DE3819226A1 - Multifunktionsofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen für feste Brennstoffe, insbesondere einen Multifunktionsofen, mit einem Stahl- oder Gußmantel, einem Scha­ motte-Glutbett mit schließbarem Rost und darunter befindlichem Aschen­ kasten mit Verbrennungsluftzufuhr, sowie einem Rauchsammler an seinem oberen Ende, dem sich ein Rauchgaskanal anschließt.

Ein erheblicher Anteil der Umweltbelastung der Luft resultiert von Heizungsanlagen für Ein- oder Mehrfamilienhäuser, wobei trotz einer in den letzten Jahren verbesserten Technik, insbesondere bei den Gas- und Ölbrennern allein schon durch fehlerhafte Bedienung erhebliche Mängel und damit eine laufende Überschreitung der festgesetzten Emissionswerte vorkommen.

Weitaus größere Mängel treten bei den Heizungsanlagen mit Fest­ brennstoffen auf, da in vielen Fällen schon die für eine vollständige und schadstofffreie Verbrennung erforderlichen Temperaturen nicht erreicht werden. Diese Mängel erscheinen nicht nur in der Anheizphase, sondern auch während des laufenden Betriebes und in der Endphase des Abbrandes.

Ein erhebliches Problem liegt in den Fällen vor, in denen neben der Gas- oder Ölheizung, welche in der Regel mit einem Wasserkreislauf als Wärmeübertrager arbeitet, aus den unterschiedlichsten Gründen eine Heizung mit Feststoffen, wie Holz und/oder Kohle, gewünscht wird. Die am weitesten verbreitete Warmwasserzentralheizung zeigt ein sehr ungünstiges Verhalten bezüglich des erzeugten Raumklimas, da durch die Luftkonvektion Staub fortlaufend aufgewirbelt wird und die Luft­ feuchtigkeit für ein gesundes Klima zu niedrig ist. Der zusätzliche Einbau von Kachelöfen scheitert in den meisten Fällen bereits daran, daß keine ausreichende Anzahl Schornsteine zur Verfügung steht oder der durch den Schornstein fixierte Platz nicht geeignet ist.

Nicht nur aus Sicherheitsgründen und für Notzeiten wird daher eine zusätzliche Festbrennstoffheizung gewünscht, sondern auch aus gesund­ heitlichen Erwägungen zur Verbesserung des Raumklimas durch Verwendung von Strahlungswärme. Hierbei ist auch oftmals der Wunsch bestimmend, eine Saunaanlage in das Heizungssystem zu integrieren.

Hieraus ergibt sich die Aufgabe, diesen aufgezeigten Bedürfnissen zu genügen und eine Multifunktions-Heizungsanlage für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe vorzuschlagen, welche eine beliebige räumliche Anordnung und freie Gestaltung von Wärmeabstrahlflächen, Keramik- Strahlungsquellen oder Wärmespeichern unabhängig von der Lage eines Abzugs oder Schornsteins ermöglicht, unter Einschluß neuartiger Heiz- oder Wärmeaustauschelemente.

Zur Lösung dieses Problems wurde gemäß der DE-OS 37 21 454 eine Multifunktions-Heizungsanlage mit einer Hochtemperaturverbrennungs­ kammer für feste Brennstoffe vorgeschlagen, welche mit einem über eine Rauchgasleitung angeschlossenen Wasser- und/oder Luftwärmetauscher strömungsmäßig verbunden ist, dessen erzeugtes Warmwasser einer Brauch- und/oder Heizwasseranlage und dessen erzeugte Warmluft mindestens jeweils einem nachgeschalteten Wärmespeicher und/oder keramischen Speicher mit Abstrahlflächen zuführbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ofen, insbesondere für eine solche Multifunktions-Heizungsanlage vorzuschla­ gen, welcher die gesetzlich festgelegten Emissionswerte erheblich unterschreitet, Fehlbedienungen durch Laien ausschließt, selbstregu­ lierend ausgebildet ist und welcher sowohl als Holzbrandofen als auch als Kohlebrandofen einsetzbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß im Innern des Ofens in einem definierten Abstand von seinem Stahl- oder Gußmantel und im Anschluß an das im unteren Teil des Ofens angeordneten Schamotte-Glutbett mindestens eine mit Gasdurchlässen versehene, eine Feuerraumbegrenzung bildende Wandung oder Platte ange­ ordnet ist, welche mit dem ihr zugeordneten Ofenmantel jeweils einen mit Luft beschickbaren Gaskanal bildet.

