DE202021106671U1

DE202021106671U1 - Pelletofen mit Generator

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Publication number: DE202021106671U1
Application number: DE202021106671.7U
Authority: DE
Original assignee: Kleining & Co Kg GmbH
Current assignee: Kleining & Co Kg GmbH
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2031-12-08
Also published as: DE102022132344A1

Abstract

Pelletofen,
mit einem Feuerraum,
einem Vorratsbehälter, der dazu bestimmt ist, Brennstoffpellets aufzunehmen,
und mit elektrischen Verbrauchern
• in Form einer elektrisch angetriebenen Fördereinrichtung, die dazu bestimmt ist, Brennstoffpellets in den Feuerraum zu fördern,
• und / oder in Form einer die Fördereinrichtung steuernden elektronischen Steuerung
• und / oder und in Form eines Gebläses, das dazu bestimmt ist, Luft in den oder aus dem Feuerraum zu fördern, dadurch gekennzeichnet,
dass der Pelletofen einen thermoelektrischen Generator aufweist,
sowie eine elektrische Schaltung in der Art, dass elektrische Verbraucher des Pelletofens durch die vom thermoelektrischen Generatorerzeugte elektrische Energie betreibbar sind.

Description

Die Neuerung betrifft einen Pelletofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßer Pelletofen ist aus der Praxis bekannt. Im Unterschied zu den sogenannten stromlosen Pelletöfen ermöglichen die elektrischen Verbraucher einen komfortablen, automatischen Betrieb des Pelletofens, z.B. dadurch, dass automatisch Brennmaterial in Form von Holzpellets nachgefördert wird. Eine elektrische Steuerung ermöglicht es, eine Wunschtemperatur einzustellen und überwacht die tatsächlich erzeugte Temperatur, so dass der Pellets-Nachschub bedarfsgerecht erfolgen kann. Die elektronische Steuerung ermöglicht es auch, ein Tages- oder Wochenprofil zu hinterlegen, so dass beispielsweise über den Tag oder die Woche unterschiedliche Temperaturniveaus automatisch erreicht und gehalten werden können. Ein elektrisches Gebläse kann dazu dienen, die für die Verbrennung erforderliche Frischluft dem Pelletofen zuzuführen oder Warmluft aus dem Pelletofen abzuführen.
Die gattungsgemäßen Pelletöfen dienen üblicherweise nicht als alleinige Heizeinrichtungen der Beheizung von Wohnräumen, sondern vielmehr als ergänzende Heizeinrichtung. Sie werden üblicherweise sichtbar, als freistehender Ofen in einem Wohnraum aufgestellt. Da die Pelletöfen integrierte Brennstoffspeicher aufweisen, nämlich Behälter, die einen gewissen Vorrat an Pellets aufnehmen können, sind Versorgungsleitungen von außen grundsätzlich - nämlich für den eigentlichen Brennbetrieb - nicht erforderlich, wie dies ja auch von den stromlosen Pelletöfen bekannt ist. Für die elektrischen Verbraucher erfordern die gattungsgemäßen Pelletöfen eine elektrische Zuleitung.
In einigen Fällen ist zufällig oder bei der Planung eines neuen Raumes bzw. bei der Renovierung eines vorhandenen Raumes der erforderliche elektrische Anschluss in unmittelbarer Nähe des Aufstellungsorts des Pelletofens vorhanden, so dass die elektrische Zuleitung zum Pelletofen problemlos ermöglicht werden kann. In vielen anderen Fällen jedoch kann die elektrische Zuleitung problematisch sein: sie kann als ästhetisch störend empfunden werden, oder sie kann aus Sicherheitsgründen als Stolperfalle unerwünscht sein, oder sie kann für eine verdeckte Verlegung einen erheblichen Arbeit- und Kostenaufwand verursachen.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Pelletofen dahingehend zu verbessern, dass dieser einen möglichst geringen Installationsaufwand am Aufstellungsort erfordert.
Diese Aufgabe wird durch einen Pelletofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, den automatischen und komfortablen Betrieb eines mit elektrischen Verbrauchern ausgestatteten Pelletofens beizubehalten, die dazu erforderliche Energie jedoch autark im Ofen selbst zu erzeugen. Auf diese Weise ist keine Zuführung externer elektrischer Energie erforderlich und auf die Verlegung einer elektrischen Anschlussleitung zur Energieversorgung des Pelletofens kann verzichtet werden. Vorschlagsgemäß wird die elektrische Energie im Pelletofen selbst erzeugt, und zwar mithilfe eines thermoelektrischen Generators, der in an sich bekannter Weise aufgrund einer Temperaturdifferenz elektrische Energie erzeugt. Eine elektrische Schaltung dient dazu, die vom Generator erzeugte elektrische Energie so aufzubereiten und zu verteilen, dass der jeweils benötigte elektrische Verbraucher, ggf. auch zwei oder mehrere elektrische Verbraucher gleichzeitig, mittels dieser Energie betrieben werden kann.
