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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung bzw. Steuerung
der Zu- und/oder Abluft in bzw. aus einem Brennraum einer Heizvorrichtung
mit zumindest zwei Heizeinrichtungen unterschiedlicher Art sowie
ein Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung der Zu- und/oder Abluftführung
in bzw. aus einem Brennraum einer derartigen Heizvorrichtung.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedenste Heizeinrichtungen bekannt,
z. B. Heizeinrichtungen, welche mit Brennholz (auch Scheitholz genannt)
beheizt werden, oder jedoch solche, welche mit Pellets beheizt werden.
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Aus
der
DE 92 18 953 U1 ist
ein Ofen mit einer einzigen Heizeinrichtung bekannt, welcher für feste
Brennstoffe, insbesondere Pellets, geeignet ist.
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Zudem
sind auch bereits Kombinationsgeräte bekannt, bei welchen
Heizeinrichtungen unterschiedlicher Art vorgesehen sind, die zumindest
teilweise einen gemeinsamen Brennraum aufweisen. So ist beispielsweise
aus der
AT 2412904 B ein
Herd bekannt, bei welchem ein Brennraum zur Aufnahme von Festbrennstoff,
insbesondere von Holzbrennstoff, vorgesehen ist, wobei diesem Brennraum
zugleich auch ein Pellets-Brenner zugeordnet ist.
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Aus
der
WO 2004/046614
A2 ist ein Kaminofen bekannt, welcher sowohl für
einen Betrieb mit Holzpellets als auch mit Holzscheiten geeignet
ist. Hierfür sind die Abmessungen des Brennraums so gewählt,
dass auch die vergleichsweise großen Holzscheite in den
Brennraum passen. Im Betrieb des Ofens wird über einen
Frischlufteintritt Luft in den Feuerraum eingeleitet, während
die Rauchgase gleichzeitig über einen Rauchgasaustritt
abgeleitet werden.
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Aus
der
EP 1 347 241 A1 ist
ein weiterer Ofen gezeigt, welcher zur Verfeuerung von sowohl Pellets
als auch Holzscheiten geeignet ist. Eine Brennkammer weist zwei
Zuluft-Öffnungen unterschiedlicher Größe
auf, welche durch einen verschieblichen Verschlussteil in Verbindung
mit einem manuell bedienbaren Hebel ganz oder teilweise öffenbar
bzw. verschließbar ist, um auf diese Weise die Zuluft-Menge
in Abhängigkeit vom momentan verbrannten Brennstoff (Pellets
und/oder Holz) zu steuern. Die Luftzirkulation wird ausschließlich über
den Kamineffekt bewerkstelligt.
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Grundsätzlich
funktionieren derartige Kombinationsvorrichtungen problemlos. Bei
einem Betrieb über die Brennholzheizeinrichtung ist üblicherweise der
natürliche Kamineffekt ausreichend, um das Abgas bzw. die
Abluft sicher abzuführen und einen Unterdruck im Bereich
der Feuerung aufrecht zu erhalten. Im Pellets-Betrieb hingegen kann
die Abgasmenge so groß sein, dass der Kamineffekt alleine nicht
ausreicht.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, eine Vorrichtung bzw.
ein Verfahren zu schaffen, bei welcher die Führung der
Zu- und/oder Abluft, je nachdem welche der unterschiedlichen Heizeinrichtungen
gerade in Betrieb ist, entsprechend angepasst werden kann, um zuverlässig
einen ausreichenden Abzug des Abgases zu bewirken.
