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PATENTANSPRÜCHE
1. Chemineeheizvorrichtung mit einem Wärmeaustauscher, von welchem mindestens ein Austauscherelement an wenigstens einer der Begrenzungswände des Heizraumes eines Cheminees angebaut ist, wobei der Wärmeaustauscher über eine Vorlaufleitung (6) und eine Rückleitung (8) mit einem Wärmespeicher (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum erstgenannten Wärmeaustauscherelement ein weiteres, mit dem im Heizraum des Cheminees angeordneten Wärmeaustauscherelement (2) in Flüssigkeitsverbindung stehendes Wärmeaustauscherelement (5) vorhanden ist, welches in dem über dem Heizraum liegenden Kaminabschnitt (3) bzw. der Rauchabzugöffnung (4) eingebaut ist.
2. Chemineeheizvornchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erstgenannte Wärmeaustauscherelement (2) eine Anzahl praktisch parallel zur Rückwand des Heizraumes vertikal angeordnete erste Heizröhren (13) und eine Anzahl praktisch parallel zum Boden des Heizraumes horizontal angeordnete zweite Heizröhren (9) enthält, die unter sich parallel geschaltet sind.
3. Cheminéeheizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich an mindestens einer Seitenwand des Heizraumes weitere, zu den genannten Heizröhren (13, 9) parallel geschaltete dritte Heizröhren (15) vorhanden sind.
4. Chemineeheizvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil-der ersten, zweiten und/oder dritten Heizröhren in der Form eines Registers mit parallelen Röhren, oder mäanderförmig verlegt angeordnet sind.
5. Chemineeheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Wärmeaustauscherelement (5) mit einer rauchgaslenkenden Ummantelung (16) versehen ist.
6. Chemineeheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Wärmeaustauscherelement angenähert vertikal stehende Heizröhren (19) enthält, die an ihren obern und an ihren untern Enden mit angenähert horizontal liegenden Sammelleitungen (20, 18) verbunden sind.
7. Cheminéeheizvorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (16) an einer Rahmenkonstruktion (17, 17') gehalten ist, welche teilweise durch die genannten Sammelleitungen gebildet wird.
8. Chemineeheizvornchtung nach einem der Ansprüche 2, 3, 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Flüssigkeitsverbindung des erstgenannten Wärmeaustauscherelementes bzw. dessen einzelnen Abschnitten mit der untern Sammelt leitung (18) des zweiten Wärmeaustauscherelementes eine Anzahl Verbindungsleitungen (7) vorgesehen sind.
9. Cheminéeheizvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine oder mehrere Verbindungsleitung(en) (7) von der obern Sammelleitung (14) der Heizröhren parallel zur Rückwand und/oder parallel zu der/den Seitenwand/Seitenwänden des untern Wärmeaustauscherelementes zu der bezüglichen der darüberliegenden Sammelleitungen (18) des obern Wärmeaustauscherelementes (5) führen.
10. Cheminéeheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des erstgenannten Wärmeaustauscherelementes als Flächenwärmeaustauscherelement mit im wesentlichen parallelen Hauptflächen gestaltet ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Chemineeheizvorrichtung mit einem Wärmeaustauscher, von welchem mindestens ein Austauscherelement an wenigstens einer der Begrenzungswände des Heizraumes eines Cheminees angebaut ist, wobei der Wärmeaustauscher über eine Vorlaufleitung und eine Rückleitung mit einem Wärmespeicher verbunden ist. Ein solcher Wärmeaustauscher soll vor allem dem Zweck dienen, den Anteil der normalerweise schlecht genützt durch das Kamin ins Freie abfliessenden, im Cheminee erzeugten Verbrennungswärme zu reduzieren und den zurückgewonnenen Wärmeenergieanteil als Zusatzenergie einer Heiz- und/oder Warmwasseraufbereitungsanlage eines Gebäudes zuzuführen.
