DE2803388C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kombinierten Konvektions- und Wär­ mespeicherofen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Wärmespeicheröfen arbeiten derart, daß ein Wärmespeicher mit billigem Nachtstrom aufgeheizt wird, wobei der Wärmespeicher ei­ nen Speicherblock aus wärmeabsorbierendem Material - gewöhnlich Beton - aufweist. Während des Tages wird die Stromzufuhr unter­ brochen, und der Wärmespeicherblock gibt die gespeicherte Wär­ me an die Umgebung ab.

Ein Nachteil solcher Wärmespeicheröfen besteht darin, daß sie schwierig zu regulieren sind. Wenn Hochleistungs-Wärmespeicher­ öfen verwendet werden und eine erhebliche Wärmemenge während der Nacht gespeichert wird, dann ist die Temperatur des Wärmespei­ chers am Morgen sehr hoch, und eine beachtliche Wärmemenge wird abgegeben. Dies kann insbesondere dann unangenehm sein, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist. Wenn dagegen ein Wärmespeicherofen niedriger Leistung verwendet wird und während der Nacht eine kleine Wärmemenge gespeichert wird, dann kann die Heizleistung des Wärmespeicherofens am Nachmittag unzureichend sein.

Zur Vermeidung dieses Problems wurde es bereits vorgeschlagen, einen Wärmespeicherofen mittlerer Leistung mit einem Konvektions­ ofen zu kombinieren. Der Konvektionsofen wird nur dann - eventuell von Hand oder automatisch - eingestellt, wenn die abgegebene Leistung des Wärmespeichers erhöht werden muß.

Es ist zweckmäßig, den Konvektionsofen und den Wärmespeicherofen zusammenzuschalten. Gemäß einem frühreren Vorschlag wurde einfach das Gehäuse eines konventionellen Wärmespeicherofens in Berüh­ rungskontakt mit dem Gehäuse eines konventionellen Konvektions­ ofens gebracht, um eine kombinierte Einheit herzustellen. Diese Anordnung ist jedoch in der Praxis unzweckmäßig gewesen.

Ein konventioneller Wärmespeicherofen enthält den Wärmespeicher, in welchem die Heizelemente montiert sind, das Gehäuse und meh­ rere Wärmeisolierungen, die schichtweise zwischen dem Wärmespei­ cher und dem Gehäuse angeordnet sind. Die Wärme tritt durch die Isolierung hindurch vom Wärmespeicher zum Gehäuse aus. Das Ge­ häuse erwärmt die Umgebung durch Strahlung und Konvektion. Das Gehäuse kann daher insbesondere am frühen Morgen relativ heiß sein. Aus Sicherheitsgründen darf die Maximaltemperatur eines Ofengehäuses ein bestimmtes Maximum nicht übersteigen. Die ein­ zige Möglichkeit, die Gehäusetemperatur bei einem vorgegebenen Wärmespeicher eines konventionellen Wärmespeicherofens zu redu­ zieren besteht darin, daß die Isolierung verstärkt wird.

Es ist ebenso notwendig, dafür zu sorgen, daß die Betriebstem­ peratur des Gehäuses eines Konvektionsofens nicht zu hoch wird. Es sind daher sowohl die Wärmespeicheröfen als auch die Konvek­ tionsöfen derart dimensioniert, daß die Gehäusetemperaturen un­ ter normalen Betriebsbedingungen einen vorbestimmten Maximal­ wert nicht übersteigen. Es wurde festgestellt, daß sich die Ge­ häuse gegenseitig aufheizen, wenn ein konventioneller Wärmespei­ cherofen einfach neben einen konventionellen Konvektionsofen ge­ setzt wird. Die sich dabei ergebende Temperaturverteilung der Gehäuse ist ungleichmäßig, und es können sehr hohe örtliche Tem­ peraturen auftreten. Dies kann für den praktischen Betrieb nicht zugelassen werden, da Beschädigungen auftreten können. Um dies zu vermeiden, kann im Wärmespeicherofen eine stärkere Isolierung vorgesehen werden. Dadurch ergibt sich jedoch eine Beeinflussung der Wärmecharakteristik des Ofens, und es tritt der weitere Nach­ teil auf, daß der Raumbedarf und der Selbstkostenpreis erhöht werden.

