot water heating systems. A scheme is shown in Fig. 1. The energy generated at the central furnace is transported by the heat capacity of the water. It is a very effective method. The size of the radiators is designed so that at the coldest expected outside temperature, the room temperature still reaches a predetermined minimum value. The minimum value in the bedroom can be smaller than in the bathroom.
Wo tritt nun unnötiger Energieverlust auf? Der Sinn einer Raumheizung besteht darin, daß die Bewohner eine angenehme Raumtemperatur erleben. Es erscheint daher unnötig, Räume zu heizen, in denen sich niemand aufhält. Tatsächlich werden in Publikums- und Fachzeitschriften immer und immer wieder dahingehende Ratschläge erteilt. Die Energieeinsparung beträgt 6%/°C gesenkter Raumtemperatur. Betrachtet werde folgendes Energiespar-Management: es werde nur geheizt, wenn sich Personen im Raum aufhalten. Im statistischen Mittel ist hier eine Senkung der durchschnittlichen Raumtempe ratur um 5°C und damit eine Energieeinsparung von 30% durchaus wahrscheinlich.So where does unnecessary energy loss occur? The purpose of space heating is that the residents experience a pleasant room temperature. It therefore seems unnecessary Heating rooms where nobody is. Indeed, in audience and Specialist magazines give advice again and again. The Energy saving is 6% / ° C lower room temperature. Be considered following energy saving management: it is only heated if there are people in the room stop. The statistical average here is a decrease in the average room temperature temperature around 5 ° C and therefore an energy saving of 30% is very likely.
Das Energiespar-Management zur Senkung der durchschnittlichen Raumtemperatur wird
aber nicht ausgeführt. Dafür sind zwei Gründe verantwortlich:
However, energy saving management to lower the average room temperature is not carried out. There are two reasons for this:
- 1. Wenn die Raumtemperatur gesenkt ist und ein Bewohner betritt den Raum, dann wird für die Erwärmung auf die gewünschte Temperatur eine inakzeptabel lange Zeit benötigt. In Fig. 2 ist eine reale Messung dargestellt, Raumvolumen ca. 50 m3. Die Zeit bis zum er reichen der am Thermostat eingestellten gewünschten Temperatur von ca. 20°C liegt deutlich über einer Stunde. Die jeweils auftretende Erwärmungszeit ist natürlich abhängig von den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten, eine "thermische Trägheit" in der Größenord nung von einer Stunde dürfte aber typisch sein. Diese thermische Trägheit verhindert die Ausführung des oben genannten Energiespar-Managements. Als Beispiel sei die Behei zung des Badezimmers genannt. Wenn man sich morgens eine halbe Stunde im Bad auf halten will, ist es inakzeptabel eine Stunde bis zum Erreichen einer angenehmen Temperatur zu warten. Deshalb wird die Heizung in der Regel über Nacht nicht abgestellt. Das ist einerseits verständlich, andererseits ein typisches Beispiel für sehr ineffektiven Energieeinsatz: die Aufenthaltsdauer im Bad ist recht klein, das Bad wird aber praktisch ununterbrochen geheizt.1. If the room temperature is reduced and an occupant enters the room, then an unacceptably long time is required to warm up to the desired temperature. A real measurement is shown in FIG. 2, room volume approx. 50 m 3 . The time until he reaches the desired temperature set on the thermostat of about 20 ° C is well over an hour. The heating time that occurs in each case is of course dependent on the respective local conditions, but a "thermal inertia" of the order of one hour is likely to be typical. This thermal inertia prevents the above-mentioned energy saving management from being carried out. One example is the heating of the bathroom. If you want to spend half an hour in the bathroom in the morning, it is unacceptable to wait an hour to reach a comfortable temperature. For this reason, the heating is usually not switched off overnight. This is understandable on the one hand, and on the other hand a typical example of very ineffective use of energy: the length of time in the bathroom is quite short, but the bathroom is heated practically continuously.