In vorteilhafter Weise ist die mit Gasdurchlässen versehene Wandung im Innern des Ofens und - mit Ausnahme der Innenseite seines Frontteils - vor dem gesamten Mantel in einem definierten Abstand zu diesem und im Anschluß an das Schamotte-Glutbett angeordnet, wobei die Wandung mit der ihr jeweils zugeordneten Innenseite des Mantels einen mit Verbren­ nungsluft beschickbaren Gaskanal bildet.

Die Gasdurchlässe in der genannten Wandung lassen einerseits Rauchgase aus dem Feuerraum in die Gaskanäle und andererseits Verbren­ nungsluft aus den Gaskanälen in den Feuerraum strömen. Treten noch nicht vollständig verbrannte Rauchgase aus dem Feuerraum durch die Öffnungen in der Wandung in die Gaskanäle ein, so findet an jedem Ausgang einer Öffnung in der Wandung eines Selbstentzündung statt und die Rauchgase verbrennen vollständig in Form einer großen Anzahl kleiner Flammen, je nach der Anzahl der Öffnungen. Beide Vorgänge können über die Höhe des Feuerraums verteilt gleichzeitig auftreten, je nachdem Füllungsgrad des Feuerraums und der Brennstoffart. Besonders vorteilhaft ist es, daß auch bei einem großen Füllungsgrad des Feuerraumes die Verbrennungsluft in allen Höhen des Feuerraums und von mehreren Seiten an den Brennstoff gelangt, wobei gleichzeitig aus allen Höhenbereichen des Feuerraums unverbrannte Rauchgase in die Gaskanäle dringen und dabei vollständig verbrennen.

In Weiterbildung der Erfindung ist die mit Gasdurchlässen versehene Wandung aus einzelnen Bauelementen aufgebaut, deren Größe so bemessen ist, daß ihr Austausch durch die Filter des Ofens gegeben ist. Diese Maßnahme nach der Erfindung hat den großen Vorteil, daß die Wandung ohne Demontage des Ofens aus- und eingebaut werden kann, wodurch sich beispielsweise Reparaturen sehr einfach gestalten.

Nach der Erfindung besteht die mit Gasdurchlässen versehene Wandung oder deren Elemente aus einem feuer- und stoßfesten Keramikmaterial. Hierdurch kann die Wandung sehr hohe Temperaturen annehmen, wodurch die Selbstentzündung der durch die Öffnungen dringenden Rauchgase gesichert ist.

Die mit Gasdurchlässen versehene Wandung oder deren Elemente sind in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung als Rost aus einem gußeisernen Material ausgebildet. Es lassen sich hierfür aber auch weitere Materialien verwenden, nämlich Edelstahlplatten mit Löchern, welche sowohl aus Rund- und/oder als Langlöcher oder Schlitze ausgebildet sind.

Zwischen der äußeren Wandung des Schamotte-Glutbettes und der inneren Wandung des Ofens ist ebenfalls ein Gaskanal gebildet, welcher als Vorwärmzone für die in dem sich anschließenden und aus der gasdurch­ lässigen Wandung und dem inneren Ofenmantel gebildeten Gaskanal strömende Verbrennungsluft ausgebildet ist. Die Verbrennungsluft erreicht daher bereits vorgewärmt die zu entzündenden Rauchgase, wodurch die Selbstentzündungstemperatur schnell erreicht wird.

Die Ausmauerung des Ofens oder eine Schamotte-Glutbetthöhe erstreckt sich bei einem weiteren Ausführungsbeispiel bis zu etwa einem Drittel der Feuerraumhöhe, der sich die gasdurchlässige Wandung als Feuerraum­ begrenzung unmittelbar anschließt.

Der Rost im Schamotte-Glutbett ist in an sich bekannter Weise in seinem Öffnungsquerschnitt veränderbar ausgebildet, so daß der Ofen sowohl als Holzbrandofen als auch als Kohlebrandofen einsetzbar ist.

Das obere Ende des Feuerraums ist nach der Erfindung ferner durch Kera­ mikplatten, insbesondere Keramikfaserplatten, welche mit Öffnungen versehen sind, abgedeckt, so daß vor dem Abgaskanal des Rauchgas­ sammlers und über dem Feuerraum ein Abgas-Sammelraum der Gaskanäle gebildet ist.

Dem Rauchgassammler ist ein Wärmetauscher nachgeschaltet, dessen Sekundärkreis mit Gas, insbesondere Luft oder Wasser gespeist wird. Auf diese Weise lassen sich die hohen Temperaturen der Abgase des Ofens nach der Erfindung vorteilhaft in der Multifunktions-Anlage verwenden, um mit den fluidischen Wärmeübertragern vorteilhafte Anwendungsgebiete zu erfassen.