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Erfindungsgemäß wird
dies mit der Vorrichtung der eingangsangeführten Art dadurch
erzielt, dass ein Zuluftkanal und ein Abluftkanal vorgesehen sind,
wobei über den Zuluftkanal wahlweise eine Luftzufuhr zu
zumindest einer Heizeinrichtung einstellbar ist und dem Abluftkanal
ein Saugzuggebläse zugeordnet ist, sodass ein Unterdruck
im Brennraum einstellbar ist. Je nach Art der Heizeinrichtung kann
ein natürlicher Kamineffekt („Naturzug”)
wie z. B. bei Brennholz-Heizeinrichtungen ausreichend sein, um das
Abgas sicher abzuführen und den Unterdruck in der Feuerung
aufrecht zu erhalten. Bei anderen Heizeinrichtungen, wie z. B. Pellets-Heizeinrichtung
hingegen, ist die Abgasmenge in der Regel so groß, dass
der Kamineffekt alleine nicht ausreicht. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Vorrichtung können somit – in Abhängigkeit
davon, welche Art der Heizeinrichtung gerade in Betrieb ist – diese
unterschiedlichen Verbrennungsmodi berücksichtigt werden,
wobei über dem dem Abluftkanal zugeordneten Saugzuggebläse
der natürliche Kamineffekt – wahlweise – auf einfache
Weise unterstützt werden und somit zuverlässig
ein Unterdruck im Brennraum eingestellt werden kann. Die Zu- und
Abfuhr von Verbrennungsluft kann somit gesteuert bzw. geregelt werden,
wobei gewählt werden kann, ob die Verbrennungsluft vom Aufstellungsraum
der Heizvorrichtung entnommen wird oder jedoch eine Raumluft-unabhängige
Luftzufuhr, z. B. über einen Luftabgasschornstein oder
dergleichen, erfolgt.
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Wenn
in dem Zuluftkanal und in dem Abluftkanal jeweils eine schwenkbar
gelagerte Zu- bzw. Abluftklappe aufgenommen ist, kann somit, je
nachdem welche Heizeinrichtung gerade in Betrieb ist, die Luftzufuhr
zu der entsprechenden Heizeinrichtung freigegeben werden bzw. kann
ein Abluftkanal in der Art eines herkömmlichen frei durchziehenden
Kamins freigegeben werden oder jedoch eine Umleitung der Abluft über
das Saugzuggebläse bewirkt werden.
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Für
die Unterdruckbetriebsweise ist es zweckmäßig,
wenn die Zuluftklappe eine direkt mit dem Brennraum in Verbindung
stehende Zuluftöffnung in dem Zuluftkanal verschließt
und die Abluftklappe eine Abluftöffnung im Abluftkanal
verschließt, sodass die Abluft über einen das
Saugzuggebläse aufweisenden Bypass-Abluftkanal geleitet
wird.
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Um
jeweils eine Luftzufuhröffnung zu der Heizeinrichtung,
welche gerade nicht in Betrieb ist, zu verschließen, ist
es vorteilhaft, wenn die Zuluftklappe zwei, vorzugsweise rechtwinkelig
zueinander angeordnete, Schenkel aufweist.
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Um
eine automatische Regelung der jeweils zweckmäßigen
Luftzufuhr bzw. -abfuhr zu erzielen, ist es günstig, wenn
zumindest ein Temperatursensor zur Ermittlung, welche der Heizeinrichtungen
in Betrieb ist, und eine Regelungs- bzw. Steuerungsvorrichtung vorgesehen
sind, so dass in Abhängigkeit der ermittelten Heizeinrichtung
ein Unterdruck im Brennraum einstellbar ist. Durch das Vorsehen
zumindest eines Temperatursensors kann zuverlässig ermittelt
werden, mit welcher der zumindest zwei Heizeinrichtungen die Heizvorrichtung
gerade betrieben wird, und es kann in Abhängigkeit von
der ermittelten Temperatur mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gegebenenfalls ein Unterdruck im Brennraum eingestellt
werden. Somit ist zuverlässig gewährleistet, dass
je nach der Art der Heizeinrichtung, die gerade in Betrieb ist,
jeweils eine hinreichende Luftzu- sowie -abfuhr erfolgt.