- 2. In Kenntnis der thermischen Trägheit werden manchmal "zeitschaltuhrgesteuerte Ther mostaten" empfohlen. Beispielsweise könnten nach DE P 195 48 186 Schrittfolgen programmiert werden, welche einen Heizkörper wochentags um 6 Uhr aufdrehen, um 8 Uhr abdrehen, um 16 Uhr wieder auf und endlich um 22 Uhr abdrehen. Das sind mit Sicherheit energiesparende Maßnahmen im Sinne des oben genannten Energiespar- Managements. Man sollte aber den Aufwand nicht unterschätzen, die Vielzahl von Thermostaten in einer Wohnung so zu programmieren, daß sie die Lebensgewohnheiten der Bewohner richtig erfassen. Wahrscheinlich aufgrund dieses Aufwands scheut man die Nutzung solcher Geräte, sie sind nicht weit verbreitet. Auch "selbstlernende Thermostaten", die den dauernden Programmieraufwand senken sollen, wurden schon vorgeschlagen (DE P 43 24 429). Diese Geräte erfordern allerdings programmierbare Thermostaten, Bewegungsmelder, Computer und geeignete Software. Sie sind noch weniger verbreitet als die von Hand programmierbaren Thermostaten.2. Knowing the thermal inertia sometimes "timer controlled Ther mostaten "recommended. For example, according to DE P 195 48 186 step sequences can be programmed, which open a radiator on weekdays at 6 a.m., at 8 a.m. Turn off the clock, open again at 4 p.m. and finally turn off at 10 p.m. That are with Safety energy-saving measures in the sense of the above-mentioned energy-saving Management. But one should not underestimate the effort, the multitude of To program thermostats in an apartment so that they change the lifestyle the residents correctly grasp. Probably because of this effort you shy away from them Use of such devices, they are not widely used. Also "self-learning Thermostats ", which should reduce the permanent programming effort, have already been proposed (DE P 43 24 429). However, these devices require programmable ones Thermostats, motion detectors, computers and suitable software. You are still less common than the hand programmable thermostats.
Prinzipiell fassen sich auch durch noch so großen Aufwand die Nachteile einer großen thermischen Trägheit nie vollständig beseitigen. Es wurde bereits versucht, die thermische Trägheit durch den Einsatz eines Ventilators zu verringern. Falls eine Regelung des Venti lators überhaupt vorgesehen ist, dann erfolgt die Regelung so, daß mit fallender Lufttem peratur der Ventilator überhaupt erst eingeschaltet oder die Leistung mehr oder weniger stetig erhöht wird. Das Grundprinzip der Regelung ist in der Fachmeinung offenbar so selbstverständlich, daß das Grundprinzip nicht ausdrücklich angegeben wird. (z. B. in DE P 23 31 022).In principle, the disadvantages of a large one can be summed up by even the greatest effort Never completely eliminate thermal inertia. An attempt has already been made to thermal Reduce inertia by using a fan. If regulation of the venti lators is provided at all, then the control takes place so that with falling Lufttem temperature the fan is switched on in the first place or the output more or less is steadily increasing. The basic principle of the regulation is apparently so in the expert opinion it goes without saying that the basic principle is not expressly stated. (e.g. in DE P 23 31 022).
Tatsächlich erfüllt das Prinzip, mit fallender Temperatur für eine stärkere Luftbewegung zu sorgen, die Aufgabe einen Raum zu thermostatieren. Denn mit stärkerer Luftbewegung wird sowohl die Wärmeabgabe von den Heizkörpern vergrößert als auch die Wärme schneller im Raum verteilt.In fact, the principle of falling temperature increases for more air movement care to thermostate a room. Because with stronger air movement both the heat output from the radiators is increased as well as the heat distributed faster in the room.
Analysiert man aber dieses Prinzip hinsichtlich des Energieeinsatzes, so stellt man eine
verschlechterte Wärmebilanz fest:
Der Heizkreislauf besteht aus einem zentralen Ofen zur Wassererwärmung, daran ange
schlossen ist ein Rohrsystem als Vorlauf und ein Rohrsystem als Rücklauf, wobei sich die
Heizkörper in den zu heizenden Räumen befinden. Wärme wird nun von allen erwärmten
Oberflächen in diesem System abgegeben - nicht nur von den Heizkörpern. Das Rohrlei
tungssystem hat nun eine beachtliche Oberfläche. In Erkenntnis, daß diese Oberfläche
sehr viel Wärme nutzlos abgeben kann wird versucht, die Rohrleitungen gut zu isolieren.
