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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Rauchgas-Luft-Wärmetauscher für einen Ofen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein großer Teil der bei Verbrennung eines Brennmittels in einem Ofen freigesetzten Wärme findet sich im bei der Verbrennung erzeugten Rauchgas. Je nach Art und Verwendungszweck des Ofens, sei es zur Raumluftheizung, z. B. ein Pellet- oder Holzscheitkaminofen, als Heizkessel beispielsweise einer Zentralheizung, als Backofen oder sonstiger Art, sind jeweilige geeignete Wärmetauscher oder Wärmetauscherflächen vorgesehen, um die im Rauchgas enthaltene Wärme nutzbringend zu entziehen.
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Bei Öfen, welche der Raumheizung dienen, kann durch Rauchgas-Luft-Wärmetauscher dem bei der Verbrennung des Brennmittels im Ofen entstehenden Rauchgas Wärme entzogen und diese an die umgebende Raumluft abgegeben werden. Ein solcher Rauchgas-Luft-Wärmetauscher umfasst eine Wärmetauscherfläche, welche einerseits das ofenseitige Rauchgas von der raumseitigen Luft trennt und andererseits einen möglichst guten Wärmeübergang vom Rauchgas zur Raumluft gestattet.
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Einfache Rauchgas-Luft-Wärmetauscher können in Rohren oder Kanälen bestehen, welche vom Rauchgas durchströmt und von der Raumluft umgeben sind.
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Andere bekannte Wärmetauscher führen ein spezielles Wärmetauchmittel, an welches die im Rauchgas enthaltene Wärme abgegeben wird.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Rauchgas-Luft-Wärmetauscher für einen Ofen zu schaffen.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Nach einem ersten Aspekt stellt die Erfindung einen Rauchgas-Luft-Wärmetauscher nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruch 1 bereit. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf einen Ofen mit einem Rauchgas-Luft-Wärmetauscher nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruches 12 gerichtet. Weitere Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Rauchgas-Luft-Wärmetauscher für einen Ofen geschaffen, umfassend: ein Gehäuse, einen vom Rauchgas durchströmten Strömungsraum mit einem Rauchgaseinlass zur Zuführung von Rauchgas zu dem Rauchgasströmungsraum und einem Rauchgasauslass zum Abführen von Rauchgas von dem Rauchgasströmungsraum, und einen von zu erwärmender Raumluft durchströmten Strömungsraum mit einem Raumlufteinlass zur Zuführung von Raumluft zu dem Raumluftströmungsraum und einem Raumluftauslass zum Abführen von erwärmter Raumluft von dem Raumluftströmungsraum, wobei der Rauchgasströmungsraum durch das Gehäuse des Rauchgas-Luft-Wärmetauschers gebildet ist, an welchem der Rauchgaseinlass und der Rauchgasauslass vorgesehen sind und das vom Rauchgas durchströmbar ist, wobei der von der zu erwärmenden Raumluft durchströmte Strömungsraum innerhalb des vom Raumgas durchströmten Gehäuses vorgesehen ist, und wobei der Raumlufteinlass durch eine oder mehrere in einem unteren Bereich des Gehäuses vorgesehene Lufteinlassöffnungen und der Raumluftauslass durch eine oder mehrere in einem oberen Bereich des Gehäuses vorgesehene Luftauslassöffnungen gebildet ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Raumluftströmungsraum durch eine Anzahl von innerhalb des von dem Rauchgas durchströmten Gehäuses vertikal verlaufend und parallel zueinander angeordneten Rohren gebildet, deren Enden das Gehäuse durchsetzen und welche die Lufteinlassöffnungen in die Luftauslassöffnungen bilden.
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Weitere Aspekte und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, in welchen:
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1 eine vertikale seitliche Schnittansicht eines Rauchgas-Luft-Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
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2 eine vertikale seitliche Schnittansicht eines Rauchgas-Luft-Wärmetauschers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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3 eine perspektivische Ansicht des Rauchgas-Luft-Wärmetauschers gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In den 1 bis 3 sind zwei Ausführungsbeispiele von Rauchgas-Luft-Wärmetauschern für einen Ofen dargestellt. Diese sind als separate Einheit mit einem Rauchgasauslass des Ofen gekoppelt; sie können aber auch als integraler Bestandteil des Ofens z. B. an gegenüberliegenden Aussenseiten des Ofens ausgebildet sein.
