DE102004011017B4 - Grundofen - Google Patents

Abstract

Grundofen zur Verbrennung von festen stückigen Brennstoffen, vorzugsweise Pellets, mit
einer einstückigen keramischen Hülle,
einer Füllöffnung,
einer Feuerstelle,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein thermostatgesteuerter vollautomatischer Brenner (5) angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Grundofen wie er im Kachelofenbau verwendet wird. Der Grundofen ist vollautomatisch steuer- und befüllbar und erzielt eine schnelle Wärmeabgabe bei verhältnismäßig geringem Gewicht und Konstruktionsaufwand.
• Es ist bekannt, dass Grundöfen mit unterschiedlichen Brennstoffen wie z. B. Holzscheiten, Pellets oder auch Holzbriketts befeuert werden können. Den bisherigen Lösungen ist gemeinsam, dass sie einen Speicherkern mit Rauchgaszügen besitzen, der die beim Abbrand entstehende Wärme großteils aufnimmt und über den Tag verteilt überwiegend in Strahlungswärme wieder abgibt.
• Eine schnelle Wärmeabgabe ist durch diese Grundöfen schwerer und mittelschwerer Bauweise mit hoher Speichermasse nach der Befeuerung nicht immer möglich.
• Ein weiterer Nachteil dieser Technik ist, dass der Speicherkern der Grundöfen eine erhebliche statische Belastung der Unterkonstruktion mit sich bringt und sehr kosten- und arbeitsaufwändig ist.
• Bei Grundöfen mit leichter Bauweise erreicht man zwar verhältnismäßig schnell eine hohe Oberflächentemperatur und entsprechende Heizleistung, sie haben aber den Nachteil, dass sie laufend von Hand beschickt werden müssen.
• Um diese Nachteile zu vermeiden wurden bisher im Bereich des Kachelofenbaus Warmluftöfen oder Kombiöfen entwickelt. Warmluftöfen zeichnen sich dadurch aus, dass sie mit Heizeinsätzen betrieben werden, einen hohen Anteil an Konvektionswärme und wenig Strahlungswärme erzeugen. Kombiöfen haben einen Heizeinsatz mit nachfolgenden Rauchgaszügen, die den Heizgasen Wärmeenergie entziehen. Je nach Material der Rauchgaszüge erhöht sich der Anteil der Konvektionswärme bei Stahlzügen und Strahlungswärme bei Schamottezügen.
• Im modernen Wohnungsbau stellt sich für die bisherigen Grundöfen neben den oben beschriebenen Nachteilen das Problem, dass durch Wärmedämmung und damit verbundenem geringen Wärmebedarf eine gezieltere Dosierung der Wärmeabgabe erforderlich wird.
• Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass bisherige Grundspeicheröfen durch ihre erhebliche Masse träge und schwer sind, aufwändig erstellt werden müssen, hohe Kosten mit sich bringen und schlecht regelbar sind. Bei leichten Grundöfen besteht der Nachteil darin, dass sie laufend von Hand beschickt und geregelt werden müssen.
• Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem der mangelnden Steuerung zugrunde.
• Das Problem der gezielten Wärmeabgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Durch den Einbau eines thermostatgesteuerten Brenners direkt in den Brennraum ergibt sich die Möglichkeit, die Wärmeabgabe an die Außenwand des Brennraums gezielt zu regulieren. Tag und Nachtabsenkungen, wie sie bei Zentralheizungen möglich sind können hierdurch ebenfalls realisiert werden.
• Durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 wird eine erhebliche Gewichtsreduzierung und Kosteneinsparung erzielt.
• Anspruch 3 ermöglicht durch den Wegfall des Speicherkerns und die einschalige Bauweise eine schnelle Wärmeabgabe überwiegend in Form von Strahlungswärme.
• Der Einbau des Brenners gemäß Anspruch 4 in einen Hilfsrahmen sowie eine Wartungsöffnung ermöglicht einen leichten Zugang zum Brennraum, aber auch einen Ausbau des Brenners aus dem Brennraum und eine leichte Wartung und Montage.