Da fachkundigen Erkenntnissen zufolge davon auszugehen ist, dass das deutsche Stromnetz zunehmend instabiler werden wird, ist ein autarker Betrieb der sehr effizienten und sauberen elektrisch betriebenen Pelletöfen vorteilhaft, weil auf diese Weise auch in Zeiten, in denen das öffentliche Netz ausfällt, ein Betrieb des Pelletofens und so die Erwärmung von Räumlichkeiten gesichert werden kann.
In einer als vorteilhaft erachteten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, die überschüssige Energie, die nicht durch die internen Verbraucher abgenommen wird, zu speichern, beispielsweise in einer wiederaufladbaren Batterie. Diese gespeicherte Energie kann dazu dienen, den Standby-Modus des Pelletofens und später die erneute Zündung des Pelletofens zu ermöglichen, bis die thermoelektrischen Generatoren wieder ausreichend Strom für die internen Verbraucher erzeugen. Dies kann beispielsweise beim Anfahren des Pelletofens genutzt werden, um von Anfang an die elektrischen Verbraucher des Pelletofens betreiben zu können, wenn z.B. die Fördereinrichtung Pellets in den Feuerraum fördert, ggf. ein Frischluftgebläse betrieben wird, elektrische Energie zum Zünden einer Flamme benötigt wird und die elektronische Steuerung läuft, und während die Temperatur im Pelletofen noch so niedrig ist, dass keine ausreichende elektrische Energie zum Betrieb des Pelletofens mittels des Generators erzeugt werden kann.
In einer Ausgestaltung des Pelletofens kann vorgesehen sein, dass die erzeugte elektrische Energie unmittelbar an den oder die Verbraucher geleitet wird, oder im Falle eines Energieüberschusses in den elektrischen Energiespeicher eingespeichert wird, und dass die elektrische Schaltung dementsprechend ausgestaltet ist, um die erzeugte elektrische Energie wahlweise den Verbrauchern oder dem Energiespeicher zuzuleiten.
In einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Schaltung in der Art ausgestaltet ist, dass die erzeugte elektrische Energie stets in den Energiespeicher eingespeichert wird und die zum Betrieb der Verbraucher erforderliche Energie stets aus dem Energiespeicher entnommen wird.
Ein hohes Temperaturniveau und ein entsprechend steiler Temperaturgradient zur Umgebungstemperatur ermöglichen eine hohe Energieausbeute des thermoelektrischen Generators. Eine erste, sogenannte heiße, Oberfläche des Generators kann daher vorteilhaft an einen heißen Bereich des Pelletofens thermisch angekoppelt sein, und eine zweite, sogenannte kalte, Oberfläche des Generators dient als Kühlfläche, die beispielsweise an die Raumluft thermisch angekoppelt ist, z.B. Mit Hilfe von Kühlrippen oder dergleichen.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Generator außen an einer Wand des Feuerraums angeordnet ist und thermisch an diese Wand angekoppelt ist, so dass die Wärme von der Wand in den Generator eingeleitet wird. Im Feuerraum wird das höchste Temperaturniveau des Pelletofens erreicht, so dass eine dementsprechend hohe Energieausbeute mittels des Generators ermöglicht werden kann.
In einer Ausgestaltung kann der Generator außen an einer Wand angeordnet und thermisch daran angekoppelt sein, die einen Abschnitt des Pelletofens begrenzt, der typischerweise oberhalb des Feuerraums angeordnet ist und in welchem das Rauchgas mehrfach umgelenkt wird, um möglichst viel der im Feuerraum erzeugten Wärmeenergie nutzbar zu machen. Die Anordnung des Generators an einer Wand der Rauchgasumlenkung ermöglicht die Verwendung von thermoelektrischen Generatoren, die aufgrund der verwendeten Materialien den hohen Temperaturen, die im Bereich des Feuerraums erzeugt werden, nicht ausgesetzt werden können.
Bei der thermischen Ankopplung des Generators an entweder den Feuerraum oder die Rauchgasumlenkung kann in Abhängigkeit davon, welchen Höchsttemperaturen der Generator ausgesetzt werden darf, eine thermische Senke zwischen dem Generator und dem Bauteil des Pelletofens vorgesehen sein, an welches der Generator thermisch angekoppelt ist, so dass durch die thermische Ankopplung zwar der Betrieb des Generators ermöglicht wird, aufgrund der thermischen Senke der Generator jedoch vor einer unzulässigen Überhitzung geschützt ist.
