DE19806428A1 - Heizeinrichtung mit verbessertem Wirkungsgrad - Google Patents
Heizeinrichtung mit verbessertem WirkungsgradInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
- F24B7/00—Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for convection heating
- F24B7/02—Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for convection heating with external air ducts
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- F24B9/04—Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for heating water in closed containers
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung mit verbessertem Wirkungsgrad, wie diese
im Oberbegriff des Anspruches 1 und des Anspruches 2 beschrieben ist.
Es ist bereits eine Heizeinrichtung gemäß DE 44 09 154 A1 bekannt, bei welcher au
ßerhalb des Brennraums in einer Distanz zu den Brennraumwänden Wärmetauscher in
Form von Rauchgaskanälen angeordnet sind, welche mit dem Inneren des Brennraums
leitungsverbunden sind. In den Wärmetauschern oder im Bereich deren Auslaßöffnung
bzw. dieser nachgeordnet, ist eine Absaugvorrichtung für die im Brennraum bei der
Verbrennung der Brennstoffe entstehenden Rauchgase angeordnet. Durch mehrmaliges
Umlenken der heißen Rauchgase in diesen Wärmetauschern wir eine verhältnismäßig
lange und somit auch eine eine relativ hohe Innenoberfläche aufweisende Rauchgaslei
tung gebildet, die einen hochgradigen Wärmeübergang von den heißen Rauchgasen zu
den Wandungen des Wärmetauschers und in weiterer Folge an die Umgebungsluft der
Heizeinrichtung begünstigt. Nachteilig ist hierbei, daß zur Erzielung großer Wärme
übergangsflächen lange Rauchgasströmungskanäle mit Umlenkungen gebildet sind,
welche den Abtransport von Verbrennungsrückständen, wie z. B. Ruß, erschweren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die heißen Rauchgase einer
Heizeinrichtung für die Erwärmung der Umgebungsluft besser zu nutzen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Vorteilhaft ist dabei, daß sowohl eine große Wärmeaufnahmefläche als auch
eine zumindest ebenso groß gestaltbare Wärmeabgabefläche geschaffen ist, ohne daß
die Abmessungen der Heizeinrichtung dadurch wesentlich vergrößert sind. Das Ver
hältnis zwischen der vom Wärmetauscher an die Umgebungsluft bzw. der an ein
flüssiges Medium abgegebenen Wärmeenergie und der von den Rauchgasen entzoge
nen Wärmeenergie wird zusätzlich durch die einen hohen Wärmeleitkoeffizienten bzw.
eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Materialien des Wärmetauschers in einfa
cher Art und Weise verbessert. Zudem ist es vorteilhaft, daß durch die entsprechende
Anordnung der Wärmetauscher Wärmetauschermaterialien mit verhältnismäßig niedri
gem Schmelzpunkt eingesetzt werden können, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit bei
geringem Raumgewicht aufweisen. Zudem wird durch die als Fallkanäle ausgebildeten
Rauchgaskanäle ohne Umkehrungen der Strömungsrichtung der Rauchgase der Ab
transport von Schwebebestandteilen und/oder Ruß in den Rauchgasen auch bei
niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten wesentlich verbessert, wodurch eine Reinigung
der Heizeinrichtung bzw. der Rauchgaskanäle mit den Wärmetauschern erst nach ver
hältnismäßig langem Heizbetrieb erforderlich ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch die im Anspruch 2 angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhaft ist dabei, daß mit einer Heizeinrichtung mehrere unter
schiedliche Räume bzw. Bereiche beheizt werden können, wobei für den Fall, daß die
Heizeinrichtung als Pelletofen ausgebildet ist, die Beheizung bzw. Erwärmung der
Räume automatisch über einen längeren Zeitraum, also insbesondere den Nachstunden
erfolgen kann, ohne daß zusätzliches Brennmaterial nachgefüllt werden muß.
Von Vorteil ist dabei weiters eine Ausbildung nach Anspruch 3, da somit ein direkter
Wärmeübergang durch Wärmeleitung vom Wärme aufnehmenden Teil des Wärme
tauschers zum Wärme abgebenden Teil des Wärmetauschers bei niedrigem
Wärmeleitwiderstand gegeben ist und daher die in den Rauchgasen enthaltene Wärmee
nergie besonders rasch und zu einem hohen Prozentsatz an die Umgebungsluft der
Heizeinrichtung übertragen werden kann.
Mit der Ausbildung nach Anspruch 4 wird in einfacher Art und Weise eine hohe Wär
meübergangsfläche der Wärmetauscherteile bei kompakten Abmessungen des
Wärmetauschers erreicht.
Von Vorteil ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 5, da dadurch Verwirbelun
gen der Rauchgase vermieden sind und somit ein geräuscharmer und leichtgängiger
Abzug der Rauchgase ohne eine wesentliche Verkleinerung des Rauchgaskanalquer
schnittes gegeben ist.
Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist eine kostengünstige Herstellung der Hei
zeinrichtung erzielbar, da die Wärmetauscher als seriengefertigtes, gezogenes bzw.
gegossenes Stangenmaterial vorliegen. Zudem ist es von Vorteil, daß die Leistung der
Wärmetauscher durch einfache Variation der Länge oder der Anzahl der Wärme
tauscher individuell an die unterschiedlichsten Heizleistungen und Größen der
Heizeinrichtung angepaßt werden kann.
Durch die Ausbildung nach Anspruch 7 ist ein ungehinderter Wärmeübergang vom
Wärme aufnehmenden Teil des Wärmetauschers zum Wärme abgebenden Teil des Wär
metauschers erreicht.
Mit der Ausbildung nach Anspruch 8 wird in vorteilhafter Art und Weise die
Oberflächentemperatur des der Umgebung der Heizeinrichtung zugeordneten Wärme
tauscherteils im Vergleich zu dem dem Rauchgas zugeordneten Wärmetauscherteil
niedriger gehalten. Dadurch kann trotz gleichem Wärmeaufnahme- und Wärmeabgabe
vermögen des Wärmetauschers eine Berührung des Wärmeabgabeteils des Wärme
tauschers von Personen oder Tieren zu keinen Verbrennungen führen. Hingegen kann
eine Berührung der temperierten Oberfläche des Wärme abgebenden Wärmetauscher
teils als angenehm empfunden werden.
Möglich ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 9, wodurch die maximale Oberflä
chentemperatur des Menschen oder Tieren zugeordneten Wärmetauscherteils stets
kleiner ist als die Oberflächentemperatur des dem Rauchgas zugeordneten Wärmetau
scherteils. Bei entsprechender Auslegung der beiden Wärmetauscherteile ist es auch
möglich, daß die maximale Oberflächentemperatur des berührbaren Wärmetauscher
teils stets unterhalb der einer Verbrennung verursachenden Temperatur liegt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in Anspruch 10 beschrieben, da dadurch ein Kon
takt mit den gegebenenfalls heißen Wärmetauscherflächen ausgeschlossen ist und
zudem vielfältige, optische Gestaltungsmöglichkeiten für die Heizeinrichtung entste
hen.
Von Vorteil ist dabei eine Ausbildung nach Anspruch 11, da dadurch die Strömungsge
schwindigkeit der aufgrund der Thermosiphonwirkung am Wärmetauscher entlang
streichenden Umgebungsluft erhöht ist und somit ein intensiverer Wärmeentzug vom
Wärme abgebenden Wärmetauscherteil durch die Umgebungs- bzw. Konvektionsluft
erreicht ist, ohne daß zusätzliche elektrische Energie, z. B. für ein Konvektionsluftgeblä
se, erforderlich ist.
Von Vorteil ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 12, da dadurch mit gerin
gem Materialaufwand Rauchgaskanäle gebildet sind, welche ohne Befestigung, also
lediglich durch Einsetzen bzw. Einschieben eine ausreichende Lagestabilität aufweisen
und dadurch Montageschritte eingespart werden können.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dabei im Anspruch 13 beschrieben, da dadurch die
Lage der lose eingesetzten U-Profile bzw. Blechzuschnitte zusätzlich gesichert ist.
Mit der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 14 wird in vorteilhafter Weise eine
Verschmutzung der Rauchgaskanäle durch Schwebebestandteile im Rauchgas, wie z. B.
Asche oder verkohlte Papierrückstände, vermindert.
Die Erfindung umfaßt auch einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 15, insbesondere
für eine Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
Vorteilhaft ist dabei, daß der Wärmeübergang vom Wärme abgebenden Medium zum
Wärme aufnehmenden Medium rasch und effizient erfolgt.
Vorteilhaft ist dabei eine Ausbildung nach Anspruch 16, da somit ein besonders
kostengünstiger und seriengefertigter Wärmetauscher gebildet ist, dessen Leistung be
sonders einfach angepaßt werden kann.
Von Vorteil ist dabei eine Ausbildung nach Anspruch 17, da somit eine rasche und ein
fache Montage des Wärmetauschers lediglich durch Ein- oder Aufschieben desselben
möglich ist. Weiters ist in vorteilhafter Weise die Wärmeleitung im Wärmetauscherpro
fil durch die Wärmeleitfähigkeit der den Wärmetauscher tragenden Teile bzw.
Materialien nicht beeinträchtigt. Zudem wird ohne zusätzliche Maßnahmen eine zuver
lässige Abdichtung zwischen der Wärmeaufnahme- und der Wärmeabgabeseite des
Wärmetauschers erreicht, da zumindest die Nutseitenwände im montierten Zustand
eine elastische Vorspannkraft auf die Seitenflächen der den Wärmetauscher tragenden
Teile der Heizeinrichtung ausüben.
Von Vorteil ist auch eine Weiterbildung nach Anspruch 18, da somit temperaturbeding
te Wärmeausdehnungen des Wärmetauschers und des den Wärmetauscher tragenden
Teils der Heizeinrichtung vom Dichtelement aufgenommen werden und so unter allen
Bedingungen eine zuverlässige Abdichtung, ohne einem Verziehen des Wärme
tauschers gewährleistet ist.
Es ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 19 von Vorteil, da der zwei- bzw.
mehrteilige Wärmetauscher besonders einfach am bzw. in der jeweiligen Rauchgaska
nalwand montiert werden kann. Der im montierten Zustand mehrteilige, durch eine
Verschraubung oder Verschweißung der Wärmetauscherteile aber einstückige,
Wärmetauscher gewährleistet bei entsprechend großen Kontaktflächen zwischen den
Wärmetauscherteilen ebenso einen guten Wärmeübergang.
Weiters umfaßt die Erfindung auch einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 20, insbe
sondere für eine Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14.
Von Vorteil ist dabei, daß die Geschwindigkeit des Wärmetransportes von den heißen
Rauchgasen auf die Umgebungsluft gesteigert werden kann. Zudem kann dadurch eine
örtliche Überhitzung von Wärmetauscherteilen auf der Rauchgasseite vermieden wer
den, so daß für diese Wärmetauscherteile auch Werkstoffe verwendet werden können,
die eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Von Vorteil ist aber auch eine Weiterbildung nach Anspruch 21, wonach eine rasche
und beliebige Anpassung des Wärmetauschers an äußere Erfordernisse möglich ist und
somit auch das äußere Erscheinungsbild der Heizeinrichtung einfach verändert werden
kann.
Mit der Ausbildung nach Anspruch 22 wird mit Vorteil ein geschlossener Kreislauf er
reicht. Somit können aber auch eventuell auftretende Korrosionsprobleme hint
an gehalten werden.
Vorteilhaft ist weiters eine Ausbildung nach Anspruch 23, da damit für den Wärmeaus
tausch eine große Oberfläche zur Verfügung gestellt werden kann.
Mit den vorteilhaften Weiterbildungen nach den Ansprüchen 24 und 25 wird mit Vor
teil eine weitere Steigerung der für den Wärmeaustausch zur Verfügung stehenden
Oberfläche erreicht, wobei aufgrund der Möglichkeit des hohen Vorfertigungsgrades
der einzelnen Wärmetauscherteile eine kosten- und zeitsparende Montage der Heizein
richtung möglich ist.
Durch den Strömungsverlauf nach Anspruch 26 ist es möglich, einen hohen Wirkungs
grad des Wärmeaustausches zu erzielen.
Die Kreislaufführung des Fluids nach Anspruch 27 ermöglicht mit Vorteil eine
kostengünstige Verwendung spezieller Additiva im Fluid zum Schutz des Wärme
tauschers, z. B. zur Verhinderung einer möglichen Korrosion.
Durch die Anordnung einer Fördereinrichtung nach Anspruch 28 kann die Effizienz
des Wärmetauschers weiter gesteigert werden.
Durch die Wahl von Werkstoffen nach Anspruch 29 wird mit Vorteil ein rascher Wär
meübergang von den Rauchgasen in das Fluid ermöglicht.
Die Weiterbildung nach Anspruch 30 vermindert auf vorteilhafte Weise die durch die
Strömung des Fluids verursachte Reibung, so daß die Fördereinrichtung bezüglich der
Leistung geringer dimensioniert werden kann.
Es ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 31 von Vorteil, wonach der Wirkungs
grad des Wärmetauschers aufgrund der Kombination des Wärmeabtransportes durch
ein Fluid mit der Wärmeleitung in dem das Fluid umgebenden Werkstoff erhöht wer
den kann.
Von Vorteil bei der Ausgestaltung nach Anspruch 32 ist, daß der Betrieb des Wärme
tauschers über einen langen Zeitraum störungsfrei möglich ist.
Mit einer Ausbildung nach Anspruch 33 wird mit Vorteil eine rasche Übertragung der
Wärme vom Rauchgas auf die Umgebungsluft erreicht.
Es ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 34 von Vorteil, womit der Wirkungs
grad des Wärmeaustausches gesteigert werden kann.
Weiters ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 35 möglich, womit mit Vorteil
eine automatische Anpassung der Förderleistung der Fördereinrichtung an die Heizlei
stung des Ofens und damit auch eine weitestgehende Schonung der Fördereinrichtung
möglich ist.
Bei einer Heizeinrichtung gemäß Anspruch 36 und 37 ist von Vorteil, daß die Wärme
tauscher im Brennraum so angeordnet sind, daß ein möglichst großes Volumen für den
Wärmeaustausch ausgenutzt werden kann. Dazu können z. B. über den gesamten Um
fang des Brennraumes entsprechende Wärmetauscher angeordnet sind, wodurch ein
möglichst großes Volumen eines Fluids auf eine möglichst hohe Temperatur erwärmt
werden kann, so daß das damit mehrere Räume bzw. Bereiche, welche mit Wärmeabga
bevorrichtungen versehen sind, beheizt werden können.
Bei einer Ausgestaltung der Heizeinrichtung nach Anspruch 38 ist von Vorteil, daß die
Heizeinrichtung in einem bewohnten Raum aufgestellt sein kann, wobei die Wärmetau
scher derart ausgebildet sind, daß eine freie Sicht auf die Flamme im Brennraum durch
die Brennraumtüre gegeben ist. Somit kann also die entspannende und beruhigende
Wirkung von offenen Flammen auf die Seele eines Menschen auch bei erfindungs
gemäßen Heizeinrichtungen dieser Art zur Geltung kommen.
Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 39, womit erreicht werden
kann, daß die Abkühlung der Rauchgase im Brennraum soweit hintangehalten werden
kann, daß eine unvollständige Verbrennung des Brennstoffes nicht zu erwarten ist.
Mit den Umlenkblechen in einer Heizeinrichtung nach Anspruch 40 wird mit Vorteil
erreicht, daß die Rauchgase auf ihrem Weg in den Kamin mehrmals die Bewegungsrich
tung ändern müssen, beispielsweise von oben nach unten, von vorne nach hinten,
diagonal, etc., geführt werden und somit der Wirkungsgrad des Wärmetauscher verbes
sert werden kann.
Schließlich ist bei den Weiterbildung der Heizeinrichtung nach den Ansprüchen 41, 42
und 43 von Vorteil, daß damit die Heizeinrichtung mit einem Wärmetauscher ausgerü
stet werden kann, welche eine hohe Wärmeübertragung auf das Fluid ermöglicht.
Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß aufgrund der gewählten Ausbildung der Wär
metauscher, insbesondere der Dimensionen der Strömungskanäle, die Strömung des
Fluids als turbulent anzusehen ist, wie dies besonders für Reynoldszahlen größer 2320
gilt, so daß der Wärmeübertragungskoeffizient aufgrund der Beziehungen zwischen
dem Wärmeübertragungskoeffizient, der Nußeltschen Zahl und der Reynoldskennzahl
einen höheren Wert erreicht als für laminare Strömungen.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Heizeinrichtung, in Frontansicht, ge
schnitten, gemäß den Linien I-I in Fig. 2, in vereinfachter, schematischer
Darstellung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Heizeinrichtung nach Fig. 1, geschnitten, gemäß den
Linien II-II in Fig. 1, in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 3 die Hälfte einer anderen Ausführungsvariante der erfindungsgemäß ausgebil
deten Heizeinrichtung, in Draufsicht, geschnitten;
Fig. 4 die Hälfte einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäß ausge
bildeten Heizeinrichtung, in Draufsicht, geschnitten;
Fig. 5 die Seitenansicht der Heizeinrichtung gemäß Pfeil V in Fig. 3;
Fig. 6 eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Heizeinrichtung, in Draufsicht, geschnitten;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Heizeinrichtung, in Frontansicht, geschnitten, gemäß den Linien VII-VII
in Fig. 8;
Fig. 8 eine Draufsicht auf die Heizeinrichtung, geschnitten, gemäß den Linien VIII-VIII in Fig. 7;
Fig. 9 eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Heizeinrichtung, in Seitenansicht, geschnitten;
Fig. 10 einen Teil einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen
Heizeinrichtung in Frontansicht, geschnitten und in vereinfachter schemati
scher Darstellung.
Fig. 11 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsvariante einer
erfindungsgemäßen Heizeinrichtung in Draufsicht, geschnitten und verein
fachter, schematischer Darstellung;
Fig. 12 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung nach Fig. 11 in
Seitenansicht geschnitten;
Fig. 13 einen Teil einer weiteren Ausführungsvariante in Draufsicht geschnitten ge
mäß der Linie XIII-XIII in Fig. 14;
Fig. 14 eine stark vereinfachte Darstellung des Ausschnitts der Ausführungsvarian
te der Fig. 13 in Frontansicht geschnitten gemäß den Linien XIV-XIV in
Fig. 13;
Fig. 15 einen Teil einer weiteren Ausführungsvariante in Draufsicht geschnitten ge
mäß den Linien XV-XV in Fig. 16;
Fig. 16 den Teil der Ausführungsvariante der Fig. 15 in Frontansicht geschnitten
gemäß der Linie XVI-XVI in Fig. 15;
Fig. 17 einen Ausschnitt einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Hei
zeinrichtung in Draufsicht geschnitten gemäß der Linie XVII-XVII in Fig.