Bei einem bekannten kombinierten Konvektions- und Wärmespeicher­ ofen der eingangs genannten Art gemäß DE-OS 19 15 353 ist ein Wärmespeicherelement allseitig von einer festen Wärmeisolierungs­ schicht umgeben, die allseitig zwischen Wärmespeicherelement und Gehäuse ausgebildet ist. Lediglich auf einer der beiden Schmalsei­ ten sowie auf der Oberseite ist zwischen der Wärmeisolierung und dem Gehäuse ein Luftkanal ausgebildet, durch den zusätzlich Luft, die an einem Konvektionsheizelement vorbeigeführt wird, durchströmen kann. Die Heizwirkung wird hierbei hauptsächlich durch Wärme­ strahlung erzeugt, wobei die Wärme direkt vom Wärmespeicherelement durch die Isolationsschicht auf die Blechhaut des Gehäuses abge­ geben und von dieser abgestrahlt wird. Lediglich wenn das Wärme­ speicherelement bereits stark abgekühlt ist, wird durch einen Ventilator Luft an den zusätzlichen Konvektionsheizelementen vorbei­ geführt, von diesen erwärmt und an der Oberseite des Gehäuses wieder ausgeleitet. Bei dieser Bauweise ist die Gehäuseaußentemperatur bei voll aufgeheiztem Wärmespeicherelement sehr hoch, so daß es bei direkter Berührung zu Verbrennungen kommen kann, was besonders gefährlich ist, wenn beispielsweise kleine Kinder in der Nähe der Heizung spielen. Darüber hinaus läßt sich die Wärmeabgabe kaum regulieren, da die Wärmestrahlung von der Gehäusewand zur Zimmer­ luft nur von der Temperatur des Wärmespeichers abhängt und nicht geregelt werden kann.

Aus dem DE-GM 19 94 813 ist ein elektrischer Speicher-Heizofen bekannt, dessen Kernelemente elektrische Heizkörper aufweisen, die in einem Luftführungskanal angeordnet sind. Zusätzliche Kon­ vektionsheizelemente sind hier nicht vorgesehen.

Aus dem DE-GM 74 07 371 ist ein Elektroheizofen bekannt, bei dem ein Wärmespeicherofen mit einem Heizgebläse kombiniert ist. Zwischen Wärmespeicherofen und Heizgebläse besteht hierbei keinerlei funktionelles Zusammenwirken.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten kombinierten Konvektions- und Wärmespeicherofen der eingangs genannte Art so weiterzubilden, daß im Betrieb als Wärme­ speicherofen die Gehäusetemperatur reduziert, die Wärmeabgabe ge­ regelt und die abgestrahlte Wärme besser verteilt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß um den Wärmespeicher herum ein Konvektionsluftraum vorgesehen ist, durch den Luft, die vom Wärmespeicher oder dem oder den zusätz­ lichen Konvektionsheizelementen aufheizbar ist, durch Konvektion zwischen dem Wärmespeicher und dem Gehäuse von der Entrittsöffnung zu der Austrittsöffnung strömt, daß der Thermostat die Temperatur der in den Konvektionsluftraum eintretenden Luft fühlt und das oder jedes Konvektionsheizelement steuert, und daß das oder jedes Konvektionsheizelement unterhalb des Wärmespeichers angeordnet ist.