• Anspruch 5 beschreibt die Möglichkeit, im Brennraum zusätzlich einen Wärmetauscher für Luft oder Warmwasser zu installieren. Somit wird es möglich, dass der Grundofen die zentrale Heizmöglichkeit für ein Einfamilienwohnhaus darstellt.
• Durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 wird eine kontrollierte Wärmeschichtung im Brennraum ermöglicht. Die Rauchgase werden im Verhältnis zur Brennraumgröße, dem Schornsteindurchmesser und der Schornsteinhöhe über ein entsprechendes Verbindungsstück kontrolliert abgeführt.
• Der im Feuerraum vorgesehene Heizgaskanal nach Anspruch 7 ermöglicht die Ableitung von über der Bodenplatte schon abgekühlten Heizgasen. Im Gegensatz zu einer direkten Ableitung der Heizgase über der Bodenplatte unmittelbar in den Schornstein schafft er somit die Möglichkeit evtl. anfallende Schwelgase, die sich unter der Feuerraumdecke sammeln könnten durch die vorgesehenen Öffnungen auf kürzestem rege in den Schornstein abzuführen.
• Anspruch 8 ermöglicht eine freie Materialwahl von hitzebeständigen, wärmespeichernden und wärmeleitfähigen Werkstoffen. Der Grundofen kann z.B. als Kachelofen, verputzter Ofen oder als Specksteinofen ausgeführt werden.
• Eine individuelle Formgebung des Brennraums aufgrund der erforderlichen Heizleistung ergibt aufgrund des Anspruchs 9 eine freie Gestaltung des Grundofens.
• Aus Anspruch 10 ergibt sich, dass der Betrieb eines Brenners mit unterschiedlichen Brennstoffen, abgestimmt auf die verwendeten Materialien des Brennraums möglich ist. Vorzugsweise wird sich die Verwendung von stückeligen Holzbrennstoffen, insbesondere Pellets, ergeben. Die unterschiedlichen materialspezifischen Eigenschaften können durch die Wahl der Brennerleistung optimiert werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Pelletbrenner ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
• Es zeigen
• 1 den erfindungsgemäßen Grundofen mit einem Pelletbrenner betrieben in einer aufgerissenen Seitenansicht.
• 2 diesen Grundofen in der Draufsicht.
• Wie der 1 entnommen werden kann steht der Grundofen auf einem Sockel aus wärmeresistentem, druckfestem Material. Auf diesem Sockel 1 wird die Bodenplatte 2 aus feuerfestem Material aufgebracht. Der Feuerraum wird durch die Seitenwände 3 seitlich und die Decke 4 begrenzt, die aus hitzebeständigem, gasdichtem und wärmeleitfähigem Material bestehen. Die Decke kann aus gestalterischen Gründen in unterschiedlichen Höhen ausgeformt werden. Je nach Materialwahl und Materialstärke kann dadurch die Wärmespeicherfähigkeit bestimmt werden. Da der Pelletbrenner 5 dieses Grundofens durch ein Thermostat 6 gesteuert wird, kommt es jedoch nicht auf die Speicherfahigkeit an, weil die Wärme gezielt nach dem Wärmebedarf vom Grundofen abgegeben wird. Der Pelletbrenner 5 wird in einem Hilfsrahmen 7 auf einer hitzebeständigen Platte 8 angeflanscht, die mit dem Hilfsrahmen verschraubt ist. Durch Lösen der Schrauben kann die hitzebeständige Platte 8 aus dem Hilfsrahmen 7 entfernt werden, so dass eine leichte Wartung oder auch ein Austausch des Pelletbrenners 5 möglich ist.
• Die Beschickung des Pelletbrenners kann durch eine Förderschnecke 9 (2) aus einem Vorratsraum oder Vorratsschacht erfolgen. Denkbar wäre auch die Versorgung aus einem Vorratsbehälter, der neben dem Grundofen platziert wird.
