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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der mehrschaligen Schornsteine.
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Schornsteine werden in traditioneller Bauweise einschalig und ohne zusätzliche Nutzung der Wärme des Rauchgases gebaut. Diese einfachen Schornsteine bilden von innen her Verrußungen, so dass eine umfassende regelmäßige Reinigung eines Schornsteinfegers notwendig wird und auch vorgeschrieben ist.
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Einschalige Schornsteine unterliegen Feuchtigkeitsproblemen. Wasser, welches sowohl durch Verdunsten sowie auch als Produkt des Verbrennungsprozesses entsteht, scheidet sich ab und dringt ins Mauerwerk ein. Entgegengewirkt wird dadurch, dass die sich im Schornstein befindlichen Abgase mit hoher Temperatur abgeleitet werden. Dadurch geht jedoch wertvolle Wärmeenergie verloren.
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Seit einigen Jahren werden im Kaminbau verstärkt mehrschalige Schornsteine eingesetzt. Hierbei handelt es sich um korrosionsbeständige Metall- oder auch Plastikrohre, die in einen bestehenden Schornstein eingelassen werden. Im inneren Rohr wird das Abgas nach oben geleitet. Im äußeren Mantel wird Umgebungsluft aus dem Austritt des Schornsteines angesaugt und auf ihrem Weg durch einen Wärmeaustausch mit dem heißen benachbarten Abgas erwärmt, so dass eine energieeffizientere Verbrennung im Brennkessel stattfindet.
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Die in dieser Schrift nun beschriebene Erfindung nutzt die Wärme des Abgases zur zusätzlichen Gewinnung von Heizwärme mit Hilfe eines Wärmeaustausches innerhalb des Schornsteines. Zusätzlich wird die Kondensationswärme des im Abgas enthaltenen Wassers gewonnen. Damit wird der Wirkungsgrad der gesamten Heizanlage verbessert und bei gleicher Heizleistung weniger Brennstoff verbraucht.
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Gleichzeitig tritt durch das Herunterlaufen des Kondensats im inneren Rohr (170) ein Selbstreinigungseffekt auf.
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Die Wärme wird dem Abgas entzogen, indem ein wasserführender Wärmeaustauscher (160) zum Einsatz kommt, welcher sich spiralförmig um das abgasführende korrosionsfeste Rohr innerhalb des Schornsteines windet (170).
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Es wird zusätzliche Wärme entzogen, indem das im Rohr (170) aufsteigende Wassergas kondensiert wird und somit die Kondensationswärme gewonnen werden kann.
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Das Wasser wird dem Heizsystem des Hauses zur Verfügung gestellt, aus dem es erkaltet wieder zurückgeführt und erneut über den Wärmetauscher erwärmt wird (330).
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Dies stellt einen zusätzlichen Kreislauf (330) zu dem schon bestehenden Heizkreislauf, welcher über die Brennkammer der Heizung (320) führt, dar.
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Der neue zusätzliche Kreislauf (330) mit Einschließung der Abgasanlage kann autark vom bisherigen Heizkreislauf betrieben werden oder aber mit diesem in Serie geschaltet werden.
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Eine Serienschaltung der beiden Erwärmungskreisläufe wird empfohlen.
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Auf ausreichende Pumpleistung in der Einspeisung zur Zirkulation des Wassers ist zu achten.
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Durch das Erkalten des Rauchgases schlägt sich im abgasführenden Teil des korrosionsfreien Metallrohres (170) Kondensationswasser nieder, welches sowohl das Wasser des Feuchtigkeitsanteiles des Festbrennstoffes wie auch das durch die chemische Reaktion des Verbrennens erzeugte Reaktionsprodukt darstellt. Dieses Wasser fließt an der Innenseite des Innenrohres herunter und kann durch eine geeignete Auffangeinrichtung am unteren Ende des Rohres aufgefangen werden (360).
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Durch das Herunterfließen des Wassers innerhalb des Rohres (170) tritt ein Selbstreinigungseffekt auf, der die Kehrung des Schornsteines überflüssig oder zumindest seltener nötig macht.
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Die Abgasanlage wird in Einzelstücken von oben durch den schon bestehenden Schornstein hineingelassen, so dass eine nachträgliche Installation als Sanierungsmaßnahme möglich ist.
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Die Muffen (130) der Anlage werden durch den Luftzug innerhalb des Schornsteines, in welchem die Anlage eingelassen ist, belüftet, so dass austretende Feuchtigkeit verdunsten kann und zu keinen Schäden des Mauerwerkes führt. Zusätzlich wird diese austretende Feuchtigkeit durch eine passgenaue Bauweise verhindert.
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Zwischen dem Außenschornstein und dem inneren Rohr sorgen Abstandhalter dafür, dass die Anlage fest arretiert ist.
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Am oberen Ende des Schornsteines schützt eine Wetterschutzöffnung den Schornstein vor hereinfallenden Regen.
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Der Rauchgas-abführende Teil des Abgassystems - das innere Rohr (170) aus korrosionsfreiem Metall - ist nach geltenden Bestimmungen hitzebeständig und gemäß der notwendigen Brandlast ausgelegt, so dass die Anlage gemäß den geltenden Bestimmungen zugelassen werden kann.
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Die äußere wasserführende Spirale (160) der Anlage wird durch Schraubverbindungen miteinander verbunden. Hierbei sind die einzelnen Stücke so ausgelegt, dass die Endstücke übereinander liegend ausgeführt sind und sich somit verbinden lassen.