Mit der Erfindung wird somit eine Anordnung getroffen, bei der ein Umströmen des Wärmespeichers dadurch unterstützt wird, daß ein Konvektionsluftraum ausgebildet wird und daß Konvektionsheiz­ elemente unterhalb des Wärmespeicherblocks angeordnet werden. Hieraus ergibt sich eine vollkommen neue Kombination eines Ofens, bei dem die Konvektion ohne den Lärm und den relativ hohen techni­ schen Aufwand eines zusätzlichen Gebläses unterstützt wird. Durch die Position der Konvektionsheizelemente unterhalb des Wärme­ speichers wird aufgrund der sich über den Konvektionsheizelementen ausbildenden Wärmesäule ein Kamineffekt erzielt, wobei diese Wärme­ säule die Speicherblöcke umgibt und der Kamineffekt ein rasches Abströmen von Luft unterstützt, um so die erwärmte Luft wirksam von den Wärmespeicherblöcken abzuleiten. Die Steuerung der Wärmeab­ fuhr vom erfindungsgemäßen Ofen erfolgt über den Thermostat, indem der mittels der Konvektionsheizelemente induzierte Luftstrom in Abhängigkeit von der Temperatur der in den Konvektionsluftraum eintretenden Luft durch Ein- und Ausschalten der Konvektionsheiz­ elemente gesteuert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines kombinierten Konvektions- und Wärme­ speicherofens, teilsweise im Schnitt dargestellt, und

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht durch den in der Fig. 1 dargestellten Ofen.

Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, weist der Ofen ein ka­ stenförmiges Gehäuse 1 auf. Das Gehäuse 1 ist freistehend ausgebildet und besitzt im unteren Bereich an der Vorderseite und an der Rückseite Lufteintrittsöffnungen. Die vorderen Lufteintrittsöffnungen sind mit dem Bezugszeichen 2 be­ zeichnet. An der Oberseite des Gehäuses 1 sind Luft­ austrittsöffnungen 3 vorgesehen.

Innerhalb des Metallgehäuses ist ein Wärmespeicher 4 angeord­ net. Dieser Wärmespeicher 4 besteht aus einem Stapel Speicher­ blöcken 5, die aus Beton bestehen. Es sind vier Blocklagen vor­ gesehen. Zwischen den beiden unteren Blocklagen ist ein U-för­ miges Heizelement 6 angeordnet. Zwischen den beiden oberen Blocklagen ist ein ähnliches Heizelement 7 gelagert. Der Wär­ mespeicher weist ferner eine Isolierschicht 8 auf, welche den von den Speicherblöcken 5 gebildeten Stapel um­ schließt.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung handelt es sich um einen Wärmespeicherofen. Wenn in der Nacht Billigstrom ver­ fügbar ist, dann werden die Heizelemente 6 und 7 mit der Strom­ quelle verbunden, damit der von den Speicherblöcken 5 gebilde­ te Stapel aufgeheizt wird. Die Stromversorgung wird am Morgen abgeschaltet, und die aufgeheizten Blöcke geben die Wärme an die Luft ab.

Unter dem Wärmespeicher 4 ist ein Paar Konvektionsheizelemente 9 angeordnet. Diese Heizelemente besitzen V-förmige Leitflächen, wie sie an sich bekannt sind.

Aus der Fig. 1 ist zu entnehmen, daß ein Thermostat 10 sowie ein Handregler 11 einerseits zum Messen der Temperatur der ein­ strömenden Luft und anderseits zum Anschalten der Konvektions­ heizelemente 9, falls dies notwendig ist, vorgesehen sind. Au­ ßerdem ist ein Temperaturwächter 12 vorgesehen, welcher die Tem­ peratur im oberen Bereich des Gehäuses 1 mißt und die elektrische Stromversorgung abschaltet, falls eine Überhitzung auftreten sollte.