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Der Rauchgas-Luft-Wärmetauscher beider gezeigter Ausführungsbeispiele umfasst ein Gehäuse 1, einen Strömungsraum 10, der von einem bei der Verbrennung eines Brennmittels in einem Ofen entstehenden Rauchgas durchströmt wird, sowie einen von der zu erwärmenden Raumluft durchströmten weiteren Strömungsraum 20. Der von dem Rauchgas durchströmte Strömungsraum 10 verfügt über einen Rauchgaseinlass 5 zur Zuführung von Rauchgas zu dem Rauchgasströmungsraum 10, und einen Rauchgasauslass 6 zum Abführen von Rauchgas von dem Rauchgasströmungsraum 10. Der von der zu erwärmenden Raumluft durchströmte Strömungsraum 20 verfügt über einen Raumlufteinlass 3 zur Zuführung der zu erwärmenden Raumluft zu dem Raumluftströmungsraum 20 und einen Raumluftauslass 4 zum Abführen der erwärmten Raumluft von dem Raumluftströmungsraum 20. Die den Raumluftströmungsraum 20 durchströmende und dabei erwärmte Raumluft steht damit zur Raumlufterwärmung zur Verfügung.
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Der Rauchgasströmungsraum 10 ist durch das Gehäuse 1 des Rauchgas-Luft-Wärmetauschers gebildet, an welchem der Rauchgaseinlass 5 und der Rauchgasauslass 6 vorgesehen sind und das von dem Rauchgas durchströmbar ist.
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Der von der zu erwärmenden Raumluft durchströmte Strömungsraum 20 ist innerhalb des von dem Rauchgas durchströmten Gehäuses 1 vorgesehen. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen sind der Raumlufteinlass 3 durch eine Anzahl von im unteren Bereich des Gehäuses 1 vorgesehene Lufteinlassöffnungen und der Raumluftauslass 4 durch eine Anzahl von in einem oberen Bereich des Gehäuses 1 vorgesehenen Luftauslassöffnungen 4 gebildet.
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Ähnlich wie der Raumlufteinlass 3 und der Raumluftauslaß 4 den gezeigten Ausführungsbeispielen durch mehrere Öffnungen gebildet sind, können auch der Rauchgaseinlass 5 und/oder der Rauchgasauslass 6 durch mehrere Öffnungen gebildet sein.
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Wie in den 1 und 2 durch die Pfeile dargestellt, durchströmt die zu erwärmende Raumluft den Raumluftströmungsraum 20 von unten nach oben, durch natürliche Konvektion aufgrund ihrer wegen der Erwärmung geringeren Dichte verglichen mit der umgebenden Raumluft.
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Bei den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Rauchgaseinlass 5 in einem unteren Bereich des Gehäuses 1 vorgesehen, während der Rauchgasauslass 6 in einem oberen Bereich des Gehäuses vorgesehen ist, so dass das Rauchgas das Gehäuse 1 ebenfalls von unten nach oben durchströmt. Es findet hier also ein Wärmeübergang nach Art eines Gleichstromwärmetauschers vom Rauchgas zur Raumluft statt. Bei anderen Ausführungsbeispielen könnte jedoch der Rauchgaseinlass 5 oben am Gehäuse 1 und der Rauchgasauslass 6 unten am Gehäuse vorgesehen sein, wodurch dann ein Gegenstromwärmetauscher gebildet würde.
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Vor einer weiteren detaillierten Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele sollen zunächst einige allgemeine Erläuterungen erfolgen.
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Wie bereits weiter oben erläutert, kann der Raumluftströmungsraum durch eine Anzahl von innerhalb des vom Rauchgas durchströmten Gehäuses vertikal verlaufend und parallel zueinander angeordneten Rohren gebildet sein, deren Enden das Gehäuse durchsetzen und die Lufteinlassöffnungen bzw. die Luftauslassöffnungen bilden.