Die Erfindung wird anhand der Figur, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher beschrieben.

Die Figur zeigt einen Ofen mit seinem Stahl- oder Eisengußmantel 1. Die Querschnittsform kann hierbei sowohl rechteckförmig als auch rund ausgebildet sein. Am oberen Ende befindet sich der Rauchgassammler 2, dem sich ein nicht näher dargestellter Wärmetauscher anschließt, welcher die hohe Temperatur der Rauchgase einem sekundären Wärmeträger, wie Luft oder Wasser überträgt und dadurch selbst gekühlt wird. Im unteren Teil des Ofens befindet sich der Aschenkasten 3 mit aus­ ziehbarer Aschenlade, welcher mit einer regelbaren Zuluftführung 4 für die Verbrennungsluft versehen ist.

Der innere Aufbau des Ofens sieht im unteren Teil ein Schamotte-Glut­ bett 5 vor, welches in seiner unteren Grundfläche mit einem horizontal liegenden Rost 6 ausgerüstet ist, der sich vollständig abdecken oder schließen oder dessen offene Querschnittsfläche sich veränderbar einstellen läßt.

Zwischen der äußeren Wandung des Schamotte-Glutbettes 5 und der Innenwandung des Stahl- oder Gußmantels 1 ist ein Gaskanal 14 gebildet, der sich bis zum oberen Teil des Gaskanals 7 im Ofen fortsetzt und welcher ebenfalls von der Innenseite des Eisengußmantels 1 und der Außenseite der Wandung 8 gebildet wird. Diese Wandung 8 befindet sich im Innern des Ofens vor den beiden Seitenwänden und vor der Hinterwand des Ofens und ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 13 versehen. Wegen der Fülltür 9 für das Brennmaterial ist es sinnvoll, daß der Gaskanal 14 nur an den genannten drei Innenseiten des Ofens gebildet wird.

Der Feuerraum 10 wird nach oben durch eine Keramik-Faserplatte 11 begrenzt, welche ebenfalls mit Öffnungen 12 versehen ist.

Wird der Rost 6 vollständig geschlossen, läßt sich der Ofen als reiner Holzbrandofen verwenden. In diesem Fall kann die Verbrennungsluft von der Zuluftführung 4 nur über den Gaskanal 7 in den Feuerraum 10 gelan­ gen. Dringen nach der Entzündung des Brennstoffes unverbrannte Rauch­ gase aus dem Feuerraum 10 durch die Öffnungen 13 in den mit Verbren­ nungsluft angereicherten Gaskanal 7, so findet hier eine Selbst­ entzündung der Rauchgase statt. Diese Selbstentzündung wird durch die heiße Wandung 8 und durch die Vorwärmung der Verbrennungsluft im Gaskanal 14 mittels der heißen Außenwandung der Schamotte-Glutbettes 5 begünstigt.

Die Verbrennung findet in der Anfangsphase wegen der starken Verbren­ nungsluftzuführung, welche alle Höhen des Feuerraums gleichzeitig erfaßt, sehr intensiv statt, so daß der Ofen eine sehr kurze Aufheiz­ phase besitzt und seine volle Leistung schnell erreicht.

Für die gasdurchlässigen Wände können gußeiserne Roste verwendet werden, welche aus einzelnen Teilen bestehen, wobei jedes Teil so groß ist, daß es durch die Fülltür 9 des Ofens paßt. Durch nicht näher dargestellte U-Schienen oder Klemmvorrichtungen werden die einzelnen Roste im Ofen gesichert. Hierdurch ist es möglich, einen Austausch der Roste vorzunehmen, ohne eine Demontage des gesamten Ofens oder seiner Teile durchführen zu müssen. Weiterhin ergibt sich in der aus einzelnen Teilen bestehenden Wand 8 eine bessere Verteilung der durch die starke Erwärmung auftretenden mechanischen Spannungen.

Der Ofen nach der Erfindung kann in allen Größen hergestellt werden und kann auch als Kachelofeneinsatz ausgebildet sein.

Die Leistung des vorliegenden Ofens ist weitaus höher als die Leistung vergleichbarer Öfen konventioneller Art, seine volle Leistung wird in kurzer Zeit erreicht und die Gluterhaltung ist über eine sehr lange Zeit gegeben. So wurden in einem Versuchsmodell ohne Drosselung des Glutbettrostes Gluterhaltungszeiten bis zu 60 Stunden gemessen.