In der Fig. 2 ist die Art und Weise dargestellt, in welcher die Luft aufgeheizt wird. Die Luft tritt durch die Lufteintrittsöffnun­ gen 2 ein, strömt beidseitig an dem Wärmespeicher 4 vorbei und wird durch Konvektion aufgeheizt, um durch die Luftaustrittsöffnun­ gen 3 hindurch wieder in den Raum zurückzuströmen. Wenn die durch den Thermostaten 10 gemessene Temperatur der Luft zu stark abfallen sollte, dann werden die Konvektionsheizelemente 9 ein­ geschaltet, so daß die einströmende Luft zusätzlich aufgeheizt wird. Da die Konvektionsheizelemente 9 unter dem Wärmespeicher 4 angeordnet sind, begünstigen sie in eingeschaltetem Zustand die Konvektionsströmung der Luft um den Wärmespeicher 4 herum.

Es ist zu erkennen, daß der Konvektionsluftraum 13 um den Wärmespei­ cher 4 herum eine Konvektionsströmung der Luft ermöglicht. Die durch Konvektion aufgeheizte Luftströmung hat nicht nur den Vor­ teil, daß die Umgebung sehr wirkungsvoll aufgeheizt wird, son­ dern auch den Vorteil, daß das Gehäuse 1 gegenüber dem Wärme­ speicher isoliert wird, so daß die Temperatur des Gehäuses 1 bei einer vorgegebenen Heizleistung relativ klein ist. Außerdem wird durch die vorbeschriebene Vorrichtung eine gleichmäßige Vertei­ lung der Wärme um das Gehäuse 1 herum erzielt. Zum Beispiel kann die Temperatur der Speicherblöcke 5 bis auf 300° Celsius ansteigen, wäh­ rend die Temperatur des Gehäuses auf etwa 90° Celsius oder da­ runter gehalten werden kann.

Die den Wärmespeicher umgebende Isolierungsschicht kann auch weggelassen werden. Die Konvektionsheizelemen­ te müssen nicht notwendigerweise unmittelbar unter dem Wärme­ speicher angeordnet sein. Es können weitere Wärmespeicherblöc­ ke im Stapel angeordnet sein. Die dargestellte Ausführung ist für einen 1000 Watt-Ofen geeignet, wobei jedes Heizelement 6 und 7 eine Leistungsaufnahme von 500 Watt besitzt. Eine zusätzliche Blocklage an der Oberseite des Stapels ließe eine größere Wär­ mespeicherung zu, und jedes Heizelement 6 und 7 könnte zum Beispiel in einem solchen Fall eine Leistungsaufnahme von 750 Watt be­ sitzen. Größere Leistungen können durch weitere Blockstapel und weitere Heizelemente erzielt werden.

Claims (3)

1. Kombinierter Konvektions- und Wärmespeicherofen mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Wärmespeicher, mit einem oder mehreren zusätzlichen Konvektionsheiz­ elementen, die sich mit im Gehäuse befinden, mit einer unter dem Wärmespeicher angeordneten Eintrittsöffnung und einer über dem Wärmespeicher angeordneten Austritts­ öffnung für Luft sowie mit einem Thermostat, dadurch gekennzeichnet, daß um den Wärmespeicher (4) herum ein Konvektionsluft­ raum (13) vorgesehen ist, durch den Luft, die vom Wärme­ speicher (4) oder dem oder den zusätzlichen Konvektions­ heizelementen (9) aufheizbar ist, durch Konvektion zwischen dem Wärmespeicher (4) und dem Gehäuse (1) von der Lufteintrittsöffnung (2) zu der Luftaustrittsöffnung (3) strömt, daß der Thermostat (10) die Temperatur der in den Konvektionsluftraum (13) eintretenden Luft fühlt und das oder jedes Konvektionsheizelement (9) steuert, und daß das oder jedes Konvektionsheizelement (9) unter­ halb des Wärmespeichers (4) angeordnet ist.

2. Kombinierter Konvektions- und Wärmespeicherofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (4) von einer Isolierschicht (8) umschlossen ist.

3. Kombinierter Konvektions- und Wärmespeicherofen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Temperatur des Gehäuses (1) ansprechender Temperaturwächter (12) vorgesehen ist, der die Energie­ versorgung zum Ofen unterbricht, wenn die Gehäuse­ temperatur zu hoch ansteigt.