DE60128984T2 - Wärmespeicherkamin - Google Patents

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24BDOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B1/00Stoves or ranges
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmespeicherkamin, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist und durch EP-A-747 637 dargestellt ist.
  • Bei einer allgemeinen Ausbildung von Wärmespeicherkaminen verengt sich der Feuerraum etwa in seinem oberen Teil, wobei er einen aufwärts führenden Rauchkanal oder einen sekundären Verbrennungsraum bildet. Dieser Raum oder Kanal erstreckt sich normalerweise in einer relativ offenen und unveränderten Form zu dem oberen Teil des Kamins, von wo er entweder direkt mit dem Kaminschacht verbunden ist oder von wo der Kanal zu den Seiten des Kamins abbiegt, um abwärts führende Seitenkanäle zu bilden.
  • Früher bekannte Kaminkonstruktionen basieren auf der Idee, dass die Verbrennung teilweise in dem Feuerraum und teilweise nur oberhalb des Feuerraums in einer Verbrennungskammer oder einem sekundären Verbren nungsraum stattfinden sollte. Ein derartiger Verbrennungsprozess ist insbesondere in dem Fall von unerfahrenen Benutzern des Kamins nachteilig. Wenn die Einstellungen der Verbrennungsluft nicht ordnungsgemäß durchgeführt wurden, findet ein Teil der Verbrennung nur in den Seitenkanälen oder sogar in dem Kaminschacht statt, und einige der verbrennbaren Gase können sogar in die Außenluft in einen unverbrannten Zustand gelangen. Daher bleibt der Wirkungsgrad der Verbrennung in dem Kamin im Allgemeinen relativ niedrig.
  • In jüngerer Zeit wurden jedoch wirksame Lösungen entwickelt, die ermöglichen, dass der Verbrennungsvorgang im Wesentlichen vollständig in dem Feuerraum stattfindet. In diesem Fall gelangen nur heiße verbrannte Rauchgase aus dem Feuerraum in den Kaminschacht. Da die gesamte Verbrennung jetzt in dem Feuerraum stattfindet, ist es nicht erforderlich, zusätzliche Verbrennungsluft in die Kanäle zu liefern; stattdessen können bei der Ausbildung von Rauchgasstrukturen die Bemühungen ausschließlich auf die Maximierung des Wirkungsgrad der Wärmeübertragung von den Rauchgasen in die die Kanäle umgebende Wärmespeichermasse konzentriert werden.
  • Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen neuen Typ von Kaminrauchkanalstruktur zu offenbaren. Eine spezifische Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rauchkanalstruktur zu offenbaren, die einen maximalen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zur Wärmespeichermasse ermöglicht, wodurch die Wärmespeichereigenschaften des Feuerraums und sein Wirkungsgrad zur Wärmespeicherung verbessert werden.
  • Hinsichtlich der für die Erfindung charakteristischen Merkmale wird auf die Ansprüche Bezug genommen.
  • Da der gesamte Verbrennungsvorgang in dem Feuerraum stattfindet, befinden sich die heißesten Bereiche während der Verbrennung auf einer niedrigeren Höhe als bei herkömmlichen Feuerraumkonstruktionen. Daher ist der obere Teil oder die Verengung des Feuerraums oder das erste Ende des Rauchkanals der intensivsten Wärmebeanspruchung ausgesetzt. Um diese Wärmebeanspruchungen auszugleichen und eine glatte und wirksame Wärmeübertragung sicherzustellen nimmt gemäß der Erfindung in einer bestimmten wesentlichen Erstreckung des Rauchkanals der innere Umfang des von dem Feuerraum des Wärmespeicherkamins aufwärts führenden Rauchkanals von dem Feuerraum zu dem Kaminschacht hin zu, während gleichzeitig die Querschnittsfläche des Rauchkanals entweder konstant ist oder abnimmt. Somit nimmt gemäß der Erfindung, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase dieselbe bleibt oder zunimmt, die Fläche der Wärmeübertragung von den Rauchgasen zu der Wärmespeichermasse zu, wenn die Temperatur der Rauchgase abnimmt.