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Weiters
ist es zur Regelung der Zu- und/oder Abluftzufuhr zweckmäßig,
wenn der Regelungsvorrichtung ein Stellmotor zugeordnet ist, über
welchen die Stellung der Zuluftklappe und/oder der Abluftklappe
einstellbar ist.
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Um
bei der Erfassung, welche der Heizeinrichtungen in Betrieb ist,
nicht auf einen einzigen Temperatursensor angewiesen zu sein, sondern
eine Plausibilisierung der erfassten Heizeinrichtung durchführen
zu können, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Temperatursensor
vorgesehen ist, der im Bereich des Brennraums die Flammtemperatur misst,
und zumindest ein weiterer Temperatursensor vorgesehen ist, der
im Bereich des Abluftkanals die Ablufttemperatur misst. Hierbei
kann der erfasste Temperaturverlauf im Bereich des Abluftkanals
an die Regelvorrichtung übermittelt werden, wobei die Flammtemperatur,
vorzugsweise mit anderen Messgrößen, wie z. B.
der Einschubmenge an Pellets und der Saugzugdrehzahl, einen Integralwert
bildet, der ebenfalls zur Regelung herangezogen wird.
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Da
bei einer Pellets-Heizeinrichtung für eine zweckmäßige
Feuerung ein Unterdruck im Brennraum eingestellt wird, wohingegen
bei einer Brennholzfeuerung der natürliche Kamineffekt
ausreichend ist, ist es vorteilhaft, wenn eine Pellets-Heizeinrichtung
und eine Brennholz-Heizeinrichtung vorgesehen sind.
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Das
Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet,
dass erfasst wird, über welche der beiden Heizeinrichtungen
eine Verbrennung erfolgt und in Abhängigkeit hiervon wahlweise eine
Unterdruck-Betriebsweise im Brennraum eingestellt wird. Wie bereits
vorstehend in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung beschrieben, kann so abhängig davon, welche
Heizeinrichtung gerade in Betrieb ist, jeweils eine zweckmäßige Luftzu-
bzw. -abfuhr erzielt werden. Insbesondere kann hierdurch bei verschiedensten
Heizeinrichtungen, welche einen Unterdruck im Brennraum benötigen,
selektiv der gewünschte Unterdruck im Brennraum eingestellt
werden.
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Wenn
bei einer Unterdruck-Betriebsweise eine Luftzufuhröffnung
zu einer der zumindest zwei Heizeinrichtungen verschlossen wird
und die Abluft umgeleitet wird, wird vorteilhafterweise die Luftzufuhr lediglich
zu der Heizeinrichtung, welche im Unterdruck betrieben wird, ermöglicht,
wobei durch die Umleitung der Abluft insbesondere eine Führung durch
den Abluftkanal erzielt wird, in welchem vorzugsweise das Saugzuggebläse
angeordnet ist. Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem
in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
auf das sie jedoch keinesfalls beschränkt sein soll, noch
näher erläutert.
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Im
Einzelnen zeigen in den Zeichnungen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Heizvorrichtung mit einer Pellets-Heizeinrichtung
und einem Brennraum zur Aufnahme von Brennholz;
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2 eine
weitere perspektivische Ansicht der Heizvorrichtung gemäß 1;
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3 eine
Draufsicht der Heizvorrichtung gemäß den 1 bis 3;
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4 einen
Schnitt gemäß der Linie IV-IV;
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5 einen
Schnitt gemäß der Linie V-V in 4;
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6 eine
Schnittansicht einer Vorrichtung, in dem eine Zuluft- und eine Abluftklappe
aufgenommen ist, wobei die Zu- und Abluftklappe in einem Brennholzbetrieb
gezeigt sind;
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7 einen
Schnitt gemäß 6, jedoch
in der Zu- und Abluftklappe in einer Unterdruck- bzw. Pellets-Betriebsstellung;
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8 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß den 6 und 7;
und
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9 eine
weitere Ansicht des Gehäuses gemäß den 6 bis 8.