Die Anordnung des Generators innerhalb des Pelletofens unterstützt eine möglichst einfache Installation des Pelletofens und eine abgeschlossene optische Erscheinung des Pelletofens, die z.B. in Wohnräumen gewünscht sein kann. Um jedoch möglichst viel elektrische Energie aus der im Ofen erzeugten Wärme gewinnen zu können, kann in einer Ausgestaltung allerdings auch vorgesehen sein, dass ein thermoelektrischer Generator im Bereich eines Rauchgasrohrs angeordnet ist. Wenn beispielsweise ein metallisches Ofenrohr von dem Pelletofen bis zu einem gemauerten Kaminzug verläuft, kann dieses Ofenrohr beispielsweise doppelwandig ausgestaltet sein, so dass der Generator mit seiner heißen Oberfläche thermisch an das innere Rohr und mit seiner kalten Oberfläche thermisch an das äußere Rohr angekoppelt sein kann. Elektrische Zuleitungen können optisch verdeckt in dem Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr zum Pelletofen verlaufen.
In einer Ausgestaltung kann der Pelletofen wasserführend ausgestaltet sein. Zusätzlich zu den bereits erwähnten elektrischen Verbrauchern kann in diesem Fall eine Wasserpumpe vorgesehen sein, um eine Zwangszirkulation des Wassers zu ermöglichen. Auch diese Wasserpumpe kann mittels der vom Generator erzeugten Energie betrieben werden, wobei in diesem Fall vorgesehen ist, dass die elektronische Steuerung die Wasserpumpe als elektrischen Verbraucher in das automatische Ofen-Management einbezieht.
In einer Ausgestaltung kann der Pelletofen dazu dienen, nicht nur den Raum zu beheizen, in welchem er ausgestaltet ist. In dieser sogenannten kanalisierbaren Ausgestaltung weist der Ofen erstens Anschlussmittel auf, die zum Anschluss einer Warmluftleitung an den Pelletofen dienen, sowie zweitens ein Warmluftgebläse, welches dazu dient, die im Pelletofen erzeugte Warmluft durch die Warmluftleitung in den anderen Raum zu fördern.
Mit zunehmender Heizleistung, für welche der Pelletofen konstruktiv ausgelegt ist, steigt die thermisch erzeugbare elektrische Leistung stärker an als der Energiebedarf der elektrischen Verbraucher des Pelletofens. Das Einspeichern überschüssiger elektrische Energie ist in diesem Fall, über eine bestimmte Reserve hinaus, die zum Anfahren des Ofens genutzt werden kann, nicht erforderlich. Daher kann in diesem Fall der Pelletofen Anschlussmittel aufweisen die dazu dienen, elektrische Energie aus dem Pelletofen an externe elektrische Verbraucher abzugeben. Wenn das Gebäude, in welchem der Pelletofen betrieben wird, eine Photovoltaik-Anlage aufweist, und wenn die PV-Anlage einen elektrischen Energiespeicher umfasst, kann die im Pelletofen erzeugte elektrische Energie beispielsweise in diesen Energiespeicher der PV-Anlage eingespeichert werden.
In einer Ausgestaltung kann aber auch vorgesehen sein, die elektrische Energie zu einem externen Transformator und / oder Wechselrichter zu übertragen, so dass beispielsweise in demselben Gebäude vorhandene elektrische Verbraucher mit Netzspannung betrieben werden können. Beispielsweise könnte der übererzeugte Strom über eine häusliche Steckdose in das heimische Stromnetz eingebracht werden, um Grundverbraucher im Haushalt mit zu bedienen.
Alternativ dazu kann in einer anderen Ausgestaltung vorgesehen sein, den Transformator und / oder Wechselrichter im Pelletofen unterzubringen, so dass der Pelletofen selbst Netzspannung bereitstellen kann und in diesem Fall die Anschlussmittel als Netzspannungs-Steckdose ausgestaltet sind. Elektrische Verbraucher, die in der Nähe des Pelletofens installiert sind, z.B. eine Leuchte, ein TV Gerät oder dergleichen, können in diesem Fall zur Energieversorgung an den Pelletofen angeschlossen werden.
Um elektrische Verluste bei der Verwendung der im Pelletofen erzeugten elektrischen Energie möglichst gering zu halten, kann vorgesehen sein, den erzeugten Gleichstrom nicht in Wechselstrom umzuwandeln, sondern vielmehr Gleichstromverbrauchern zur Verfügung zu stellen, so dass elektrische Kleinverbraucher wie z.B. Geräte der Unterhaltungselektronik, die ansonsten mit einem Netzteil betrieben werden, direkt mit dem erzeugten Gleichstrom betrieben werden können, oder so dass wiederaufladbare Batterien tragbarer Geräte, z.B. Handys, Tablets, Notebook und dergleichen mit der im Pelletofen erzeugten und entsprechend transformierten elektrischen Energie aufgeladen werden können. Die elektrische Schaltung kann beispielsweise unterschiedliche, wählbare Gleichspannungen bereitstellen, und die Anschlussmittel können unter anderem z.B. als USB-Anschluss ausgestaltet sein.