Trotzdem stellt man bei Messungen fest, daß die Vorlauftemperatur am Heizkörper deut
lich geringer ist als die Vorlauftemperatur am Ofen. Ebenso ist die Rücklauftemperatur am
Ofen geringer als die Rücklauftemperatur am Heizkörper. Das ist ein Energieverlust, weil
die Wärme an Orten abgeben wird, wo sie nicht erwünscht ist.However, if you analyze this principle with regard to the use of energy, you will find a deteriorated heat balance:
The heating circuit consists of a central stove for water heating, connected to it is a pipe system as a flow and a pipe system as a return, with the radiators in the rooms to be heated. Heat is now emitted from all heated surfaces in this system - not just from the radiators. The piping system now has a considerable surface. Recognizing that this surface can give off a lot of heat uselessly, an attempt is made to insulate the pipes well. Nevertheless, it is found during measurements that the flow temperature at the radiator is significantly lower than the flow temperature at the furnace. The return temperature at the furnace is also lower than the return temperature at the radiator. This is a loss of energy because the heat is given off in places where it is not wanted.
Der anteilige Energieverlust ist umso größer, je geringer die Wärmeabgabe des Heizkör pers ist. Nun sind die Heizkörper ausgelegt auf einen Fall angenommen geringster Außen temperatur. Dieser Fall tritt, wenn überhaupt, nur selten während einer Heizperiode auf. So daß während der überwiegenden Zeit die Wärmeabgabe des Heizkörpers gedrosselt werden muß. Insbesondere in Übergangszeiten, wo nur mit geringer Leistung geheizt wird, ist es möglich, daß 40% der Heizleistung des Ofens als Verlust auftreten. Die genaue Höhe des Verlusts ist natürlich abhängig von der jeweiligen. Gestaltung der Heizungsanlage: Länge der Rohre, Durchmesser der Rohre, Isolation freitragender Rohre, Isolation eingemauerter Rohre im Mauerwerk, Lage der Rohre, Betriebszustand al ler Heizkörper usw.The proportionate energy loss is greater, the lower the heat output of the radiator pers is. Now the radiators are designed for a case assumed to be the smallest outside temperature. This case rarely, if ever, occurs during a heating period. So that the heat output of the radiator is throttled during most of the time must become. Especially in transitional periods when heating is low, it is possible that 40% of the heating power of the furnace occurs as a loss. The exact The amount of the loss depends of course on the particular one. Design of the Heating system: length of the pipes, diameter of the pipes, self-supporting insulation Pipes, insulation of masonry pipes in the masonry, position of the pipes, operating condition al radiator etc.
Als Beispiel zur Schätzung sei hier betrachtet der Verlust allein durch den Vorlauf bei ei nem Heizkörper mit einer momentanen Heizleistung von 300 W, 20 m entfernt vom zentra len Ofen, Rohrinnendurchmesser 1 cm. Die Oberfläche des Vorlaufrohrs beträgt minde stens 6000 cm2. Daraus ist schon ersichtlich, daß nennenswerter Energieverlust auftritt, bevor das Wasserden Heizkörper erreicht, selbst wenn eine sehr gute Isolation auf den Rohren angebracht wurde. Ganz grobe Schätzung legt hier nahe, daß allein im Vorlauf ein Verlust auftritt in der Größenordnung von der momentanen Heizleistung des Heizkörpers.As an example of the estimate, consider the loss here solely from the flow in the case of a radiator with an instantaneous heating output of 300 W, 20 m away from the central furnace, inner tube diameter 1 cm. The surface of the flow pipe is at least 6000 cm 2 . From this it can already be seen that significant energy loss occurs before the water reaches the radiator, even if very good insulation has been applied to the pipes. A rough estimate suggests that a loss occurs in the lead in the order of the current heating output of the radiator.
Wird die Regelung der Heizleistung über einen Ventilator nach Prinzip "fallende Lufttemperatur - stärkere Luftbewegung" erledigt, dann ergibt sich im dem Falle, daß wegen ausreichend hoher Lufttemperatur nur geringe Heizleistung benötigt wird, eine weitere Bilanzverschlechterung. Dann nämlich läuft der Ventilator nur langsam oder gar nicht. Damit kann der Heizkörper vergleichsweise nur wenig Wärme abgeben und die Rücklauftemperatur erreicht hohe Werte. So daß zum Verlust aus Vorlauf noch ein erheblicher Vertust aus dem Rücklauf hinzukommt. Leider gerade in dem Falle geringer Heizleistung, so daß eine extrem schlechte Wärmebilanz entsteht.If the regulation of the heating power via a fan according to the "falling" principle Air temperature - stronger air movement "done, then results in the case that due to a sufficiently high air temperature, only low heating output is required, one further deterioration in balance sheet. Then the fan will run slowly or not at all Not. This means that the radiator can only emit little heat and that Return temperature reaches high values. So that for loss from preliminary run one more there is considerable distrust from the return. Unfortunately, just in the case less Heating power, so that an extremely poor heat balance arises.
