DE10100678A1 - Heizungssystem - Google Patents

Abstract

Bei einem Heizungssystem, vorzugsweise für den Wohnbereich, mit einem inneren Feuerungsraum für Festbrennstoffe und einer im Abstand zum Feuerungsraum angeordneten Wärmeübertragungsfläche zur Abgabe zumindest eines Teiles der im Feuerungsraum erzeugten Wärme in die zu erwärmende Umgebung wird vorgeschlagen, zwischen Feuerungsraum und Wärmeübetragungsfläche ein regelbares Wärmetauschersystem zur Auskopplung oder Einkopplung von Wärme mittels eines Wärmeträgers vorzusehen. Vorzusgweise ist das Wärmetauschersystem als Absorbersystem ausgebildet mit jeweils zwei im Abstand zueinander angeordneten Absorberflächen und zwischen den Absorberflächen parallel und im Abstand zueinander vorsehenen Kanälen für den Wärmeträger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizungssystem, vorzugsweise für den Wohnbereich, mit einem inneren Feuerungsraum für Festbrennstoffe und einer im Abstand zum Feuerungsraum angeordneten Wärmeübertragungsfläche zur Abgabe zumindest eines Teiles der im Feuerungsraum erzeugten Wärme in die zu erwärmende Umgebung.

Heizungssysteme der vorgenannten Art, bei denen die im Feuerungsraum durch Verbrennen von Festbrennstoffen erzeugte Wärme überwiegend in Form von Strahlungswärme auf die dem zu erwärmenden Wohnungsinneren zugewandte Wärmeübertragungsfläche übertragen wird, werden insbesondere im Wohnbereich heute noch häufig in Form von Kamin- und Kachelöfen und in weniger häufigen Fällen auch noch als Kochherde eingesetzt.

Die Wärmeregelung erfolgt bei diesen Systemen bisher ausschließlich über den direkten Eingriff in den Verbrennungsprozess entweder durch Verringerung des Brennstoffes oder aber durch Erhöhung der Luftzufuhr, wobei dann ein Teil der Überschußluft zum Kühlen des Feuerungsraumes genutzt wird.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Heizungssysteme liegt in der sehr inflexiblen Möglichkeit zur Regelung der Temperatur und der abzugebenden Wärmemenge. Aus diesem Grunde lassen sich sowohl unerwünschte Überhitzungen der Außenhaut des Heizungssystems als auch bei zu starken Eingriff in den Verbrennungsprozess die zumindest temporäre Erzeugung zu geringer Wärmemengen nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizungssystem der eingangs genannten Art in Richtung einer wesentlich verbesserten Regelbarkeit, insbesondere auch in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur, weiterzuentwickeln.

Diese Aufgabe wird bei einem Heizungssystem der eingangs genannten Art durch ein zwischen Feuerungsraum und Wärmeübertragungsfläche angeordnetes regelbares Wärmetauschersysem zur Auskopplung oder zur Einkopplung von Wärme mittels eines Wärmeträgers gelöst. Vorzugsweise wird dabei als Wärmeträger Wasser verwendet.

Durch die Erfindung gelingt es auf einfache Weise auch auf Festbrennstoffbasis betriebene Heizungssysteme, wie zum Beispiel Kamin- und Kachelöfen, ohne direkten Eingriff in den Verbrennungsprozesses, z. B. in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur des Heizungssystems zu regeln.

Falls die Feuerungsleistung im Feuerungsraum aufgrund einer zu großen Brennstoffmenge den aktuellen Bedarf übersteigt, kann die erzeugte Überschußwärme über das Wärmetauschersystem aus dem Heizungssystem ausgekoppelt werden. Ein Teil der im Feuerungsraum erzeugten Wärme wird auf den Wärmeträger, z. B. Wasser, des Wärmetauschersystems übertragen und mit diesem aus dem Heizungssystem ausgekoppelt. Das erwärmte Wasser kann dabei unmittelbar der in den meisten Fällen sowieso noch zusätzlich vorhandenen Warmwasserversorgung des Gebäudes zugeführt und in dieser mitgenutzt werden.

