DE3500186C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher für Kachelöfen gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kachelöfen, zumindest in ihrer ursprünglichen Form als Strahlungsöfen, versucht man die durch zumeist nur sporadische Verbrennung kurzzeitig anfallende Wärme zu speichern, um sie sodann über einen längeren Zeitraum all­ mählich in den umgebenden Wohnraum abzustrahlen. Dabei ist die Wärmeabgabe naturgemäß um so gleichmäßiger und be­ steht die Notwendigkeit des Schürens um so seltener, je größer die Speicherkapazität ist, verkörpert durch die Dicke des Speichermauerwerks. Indessen weisen die üblichen kera­ mischen Speichermaterialien schlechte Wärmeleiteigenschaften auf. Aufgrund dessen tritt mit zunehmender Dicke des Spei­ chermauerwerks nicht nur eine zunehmende Verzögerung der Wärmeabgabe ein - ein Umstand, der den Kachelofen reaktions­ träge macht -, sondern auch ein Wärmestau, der dazu führt, daß die Verbrennungswärme zunehmend schlechter ausgenutzt wird.

Hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmespeicher gattungsgemäßer Art so auszubilden, daß er selbst bei großer Speicherkapazität, d. h. -wandstärke, einen raschen und entsprechend guten Wärmeaustausch ermöglicht.

Diese Aufgabe ist durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die betreffenden Wärmeleitelemente bewirken einen wesentlich verbesserten Wärmeaustausch innerhalb des Speichers. Die von den Wärmeleitelementen auf der Speicherinnenseite aufge­ nommene Wärme wird durch sie rasch bis in die Nähe der Speicheraußenfläche weitergeleitet, soweit sie nicht auf ihrem Weg bereits von dem Speichermaterial aufgenommen wird. Umgekehrt wird bei nachlassender oder beendeter Wärmeerzeu­ gung die im Speichermaterial vorausgehend gespeicherte Wärme ebenso ungehindert nach außen übertragen. Soweit nicht bereits durch deren Wärmedehnung ein unmittelbarer guter Kontakt der Wärmeleitelemente mit der Feuerkammer bzw. dem betreffenden Nachheizregister des Ofens zustande kommt, läßt sich der Wärmeübergang durch eine anschmiegsame wärmeleitende Kontaktschicht, z. B. aus Metallwolle, Metall­ spänen, Metallkörnern oder Metallpulver, verbessern. Ande­ renfalls aber kann die Wärmedehnung der Wärmeleitelemente dazu ausgenutzt werden, den Kontakt mit der Feuerkammer bzw. dem Nachheizregister nur so lange aufrechtzuerhalten, wie dort eine verhältnismäßig hohe Temperatur herrscht, um so Wärmeverluste nach innen zu zu verhindern. Um das Auftreten hoher Temperaturen an der Speicheraußenfläche zu vermeiden, die dort zum Versengen des Staubes und damit zur Beein­ trächtigung des Raumklimas führen könnten, wird man die Wärmeleitelemente normalerweise kurz vor der Speicheraußen­ fläche enden lassen.

Zwar ist aus der AT-PS 1 42 991 bereits ein Kachelofen mit Betoneinfassung bekannt, bei dem in dem bzw. anschließend an den Beton Metallelemente in Gestalt von Drahtklammern, Ausrichtdrähten und einer Blechplatte angeordnet sind, doch dienen diese im übrigen auch nicht annähernd in Richtung des Temperaturgradienten verlaufenden Elemente erklärtermaßen der Verbesserung der Festigkeit. Ohnedies stellt naturgemäß eine Betoneinfassung kein ideales Wärmespeichermaterial dar, was auch dadurch zum Ausdruck kommt, daß an anderer Stelle, mittels Hafnerton, in die Kacheln des betreffenden Ofens eingelassen, Schamottestücke vorgesehen sind.

Die Erfindung umfaßt sodann noch, gemäß Anspruch 6, einen Baustein, mit dem sich erfindungsgemäße Wärmespeicher rasch und problemlos aufbauen lassen, indem die wesentlichen Ele­ mente - Speichermaterial und mindestens ein metallisches Wärmeleitelement - darin integriert sind.

