DE19804093C2 - Wasser-Wärmetauscher für Öfen und Kleinfeuerungsanlagen für feste, rieselfähige Brennstoffe - Google Patents

Description

Öfen für feste Brennstoffe werden in der Regel als Einzelöfen zur Beheizung eines Raumes durch Wärmeabstrahlung eingesetzt. In ständig bewohnten Gebäuden werden diese Öfen als zusätzli­ che Wärmequelle in einem Wohnraum parallel zu einer Zentral­ heizung betrieben. Von seiner Wärmeabstrahlung profitiert jedoch nur derjenige Raum, in dem der Ofen aufgestellt ist. Zwar sind bereits Öfen für Stückholz mit einem Wasser-Wärme­ tauscher als in einem Heizraum aufstellbare Brenner für eine Zentralheizung bekannt, doch benötigen diese Öfen einen Was­ ser-Wärmetauscher mit einer thermischen Ablaufsicherung als Schutz vor Überhitzung. Diese Sicherung besteht in einem Kühl­ wasserkreislauf, der im Inneren des Wärmetauschers vorzusehen ist und dadurch den Wärmetauscher in der Herstellung aufwendig und teuer macht. Diese bekannten Öfen sind in der Regel auch nicht für die Aufstellung im Wohnbereich geeignet. Daher ist jedoch ihre Abwärme eine reine Verlustwärme, die nicht zur Beheizung des Wohnbereichs beiträgt.

In der DE 24 45 673 A1 ist ein Kamin-Heizkessel beschrieben, dessen Aufgabe es ist, die frei werdende Verbrennungswärme besser auszunutzen, indem die frei werdende Verbrennungswärme mehreren Räumen gleichzeitig zugeführt wird. Nachteilig hier­ bei ist jedoch, dass der Heizkessel nur mit Stückholz betreib­ bar und ein integraler Bestandteil des Kamins ist. Außerdem sind die Wärmetauscherflächen nicht optimal ausgelegt, der Wirkungsgrad ist also relativ gering.

Das DE 297 05 281 U1 beschreibt einen Verbrennungsofen, bei dem alle sechs Seiten einschließlich der als Tür ausgeführten Frontseite wasserführend sind. Dieser Ofen eignet sich jedoch nicht zur Aufstellung im Wohnbereich, da dort die Tür mit einem relativ großen Sichtfenster versehen wird.

Um die von einem auch im Wohnbereich aufstellbaren Ofen er­ zeugte Wärme bei Bedarf auch in Räumen außerhalb des Aufstel­ lungsortes des Ofens effektiv nutzbar machen zu können und dabei die genannten Nachteile zu vermeiden, schlägt die vor­ liegende Erfindung einen Wasser-Wärmetauscher mit den Merkma­ len des Anspruchs 1 vor.