Cheminéeheizungen in Appartementwohnungen, Ferienhäusern, Clubräumen usw. dienen neben der Verbreitung einer besonderen Ambiance durch das offene Feuer vielfach sowohl in der Übergangszeit Sommer/Herbst und Frühling/ Sommer als auch namentlich am Abend ein willkommenes Mittel, um den Raum, in dem sich diese Heizung befindet, etwas aufzuheizen. Da hierzu in der Regel eine relativ geringe Wärmemenge genügt, andererseits aber zur Aufrechterhaltung eines angemessenen Feuers über 3 bis 4 Stunden verhältnismässig viel Brennstoff zugelegt werden muss, ergibt sich eine schlechte Wirtschaftlichkeit solcher Heizanlagen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, diesen Mangel mittels einer Cheminéeheizvorrichtung der eingangs genannten Art so weit als möglich zu beheben, und damit das Che mine nicht nur zur (vorwiegenden) Ambiance-Verbesserung, sondern auch zur vermehrten Erzeugung von Nutzwärme einzusetzen. Die zu diesem Zweck hier vorgeschlagene Cheminéeheizvorrichtung ist gemäss den Merkmalen im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1A, 1B ein erfindungsgemässes, mit den Elementen einer Wärmeaustauscheranordnung ausgestattetes Cheminee in Front- und Seitenansicht;
Fig. 1C einen Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 1;
Fig. 2A, 2B Ansichtsdarstellungen eines obern, im Kamineintrittsbereich einzubauenden Teils der Wärmeaustauscheranordnung, A in Front- und B in Seitenansicht, wobei letztere auch die Möglichkeit des Einbaus eines Rauchabzugreguliermittels zeigt;
Fig. 3A, 3B Schnitte nach den Linien und Blickrichtungen A'-A' und B'-B' in den Fig. 2A bzw. 2B, und
Fig. 4 ein Schema einer Heiz- und Warmwasserversorgungsanlage, beispielsweise für ein Ferienhaus.
In den Fig. 1A-C bezeichnet 1 allgemein den Feuerraum eines Cheminees, in dessen Bereich ein unterer Teil 2 einer Wärmeaustauscheranordnung eingebaut ist. Mit 3 ist allgemein der Kaminabschnitt'mit einer Rauchabzugöffnung 4 bezeichnet, in deren Eintrittsabschnitt sich ein oberer Teil 5 der Wärmeaustauscheranordnung befindet. Die Referenznummer 6 bezeichnet die Zuleitung zum unteren Teil 2 der Wärmeaustauscheranordnung, 7 eine Anzahl Verbindungsleitungen zwischen dem untern und dem obern Wärmeaustauscherteil, und 8 die Rückleitung vom obern der Wärmeaustauscherteile zu einem später beschriebenen Speicherkessel.
Aus den Fig. 1A-C geht hervor, dass der untere Wärmeaustauscherteil eine Anzahl erster Heizröhren 9 enthält, die sich in der Nähe des Chemineebodens befinden und praktisch parallel zu diesem verlaufend zwischen Sammelleitungen 11 eine Feuerstelle oder Herd 12 freilassen, in deren/dessen Bereich Feuer angefacht und Glut unterhalten werden kann.
Eine Anzahl zweiter Heizröhren 13 erstreckt sich praktisch parallel zur Rückwand 1' des Cheminees zwischen einer der Boden-Sammelleitungen 11 und einer obern Sammelleitung 14 (Fig. 1A), und eine dritte Anzahl Heizröhren 15 erstreckt sich praktisch parallel zur Seitenwand 1" des Cheminees zwischen einer der Bodensammelleitungen 11 und der obern
Sammelleitung 14 (Fig. 1B). An letztere sind, wie die Fig. 1A und 1B zeigen, die Verbindungsleitungen 7 zum obern Teil 5 der Wärmeaustauscheranordnung angeschlossen.
Wie aus den Fig. 2A, 2B und 3A, 3B hervorgeht, ist der obere Wärmeaustauscherteil 5 mit einer schematisch dargestellten und als Rauchführung gestalteten Ummantelung 16 versehen, die sich auf eine obere und eine untere Rahmenkonstruktion 17, 17' abstützt. Die Kontur der Ummantelung 16 ist zur Sicherstellung eines wenig gestörten Rauchabzuges zweckmässig der Kontur der Rauchabzugöffnung 4 angepasst. An einer allenfalls in die Rahmenkonstruktion 17' integrierten unteren Sammelleitungsanordnung 18 sind einerseits die Verbindungsleitungen 7 zum untern Teil 2 der Wärmeaustauscheranordnung, und andererseits nach oben laufende Heizröhren 19 angeschlossen, welche in einer obern Sammelleitungsanordnung 20 münden. Von dieser führt die Rückleitung 8, wie in Fig. 4 gezeigt, zur Heiz- und Warmwasserversorgungsanlage. Die Pfeile D, E und F in den Fig.
