DE10113568A1

DE10113568A1 - Schornsteinkopf

Info

Publication number: DE10113568A1
Application number: DE10113568A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Rawe; Christian Lennartz; Andreas Jaspers
Original assignee: Schiedel GmbH and Co
Current assignee: Schiedel GmbH and Co
Priority date: 2001-03-20
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: HUP0301595A2; PL197269B1; PL359644A1; CZ2003618A3; WO2002075215A1; CZ300694B6; HRP20030245B1; EP1370804B1; EP1370804A1; DE10113568B4; SK2832003A3; SK286333B6; DE50205942D1; HRP20030245A2; HU228966B1; ATE319045T1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schornsteinkopf (110, 210, 310, 410) mit einer Abschlußplatte (12) in der nebeneinander nach oben offene Mündungen eines Abgasschachtes (14) und eines LAS-Schachtes (16) sowie zwischen diesen die nach oben offene Mündung eines Frischluftschachtes (18) angeordnet sind. Über der Mündung des Abgasschachtes (14) ist ein Abgasabströmstutzen (20) und über die Mündung des LAS-Schachtes (16) ist ein LAS-Abströmstutzen (22) vorgesehen, der nahe der Abdeckplatte (12) zumindest eine Ansaugöffnung (24) für Zuluft aufweist. Um auch unter ungünstigen Windverhältnissen die Rezirkulationsrate von Abgas in den Frischluftschacht bzw. in den Zuluftschacht des LAS-Schachtes auf weniger als 5% zu begrenzen, wird vorgeschlagen, daß über der Mündung des Frischluftschachtes (18) eine Leitvorrichtung (134, 234, 334, 434) angeordnet ist, die aus dem Abgasströmstutzen (20) austretendes Abgas über die Mündung des Frischluftschachtes (18) und über die Ansaugöffnung (24) des LAS-Abströmstutzens (22) hinweg leitet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schornsteinkopf mit einer Abschlußplatte in der nebeneinander nach oben offene Mündungen eines Abgasschachtes und eines LAS-Schachtes und zwischen diesen die nach oben offene Mündung eines Frischluftschachtes angeordnet sind und wobei über der Mündung des Abgasschachtes ein Abgasabströmstutzen und über der Mündung des LAS- Schachtes ein LAS-Abströmstutzen vorgesehen ist, der nahe der Abdeckplatte zumindest eine Ansaugöffnung aufweist.

Als LAS-Schacht wird in der Fachsprache ein Luft-Abgas-Schacht bezeichnet, bei dem innerhalb des Zuluftschachtes - meist zentrisch - ein Abgasschacht angeordnet ist, so daß die Zuluft in einem Ringspalt im Gegenstrom zum Abgas geführt ist. Die Zuluft wird im Fußbereich des LAS-Abströmstutzens angesaugt. Zu diesem Zweck sind dort eine oder mehrere Ansaugöffnungen vorgesehen oder der gesamte Fußbereich ist als sich über den gesamten Umfang erstreckendes Gitter ausgeführt. An einen LAS-Schacht werden bevorzugt Brennwert-Feuerstätten angeschlossen, die unabhängig von der Raumluft arbeiten.

Ein gesonderter Frischluftschacht wird vorgesehen, wenn die Frischluft in Verbindung mit der Raumluft tritt, beispielsweise bei einem offenen Kamin oder bei einer Feststoff-Feuerstätte.

Aus der DE-C 33 42 360 ist ein Schornsteinkopf bekannt für je einen Abgas- und einen Frischluftschacht, wobei das Abgas oberhalb einer Abdeckplatte entweicht, und die Zuluft unterhalb der Abdeckplatte angesaugt und in den Frischluftschacht geleitet wird.

Eine ähnliche Lösung ist aus der DE-U 297 19 924 für den Kopf eines zwei nebeneinander angeordnete Schächte aufweisenden Schornsteins bekannt, wobei mindestens einer der Schächte als LAS-Schacht ausgebildet ist. Die Zuluft für den LAS-Schacht wird unterhalb der kragenförmig ausgebildeten Abdeckplatte angesaugt.