Aufgabe der Erfindung ist es nun eine Ventilatoranordnung bei Raumheizungen mit übli chen Warmwasserheizkörpern zu schaffen, welche die thermische Trägheit der Heizung verringert und gleichzeitig Heizenergie einspart. The object of the invention is now a fan assembly for space heating with übli chen hot water radiators to create the thermal inertia of the heater reduced and at the same time saves heating energy.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Ventilatoranordnung bei Raumheizun
gen mit üblichen Warmwasserheizkörpern, welche zum Betrieb ohne Zwangskonvektion
ausgelegt sind, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Ventilatoranordnung folgende miteinander verbundene Bauteile aufweist:
mindestens einen Ventilator,
einen Temperaturfühler für eine charakteristische Heizkörpertemperatur und
eine Schaltung zur Drehzahlbeeinflussung des Ventilators, wobei
der Temperaturfühler so ausgebildet ist, daß er an Stellen des Heizkörpers oder des
Rücklaufs des Heizkörpers angebracht werden kann und dort eine charakteristische
Heizkörpertemperatur erfaßt, die hauptsächlich durch die Temperatur der
Anbringungsstelle bestimmt wird,
die Schaltung zur Drehzahlbeeinflussung so ausgelegt ist, daß
oberhalb einer vorgegebenen oder vorgebbaren charakteristischen Heizkörpertemperatur
der Ventilator eingeschaltet und unterhalb dieser Temperatur oder unterhalb einer zweiten
vorgegebenen oder vorgebbaren charakteristischen Heizkörpertemperatur ausgeschaltet
wird und/oder
die Drehzahl mit steigender charakteristischer Heizkörpertemperatur angehoben und mit
fallender Heizkörpertemperatur gesenkt wird.The object of the invention is achieved by a fan arrangement in Raumheizun conditions with conventional hot water radiators, which are designed for operation without forced convection, which is characterized in that
the fan arrangement has the following interconnected components:
at least one fan,
a temperature sensor for a characteristic radiator temperature and a circuit for influencing the speed of the fan, wherein
the temperature sensor is designed in such a way that it can be attached to points on the radiator or the return of the radiator and detects a characteristic radiator temperature there, which is mainly determined by the temperature of the attachment point,
the circuit for influencing the speed is designed such that the fan is switched on above a predetermined or predeterminable characteristic radiator temperature and is switched off below this temperature or below a second predetermined or predeterminable characteristic radiator temperature and / or
the speed is increased with increasing characteristic radiator temperature and is reduced with decreasing radiator temperature.
Anders als beim Grundprinzip des Standes der Technik wird hier mit fallender Temperatur die Venilatorleistung verringert. Gemessen wird die Heizkörpertemperatur, die Lufttempe ratur wird in dieser Ausführung überhaupt nicht berücksichtigt, weil zu Grunde gelegt wird, daß die Regelung - wie üblich - über die Zufuhr des Wärmeträgers erfolgt.In contrast to the basic principle of the prior art, the temperature drops here the fan performance is reduced. The radiator temperature, the air temperature, is measured rature is not considered at all in this version because it is based on that the control - as usual - takes place via the supply of the heat transfer medium.
Falls erforderlich, kann als Ansteuergröße für die Ventilatorleistung auch die Differenz aus charakteristischer Heizkörpertemperatur und Raumlufttemperatur verwendet werden. Wo bei auch hier mit fallender Temperaturdifferenz die Ventilatorleistung verringert wird (An spruch 2).If necessary, the difference can also be used as the control variable for the fan output characteristic radiator temperature and room air temperature can be used. Where if the fan output is also reduced as the temperature difference drops (An saying 2).
Die Informationen auf den Verbindungen zwischen den Bauteilen Ventilator, Schaltung zur Drehzahlbeeinflussung, Temperaturfühler für charakteristische Heizkörpertemperatur und - soweit vorhanden - Temperaturfühler für Raumlufttemperatur können über elektrische Ka bel, über Funkwellen, induktiv, durch Luft oder Körperschall, hydraulisch, durch sichtbares oder infrarotes Licht, mechanisch oder auf eine andere physikalische geeignete Weise übertragen werden.The information on the connections between the components, fan, circuit for Speed control, temperature sensor for characteristic radiator temperature and - if available - temperature sensors for room air temperature can be controlled via electrical Ka bel, via radio waves, inductively, by air or structure-borne noise, hydraulically, by visible or infrared light, mechanically or in some other suitable physical way be transmitted.
