DE102016010014B4

DE102016010014B4 - Schornsteinvorheizung

Info

Publication number: DE102016010014B4
Application number: DE102016010014.1A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Schneider Klaus Hartwig
Current assignee: Schneider Klaus Hartwig
Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2036-08-19
Also published as: DE102016010014A1

Abstract

Apparat zur Erzeugung eines Saugzugs in einem Rauchrohr, dadurch gekennzeichnet, dass der Apparat über einen Wärmetauscher, bei dem von einem massiven Mittelkern (11) eine Vielzahl von vertikal ausgerichteten rippenartigen Kühlflächen (12) ausgehen, ein oder mehrere Heizelemente zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz gegenüber der Umgebungsluft von 1°C bis 260°C sowie eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung von Heiztemperatur und Heizdauer verfügt, wobei der Wärmetauscher als ein- oder mehrteiliges Strangpressprofil ausgebildet ist, und wobei in dem massiven Mittelkern (11) einer oder eine Mehrzahl von Aufnahmehohlräumen (14) vorgesehen sind, die durch die gesamte vertikale Länge des Wärmetauschers führen, und in welchen die Heizelemente positioniert sind und auf der Unterseite des Wärmetauschers eine rechteckige Aussparung vorgesehen ist, wodurch die jeweils äußersten Enden der Rippen Standfüße (13) des Apparats bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Einbau in den unteren Bereich eines Rauchrohres eines Kaminofenschornsteins mit mehreren thermostatisch gesteuerten elektrischen Heizelementen, mittels derer der notwendige Mindestunterdruck (Saugzug/Konvektion) zum Abführen der Verbrennungsgase von Feuerstätten zum Zeitpunkt der Anfeuerung des Ofens erzeugt bzw. erhöht werden kann.
Aufgabenstellung:
Bei abgasführenden Rohren, insbesondere bei nicht gemauerten Edelstahlschornsteinen eines Kaminofens, besteht aufgrund geringer Außentemperaturen, schlechter Witterungsverhältnisse und zu geringer Schornsteinhöhen oder -durchmesser oder zu langen keramischen Zügen im Kaminofen die Gefahr eines zu geringen Unterdrucks (Saugzugs) zum Zeitpunkt des Anfeuerns des Ofens, sodass es zu einem Rückstau der Abgase kommen kann. Üblicherweise besteht in einem Schornstein eine vertikal gerichtete Luftströmung (natürlichen Konvektion). Die wärmere Luft aus dem Kaminofen strömt hierbei aufgrund des vorhandenen Dichteunterschieds in Richtung Schornsteinkopf nach oben ab. Durch den hierbei entstehenden Sog werden die schädlichen Rauchgase abgezogen und in der Feuerstelle Frischluft angesogen, was wiederum zu einer neuen Sauerstoffzuführung in den Verbrennungsraum führt. Es zeigt sich, dass dieses Phänomen gerade bei den beschriebenen schlechten Witterungsverhältnissen, zu geringer Schornsteinhöhe oder -durchmesser oder zu langen keramischen Zügen in der Feuerstätte insbesondere bei an der Außenfassade angebrachten Edelstahlschornsteinen zu gering sein oder ganz zum Erliegen kommen kann. In diesem Fall werden die bei der Anfeuerung des Kamins entstehenden Rauchgase nicht durch den Saugzug/Unterdruck abgezogen, sondern dringen durch die Öffnungen des Kaminofens in den Wohnbereich ein.
Stand der Technik:
Bekannt zur Lösung dieses Problems sind verschiedene Arten von Aufsätzen wie Abströmköpfe, Rauchsauger oder wind getriebene Ventilatoren, welche auf den Ausgang des Schornsteinkopfes gesetzt werden. Bei Abströmköpfen wird versucht mit Hilfe von speziell angeordneten Lamellen eine Umleitung des an der oberen Schornsteinöffnung wehenden Windes zu erzeugen, um so einen Sogeffekt am Schornsteinkopf zu schaffen (Bsp.: DE 31 22 337 A1 ).
