DE2707825A1

DE2707825A1 - Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE2707825A1
Application number: DE19772707825
Authority: DE
Inventors: Peter Gavel; Boerje Lundberg
Original assignee: BPA Byggproduktion AB
Current assignee: BPA Byggproduktion AB
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1977-02-23
Publication date: 1977-09-08
Also published as: FI770564A; NO141621B; SE7602176L; NO141621C; NO770566L; GB1578669A; DK147895B; FI61086B; FI61086C; DK77377A; SE405165B

Description

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BPA BYGGPRODUKTION AB, Box 45 126, S-104 30 STOCKHOLM 45, Schweden Heizeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine vorzugsweise für Wohnräume bestimmte Heizeinrichtung mit einer Verbrennungsvorrichtung, vorzugsweise in Form eines geschlossenen Ofens oder eines verschliessbaren, offenen Kamins, welcher an ein Schornsteinrohr angeschlossen ist, sowie Mittel zur Erwärmung von Luft, die die Wärme an die Räume und/oder einen Wärmespeicher übertragen.

Es ist bekannt, offene Kamine mit einem von der Feuerstätte getrennten Raum zu versehen, durch den die Zimmerluftjkreist, um erwärmt zu werden. Ferner ist es schon seit langem bekannt, im Anschluss an eine Feuerstätte und/oder die davon ausgehenden Rauchgaskanäle wärmespeichernde Massen anzuordnen, beispielsweise bei Kachelöfen.

In Einfamilienhäusern des Gruppensiedlungstyps sind offene Kamine sehr beliebt, wahrscheinlich weil die offene Flamme aufs Gemüt wirkt und man sich vorstellt, der offene Kamin biete gleichzeitig einen gewissen Wärmezuschuss.

Ein offener Kamin wirkt bekanntlich grösstenteils durch Wärmestrahlung und gibt nur einen geringen Teil seiner Wärme an die Zimmerluft ab. Er ist deshalb ein ausserordentlich unwirtschaftliches Heizmittel, und man hat sogar festgestellt, dass gewisse Kamintypen einen negativen Wärmezuschuss geben, da ihre einwandfreie Funktion einen allzu grossen Luftüberschuss verlangt.

Diese Einsicht ist nicht neu, und es gibt heute verschiedene Arten von Zusatzeinrichtungen, in denen die Zimmerluft umgewälzt und erwärmt wird, so dass der Kamin einen höheren Wirkungsgrad bekommt.

Offene Kamine, die mit derartigen Zusatzeinrichtungen versehen sind, haben jedoch weiterhin den Nachteil, dass ihre Wärmeabgabe an die Zimmerluft aufhört, sobald das Feuer ausgeht.

Kachelöfen u.dgl. haben ein gewisses Wärmespeicher-

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vermögen, indem die die Rauchgaskanäle bildende Mauerung Wärme speichert, die nach dem Erlöschen des Feuers dem Raum, in dem der Kamin steht, zugute kommen kann. Ein Kachelofen hat jedoch ein begrenztes Wärmespeichervermögen und kann nur während verhältnismässig kurzer Zeit eine zum Warmhalten des Raumes hinreichende Wärmemenge abgeben. Auch ist es nicht möglich, die Wärmeabgabe des Kachelofens einzuregeln, sondern diese erfolgt unkontrollierbar nach dem Erlöschen des Feuers.

Die begrenzte Leistung und der Umstand, dass die Wärmeabgabe nicht eingeregelt werden kann, bedeuten, dass der Kachelofen nicht imstande ist, eine Wärmemenge aufzuspeichern, die wesentlich grosser ist als die von einem offenen Feuer dargebotene Wärmemenge.