Claims

Pelletofen, mit einem Feuerraum, einem Vorratsbehälter, der dazu bestimmt ist, Brennstoffpellets aufzunehmen, und mit elektrischen Verbrauchern • in Form einer elektrisch angetriebenen Fördereinrichtung, die dazu bestimmt ist, Brennstoffpellets in den Feuerraum zu fördern, • und / oder in Form einer die Fördereinrichtung steuernden elektronischen Steuerung • und / oder und in Form eines Gebläses, das dazu bestimmt ist, Luft in den oder aus dem Feuerraum zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass der Pelletofen einen thermoelektrischen Generator aufweist, sowie eine elektrische Schaltung in der Art, dass elektrische Verbraucher des Pelletofens durch die vom thermoelektrischen Generatorerzeugte elektrische Energie betreibbar sind.
Pelletofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pelletofen einen elektrischen Energiespeicher aufweist, und die elektrische Schaltung in der Art ausgestaltet ist, dass die vom thermoelektrischen Generatorerzeugte elektrische Energie in den Energiespeicher eingespeichert wird.
Pelletofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung in der Art ausgestaltet ist, dass die vom thermoelektrischen Generatorerzeugte elektrische Energie wahlweise in den Energiespeicher eingespeichert oder den elektrischen Verbrauchern zugeführt wird.
Pelletofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung in der Art ausgestaltet ist, dass die vom thermoelektrischen Generator erzeugte elektrische Energie in den Energiespeicher eingespeichert wird und zum Betrieb der elektrischen Verbraucher aus dem Energiespeicher entnommen wird.
Pelletofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator außen an einer Wand des Feuerraums angeordnet und thermisch an die Wand angekoppelt ist.
Pelletofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator außen an einer Wand angeordnet und thermisch an die Wand angekoppelt ist, die einen Bereich der Rauchgasumlenkung des Pelletofens umgibt.
Pelletofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pelletofen wasserführend ausgestaltet ist und eine Wasserpumpe als elektrischen Verbraucher aufweist.
Pelletofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pelletofen in der Art kanalisierbar ausgestaltet ist, dass er Anschlussmittel aufweist, die zum Anschluss des Pelletofens an eine Warmluftleitung bestimmt sind, und dass der Pelletofen ein Warmluftgebläse als elektrischen Verbraucher aufweist.
Pelletofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pelletofen Anschlussmittel aufweist, die zum Anschluss des Pelletofens an einen externen Transformator und / oder Wechselrichter bestimmt sind.
Pelletofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pelletofen einen Transformator und einen Wechselrichter aufweist, sowie damit verbundene, als Netzspannungs-Steckdose ausgestaltete Anschlussmittel aufweist.