Rauchsauger (Bsp.: DE 20 2007 012 528 U1 ) erzeugen durch Betrieb eines elektrisch angetriebenen Gebläses ebenfalls am Schornsteinkopfeinen Sog, der die Abgase aus dem Schornstein absaugt.
Das gleiche Prinzip liegt auch bei windgetriebenen Ventilatoren vor (Bsp.: DE 200 09 481 U1 ), wobei der Sog hierbei durch einen vom am Schornsteinkopf wehenden Wind angetriebenen Ventilatorenring erzeugt wird.
Nachteilig bei Rauchsaugern und windgetriebene Ventilatoren sind der vorhandene Verschleiß der beweglichen Teile sowie eine Geräuschentwicklung, die gerade bei Edelstahlschornsteinen durch Schwingungseffekte verstärkt auftreten kann. Wartung und Störungsbeseitigung müssen direkt am Schornsteinkopf in luftiger Höhe durchgeführt werden, eine gefährliche und aufwendige Arbeit. Zudem ist auch bei allen drei Ausführungen eine optische Beeinträchtigung der Gebäudeerscheinung durch die Aufsätze an den Schornsteinköpfen durchaus gegeben. Bei windangetriebenen Ventilatoren und bei Abströmköpfen ist die ordnungsgemäße Funktionsweise auch ein gewisser Windzug am Schornsteinkopf Voraussetzung, sodass deren Funktion bei Windstille eingeschränkt sein kann.
Lösungen, welche mittels Heizwärme die gestellte Aufgabe erfüllen sind bisher nicht bekannt.
Weiterhin ist aus der DE 1 027 863 A eine Anlage zur Erwärmung von Wasser durch einen Gasbrenner bekannt. Die Flammen des Gasbrenners sind in einem Heizschacht geführt, an dessen oberem Ende ein Wärmetauscher angeordnet ist, der von dem zu erwärmenden Wasser durchströmt ist. Geometrische Einzelheiten bzw. Details des in Form eines Lamellenblocks ausgebildeten Wärmetauschers sind der Schrift nicht zu entnehmen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung der genannten Nachteile des Standes der Technik eine Lösung zu schaffen, mit dessen Hilfe dieser Mindestunterdruck (Saugzug) in einem Kaminofenschornstein vor und zum Zeitpunkt des Anfeuerns der Feuerstätte erzeugt bzw. ein zu geringer Zug verstärkt werden kann, sodass ein Abgasstau verhindert werden kann.
Lösung der Aufgabe:
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Apparat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass ein elektrisch betriebenes Heizelement im unteren Bereich des Rauchrohres platziert wird. Das erfindungsgemäße Heizelement umfasst einen Wärmetauscher, mehrere thermostatgesteuerte Heizelemente, welch ein einzelnen dafür vorgesehenen Aufnahmeholräumen des Wärmetauschers angeordnet sind und ein Gehäuse, welches ebenfalls in einer dafür vorgesehenen Aussparung im unteren Bereich des Heizkörpers eingesetzt ist, in dem die Kabelverbindungen der Heizelemente und des Thermostatsiegen, wobei das Thermostat vorzugsweise direkt an dem Wärmetauscher befestigt wird. Die Versorgung des Heizelements erfolgt mittels elektrischen Stroms. Die erzeugte Temperaturdifferenz gegenüber der Umgebungsluft liegt im Bereich von 1 bis 260°C.
Vorzugsweise kann über den Wärmetauscher ein Gehäuse in Form eines konisch nach oben zulaufenden kaminähnlichen Rohres vorzugsweise auswärmeleitfähigem (Wärmeleitfähigkeit im Bereich 30-500 W/(mK)) Material gesteckt werden, sodass die Entstehung der gewünschte Konvektion im unteren Bereich des Schornsteins durch dieses konische Rohr verstärkt wird. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels nähererläutert.
Figurenliste