Der Wasser-Wärmetauscher kann an den Heizungswasser-Kreislauf des Hauses angeschlossen werden und so die Zentralheizungs­ anlage unterstützen oder ein Haus eigenständig versorgen. Bei Öfen für rieselfähige feste Brennstoffe treten Überhitzungs­ probleme nicht auf, sodass der Wasser-Wärmetauscher keine thermische Ablaufsicherung benötigt. Besondere Vorteile erge­ ben sich beim Einsatz des erfindungsgemäßen Wasser-Wärmetau­ schers als Unterstützung einer solarenergiebetriebenen Hei­ zungsanlage. Bei ungünstigen Witterungsbedingungen ist die Beheizung eines Gebäudes allein mit Solarenergie nicht mög­ lich. Es muss daher stets eine Zusatzheizeinrichtung, bei­ spielsweise in Form eines Öl- oder Gasbrenners, vorgesehen werden. Diese Öl- oder Gasbrenner können nun durch einen Ofen mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher ersetzt werden. Der Ofen kann beispielsweise mit Holzpresslingen in Form von Pellets, Holzschnitzeln oder anderen biogenen, regenerativen Brennstoffen in rieselfähiger Form beheizt werden, was sehr viel umweltfreundlicher ist als eine Zusatzheizung mit Öl oder Gas, da Biomasse ein nachwachsender Rohstoff ist. Der erfin­ dungsgemäße Wasser-Wärmetauscher ist sehr effektiv, da die wasserführenden Wände die Strahlungswärme direkt im Brennraum des Ofens absorbieren. Zusätzlich wird die Temperatur der entstehenden Heizgase durch das wasserführende Rohrsystem ausgenutzt. Zur Führung der Heizgase entlang des Rohrsystems ist mindestens ein Leitorgan vorgesehen. Bei einem Ofen mit einem erfindungsgemäßen Wasser-Wärmetauscher wird ein hoher Prozentsatz der erzeugten Energie zur Wassererwärmung und nur ein relativ geringer Prozentsatz zur Heizung des umgebenden Raumes durch Wärmeabstrahlung verwendet. Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Wasser-Wärmetauscher austauschbar im Ofen angeordnet ist. Es lassen sich dadurch herkömmliche Pel­ letöfen mit dem Wärmetauscher nachrüsten. Bei einem Defekt des Tauschers kann dieser einfach gegen einen neuen ausgetauscht werden. Auch Reparatur- oder Reinigungsarbeiten am Wärmetau­ scher werden durch die Herausnehmbarkeit erleichtert. Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Wasser-Wärmetauscher eine Tauchhülse zur Aufnahme eines oder mehrerer Temperaturfühler aufweist. Dadurch ist eine ständige Überprüfung der Vorlauf­ temperatur und/oder der zulässigen Betriebstemperatur möglich. Zweckmäßig ist auch das Vorsehen einer Entlüftungseinrichtung für die wasserführenden Teile.

Die Erfindung umfasst auch einen Ofen oder eine Kleinfeue­ rungsanlage für feste, rieselfähige Brennstoffe, insbesondere für Holzpellets oder andere biogene, regenerative Brennstoffe, mit einer automatischen Zuführvorrichtung für die Brennstoffe und einem Wasser-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4. Es ist dabei möglich, einen Temperaturfühler des Was­ ser-Wärmetauschers mit einer Steuereinheit für die Zuführvor­ richtung für die Brennstoffe und/oder einer Pumpensteuerung einer Zentralheizung zu koppeln. Abhängig von der gemessenen Vorlauftemperatur könnte dem Ofen dann mehr oder weniger Brennstoff zugeführt werden. Außerdem kann ein Sicherheits­ temperaturbegrenzer vorgesehen sein, der eine Überhitzung des Ofens verhindert. Der Wasser-Wärmetauscher kann auch fester Bestandteil des Ofens sein. So lassen sich beispielsweise die Wandungen des Brennraums des Ofens und die wasserführenden Wände des Wasser-Wärmetauschers einteilig ausbilden.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Ofens mit einem Wärmetauscher anhand der Zeichnung näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen zentralen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wasser-Wärmetauscher;

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie II-II auf den Wasser-Wärmetauscher aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht von oben auf den Wasser-Wär­ metauscher aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Seitenansicht auf einen Ofen mit einem Wasser-Wärmetauscher.

Fig. 1 zeigt einen Wasser-Wärmetauscher 10, der in einem Brennraum 11 eines Ofens, von dem lediglich die Brennraumwan­ dung sowie eine Brennschale 12 angedeutet ist, angeordnet ist. Der Wasser-Wärmetauscher 10 weist eine wasserführende Rück­ wand 13, wasserführende Seitenwände 15, 16 (Fig. 2) und im oberen Bereich ein wasserführendes Rohrsystem 14 auf. Die von den in der Brennschale 12 verbrannten Brennstoffen erzeugte Wärme wird von den wasserführenden Wandungen 13, 15 und 16 direkt absorbiert. Ein kleiner Teil der Wärme strahlt durch die nicht näher dargestellte Ofentür in den Raum ab. Die ent­ stehenden Heizgase werden durch ein Leitblech 17 geführt, zum Rohrsystem 14 geleitet und geben ihre Wärme an das in den Rohren 14 geführte Wasser ab. Das erhitzte Wasser verläßt durch einen Vorlauf 18 den Wasser-Wärmetauscher 10, während das zurückkommende Wasser durch einen Rücklauf 19 dem Wasser- Wärmetauscher 10 wieder zugeführt wird. Der Wirkungsgrad des Wärmetauschers 10 ist damit optimal.