Zwar gibt auch bereits die DE-OS 18 988 in Gestalt einer hohlen, aus einer rückseitigen Eisenplatte und einer vorder­ seitigen durchbrochenen Tonplatte bestehenden sog. Ton-Eisen- Kachel ein zusammengesetztes Bauelement für eine Art Kachel­ ofen an, doch dürfte hier die dünnwandige, durchbrochene Tonplatte kaum ein ins Gewicht fallendes Wärmespeicherver­ mögen aufweisen. So soll denn auch diese Tonplatte, im Grunde lediglich als Atrappe dienend, Konvektionsluft Zutritt zu der dahinterliegenden Eisenplatte bieten, um sich an dieser unmittelbar zu erwärmen.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungsmöglich­ keiten des betreffenden Wärmespeichers bzw. des betreffenden Bausteins an.

Im Inneren Luftführungskanäle aufweisende Kachelofenwandungen (Ansprüche 5 und 11) sind in Gestalt sogenannter Doppelwand- Ofenkanäle freilich bereits aus dem DE-GM 19 08 751 und ebenso miteinander verriegelbare Bauelemente mit Aussparungen und dazu passenden Vorsprüngen (Anspruch 10) in Gestalt von Kacheln aus der DE-PS 9 16 579 an sich bekannt.

Nachfolgend werden entsprechende Ausführungsbeispiele anhand der Figuren genauer beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen horizontalen Detailschnitt durch einen entsprechenden Wärmespeicher, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen entsprechenden Speicherbaustein.

Fig. 1 zeigt etwas schematisch einen Teil der Wandung eines metallischen Kachelofeneinsatzes (Feuerkammer und/oder Nachheizregister), der von einem gemauerten Wärmespeicher 4 umgeben ist. Der Wärmespeicher 4 besteht im wesentlichen aus Schamottesteinen 6 und dazwischen ange­ ordneten Wärmeleitelementen 8 in Gestalt von Aluminium- oder Kupferblechen. Die Wärmeleitelemente 8 weisen auf der Speicherinnen­ seite eine Abwinkelung 10 auf, womit sie eine der Außenwand des Kachelofeneinsatzes 2 zugewandte Kontaktfläche bilden. Andererseits enden die Wärmeleitelemente 8 kurz vor der Speicheraußen­ fläche, um dort nicht lokal zu hohe Temperaturen auftreten zu lassen, unter Umständen genügt zu diesem Zweck aber auch bereits der Kachelbelag, worauf an späterer Stelle noch eingegangen wird.

Wie bei 12 gezeigt, kann sich zwischen der Speicherinnen­ fläche mit den dortigen Abwinkelungen 10 und der Wandung des Kachelofeneinsatzes 2 eine Matte 14 aus Metallwolle oder dergl. befinden, um auf diese Weise einen möglichst weit­ gehenden Kontakt zwischen Kachelofeneinsatz 2 und Wärmeleit­ elementen 8 herzustellen. Andererseits kann es indessen vorteilhaft sein, die Wärmeleitelemente 8, wie bei 16 ge­ zeigt, mit ihren Abwinkelungen 10 unmittelbar an die Wandung anstehen zu lassen, dies vor allem dann, wenn die betref­ fenden Wärmeleitelemente 8, wie nur beispielhaft bei 18 gezeigt, im Bereich ihrer Außenenden in dem Speichermauer­ werk verankert sind. Dann nämlich werden sie sich infolge ihrer Wärmedehnung beim Aufheizvorgang satt an die Wandung anzulegen suchen, während andererseits, bei erkaltendem Kachelofeneinsatz 2, eine Abkoppelung eintritt. Auf diese Weise können Wärmeverluste zu dem Kachelofeneinsatz 2 hin vermieden werden.

Wie bei 20 gezeigt, kann der Wärmespeicher 4 innenseitig Luftführungskanäle 22 aufweisen, die zudem noch mit Luft­ taschen des Kachelofeneinsatzes 2, wie bei 24 angedeutet, in Verbindung stehen können, um auf diese Weise die Wärmeabgabe an den Speicher zu begünstigen.

Außenseitig ist der gezeigte Wärmespeicher 4 mit fliesen­ ähnlichen Flachkacheln 26 belegt, die, ungeachtet ihrer flachen Rückseite außenseitig selbstverständlich auch relief­ artig gestaltet sein könnten.