Ein Kachelofen ist heutzutage keine realistische Alternative für normale Einfamilienhäuser, da sich die Baukosten hierdurch unangemessen höher stellen würden. Ausserdem ist der Betrieb eines Kachelofens ziemlich umständlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in hohem Grade flexibel aufbaubare Heizeinrichtung zu schaffen, die gleichzeitig wie sie als offener Kamin dienen kann, d.h. eine auf das Gemüt wirkende Funktion hat, als einzige oder zusätzliche Wärmequelle benutzt werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, mit der man dem zu erwärmenden Raum die erforderliche Wärme in einer genau einregelbaren Weise zuführen kann, so dass die Wärme während verhältnismässig langer Zeit gespeichert und je nach Bedarf an den Raum abgeben werden kann. Die erfindungsmässige Einrichtung bietet vollständige Wahlfreiheit sowohl während der Feuerungs- oder Wärmeaufnahmeperiode wie auch während der Wärmeabgabeperiode. Durch zweckdienliche Anpassung der Feuerungs- oder Wärmeaufnahmeperiode und der Feuerungsintensität kann man eine für eine vorbestimmte Erwärmungsperiode bemessene Wärmespeicherung zustandebringen.

Bei Feuerungsanlagen, wo man zum Ableiten der Rauchgase den natürlichen Zug ausnutzt, müssen die Rauchgase eine gewisse Temperatur halten, da sonst der thermische Auftrieb derart gering wird, dass die Verbrennung gestört wird und man

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die Gefahr läuft, dass Rauchgase in den die Feuerungsanlage enthaltenden Raum eindringen. Eine allzu niedrige Rauchgastemperatur hat ausserdem den Nachteil, dass der Taupunkt der Rauchgase unterschritten werden kann, was zur Folge hat, dass bereits im Schornstein Wasserdampf in den Rauchgasen kondensiert und hierdurch Rostschäden oder Schäden an der Mauerung verursachen kann.

Eine weitere wichtige Aufgabe der Erfindung ist, eine Einrichtung zu schaffen, die die Wärme der Feuerungsanlage und die davon herrührenden Rauchgase maximal ausnutzt, gleichzeitig wie man die Rauchgasableitung völlig beherrscht.

Diese Aufgaben werden erfindungsmässig dadurch gelöst, dass längs zumindest eines Teils des nicht isolierten Schornsteinrohres der Verbrennungsvorrichtung ein von aer die Wärme tragenden Luftdurchströmter Wärmeaufnahmeraum vorgesehen ist, und dass ein die Luft durch diesen Raum förderndes Gebläse mit Regelgliedern versehen ist, die im Verhältnis zu der in zweckdienlicher Weise abgefiihlten Temperatur der Rauchgase die die Wärmeaufnahme bewirkende Luftförderung durch den Wärmeaufnahmeraum einem zum Aufrechterhalten des zweckdienlichen Verbrennungsverlaufs, Zuges und Taupunktes der Rauchgase geeigneten Niveau anpassen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsmässigen Heizeinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Wärmeerzeuger in Form eines offenen Kamins in Vorderansicht,

Fig. 2 den Kamin teilweise im Schnitt,

Fig. 3 den Kamin mit seinen Rauchgas- und Luftkanälen in Seitenansicht und im Schnitt,

Fig. 4 den Kamin in Draufsicht mit dem Rauchgaskanal im Schnitt,

Fig. 5 den Kamin in waagerechtem Schnitt,

Fig. 6 schematisch und in kleinerem Massstab nur den Wärmespeicher in perspektivischer Ansicht und mit abgenommenem Deckel, und

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Fig. 7 den Wärmespeicher im Schnitt. Die Heizeinrichtung oder der Kamin 1 besitzt eine Feuerstätte 2, die mittels zweckdienlicherweise aus hitzebeständigem Glas gefertigter Türen 3 verschlossen werden kann. Zwischen den die Feuerstätte umschliessenden Wänden 4 und dem Aussenmantel 5 des Kamins 1 befindet sich ein Durchströmungsraum 6 für den Wärmeträger, im vorliegenden Falle Luft. Der genannte Raum, der von der Feuerstätte und einer Trennwand 4'in zwei Teile 6¹ und 6" unterteilt ist, steht unten in Verbindung mit zwei dem Kamin als Beine dienenden Kanälen 7 und 8, von denen der eine den Einlauf und der andere den Auslauf bildet. Die Wärmekanäle 7 und 8 gehen von der jeweiligen Mündung im Wärmespeicher aus, der in seiner Gesamtheit mit 9 bezeichnet ist.