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In
den 1 bis 5 ist eine Heizvorrichtung 1 ersichtlich,
welche eine Pellets-Heizeinrichtung 2 sowie eine Brennholz-Heizeinrichtung 3 aufweist.
Die Brennholz-Heizeinrichtung 3 weist einen Brennraum 4 zur
Aufnahme von Festbrennstoff, insbesondere von Scheitholz, auf, wobei
der Brennraum 4 über eine schwenkbar gelagerte
Tür 5 verschließbar ist.
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Die
Pellets-Heizeinrichtung 2 weist einen Vorratsbehälter 6 zur
Speicherung von Pellets auf, wobei an den Behälter 6 eine
Fördereinrichtung 8, insbesondere eine Förderschnecke,
anschließt, über welche Pellets von dem Vorratsbehälter 6 in
einen Brennraum 9 eingebracht werden können. Der
Pellets-Brennraum 9 der Pellets-Heizeinrichtung ist über einen
Schacht 10 (vgl. 4) mit dem
Brennraum 4 verbunden, sodass der vollständige
Ausbrand der Pellets erst im Brennraum 4 der Brennholz-Heizeinrichtung 3 erfolgt.
Die Heizvorrichtung 1 kann somit entweder mittels in den
Brennraum 4 eingelegten scheitförmigen Holzbrennstoffes
und/oder über Pellets der Pellets-Heizeinrichtung 2 betrieben
werden. Um die Zu- bzw. Abluft für die jeweilige Verbrennung zu
regeln, ist eine Vorrichtung 11 vorgesehen, die ein Gehäuse 11' aufweist,
das sowohl einen Zuluftkanal 12 als auch einen Abluftkanal 13 aufweist.
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Wie
insbesondere in den 4 und 5 ersichtlich,
sind an den jeweiligen im Gehäuse 11' aufgenommenen
Zuluftkanal 12 bzw. Abluftkanal 13 jeweils ein
Zuluftrohr 12' bzw. ein Abluftrohr 13' angeschlossen,
sodass nicht nur die Abluft an die Umgebung abgeführt werden
kann, sondern auch die Zuluft über das Zuluftrohr 12' Raumluft-unabhängig
von der Umgebung angesaugt wird. Selbstverständlich wäre es
jedoch auch möglich, die Zuluft aus der Umgebung der Vorrichtung 1 anzusaugen.
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In
dem Gehäuse 11', in welchem eine Zuluftklappe 14 und
eine Abluftklappe 15 aufgenommen sind, erfolgt somit eine
Verteilung bzw. Steuerung der Führung der Zuluft und der
Abluft.
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Wie
insbesondere in den 6 und 7 ersichtlich,
können die in dem Gehäuse 11' der Vorrichtung 11 schwenkbar
gelagerte Zuluftklappe 14 und die Abluftklappe 15 in
zwei unterschiedlichen Stellungen positioniert sein. In 6 ist
hierbei ein Brennholzbetrieb der Heizvorrichtung 1 gezeigt,
bei welchem, wie mit Pfeilen 16 angedeutet, die Verbrennungsluft über
den Zuluftkanal 12 im Gehäuse 11' im Wesentlichen
direkt, d. h. geradlinig über eine Abluftöffnung 22,
in den Brennraum 4 der Brennstoff-Heizeinrichtung 3 eintreten
kann. Ebenso ist es durch die vertikale Anordnung der Klappe 15 möglich,
dass aus dem Brennraum 4 die Abluft bzw. das Abgas bei
einem Brennholzbetrieb in der Art eines herkömmlichen Kamins,
wie mit Pfeilen 17 angedeutet, wiederum direkt, d. h. geradlinig über
eine Abluftöffnung 22, aus dem Brennraum 4 in
die Umgebung abgeleitet wird. D. h. sofern die Heizvorrichtung 1 über
in den Brennraum 4 eingelegtes Brennholz betrieben wird, wird
der natürliche Kaminzug durch die Stellung der Zuluftklappe 14 und
der Abluftklappe 15 möglichst nicht behindert.