• Bei Inbetriebnahme des Pelletbrenners werden die Pellets in der Brennerschale 13 (1 und 2) entzündet. Ein Teil der dadurch entstehenden Heizgase 10 wird im Feuerraum verwirbelt und die Heizgase steigen nach oben. Dadurch erwärmt sich die Feuerraumhülle, die Heizgase kühlen leicht ab und fallen nach unten. Dort werden die Heizgase von einem im Ofen installierten Heizgaskanal 11 (1) aufgenommen und in den Schornstein 12 (2) abgeführt. Diese Konstruktion bewirkt eine gleichmäßige Erwärmung des Grundofens an der Außenhülle bis zur Bodenplatte.
• Da der Pelletbrenner 5 (1) bei geringem Wärmebedarf auf Gluterhaltung umschaltet könnten sich Schwelgase bilden, die durch Öffnungen im Heizgaskanal 14 kurz unterhalb der Feuerraumdecke 4 auf kürzestem Wege in den Schornstein abgeleitet werden. Um hier ein sicheres Ableiten der Schwelgase zu gewährleisten empfiehlt es sich, den Heizgaskanal im Bereich der höchsten Feuerraumdecke zu platzieren.
• Der Heizgaskanal mündet im Bereich der Feuerraumdecke 4 in das Verbindungsstück 15 zwischen Grundofen und Schornstein. Hier kann es sieh empfehlen ein Saugzuggebläse einzubringen um eine kontrollierte Rauchgasabführung zu gewährleisten.
• In Kombination mit einem Wärmetauscher kann Warmwasser oder heiße Luft erzeugt werden. Im vorliegenden Beispiel ist ein Wärmetauscher 16 (1 und 2) an der nicht zu Heizzwecken erforderlichen rückwärtigen Innenwand des Feuerraums angebracht. In Kombination mit einer Solaranlage, die an Sonnentagen und in den Sommermonaten Warmwasser erzeugt, kann der Grundofen eine vollwertige Heizung für ein Einfamilienwohnhaus sein.
• Zur leichten Reinigung und Ascheentnahme kann eine Ofentüre 17 eingebaut werden. Damit lässt sich mit einem Staubsauger einfach die angefallene Asche entfernen.

Claims (10)

1. Grundofen zur Verbrennung von festen stückigen Brennstoffen, vorzugsweise Pellets, mit einer einstückigen keramischen Hülle, einer Füllöffnung, einer Feuerstelle, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermostatgesteuerter vollautomatischer Brenner (5) angeordnet ist.
2. Grundofen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ohne einen Speicherkern und Heizeinsatz auskommt.
3. Grundofen nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der thermostatgesteuerte Brenner mittels eines Hilfsrahmens direkt in die einschalige Wand des Brennraums eingebaut wird und eine schnelle Wärmeabgabe überwiegend in Form von Strahlungswärme erfolgt.
4. Grundofen nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine leichte Wartung durch einen einfachen Ausbau des Brenners, sowie eine Reinigung des Brenners und leichte Ascheentnahme durch eine Reinigungsöffnung möglich ist.
5. Grundofen nach Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Wärmetauscher ausgerüstet werden kann.
6. Grundofen nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontrollierte Rauchgasabführung durch ein Verbindungsstück zwischen Ofen und Schornstein (evtl. mit Saugzuggebläse) je nach Brennraumgröße, Rauchrohrdurchmesser, Schornsteinquerschnitt und Schornsteinhöhe erfolgt.
7. Grundofen nach Patentanspruch 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizgase im Feuerraum durch einen Heizgaskanal zum Verbindungsstück abgeleitet werden und der Heizgaskanal kurz unterhalb der Feuerraumdecke Öffnungen enthält, die evtl. anfallende Schwelgase auf kürzestem Wege in den Schornstein ableiten.
8. Grundofen nach Patentanspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundofen aus unterschiedlichen hitzebeständigen Materialien insbesondere Ton, Keramik, Naturstein, Kacheln, Feuerbeton und Speckstein bestehen kann und verschiedene Materialien kombiniert werden können.
9. Grundofen nach Patentanspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine individuelle Gestaltung des Grundofens aufgrund einer berechneten Heizfläche im Verhältnis zum Wärmebedarf möglich ist.
10. Grundofen nach Patentanspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er mit unterschiedlichen Brennstoffen und Brennern betrieben werden kann.