18 in stark vereinfachter Darstellung;
Fig. 18 den Ausschnitt in der Heizeinrichtung der Fig. 17 in Frontansicht geschnit
ten gemäß der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17;
Fig. 19 eine schematische Darstellung des Strömungsverlaufs des Fluids durch die
Wärmetauscher der Ausführungsvariante der Fig. 17;
Fig. 20 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsge
mäßen Heizeinrichtung in stark vereinfachter Darstellung geschnitten nach
der Linie XX-XX in Fig. 21;
Fig. 21 den Teil einer Heizeinrichtung nach Fig. 20 geschnitten gemäß den Linien
XXI-XXI in Fig. 20;
Fig. 22 eine mögliche Ausführungsvariante für die Anordnung des Wärmetauschers
im Brennraum der Heizeinrichtung in stark vereinfachter schematischer Dar
stellung und Draufsicht;
Fig. 23 eine mögliche Ausführungsvariante für die Anordnung des Wärmetauschers
im Brennraum der Heizeinrichtung in stark vereinfachter schematischer Dar
stellung und Draufsicht;
Fig. 24 eine mögliche Ausführungsvariante für die Anordnung des Wärmetauschers
im Brennraum der Heizeinrichtung in stark vereinfachter schematischer Dar
stellung und Draufsicht;
Fig. 25 eine mögliche Ausführungsvariante für die Anordnung des Wärmetauschers
im Brennraum der Heizeinrichtung in stark vereinfachter schematischer Dar
stellung und Draufsicht.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Heizeinrichtung 1 zur Verbrennung von Brennstoffen 2 in
fester Form, z. B. Holz, Kohle, Koks, Briketts oder dgl. gezeigt. Abweichend von der
dargestellten Ausführungsform ist es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung
möglich, flüssige Brennstoffe, wie z. B. Heizöl, oder gasförmige Brennstoffe 2, wie
z. B. Erdgas mit der entsprechend adaptierten bzw. ausgebildeten Heizeinrichtung 1 zu
verbrennen und so eine schematisch durch Wellenlinien angedeutete Umgebungsluft 3
im Bereich um die Heizeinrichtung 1 zu erwärmen.
Die nachfolgend beschriebene, erfindungsgemäße Ausbildung ist selbstverständlich
auch bei den sogenannten Pellet-Öfen zur Verbrennung von Pellets aus Biomasse ein
setzbar bzw. auch bei sonstigen aus dem Stand der Technik bekannten Heizeinrichtun
gen anwendbar.
Die Verbrennung der Brennstoffe 2 erfolgt in einem von einem Brennraummantel 4,
von einer Brennraum-Bodenplatte 5 und von einer Brennraum-Deckplatte 6 zumindest
teilweise umgrenzten Brennraum 7. Der Brennraummantel 4 ist hierbei durch Seiten
wände 8, 9, eine Rückwand 10 und eine Frontwand 11 gebildet, in welcher vor allem
bei einer Heizeinrichtung 1 zur Verbrennung fester Brennstoffe 2 eine Durchgangsöff
nung 12 zur Beschickung des Brennraums 7 mit Brennstoff 2 oder zur Reinigung des
Brennraums 7 angeordnet ist. Die Durchgangsöffnung 12 ist dabei mit einer Brenn
raumtüre 13 verschließbar.
Selbstverständlich ist es abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel auch mög
lich, daß der Brennraum 7 kreisförmige, trapezförmige oder sonstige Grundrißformen
aufweist. Die Zündung und Zufuhr der Brennstoffe 2 kann dabei automatisch erfolgen,
so daß in Verbindung mit einem Raumthermostat und einer entsprechenden Steuervor
richtung auch eine automatische Beheizung von Räumen und eine Steuerung der
Heizleistung möglich ist.
Weiters ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in der Brennraum-Bodenplatte 5 ein
Rost 14 angeordnet, über welchen Verbrennungsrückstände 15 von den Brennstoffen 2
abgesondert und in einem Aufnahmebehälter 16, wie z. B. einer Aschenlade, gesam
melt werden.
Eine im Brennraum 7 erforderliche Verbrennungsluft 17 kann - wie hinreichend be
kannt - über den Rost 14 als Primärluft dem Glutstock und/oder über Durchbrüche im
Brennraummantel 4 im Bereich der Brennraum-Deckplatte 6 als Sekundärluft den
Flammen zugeführt werden. Mit entsprechenden Zuluftregelvorrichtungen ist es mög
lich, die dem Brennraum 7 zugeführte Verbrennungsluft 17 einzustellen bzw. zu
regeln. Gegebenenfalls kann auch eine eigene Zuleitung für die Verbrennungsluft 17
angeordnet sein, welche relativ kalte Verbrennungsluft 17 aus kühleren Bereichen um
die Heizeinrichtung 1 zuführt. Die Zuluftregelvorrichtungen sind bevorzugt im Be
reich der Frontwand 11 oder auf der Brennraumtüre 13 angeordnet.
Die bei der Verbrennung der Brennstoffe 2 entstehende Rauchgase 18 - schematisch
durch wellenförmige Pfeile angedeutet - werden über Durchbrüche 19 zum Brennraum
7, bevorzugt Brennraummantel 4 im Bereich der Brennraum-Deckplatte 6 oder in der
Brennraum-Deckplatte 6 selbst, über eine Einlaßöffnung 20 in zumindest einen Rauch
gaskanal 21, 22 geleitet. Dies erfolgt bevorzugt unter der Sogwirkung eines im
Rauchgaskanal 21, 22 angeordneten oder eines einer Auslaßöffnung 23 der Rauchgas
kanäle 21, 22 nachgeordneten Rauchgasgebläses 24.
Abgangs- bzw. druckseitig ist das Rauchgasgebläse 24 beispielsweise mit einem Ka
min bzw. Schornstein leitungsverbunden, wodurch die Rauchgase 18 ins Freie
gelangen können.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Rauchgaskanäle 21, 22 im wesentli
chen parallel zu den Seitenwänden 8, 9 des Brennraummantels 4 und werden durch
Wände 25, 26 der Heizeinrichtung 1, die im gezeigten Ausführungsbeispiel eine stati
sche Funktion der Heizeinrichtung 1 übernehmen, zumindest teilweise begrenzt und
bilden somit gleichzeitig Rauchgaskanalwände 27, 28. Auf diesen bzw. in diesen vom
Brennraummantel 4 distanzierten und den Brennraummantel 4 außen umgebenden
Rauchgaskanalwänden 27, 28 ist zumindest ein Wärmetauscher 29, 30 angeordnet, wel
cher die entsprechende Rauchgaskanalwand 27, 28 durchsetzt. Somit ragt ein
Wärmetauscherteil 31 jedes Wärmetauschers 29, 30 in den Rauchgaskanal 21, 22 und
wird daher von den heißen Rauchgassen 18 aus dem Brennraum 7 umströmt. Ein wei
terer Wärmetauscherteil 32 jedes Wärmetauschers 29, 30 ist der Umgebungsluft 3 um
die Heizeinrichtung 1 zugeordnet. Die Wärmetauscherteile 31, 32 sind über einen ge
genseitig verbindenden und die jeweilige Wand 25, 26 durchsetzenden
Verbindungssteg 33 zum entsprechenden, einstückigen Wärmetauscher 29, 30 verbun
den. Die Wärmetauscherteile 31, 32 bilden also mit dem Verbindungssteg 33 ein
einstückiges Wärmetauscherprofil 34.
Die Wärmetauscher 29, 30 weisen jeweils eine den Wärmeübergang begünstigende,
vergrößerte Oberfläche durch von den Wärmetauscherteilen 31, 32 abstehende Wärme
tauscherelemente 35, wie z. B. Rippen 36, auf. Eine Wärmeaufnahmefläche 37 des den
heißen Rauchgasen 18 im Rauchgaskanal 21, 22 zugeordneten Wärmetauscherteils 31,
kann somit trotz kompakter Abmessungen des Wärmetauschers 29, 30 relativ groß
dimensioniert sein.
Gleiches gilt für den der Umgebungsluft 3 zugeordneten Wärmetauscherteil 32. Dieser
ist ebenfalls mit den eine Wärmeabgabefläche 38 des Wärmetauscherteils 32 vergrö
ßernden Wärmetauscherelementen 35 versehen.
Die Wärmeübergangsflächen des die Wärme aufnehmenden Wärmetauscherteils 31
und des die Wärme abgebenden Wärmetauscherteils 32 können somit trotz kleiner Ab
messungen des Wärmetauschers 29, 30 erheblich vergrößert werden.
Die Wärmetauscherelemente 35 verlaufen bevorzugt in Strömungsrichtung der Rauch
gase 18 im Rauchgaskanal 21, 22 um Turbulenzen bzw. Verwirbelungen in der
Strömung der Rauchgase 18 zu vermeiden und einen leichtgängigen Abzug derselben
zu ermöglichen. Die Wärmetauscherelemente 35 können die Rauchgaskanäle 21, 22
dabei in mehrere Rauchgasteilkanäle unterteilen, wobei jedoch bevorzugt die Wärme
tauscherelemente 35 nicht am Brennraummantel 4 anliegen bzw. mit diesem
kontaktiert sind.
Um besagte Turbulenzen bzw. Verwirbelungen zu vermeiden, können die Wärmetau
scherelemente 35 bevorzugt so angeordnet sein, daß deren Längsachse annähernd
parallel zur Strömungsrichtung der Rauchgase 18 verläuft.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Wärmetauscher 29, 30 oder auch nur einen
Wärmetauscherteil 31 oder 32 ohne abstehende Wärmetauscherelemente 35 mit ebener
Oberfläche auszubilden.
Gegebenenfalls kann der der Umgebungsluft 3 zugewandte Wärmetauscherteil 32 von
einem Verkleidungselement 39 teilweise abgedeckt sein um eine unachtsame Berüh
rung desselben zu verhindern. Dies ist vor allem beim Erreichen hoher Temperaturen
des Wärmetauscherteils 32 von Vorteil, da dadurch Verbrennungen der Haut von Men
schen oder Tieren nahezu ausgeschlossen werden können.
Die Verkleidungselemente 39 sind jeweils mittels Halteelementen 40 in einer Distanz
41 zu den die Wärmetauscher 29, 30 tragenden Wänden 25, 26 gehalten.
Die Distanz 41 ist dabei bevorzugt derart gewählt, daß das Verkleidungselement 39
nicht am Wärmetauscher 29 oder 30 anliegt. Somit ist gleichzeitig zwischen der ent
sprechenden Wandung 25, 26 und dem Verkleidungselement 39 ein Konvektionsluft
kanal 42, 43 geschaffen. Weiters ist das Verkleidungselement 39 bevorzugt von einer
Aufstandsfläche 44 der Heizeinrichtung 1 beabstandet, wodurch eine Strömungsverbin
dung zwischen dem Konvektionsluftkanal 42, 43 und der Umgebung der Heizein
richtung 1 besteht und so die Umgebungsluft 3 in den Konvektionsluftkanal 42, 43 ein
strömt und aufgrund der Thermosiphonwirkung im Konvektionsluftkanal 42, 43
aufsteigt, den Wärmetauscherteil 32 umströmt bzw. an diesem entlangstreicht und die
Wärme entzieht. Bevorzugt im Bereich einer die Heizeinrichtung 1 nach oben abschlie
ßenden Deckplatte 45 strömt eine erwärmte, schematisch durch Pfeile angedeutete
Konvektionsluft 46 aus dem Konvektionsluftkanal 42, 43 in die Umgebung und sorgt
für eine Erhöhung der Umgebungslufttemperatur.
Die Wärmetauscher 29, 30 ermöglichen also einen intensiven Entzug der in den heißen
Rauchgasen 18 enthaltenen Wärmeenergie und eine Übertragung derselben an die Um
gebungsluft 3, wodurch der Wirkungsgrad der Heizeinrichtung 1 wesentlich erhöht ist.
Das Verhältnis abgegebener Wärmemenge zu zugeführter Wärmemenge kann weiters
dadurch verbessert werden, indem die Wärmetauscher 29, 30 aus Materialien mit ho
hem Wärmeleitkoeffizienten bzw. hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet sind. Bevorzugt
werden für die Wärmetauscher 29, 30 Materialien eingesetzt, welche einen höheren
Wärmeleitkoeffizienten als übliche Materialien zur Bildung der Heizeinrichtung 1, wie
z. B. Stahl, Eisen oder Gußeisen, aufweisen. Dies sind beispielsweise Wärmetauscher
29, 30 bzw. Wärmetauscherprofile 34 aus Aluminium, Kupfer, etc.
Die Halterung der Wärmetauscher 29, 30 in den Rauchgaskanalwänden 27, 28 bzw. in
den Wänden 25, 26 der Heizeinrichtung 1 erfolgt bevorzugt mittels an gegenüber lie
genden Längsseitenflächen 47, 48 des Wärmetauschers 29, 30 angeordneten Nuten 49,
50. Eine Nutbreite 51 der Nuten 49, 50 ist dabei derart bemessen, daß sie gleich oder
geringfügig kleiner ist als eine Dicke 52 der zur Aufnahme des Wärmetauschers 29, 30
vorgesehenen Rauchgaskanalwand 27, 28. Eine Stegbreite 53 des Verbindungssteges
33 ist durch die Anordnung der Nuten 49, 50 also etwas kleiner als die Breite des Wär
metauscherteils 31 oder 32.
Die zur Halterung des Wärmetauschers 29, 30 vorgesehene Rauchgaskanalwand 27, 28
weist eine Ausnehmung mit den Abmessungen des Verbindungssteges 33 auf, wodurch
beim Ein- bzw. Aufschieben des Wärmetauschers 29, 30 in diese Ausnehmung die Nu
ten 49, 50 in Eingriff mit den Randbereichen um die Ausnehmung der Rauchgaskanal
wand 27, 28 kommen.
Durch die vorhergehend beschriebene Dimensionierung der Nuten 49, 50 üben Nutsei
tenwände 54, 55 der Nuten 49, 50 eine elastische Vorspannkraft auf die Seitenflächen
der Rauchgaskanalwand 27, 28 aus, wodurch im eingesetzten Zustand des Wärme
tauschers 29, 30 der Rauchgaskanal 21, 22 vom Konvektionsluftkanal 42, 43 bzw. der
Umgebungsluft 3 gasdicht abgeschlossen ist.
Diese elastische Vorspannkraft ist dabei derart hoch gewählt, daß auch bei höheren
Temperaturen des Wärmetauschers 29, 30 ein gasdichter Rauchgaskanal 21, 22 gege
ben ist, da das Elastizitätsmodul der verwendeten Wärmetauscherwerkstoffe
temperaturabhängig ist und insbesondere bei steigenden Temperaturen abnimmt.
Bei einem hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials der Wärmetauscher
29, 30 oder des Materials der Rauchgaskanalwand 27, 28 ist bevorzugt ein Nutgrund
56 der Nuten 49, 50 mit einem hitzebeständigen Dichtelement 57, z. B. einer Asbest
schnur 58, ausgelegt. Dieses liegt im eingesetzten Zustand des Wärmetauschers 29, 30
dichtend am Nutgrund 56 und an den Stirnkanten der Ausnehmung in der Rauchgaska
nalwand 27, 28 an und nimmt zudem wärmebedingte Ausdehnungen des Wärme
tauschers 29, 30 bzw. der Rauchgaskanalwand 27, 28 auf, da das Dichtelement 57 ela
stisch verformbar ist. Somit werden gleichzeitig Verspannungen des Wärmetauschers
29, 30 oder Verformungen der Rauchgaskanalwand 27, 28 auch bei relativ hohen Wär
meausdehnungen verhindert.
Bevorzugt sind auch die beiden Stirnflächen der Wärmetauscherprofile 34 mit Nuten
entsprechend der vorhergehend beschriebenen Ausbildung und gegebenenfalls mit ei
nem Dichtelement versehen. Gegebenenfalls können bei entsprechend miteinander
verschweißbaren Materialien die ebenflächigen Stirnseiten der Wärmetauscherprofile
34 aber auch mit den Rauchgaskanalwänden 27, 28 über Kehlnähte verschweißt sein.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Dichtelement 57 auf die Kanten der
Ausnehmung in der Rauchgaskanalwand 27, 28 aufzuschieben und gegen ebene Seiten
flächen der Wärmetauscher 29, 30 anzudrücken.
Um eine Verschweißung der zumeist unterschiedlichen Werkstoffe des Wärme
tauschers 29, 30 und der diesen aufnehmenden Rauchgaskanalwand 27, 28 zu
erübrigen, ist die Ausnehmung bevorzugt einem Ende der Rauchgaskanalwand 27 bzw.
28 zugeordnet, wonach beim Einschieben des Wärmetauschers 29, 30 dieser in etwa
bündig mit der Stirnkante der Rauchgaskanalwand 27 bzw. 28 abschließt. Eine diesem
Stirnendbereich zugeordnete Verschlußplatte kann dann mit dem Rauchgaskanal 21
bzw. 22 verschweißt sein, wobei die Stirnfläche der Wärmetauscher 29, 30 mit dieser
Verschlußplatte zusammenwirkt und eine Verschweißung für eine entsprechende Ab
dichtung zwischen dem Wärmetauscher 29, 30 und der Verschlußplatte erübrigt ist.
Die Seitenwände 8, 9 des Brennraums 7 werden bevorzugt durch zu U- bzw. C-Form
abgekantete Blechzuschnitte 59, 60 gebildet, welche sich auf der Brennraum-
Bodenplatte 5 abstützen. Die Schenkel jedes Blechzuschnittes 59, 60 verlaufen dabei
parallel zur Rückwand 10 bzw. zur Frontwand 11 und der Steg der abgekanteten Blech
zuschnitte 59, 60 ist jeweils von den Wänden 25, 26 distanziert angeordnet. Die
vorhergehend beschriebene Ausbildung und Anordnung der Blechzuschnitte 59, 60 bil
det die Rauchgaskanäle 21, 22 demnach als Fallkanäle aus, wobei die Länge der
Schenkel bzw. des Steges der Blechzuschnitte 59, 60 den Querschnitt der Rauchgaska
näle 21, 22 bestimmt.
Selbstverständlich ist es jedoch möglich, die Seitenwände 8, 9 des Brennraums 7 durch
ebenflächige Bleche oder feuerfeste Steinplatten zu bilden, welche mit der Rückwand
10 und der Frontwand 11 zumindest bereichsweise verschweißt bzw. verbunden sind.
Die Innenfläche des Brennraums 7 ist zumindest teilweise mit Schamottesteinen 61
ausgekleidet, wobei bei entsprechender Verlegung derselben ein Verrutschen bzw.
Umfallen der lose in den Brennraum 7 eingesetzten Blechzuschnitte 59, 60 verhindert
werden kann. Die Distanz zwischen den beiden zueinander beabstandeten Stegen der
Blechzuschnitte 59 und 60 kann überdies durch die diese verbindende Brennraum-
Deckplatte 6 gesichert werden, wodurch ein Kippen der Blechzuschnitte 59, 60 ausge
schlossen ist.
Selbstverständlich ist es anstelle der Schamottesteine 61 möglich, andere Arten von
feuerfesten Steinen mit einem hohen Schmelzpunkt und einer geringen Wärmeausdeh
nung, wie z. B. Silica, Magnesit oder dgl., einzusetzen.