Ein Vergleich der Temperaturverläufe mit und ohne Ventilator bei gleicher Achseinteilung findet sich in Fig. 3. Deutlich erkennbar ist, welch dramatische Verringerung der Trägheit durch die zusätzliche Anordnung eines Ventilators erreicht wird.A comparison of the temperature profiles with and without fan with the same axis division can be found in FIG. 3. It is clearly evident what a dramatic reduction in inertia is achieved by the additional arrangement of a fan.
Beim Einsatz eines Ventilators verbleiben nur einige Minuten thermische Trägheit. Dar über hinaus wird diese Trägheit wesentlich bestimmt durch die Zeit, die benötigt wird, um den Heizkörper mit warmem Wasser zu füllen. So daß eine weitere Verringerung der thermischen Trägheit möglich erscheint. Zum Beispiel durch Einsatz einer stärkeren Umwälzpumpe, wobei unter Umständen auch ohne Ersatz der Umwälzpumpe bei oben genanntem Energiespar-Management die Fördermenge durch einen Heizkörper steigt, weil andere Heizkörper völlig abgeschaltet sind.When using a fan, only a few minutes of thermal inertia remain. Dar moreover, this inertia is largely determined by the time it takes to fill the radiator with warm water. So that a further reduction in thermal inertia appears possible. For example, by using a stronger one Circulation pump, possibly under some circumstances without replacing the circulation pump at the top energy saving management, the delivery rate increases due to a radiator, because other radiators are completely switched off.
Auf den ersten Blick überrascht die dramatische Reduzierung der thermischen Trägheit
durch Einsatz eines Ventilators. Betrachtet man aber das Prinzip der Raumheizung etwas
genauer, dann wird die Wirkung eines Ventilators verständlich:
At first glance, the dramatic reduction in thermal inertia by using a fan is surprising. But if you take a closer look at the principle of space heating, the effect of a fan is understandable:
- 1. Die Raumluft erwärmt sich an der Heizkörperoberfläche. Ohne Ventilator ist der Mecha nismus des Wärmeübergangs Heizkörper-Luft vergleichbar mit dem Mechanismus des Wärmeübergangs von der (erwärmten) Luft auf alle im Raum sich befindlichen sonsti gen Oberflächen. Diese Oberflächen im Raum werden gestellt durch Boden, Decke, Wände, Möbel oder andere Gegenstände. In der Summe sind diese Oberflächen sehr groß und dahinter verbergen sich erhebliche Wärmekapazitäten. Sind die Mechanis men des Wärmeübergangs gleich, dann wird in erster Näherung die Geschwindigkeit des Aufheizens durch das Verhältnis "Heizkörperoberfläche/sonstige Oberflächen im Raum" bestimmt. Dieses Verhältnis ist sehr klein und damit ist auch die geringe Aufhei zungsgeschwindigkeit verständlich.1. The room air heats up on the surface of the radiator. The Mecha is without a fan mechanism of heat transfer from radiator to air comparable to the mechanism of Heat transfer from the (heated) air to all other in the room surfaces. These surfaces in the room are made up of floor, ceiling, Walls, furniture or other objects. All in all, these surfaces are very large and hidden behind it is considerable heat capacity. Are the Mechanis heat transfer, the speed becomes the first approximation heating by the ratio "radiator surface / other surfaces in the Space ". This ratio is very small and therefore there is little heat speed understandable.
- 2. Durch die Erwärmung der Luft am Heizkörper verringert sich deren Dichte. Der Dich teunterschied zur kälteren Raumluft ist der Antrieb für die natürliche Konvektion. Die ki netische Energie dieser natürlichen Konvektion ist abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten, praktisch aber sehr gering. Beispielsweise in der Größenordnung 50 mW für einen Heizkörper, der mit einer momentanen Heizleistung von 2 kW betrieben wird. Die Luftwärme wird nun fast ausschließlich durch die Konvektion transportiert. Die Wärmeleitung durch die Luft ist - zumindest auf größere Entfernungen - vernachlässigbar.2. Heating the air on the radiator reduces its density. The you The difference to the colder indoor air is the drive for natural convection. The ki The net energy of this natural convection depends on the particular one Conditions, practical but very low. For example in the order of 50 mW for a radiator that is operated with a current heating output of 2 kW becomes. The air heat is now transported almost exclusively by convection. The Conduction of heat through the air is - at least at greater distances - negligible.