2A und 2B zeigen die Rauch- bzw. Abwärmeführung im Bereich des obern Teils 5 der Wärmeaustauscheranordnung.
Mit einer in angemessenem Abstand über dem obern Teil der Wärmeaustauscheranordnung angeordneten Drosselklappe 31 kann die gewünschte Gasdurchsatzmenge praktisch stufenlos eingestellt werden (Fig. 2B).
Es versteht sich, dass anstelle der gezeigten Rohrführung zwischen oben- und untenliegenden Sammelleitungen sowohl beim untern als auch beim obern Teil der Wärmeaustauscheranordnung mäanderförmig verlegte Rohre verwendet werden können. Dies würde jedoch in der gezeigten Heizungsanlage einige Detailänderungen bedingen, die hier nicht beschrieben werden sollen. Das gleiche gilt, wenn in nicht dargestellter Weise anstelle von wenigstens einem Teil der als Röhrenwärmeaustauscher gestalteten Wärmeaustauscherelementen sogenannte Flächenwärmeaustauscher mit zwei im wesentlichen parallelen Wänden verwendet werden, die im Falle des untern Wärmeaustauscherelementes 2 in die Chemineewand bzw. -Wände eingebaut sein können. Zweckmässig kann die aussenliegende dieser Wände mit der Heizraum-Innenfläche bündig angeordnet sein. Im Falle des oberen Wärmeaustauscherelementes wären die in den Fig.
2A, B und 3A, B gezeigten Einzelröhren 19 gruppenweise zu flachen Kammern bzw. taschenförmigen Austauschgliedern zusammengefasst. Es versteht sich, dass sich bei einer solchen Ausführungsvariante auch andere Formen der Verbindungsleitungen 7 zwischen dem oberen und dem unteren Wärmeaustauscherelement ergeben.
Fig. 4 zeigt anhand eines Leitungs- und Anlagekomponentenschemas unter Weglassung von Pumpelementen eine Möglichkeit, wie eine erfindungsgemässe Chemineeheizvorrichtung in eine Heiz- und Warmwasserversorgungsanlage eines Ferienhauses integriert werden kann. Durch die bereits erwähnte Rückleitung 8 fliesst, beispielsweise durch Thermosyphonwirkung, in der Wärmeaustauscheranordnung 2, 5 der Chemineeheizvorrichtung erwärmtes Wasser einem sperrbaren Mehrweg- und Mischventil 21 zu. An dieses sind eine zu einem Speicherkessel 22 führende Leitung 23 und eine weitere Leitung 24 angeschlossen, die eine Zweigleitung zur Zuleitung 6 zwischen dem Speicherkessel 22 und der Wärmeaustauscheranordnung 2, 5 in der Cheminéeheizvorrichtung ist.
Parallel zum Speicherkessel 22 liegt eine Warmwasser erzeugungs- und Heizeinrichtung 25, die an mit dem Kessel 22 verbundenen Vor- bzw. Rücklaufleitungen 26, 27 angeschlossen ist. Die Ref.-Nr. 28 bezeichnet ein an die Vorlaufleitung 26 angeschlossenes Expansionsgefäss und 29 ist ein weiteres Mehrwegeventil, durch das Heizungsradiatoren 30 von den übrigen Teilen der Heiz- und Warmwasserversorgungsanlage abtrennbar sind.
Die Organisation der in Fig. 4 gezeigten Anlageteile lassen, zusammen mit den Schaltungsmöglichkeiten durch die beiden Ventile 21 und 29 erkennen, dass nicht nur Über- schusswärme aus dem Cheminee an den Speicherkessel 22 geliefert, sondern Wärme vom Speicherkessel 22 auch an die Wärmeaustauschereinrichtung 2, 5 im Cheminee abgegeben werden kann, wenn der bezügliche Raum auch ohne Befeuerung des Cheminees geheizt werden soll. In diesem Fall ist die Drosselklappe 31 (Fig. 2B) in der Rauchabzugöffnung über dem obern Teil der Wärmeaustauscheranordnung zweckmässig ganz geschlossen.