Die Brennraum-Deckplatte 6 und die Deckplatte 45 der Heizeinrichtung 1 sind im we
sentlichen parallel und in einer Distanz zueinander angeordnet, wodurch zwischen
diesen ein Verteilkanal 62 für die Rauchgase 18 aus dem Brennraum 7 zu den beiden
Rauchgaskanälen 21, 22 gebildet ist.
In den Fig. 3 und 4 sind andere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß ausgebil
deten Heizeinrichtung 1 gezeigt, wobei für vorhergehend bereits beschriebene Teile
gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Heizeinrichtung 1 nach Fig. 3 bzw. 4
ist jeweils im wesentlichen spiegelbildlich ausgebildet. Aufgrund höherer Übersicht
lichkeit ist daher jeweils nur eine Hälfte der Heizeinrichtung 1 dargestellt.
Hierbei sind die Rauchgaskanäle 21, 22 über Durchbrüche 19 in den Seitenwänden 8, 9
im Bereich der Brennraum-Deckplatte 6 mit dem Brennraum 7 verbunden. Die Seiten
wände 8, 9 des Brennraums 7 bilden hierbei gleichzeitig einen Teil der tragenden
Wände 25, 26 der Heizeinrichtung 1 und stützen sich demnach auf der Aufstandsfläche
44 der Heizeinrichtung 1 ab.
Die vom Inneren des Brennraums 7 abgewandten Seitenflächen der Wände 25, 26 bil
den dabei zumindest einen Teil der Wandungen der Rauchgaskanäle 21, 22.
Die weiteren Wandungen des Rauchgaskanals 21 werden - wie aus Fig. 3 ersichtlich -
durch den im wesentlichen zu U-Form abgekanteten Blechzuschnitt 59 gebildet, wobei
der Steg des im wesentlichen U-förmig abgekanteten Blechzuschnittes 59 parallel zur
Seitenwand 8 verläuft und die Schenkel des Blechzuschnittes 59 entgegen der Zen
trumsrichtung des Brennraums 7 senkrecht von der Seitenwand 8 abstehen. Die Stege
des Blechzuschnittes 59 sind mit der Seitenwand 8 verschweißt bzw. formschlüssig
und gasdicht über beliebige, formschlüssige Verbindungen wie z. B. Schwalbenschwanz-
oder Falzverbindungen miteinander verbunden. Der somit einen Fallkanal für die
Rauchgase 18 aus dem Brennraum 7 darstellende Blechzuschnitt 59 ist am auf die Strö
mungsrichtung der Rauchgase 18 bezogenen Ende durch die Brennraum-Bodenplatte 5
oder durch eine eigene, tiefer angesetzte Verschlußplatte oder dgl. begrenzt.
Die Auslaßöffnungen 23 am Ende jedes Rauchgaskanales 21, 22 sind durch Durchbrü
che 63, 64 in den Wänden 25, 26 in von der Frontwand 11 aus betrachteter Richtung
nach der Rückwand 10 des Brennraums 7 gebildet. An die Auslaßöffnungen 23 der
Rauchgaskanäle 21, 22 schließt ein Sammelkanal 65 an, welcher die Rauchgaskanäle
21, 22 zusammenführt. An diesen Sammelkanal 54 ist in weiterer Folge das Rauch
gasgebläse 24 zur Absaugung der durch den Sammelkanal 65 geleiteten Rauchgase 18
angeschlossen. Der Sammelkanal 65 ist dabei bevorzugt durch einen U-förmig abge
kanteten Blechteil und die Rückwand 10 gebildet, wobei die Schenkel des U-förmigen
Blechteils mit der Rückwand 10 und den Wänden 25, 26 zumindest bereichsweise ver
schweißt sind.
In der durch den Steg des Blechzuschnittes 59 gebildeten Rauchgaskanalwand 27 ist
der einstückige Wärmetauscher 29 angeordnet, wobei der in den Rauchgaskanal 21 ra
gende Wärmetauscherteil 31 vom heißen Rauchgas 18 umströmt ist und so den heißen
Rauchgasen 18 durch die große Wärmeaufnahmefläche 37 zu einem hohen Prozentsatz
die Wärmeenergie entzieht. Die vom Wärmetauscherteil 31 aufgenommene Wärmeener
gie wird durch Wärmeleitung direkt - ohne Zwischenschaltung von den den Wärme
übergang behindernden Teilen bzw. Materialien der Heizeinrichtung 1 - auf den der
Umgebungsluft 3 zugeordneten Wärmetauscherteil 32 des Wärmetauscherprofils 34
übertragen. Durch das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der Blechzuschnitt 59 auf
weisende Wärmetauscherprofil 34 erfolgt die Wärmeübertragung vergleichsweise
rascher und besonders verlustfrei. Die große Wärmeabgabefläche 38 des Wärmetau
scherteils 32 gibt die übertragene Wärmeenergie dann gleichmäßig an die den
Wärmetauscherteil 32 umgebende bzw. umströmende Umgebungsluft 3 ab.
Insbesondere der, der Umgebungsluft 3 zugeordnete Wärmetauscherteil 32 des Wärme
tauscherprofils 34 bzw. mehrere Wärmetauscherteile 32 beim Einsatz mehrerer
Wärmetauscherprofile 34 können durch eine entsprechende Form- und/oder Farbge
bung und/oder Anordnung gleichzeitig als Designelemente der Heizeinrichtung 1
eingesetzt werden und so zur Erhöhung des optischen Gesamteindruckes der Heizein
richtung 1 beitragen. Vielfältige, optisch unterschiedlich gestaltete Heizeinrichtungen
1 sind demnach lediglich durch Verwendung unterschiedlich ausgebildeter und ange
ordneter Wärmetauscherprofile 34 kostengünstig herzustellen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Heizeinrichtung 1 durch die Ausbildung
des Wärmetauschers 29 eine gewölbte Seitenfläche auf.
Weiters ist im gezeigten Ausführungsbeispiel die Wärmeabgabefläche 38 des
Wärmetauscherteils 32 größer als die Wärmeaufnahmefläche 37 des Wärmetauscher
teils 31, wodurch die Oberflächentemperatur des von Menschen oder Tieren
berührbaren Wärmetauscherteils 32 stets niedriger gehalten werden kann, als eine
Oberflächentemperatur des dem Rauchgas 18 zugewandten Wärmetauscherteils 31.
Die Vergrößerung der Wärmeabgabefläche 38 kann durch Vergrößerung der Wärmetau
scherelemente 35 oder durch Erhöhung der Anzahl der Wärmetauscherelemente 35
bzw. der Rippen 36 erfolgen. Unterschiedliche Volumina des Wärmetauscherteils 31
und des Wärmetauscherteils 32 wirken sich ebenfalls auf die Oberflächentemperaturver
hältnisse und auf das Wärmespeichervermögen des Wärmetauschers 29 aus.
Um eine rasche und verlustfreie Wärmeübertragung vom Wärmetauscherteil 31 auf
den Wärmetauscherteil 32 zu erreichen, soll die Querschnittsfläche des Verbindungsste
ges 33 zumindest 10% der Querschnittsfläche des kleinsten Wärmetauscherteils 31
oder 32 in der gleichen Ebene betragen.
Wie am besten in Fig. 4 ersichtlich, kann der Wärmetauscher 30 gleichzeitig den
Rauchgaskanal 22 bilden. Hierbei besteht das Wärmetauscherprofil 34 aus einem Mit
telsteg und aus mehreren, auf beiden Seiten vom Mittelsteg abstehenden und in einer
Distanz zueinander angeordneten Wärmetauscherelementen 35, wie z. B. Rippen 36.
Der Mittelsteg dieses Wärmetauscherprofils 34, welcher im wesentlichen in einer pa
rallelen und zur Seitenwand 9 distanzierten Ebene verläuft, bildet mit den beiden
äußersten Wärmetauscherelementen 35 die Rauchgaskanalwand 28, welche die Rauch
gase 18 von der Umgebungsluft 3 abgrenzt. Die Wärmetauscherelemente 35
unterteilen den Rauchgaskanal 22 in mehrere Rauchgasteilkanäle, indem sie an der äu
ßeren Seitenfläche der Seitenwand 9 anliegen. Diese als Fallkanäle ausgebildeten
Rauchgasteilkanäle weisen somit insgesamt eine hohe Wärmeaufnahmefläche 37 auf.
Dieser aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Aluminium, Kup
fer, bestehende Wärmetauscher 30 ist bevorzugt über Befestigungsmittel 66, wie z. B.
Schrauben an der Seitenwand 9 des Brennraums 7 befestigt.
Die der Umgebungsluft 3 zugeordneten Wärmetauscherelemente 35 können gegebenen
falls von einem Abdeckelement 67 überdeckt sein oder bei der Herstellung des
Wärmetauscherprofils 34 kann in einer Distanz und parallel zum Mittelsteg ein Verbin
dungssteg an die Wärmetauscherelemente 35 angeformt werden, wodurch mehrere
Konvektionsluftkanäle 43 für die Umgebungsluft 3 gebildet sind.
Fig. 5 zeigt die Seitenansicht der Heizeinrichtung 1 gemäß Fig. 3. Hierbei sind an den
Stirnseiten des Wärmetauscherprofils 34, zusätzlich zu den Nuten 49, 50 an den gegen
überliegenden Längsseitenwänden, Nuten 68, 69 an der oberen und unteren Stirnfläche
des Wärmetauscherprofils 34 eingearbeitet.
Im Blechzuschnitt 59 ist eine Ausnehmung 70 mit der Breiten- und Längenabmessung
des Verbindungssteges 33 gebildet. Eine zweiteilige Ausbildung des Blechzuschnittes
59 ermöglicht dann das Einschieben des zweiteiligen Blechzuschnittes 59 in die Nuten
49, 50, 68, 69 des Wärmetauscherprofils 34. Stoßstellen 71, 72 des zusammengesetz
ten Blechzuschnittes 59 können dann bei eingesetztem Wärmetauscher 34 verschweißt
werden, wodurch das Wärmetauscherprofil 34 im Blechzuschnitt 59 unverrückbar fi
xiert ist. Durch das Ineinandergreifen der Nuten 49, 50, 68, 69 mit den Randbereichen
um die Ausnehmung 70 ist weiters eine gasdichte Anordnung des Wärmetauscherpro
fils 34 im Blechzuschnitt 59 gewährleistet. Gegebenenfalls können die Nuten 49, 50,
68, 69 des Wärmetauscherprofils 34 mit einem umlaufenden, hitzebeständigen Dichte
lement entsprechend der vorher beschriebenen Ausführung versehen sein. Die
verhältnismäßig kurzen Schweißnähte an den Stoßstellen 71, 72 stören das optische Er
scheinungsbild der Heizeinrichtung 1 nicht und weiters ist die Verschweißung gleicher
Materialien wesentlich einfacher durchzuführen.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung
1 dargestellt, wobei für vorhergehend bereits erwähnte Teile gleiche Bezugszeichen
verwendet werden.
Hierbei sind die Wärmetauscher 29, 30 an der Brennraumtüre 13 angeordnet, wobei
der Verbindungssteg 33 zwischen den Wärmetauscherteilen 31 und 32 die Brennraum
türe 13 durchsetzt und die zu beiden Seiten der Brennraumtüre 13 angeordneten
Wärmetauscherteile 31, 32 zu einem einstückigen Wärmetauscherprofil 34 verbindet.
Der Rauchgaskanal 21, in dem die heißen Rauchgase 18 aus dem Brennraum 7 die
Wärmetauscherteile 31 umströmen ist durch den im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen
Blechzuschnitt 59 gebildet. Der Blechzuschnitt 59 ist bevorzugt an der dem
Brennraum 7 zugewandten Seite der Brennraumtüre 13 angeordnet und gegebenenfalls
gelenkig mittels einer Gelenksverbindung 77 oder abnehmbar mittels einer Kupplungs
vorrichtung 78 mit der Brennraumtüre 13 verbunden.
Der Blechzuschnitt 59 bildet also einen Teil des Brennraummantels 4 und kann gegebe
nenfalls auf der dem Brennraum 7 zugewandten Seite mit Schamottesteinen 61
versehen sein.
Der Blechzuschnitt 59 bildet demnach mit der Innenseite der Brennraumtüre 13 einen
Fallkanal für das Rauchgas 18 aus, wobei der Eintritt der Rauchgase 18 im Bereich der
nicht dargestellten Brennraum-Deckplatte erfolgt. Die Auslaßöffnung 23 des Rauchgas
kanals 21 befindet sich dabei unterhalb der Brennraum-Bodenplatte 5. Sammelkanäle
73, 74 schließen an diese Auslaßöffnung 23 an und führen die abgekühlten Rauchgase
18 aus dem Rauchgaskanal 21 zum Rauchgasgebläse 24.
Die Sammelkanäle 73, 74 verlaufen dabei bevorzugt beidseits des Aufnahmebehälters
für die Verbrennungsrückstände.
Die Wärmetauscherelemente 35 des Wärmetauschers 29 sind dabei durch pyramiden
stumpfförmige Erhebungen 75 gebildet. Die Wärmetauscherelemente 35 des
Wärmetauschers 30 bilden beispielsweise pilzförmige Erhebungen 76.
Rußablagerungen an der Wärmeaufnahmefläche 37 der Wärmetauscherteile 31 sind
durch die Ausbildung gemäß Fig. 6 besonders einfach zu entfernen, wodurch die Wir
kung der Wärmetauscher 29, 30 auch nach längerem Heizbetrieb gewährleistet bleibt.
Eine gute Zugänglichkeit zu den Wärmetauscherteilen 31 ist dabei durch das Aus
schwenken bzw. Öffnen der Brennraumtüre 13 und durch ein Abnehmen oder
Wegschwenken des Blechzuschnittes 59 gegeben.
Die Wärmetauscherteile 32 auf der vom Brennraum 7 abgewandten Seite der Brenn
raumtüre 13 können gegebenenfalls - wie in strichlierten Linien dargestellt - von
einem Verkleidungselement 39 abgedeckt sein, wobei zwischen der Brennraumtüre 13
und dem Verkleidungselement 39, wie vorhergehend bereits beschrieben, der Konvek
tionsluftkanal 42, gebildet ist.
In den Fig. 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hei
zeinrichtung 1 gezeigt, wobei für vorhergehend bereits erwähnte Teile gleiche
Bezugszeichen verwendet werden.
Hierbei ist die Heizeinrichtung 1 durch ein den Brennraum 7 bildendes Brennraumge
häuse 79 und aus zumindest zwei in einer Distanz 80 zu den Seitenwänden 8, 9
und/oder der Rückwand 10 des Brennraumgehäuses 79 angeordnete Rauchgaskanäle
21, 22 gebildet.
Diese Rauchgaskanäle 21, 22 stützen sich auf der Aufstandsfläche 44 der Heizeinrich
tung 1 ab und tragen das Brennraumgehäuse 79 über Verbindungsleitungen 81, 82,
welche den Brennraum 7 mit den Rauchgaskanälen 21, 22 verbinden. Ein durch die Di
stanz 80 zwischen den Rauchgaskanälen 21, 22 und dem Brennraummantel 4 des
Brennraumgehäuses 79 gebildeter Freiraum 83 ist über Aussparungen 84 in den Wän
den 25, 26 im Bereich der Aufstandsfläche 44 mit der Umgebung der Heizeinrichtung
1 verbunden. Da der Freiraum 83 in senkrechter Richtung zur Aufstandsfläche 44 un
begrenzt ist bildet dieser den Konvektionsluftkanal 42, 43 der Heizeinrichtung 1 aus.
Die Umgebungsluft 3 kann demnach im Bodenbereich durch die Aussparungen 84 in
den Konvektionsluftkanal 42, 43 einströmen, den Brennraummantel 4 bzw. das Brenn
raumgehäuse 79 umströmen und im oberen Endbereich der Heizeinrichtung 1 als
erwärmte Konvektionsluft 46 den Konvektionsluftkanal 42, 43 verlassen. In der vom
Brennraummantel 4 bzw. vom Brennraumgehäuse 79 distanzierten Wand 25, 26 bzw.
in den Rauchgaskanalwänden 27, 28 sind die Wärmetauscher 29, 30 angeordnet. Der
Wärmetauscherteil 32 ragt dabei wiederum in den Konvektionsluftkanal 42, 43 und der
an diesen über den Verbindungssteg 33 angeformte Wärmetauscherteil 31 ragt in den
Rauchgaskanal 21, 22. Trennwände 85, 86 in den Rauchgaskanälen 21, 22 unterteilen
jeden Rauchgaskanal 21, 22 in mehrere Rauchgasteilkanäle 87, 88. Jedem Rauchgasteil
kanal 87, 88 ist jeweils ein eigener Wärmetauscherteil 31 bzw. jeweils ein eigener
Wärmetauscher 29, 30 zugeordnet und jeweils über eine eigene Verbindungsleitung
81, 82 mit Rauchgasen 18 aus dem Brennraum 7 beschickbar. Die auf die Strömungs
richtung der Rauchgase 18 bezogenen Enden der Rauchgasteilkanäle 87, 88, welche
sich bevorzugt in Bodennähe der Heizeinrichtung 1 befinden, sind zum gemeinsamen
Sammelkanal 65 geführt, welcher die abgekühlten Rauchgase 18 zum Rauchgasgebläse
24 leitet.
Die Rauchgaskanäle 21, 22 mit den darin eingesetzten Wärmetauschern 29, 30 stellen
eigenständige Baugruppen der Heizeinrichtung 1 dar und tragen das Brennraumgehäu
se 79 im wesentlichen nur über die Verbindungsleitungen 81, 82. Der modulartige
Aufbau dieser Heizeinrichtung 1 mit den zueinander beabstandeten Rauchgaskanälen
21, 22 und dem zwischen diesen über die Verbindungsleitungen 81, 82 aufgehängten
Brennraumgehäuse 79 hat weiters den Vorteil, daß die Rauchgaskanäle 21, 22 im äuße
ren Bereich der Heizeinrichtung 1 angeordnet sind und so eine gute Zugänglichkeit
z. B. für Reinigungszwecke gegeben ist. Zudem ist diese Anordnung von Vorteil, da
die Rauchgaskanäle 21, 22 einerseits von der Konvektionsluft 46 in den Konvektions
luftkanälen 42, 43 umströmt sind und andererseits der gesamte äußere Bereich bzw.
der Sichtbereich der Heizeinrichtung 1 von der Umgebungsluft 3 der Heizeinrichtung
1 umgeben sind.
Bevorzugt ist die äußere Rauchgaskanalwand jedes Rauchgaskanals 21, 22 ver
schwenkbar oder abnehmbar, um die Innenflächen der Rauchgasteilkanäle 87, 88 bzw.
die Wärmeaufnahmeflächen 37 der Wärmetauscher 29, 30 gut zugänglich reinigen zu
können, wodurch das maximale Wärmeübertragungsvermögen der Wärmetauscher 29,
30 auch nach längerem Heizbetrieb gewährleistet werden kann.