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Die innerhalb des Gehäuses angeordneten Rohre können im unteren Bereich des Gehäuses seitlich mündende Einlassöffnungen für die die Rohre durchströmende Raumluft bilden.
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Die innerhalb des Gehäuses angeordneten Rohre können im unteren Bereich nach außen gekrümmt oder gekröpft und an die Oberfläche des Gehäuses geführt sein.
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Die innerhalb des Gehäuses angeordneten Rohre können an der Oberseite des Gehäuses mündende Auslassöffnungen bilden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das von dem Rauchgas durchströmte Gehäuse in Form eines flachen Quaders ausgebildet sein.
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Die Höhe dieses das Gehäuse bildenden flachen Quaders kann beispielsweise das 0,8- bis 2-fache von dessen Breite betragen.
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Die Breite des das Gehäuse bildenden flachen Quaders kann beispielsweise das 3- bis 5-fache von dessen Tiefe betragen.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Rauchgaseinlassöffnung und die Rauchgasauslassöffnung an einer die Rückseite des Gehäuses bildenden Fläche angeordnet sein.
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Bei Ausführungsformen, bei denen, wie weiter oben erwähnt, der Raumluftströmungsraum durch eine Anzahl von innerhalb des von dem Rauchgas durchströmten Gehäuses vertikal verlaufend und parallel zueinander angeordneten Rohren gebildet ist, deren Enden das Gehäuse durchsetzen und die Lufteinlassöffnungen und die Luftauslassöffnungen bilden, können die von dem Rauchgas durchströmten Rohre seitlich parallel zueinander über die Breite des quaderförmigen Gehäuses verteilt angeordnet sein und nebeneinander befindliche Lufteinlassöffnungen bzw. Luftauslassöffnungen bilden.
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Gemäß noch einer Ausführungsform kann im unteren Bereich des Gehäuses unter den nach außen gekrümmten oder gekröpften Rohren ein Reinigungsbereich für den Rauchgasströmungsraum vorgesehen sein, welcher über eine oder mehrere im Gehäuse vorgesehene Reinigungsöffnungen zum Reinigen zugänglich ist. Solche Reinigungsöffnungen können insbesondere seitlich im Gehäuse vorgesehen sein. Sie können in Form von verschließbaren Klappen vorgesehen oder durch verschraubte Deckel rauchdicht verschließbar sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist im Wärmetauscher ein weiterer von einem Wärmetauschmittel, z. B. Brauchwasser, durchströmten Strömungsraum mit einem Einlass zur Zuführung des Wärmetauschmittels und einem Auslass zum Abführen des Wärmetauschmittels vorgesehen, welcher vom Rauschgas umströmt wird. Auf diese Weise wird ein Kombi-Wärmetauscher bereitgestellt, bei welchem zusätzlich ein Wärmeübergang vom Rauchgas auf das weitere Wärmetauschmittel stattfindet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Rauchgas-Luft-Wärmetauscher so ausgebildet, dass er nach Art eines abgesetzten Wärmetauschers seitlich an einen Ofen angeflanscht wird. Die Größe des Rauchgas-Luft-Wärmetauschers kann insbesondere an die Höhe und Tiefe des Ofens angepasst sein. Ein solcher abgesetzter Wärmetauscher kann Bestandteil eines modularen Ofenkonzepts sein oder einer nachträglichen Erweiterung für größere Heizleistung eines bestehenden Ofens dienen.
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Nun wiederum zurückkehrend zu den 1 bis 3, sollen weitere Einzelheiten von Ausführungsformen des Rauchgas-Luft-Wärmetauschers beschrieben werden.
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Wie 3 zeigt, sind bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen innerhalb des von dem Rauchgas durchströmten Gehäuses 1 ein Anzahl von vertikal verlaufend und parallel zueinander angeordneten Rohren 2 vorgesehen, deren obere und untere Enden jeweils das Gehäuse 1 durchsetzen und damit an ihren unteren Enden die Lufteinlassöffnungen 3 und an ihren oberen Ende die Luftauslassöffnungen 4 bilden.