In beiden Fällen ist die Ausbildung des Schornsteinkopfes relativ aufwendig, denn entweder ist unter der Abdeckplatte eine weitere Abschlußplatte erforderlich oder auf der Unterseite der Abdeckplatte sind Luftleitelemente vorgesehen. In beiden Fällen ist die Abdeckplatte nicht einstückig mit der Schornstein-Ummantelung ausgebildet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem eingangs geschilderten Schornsteinkopf auch unter ungünstigen Windverhältnissen die Rezirkulationsrate von Abgas in den Frischluftschacht bzw. in den Zuluftschacht des LAS-Schachtes auf weniger als 5% zu begrenzen. Ungünstige Windverhältnisse liegen vor, wenn der Wind in Richtung der Längsachse der Abdeckplatte vom Abgasabströmstutzen zum LAS-Abströmstutzen weht. Außerdem soll die Abdeckplatte nach Möglichkeit einstückig mit der Schornstein-Ummantelung herstellbar sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß über der Mündung des Zuluftschachtes eine Leitvorrichtung angeordnet ist, die aus dem Abgasabströmstutzen austretendes Abgas über die Mündung des Frischluftschachtes und über die Ansaugöffnung des LAS-Abströmstutzens hinweg leitet.

Im einfachsten Fall kann die Leitvorrichtung als vom Abgasabströmstutzen ausgehende die Mündung des Frischluftschachtes mit Abstand sowie die Ansaugöffnung des LAS-Abströmstutzens überdeckende dünne Platte ausgeführt sein. Die Platte ist etwa parallel zur Oberfläche der Abdeckpplatte angeordnet. Es versteht sich, daß anstelle einer dünnen Platte auch ein Blech vorgesehen sein kann.

Da sich im Heizbetrieb infolge thermischer Ausdehnung der Schachtwände die Höhe der mit diesen verbundenen Abströmstutzen über der Abschlußplatte ändert, ist eine bewegliche Verbindung der Leitvorrichtung mit den Abströmstutzen vorteilhaft.

Wird eine Leitvorrichtung vorgesehen, die nicht unmittelbar an die Abströmstutzen anschließt, sondern die nur die Mündung des Zuluftschachtes überdeckt, so können sich infolge des Coanda-Effekts die Abgase an der Außenseite der Leitvorrichtung anlegen und werden somit bei ungünstigen Windverhältnissen geradezu in die Ansaugöffnung des LAS-Schornsteins eingeleitet.

Um auch in diesem Fall den Eintritt von Abgasen aus dem Abgasschacht in die Ansaugöffnung des Zuluftschachtes zu vermeiden, wird eine die Mündung des Frischluftschachtes überdeckende Leitvorrichtung empfohlen, welche die aus dem Abgasabströmstutzen austretenden Abgase nach oben abweist und eine Abrißkante aufweist.

Die Leitvorrichtung ist vorzugsweise dachförmig ausgebildet, wobei der First etwa in Richtung der Querachse der Abdeckplatte verläuft. Die Stirnflächen der Leitvorrichtung sind luftoffen und ermöglichen den Eintritt von Frischluft von der Seite her in den unter der Abdeckung liegenden Raum, in dessen Bodenfläche die Mündung des Frischluftschachtes angeordnet ist. Unter luftoffener Stirnfläche im Sinne der Erfindung wird nicht ausschließlich eine vollständig freie, sondern auch eine mit einem Gitter versehene Stirnfläche verstanden.

Eine dachförmige Leitvorrichtung kann wie ein Schrägdach mit bis zur Bodenfläche reichenden Dachflächen ausgebildet sein, so daß sich ein dreieckförmiger Querschnitt ergibt.

Besonders elegant wirkt die Leitvorrichtung, wenn sie im Querschnitt die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist.

An einem Schornsteinkopf mit einer derartigen Leitvorrichtung wurde die Rezirkulationsrate unter verschiedenen Strömungsverhältnissen gemessen. Die Rezirkulationsrate R in % wurde durch Messungen des CO₂-Gehaltes ^CCO₂ bestimmt mit

Nach der analogen Formel mit ^CCO₂ (Frischluft) anstatt ^CCO₂ (Zuluft) wurde die Rezirkulationsrate im Frischluftschacht gemessen.

Im Diagramm 1 ist die Rezirkulationsrate in der Zuluft des LAS-Schachtes und im Diagramm 2 ist die Rezirkulationsrate in der Frischluft des Frischluftschachtes in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit von 0 m/s (Windstille) bis 6 m/s für verschiedene Einfallswinkel von -30° bis +30° dargestellt. Aus dem Abgasabströmstutzen tritt Abgas aus, das einer Feststoff- Feuerung mit einer Leistung von 20 kW entspricht. Dabei treten rund 40 m³ Abgas pro Stunde aus mit einem Gehalt von 10,2 Vol% CO₂. Die Anströmung erfolgt unter dem ungünstigsten Anströmwinkel, nämlich genau in der Richtung vom Abgasschacht zum LAS-Schacht. Der Einfallswinkel bezeichnet die Windströmung in der parallel zur Anströmungsrichtung verlaufenden vertikalen Ebene, wobei einer Windströmung von schräg unten nach schräg oben ein negativer Wert des Einfallswinkels zugeordnet ist. Die Dachneigung beträgt 23°.