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Die Schraubverbindungen (110/120) der Übergänge der äußeren Spirale geben der inneren Verbindung über die Muffen (130) des Abgasrohres zusätzliche Festigkeit.
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Der Durchmesser der in den Schornstein eingelassenen Abgasanlage ist so zu gestalten, dass die Schraubverbindungen genügend Platz (140) zur äußeren Verschalung (180) besitzen.
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Das obere Endstück verfügt über eine Verbindung zwischen den beiden oberen Ausgängen (250), so dass ein Wasserkreislauf innerhalb der gesamten Abgasanlage entsteht.
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Kaltes Wasser wird neben der Heizungsanlage (330) im unteren Teil der Anlage in die Spirale durch eine geeignete Heizkreislaufpumpe gepumpt.
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Das Wasser wird durch den Wärmeaustausch zwischen dem Rauchgas und der sich um die das innere Rohr (160) befindlichen wasserführenden Spirale (170) erwärmt.
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Durch eine Sturzleitung (150) wird das Wasser zum Einspeisepunkt zurückgeführt.
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Der Wärmekreislauf des Abgassystems kann entweder direkt an den Heizkreislauf des Hauses oder über einen Wärmetauscher angeschlossen werden.
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Es wird empfohlen, dass der Ort der Einspeisung des zu erwärmenden Wassers und auch der Ausführungsort neben der Heizanlage angelegt wird (330). Dies hat den Vorteil, dass auch dieser Wasserkreislauf an den schon bestehenden Wasserkreislauf des Haussystems zur Erwärmung der Räumlichkeiten angeschlossen werden kann.
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Es kann aber auch an beliebiger anderer Stelle der Kreislauf mit kaltem Wasser beschickt und erwärmtes Wasser entzogen werden.
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Die Abgasanlage kann jedoch auch ohne einen umschließenden traditionellen Schornstein (180), als eine Außenanlage installiert werden.
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Bei einer Installation als Außenanlage muss eine geeignete Dämmung um das Abgassystem gelegt werden, um einen Wärmeverlust zu vermeiden. Auf diese Dämmung kann innerhalb eines Hauses verzichtet werden. Wärme diffundiert in die Wohnräume des Hauses ohne Isolierung.
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Bei einer Umschließung mit einer Dämmung muss sichergestellt sein, dass austretendes Wasser aus Verbundstellen verdunsten kann. (siehe [0017])
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Mit der Höhe des Schornsteines und der Grad der Abkühlung senkt sich der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers. Deshalb macht es nur Sinn bis zu einer gewissen Höhe das wärmeaustauschende System einzubauen. Weitere Elemente des Rohres können ohne Wärmeaustauscher aufgesetzt werden.
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Besondere Wirtschaftlichkeit
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Die Erfindung besitzt zwei sich gegenseitig bedingende Effekte, die die wirtschaftliche Verwertung besonders attraktiv machen:
- 1. Durch den Wärmetausch mit dem Rauchgas wird zusätzliche Nutzwärme gewonnen. (siehe [0005] bis [0013])
- 2. Durch die Kondensation der Wasserbestandteile des Rauchgases innerhalb des Schornsteines tritt eine Selbstreinigungswirkung des Schornsteines ein, so dass eine Kehrung überflüssig oder weniger häufig nötig wird. (siehe [0014] bis [0015])
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Abbildungsverzeichnis
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- Zeichnung 1: Einzelelement
- Zeichnung 2: Querschnitt durch ein Element
- Zeichnung 3: Elemente gekühlt und ungekühlt
- Zeichnung 4: Anschluss der Heizanlage sowie des Wärmekreislaufes
- Zeichnung 5: Modularer Aufbau
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Bezugszeichenliste
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- 110
- Anschlussstück
- 120
- Verschraubung
- 130
- Muffe
- 140
- Hohlmantel
- 150
- Fallrohr Rückführung Wasserkühlung
- 160
- Wärmeaustauscher Helix-artig sich um das Abgasrohr windend
- 170
- Abgasrohr
- 180
- Umschließender Alt-Schornstein
- 210
- Hausdach
- 220
- Geschoss
- 230
- Geschossdecke
- 240
- Wartungsöffnung
- 250
- Verbundrohr zur Schließung des Wasserkreislaufes
- 310
- Heizungsraum
- 320
- Heizung
- 330
- Anschluss Wärmekreislauf
- 340
- Wartungsöffnung
- 350
- Anschluss Heizung
- 360
- Schlammsammelbecken
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Entgegenzuhaltende Patentanmeldungen
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Der Brennwertheizkessel ist ein mittlerweile allgemein gängiges Konzept, welches sowohl für Gas-, Öl- wie auch Feststoffheizungen verwendet wird. Hierbei wird die Abgaswärme sowie Kondensationswärme einer Verbrennung genutzt, um weiterhin Wärme aus dem Verbrennungsprozess zu ziehen und einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen.
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Innerhalb des Patentes
DE000019518076C2 wird ein zweischaliger Schornstein zum Anwärmen der Frischluft beschrieben, um den Verbrennungsprozess effizienter zu gestalten. Innerhalb des Patentes
EP000003495045A1 sowie entgegengehaltener Patente wird die Problematik der Abgaspartikelteile elektrostatisch versucht zu lösen.
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Die in dieser Beschreibung gezeigte Anlage ist von diesen Beschreibungen abzugrenzen, indem der Wärmeaustausch des Feststoffbrennwertkessels in den Schornstein verlagert wird und dort durch das Kondensat eine Selbstreinigung eintritt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 000019518076 C2 [0037]
- EP 000003495045 A1 [0037]