In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung
1 in Art eines Pellet-Ofens gezeigt, wobei für vorhergehend bereits beschriebene Teile
gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
Hierbei verläuft der Rauchgaskanal 21 mit dem in diesen hineinragenden Wärme
tauscher 29 parallel zur Brennraum-Deckplatte 6 und ist im wesentlichen durch den
oberen Teilbereich des Brennraummantels 4, durch die Brennraum-Deckplatte 6 und
die Deckplatte 45 der Heizeinrichtung 1 gebildet. Die Einlaßöffnung 20 für die Rauch
gase 18 aus dem Brennraum 7 in den Rauchgaskanal 21 ist durch eine Ausnehmung in
der Brennraum-Deckplatte 6 im Bereich der Frontwand 11 bzw. durch eine verkürzte
der Brennraum-Deckplatte 6 gebildet. Die Auslaßöffnung 23 für den Austritt der
Rauchgase 18 aus dem Rauchgaskanal 21 ist durch eine Ausnehmung in der Deckplatte
45 im Bereich einer Rückwand der Heizeinrichtung 1 gebildet. Ein Rauchgasrohrstut
zen 89 zum Anschluß von Rauchrohrleitungen schließt dichtend an die Auslaßöffnung
23 an.
In der Deckplatte 45 ist im Bereich zwischen dem Rauchgasrohrstutzen 89 und der
Frontwand 11 eine Aussparung 90 angeordnet. In diese Aussparung 90 ist der
Wärmetauscher 29 eingesetzt, wobei der Wärmetauscherteil 31 in den Rauchgaskanal
21 ragt und der der Umgebungsluft 3 zugeordnete Wärmetauscherteil 32 liegt an den
Randbereichen der Aussparung 90 auf der Deckplatte 45 bzw. auch auf der oberen
Stirnkante der Frontwand 11 auf. Die Auflageflächen zwischen der Deckplatte 45 und
dem Wärmetauscher 29 dichten dabei den Rauchgaskanal 18 von der Umgebung der
Heizeinrichtung 1 ab. Beide Wärmetauscherteile 31, 32 weisen jeweils die den Wär
meübergang begünstigende vergrößerte Wärmeaufnahmefläche 37 bzw. Wärmeabgabe
fläche 38 durch eine Vielzahl von Wärmetauscherelementen 35 auf. Die Wärmetausche
relemente 35, welche beispielsweise durch Rippen 36 gebildet sind, sind bevorzugt
derart ausgerichtet, daß deren Längserstreckung in Strömungsrichtung der Rauchgase
18 im Rauchgaskanal 21 verläuft. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt im Rauch
gaskanal 21 nur geringfügig verkleinert und Strömungsgeräusche bzw. Verwirbelun
gen der Rauchgase 18 im Rauchgaskanal 21 werden weitgehendst vermieden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Wärmetauscherteile 31, 32 zu einem
einstückigen Wärmetauscher 29 zusammengesetzt, wobei die Längserstreckung der
Wärmetauscherelemente 35 am Wärmetauscherteil 32 winkelig, z. B. rechtwinkelig,
zur Längserstreckung der Wärmetauscherelemente 35 am Wärmetauscherteil 31 ver
läuft. Die Kontaktflächen beider Wärmetauscherteile 31, 32 sind dabei möglichst
ebenflächig ausgebildet, um eine große Kontaktfläche und somit einen guten Wärmeü
bergang zwischen den beiden Wärmetauscherteilen 31, 32 zu erhalten. Beide
Wärmetauscherteile 31, 32 können miteinander verschweißt oder verschraubt sein.
Dieser zweiteilige, zusammengesetzte Wärmetauscher 29 besteht dabei bevorzugt aus
einer Type eines Wärmetauscherprofils 34 mit Wärmetauscherteilen 31, 32 unterschied
licher Länge.
Das Wärmetauscherprofil 34 ist dabei entweder ein gezogenes oder stranggegossenes
Profil, dessen Material einen höheren Wärmeleitkoeffizienten als die üblicher Weise
verwendeten Materialien der Heizeinrichtung 1, wie z. B. Stahl, Eisen, Gußeisen oder
auch Schamotte, aufweist. Diese Materialien des Wärmetauscherprofils 34 sind dem
nach beispielsweise Aluminium, Kupfer, etc.
Die in Fig. 9 gezeigte Heizeinrichtung umfaßt weiters sämtliche Komponenten zur Bil
dung eines Pellet-Ofens wie z. B. einen Vorratsbehälter 91 für den Brennstoff 2,
insbesondere die Pellets, eine Fördervorrichtung 92 zum Transport der Pellets aus dem
Vorratsbehälter 91 in eine Aufnahmeschale 93 im Brennraum 7, in welcher die Ver
brennung der Pellets stattfindet.
Die Rückwand 10 des Brennraums 7 weist dabei eine hohe thermische Isolierwirkung
auf und schützt so den Vorratsbehälter 91 bzw. den darin gelagerten Brennstoff vor
Überhitzung.
Der stark vereinfachte, schematisch dargestellte Pellet-Ofen gemäß Fig. 9 ist dabei
nicht auf die in dieser Figur dargestellte Ausbildung des Rauchgaskanals 21 und des
Wärmetauschers 29 beschränkt. Vielmehr ist es selbstverständlich auch möglich, die in
den Fig. 1 bis 8 gezeigten Ausbildungen der Rauchgaskanäle 21, 22 und der
Wärmetauscher 29, 30 auf einen Pellet-Ofen gemäß dem Stand der Technik zu übertra
gen.
Da bei allen vorhergehend beschriebenen Anordnungen der Wärmetauscher 29, 30 ein
direkter Kontakt mit den Flammen im Brennraum 7 ausgeschlossen ist, kann der
Schmelzpunkt der Materialien für den hochwärmeleitenden Wärmetauscher 29, 30
niedriger liegen als der Schmelzpunkt von Eisen, Gußeisen oder Stahl. Die maximale
Rauchgastemperatur in den Rauchgaskanälen 21, 22 mit den Wärmetauschern 29, 30
liegt zudem niedriger als der Schmelzpunkt der meisten Metalle.
In Fig. 10 ist die linke Hälfte einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungs
gemäßen Heizeinrichtung in Frontansicht, geschnitten und vereinfacht dargestellt.
Anders als in den voranstehend beschriebenen Ausführungsvarianten wird der
Wärmetauscher, der wiederum aus den Wärmetauscherteilen 31 und 32 besteht, in die
sem Fall von einem Fluid, z. B. Wasser durchströmt.
Als Leitvorrichtung für dieses Fluid dient ein Strömungskanal 100, der beispielsweise
als Rohrschlange ausgebildet sein kann. Der Querschnitt dieses Strömungskanals 100
ist bevorzugt kreisförmig, es sind jedoch auch sämtliche anderen Querschnittsformen,
wie beispielsweise quadratisch, rechteckig, etc. möglich.
Dieser Strömungskanal 100 ist bevorzugt rohrförmig ausgebildet, wobei insbesondere
als Werkstoff für den Strömungskanal 100 Materialien verwendet werden sollen, die
eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen sollen, z. B. Kupfer, Aluminium, Kupferlegie
rungen, etc. Dadurch kann sichergestellt werden, daß einerseits die Wärmeübertragung
von den heißen Rauchgasen 18 in den Wärmetauscher und andererseits die Wärmeüber
tragung aus dem Wärmetauscher in die Umgebungsluft rasch und mit hoher Effizienz
erfolgt. Zudem wird der Wärmeaustausch dadurch begünstigt, daß durch das bevorzugt
im Kreislauf geführte Fluid die aus den Rauchgasen 18 übertragene Wärme rasch aus
dem Rauchgaskanal 21 bzw. 22 (in Fig. 10 nicht dargestellt) in den Konvektionsluftka
nal 42 bzw. 43 (in Fig. 10 nicht dargestellt) transportiert werden kann.
Sowohl die Rauchgaskanäle 21, 22 als auch die Konvektionskanäle 42, 43 können, wie
bereits in den vorangehenden Figuren beschrieben, ausgeführt sein.
Zur Erhöhung der für die Wärmeübertragung zur Verfügung stehenden Oberfläche kön
nen auch bei dem Wärmetauscher der Fig. 10 Wärmetauscherelemente 35 an einzelnen
Teilen des Strömungskanals 100 bzw. über den gesamten Strömungskanal 100 ange
bracht sein. Diese Wärmetauscherelemente 35 bestehen bevorzugt wieder aus einem
Material hoher Leitfähigkeit. Sie können beispielsweise, wie in Fig. 10 strichliert dar
gestellt, die Form von länglichen Lamellen zeigen. Es ist jedoch auch möglich, die
Wärmetauscherelemente 35 in beliebigen Formen, beispielsweise kegelstumpfförmig,
pilzförmig, etc., auszuführen. Insbesondere ist es auch möglich, die Wärmetauscherele
mente 35 in Form von kreisrunden Scheiben auszuführen mit einer zentrisch angeord
neten Aussparung, deren Größe und Form jener des Strömungskanal 100 entsprechen
kann. Somit können bei der Herstellung des Strömungskanals 100 diese Wärmetausche
relemente 35 ohne Probleme auf den Strömungskanal 100 aufgeschoben werden.
Von Vorteil erweist es sich dabei, wenn die Aussparungen der Wärmetauscherelemen
te 35 im Querschnitt geringfügig kleiner ausgeführt werden als der Querschnitt des
Strömungskanals. Dadurch können die Wärmetauscherelemente 35 ohne zusätzliche
Herstellungsschritte für die Verbindung mit dem Strömungskanal 100, z. B. Schweißen
einfach durch Aufschieben auf den Strömungskanal 100 ortsfest plaziert werden.
Möglich ist es jedoch auch, daß der Strömungskanal 100 in gewissen Abständen um
laufende Nute aufweist, deren Breite in etwa der Dicke der Wärmetauscherelemente 35
entspricht. Werden nun die Wärmetauscherelemente 35 mit geringfügig kleineren Ab
messungen für die zentrische Aussparung ausgeführt, so können die Wärmetauscherele
mente 35 in diesen Nuten plaziert werden, so daß sie gegen ein Verrutschen auf dem
Strömungskanal 100 gesichert sind.
Das Fluid kann im Strömungskanal 100 stehend angeordnet sein, jedoch erweist es
sich als vorteilhaft, wenn es den Strömungskanal 100 durchströmt. Dazu kann an belie
biger Stelle des Strömungskanals 100 eine Fördereinrichtung 101, beispielsweise eine
gegebenenfalls elektrisch angetriebene Pumpe angeordnet sein. Vorzugsweise ist diese
Fördereinrichtung 101 im Konvektionsluftkanal 42 - bzw. entsprechend im Konvek
tionsluftkanal 43 (in Fig. 10 nicht dargestellt) - kurz vor der der Bodenaufstandsfläche
44 näher liegenden Durchführung des Strömungskanals 100 vom Konvektionsluftkanal
42 in den Rauchgaskanal 21 plaziert. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß bei geeigne
tem Strömungsverlauf des Fluids letzteres an dieser Stelle eine geringe Temperatur
aufweist, welche etwa der die Heizeinrichtung 1 umgebenden Lufttemperatur entspre
chen kann.
Selbstverständlich ist es auch möglich, daß für den Fall, daß mehrere Wärmetauscher
der Heizeinrichtung 1 zugeordnet sind, die erzwungene Konvektion im Strömungska
nal 100 durch eine einzige Fördereinrichtung 101 erreicht wird, wobei die Förderein
richtung 101 in einem Sammelkanal angeordnet sein kann, in dem die Strömungskanä
le 100 sämtlicher Wärmetauscher münden.
Der erzwungene Konvektion erweist sich als vorteilhaft, da die freie Konvektion in
vielen Fällen nicht ausreicht, um eine ausreichende Effizienz des Wärmetauschers zu
erzielen.
Die in Fig. 10 dargestellte Fördereinrichtung 101 ist bevorzugt als elektrische Pumpe
ausgeführt, wobei diese über eine Leitung 102 mit einer Energiequelle 103 verbunden
ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Leistung der Fördereinrichtung 101 automatisch an
die jeweilige Heizleistung der Heizeinrichtung 1 angepaßt wird. Dazu ist es möglich,
daß die Fördereinrichtung 101 mit einer Steuereinrichtung 104 über eine Leitung 102
verbunden ist und der Steuereinrichtung 104 zumindest ein Temperaturfühler 105, bei
spielsweise ein Thermoelement, im Bereich des Brennraumes 7 und/oder in vom
Rauchgas 18 durchströmten Bereichen, über eine Leitung 102 zugeordnet ist. Aus der
gemessenen Temperatur, welche sich als Folge der Heizleistung der Heizeinrichtung 1
ergibt, kann über die Steuereinrichtung 104 das jeweilige Fördervolumen der Förde
reinrichtung 101 angepaßt werden. Damit kann ein wirtschaftlicher und effizienter
Betrieb des Wärmetauschers erreicht werden.
Selbstverständlich ist es möglich, daß das Fluid in jeder beliebigen Richtung durch
den Strömungskanal 100 gefördert wird, doch hat sich der im folgenden beschriebene
Strömungsverlauf als besonders vorteilhaft erwiesen.
Das Fluid wird durch den der Aufstandsfläche 44 näherliegenden Verbindungssteg 33
aus dem Konvektionsluftkanal 42 in den Rauchgaskanal 21 geführt. Dazu weist der
Verbindungssteg 33 bevorzugt einen lichten Querschnitt auf, der jenem des Strömungs
kanals 100 entspricht. In der Folge wird das Fluid mit Hilfe der Fördereinrichtung 101
durch den Strömungskanal 100 in Richtung Deckplatte 45 gefördert und durch den der
Deckplatte 45 näher liegenden Verbindungssteg 33 wieder in den Konvektionsluftka
nal 42 überführt, in dem es zum Abschluß durch den Strömungskanal 100 in Richtung
Fördereinrichtung 101 strömt.
Durch einen derartigen gewählten Strömungsverlauf ist es auf vorteilhafte Weise mög
lich, daß einerseits kühles Fluid und heiße Rauchgase 18 und andererseits warmes
Fluid und kühlere Konvektionsluft im Gegenstrom geführt werden. Damit kann auf
grund der allgemeinen Kenntnisse über Wärmetauscher, die im Gegenstromprinzip
arbeiten, ein hoher Wirkungsgrad des Wärmetauschers erreicht werden.
Selbstverständlich ist aber jeder andere Strömungsverlauf des Fluides in bezug auf das
Rauchgas möglich, wie beispielsweise Gleichstrom, Kreuzstrom, Querstrom, etc.
Der Strömungsverlauf der Konvektionsluft wurde bereits vorab ausführlich beschrie
ben.
Zur Verminderung von Strömungsverlusten erweist es sich als vorteilhaft, wenn die
innere Oberfläche des Strömungskanals glatt ausgeführt wird, wodurch der Reibungs
verlust aufgrund des strömenden Fluids herabgesetzt werden kann.
Als vorteilhaft erweist es sich ebenfalls, wenn jene Teile der Heizeinrichtung 1, durch
welche das Fluid geführt werden soll, also beispielsweise die Wand 25 in Fig. 10, be
reits während der Herstellung mit einem entsprechenden Verbindungssteg 33
ausgerüstet werden. Die Verbindungsstege 33 können dabei mit den entsprechenden
Teilen der Heizeinrichtung 1, insbesondere rauchgasdicht verschweißt werden, so daß
ein Übertreten der Rauchgase 18 aus dem Rauchgaskanal 21 in den Konvektionsluftka
nal 42 verhindert wird.
Die Wärmetauscherteile 31 und 32 können dann in der Folge während der Endmon
tage der Heizeinrichtung 1 mit den Verbindungsstegen 33 so verbunden werden, daß
ein Austreten des Fluids aus dem Strömungskanal 100 möglichst verhindert wird.
Beispielsweise ist es möglich, die Wärmetauscherteile 31 und 32 mit den Verbindungs
stegen 33 zu verschweißen oder wie in Fig. 10 dargestellt, zu verschrauben. Letztere
Verbindungsart bringt den Vorteil mit sich, daß ein einfacher Austausch eventuell
schadhafter Wärmetauscherteile 31, 32 ohne Probleme und rasch erfolgen kann.
Wie bereits erwähnt, können die Wärmetauscherteile 31, 32 als einfache Rohrschlange
ausgeführt sein. Diese können bei entsprechender Festigkeit des ausgewählten Werk
stoffes für die Wärmetauscherteile 31, 32 ohne weitere Halterung an der
Heizeinrichtung 1 angebracht sein. In diesem Fall wird ihr Gewicht und das Gewicht
des darin strömenden Fluids über die Verbindungsstege 33 auf die Wand 25 abgetra
gen.
Es ist jedoch auch möglich, sofern dies erforderlich ist, den Wärmetauscherteilen 31,
32 weitere Befestigungen zuzuordnen, so daß diese sicher in der Heizeinrichtung 1
gehaltert werden können.
Die in Fig. 10 gezeigte Anordnung der Wärmetauscherteile 31, 32, bei der der Haupt
teil des Strömungskanals 100 annähernd parallel zur Aufstandsfläche 44 geführt ist, ist
nicht limitierend. Vielmehr ist es möglich, den Hauptteil des Strömungskanals 100
nach jeder beliebigen Richtung auszurichten, z. B. senkrecht, waagrecht, diagonal, etc.
Bevorzugt können die Wärmetauscherteile 31, 32 einteilig durch beispielsweise geeig
netes Biegen eines Rohres ausgebildet sein, jedoch können die Wärmetauscherteile 31,
32 auch mehrteilig ausgeführt sein, beispielsweise durch Zusammensetzen von gera
den und gebogenen Rohrstücken, wobei die einzelnen Teile vorzugsweise so
miteinander verbunden sind, z. B. durch Verschweißen, daß ein Austreten des Fluids
verhindert wird.
Es ist auch möglich, daß der Hauptstrom des Fluids nach jedem Durchtritt durch die
Wand 25 auf mehrere Teilströme gesplittet wird, bzw. daß im Rauchgaskanal 21
und/oder Konvektionsluftkanal 42 mehrere gesonderte Gruppen von Wärmetauschern
angeordnet sind, die vor und nach jedem Durchtritt durch die Wand 25 wiederum zu
einem Hauptkanal zusammengefaßt werden können. Dies ist jedoch nicht Vorausset
zung, insbesondere können auch mehrere Verbindungsstege 33 gesondert für die
jeweiligen einzelnen Wärmetauscher der Heizeinrichtung 1 zugeordnet sein.
Die in Fig. 10 gezeigte Anordnung des Wärmetauschers ist nicht limitierend, insbeson
dere kann der oder können die Wärmetauscher in jedem geeigneten Bereich der
Heizeinrichtung 1 angeordnet sein, beispielsweise in oder auf der Deckplatte 45 in
oder auf einer nicht gezeigten Frontwand, etc.