Diagramm 1

Diagramm 2

Wie aus den Diagrammen 1 und 2 ersichtlich ist, wird auch bei sehr ungünstigen zusätzlichen Bedingungen, nämlich bei einer Windgeschwindigkeit im Bereich von 2 m/s bis 3 m/s und bei schräg von oben unter einem Einfallswinkel von +30° die Rezirkulationsrate von 5% weder in der Frischluft, noch in der Zuluft erreicht. Auch bei anderen Dachneigungen im Bereich von 0° (Flachdach) bis zu 45° (Schrägdach) wurden keine höheren Rezirkulationsraten gemessen, sondern bei zunehmender Dachneigung geringere Werte. Bei Vergleichsmessungen, wobei über der Mündung des Frischluftschachtes eine halbzylinderförmige Abdeckung angeordnet war, wurde in der Zuluft im LAS- Schacht unter sonst gleichen Bedingungen Rezirkulationsraten von mehr als 9% gemessen. Das zeigt sehr deutlich den Einfluß der Abrißkante zur Vermeidung einer infolge des Coanda-Effektes an der Abdeckung anliegenden Strömung.

Um einen möglichst großen Raum unterhalb der Leitvorrichtung zu erhalten, kann Leitvorrichtung im Querschnitt die Form eines Fünfecks aufweisen.

Grundsätzlich kann die Leitvorrichtung einen beliebigen Querschnitt besitzen, wichtig ist nur, daß im Scheitelbereich eine Abrißkante vorgesehen ist, welche eine Strömungsablösung ermöglicht. Im Fußbereich der Leitvorrichtung nahe der Abdeckplatte können Öffnungen vorgesehen sein. Hierzu kann der Fußbereich beispielsweise als Gitter ausgeführt sein. Dadurch kann frische Luft in Längsrichtung an der Abdeckplatte entlang strömen und zusätzlich in den auf der Leeseite der Abrißkante liegenden Raum eintreten.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen, für sich und/oder in Kombination, sondern auch aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Schornsteinkopf in der Draufsicht,

Fig. 2 einen Schornsteinkopf in der Seitenansicht,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen ersten Schornsteinkopf mit einer plattenförmigen Leitvorrichtung in der Seitenansicht,

Fig. 4 einen zweiten Schornsteinkopf mit einer im Querschnitt dreieckförmigen Leitvorrichtung in der Seitenansicht und

Fig. 5 einen dritten Schornsteinkopf mit einer im Querschnitt dreieckförmigen Leitvorrichtung in der Seitenansicht und

Fig. 6 einen vierten Schornsteinkopf mit einer im Querschnitt fünfeckförmigen Leitvorrichtung in der Seitenansicht.

In Fig. 1 ist schematisch ein Schornsteinkopf 10 in der Draufsicht und in Fig. 2 in der Seitenansicht dargestellt. Der Schornsteinkopf 10 ist mit einer Abschlußplatte 12 versehen, in der nebeneinander nach oben offene Mündungen eines Abgasschachtes 14 und eines LAS-Schachtes 16 sowie zwischen diesen die nach oben offene Mündung eines Frischluftschachtes 18 angeordnet sind. Über der Mündung des Abgasschachtes 14 ist ein konischer Abgasabströmstutzen 20 und über der Mündung des LAS-Schachtes 16 ist ein konischer LAS-Abströmstutzen 22 vorgesehen, der nahe der Abdeckplatte 12 eine Ansaugöffnung 24 in Form eines im Fußbereich über den gesamten Umfang verlaufenden zylinderförmigen Gitters aufweist. Im LAS-Schacht 16, dem Luft-Abgas-Schacht, ist innerhalb des Zuluftschachtes 26 ein LAS- Abgasschacht 28 angeordnet, so daß für die Zuluft ein ringförmiger Querschnitt frei bleibt. Mit dem Bezugszeichen 30 ist die Längsachse der Abdeckplatte 12 und mit dem Bezugszeichen 32 die Querachse der Abdeckplatte 12 bezeichnet.

In Fig. 1 sind mit den Pfeilen β die Windanströmwinkel in der horizontalen Ebene bezeichnet, wobei die ungünstigste Windströmung bei β = 180° genau in Richtung der Längsachse 30 vom Abgasabströmstutzen 20 zum LAS- Abströmstutzen 22 verläuft.

In Fig. 2 sind mit den Pfeilen α die Einfallswinkel der Windströmung in der vertikalen Ebene bezeichnet, wobei einer Strömung schräg von oben nach unten ein positiver Wert des Einfallswinkels α und einer Strömung schräg von unten nach oben ein negativer Wert des Einfallswinkels α zugeordnet ist.