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Bei dem in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die innerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Rohre im unteren Bereich des Gehäuses 1 seitlich mündende Einlassöffnungen 3, sie sind im unteren Bereich nach außen gekrümmt oder gekröpft und an die Oberfläche des Gehäuses 1 geführt. Die Auslassöffnungen 4 der Rohre 2 münden an der Oberseite des Gehäuses 1.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel münden die Lufteinlassöffnungen 3 an der unteren Kante des quaderförmigen Gehäuses 1, teilweise an der Seitenfläche, teilweise an der Unterseite desselben.
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Wie alle drei 1 bis 3 erkennen lassen, sind die den Raumluftströmungsraum 20 bildenden Rohre 2 so ausgebildet, dass sie über einen wesentlichen Teil ihrer Länge in Form eines gerade Rohrteils 2b verlaufen, während ein kurzer Rohrteil 2a demgegenüber so gekrümmt oder gekröpft ist, dass er im unteren Bereich des Gehäuses 1 die besagte Lufteinlassöffnung 3 bildet.
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Die Rohre 2 sind mittels Abstandhaltern 7, 8 an der Vorderseite bzw. an der Rückseite des Gehäuses 1 gehalten, wie sowohl in den Schnittdarstellungen der 1 und 2 als auch in der perspektivischen Darstellung der 3 zu sehen ist.
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Wie 3 zeigt, ist das von dem Rauchgas durchströmte Gehäuse 1 bei den gezeigten Ausführungsbeispielen in Form eines flachen Quaders ausgebildet. Dessen Höhe kann beispielsweise ungefähr das 0,8- bis 2-fache von dessen Breite betragen und dessen Breite ungefähr das 3- bis 5-fache von dessen Tiefe.
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Der Rauchgaseinlass 5 und der Rauchgasauslass 3 sind an der Rückseite des Gehäuses 1 vorgesehen.
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Wie in 3 zur erkennen ist, sind die vom Rauchgas durchströmten Rohre 2 seitlich und parallel zueinander über die Breite des quaderförmigen Gehäuses 1 verteilt angeordnet, und die Lufteinlassöffnungen bzw. Luftauslassöffnungen 3, 4 sind auch seitlich nebeneinander an der Oberfläche des Gehäuses 1 vorgesehen.
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Bei dem in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist unten im Gehäuse 1 und unter den nach außen gekrümmten oder gekröpften Rohren 2 ein Reinigungsraum 30 für den Rauchgasströmungsraum 10 vorgesehen, der über eine oder mehrere im Gehäuse 1 vorgesehene Reinigungsöffnungen 9 zum Reinigen zugänglich ist. Diese Reinigungsöffnungen 9 können durch Klappen verschließbar sein oder durch Deckel, welche mittels Schrauben am Gehäuse 1 rauchdicht zu befestigen sind, beispielsweise unter Zwischenlage einer Dichtung.
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Wie bereits weiter oben erläutert, kann der Rauchgas-Luft-Wärmetauscher so ausgebildet sein, dass er nach Art eines abgesetzten Wärmetauschers seitlich, oder auch an der Rückseite, eines Ofens angeflanscht werden kann. Hierbei können Breite und Höhe des Gehäuses 1 des Rauchgas-Luft-Wärmetauschers an die Abmessungen des Ofens angepasst sein. Auf diese Weise kann ein modulares Ofenkonzept verwirklicht sein, oder der Rauchgas-Luft-Wärmetauscher kann für eine nachträgliche Verbesserung eines bestehenden Ofens vorgesehen sein.
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Durch die Rauchgasführung in dem die Rohre 2 umgebenden Gehäuse 1 wirken nicht nur die Rohre 2 selbst, sondern auch die Außenhaut des Gehäuses 1 als Heizfläche, so dass für den Wärmeaustausch eine sehr viel größere Fläche zur Verfügung steht als bei einem vergleichbaren herkömmlichen Ofen, ohne dass eine wesentlich größere Fläche im Raum erforderlich ist. Durch die verbesserte Wärmetauchfähigkeit sind Ofenwirkungsgrade von deutlich über 90% möglich, verbunden mit einer entsprechenden Absenkung der Abgastemperatur.