- 3. Durch Einsatz eines Ventilators in der Nähe des Heizkörpers wird nun dessen "effektive Oberfläche" für den Wärmeübergang wesentlich vergrößert und gleichzeitig die Vertei lung der Wärme im Raum wesentlich beschleunigt. Wobei bereits eine Ventilatorlei stung in der Größenordnung von einigen Watt eine hundertfach höhere kinetische Konvektionsleistung bewirkt. Im Zusammenwirken dieser beiden Effekte erscheint eine Beschleunigung des Aufheizens durch Einsatz eines Ventilators um einen Faktor in der Größenordnung von 10 durchaus verständlich und für die üblichen Raumheizungen ty pisch erreichbar.3. Using a fan near the radiator will make it "effective." Surface "significantly increased for heat transfer and at the same time the distribution heat in the room accelerated considerably. Already a fan line power of the order of a few watts is a hundred times higher kinetic Convection performance causes. In the interaction of these two effects, one appears Acceleration of heating by using a fan by a factor in the The order of 10 is understandable and ty for the usual room heating reachable.
Die mit dem schnellen Aufheizen gleichbedeutend verringerte thermische Trägheit beim Einsatz eines Ventilators ermöglicht nun erstmals ein einfaches und sinnvolles Energie spar-Management: man dreht den Heizkörper dann auf, wenn man den Raum betritt. Be wegungsmelder können dieses Energiespar-Management sogar automatisieren.The thermal inertia, which is synonymous with rapid heating, is reduced The use of a fan now enables simple and sensible energy for the first time Economy management: you open the radiator when you enter the room. Be Motion detectors can even automate this energy saving management.
Verglichen mit der deutlich vergrößerten Wärmeabgabe des Heizkörpers verbraucht der Ventilator nur sehr wenig Energie. Besonders wenig dann, wenn der Ventilator erfindungsgemäß betrieben wird. Darüberhinaus ergibt sich weitere energiesparende Wirkung eines Ventilators durch deutliche Senkung der Rücklauftemperatur.Compared to the significantly increased heat output from the radiator, the consumes Fan uses very little energy. Especially little if the fan is operated according to the invention. In addition, there are other energy-saving Effect of a fan by significantly reducing the return temperature.
In der Fachmeinung bestehen Vorbehalte gegenüber dem Einsatz von Ventilatoren an Heizkörpern, welche zum Betrieb ohne Zwangskonvektion ausgelegt sind. Hauptsächliche Argumente sind: Ventilatoren sind laut, sie verbrauchen mehr Energie als sie einsparen, die Ventilatoren benötigen Schutzgitter die dann verschmutzen usw.In technical opinion, there are reservations about the use of fans Radiators that are designed for operation without forced convection. The main arguments are: fans are loud, they consume more energy than they save, the fans require protective grilles which then become dirty, etc.
Bei den oben ausführten Messungen wurde überraschenderweise festgestellt, daß ein
Ventilator zur Energieeinsparung bei Raumheizungen mit üblichen Warmwasserheizkör
pern, welche zum Betrieb ohne Zwangskonvektion ausgelegt sind, alle Vorbehalte restlos
entkräftet, wenn
der Ventilator bei Maximalleistung mindest 300 Kubikmeter Luft pro Stunde fördert,
am Ventilator keines der sonst üblichen Berührungs-Schutzgitter angeordnet ist,
der Ventilator Flügel aufweist, die aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere einem
zäh-elastischem Schaumstoff, gefertigt sind und
in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften der Flügel, der Flügelgeometrie und dem
Trägheitsmoment des gesamten Rotors die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit des
Antriebsmotors so klein ausgeführt ist oder die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit
durch eine geeignete elektronische Schaltung so begrenzt wird, daß selbst im Falle des
mit maximaler Umdrehungszahl laufenden Ventilators
für den Menschen und für übliche Haustiere gefahrlose Berührung des Ventilators möglich
ist,
eine Berührung keine Schäden an dem Ventilator hinterläßt und
durch Bauart des Motors und/oder geeignete Beschaltung gesichert ist, daß auch eine
vollständige Blockade des Ventilators schadlos und ungefährlich bleibt.In the measurements carried out above, it was surprisingly found that a fan to save energy in space heating systems with conventional warm water heaters, which are designed for operation without forced convection, completely dispelled all reservations if
the fan delivers at least 300 cubic meters of air per hour at maximum output,
none of the usual protective guards are arranged on the fan,
the fan has blades which are made of an elastic material, in particular a tough-elastic foam, and
depending on the material properties of the blades, the blade geometry and the moment of inertia of the entire rotor, the maximum speed of rotation of the drive motor is so small or the maximum speed of rotation is limited by a suitable electronic circuit so that even in the case of the fan running at maximum speed
it is possible for the fan and humans to touch the fan safely,
a touch does not damage the fan and
by design of the motor and / or appropriate circuitry ensures that even a complete blockage of the fan remains harmless and harmless.