In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßer erster Schornsteinkopf 110 mit einer plattenförmigen Leitvorrichtung 134 in der Seitenansicht dargestellt. Die Leitvorrichtung 134 ist als vom Abgasabströmstutzen 20 ausgehende die Mündung des Zuluftschachtes 18 mit Abstand sowie die Ansaugöffnung 24 des LAS-Abströmstutzens 22 überdeckende dünne Platte ausgeführt. Die Platte ist breiter als die Mündung des Zuluftschachtes 18 und weist im Bereich der Abströmstutzen 20, 22 von diesen durchsetzte Öffnungen auf.

In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßer zweiter Schornsteinkopf 210 mit einer von der Abdeckplatte 12 ausgehenden dachförmigen Leitvorrichtung 234 in der Seitenansicht dargestellt. Die Leitvorrichtung 234 ist im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet, wobei der parallel zur Querachse 32 der Abdeckplatte 12 verlaufende First eine Abrißkante 36 für in Richtung der Längsachse 30 der Abdeckplatte 12 verlaufende Strömungen bildet.

In Fig. 5 ist ein erfindungsgemäßer dritter Schornsteinkopf 310 mit einer ebenfalls von der Abdeckplatte 12 ausgehenden dachförmigen Leitvorrichtung 334 in der Seitenansicht dargestellt. Die Leitvorrichtung 334 weist im Querschnitt die Form eines gleichschenkligen spitzwinkligen Dreieckes auf, wobei der parallel zur Querachse 32 der Abdeckplatte 12 verlaufende First eine Abrißkante 36 für in Richtung der Längsachse 30 der Abdeckplatte 12 verlaufende Strömungen bildet.

In Fig. 6 ist ein erfindungsgemäßer vierter Schornsteinkopf 410 mit einer ebenfalls von der Abdeckplatte 12 ausgehenden Leitvorrichtung 434 in der Seitenansicht dargestellt. Die Leitvorrichtung 434 weist im Querschnitt die Form eines Fünfecks auf, wobei der parallel zur Querachse 32 der Abdeckplatte 12 verlaufende First eine Abrißkante 36 für in Richtung der Längsachse 30 der Abdeckplatte 12 verlaufende Strömungen bildet. Im Querschnitt gesehen gehen von der Oberseite der Abdeckplatte 12 etwa im rechten Winkel Seitenwände 438, 440 aus, die weiter oben nach innen abgewinkelt sind und am First miteinander verbunden sind.

Claims

1. Schornsteinkopf (110, 210, 310, 410) mit einer Abschlußplatte (12) in der nebeneinander nach oben offene Mündungen eines Abgasschachtes (14) und eines LAS-Schachtes (16) und zwischen diesen die nach oben offene Mündung eines Frischluftschachtes (18) angeordnet sind und wobei über der Mündung des Abgasschachtes (14) ein Abgasabströmstutzen (20) und über der Mündung des LAS-Schachtes (16) ein LAS-Abströmstutzen (22) vorgesehen ist, der nahe der Abdeckplatte (12) zumindest eine Ansaugöffnung (24) für Zuluft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß über der Mündung des Frischluftschachtes (18) eine Leitvorrichtung (134, 234, 334, 434) angeordnet ist, die aus dem Abgasabströmstutzen (20) austretendes Abgas über die Mündung des Frischluftschachtes (18) und über die Ansaugöffnung (24) des LAS- Abströmstutzens (22) hinweg leitet.

2. Schornsteinkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (134) als vom Abgasabströmstutzen (20) ausgehende die Mündung des Frischluftschachtes (18) mit Abstand sowie die Ansaugöffnung (24) des LAS-Abströmstutzens (22) überdeckende dünne Platte ausgeführt.

3. Schornsteinkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (234, 334, 434) die Mündung des Frischluftschachtes (18) überdeckt, die aus dem Abgasabströmstutzen (20) austretenden Abgase nach oben abweist und eine Abrißkante (36) aufweist.

4. Schornsteinkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (234, 334, 434) dachförmig mit luftoffenen Stirnflächen ausgebildet ist, wobei der First etwa in Richtung der Querachse (32) der Abdeckplatte (12) angeordnet ist.

5. Schornsteinkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (234, 334) einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist.

6. Schornsteinkopf nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (334) im Querschnitt die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist.

7. Schornsteinkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (434) im Querschnitt die Form eines Fünfecks aufweist.

8. Schornsteinkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (234, 334, 434) im Fußbereich nahe der Abdeckplatte (12) Öffnungen aufweist.