Weiters ist es möglich, daß bei geeigneter designmäßiger Ausführung eines Wärmetau
scherteils 32 auf ein Verkleidungselement 39 verzichtet wird. Da in diesem Fall immer
die Gefahr besteht, daß Hautteile von Menschen oder Tieren durch Verbrennungen ver
letzt werden können, erweist es sich als vorteilhaft, den Wärmetauscherteil 32 aus
einem Material zu fertigen, das eine höhere Leitfähigkeit als der Werkstoff des Wärme
tauscherteils 31 aufweist und die Oberfläche des Wärmetauscherteils 32 zusätzlich zu
vergrößern. Damit kann die Wärmeabgabe an die Umgebungsluft beschleunigt werden
und sind insbesondere jene Teile des Wärmetauscherteils 32, für die die Gefahr einer
unbeabsichtigten Berührungen besteht, auf einem hautverträglichen Temperaturniveau.
Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die in den Fig. 1 bis 9 gezeigten Wärme
tauscher zusätzlich mit Strömungskanälen, beispielsweise Bohrungen versehen werden
und daß durch diese Strömungskanäle ein Fluid strömt. Dazu ist es jedoch erforder
lich, daß zur Herstellung eines geschlossenen Kreislaufes für das Fluid in den
Bereichen, in denen das Fluid in den gezeigten Wärmetauscher eintritt bzw. diesen
wieder verläßt, Sammelkanäle angeordnet werden, über die der Übertritt des Fluids
aus dem Wärmetauscherteil 31 in den Wärmetauscherteil 32 bzw. umgekehrt ermög
licht wird.
Andererseits kann jeweils einer Bohrung des Wärmetauscherteils 31 und einer Boh
rung des Wärmetauscherteils 32 zumindest ein separater Verbindungskanal zugeordnet
werden. Von Vorteil ist jedoch bei der zuerst genannten Methode, daß die Konvektion
des Fluids mit nur einer Fördereinrichtung 101 erzwungen werden kann.
Als Vorteil erweist es sich, wenn ein Wärmetauscher, wie er beispielsweise in den Fig.
1 bis 9 gezeigt ist, mit zusätzlichen Strömungskanälen 100 beliebigen
Querschnitts versehen wird, da dadurch eine nachträgliche Montage durch Tausch der
entsprechenden Wärmetauscherteile und somit eine einfache Anpassung an die jeweils
gegebenen Erfordernisse möglich wird. Es können damit den jeweiligen Wünschen der
Kunden entsprechende Heizeinrichtungen 1 zu Verfügung gestellt werden. Selbstver
ständlich ist auch eine Kombination eines mit zusätzlichen Bohrungen versehenen
Wärmetauschers, wie er beispielsweise in den Fig. 1 bis 9 gezeigt ist, mit einem
beispielsweise in Fig. 10 gezeigten Wärmetauscher möglich. So kann im Rauchgaska
nal 21 bzw. 22 ein Wärmetauscher angeordnet sein, der als Rohrschlange mit oder
ohne Wärmetauschelemente 35 ausgebildet ist und der über Verbindungsstege 33 mit
entsprechendem Innenquerschnitt mit einem mit Bohrungen versehenen Wärme
tauscher nach den Fig. 1 bis 9 verbunden ist. Somit kann wieder ein geschlossener
Kreislauf für das Fluid erreicht werden. Andererseits kann damit aber der Heizeinrich
tung 1, insbesondere aber den sichtbaren Teilen des Wärmetauchers ein beliebiges
Design verliehen werden und ist es andererseits möglich, auf einfache Weise die wär
meabstrahlende Oberfläche des Wärmetauschers so zu vergrößern, daß damit eine
kontinuierliche und als angenehm empfundene Wärmeabstrahlung erfolgen kann.
Selbstverständlich sind aber alle denkbaren Kombinationen der gezeigten Wärmetau
scherteile untereinander möglich und sind derartige Kombinationen nicht auf die
beschriebenen limitiert.
Es gibt aber auch die Möglichkeit, in der Heizeinrichtung 1 unterschiedliche Wärme
tauschersysteme zu installieren, beispielsweise einen fluiddurchströmten Wärme
tauscher und/oder einen nicht Fluid durchströmten Wärmetauscher. Dabei kann bei ent
sprechender Konstruktion der Rauchgaskanäle 21, 22 die in Form von Wärme in das
Rauchgas 18 eingetragene Energie einerseits von einem Wärmetauscher, wie er in den
Fig. 1 bis 9 beschrieben ist, entzogen werden und andererseits ist es möglich, durch
die zusätzliche Übertragung die gesamte oder einen Teil der Wärmeenergie auf das
Fluid zu übertragen, um einen hohen Wirkungsgrad des Wärmetauschers zu erzielen.
Von Vorteil erweist es sich, wenn bei mit Strömungskanälen 100 versehenen Wärme
tauscherteile 31, 32 der Fig. 1 bis 9 diese Strömungskanäle 100 rauchgasseitig
und/oder umgebungsluftseitig möglichst nahe an den vom Rauchgas beziehungsweise
von der Umgebungsluft umströmten Oberflächen der Wärmetauscherteile 31, 32 ange
ordnet sind. Mit einer derartigen Ausbildung ist eine rasche Übertragung der Wärme
an die Umgebungsluft möglich, so daß der Weg, der durch Wärmeleitung in den Wär
metauscherteilen 31, 32 zurückgelegt werden muß, möglichst gering gehalten werden
kann. Die Distanz der Strömungskanäle 100 zu den mit Rauchgas bzw. Umgebungsluft
umströmten Oberflächen der Wärmetauscherteile 31, 32 sollte dabei bei einer Gesamt
breite B der Wärmetauscherteile 31, 32 zwischen B/4 und B/2 zu den entsprechenden
Oberfläche betragen.
Von Vorteil ist auch, wenn das Fluid, welches in den Strömungskanälen 100 zirkuliert,
mit bestimmten Additiva versetzt wird, die beispielsweise eine mögliche auftretende
Korrosion der Werkstoffe für die Strömungskanäle 100, eine Algenbildung im Fluid
etc. verhindern.
In den Fig. 11 und 12 ist ein Detail einer weiteren Ausführungsvariante einer
erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1 in Draufsicht bzw. Seitenansicht geschnitten
und stark vereinfacht dargestellt.
Die Heizeinrichtung 1 ist dabei insbesondere als Pelletofen ausgeführt, wobei die ge
zeigten Wärmetauscher 29, 30 nicht auf derartige Öfen beschränkt sind, sondern
vielmehr auch in den vorausgehend beschriebenen Varianten einsetzbar sind.
Die Wärmetauscher 29, 30 bestehen wiederum aus den Wärmetauscherteilen 31, 32.
Allerdings ist in dem dargestellten Beispiel einer Ausführungsvariante der Wärmetau
scherteil 31 nicht, wie bisher beschrieben, in einem Rauchgaskanal 21, 22 angeordnet,
sondern ist direkt im Brennraum 7 der Heizeinrichtung 1 plaziert. Getrennt werden die
beiden Wärmetauscherteile 31, 32 durch die Seitenwände 8, 9 bzw. sind diese über
zumindest einen Verbindungssteg miteinander verbunden. Da die Wärmetauscher 29,
30 von einem Fluid, z. B. Wasser, durchströmt werden, ist dieser Verbindungssteg 33
mit einem lichten Querschnitt versehen, der eine ausreichende Strömungsgeschwindig
keit des Fluids ermöglicht.
Die Wärmetauscher 32 sind zum Teil in den Rauchgaskanälen 21, 22 und zum Teil die
Rauchgaskanalwände 27, 28 durchbrechend angeordnet. Dabei ist eine Anordnung, wie
in den vorangehenden Figuren beschrieben, von Vorteil, da damit die Wärmetauschertei
le 32 einfach in die Rauchgaskanalwände 27, 28 eingesetzt werden können und dabei
gleichzeitig eine rauchgasdichte Verbindung, ggf. unter Zuhilfenahme einer rauchgas
beständigen Dichtung hergestellt werden kann, so daß ein Austritt von Rauchgasen 18
aus den Rauchgaskanälen 21, 22 in die Umgebungsluft wirkungsvoll verhindert wer
den kann. Insbesondere die Ausbildung einer Nut, wie voranstehend beschrieben,
erweist sich dabei als sehr vorteilhaft.
Die Wärmetauscherteile 31, 32 der Fig. 11 bzw. Fig. 12 sind bevorzugt mit einem un
teren und einem oberen Sammelkanal 106 bzw. 107 au 56269 00070 552 001000280000000200012000285915615800040 0002019806428 00004 56150sgestattet, welche über
Strömungskanäle 100 miteinander verbunden werden. Diese Strömungskanäle sind im
vorliegenden Fall als Rohrleitungen ausgeführt. Denkbar sind jedoch auch andere Aus
führungen, insbesondere Strömungskanäle 100 mit beliebigen Querschnitten, z. B.
rechteckig, quadratisch, elliptisch, etc.
Zur Herstellung eines geschlossenen Kreislaufes zwischen den Wärmetauscherteilen
31, 32 werden letztere über die Fördereinrichtung 101, z. B. in eine elektrische Pumpe,
welche über die Leitung 102 mit der Energiequelle 103 verbunden ist, miteinander ver
bunden. Obwohl in der Fig. 11 für den linken bzw. rechten Wärmetauscher 29, 30
jeweils getrennte Fördereinrichtungen 101 vorgesehen sind, ist es auch denkbar, die
Wärmetauscherteile 31, 32 der Wärmetauscher 29, 30 zu einem einzigen Kreislauf zu
sammenzuschließen und somit das Auslangen mit nur einer Fördereinrichtung 101 zu
finden.
Sämtliche Teile der Wärmetauscher 29, 30 werden selbstverständlich so miteinander
verbunden, daß ein Austreten des Fluids verhindert werden kann. Insbesondere ist da
bei an ein Verschweißen, Verschrauben oder dgl. zu denken.
Die Wärmetauscherteile 32 können z. B. auch an der der Umgebungsluft zugewandten
Oberfläche mit Wärmetauscherelementen 35 versehen sein, welche eine großflächige
Abgabe der vom Brennraum bzw. den Rauchgasen abgeführten Wärme an die Umge
bungsluft ermöglicht. Dabei sind die Wärmetaucherelemente 35 nicht auf die in Fig.
11 gezeigte Form beschränkt, sondern sind vielmehr beliebige Ausführungsvarianten
möglich, sofern sie dem Zweck der Oberflächenvergrößerung dienlich sind.
Wie in Fig. 11 strichliert angedeutet, ist es möglich, die Heizeinrichtung 1 im Bereich
der Rauchgaskanalwände 27, 28 mit Verkleidungselementen 39 zu versehen, welche
über Halteelemente 40 an den Rauchgaskanalwänden 27, 28 befestigt sind. Damit ist
es einerseits möglich, einen zusätzlichen Konvektionsraum zwischen den Rauchgaska
nalwänden 27, 28 und den Verkleidungselementen 39 zu schaffen und andererseits
einen wirkungsvollen Schutz vor den heißen Oberflächen der Wärmetauscher 29, 30
zur Verfügung zu stellen. Zudem können die Verkleidungselemente 39 auch optischen
Gestaltungen dienen und können beispielsweise aus emaillierten Metallplatten, Kerami
kelementen, etc., gebildet sein.
Die Wärmeübertragung auf die Umgebungsluft der Heizeinrichtung 1 erfolgt nun der
art, daß die von dem Brennmaterial, beispielsweise Pellets aus biologischem Material,
welches über eine Fördervorrichtung 92 einer Aufnahmeschale 93 zugeführt wird,
durch Strahlung direkt an die Wärmetauscherteile 31 bzw. das darin geführte Fluid
und durch Wärmeübertragung der mit den heißen Rauchgasen transportierten Wärme
in das Fluid eingebracht wird. In der Folge treten die bereits etwas abgekühlten Rauch
gase über die Einlaßöffnung 20 in die Rauchgaskanäle 21, 22, ein und übertragen
dabei wiederum einen Teil der mitgeführten Wärme durch Umspülen der Strömungska
näle 100 auf das Fluid, so daß die Rauchgase 18 beim Verlassen der Rauchgaskanäle
21, 22 über die Auslaßöffnungen 23, durch welche sie in der Folge einem nicht darge
stellten Rauchgasrohrstutzen, welcher an einen Kamin angeschlossen sein kann,
zugeführt werden, einen Großteil ihrer Wärme abgegeben haben. Selbstverständlich ist
es dabei möglich, in den Rauchgaskanälen 21, 22 Leiteinrichtungen für das Rauchgas
vorzusehen (in Fig. 11 bzw. 12 nicht dargestellt), wodurch ein mehrmaliges Umlenken
der Rauchgase 18 und somit eine bessere Wärmeübertragung auf das Fluid erreicht
wird.
Das Fluid wird mit Hilfe der Fördereinrichtung 101 vorzugsweise zuerst in die Wärme
tauscherteile 31 eingeleitet, tritt danach über die mit lichtem Querschnitt versehenen
Verbindungsstege in die Wärmetauscherteile 32 ein und verläßt diese wieder in
Richtung der Fördereinrichtungen 101. Auf seinem Weg durch das Kreislaufsystem
nimmt das Fluid die aus der Verbrennung stammende Wärme in den Wärmetauscher
teil 31 bzw. 32 durch Wärmeübertragung auf und gibt sie in der Folge durch
Wärmeleitung über die Wärmetauscherelemente 35 an die Umgebungsluft ab. Dabei
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Material für die Wärmetauscherelemente
35 Werkstoffe mit hoher Leitfähigkeit vorgesehen sind, z. B. Kupfer, Aluminium, etc.
Wie besser aus Fig. 12 zu ersehen ist, welche ein Detail der Heizeinrichtung 1 in Seite
nansicht geschnitten gemäß den Linien XII-XII in der Fig. 11 zeigt, sind die
Fördereinrichtung 101 und die damit verbundenen, den geschlossenen Kreislauf her
stellenden Verbindungskanäle 108, bevorzugt im hinteren einer Brennraumtüre 13
gegenüberliegenden Bereich der Heizeinrichtung 1 angeordnet. Dadurch kann, insbe
sondere wenn die Verkleidungselemente 39 diesen Bereich überdecken, der
Heizeinrichtung 1 ein formschönes Äußeres gegeben werden.
Wie weiters der Fig. 12 zu entnehmen ist, ist die Auslaßöffnung 23 für die Rauchgase
18 bevorzugt im Bereich einer Brennraumbodenplatte 5 angeordnet, so daß eine Über
hitzung des in Fig. 9 gezeigten Vorratsbehälters 91 der vorzugsweise in diesem
Bereich angeordnet ist, wirkungsvoll verhindert werden kann und somit eine Selbstent
zündung des darin gespeicherten Brennstoffes 2 (siehe Fig. 9) nicht zu erwarten ist.
In den Fig. 13 bis 25 sind Ausschnitte von weiteren Ausführungsvarianten einer erfin
dungsgemäßen Heizeinrichtung 1 gezeigt. Dabei wurde bewußt eine stark vereinfachte
Darstellung gewählt, um das Verständnis zu verbessern bzw. die Übersichtlichkeit
nicht zu beeinträchtigen.
Die Heizeinrichtung 1 ist in den dargestellten Varianten als Pelletofen ausgeführt, je
doch können die darin angeordneten Wärmetauscher in sämtlichen denkbaren
Heizeinrichtungen 1, beispielsweise Kohleöfen, Holzöfen, etc., angebracht sein und
sind diese nicht auf die dargestellten Varianten limitiert.
Sämtliche in den Fig. 13 bis 25 dargestellten Ausführungsvarianten von Heizeinrichtun
gen 1 sind insbesondere als sogenannten Kaminöfen ausgeführt und erfüllen dabei
einen zweifachen Zweck. Erstens geben sie einen Teil der darin durch Verbrennung
des Brennstoffes, welcher über die Fördervorrichtung 92 der Aufnahmeschale 93 zuge
führt wird, erzeugten Wärme durch Wärmestrahlung über die Frontwand 11 bzw. der
darin angebrachten Brennraumtüre 13 direkt an die Umgebungsluft der Heizeinrich
tung 1 ab. Der weitaus größte Teil der erzeugten Wärme wird jedoch mit Hilfe von
bevorzugt fluiddurchströmten Wärmetauschern einem Strömungssystem 109, welches
insbesondere aus Leitungen 110 besteht, in denen das Fluid im Kreislauf geführt wird,
zugeführt. Die Leitungen 110 können einen beliebigen Querschnitt, beispielsweise
quadratisch, rechteckig, rund, oval, etc., aufweisen, sind jedoch bevorzugt mit kreisför
migem Querschnitt ausgebildet. Das Strömungssystem umfaßt weiters zumindest eine
Wärmeabgabevorrichtung 111, welche beispielsweise als Radiator ausgebildet sein
kann. Somit ist es möglich, die in der Heizeinrichtung 1 erzeugte Wärme über die Wär
meabgabevorrichtungen 111 an vom Aufstellungsort der Heizeinrichtung 1
verschiedene Bereiche und/oder Räume abzugeben, wodurch eine Art Zentralheizsy
stem entsteht.
Selbstverständlich ist es in diesem Zusammenhang auch möglich, daß die Teile des
Wärmeerzeugungs- und -abgabesystems als tatsächliches Zentralheizsystem ausgebil
det sind und das die Heizeinrichtung 1 beispielsweise in einem Kellerraum plaziert ist.
Damit kann auch auf eine besondere äußere Formgebung der Heizeinrichtung 1, wie
sie beispielsweise in den folgenden bzw. vorangehenden Seiten beschrieben wird bzw.
worden ist, verzichtet werden und können insbesondere die Wärmetauscher 29 über
den gesamten Umfang der Feuerungsstelle, an der die Verbrennung stattfindet, bei
spielsweise der Aufnahmeschale 93 angeordnet sein, so daß eine direkte Abstrahlung
von Wärme an die Umgebungsluft des Aufstellungsraumes der Heizeinrichtung 1
zweckmäßigerweise beinahe vermieden werden kann.
Zum Unterschied dazu sollte jedoch bei den dargestellten Ausführungsvarianten der
Heizeinrichtung 1, die beispielsweise als Kaminöfen ausgebildet sein können, eine
freie Sicht auf die Feuerstelle gewährleistet werden, so daß eine Anordnung von
Wärmetauschern 29 im Bereich der Brennraumtüre 13 vermieden werden sollte. Dies
hat neben dem Nutzen der direkten Wärmeabstrahlung an den Aufstellungsort der Hei
zeinrichtung 1 vor allem auch den Zweck, daß ein die Heizeinrichtung 1 verwendender
Mensch vor den frei sichtbaren Flammen Ruhe und Entspannung finden kann. Dazu ist
es jedoch erforderlich, daß zumindest ein Teil der Brennraumtüre 13 aus durchsichti
gem Material, beispielsweise bevorzugt feuerbeständigem Glas, besteht.