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PATENT CLAIMS
1. Chimney heating device with a heat exchanger, of which at least one exchanger element is attached to at least one of the boundary walls of the heating room of a chimney, the heat exchanger being connected to a heat accumulator (22) via a flow line (6) and a return line (8), characterized that in addition to the first-mentioned heat exchanger element there is a further heat exchanger element (5) in fluid communication with the heat exchanger element (2) arranged in the heating room of the fireplace, which is installed in the chimney section (3) or the smoke outlet opening (4) above the heating room .
2. Chemineeheizvornchtung according to claim 1, characterized in that the first-mentioned heat exchanger element (2) contains a number of first heating tubes (13) arranged vertically practically parallel to the rear wall of the heating room and a number of second heating tubes (9) arranged horizontally practically parallel to the floor of the heating room, which are connected in parallel among themselves.
3. Fireplace heating device according to claim 2, characterized in that additional third heating tubes (15) connected in parallel to said heating tubes (13, 9) are also provided on at least one side wall of the heating space.
4. Chimney heating device according to claim 2 or 3, characterized in that at least some of the first, second and / or third heating tubes are arranged in the form of a register with parallel tubes or laid in a meandering manner.
5. Chimney heating device according to claim 1, characterized in that the further heat exchanger element (5) is provided with a flue gas-directing casing (16).
6. Chimney heating device according to claim 1, characterized in that the further heat exchanger element contains approximately vertically standing heating tubes (19) which are connected at their upper and lower ends to approximately horizontally lying collecting lines (20, 18).
7. Fireplace heating device according to claims 5 and 6, characterized in that the casing (16) is held on a frame structure (17, 17 ') which is partially formed by the said collecting lines.
8. Chemineeheizvornchtung according to one of claims 2, 3, 4, 6 or 7, characterized in that a number of connecting lines (7) are provided for the fluid connection of the first-mentioned heat exchanger element or its individual sections with the lower collecting line (18) of the second heat exchanger element .
9. Cheminéeheizvorrichtung according to claim 8, characterized in that in each case one or more connecting line (s) (7) from the upper manifold (14) of the heating tubes parallel to the rear wall and / or parallel to the / the side wall / side walls of the lower heat exchanger element to the with respect to the overlying manifolds (18) of the upper heat exchanger element (5).
10. Fireplace heating device according to claim 1, characterized in that at least a part of the first-mentioned heat exchanger element is designed as a surface heat exchanger element with essentially parallel main surfaces.
The present invention relates to a fireplace heating device with a heat exchanger, of which at least one exchanger element is attached to at least one of the boundary walls of the heating space of a fireplace, the heat exchanger being connected to a heat accumulator via a flow line and a return line. The main purpose of such a heat exchanger is to reduce the proportion of the combustion heat that is normally poorly used through the chimney and generated in the fireplace, and to supply the recovered proportion of heat energy as additional energy to a heating and / or hot water system in a building.
Fireplace heaters in apartment flats, holiday houses, club rooms, etc., in addition to spreading a special ambience through the open fire, are often a welcome means of heating the room in the transition period between summer / autumn and spring / summer as well as in the evening is to heat something up. Since a relatively small amount of heat is usually sufficient for this purpose, but on the other hand a relatively large amount of fuel has to be added to maintain an adequate fire over 3 to 4 hours, such heating systems are poorly economical.
The object of the present invention is to remedy this deficiency as far as possible by means of a fireplace heating device of the type mentioned above, and thus to use the Che mine not only for (predominantly) ambiance improvement, but also for increased generation of useful heat. The fireplace heating device proposed here for this purpose is characterized in accordance with the features in patent claim 1.
The invention is explained below with reference to the drawing, for example. In the drawing shows:
1A, 1B show a fireplace according to the invention, equipped with the elements of a heat exchanger arrangement, in front and side views;
Fig. 1C is a section along the line C-C in Fig. 1;
2A, 2B show views of an upper part of the heat exchanger arrangement to be installed in the chimney inlet area, A in front and B in side view, the latter also showing the possibility of installing a smoke extraction regulating means;
3A, 3B are sections along the lines and viewing directions A'-A 'and B'-B' in FIGS. 2A and 2B, respectively
4 shows a diagram of a heating and hot water supply system, for example for a holiday home.