Der Ofen nach der Erfindung besitzt ferner die Eigenschaft der Selbst­ regulierung. Setzt sich beispielsweise der Rost im Glutbett mit fortschreitendem Abbrand zu, so strömt eine zunehmende Luftmenge von der Zuluftführung 4 in die Seitenkanäle 14 und 7 und hält eine gleich­ mäßige Verbrennung aufrecht. Durch die Löcher oder Schlitze 13 in der Wand 8 gelangt stets eine ausreichende Menge Verbrennungsluft in den Feuerungsraum 10, so daß stets eine saubere und vollständige Verbren­ nung aufrechterhalten wird.

Die entstehenden sehr heißen Rauchgase werden nicht näher dargestellten Wärmetauschern zugeführt, wodurch sich die Rauchgase auf Temperaturen erniedrigen lassen, die von der Raumtemperatur nur sehr gering abweich­ chen. Die Wärmetauscher können mehrere Sekundärkreise mit unterschied­ lichen Medien aufweisen, wie Luft und Wasser, so daß allen Anforde­ rungen an eine Heizungsanlage erfüllt werden können.

Claims (11)

1. Ofen für feste Brennstoffe, insbesondere Multifunktionsofen, mit einem Stahl- oder Gußmantel, einem Schamotte-Glutbett mit schließ­ barem Rost und darunter befindlichen Aschenkasten mit Verbrennungs­ luftzufuhr, sowie einem Rauchsammler an seinem oberen Ende, dem sich ein Rauchgaskanal anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Ofens in einem definierten Abstand von seinem Stahl- oder Gußmantel (1) und im Anschluß an das im unteren Teil des Ofens angeordneten Schamotte-Glutbett (5) mindestens eine mit Gasdurch­ lässen (13) versehene, eine Feuerraumbegrenzung bildende Wandung oder Platte (8) angeordnet ist, welche mit dem ihr zugeordneten Ofenmantel (1) jeweils einen mit Luft beschickbaren Gaskanal (7) bildet.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gasdurch­ lässen (13) versehene Wandung (8) im Innern des Ofens und - mit Ausnahme der Innenseite seines Frontteils - vor dem gesamten Mantel in einem definierten Abstand zu diesem und im Anschluß an das Scha­ motte-Glutbett (5) angeordnet ist, wobei die Wandung (8) mit der ihr jeweils zugeordneten Innenseite des Mantels (1) einen mit Ver­ brennungsluft beschickbaren Gaskanal (7 bildet.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gasdurchlässen (13) versehene Wandung (8) aus einzelnen Bauele­ menten aufgebaut ist, deren Größe so bemessen ist, daß ihr Aus­ tausch durch die Fülltür (9) des Ofens gegeben ist.

4. Ofen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gasdurchlässen (13) versehene Wandung (8) oder deren Elemente aus einem feuer- und stoßfesten Keramikmaterial bestehen.

5. Ofen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gasdurchlässen (13) versehen Wandung (8) oder deren Elemente als Rost aus einem gußeisernen Material ausgebildet sind.

6. Ofen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gasdurchlässen (13) versehene Wandung (8) oder deren Elemente aus Edelstahlplatten mit Löchern bestehen, welche sowohl als Rund- und/oder als Langlöcher oder Schlitze ausgebildet sind.

7. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der äußeren Wandung des Schamotte-Glutbettes (5) und der inneren Wandung des Ofens bzw. seines Mantels (1) ein Gaskanal (14) gebildet ist, welcher als Vorwärmzone für die in dem sich anschließenden und aus der gasdurchlässigen Wandung (8) und dem inneren Ofenmantel gebildeten Gaskanal (7) strömende Luft aus­ gebildet ist.

8. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausmauerung des Ofens oder seine Schamotte-Glut­ betthöhe sich bis zu etwa einem Drittel der Feuerraumhöhe er­ streckt, der sich die gasdurchlässige Wandung (8) als Feuerraum­ begrenzung unmittelbar anschließt.

9. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rost im Schamotte-Glutbett in seinem Öffnungs­ querschnitt veränderbar ausgebildet ist, so daß der Ofen sowohl als Holzbrandofen als auch als Kohlebrandofen einsetzbar ist.

10. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das obere Ende des Feuerraums durch Keramikplatten (11), insbesondere Keramikfaserplatten mit Öffnungen (12) abgedeckt ist, so daß vor dem Abgaskanal des Rauchsammlers und über dem Feuerraum ein Abgas-Sammelraum der Gaskanäle gebildet ist.

11. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Rauchsammler (2) ein Wärmetauscher nachgeschaltet ist, dessen Sekundärkreis mit Gas, insbesondere Luft oder Wasser gespeist wird.