Umgekehrt ist es gemäß der Erfindung ohne weiteres auch möglich, z. B. um den Aufheizvorgang zu beschleunigen, über das Wärmetauschersystem Wärme z. B. aus der Warmwasserversorgung des Gebäudes in das Festbrennstoff- Heizungssystem gemäß der Erfindung einzukoppeln. In Grenzfällen, wenn z. B. einmal kurzzeitig kein Festbrennstoff zur Verfügung steht oder wenn aus übergeordneten mehr atmosphärischen Gründen lediglich eine Erwärmung der Wärmeabgabefläche gewünscht wird, kann dieses sogar ausschließlich mittels Wärme aus der Warmwasserversorgung des Gebäudes betrieben werden.

Die Menge des das Wärmetauschersystem durchströmenden Wärmeträgers und damit auch dessen Temperatur kann gemäß der Erfindung in einfacher Weise z. B. in Abhängigkeit der Umgebungs- bzw. Wohnraumtemperatur geregelt werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, die mit dem Wärmeträger aus dem Wärmetauschersystem ausgekoppelte Überschußwärme zwischenzuspeichern und bei Bedarf erneut in das Heizungssystem einzukoppeln.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist aufgrund der speziellen thermodynamischen Verhältnisse in dem Heizungssystem das Wärmetauschersystem vorzugsweise als Absorbersystem ausgebildet, das aus mindestens zwei parallen oder konzentrisch zueinander angeordneten Absorberflächen besteht, wobei zwischen den Flächen Kanäle für den Wärmeträger vorgesehen sind.

Zweckmäßigerweise sind dabei alle Wärmeträgerkanäle jeweils parallel zu einer zentralen Wärmeträgerzuführung und einer zentralen Wärmeträgerableitung geschaltet.

Innerhalb des Absorbersystems wird ein wesentlicher Teil der im Feuerungsraum erzeugten Wärme als Strahlungswärme zunächst von der dem Feuerungsraum zugekehrten Absorberfläche aufgenommen und dann von dieser an den in den Kanälen fließenden Wärmeträger sowie an die zweite, dem Außenbereich des Heizungssystems zugewandte Absorberfläche abgegeben. Diese wirkt praktisch als Emitter und leitet die aufgenommene Wärme wiederum in Form von Strahlungswärme an die Wärmeübertragungsfläche zur Abgabe der Wärme in die Umgebung weiter.

Je nach Bedarf und Wärmeleistung des Heizungssystems ist es selbstverständlich ohne weiteres auch möglich, mehrere Absorbersysteme zwischen dem Feuerungsraum und der äußeren Wärmeübertragungsfläche des Heizungssystems anzuordnen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das in das Heizungssystem integrierte Wärmetauschersystem über mindestens eine regelbare Zuluftklappe im unteren Bereich und mindestens eine regelbare Abluftklappe im oberen Bereich mit Umgebungsluft spülbar. Auf diese Weise kann bei einer Überhitzung des Wärmetauschersystems, z. B. bei einem Stromausfall oder bei einem Defekt der Fördereinrichtung für den Wärmeträger eine Selbstbegrenzung der Temperatur erreicht werden. Die über die geöffneten Klappen zugeführte Luft übernimmt durch Konvektion die Kühlung der Anordnung. In vorteilhafter Weise kann durch diese Art der Kühlung auf den Einsatz einer sonst üblichen thermischen Ablaufsicherung verzichtet werden.

Bei einem als zweilagiges Absorbersystems mit zwischen den Absorberflächen angeordneten Kanälen für den Wärmeträger ausgebildeten Wärmetauschersystem können die zwischen den Absorberflächen noch vorhandenen Kanäle als Konvektionskanäle für Spülluft in vorteilhafter Weise genutzt werden.

Selbstverständlich können neben Wasser auch andere geeignete Wärmeträger zum Einsatz kommen. So können bei einem zweilagigen Absorbersystem anstelle von Kanälen für Wasser auch entsprechende Konvektionsschächte für Kühlluft vorgesehen sein.