In FIGS. 1A-C, 1 generally designates the combustion chamber of a fireplace, in the region of which a lower part 2 of a heat exchanger arrangement is installed. 3 generally denotes the chimney section with a smoke outlet opening 4, in the inlet section of which there is an upper part 5 of the heat exchanger arrangement. The reference number 6 denotes the feed line to the lower part 2 of the heat exchanger arrangement, 7 a number of connecting lines between the lower and upper heat exchanger parts, and 8 the return line from the upper part of the heat exchanger parts to a storage tank described later.
1A-C shows that the lower heat exchanger part contains a number of first heating tubes 9, which are located in the vicinity of the fireplace floor and, running practically parallel to it, leave a fireplace or stove 12 between collecting lines 11 in their area Fire can be kindled and embers can be entertained.
A number of second heating tubes 13 extend practically parallel to the rear wall 1 'of the fireplace between one of the bottom collecting lines 11 and an upper collecting line 14 (Fig. 1A), and a third number of heating tubes 15 extend practically parallel to the side wall 1 "of the fireplace between one of the bottom manifolds 11 and the top
Manifold 14 (Fig. 1B). As FIGS. 1A and 1B show, the connecting lines 7 to the upper part 5 of the heat exchanger arrangement are connected to the latter.
As can be seen from FIGS. 2A, 2B and 3A, 3B, the upper heat exchanger part 5 is provided with a casing 16, shown schematically and designed as a smoke duct, which is supported on an upper and a lower frame structure 17, 17 '. The contour of the casing 16 is expediently adapted to the contour of the smoke vent opening 4 in order to ensure a little disturbed smoke outlet. The connecting lines 7 to the lower part 2 of the heat exchanger arrangement, on the one hand, and heating pipes 19 running upwards, which open into an upper collecting pipe arrangement 20, are connected to a lower collecting line arrangement 18 possibly integrated into the frame structure 17 '. From this the return line 8 leads, as shown in FIG. 4, to the heating and hot water supply system. The arrows D, E and F in Figs.
2A and 2B show the smoke and waste heat routing in the area of the upper part 5 of the heat exchanger arrangement.
With a throttle valve 31 arranged at an appropriate distance above the upper part of the heat exchanger arrangement, the desired gas flow rate can be adjusted practically continuously (FIG. 2B).
It goes without saying that, instead of the pipe routing shown between the top and bottom collecting lines, pipes laid in a meandering manner can be used both in the lower and in the upper part of the heat exchanger arrangement. However, this would require some detailed changes in the heating system shown, which should not be described here. The same applies if, in a manner not shown, instead of at least some of the heat exchanger elements designed as tubular heat exchangers, so-called surface heat exchangers with two essentially parallel walls are used, which in the case of the lower heat exchanger element 2 can be built into the fireplace wall or walls. The outer walls of these walls can expediently be arranged flush with the inner surface of the boiler room. In the case of the upper heat exchanger element, those in Figs.
2A, B and 3A, B combined in groups to form flat chambers or pocket-shaped exchange members. It goes without saying that in such an embodiment variant other shapes of the connecting lines 7 between the upper and the lower heat exchanger element also result.
4 shows, on the basis of a line and system component diagram, with the omission of pump elements, a possibility of how a fireplace heating device according to the invention can be integrated into a heating and hot water supply system of a holiday home. Through the already mentioned return line 8, water heated in the heat exchanger arrangement 2, 5 of the fireplace heating device flows, for example by thermosyphon effect, to a lockable multi-way and mixing valve 21. Connected to this are a line 23 leading to a storage tank 22 and a further line 24, which is a branch line to the feed line 6 between the storage tank 22 and the heat exchanger arrangement 2, 5 in the fireplace heating device.
Parallel to the storage boiler 22 is a hot water generating and heating device 25, which is connected to flow and return lines 26, 27 connected to the boiler 22. The ref. 28 denotes an expansion vessel connected to the supply line 26 and 29 is a further multi-way valve by means of which the heating radiators 30 can be separated from the other parts of the heating and hot water supply system.
The organization of the system parts shown in FIG. 4, together with the circuit options provided by the two valves 21 and 29, show that not only excess heat is supplied from the fireplace to the storage tank 22, but heat from the storage tank 22 also to the heat exchanger device 2, 5 can be left in the fireplace if the room in question is to be heated without the fireplace being lit. In this case, the throttle valve 31 (FIG. 2B) in the smoke exhaust opening above the upper part of the heat exchanger arrangement is expediently completely closed.