Fig. 6 und 7 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines Wärmespeichers. Der Wärmespeicher 9 besteht aus einem aus zweckdienlichem Werkstoff gefertigten Kasten 10, der zwecks Verhinderung von Wärmeverlusten an die Umgebung gut isoliert ist. Der Kasten besitzt eine Anzahl im Zickzack versetzter Zwischenwände sowie Ein- und Auslaufstutzen 11 und 12. Eine mittlere Wand 13 unterteilt den Kasten in zwei Hälften, und jede Hälfte ist durch eine vom Deckel 14 herabhängende Zwischenwand 15 und zwei vom Boden 16 hochragende Zwischenwände 17 in vier Teile unterteilt. Die beiden Kastenhälften stehen durch eine Ausnehmung 18 im unteren, von den Ein- und Ausläufen am weitesten abgelegenen Teil der Zwischenwand 13 miteinander in Verbindung. Der Speicherkasten ist mit Makadam, Stein oder ähnlichem Material mit guten Wärmespeichereigenschaften ausgefüllt.

Die von den Beinen des Kamins gebildeten Kanäle 7 und 8 stehen über in beliebiger "Weise anbringbare und in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutete Kanäle 19 und 20 in Verbindung mit den Ein- und Auslaufstutzen des Speichers. Im Kanal 19, über den der Kamin vom Speicher 9 mit Luft versorgt wird, befindet sich ein Gebläse 21, das mit Steuermitteln zur Leistungseinregelung versehen ist, wie im folgenden näher erklärt ist.

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Der Kamin ist zwecks Maximierung seiner Wärmeabgabe mit einem als Wärmeaustauscher dienenden Schornstein versehen.

Von der Feuerstätte erstreckt sich ein Schornsteinrohr 22 durch den Schornsteinmantel 23 nach oben. Das Schornsteinrohr besitzt zwei Flansche 24, die sich über den grössten Teil der Länge des Schornsteinmantels erstrecken. Wie aus Fig. 1 und 4 ersichtlich, unterteilen die Flansche 24 zusammen mit dem Schornsteinrohr 22 das Innere des Schornsteinmantels in zwei Räume 25' und 25", die oben über der Oberkante 26 der Flansche 24 miteinander in Verbindung stehen. Unten sind die beiden Räume mit je einem der beiden durch die Zwischenwand 4' gebildeten Räume 6' und 6" des Kamins verbunden.

Wenn im Kamin 1 gefeuert wird, strömt die Luft mit ' Hilfe des Gebläses 21 durch die Kanäle 19 und 7, durch den Raum 6' im Kamin, die Räume 25' und 25" im Schornstein und durch den Raum 6" im Kamin, wobei sie erwärmt wird, und dann weiter durch die Kanäle 8 und 20 zum Wärmespeicher 9. Auf ihrem Weg durch die Masse des Speichers gibt die Luft ihre Wärme an die Masse ab, wonach sie dem Kamin zur erneuten Erwärmung wieder zugeführt wird.

Wenn nach beendeter Feuerung der Raum erwärmt werden soll, können an den Kaminbeinen vorgesehene Ventilklappen 27 und 28 oder Ventilklappen 29 am Schornsteinmantel 23 geöffnet werden, so dass die Luft über das Kanalsystem durch den Raum und durch die Wärmespeichermasse kreisen kann. Die Masse im Wärmespeicher gibt dabei Wärme an die Luft ab, die während ihres Kreislaufs zwischen dem Raum und dem Speicher Wärme vom Speicher zum Raum befördert.

Die Feuerstätte 4 des Wärmeerzeugers besteht aus einem geschlossenen Kasten, dessen Seitenwände aus gewelltem Werkstoff gefertigt sind, um die wirksame Wärmeabgabefläche zu vergrössern. Am Boden des Kastens befindet sich ein Rost 30, der mit einem Raum 31 in Verbindung steht, der einen Aschenbehälter 32 enthält.

Das Schornsteinrohr 22 ist in herkömmlicher Weise mit der Feuerstätte an deren am höchsten liegenden Teil verbunden.