Fig. 2 zeigt einen Baustein 30, wie er sich zum einfacheren Aufbau eines Wärmespeichers 4 verwenden läßt. Der Baustein 30 weist einen Körper 32 aus Wärmespei­ chermaterial, wie z. B. Schamottebeton, auf, in den zwei blecherne Wärmeleitelemente 34 integriert sind. Die Wärme­ leitelemente 34 haben wiederum speicherinnenseitig, d. h. an der sogenannten Kontaktoberfläche 36, Abwinkelungen 10, die jedoch (wie in der Figur gestrichelt angedeutet), auch miteinander einen durchgehenden Steg 38 bilden können. Die Kontaktoberfläche 36 ist von vornherein mit einer Metall­ wollematte 40 belegt.

In den beiden beim Vermauern senkrecht stehenden an die Kontaktoberfläche 36 angrenzenden Flächen 42 weist der Baustein 30 zu der Kontaktoberfläche 36 parallellaufende, schwalbenschwanzförmige Aussparungen 44 auf, womit die be­ treffenden nebeneinanderliegenden Steine sich durch Verguß miteinander verbinden lassen. Des weiteren hat der Baustein 30 in einem Inneren zwischen den beiden Wärmeleitelementen 34 einen durchgehenden Hohlraum 46, der im Endzustand entwe­ der frei bleiben und dabei mit den entsprechenden Hohlräumen darüber- und darunterliegender Steine einen Luftführungs­ kanal bilden kann oder aber - je nachdem, wie dies die Deckenbelastbarkeit des betreffenden Wohnraums zuläßt - mit Speichermaterial ausgegossen werden kann.

Alternativ zu der ausgezogen gezeichneten Ausführungsform können die Wärmeleitelemente 34 auch, wie bei 34′ gestri­ chelt angedeutet, den Körper 32 außen umgeben, um auf diese Weise den Zusammenhalt des Steines besser zu gewährleisten. Andererseits brauchen die Wärmeleitelemente 34 sich natür­ lich nicht über die gesamte Höhe des Steines zu erstrecken, oder sie können durchbrochen sein. Sodann könnte eine der Aussparungen 44 durch einen entsprechend profilierten Vor­ sprung ersetzt sein.

Selbstverständlich läßt sich auch ein aus Bausteinen 30 aufgebauter Wärmespeicher 4 mit Flachkacheln wie den in Fig. 1 gezeigten Flachkacheln 26 umkleiden.

Anstatt gemauert könnte ein Wärmespeicher 4 natürlich auch gegossen sein.

Claims (11)

1. Wärmespeicher für Kachelöfen zur Ummantelung von Feuer­ kammer und/oder Nachheizregistern und im wesentlichen be­ stehend aus keramischem Speichermaterial, wie z. B. Schamotte­ steinen (6) und Schamottemörtel, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in das Speichermaterial auf der Spei­ cherinnenseite zutage tretende metallische Wärmeleitelemente (8, 34) eingebettet sind.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmeleitelemente (8, 34) aus an der Speicherinnenseite abgewinkelten Blechen bestehen.

3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmeleitelemente (8, 34) im wesentlichen aus Aluminium oder Kupfer bestehen.

4. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Anspüche, dadurch gekennzeichnet, daß er auf der Spei­ cherinnenseite eine Kontaktschicht aus einem an­ schmiegsamen wärmeleitendem Material, wie z. B. Metallwolle, Metallspänen, Metallkörnern oder Metallpulver, aufweist.

5. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen Luftführungskanal (22) enthält.

6. Baustein zum Aufbau eines Wärmespeichers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an oder in einem Körper (32) aus keramischem Speichermaterial mindestens ein an der sogenann­ ten Kontaktoberfläche (36) in Erscheinung tretendes metalli­ sches Wärmeleitelement (34) angeordnet ist.

7. Baustein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Wärmeleitelement (34) aus einem an der Kontaktoberfläche (36) abgewinkelten Blech besteht.

8. Baustein nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei der betreffenden Wärmeleitele­ mente (34) mit einander zugekehrten Abwinkelungen (10), die ggf. einen durchgehenden Steg (38) bilden, spiegelsymme­ trisch angeordnet sind.

9. Baustein nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktoberfläche (36) eine Auflage bestehend aus einer Metallwollematte (40) aufweist.

10. Baustein nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er an zwei einander gegen­ überliegenden, an die Kontaktoberfläche (36) angrenzenden Flächen (42) Verriegelungsmittel in Gestalt von Aussparungen (44) und ggf. dazu passenden Vorsprüngen aufweist.

11. Baustein nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er einen von zumindest einer der an die Kontaktoberfläche (36) angrenzenden Flächen zugänglichen Hohlraum (46) aufweist.