Wie insbesondere auch aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist im Be­ reich der Decke des Brennraumes eine weitere Führung 21 für die Heizgase angeordnet, so daß zwischen den beiden Führun­ gen 17 und 21 ein Heizgaskanal entsteht, so daß die Heizgase den in Fig. 1 mit Pfeilen 20 gekennzeichneten Weg um die Roh­ re 14 nehmen müssen.

Fig. 3 zeigt außerdem noch eine Entlüftungseinrichtung 23 sowie eine Tauchhülse 24 zur Aufnahme eines oder mehrerer Temperaturfühler.

Fig. 4 zeigt in der Seitenansicht einen Ofen 30 mit einem Wärmetauscher 10, der als Einsatz in einen Brennraum 31 des Ofens 30 eingeschoben ist und sich entlang der Rückwand, den Seitenwänden und der Decke des Brennraumes 30 erstreckt. Im Wärmetauscher 10 ist insbesondere die Rückwand 13 sowie das Rohrsystem 14 zu erkennen. Beim Ofen 30 handelt es sich um einen Ofen für feste Brennstoffe, beispielsweise Holzpellets, die mittels einer automatischen Fördervorrichtung 32 automa­ tisch in eine Brennschale 33 im Brennraum 31 befördert werden. Bei einem solchen Ofen 30 können ein oder mehrere Temperatur­ fühler in einer Tauchhülse 24 mit der Antriebsvorrichtung der Fördereinrichtung 32 verbunden werden, so daß abhängig von der Vorlauftemperatur mehr oder weniger Brennstoff in den Brenn­ raum 31 befördert werden kann.

Claims (7)

1. Wasser-Wärmetauscher für Öfen und Kleinfeuerungsanlagen mit einer automatischen Zuführvorrichtung für feste, rie­ selfähige Brennstoffe, mit einem oberhalb der Seitenwan­ dungen und der Rückwand des Brennraumes angeordneten, wasserführenden Bereich, gekennzeichnet durch drei was­ serführende Wände (13, 15, 16), die entlang der Seiten­ wandungen und der Rückwand des Brennraumes (11, 31) des Ofens (30) anordenbar sind, und dadurch, dass der ober­ halb der Wände (13, 15, 16) angeordnete wasserführende Bereich durch ein unterhalb der Decke des Brennraumes (11, 31) verlaufendes, wasserführendes Rohrsystem (14) gebildet wird und dass mindestens ein Leitorgan zur Füh­ rung der Heizgase entlang des Rohrsystems vorgesehen ist.

2. Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Wasser-Wärmetauscher austauschbar im Ofen (30) anordenbar ist.

3. Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Tauchhülse (24) zur Aufnahme einer oder mehrerer Temperaturfühler aufweist.

4. Wasser-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Entlüftungseinrich­ tung (23) aufweist.

5. Ofen oder Kleinfeuerungsanlage für feste, rieselfähige Brennstoffe, insbesondere für Holzpellets oder andere biogene, regenerative Brennstoffe, mit einer automati­ schen Zuführvorrichtung (32) für die Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Wasser-Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.

6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturfühler des Wasser-Wärmetauschers (10) mit einer Steuereinheit für die Zuführvorrichtung (32) für die Brennstoffe und/oder einer Pumpensteuerung einer Zentral­ heizung gekoppelt ist.

7. Ofen nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Wandungen des Brennraumes (11, 31) des Ofens (30) und die wasserführenden Wände (13, 15, 16) des Wasser-Wärmetauschers (10) einteilig ausgebildet sind.