Wie in Fig. 13 nun gezeigt ist bzw. teilweise auch in Fig. 14, welche jeweils eine
Draufsicht, geschnitten nach den Linien XII-XIII in Fig. 14 bzw. eine Frontansicht, ge
schnitten nach den Linien XIV-XIV in Fig. 13 eines Details der Heizeinrichtung 1
zeigt, umfaßt ein Heizungssystem 112 jeweils einen Wärmetauscher 29 im Bereich der
beiden Seitenwände 8, 9 der Heizeinrichtung 1 sowie einen Wärmetauscher 29 im Be
reich der den Brennraum 7 nach hinten abschließenden Rückwand 10 sowie zumindest
eine Fördereinrichtung 101, welche beispielsweise wieder als elektrische Pumpe ausge
bildet und über die Leitung 102 mit einer Energiequelle 103 verbunden sein kann,
beispielsweise dem öffentlichen Stromnetz, zumindest eine Wärmeabgabevorrichtung
111 und die voranstehend genannten, die Teile verbindenden Leitungen 110. Auf der
vom Brennraum 7 abgewendeten Seite der Rückwand 10 ist bevorzugt ein in Fig. 13
nicht dargestellter Vorratsbehälter 91 angeordnet (siehe Fig. 9). Dieser Vorratsbehälter
91 ist üblicherweise den Dimensionen der Heizeinrichtung 1 angepaßt, d. h. mit dem
darin gespeicherten Brennmaterial kann die Verbrennung maximal einige Tage auf
rechterhalten werden. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, den
Vorratsbehälter, insbesondere dann, wenn es sich um Zentralheizsysteme handelt, in
seinen Dimensionen so zu wählen, daß eine stetige Verbrennung über einen langen
Zeitraum ohne ein Nachfüllen von Brennmaterial möglich ist. Es ist aber auch mög
lich, beispielsweise dann, wenn die Heizeinrichtung in eine Wand integriert wird, den
Vorratsbehälter hinter dieser Wand zu plazieren, so daß dieser Vorratsbehälter auch
hierbei wieder in seinen Dimensionen so gewählt werden kann, daß eine lange Be
triebsdauer mit einer einmaligen Füllung des Vorratsbehälters mit Brennstoff möglich
ist, ohne daß dieser Vorratsbehälter störend auf den Benutzer der Heizeinrichtung 1
wirkt.
Die Heizeinrichtung, kann weiters, wie in Fig. 13 bzw. Fig. 14 gezeigt, seitliche Ver
kleidungselemente 39, welche über Halteelemente 40 mit den Seitenwänden 8, 9
verbunden sind, anzuordnen. Damit kann, wie bereits erwähnt, ein unbeabsichtiges Be
rühren der eventuell heißen Oberfläche der Seitenwände 8, 9 der Heizeinrichtung 1
vermieden werden. Andererseits dienen diese Verkleidungselemente 39 auch dem
Zweck der äußeren Gestaltung der Heizeinrichtung 1. Selbstverständlich ist es mög
lich, daß diese Verkleidungselemente 39 nicht nur in den Seitenbereichen der
Heizeinrichtung 1 angeordnet sind, sondern insbesondere auch über den gesamten Um
fang, wobei wiederum darauf zu achten ist, daß der Blick auf die Aufnahmeschale 93
freigehalten wird.
Die Wärmetauscher können wie bereits voranstehend beschrieben ausgeführt sein, bei
spielsweise kann ein oberer mit einem unteren Sammelkanal 106, 107 über
Strömungskanäle 100 verbunden sein. Die Verbindung der einzelnen Teile des Strö
mungssystems erfolgt bevorzugt stoffschlüssig, z. B. durch Schweißen, um ein
Austreten des darin strömenden Fluids zu verhindern.
Die Strömungskanäle 100 sowie die Leitungen 110 können, wie bereits in der voranste
henden Beschreibung erwähnt, einen lichten Querschnitt aufweisen, der beispielsweise
rechteckig, quadratisch, elliptisch, kreisförmig, etc., ist. Bevorzugt werden jedoch
kreisförmige Querschnitte verwendet. Selbstverständlich können auch die entsprechen
den Teile in den folgenden Ausführungsvarianten derart ausgebildet sein und wird
deshalb in den zugehörigen Beschreibungen nicht extra darauf verwiesen.
Das in den Wärmeabgabevorrichtungen 111 abgekühlte Fluid wird bevorzugt durch er
zwungene Konvektion mit Hilfe der Fördereinrichtung 101 dem Sammelkanal 106 des
der Seitenwand 8 nächstliegenden Wärmetauschers 29 zugeführt. Von dort durch
strömt es in der Folge die Strömungskanäle 100 in Richtung Sammelkanal 107, gelangt
über eine Leitung 110 in den Sammelkanal 107 des Wärmetauschers 29, welcher im
Bereich der Rückwand 10 angeordnet ist und strömt in diesem bzw. in diesem zugeord
neten Verbindungskanälen 100 in Richtung Sammelkanal 106 dieses Wärmetauschers
29, welcher im Bereich der Brennraumbodenplatte 5 angeordnet ist. Dieser Sammelka
nal 106 steht wiederum über eine Leitung 110 mit dem Sammelkanal 106 des im
Bereich der Seitenwand 9 plazierten Wärmetauschers 29. Über die Strömungskanäle
100 gelangt das Fluid schließlich in den Sammelkanal 107 dieses Wärmetauschers 29
und verläßt über die Leitung 110, welche durch die Rückwand 10 im Bereich der Sei
tenwand 9 geführt ist, das Wärmetauschersystem im Brennraum 7, um die
aufgenommene Wärme schließlich in den Wärmeabgabevorrichtungen 111 wieder ab
zugeben. Somit ist der Kreislauf für das Fluid über die Wärmeabgabevorrichtung 111
geschlossen.
Die bei der Verbrennung erzeugte Wärme wird bei dieser Ausführungsvariante vor
nehmlich durch Strahlung in das Fluid eingetragen, erfolgt jedoch zum Teil auch über
die in den Fig. 13 und 14 nicht gezeigten Rauchgase 18. Aus Übersichtlichkeitsgrün
den wurde auf die Darstellung der Rauchgasführung, insbesondere deren Abtransport
aus dem Brennraum 7, verzichtet. Diese kann jedoch aus den Beschreibungen zu den
voranstehenden Figuren entnommen werden.
Die vorab stehende Beschreibung des Strömungsverlaufes des Fluids ist nicht zwin
gend und kann deshalb jede denkbare Strömungsrichtung Verwendung finden. Es
sollte dabei jedoch darauf geachtet werden, daß die Rauchgase 18 im Brennraum 7
bzw. der Brennraum 7 insgesamt nicht so weit abkühlt, daß die Verbrennung des
Brennstoffes ineffizient und unvollständig wird. Dies gilt besonders auch bei all jenen
Ausführungsvarianten, in denen ein Wärmetauscher 27 direkt im Brennraum 7 angeord
net ist.
Zur Kontrolle der Strömungsgeschwindigkeit bzw. zur automatischen Anpassung an
die Heizleistung kann die Fördereinrichtung 101 mit der Steuereinrichtung 104 über
eine Leitung 102 verbunden sein, die ihrerseits über eine Leitung 102 mit dem Tempe
raturfühler 105, welcher im Brennraum 7 angeordnet ist, in Verbindung steht. Dadurch
wird es möglich, die Leistung der Fördereinrichtung 101, d. h. das jeweilige Fördervolu
men, an die Temperatur im Brennraum 7 und somit an die Heizleistung der
Heizeinrichtung 1 automatisch anzupassen und entsprechend zu regeln. Selbstverständ
lich ist es möglich, daß im Brennraum 7 mehrere Temperaturfühler 105 angeordnet
sind, welche ihrerseits wiederum über Leitungen 102 mit der Steuereinrichtung 104
verbunden sind. Eine derartige Anordnung, wie sie in Fig. 13 beispielsweise
strichpunktiert gezeigt ist, kann natürlich in sämtlichen erfindungsgemäßen Ausfüh
rungsvarianten einer Heizeinrichtung 1 Verwendung finden. Insbesondere ist es in
diesem Falle auch möglich, daß die Energieversorgung der Fördereinrichtung 101 über
die Steuereinrichtung 104 erfolgt.
Die Fig. 15 und 16 zeigen Ausschnittsweise eine weitere Ausführungsvariante für ei
nen fluiddurchströmten Wärmetauscher 29 sowie dessen Anordnung in der
erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1 vereinfacht und geschnitten gemäß den bezeich
nenenden Linien in den beiden Figuren.
Als Wärmetauscher 29 ist im dargestellten Fall ein Schlangenwärmetauscher gewählt,
wobei dieser als Rohr ausgeführt ist, welches meanderförmig in den Rauchgaskanälen
21, 22 sowie einem im Bereich der Rückwand 10 situierten Rauchgaskanal 113 ange
ordnet ist.
Natürlich ist die Bevorzugung eines Schlangenwärmetauschers nicht limitierend aufzu
fassen und sind auch andere Bauarten, beispielsweise Platten-, Rippen-, Rohr-,
Lamellen-, Spiral-, Block-, Wendelwärmetauscher, etc., möglich. Als Werkstoffe für
die Wärmetauscher kommen dabei bevorzugt Aluminium, Nickel bzw. Nickellegierun
gen, Kupfer, legierter Stahl, Tantal, Zirkon, Titan, etc., zur Verwendung. Dies trifft
auch auf sämtliche andere erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten zu.
Das Wärmetauschersystem umfaßt wiederum neben dem Wärmetauscher 29 eine
Fördereinrichtung 101, Leitungen 110 sowie Wärmeabgabevorrichtungen 111.
Die Führung des Fluids, insbesondere die Strömungsrichtung ist bevorzugt wie in vor
anstehender Beschreibung zu den Fig. 13 und 14 gewählt, kann aber selbstverständlich
auch anders erfolgen.
Zum Unterschied zur Ausführungsvariante der Fig. 13 und 14 sind die Wärmetauscher
29 wie bereits erwähnt, im vorliegenden Fall nicht direkt im Brennraum 7 der Heizein
richtung 1, sondern in den diesen umgebenden Rauchgaskanälen 21, 22, 113 angeord
net. Das Rauchgas 18 gelangt durch die Auswirkung eines nicht dargestellten
Rauchgasgebläses über die Einlaßöffnung 20 in den Rauchgaskanal 21. In diesem so
wie in den Rauchgaskanälen 22, 113 sind nun mehrere Umlenkbleche 114 angeordnet,
so daß das Rauchgas 18 auf seinem Weg zu dem der Auslaßöffnung 23 nachgeordneten
Rauchgasrohrstutzen 89 mehrmals umgelenkt wird und der Wirkungsgrad des Wärmea
ustausches dadurch verbessert werden kann. Dazu ist es jedoch erforderlich, daß eine
Länge 115 der Umlenkbleche 114 kleiner ist als eine Gesamtlänge 116 der Seitenwän
de 8, 9. Die einzelnen Umlenkbleche 114 sind in den Rauchgaskanälen 21, 22, 113
bevorzugt so angeordnet, daß abwechselnd in diesen Rauchgaskanälen 21, 22, 113 ein
Durchlaß 117 im Bereich der Brennraum-Bodenplatte 5, sowie ein Durchlaß 118 im
Bereich der Brennraum-Deckplatte 6 freigegeben wird und das Rauchgas 18 somit
schlangenförmig durch die einzelnen Rauchgaskanäle 21, 22, 113 geleitet wird.
Die Umlenkbleche 114 sind bevorzugt rechteckig und mit den entsprechenden Ausspa
rungen für die Rohrschlange der Wärmetauscher 29 ausgeführt, können aber
selbstverständlich jede beliebige Form annehmen. Beispielsweise können sie Oberflä
chenvergrößerungen in Form von z. B. Zacken, etc., aufweisen, wodurch eine
Verwirbelung der Rauchgase und ein besserer Wärmeaustausch erzielt werden kann.
Die Umlenkbleche 114 können weiters einteilig ausgebildet sein, können aber auch an
die entsprechenden Erfordernisse der jeweils gewählten Bauart für den Wärmetauscher
29 bezüglich der Montage angepaßt werden. Die Wärmetauscher 29, welche insbeson
dere dicht miteinander verbunden sind, können über entsprechende in den Fig. 15, 16
nicht gezeigte Halterungen an den Rauchgaskanalwänden 27, 28 und/oder den Seiten
wänden 8, 9 befestigt werden.
Das Rauchgas 18 wird bei der gewählten Ausführungsvariante über die Auslaßöffnung
23 dem Rauchgaskanal 22 der Heizeinrichtung 1 entzogen. Diese Auslaßöffnung 23 ist
zum Unterschied zu voranstehend beschriebener Ausführung allerdings, wie dies die
Draufsicht der Fig. 16, geschnitten gemäß den Linien XVI-XVI in Fig. 15, zeigt, im
Bereich der Brennraum-Deckplatte 6 angeordnet. Um auch hier wieder eine entspre
chende Kühlung des Brennstoffes in dem nicht gezeigten Vorratsbehälter 91 zu
erreichen, kann beispielsweise eine Kühlung des Vorratsbehälters 91 mit einem abge
zeigten Teil der benötigten Verbrennungsluft erfolgen.
Zur Kennzeichnung der Strömung der Rauchgase 18 in den Strömungskanälen 21, 22,
113 können Pfeile 119, 120 herangezogen werden. Dabei bedeuten gerade Pfeile 119,
daß die Rauchgase durch den Durchlaß 117 in die nächste, durch einen Teil der Rauch
gaskanalwände 27, 28 den Umlenkblechen 114 sowie einen Teil der Seitenwände 8, 9
gebildete Rauchgaskanalkammer 121 geführt werden. Gebogene Pfeile 120 sollen da
bei eine Überführung der Rauchgase 18 durch den Durchlaß 118 andeuten.
Die Einlaßöffnung 20 befindet sich bevorzugt im Bereich der Brennraum-Bodenplatte
5 in dem der Brennraumtüre 13 nächstgelegenen Teil der Seitenwand 8. Dadurch ist
teilweise ein Gegenstromprinzip zu erreichen, so daß das kühle Fluid über die Wan
dung der Wärmetauscher 29 mit denjenigen Rauchgasen 18 in Kontakt tritt, welche am
heißesten sind. Mit einer derartigen Strömungsführung kann der Wirkungsgrad des
Wärmeaustausches zwischen Rauchgasen 18 und dem Fluid - wie dies die Praxis zeigt -
gesteigert werden.
Es sind aber natürlich auch andere Strömungsprinzipien, wie beispielsweise Gleich
strom, Querstrom, Kreuzstrom, etc., möglich, falls dies erforderlich bzw. erwünscht
ist. Dazu ist allerdings die Anordnung der Leitungen 110, welche das Fluid zu bzw.
von den Wärmetauschern 29 führen, sowie die Rauchgasführung entsprechend zu adap
tieren.
Die Fig. 17 bis 19 zeigen ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung 1,
welche mit Wärmetauschern 29 im Bereich der Seitenwände 8, 9 der Rückwand 10 so
wie einer nicht gezeigten Deckplatte 45 versehen ist. Selbstverständlich wäre es auch
noch möglich, einen weiteren Wärmetauscher 29 im Bereich der Brennraum-Boden
platte 5 anzuordnen, jedoch wurde aus Übersichtlichkeitsgründen darauf verzichtet.
Die Wärmetauscher 29 können beim vorliegenden Beispiel wiederum aus Sammelkanä
len 106, 107 sowie dazwischen angeordnete Strömungskanäle 100 bestehen. Diese
Strömungskanäle sind, wie dies Fig. 17 am besten zeigt, mit elliptischem Querschnitt
ausgebildet, wodurch eine Oberflächenvergrößerung der Strömungskanäle 100 und so
mit ein besserer Wärmeübergang von den heißen Rauchgasen 18 auf das Fluid erreicht
werden kann.
Da das gesamte Wärmeaustauschsystem teilweise wieder aus den bereits beschriebenen Teilen,
wie Leitungen 110, zumindest einer Fördereinrichtung 101 und zumindest einer Wärmeabgabe
vorrichtung 111 besteht, wird auf diese Teile des Wärmetauschersystems nicht mehr
eingegangen.
Wie Fig. 17 zeigt, sind den Seitenwänden 8, 9 in Richtung Brennraum 7 bevorzugt hitzebestän
dige Isolationsplatten 122 vorgeordnet. Diese Isolationsplatten 122 können beispielsweise aus
Schamotte, Magnesit, Vermiculit gebildet sein, wobei die in den Fig. 17, 18 gezeigten Dimen
sionen beispielhaft zu verstehen sind.
Wie bereits in den Beschreibungen zu den voranstehenden Figuren angedeutet, besteht
bei einer Anordnung von Wärmetauschern 29 im Bereich des Brennraumes 7 immer
die Problematik, daß aufgrund der Wärmeübertragung von den Rauchgasen auf das
Fluid bzw. durch direkte Strahlung die Temperatur im Brennraum 7 soweit erniedrigt
wird, daß der Verbrennungsvorgang nicht optimal abläuft, d. h., daß die Verbrennung
unvollständig wird und somit das Rauchgas 18 außer den üblichen Bestandteilen nicht
unbeträchtliche Menge gesundheitsgefährdender Bestandteile mitführen kann. Durch
die Anordnung dieser Isolationsplatten 122 kann diese Problematik mit Vorteil umgan
gen werden und es versteht sich deshalb von selbst, daß derartige Isolationsplatten 122
in sämtlichen Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1 ange
ordnet sein können.
Wie der Fig. 17 weiters zu entnehmen ist, werden die Rauchgase 18 aufgrund der
Sogwirkung eines nicht gezeigten Rauchgasgebläses durch die Einlaßöffnungen 20 in
die Rauchgaskanäle 21, 22 gefördert. Wie besser der Fig. 18 zu entnehmen ist, befin
den sich diese Einlaßöffnungen 20 im oberen Bereich der Seitenwände 8, 9 und sind
bevorzugt in jenem Teil der Seitenwände 8, 9 plaziert, welcher der Brennraumtüre 13
am nächsten liegt (siehe Fig. 17).
Die Isolationsplatten 122 sind in ihrer Höhenabmessung bevorzugt so ausgebildet, daß
zwischen den Isolationsplatten 122 und der Brennraum-Deckplatte 6 eine Öffnung 123
freibleibt, so daß die Rauchgase 18 aus dem Brennraum 7 durch die Einlaßöffnungen
20 in die Rauchgaskanäle 21, 22 eintreten können.
In den Rauchgaskanälen 21, 22 sowie dem Rauchgaskanal 113 sind wiederum Umlenk
bleche 114 angeordnet, bei dieser Ausführungsvariante allerdings beinahe horizontal.
Sind diese Umlenkbleche 114 in ihren Dimensionen so bemessen, daß ihre Länge be
vorzugt kürzer als die Rauchgaskanallänge ist und in der Folge in den
Rauchgaskanälen 21, 22, 113 so angeordnet, daß abwechselnd ein Durchlaß 117 frei
bleibt, so erfolgt die Strömung des Rauchgases 18 in diesen Rauchgaskanälen 21, 22,
113 schlangenlinienartig gemäß den durchgezogenen Pfeilen 119 bzw. den
strichlierten Pfeilen 125. Durch diese mehrmalige Umleitung der Rauchgase 18 ist,
wie bereits voranstehend beschrieben, ein besserer Wirkungsgrad des Wärmeaustau
sches zu erzielen.
Um eine noch bessere Umspülung der Strömungskanäle 100 durch das Rauchgas zu er
reichen, können an den Rauchgaskanalwänden 27, 28 sowie der Rückwand 10
und/oder den Seitenwänden 8, 9 und einer Brennraumrückwand 126 beispielsweise
dornartige Erhebungen angebracht sind, die eine Verwirbelung der Rauchgase 18 be
wirken.