1 eine Skizze der Ansicht von Oben des Wärmetauschers als Strangpressprofil;
2 eine Skizze der Seitenansicht mit halbem Querschnitt des Wärmetauschers;
3 eine Skizze der Ansicht von unten des Wärmetauschers;
4 eine Skizze der Seitenansicht des Wärmetauschers mit aufgesetztem zweiteiligem Konvektorgehäuse.

Erfindungsgemäß ist der Wärmetauscher als Strangpressprofil aus einem metallischen Grundmaterial (vorzugsweise Aluminium, Kupfer, Stahl, Messing oder Zink) ausgebildet, bei dem von einem massiven Mittelkern 11 eine Vielzahl von vertikal ausgerichteten rippenartigen Kühlflächen 12 zur Oberflächenvergrößerung ausgehen. In den unteren Teil des Wärmetauschers ist bis auf die vier äußersten Rippen eine rechteckige Aussparung ausgefräst, wobei die äußeren Rippen hierdurch Standbeine 13 für den Wärmetauscher bilden. Der Mittelkern 11 enthält eine entsprechende Anzahl an Aufnahmeholräumen 14, die durch die gesamte vertikale Länge des Strangpressprofiles in Strangrichtung führen, in denen jeweils ein nicht dargestelltes Heizelement eingelassen wird. Die Heizelemente werden über ein Thermostat 15, im Ausführungsbeispiel ein Bimetallschalter, welches an einer der vier verlängerten Rippen befestigt ist, geregelt. In der Ausfräsung zwischen den Standbeinen 13 ist ein mit Schrauben, vorzugsweise wärmeabgekoppelt oder mit niedriger Wärmeleitfähigkeit befestigtes, hitzebeständiges Gehäuse 16, vorzugsweise aus Metall eingelassen, in welchem die Kabelverbindungen der Heizelemente und des Thermostats 15 untergebracht sind. Hiervon führt das Anschlusskabel an einen haushaltsüblichen 230V/16 A Stromanschluss ab. An diesem Stromkabel kann optional ein Funkempfänger angeschlossen sein, sodass eine funkgesteuerte Regelung des Heizkörpers ermöglicht wird. Über den Wärmetauscher wird ein Gehäuseteil 17, welches rohrförmig nach oben verjüngend zuläuft und zweiteilig ausgebildet ist, gesteckt, sodass die rippenartigen Kühlflächen 12 mit dem Gehäuse eine Vielzahl von Kanälen bilden.
Alternative Ausführungsformen sehen eine Beheizung des Heizelements durch ein flüssiges Medium, beispielsweise erwärmtes Wasser oder erwärmtes Öl, vor. Dabei wird das Heizelement mit einem außerhalb des Rauchrohres erwärmtem Medium durchströmt. Weiterhin sehen alternative Ausführungsformen eine Beheizung durch erwärmte Gase, beispielsweise Luft oder Stickstoff, vor. Dabei wird das Heizelement mit einem außerhalb des Rauchrohres erwärmtem Gas durchströmt.
Alternative Ausführungsformen sehen eine Ansteuerung des Heizelements durch eine Fernsteuerung im Nahbereich vor. Dies kann beispielsweise geschehen durch eine Infrarotfernbedienung, drahtlose Netzwerke wie beispielsweise WLAN oder Bluetooth oder einen Kurzwellensender /empfänger. In einer bevorzugten alternativen Ausführungsform erfolgt eine Fernbedienung über das Internet, wobei die Steuerung des Heizelements drahtlos oder mittels Kabel an das Internet angeschlossen ist und eine Ansteuerung über das World-wide-web, beispielsweise mittels einer Smartphone-App, erfolgt. In einer bevorzugten Ausführungsform schaltet die Steuerung das Heizelement nach einer voreingestellten Heizdauer automatisch aus. Erfindungsgemäß vorteilhafte Zeitspannen bis zum automatischen Abschalten des Geräts liegen zwischen 12 und 30 min

Claims

Apparat zur Erzeugung eines Saugzugs in einem Rauchrohr, dadurch gekennzeichnet, dass der Apparat über einen Wärmetauscher, bei dem von einem massiven Mittelkern (11) eine Vielzahl von vertikal ausgerichteten rippenartigen Kühlflächen (12) ausgehen, ein oder mehrere Heizelemente zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz gegenüber der Umgebungsluft von 1°C bis 260°C sowie eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung von Heiztemperatur und Heizdauer verfügt, wobei der Wärmetauscher als ein- oder mehrteiliges Strangpressprofil ausgebildet ist, und wobei in dem massiven Mittelkern (11) einer oder eine Mehrzahl von Aufnahmehohlräumen (14) vorgesehen sind, die durch die gesamte vertikale Länge des Wärmetauschers führen, und in welchen die Heizelemente positioniert sind und auf der Unterseite des Wärmetauschers eine rechteckige Aussparung vorgesehen ist, wodurch die jeweils äußersten Enden der Rippen Standfüße (13) des Apparats bilden.
Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Wärmetauscher ein rohrförmiges, sich nach oben verjüngendes Konvektorgehäuse (17) gesteckt ist, wobei die rippenartigen Kühlflächen (12) und das Konvektorgehäuse (17) gemeinsam vertikal verlaufende Luftkanäle bilden.
Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvektorgehäuse (17) ein- oder mehrteilig ausgebildet ist und auf den Wärmetauscher aufsteckbar ist.
Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente elektrisch betrieben sind.
Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung durch einen temperatursensitiven Bi-Metallschalter und/oder ein Thermostat (15) erfolgt, welches an dem Wärmetauscher befestigt ist.
Apparat nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den rechteckigen Hohlraum zwischen den Standfüßen (13) ein hitzebeständiger Behälter befestigt ist, der die elektrische Verkabelung der Heizelemente und des Thermostats (15) aufnimmt und der hitzebeständige Behälter mittels nicht oder nur gering wärmeleitenden Befestigungsschrauben vom restlichen Heizelement abgekoppelt ist, sodass eine Wärmeübertragung auf den Behälter und die darin enthaltene Steuerungselektronik vermieden oder minimiert wird.
Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente mit einem Fluid durchströmt werden, welches außerhalb des Rauchrohres beheizt wird.
Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung über eine drahtlose Fernbedienung erfolgt.
Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung über eine Internetverbindung erfolgt.
Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung das Heizelement nach einer Zeitspanne zwischen 2 min und 30 min automatisch abschaltet.
Apparat nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher und das Konvektorgehäuse (17) durch Steckverbindungen zusammengehalten werden, sodass der Apparat durch Reinigungsklappen oder Wartungsöffnungen des Rauchrohrs eingesetzt und entnommen werden kann.