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Demgegenüber
ist ersichtlich, dass die Zuluftklappe 14 und die Abluftklappe 15 in
dem in 7 gezeigten Pellets-Betrieb, bei welchem möglichst
ein Unterdruck im Brennraum 4 sowie auch im Brennraum 9 der
Pellets-Heizeinrichtung 2 erzielt werden soll, in einer
um 90° verschwenkten Stellung angeordnet sind. Hierbei
ist die Zuluftklappe 14 im Uhrzeigersinn, die Abluftklappe 15 hingegen
gegen den Uhrzeigersinn in eine horizontale Stellung verschwenkt.
Die Abluftklappe 14 besteht im Wesentlichen aus zwei rechtwinkelig
zueinander angeordneten Schenkeln bzw. Platten 14', 14''.
In der in 7 gezeigten Stellung ist die
Platte 14'' in ihrer horizontalen Stellung gezeigt, in
welcher sie eine Luftdurchtrittsöffnung 18, über
welche eine Verbindung zu dem Brennraum 4 hergestellt werden
kann, verschließt. Jedoch ist die benachbarte Luftdurchtrittsöffnung 19 freigegeben, über
welche mittels einer Zuluftleitung 20 insbesondere einen
Verbindungsschlauch, eine Brennluftzufuhr zu dem Brennraum 9 der
Pellets-Heizeinrichtung 2 ermöglicht wird.
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Die
Luftdurchtrittsöffnung 19 ist hingegen bei dem
in 6 gezeigten Brennholzbetrieb von der Platte 14' verschlossen,
sodass hier direkt die Zuluft, wie mit Pfeil 16 skizziert,
in den Brennraum 4 geleitet wird.
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Bei
dem in 7 gezeigten Pellets-Betrieb hingegen wird die
Zuluft, wie mit Pfeilen 16 skizziert, über die
Luftzufuhröffnung 19 in dem Gehäuse 11' zu der
Zuluftleitung 20 geleitet, über welche sie, wie
insbesondere in 2 ersichtlich, im Bereich des Brennraums 9 der
Pellets-Heizvorrichtung 2 eingebracht wird. Um im Pellets-Betrieb
einen Unterdruck im Brennraum 9 sowie im über
den Schacht 10 hiermit in Verbindung stehenden Brennraum 4 zu
erzielen, weist das Gehäuse 11' eine Art Bypass-Abluftkanal 13'' auf,
mit welchem die mit der Klappe 15 geschlossene Abluftöffnung 22 umgangen
werden kann. Wie mit den Pfeilen 17 in 7 gezeigt,
wird die Abluft in diesem Fall über ein Saugzuggebläse 23 in
den Bypass-Abluftkanal 13' zunächst eingesaugt und über
den Bypass-Abluftkanal 13'' wiederum in den Abluftkanal 12 rückgeführt.
Somit ist im Pellets-Betrieb zuverlässig ein Unterdruck
in den Brennräumen 4 und 9 gewährleistet.
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Die
Vorrichtung 11 mit dem Gehäuse 11' ist in
den 8 und 9 im Detail gezeigt. Hierbei
ist insbesondere in 9 ersichtlich, dass die Zuluftklappe 14 und
die Abluftklappe 15 über einen gemeinsamen Schwenkmechanismus 24 angesteuert werden.