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Ein nach unten verlängerter Teil 22· des Schornsteinrohres erstreckt sich jedoch längs der Rückseite der Feuerstätte 2' und mündet in den für den Aschenbehälter bestimmten Raum 31. Am oberen Teil der Feuerstätte befindet sich ein Schieber 33, mit dem die Verbindung nach oben zwischen der Feuerstätte und dem Schornsteinrohr 22 gesperrt werden kann. Vorausgesetzt, dass im Kamin gefeuert wird, werden die Verbrennungsgase dabei nach unten über den Rost 30, den Raum 31 und den verlängerten Teil 22" des Schornsteinrohres abgezogen. Die Anordnung der umsteuerbaren Rauchgasrichtung von der Feuerstätte wird in erster Linie dann benutzt, wenn der Kamin mit offenen Türen zum Zubereiten von Grillspeisen benutzt wird, so dass die Speisen nicht durch Russ verschmutzt werden.

Die Feuerstätte arbeitet vorzugsweise mit von aussen her zugeführter Luft und besitzt deshalb eine besondere Luftzufuhreinrichtung. Um die erstrebte Wirtschaftlichkeit zu erzielen, müssen die Türen 3 während der Feuerung geschlossen sein. Dadurch dass die Türen aus Glas gefertigt sind, wird die Strahlungswärme trotzdem der Umgebung zugute kommen.

Die Verbrennungsluft wird durch einen Kanal 34 herbeigeführt, der in den Raum 31 für den Aschenbehälter mündet, von wo die Verbrennungsluft durch den Rost der Feuerstätte zugeführt wird.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, erstrecken sich vom Aschenbehälterraum auf beiden Seiten der Feuerstättenöffnung 2 Schlitze oder öffnungen aufweisende, senkrechte Kanäle 35, durch die die Feuerstätte mit zusätzlicher Luft versorgt werden kann. Die dort ausströmende Luft hat u.a. zum Zweck, die Feuerstättentüren 3 zu kühlen und die Verbrennung sicherzustellen, falls der Luftweg durch den Rost infolge einer Aschenanhäufung blockiert sein sollte.

Um einen wirksamen Zug zu schaffen und ein allzu starkes Abkühlen der Rauchgase zu verhindern, ist es wichtig, dass die Wärmerückgewinnung von insbesondere dem Schornsteinrohrteil nicht soweit getrieben wird, dass die Rauchgastemperatur sich dem Taupunkt nähert oder diesen unterschreitet d.h. diejenige Temperatur, bei der Kondenswasser ausfällt.

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Dadurch dass das Gebläse 21 mit Regelgliedern 36 ausgerüstet ist, kann die durch den Kamin und den Schornsteinmantel gehende Luft sowie auch deren Geschwindigkeit eingeregelt werden. Das Regelglied 36 wird von einem Thermostat 37 gesteuert, der die Rauchgastemperatur abfühlt und eine dementsprechende Gebläseleistung wählt, so dass unabhängig von der Feuerungsintensität eine geeignete Rauchgastemperatur aufrechterhalten wird.

Es leuchtet ein, dass an die Kanäle 6 und 7 bzw. 19 und 20 Leitungs- und Kanalsysteme zur Förderung von erwärmter oder gekühlter Luft zu und von verschiedenen Wohnräumen angeschlossen werden können.

Der Kamin kann selbstverständlich auch als Wärmequelle zur direkten Beheizung benutzt werden, wobei die Luft durch die Klappen an den Kaminbeinen einströmt und durch die Klappen vom Schornsteinrohr ausströmt, wobei das Regelglied die ausnehmbare Wärmemenge bestimmt.

Die in der Zeichnung veranschaulichte Ausbildung des Kamins, des Kanalsystems und des Speichers ist nur als eine bevorzugte Ausführungsform zu betrachten, und es leuchtet ein, dass in der Ausbildung von Kamin und Schornstein vielerlei Abänderungen möglich sind. Wichtig ist, dass sie Räume umfassen, durch die Luft zur gleichzeitigen Erwärmung strömen kann.

Das an den Speicher angeschlossene Kanalsystem kann gleichzeitig sowohl zur Wärmeaufnahme als auch zur Wärmeabgabe benutzt werden, aber es ist selbstverständlich auch möglich, völlig oder teilweise getrennte Systemeanzuordnen.