Der Wärmetauscher 29, welcher im Bereich der Brennraum-Deckplatte 6 angeordnet
ist, deckt bevorzugt die gesamte Fläche, die durch die Anordnung der restlichen
Wärmetauscher 29 aufgespannt wird, ab, kann aber selbstverständlich in seinen Dimen
sionen kleiner bzw. größer gewählt werden. Der Rauchgaskanal 124, in welchem sich
dieser Wärmetauscher 29 befindet, kann, obwohl dies in Fig. 18 nicht dargestellt ist,
ebenfalls mit Umlenkblechen 114 ausgestattet werden. Insbesondere sollen diese Um
lenkbleche 114 dabei so in diesem Rauchgaskanal 124 angeordnet sein, daß der
Wärmetauscher 29 trotz der Anordnung des Rauchgasrohrstutzens 89 oberhalb dieses
Wärmetauschers 29 vom Rauchgas 18 mehrmals umspült wird, bevor es den Rauchgas
kanal 124 verläßt. Dazu können die Umlenkbleche 114 beispielsweise nahezu
senkrecht in Richtung Brennraum-Deckplatte 6 angeordnet sein.
In Fig. 19 ist schematisch die Führung des Fluids durch die einzelnen Wärmetauscher
29 für diese Ausführungsvariante dargestellt. Die Fördereinrichtung 101 befindet sich
dabei wiederum an einer kühlen Stelle, beispielsweise im Bereich der Bodenaufstands
platte der Heizeinrichtung 1, um eine mögliche Temperaturbelastung so weit wie
möglich zu vermeiden. Damit ist ein wartungsfreier Betrieb der Fördereinrichtung 101
über einen langen Zeitraum zu erzielen.
Das Fluid wird bevorzugt vor dem Eintritt in die Wärmetauscher 29, welche sich im
Bereich der Seitenwände 8, 9 und der Rückwand 10 befinden, also die Wärmetauscher
29, welche in der Fig. 19 links, rechts und oberhalb dargestellt sind, aufgeteilt, so daß
über entsprechende Leitungen 110 das Fluid mit nahezu gleicher Temperatur in besag
te Wärmetauscher 29 eintritt. Nach dieser ersten Vorerwärmung wird das Fluid in der
Folge durch jenen Wärmetauscher 29 geführt, welcher oberhalb des Brennraumes 7 im
Bereich der Brennraum-Deckplatte 6 angeordnet ist, d. h. jenen, der in Fig. 19 in der
Mitte dargestellt ist und erfährt dort seine endgültige Erwärmung, bevor es aus diesem
Wärmetauscher 29 austritt und in der Wärmeabgabevorrichtung 111 seine Wärme an
die Umgebungsluft abgibt.
Eine derartige Führung des Fluids hat den Vorteil, daß das Fluid einerseits in den
Rauchgaskanälen 21, 22, 113, 124 nahezu im Kreuzstrom zum Rauchgas 18 geführt
wird und das andererseits das Fluid in jenen Wärmetauscher zuletzt eintritt, welcher
aufgrund der Wärmestrahlung der offenen Flamme von den Wärmetauschern 29 die
höchste Temperatur aufweist, so daß mit keinem Temperaturschock zu rechnen ist.
Obwohl die Umlenkbleche 114 in den voranstehend beschriebenen Ausführungsvarian
ten entweder beinahe horizontal oder annähernd vertikal beschrieben worden sind, ist
es selbstverständlich möglich, das ein- bzw. mehrteilige Umlenkbleche 114 in den
Rauchgaskanälen 21, 22 bzw. 113, 124 in jeder beliebigen Raumrichtung, also z. B.
auch diagonal angeordnet sein können.
Da bei dieser Ausführungsvariante, wie bereits erwähnt, der Wärmetauscher 29, wel
cher sich im Bereich der Brennraum-Deckplatte 6 befindet, die gesamte Fläche, die
durch die restlichen Wärmetauscher aufgespannt wird, abdeckt, ist es möglich, die ent
sprechenden Sammelkanäle 106, 107 der einzelnen Wärmetauscher 29, insbesondere
der Wärmetauscher 29, die im Bereich der Seitenwände 8, 9 angeordnet sind, mit dem
Anfangs besagten Wärmetauscher 29 durch beispielsweise einfache Steckverbindungen
miteinander zu verbinden. Damit kann bei entsprechender Ausführung der Verbindung
bzw. einer allfälligen Anordnung von Dichtungen ein leichter Austausch der einzelnen
Wärmetauscher erreicht werden.
In den Fig. 20 und 21 ist schematisch eine Ausführungsvariante der Heizeinrichtung 1
gezeigt, bei welcher die Wärmetauscher 29, 30 aus den Wärmetauscherteilen 31, 32
gebildet werden, wobei sich der Wärmetauscherteil 32 in Richtung Brennraum 7 und
die Wärmetauscherteile 31 in Richtung der Rauchgaskanäle 21, 22 erstrecken. Auf
grund der gewählten Ausführung können die Sammelkanäle 106, 107 ineinander
übergehen, d. h., einteilig für die beiden Wärmetauscherteile 31, 32 ausgeführt sein.
Bei der Herstellung der Wärmetauscher 29, 30 bzw. der Montage der Heizeinrichtung
1 erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Seitenwände 8, 9 mehrteilig, z. B. dreiteilig
ausgeführt werden, wobei ein Mittelteil 127 bereits bei der Montage der
Wärmetauscher 29 in diese eingefügt wird. Durch die Ausbildung von Nuten 128 in
etwa im Bereich der Mittellängsachse der Sammelkanäle 106, 107 können die restli
chen Teile der Seitenwände 8, 9 einfach in diese Nuten 128 gesteckt werden und ist
die Montage somit erleichtert. Bei entsprechender Ausführung der Nuten 128 bzw. der
zugehörigen Stege der Seitenwände 8, 9 ist damit auch eine rauchgasdichte Verbin
dung der entsprechenden Teile zu erzielen.
Die Rauchgase 18 werden wiederum durch die Einlaßöffnung 20, welche in den Seiten
wänden 8, 9 sowohl im Bereich der Brennraumtüre 13 als auch im Bereich der
Brennraum-Deckplatte 6 angeordnet sind, in die Rauchgaskanäle 21, 22, welche durch
die Seitenwände 18, 19 und die Rauchgaskanalwände 27, 28 sowie durch Teile der
Brennrückwand 126 und Teile der Frontwand 11 gebildet werden, geleitet. Von dort
verlassen sie über Auslaßöffnungen 23 im unteren, seitlichen Bereich der Brennraum
rückwand 126 die Rauchgaskanäle 21, 22 und werden durch ein nicht gezeigtes
Rauchgasgebläse einer Abzugsvorrichtung, beispielsweise dem Kamin zugeführt.
Das Fluid kann entweder, wie in Fig. 20 gezeigt, über eine einzelne Fördereinrichtung
101 im Kreis geführt werden bzw. ist es möglich, das Fluid in zumindest zwei getrenn
ten Kreisläufen zu führen.
Vorzugsweise wird das Fluid den Sammelkanälen 106 der Wärmetauscherteile 31 zuge
führt, wobei in den Strömungskanälen 106 eine Trennwand 129 angeordnet ist, um ein
sofortiges Übertreten des Fluides in den Wärmetauscherteil 32 zu vermeiden. Durch
die Strömungskanäle 100 strömt das Fluid in Richtung Sammelkanäle 107 und tritt in
der Folge in die Strömungskanäle 100 der Wärmetauscherteile 32 über und wird
schließlich über die Sammelkanäle 106 der Wärmetauscherteile 32 der Wärmetauscher
29 über Leitungen 110 abtransportiert. Die Leitungen 110 sind dabei so ausgeführt,
daß die beiden Teilströme aus den Wärmetauscherteilen 32 zu einem einzigen Gesamt
strom für das Fluid vereinigt werden.
Das Fluid in den Strömungskanälen 100 der Wärmetauscherteile 32 wird vornehmlich
durch die Strahlungswärme der heißen Flamme erwärmt, so daß hierbei wiederum dar
auf zu achten ist, daß die Temperatur im Brennraum 7 durch das strömende Fluid zu
stark herabgesetzt wird. Aus diesem Grunde erweist sich eine Vorwärmung des Fluids
in den Rauchgaskanälen 21, 22 als vorteilhaft.
Selbstverständlich ist es auch bei dieser Ausführungsvariante möglich, daß in den
Rauchgaskanälen 21, 22, obwohl nicht gezeigt, Umlenkbleche bzw. andersartig
ausgeführte Vorrichtungen zur Erzielung eines höheren Wirkungsgrades des Wärmeau
stauschers, d. h., zur Erzielung einer gezielten Umspülung der Strömungskanäle 100
durch das Rauchgas 18 angeordnet sein können.
Wie weiters der Fig. 20 zu entnehmen ist, kann im Bereich der Brennraumrückwand
126 eine Isolationsplatte 122 angeordnet sein, so daß einer möglichen Überhitzung des
dahinter angeordneten Vorratsbehälters 91 (Fig. 20 nicht gezeigt) bzw. des darin be
findlichen Brennstoffes wirkungsvoll entgegengetreten werden kann.
Wie bei allen bereits beschriebenen Ausführungsvarianten erweist es sich auch bei die
ser Ausführungsvariante als vorteilhaft, wenn die Fördereinrichtung 101 in Bereichen
angeordnet ist, die keinen großen Temperaturschwankungen unterliegen.
In sämtlichen Ausführungsbeispielen kann es weiters vorteilhaft sein, wenn für die
Leitung 110 ein Werkstoff verwendet wird, welcher eine geringe Wärmeleitfähigkeit
aufweist bzw. daß die Leitungen 110 an geeigneten Stellen zusätzlich isoliert werden,
um eine vorzeitige Wärmeabgabe, d. h., eine Wärmeabgabe außerhalb der Wärmeabga
bevorrichtung 111 zu vermeiden.
Die Fig. 22 bis 25 zeigen schließlich weitere Möglichkeiten zur Anordnung bzw. wei
tere Bauarten von Wärmetauschern 29, insbesondere Wärmetauscherteilen 32 im
Brennraum 7 der Heizeinrichtung 1. Dabei wurde bewußt eine stark vereinfachte Dar
stellung gewählt, da diese Figuren einzig den Zweck einer Aufzeigung möglicher
Ausführungsbeispiele von Wärmetauschern 29 haben.
Damit ist einerseits zu verdeutlichen, daß die Erfindung nicht auf die in den Ausfüh
rungsvarianten gezeigten Wärmetauscher zu beschränken ist und ist es andererseits
selbstverständlich, daß sämtliche, benötigte Bauteile des gesamten Wärmetauschersy
stems, wie sie in voranstehenden Ausführungen beschrieben worden sind auch hier
Verwendung finden können. Insbesondere soll beispielsweise durch die strichlierte
Darstellung von Isolationsplatten 122 zum Ausdruck gebracht werden, daß durch deren
Anordnung zwischen der Aufnahmeschale 93 und den Wärmetauschern 29 zusätzliche
Strömungsleiteinrichtungen geschaffen werden können, wodurch ein beidseitiges
umströmen der Wärmetauscher 29, insbesondere der Strömungskanäle 100 durch das
Rauchgas 18 erzielt werden kann (siehe beispielsweise angedeutet in Fig. 23 durch
Pfeil 120).
An dieser Stelle soll nochmals klar gestellt werden, daß die Anordnung der Wärmetau
scher 29 in den Ausführungsvarianten der Fig. 13 bis 25 im Brennraum so getroffen
werden soll, daß von der Frontwand 11 her die Flamme sichtbar ist, jedoch ein mög
lichst großes verbleibendes Volumen im Brennraum 7 zum Wärmeübergang von der
Flamme auf das zu erwärmende Fluid zur Verfügung stehen soll.
Dabei ist es sowohl möglich, die Rauchgase 18 im Bereich der Brennraum-Deckplatte
6 oder oberhalb oder auch im Bereich der Brennraum-Bodenplatte 5 abzusaugen, also
die Rauchgase 18, beispielsweise auf beiden Seiten des Wärmetauschers 29 zuerst auf
der Brennrauminnenseite und dann in einem Kanal, insbesondere den Rauchgaskanälen
21, 22, 113, 124 auf der Brennraumaußenseite entlangzuführen. Diese Kanäle können
im Bereich der Brennraumrückwand 126 und/oder beider Seitenwände 8, 9 angeordnet
sein. Vor allem ist eine Lösung möglich, bei der zwischen dem Wärmetauscher 29 und
der Aufnahmeschale 93 eine hoch temperaturfeste Isolierung, insbesondere die Isolier
platten 122 angeordnet ist, wobei dann die Rauchgase 18 den Wärmetauscher 29 auf
beiden Seiten umspülen und zwar entweder durch in gleiche Richtung durchströmende
Rauchgase 18 oder durch im Gegenzug aufeinanderfolgend durchströmende Rauchgase
18, wobei das abwechselnde Umspülen der Wärmetauscher 29 auch beginnend von ei
ner Seitenwand 8 die Brennraumrückwand 126 bis zur nächsten Seitenwand 9 erfolgen
kann.
Selbstverständlich ist die Ausbildung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 1 der
Fig. 11 bis 25 nicht auf sogenannte Pelletkaminöfen beschränkt sondern können damit
vielmehr sämtliche für Heizzwecke heranzuziehende Einrichtungen ausgerüstet wer
den, so daß damit bei entsprechender Ausrüstung der Heizeinrichtungen 1 ein langes
und selbständiges Erwärmen bzw. Aufrechterhalten einer Temperatur in einem belie
bigen Raum, welcher insbesondere vom Aufstellungsort der Heizeinrichtung 1
verschieden sein kann, möglich ist. Die so geschaffene Art eines Zentralheizungssy
stems kann selbstverständlich zu einem echten Zentralheizsystem umgerüstet werden,
so daß die Notwendigkeit der freien Sicht auf die Flamme im Inneren den Brennraumes
nicht mehr gegeben ist und auch dieser Bereich zum Wärmeaustausch herangezogen
werden kann. In der Folge ist es eventuell auch möglich, zusätzliche Wärmetauscher
im Bereich der Bodenaufstandsfläche der Heizeinrichtung anzuordnen.
Wird die Heizeinrichtung 1 in einem nicht bewohnten Raum beispielsweise einem Kel
lerraum aufgestellt, so kann diese auch mit einem Vorratsbehälter ausgerüstet werden,
welcher Dimensionen aufweist, die in bewohnten Räumen nicht möglich sind und ist
somit ein langes automatisches Beheizen von Räumen ohne das Erfordernis eines stän
digen Nachfüllens von Brennmaterial möglich.
Diese Möglichkeit besteht aber auch, wenn die Heizeinrichtung 1 und der Vorratsbehäl
ter 91 in getrennten Räumen angeordnet werden und über einen Durchbruch in einer
Wand, durch welche die Fördervorrichtung 92 geführt ist, verbunden werden.
Selbstverständlich ist es bei den gezeigten Ausführungsvarianten auch möglich, die
Wärmetauscher 29, 30 so auszuführen, daß beispielsweise zwei Rohre unterschiedli
chen Durchmessers konzentrisch angeordnet werden, wobei das Fluid im inneren
Strömungskanal 100 und die Rauchgase 18 im äußeren Strömungskanal 100 geführt
werden. Denkbar ist aber auch die umgekehrte Variante. Auf eine detaillierte Beschrei
bung wurde jedoch verzichtet, da eine entsprechende Ausführung der Rauchgaskanäle
ohne weiteres möglich ist und nicht gezeigt werden braucht. Mit einer derartigen Aus
bildung eines Wärmetauschers 29 ist der Vorteil eines geringen Platzbedarfes zu
erzielen.
Wie bei allen dargestellten Varianten von fluiddurchströmten Wärmetauschern anhand
von Messungen gezeigt werden kann, zeigt eine Änderung des Strömungsverhaltens
des Fluids und/oder der Rauchgase 18 von laminar auf turbulent günstige Auswirkun
gen auf den Wirkungsgrad des Wärmetauschers 29. Durch eine derartige Ausbildung
des Strömungsprofils (laminare Strömung zeichnet sich bekanntlich durch die Ausbil
dung von Schichten gleicher Strömungsgeschwindigkeit aus) ist eine intensive
Durchmischung des Strömungsmediums, also des Fluids zu erreichen. Damit kann aber
eine Temperaturschichtung innerhalb des Fluids aufgrund der unterschiedlichen, zur
Rohrmitte hin ansteigenden Strömungsgeschwindigkeit verhindert werden und kann
somit eine annähernd gleichmäßige Temperaturverteilung im Fluid zu erreicht werden.
Bekanntlich erfaßt der Wärmeübergangskoeffizient α die zahlreichen Einflüsse, die im
jeweiligen speziellen Fall für die im Wärmeübergang ausgetauschte Wärmemenge
maßgebend sind.
Dabei ist festzustellen, daß bei laminarer Strömung die von einem festen Körper abge
gebene Wärme hauptsächlich durch Wärmeleitung im strömenden Medium von der
Oberfläche des festen Körpers fortgeführt und im strömenden Medium verteilt wird.
Hingegen wird bei turbulenter Strömung ein wesentlicher Teil der Wärme durch Turbu
lenzballen im strömenden Medium vom festen Körper fortgeführt. Die Wärmeüber
gangskoeffizienten sind bei turbulenter Strömung im allgemeinen größer als bei lami
narer. Als fester Körper ist die Wandung der Strömungskanäle 100 anzusehen, welche
von den Rauchgasen 18 unterspült und von diesen erwärmt werden.
Wie bekannt, ist der Wärmeübergangskoeffizient α direkt proportional zur sogenann
ten Nußeltschen Kennzahl und zum Wärmeleitkoeffizienten des strömenden Mediums
sowie indirekt proportional zur charakteristischen Abmessung des festen Körpers. Die
Nußeltsche Kennzahl ist weiters eine Funktion der Reynoldsschen, der Prandtlschen
und der Grashofschen Kennzahl sowie ebenfalls der charakteristischen Abmessung des
festen Körpers. Von Einfluß sind dabei unter anderem die Form der Heizfläche, insbe
sondere erweist es sich als günstig wenn die Oberflächen nicht glatt sondern rauh
ausgeführt sind. Die Proportionalität zwischen der Nußeltschen und der Reynoldsschen
Kennzahl ist als direkt anzusehen und wird meist über experimentell bestimmte Glei
chungen beschrieben. Damit ergibt sich, daß je größer die Reynoldssche Kennzahl ist,
um so größer auch die Nußeltsche Kennzahl wird und um so größer ist aufgrund der
direkten Proportionalität zwischen dem Wärmeübergangskoeffizienten α und der Nu
ßeltschen Kennzahl auch der Wärmeübergangskoeffizient. Daraus folgt aber, daß die
Wärmemenge, welche von den Rauchgasen 18 auf die Wandung der Strömungskanäle
100 übertragen wird, um so besser und schneller auf das im Inneren der Strömungskanä
le 100 fließende Fluid übertragen wird, je höher der Wärmeübergangskoeffizient α
und somit je höher die Nußeltsche Kennzahl ist.