Der bei den Messungen verwandte Ventilator nach diesen Bedingungen ergab die deutliche Verringerung der thermischen Trägheit (Fig. 3) - gleichzeitig war er so leise, daß er nicht zu hören war und so "harmlos", daß er mit einem Finger angehalten werden konnte.The fan used in the measurements after these conditions resulted in the significant reduction in thermal inertia ( FIG. 3) - at the same time it was so quiet that it was not audible and so "harmless" that it could be stopped with a finger.
Claims (4)
- 1. die Ventilatoranordnung folgende miteinander verbundene Bauteile aufweist:
- 1. mindestens einen Ventilator,
- 2. einen Temperaturfühler für eine charakteristische Heizkörpertemperatur und
- 3. eine Schaltung zur Drehzahlbeeinflussung des Ventilators wobei
- 2. der Temperaturfühler so ausgebildet ist, daß er an Stellen des Heizkörpers oder des Rücklaufs des Heizkörpers angebracht werden kann und dort eine charak teristische Heizkörpertemperatur erfaßt, die hauptsächlich durch die Tem peratur der Anbringungsstelle bestimmt wird
- 3. die Schaltung zur Drehzahlbeeinflussung so ausgelegt ist, daß
- 1. oberhalb einer vorgegebenen oder vorgebbaren charakteristischen Heizkörper temperatur der Ventilator eingeschaltet und unterhalb dieser Temperatur oder unterhalb einer zweiten vorgegebenen oder vorgebbaren charakteristischen Heizkörpertemperatur ausgeschaltet wird und/oder
- 2. die Drehzahl mit steigender charakteristischer Heizkörpertemperatur angehoben und mit fallender Heizkörpertemperatur gesenkt wird.
- 1. the fan arrangement has the following interconnected components:
- 1. at least one fan,
- 2. a temperature sensor for a characteristic radiator temperature and
- 3. a circuit for influencing the speed of the fan
- 2. The temperature sensor is designed so that it can be attached to the radiator or the return of the radiator and there detects a characteristic radiator temperature, which is mainly determined by the temperature of the attachment point
- 3. the circuit for influencing the speed is designed so that
- 1. The fan is switched on above a predetermined or predeterminable characteristic radiator temperature and is switched off below this temperature or below a second predefined or predeterminable characteristic radiator temperature and / or
- 2. The speed is increased with increasing characteristic radiator temperature and is reduced with decreasing radiator temperature.
- 1. die Ventilatoranordnung folgende miteinander verbundene Bauteile aufweist:
- 1. mindestens einen Ventilator,
- 2. einen Temperaturfühler für eine charakteristische Heizkörpertemperatur,
- 3. einen Temperaturfühler für Raumlufttemperatur und
- 4. eine Schaltung zur Drehzahlbeeinflussung des Ventilators wobei
- 2. der Temperaturfühler für die charakteristische Heizkörpertemperatur so ausgebildet ist, daß er an Stellen des Heizkörpers oder des Rücklaufs des Heizkörpers angebracht werden kann und dort eine charakteristische Heizkörpertemperatur erfaßt, die hauptsächlich durch die Temperatur der Anbringungsstelle bestimmt wird,
- 3. der Temperaturfühler für die Raumlufttemperatur so ausgebildet und angeordnet ist, daß er eine Lufttemperatur erfaßt, die hauptsächlich durch die Temperatur der Raumluft bestimmt wird und
- 4. die Schaltung zur Drehzahlbeeinflussung so ausgelegt ist, daß
- 1. oberhalb einer vorgegebenen oder vorgebbaren Differenz aus charakteristischer Heizkörpertemperatur und Raumlufttemperatur der Ventilator eingeschaltet und unterhalb dieser Temperaturdifferenz oder unterhalb einer zweiten vorgegebenen oder vorgebbaren Temperaturdifferenz der Ventilator ausgeschaltet wird und/oder
- 2. die Drehzahl mit steigender Temperaturdifferenz angehoben und mit fallender Temperaturdifferenz gesenkt wird.