Es sei erwähnt, dass der Wärmespeicher auch Material enthalten kann, das seinen Aggregatzustand ändert, wie gewisse Salze, die beim Erhitzen und bei der Wärmeaufnahme schmelzen und beim Abkühlen und der Wärmeabgabe wieder erstarren.

Wie oben erwähnt, kann die Heizeinrichtung als einzige Wärmequelle benutzt werden, aber ihre wichtigste Verwendung ist als zusätzliche Wärmequelle in elektrisch beheizten Gebäuden. Es ist bekannt, dass elektrische Heizsysteme, die zum

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Erwärmen von Wärmespeichern mit Nachtstrom (Niedertarifzeit) arbeiten, wesentlicher billiger sind als direkte Heizsysteme· Ein wichtiger Anwendungsbereich der erfindungsmässigen Heizeinrichtung ist also gerade ihr Einsatz als zusätzliche Wärmequelle in Gebäuden mit derartigen, elektrisch beheizten Speichersystemen. Dadurch dass der Speicher mit geeigneten, elektrischen Heizkörpern versehen wird, kann einer und derselbe Speicher sowohl zur elektrischen Beheizung als auch zur Beheizung durch Feuerung benutzt werden.

In Kombination mit elektrischen Heizsystemen kann dl.e erfindungsmässige Heizeinrichtung in einer wirtschaftlichen Weise ausgenutzt werden, da man, wenn die Heizleistung des während der Nacht geladenen Speichers abzunehmen beginnt, die Heizeinrichtung feuern kann und somit eine geeignete Raumtemperatur erhält, ohne dass man das elektrische Netz während der Hochtarifzeit zu belasten braucht.

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Patentansprüche

I 1J Heizeinrichtung, vorzugsweise für Wohnräume, mit einer Verbrennungsvorrichtung, vorzugsweise in Form eines geschlossenen Ofens oder eines verschliessbaren offenen Kamins, welcher an ein Schornsteinrohr angeschlossen ist, sowie Mittel zur Erwärmung von Luft, die die Wärme an die Räume und/oder einen Wärmespeicher übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass längs zumindest eines Teils des nicht isolierten Schornsteinrohres (22) der Verbrennungsvorrichtung ein von der die Wärme tragenden Luft durchströmter Wärmeaufnahmeraum vorgesehen ist, und dass ein die Luft durch diesen Raum förderndes Gebläse (21) mit Regelgliedern (36, 37) versehen ist, die im Verhältnis zu der in zweckdienlicher Weise abgefühlten Temperatur der Rauchgase die die Wärmeaufnahme bewirkende Luftförderung durch den Wärmeaufnahmeraum einem zum Aufrechterhalten des zweckdienlichen Verbrennungsverlaufs, Zuges und Taupunktes der Rauchgase geeigneten Niveau anpassen.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine verschliessbare Feuerstätte (2) besitzt, die von weiteren, vom Verbrennungsraum völlig getrennten Durchströmungsräumen (6', 6") für die zur erwärmende Luft, umgeben ist, und dass sie Mittel (34) zur Zufuhr von Verbrennungsluft von aussen her aufweist.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Abstand von der Verbrennungseinrichtung angebrachte Speicher (9) aus einer luftdurchlässigen Masse besteht, vorzugsweise Makadam in einem isolierten und durch eine Anzahl Zwischenwände (13,15,17) unterteilten Raum (10), und dass die Zwischenwände derart angebracht sind, dass ein langer Förderweg bestimmter Querschnittsfläche erhalten wird.
4. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Feuerstätte ausser dem herkömmlichen, oben angebrachten Schornsteinrohr (22) ein von einem geschlossenen Raum (31) unter dem Rost (30) ausgehender Rauchgaskanal (22') vorgesehen ist, der mit dem Schornsteinrohr (22) zusammen-

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läuft, und dass am oberen Teil der Feuerstätte (4) ein Schieber (33) angebracht ist, durch den das Schornsteinrohr absperrbar ist, um eine Rauchgasausströmung nach unten durch den Rost (30) und den darunter liegenden Raum (31) sowie den Rauchgaskanal (22*) zum Schornsteinrohr zu erzwingen.

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