Die Nußeltsche Kennzahl ist - wie bereits erwähnt - direkt proportional zur Reynolds
schen Kennzahl und ist zudem von sehr vielen weiteren Faktoren, wie z. B. der
Oberflächenrauhigkeit von Strömungskanälen zusätzlich abhängig. Aus diesem Grunde
werden diese Beziehungen meistens empirisch bestimmt und ist eine Aufzählung an
dieser Stelle zu umfangreich, zudem die entsprechenden Gleichungen in den einschlägi
gen Fachbüchern nachgelesen werden können. Es ist jedoch allgemein bekannt, daß für
eine Reynoldszahl unter 2320 die Strömung des Fluids als laminar gilt und für eine
Reynoldszahl <104 die Strömungen in Strömungskanälen turbulent werden. Für den
Übergangsbereich dazwischen ist eine Einteilung der Strömung in laminar bzw. turbu
lent von verschiedenen Einflüssen abhängig, z. B. Wandrauhigkeit, Einlaufbedingun
gen etc. und muß diese Einteilung vor Ort durch Messungen getroffen werden.
Grundsätzlich gilt jedoch, daß z. B. für kreisförmige Rohre die Reynoldszahl direkt
proportional ist zur Geschwindigkeit, zum lichten Querschnitt der Rohre sowie zur
Dichte des Fluids und indirekt proportional zur Viskosität des Fluids ist. Somit kann
also die Art der Strömung - laminar oder turbulent - durch die Geschwindigkeit des
Fluids die Dimension der Strömungskanäle 100 sowie durch die Art des Fluids beein
flußt werden, so daß somit über die Nußeltsche Kennzahl ebenfalls der Wärmeüber
gangskoeffizient und somit der Wirkungsgrad des Wärmetauscher beeinflußt wird.
Günstig ist es daher, um einen möglichst hohen Wärmeübergang von den Rauchgasen
18 auf das Fluid zu erreichen, in der Wandung der Strömungskanäle ein möglichst gro
ßes Temperaturgefälle herzustellen, wobei dies - wie bereits erwähnt - über die
Faktoren die die Reynoldszahl beeinflussen geschehen kann, also z. B. durch entspre
chend hohe Geschwindigkeit in den Strömungskanälen 100 bzw. durch entsprechende
Auslegung der Strömungskanäle 100. Die Dichte des Fluids bzw. die dynamische Vis
kosität sind beide temperaturabhängig und nehmen üblicherweise mit steigender
Temperatur ab, so daß deren Einfluß durch die direkte bzw. indirekte Proportionalität
zur Reynoldszahl nicht von so großer Bedeutung ist.
Wie bereits erwähnt, spielen weitere Faktoren zur Erzielung turbulenter Strömung in
den Strömungskanälen 100 eine nicht unwesentliche Rolle, so daß es z. B. möglich ist,
durch entsprechend rauhe Oberflächen in den Strömungskanälen 100 bzw. durch diver
se Einbauten in diesen Strömungskanälen 100 das Strömungsprofil des Fluids
zusätzlich in Richtung turbulenter Strömung zu verschieben und kann deshalb dies bei
der Auslegung der Wärmetauscher 29 entsprechend berücksichtigt werden.
Wie bereits an anderer Stelle angeführt, ist die Wärmeübertragung auch durch den rela
tiven Strömungsverlauf des Fluids in bezug auf die Rauchgase 18 zu beeinflussen.
Günstig erweist sich dabei, wenn das Fluid zu den Rauchgasen 18 im Gegenstrom bzw.
Kreuzstrom geführt wird. Für spezielle Fälle sind jedoch auch andere Strömungsverläu
fe wie z. B. Gleichstrom, Querstrom etc. möglich.
Abschließend sei der Ordnung halber darauf hingewiesen, daß in den Zeichnungen ein
zelne Bauteile und Baugruppen zum besseren Verständnis der Erfindung
unproportional und maßstäblich verzerrt dargestellt sind.
Es können auch einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele mit anderen
Einzelmerkmalen von anderen Ausführungsbeispielen oder jeweils für sich allein den
Gegenstand von eigenständigen Erfindungen bilden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7, 8; 9; 10; 11, 12; 13, 14;
15, 16; 17, 18, 19; 20, 21; 22; 23; 24; 25 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von
eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden.
Die diesbezüglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbe
schreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
1
Heizeinrichtung
2
Brennstoff
3
Umgebungsluft
4
Brennraummantel
5
Brennraum-Bodenplatte
6
Brennraum-Deckplatte
7
Brennraum
8
Seitenwand
9
Seitenwand
10
Rückwand
11
Frontwand
12
Durchgangsöffnung
13
Brennraumtüre
14
Rost
15
Verbrennungsrückstand
16
Aufnahmebehälter
17
Verbrennungsluft
18
Rauchgas
19
Durchbruch
20
Einlaßöffnung
21
Rauchgaskanal
22
Rauchgaskanal
23
Auslaßöffnung
24
Rauchgasgebläse
25
Wand
26
Wand
27
Rauchgaskanalwand
28
Rauchgaskanalwand
29
Wärmetauscher
30
Wärmetauscher
31
Wärmetauscherteil
32
Wärmetauscherteil
33
Verbindungssteg
34
Wärmetauscherprofil
35
Wärmetauscherelement
36
Rippen
37
Wärmeaufnahmefläche
38
Wärmeabgabefläche
39
Verkleidungselement
40
Halteelemente
41
Distanz
42
Konvektionsluftkanal
43
Konvektionsluftkanal
44
Aufstandsfläche
45
Deckplatte
46
Konvektionsluft
47
Längsseitenfläche
48
Längsseitenfläche
49
Nut
50
Nut
51
Nutbreite
52
Dicke
53
Stegbreite
54
Nutseitenwand
55
Nutseitenwand
56
Nutgrund
57
Dichtelement
58
Asbestschnur
59
Blechzuschnitt
60
Blechzuschnitt
61
Schamottestein
62
Verteilkanal
63
Durchbruch
64
Durchbruch
65
Sammelkanal
66
Befestigungsmittel
67
Abdeckelement
68
Nut
69
Nut
70
Ausnehmung
71
Stoßstelle
72
Stoßstelle
73
Sammelkanal
74
Sammelkanal
75
Erhebung
76
Erhebung
77
Gelenksverbindung
78
Kupplungsvorrichtung
79
Brennraumgehäuse
80
Distanz
81
Verbindungsleitung
82
Verbindungsleitung
83
Freiraum
84
Aussparung
85
Trennwand
86
Trennwand
87
Rauchgasteilkanal
88
Rauchgasteilkanal
89
Rauchgasrohrstutzen
90
Aussparung
91
Vorratsbehälter
92
Fördervorrichtung
93
Aufnahmeschale
100
Strömungskanal
101
Fördereinrichtung
102
Leitung
103
Energiequelle
104
Steuereinrichtung
105
Temperaturfühler
106
Sammelkanal
107
Sammelkanal
108
Verbindungskanal
109
Strömungssystem
110
Leitung
111
Wärmeabgabevorrichtung
112
Heizungssystem
113
Rauchgaskanal
114
Umlenkblech
115
Länge
116
Gesamtlänge
117
Durchlaß
118
Durchlaß
119
Pfeile
120
Pfeile
121
Rauchgaskanalkammer
122
Isolationsplatten
123
Öffnung
124
Rauchgaskanal
125
Pfeil
126
Brennraumrückwand
127
Mittelteil
128
Nuten
129
Trennwand
Claims (43)
1. Heizeinrichtung mit verbessertem Wirkungsgrad für feste, flüssige oder gas
förmige Brennstoffe, welche einen Brennraummantel aus Seitenwänden, einer
Rückwand und einer Frontwand aufweist und mit einer Brennraum-Bodenplatte und ei
ner Brennraum-Deckplatte einen Brennraum bildet, wobei im Bereich der Seitenwände
und/oder der Rückwand und/oder der Brennraum-Deckplatte ein im wesentlichen paral
lel dazu verlaufender Rauchgaskanal angeordnet ist, dessen Einlaßöffnung über
Durchbrüche im Bereich der Brennraum-Deckplatte mit dem Brennraum verbunden ist
und einer Auslaßöffnung eine Absaugvorrichtung für Rauchgase nachgeordnet ist, da
durch gekennzeichnet, daß in einer Rauchgaskanalwand (27, 28) eines dem Brennraum
(7) nachgeordneten Rauchgaskanals (21, 22) und/oder bei einem zumindest teilweise
durch den Brennraummantel (4) und/oder die Brennraum-Deckplatte (6) gebildeten
Rauchgaskanal (21, 22) in einer vom Brennraummantel (4) und/oder der Brennraum-
Deckplatte (6) distanzierten Rauchgaskanalwand (27, 28) ein die jeweilige Rauchgaska
nalwand (27, 28) durchsetzender und die Oberfläche für den Wärmeübergang
vergrößernder Wärmetauscher (29, 30) angeordnet ist, welcher zumindest teilweise in
den Rauchgaskanal (21, 22) ragt und der restliche Teil des Wärmetauschers (29, 30)
von einer Umgebungsluft (3) der Heizeinrichtung (1) umgeben bzw. umströmt ist und
der Wärmetauscher (29, 30) einen höheren Wärmeleitkoeffizienten als Stahl, Eisen
oder Gußeisen aufweist.
2. Heizeinrichtung mit verbessertem Wirkungsgrad für feste, flüssige oder gas
förmige Brennstoffe, welche einen Brennraummantel aus Seitenwänden, einer
Rückwand und einer Frontwand aufweist und mit einer Brennraum-Bodenplatte und ei
ner Brennraum-Deckplatte einen Brennraum bildet, insbesondere nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß im Brennraum (7) und/oder zumindest einem dem Brenn
raum nachgeordneten Rauchgaskanal (21, 22, 113, 124) ein Wärmetauscher (29, 30)
aus einem Werkstoff mit einem höheren Wärmeleitkoeffizienten als Stahl, Eisen oder
Gußeisen angeordnet ist und daß der Wärmetauscher (29, 30) Teil einen Heizungssy
stems ist, welche zumindest eine Wärmeabgabevorrichtung (111), z. B. einen Radiator
umfaßt.
3. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein der Umgebungsluft (3) zugeordneter Wärmetauscherteil (32)
und ein dem Rauchgas (18) zugeordneter Wärmetauscherteil (31) des Wärmetauschers
(29, 30) über einen Verbindungssteg (33) zu einem einstückigen Wärmetauscherprofil
(34) verbunden sind.
4. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherteile (31, 32) Wärmetauscherelemen
te (35), wie z. B. Rippen (36), pyramidenstumpf- oder pilzförmige Erhebungen (75, 76)
etc. aufweisen.
5. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherelemente (35) in Strömungsrichtung
der Rauchgase (18) verlaufend angeordnet sind.
6. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscherprofil (34) aus Aluminium, Kupfer,
etc. gebildet ist.
7. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsfläche des Verbindungssteges (33) zu
mindest 10% einer Querschnittsfläche eines Wärmetauscherteils (31, 32) in der
gleichen Ebene beträgt.
8. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmeabgabevermögen des der Umgebungsluft (3)
zugeordneten Wärmetauscherteils (32) größer oder gleich ist als ein Wärmeaufnahme
vermögen des dem Rauchgas (18) zugeordneten Wärmetauscherteils (31).
9. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmeabgabefläche (38) bzw. ein Volumen des der
Umgebungsluft (3) zugeordneten Wärmetauscherteils (32) größer oder gleich ist als
eine Wärmeaufnahmefläche (37) bzw. ein Volumen des dem Rauchgas (18) zugeordne
ten Wärmetauscherteils (31).
10. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die der Umgebungsluft (3) zugewandten Oberflächen des
Wärmetauscherteils (32) zumindest teilweise von einem Verkleidungselement (39) ab
gedeckt sind.
11. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verkleidungselement (39) und der Wan
dung mit dem Wärmetauscher (29, 30) ein Konvektionsluftkanal (42, 43) für die
Umgebungsluft (3) gebildet ist.
12. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgaskanal (21, 22) durch abgekantete und im
wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt aufweisende Blechzuschnitte (59, 60) und
zumindest eine weitere Wand (25, 26) der Heizeinrichtung (1) gebildet ist, wobei ein
Steg des Blechausschnittes (59, 60) von der jeweiligen Wand (25, 26) der Heizeinrich
tung (1) distanziert ist.
13. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blechausschnitte (59, 60) gegenüberliegenden Wän
den (25, 26) der Heizeinrichtung (1) zugeordnet sind und die Stege der
Blechausschnitte (59, 60) über die diese verbindende Brennraum-Deckplatte (6) in ih
rer Distanz zueinander gehalten sind.
14. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennraum-Deckplatte (6) den Brennraum (7) teilwei
se begrenzt.
15. Wärmetauscher, insbesondere für eine Heizeinrichtung nach einem oder meh
reren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser durch ein
metallisches Wärmeaustauschprofil (34) mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten, ei
ner großen Wärmeabgabefläche (38) und einer großen Wärmeaufnahmefläche (37)
gebildet ist.
16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme
tauscherprofil (34) durch ein gezogenes oder gegossenes Profil aus Aluminium,
Kupfer, etc. gebildet ist.
17. Wärmetauscher nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das
Wärmetauscherprofil (34) an gegenüber liegenden Längsseitenflächen (47, 48) oder
auch an den Stirnflächen, Nuten (49, 50; 68, 69) aufweist, wobei eine Nutbreite (51)
gleich oder geringfügig kleiner ist als eine Dicke (52) einer den Wärmetauscher (29,
30) aufnehmenden Rauchgaskanalwand (27, 28).
18. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Nutgrund (56) der Nuten (49, 50; 68, 69) mit einem
hitzebeständigen Dichtelement (57), z. B. einer Asbestschnur (58), ausgelegt ist.
19. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wärmetauscherprofile (34) für einen Wärme aufneh
menden Wärmetauscherteil (31) und einen Wärme abgebenden Wärmetauscherteil (32)
zum einstückigen Wärmetauscher (29, 30) zusammengesetzt sind.
20. Wärmetauscher, insbesondere für eine Heizeinrichtung nach einem oder meh
reren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher von
einem Fluid, z. B. Wasser durchströmt wird.
21. Wärmetauscher nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in
zumindest einem Strömungskanal (100) beliebigen Querschnitts, z. B. kreisförmig, qua
dratisch, rechteckig, etc. geführt wird.
22. Wärmetauscher nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmetauscherteile (31, 32) mit dem bevorzugt als Strömungskanal ausgebildeten
Verbindungssteg (33) dicht verbunden sind, z. B. verschraubt, verschweißt, etc.
23. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (100) als Rohrschlange ausgebildet ist mit
bevorzugt horizontaler Hauptausrichtung der Rohre.
24. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Hauptströmungskanal vor und nach jedem Durchtritt durch
die jeweilige Rauchgaskanalwand (27, 28) in mehrere Strömungskanäle aufgeteilt ist.
25. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Teilströmungskanäle zu einem Bündel zusammengefaßt
sind.
26. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Zufuhrleitung für das kalte Fluid in dem der Aufstandsfläche
(44) nähergelegenen Verbindungssteg (33) an dem Wärmetauscherteil (31) und ein
Auslaß in dem durch den der Deckplatte (45) nähergelegenen Verbindungssteg (33) an
geschlossen ist.
27. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß ein geschlossener Kreislauf für das Fluid angeordnet ist.
28. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 27, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Wärmetauscher eine Fördereinrichtung (101), z. B. eine Pum
pe, für das Fluid zugeordnet ist.
29. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 20
bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Strömungskanäle (100) als Rohrlei
tungen beiliegenden Querschnitts aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit,
beispielsweise Aluminium, Kupfer, etc. ausgeführt ist bzw. sind.
30. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des Strömungskanals (100) glatt ausgeführt
ist.
31. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 30, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherteile (31, 32) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 14 bis 18 sowie der Verbindungssteg (33) Bohrungen zur Aufnahme eines
Fluids aufweist und das die Bohrungen in den der Aufstandsfläche (44) bzw. der Deck
platte (45) zugewendeten Bereichen der Wärmetauscherteile (31, 32) zu einem
Hauptströmungskanal zusammengefaßt und mit dem bevorzugt eine Öffnung aufwei
senden Verbindungssteg (33) verbunden sind.
32. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 31, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fluid mit Additiva, beispielsweise einem Korrosionsschutzmit
tel versehen ist.
33. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 32, dadurch
gekennzeichnet, daß die Distanz der Strömungskanäle (100) in den Wärmetauschertei
len (31, 32) zu der mit Rauchgas bzw. Umgebungsluft umströmten Oberfläche der
Wärmetauscherteile (31, 32) bei einer Gesamtbreite der Wärmetauscherteile (31, 32)
von B </= B/2, bevorzugt zwischen B/4 und B/2 beträgt.
34. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Heizeinrichtung (1) zumindest ein fluiddurchströmter
und zumindest ein nicht fluiddurchströmter Wärmetauscher zugeordnet ist.
35. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 34, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Rauchgaskanal (21, 22) und/oder dem Brennraum (7) zumin
dest ein Temperaturfühler zugeordnet ist, der über eine Leitung (102) einer
Steuereinrichtung (104) verbunden ist, die über eine Leitung (102) mit der Förderein
richtung (101) in elektrischen Kontakt steht.
36. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein möglichst großes Volumen im Brennraum (7) mit
fluiddurchströmten Wärmetauschern (29, 30) versehen ist.
37. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die fluiddurchströmten Wärmetauscher (29, 30) im Be
reich der Seitenwände (8, 9) und/oder der Brennraum-Deckplatte (6) und/oder der
Rückwand (10) und/oder der Brennraumbodenplatte angeordnet sind.
38. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Brennraumtüre (13) kein Wärmetauscher
(29, 30) angeordnet ist.
39. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den fluiddurchströmten Wärmetauschern (29,
30) und der Feuerstelle zumindest eine Isolationsplatte (122) aus z. B. Schamotte, Ma
gnesit, Vermiculit etc. angeordnet ist.
40. Heizeinrichtung nach einem oder mehren der vorhergehenden Anspruche,
dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Rauchgaskanal (21, 22, 113, 124) zu
mindest ein Umlenkblech (114) angeordnet ist.
41. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (110) und/oder die Sammelkanäle
(106, 107) und/oder die Leitungen (110), insbesondere deren Durchmesser so bemes
sen ist, daß die Reynoldszahl des darin strömenden Fluids größer 2320, bevorzugt
größer 104 ist.
42. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der Strömungskanäle (100)
und/oder der Sammelkanäle (106, 107) und/oder der Leitungen (110) rauh ausgeführt
ist bzw. sind.
43. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgaskanäle (21, 22, 113, 124) und/oder die lich
ten Querschnitte der Strömungskanäle (100) zusätzliche Einbauten aufweisen, z. B.
Dornen, Zacken oder dgl.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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AT26097 | 1997-02-18 |
Publications (1)
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---|---|
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