- 1. the fan arrangement has the following interconnected components:
- 1. at least one fan,
- 2. a temperature sensor for a characteristic radiator temperature,
- 3. a temperature sensor for indoor air temperature and
- 4. a circuit for influencing the speed of the fan
- 2. the temperature sensor for the characteristic radiator temperature is designed in such a way that it can be attached to points of the radiator or the return of the radiator and detects a characteristic radiator temperature there, which is mainly determined by the temperature of the attachment point,
- 3. the temperature sensor for the room air temperature is designed and arranged so that it detects an air temperature that is mainly determined by the temperature of the room air and
- 4. the circuit for speed control is designed so that
- 1. the fan is switched on above a predetermined or predeterminable difference from the characteristic radiator temperature and room air temperature and the fan is switched off below this temperature difference or below a second predetermined or predeterminable temperature difference and / or
- 2. The speed is increased with increasing temperature difference and is reduced with decreasing temperature difference.
- 1. der Ventilator bei Maximalleistung mindest 300 Kubikmeter Luft pro Stunde fördert,
- 2. am Ventilator keines der sonst üblichen Berührungs-Schutzgitter angeordnet ist,
- 3. der Ventilator Flügel aufweist, die aus einem elastischen Werkstoff, insbeson dere einem zäh-elastischem Schaumstoff, gefertigt sind und
- 4. in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften der Flügel, der Flügelgeometrie
und dem Trägheitsmoment des gesamten Rotors die maximale Umdrehungsge
schwindigkeit des Antriebsmotors so klein ausgeführt ist oder die maximale
Umdrehungsgeschwindigkeit durch eine geeignete elektronische Schaltung so
begrenzt wird, daß selbst im Falle des mit maximaler Umdrehungszahl
laufenden Ventilators
- 1. für den Menschen und für übliche Haustiere gefahrlose Berührung des Ventilators möglich ist,
- 2. eine Berührung keine Schäden an dem Ventilator hinterläßt und
- 5. durch Bauart des Motors und/oder geeignete Beschaltung gesichert ist, daß auch eine vollständige Blockade des Ventilators schadlos und ungefährlich bleibt.
- 1. the fan delivers at least 300 cubic meters of air per hour at maximum output,
- 2. none of the otherwise usual touch guards are arranged on the fan,
- 3. the fan has blades that are made of an elastic material, in particular a tough-elastic foam, and
- 4. depending on the material properties of the wing, the wing geometry and the moment of inertia of the entire rotor, the maximum speed of rotation of the drive motor is so small or the maximum speed of rotation is limited by a suitable electronic circuit so that even in the case of running at maximum speed Fan
- 1. it is possible for people and for normal pets to touch the fan safely,
- 2. a touch leaves no damage to the fan and
- 5. is ensured by the design of the motor and / or suitable wiring that even a complete blockage of the fan remains harmless and harmless.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19914615A DE19914615A1 (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Fan system for energy-saving room heating with conventional heating units switches fan on above defined heating body temperature, off below this or another defined temperature and/or varies fan speed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19914615A DE19914615A1 (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Fan system for energy-saving room heating with conventional heating units switches fan on above defined heating body temperature, off below this or another defined temperature and/or varies fan speed |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19914615A1 true DE19914615A1 (en) | 2000-10-05 |
Family
ID=7903083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19914615A Withdrawn DE19914615A1 (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Fan system for energy-saving room heating with conventional heating units switches fan on above defined heating body temperature, off below this or another defined temperature and/or varies fan speed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19914615A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015145240A1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | Zehnder Group International Ag | Device and method for heating or cooling rooms |
| WO2016030773A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Xhabija Blerina | Convector device applicable to radiators for heating plants |
-
1999
- 1999-03-31 DE DE19914615A patent/DE19914615A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015145240A1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | Zehnder Group International Ag | Device and method for heating or cooling rooms |
| WO2016030773A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Xhabija Blerina | Convector device applicable to radiators for heating plants |
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