Hierzu sind ineinander kämmende Zahnräder 25, 26 vorgesehen,
wobei mit dem Zahnrad 25 die Zuluftklappe 14 und
mit dem Zahnrad 26 die Abluftklappe 15 in Verbindung
stehen. Durch die ineinander kämmenden Zahnräder 25, 26 ist
gewährleistet, dass die Klappen 14, 15 jeweils
in gegensätzlicher Drehrichtung verschwenkt werden. Das
Zahnrad 25 wird hierbei über ein Gestänge 27 angetrieben,
welches mit einem Stellmotor 28 (vgl. 1) verbunden
ist. Dem Stellmotor 28 ist wiederum eine Regelungsvorrichtung 29 zugeordnet,
wobei über ein Bedienboard 29' unter anderem verschiedene
Leistungsstufen einstellbar sind.
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Die
Regelungsvorrichtung 29 ist wiederum mit zwei Temperatursensoren 30, 31 verbunden,
um zu ermitteln, ob die Brennholz-Heizeinrichtung 3 oder die
Pellets-Heizeinrichtung 2 in Betrieb ist und in Abhängigkeit
hiervon die Zuluftklappe 14 und Abluftklappe 15 in
die entsprechende Stellung überzuführen bzw. das
Saugzuggebläse 23 zu aktivieren (vgl. 6 und 7).
Hierbei ist ein erster Temperatursensor 30 dem Abluftkanal 13 vorgeschaltet,
sodass die Temperatur der aus dem Brennraum 4 austretenden
Abluft gemessen wird. Die Erkennung, dass in den Brennraum 4 Brennholz
eingelegt ist und demzufolge die Klappen in ihre in 6 gezeigte
Stellung geführt werden sollen, erfolgt entweder über
die Ermittlung eines speziellen Temperaturgradientens oder bei Überschreiten
einer vorbestimmten Schwelltemperatur. Um die über den
Temperatursensor 30 ermittelte Betriebsart zu plausibilisieren
ist ein weiterer Temperatursensor 31 vorgesehen, der im Schacht 10 zwischen
dem Brennraum 9 und dem Brennraum 4 angeordnet
ist; mit dem Temperatursensor 31 wird die Flammtemperatur
der Pellets-Heizeinrichtung 2 ermittelt und ebenfalls der
Regelungsvorrichtung 29 zugeführt. Die Flammtemperatur
wird sodann mit anderen Messgrößen wie dem Temperaturverlauf
der Ablufttemperatur über eine bestimmte Zeit sowie der
Einschubsmenge an Pellets (kg/h) und der Saugdrehzahl (U/min) der
Regelvorrichtung zugeleitet; anhand der nun vorliegenden Werte wird
die Betriebsweise ermittelt und demzufolge der Stellmotor 28 derart
geregelt, dass bei Ermittlung eines Brennholzbetriebs die in 6 gezeigte
Klappenstellung eingestellt wird, wobei hier das Saugzuggebläse nicht
aktiviert ist. Sofern eine Pelletsverbrennung erfasst wird, wird
die in 7 gezeigte Klappenstellung eingestellt, bei welcher
zum Erzielen eines Unterdrucks im Brennraum 4 bzw. im Brennraum 9 das Saugzuggebläse 23 aktiviert
wird. Hierdurch kann in beiden Betriebsarten eine zuverlässige
Verbrennung erzielt werden. Bei einem Warmstart der Vorrichtung kann
z. B. das Saugzuggebläse 23 mit 100% (ca. 2400
U/min) für 30 Sekunden zu laufen beginnen, dann wird die
Saugzugdrehzahl auf 70% herabgesetzt. Der Saugzug beginnt nun eine
Rampe nach unten zu fahren, bis 40% der Saugzugdrehzahl erreicht
sind. An dieser Stelle wird nochmals überprüft, ob
der anhand der vorstehenden Parameter (Flammtemperatur, Ablufttemperatur,
etc.) errechnete Wert einen Grenzwert übersteigt. Falls
dies der Fall ist, beginnt der Scheitholzbetrieb; andernfalls wird
die Unterdruck bzw. Saugzug-Betriebsweise fortgesetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9218953
U1 [0003]
- - AT 2412904 B [0004]
- - WO 2004/046614 A2 [0005]
- - EP 1347241 A1 [0006]