Weiter Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Gemäß der Figur besteht das Heizungssystem für Festbrennstoffe aus einem inneren Feuerungsraum 1 mit einer Zufuhr 2 für den Brennstoff, einem Abzug 3 für die Asche und einem Abzug 4 für das Rauchgas. Die im Feuerungsraum 1 erzeugte Wärme wird in Pfeilrichtung über die Wand des Feuerungsraums als Strahlungswärme emittiert.

Die emittierte Strahlungswärme wird zumindest teilweise von einer konzentrisch um den Feuerungsraum angelegten Wärmeübertragungsfläche 5 aufgenommen und über diese in Richtung der Pfeile in die Umgebung, beispielsweise einen Wohnraum, abgegeben.

Gemäß der Erfindung ist im Zwischenraum zwischen dem Feuerungsraum 1 und der Wärmeübertragungsfläche 5 ein Wärmetauschersystem 6 vorgesehen, welches im vorliegenden Falle aus jeweils parallel angeordneten Absorberflächen 7 und 8 besteht, wobei zwischen den Absorberflächen 7 und 8 parallel und im Abstand zueinander Kanäle 9 für einen Wärmeträger vorgesehen sind. Der Wärmeträger, im vorliegenden Falle Wasser, wird über eine zentrale Zuführung 10 in die Kanäle 9 eingespeist und über einen zentralen Abzug 11 aus diesen abgezogen. Die Strömungsmenge des Wärmetauschers ist über die Wohnraumtemperatur regelbar.

Im Betrieb des Heizungssystems wird im Feuerraum erzeugte Überschußwärme zunächst von der inneren Absorberfläche 7 aufgenommen und teilweise auf den in den Kanälen 9 strömenden Wärmeträger und die äußere Absorberfläche 8 übertragen. Die Absorberfläche 8, die in der vorliegenden Schaltung als Emitter wirkt, strahlt die aufgenommenen Wärme in Richtung der Wärmeübertragungsfläche 5, die dadurch erhitzt wird und die Wärme dann unmittelbar in den Wohnraum abgibt.

Über die Menge des in den Kanälen 9 strömenden Wärmeträgers kann die nach außen abgegebene Wärmemenge geregelt werden.

Claims (10)

1. Heizungssystem, vorzugsweise für den Wohnbereich, mit einem inneren Feuerungsraum für Festbrennstoffe und einer im Abstand zum Feuerungsraum (1) angeordneten Wärmeübertragungsfläche (5) zur Abgabe zumindest eines Teiles der im Feuerungsraum erzeugten Wärme in die zu erwärmende Umgebung, gekennzeichnet durch ein zwischen Feuerungsraum und Wärmeübertragungsfläche angeordnetes regelbares Wärmetauschersystem (6) zur Auskopplung oder zur Einkopplung von Wärme mittels eines Wärmeträgers.

2. Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger Wasser verwendet wird.

3. Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger Luft verwendet wird.

4. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgekoppelte Wärme einer vorhandenen Warmwasserversorgung zugeführt wird.

5. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgekoppelte Wärme zwischengespeichert und bei Bedarf über das Wärmetauschersystem (6) erneut in das Heizungssystem eingekoppelt wird.

6. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des das Wärmetauschersystem (6) durchströmenden Wärmeträgers regelbar ist.

7. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauschersystem aus mindestens einem zweilagig aufgebauten Absorbersystem (6) mit zwischen den Absorberflächen (7, 8) angeordneten Kanälen (9) für den Wärmeträger besteht.

8. Heizungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerkanäle (9) jeweils parallel zu einer zentralen Wärmeträgerzuführung (10) und einer zentralen Wärmeträgerableitung (11) geschaltet sind.

9. Heizungssystem nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Absorbersysteme vorgesehen sind.

10. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Umgebungsbereich das Wärmetauschersystem über mindestens eine regelbare Zuluftklappe im unteren Bereich und mindestens eine regelbare Abluftklappe im oberen Bereich des Heizungssystems mit Umgebungsluft spülbar ist.