  • In einem bevorzugten Fall nimmt die Querschnittsfläche der Rauchgasströmung kontinuierlich von dem Feuerraum zu dem Kaminschacht über die fragliche Erstreckung ab. In gleicher Weise nimmt, vorzugsweise über eine entsprechende Erstreckung des Rauchkanals, die Menge von Wärmespeichermasse, die den Rauchkanal umgibt, entweder gleichförmig oder graduell von dem Feuerraum zu dem Kaminschacht hin zu. Somit kann bei der vorliegenden Erfindung, da die Wärmeübertragungsfläche und die Wärmespeichermasse zunehmen, eine wirksame und sogar im Wesentlichen konstante Rate der Wärmespeicherung pro Längeneinheit des Rauchkanals aufrechterhalten werden trotz der sinkenden Tempera tur der Rauchgase.
  • Der Feuerraum nach der Erfindung weist vorzugsweise eine Verengung auf, d.h. einen sich stark verengen Raum oberhalb des Feuerraums, hinter welchem die Erstreckung des Rauchkanals gemäß der Erfindung beginnt. Somit wird nach dem weiten Feuerraum die Größe des Zugs im Allgemeinen zuerst um 40 bis 60% reduziert, so dass die wärmeleitende Oberfläche in der Verengung so klein wie möglich ist und die Strömung von heißen Rauchgasen schnell ist. In diesem Fall ist sogar die Dicke der Wärmespeichermasse ein Maximum in Beziehung zu der Wärmeübertragungsfläche. Die genannte Erstreckung gemäß der Erfindung ist gleich zumindest 30%, vorzugsweise über 50% und sogar 70 bis 80% der Länge des oberhalb des Feuerraums in dem Kamin aufwärts führenden Rauchkanals.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der obere Teil des Rauchkanals mit einer oder mehr Trennwänden versehen, die aus Wärmespeichermasse bestehen und oberhalb der Erstreckung gemäß der Erfindung und möglicherweise auch teilweise innerhalb der Erstreckung angeordnet sind, welche Trennwände in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung orientiert sind und sich in der Breitenrichtung des Feuerraums erstrecken, d.h., Seite an Seite in der Tiefenrichtung des Feuerraums angeordnet sind. Diese Trennwände teilen den obern Teil des Rauchkanals in zumindest zwei und vorzugsweise drei oder mehr parallele Rauchkanäle. Auf diese Weise kann eine größere Wärmeübertragungsfläche, die in Kontakt mit heißen Rauchgasen ist, in der Wärmespeichermasse geschaffen werden. Die fraglichen Trennwände teilen vorteilhaft den gesamten oberen Teil des Feuerraums, d.h. den Raum unter dem Kamindeckel in eine Anzahl von Rauchkanälen, die pa rallel in der Strömungsrichtung liegen.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich die Trennwände in dem oberen Teil des Feuerraums zu den Kanten des Feuerraums und abwärts entlang der Seitenkanäle derart, dass sie in den Seitenkanälen entweder vollständig separate seitliche Kanäle oder teilweise voneinander getrennte Kanäle bilden. Abhängig von der Höhe des Feuerraums können diese Trennwände die Seitenkanäle in großen Feuerräumen beispielsweise herunter bis etwa zur Höhe des oberen Teils des Feuerraums teilen, und bei niedrigen Typen von Feuerräumen können sich die Trennwände sogar bis herab zu der Höhe des Rostes erstrecken. Die Abwärtserstreckung der Trennwände in den Seitenkanälen kann für jeden Feuerraum getrennt so definiert werden, dass die Rauchgase nicht zu kühl werden, bevor sie aus dem Feuerraum in den Kaminschacht strömen.
  • Die Erfindung wurde vorstehend hauptsächlich mit Bezug auf eine Kaminkonstruktion beschrieben, die Seitenkanäle aufweist, in welchem Fall die Rauchgase über den unteren Teil des Kamins in den Kaminschacht geführt werden. Die Erfindung kann auch als ein Ausführungsbeispiel implementiert werden, bei dem sich der Kaminschacht in dem oberen Teil des Kamins entweder in der Rückwand des Kamins befindet oder aufwärts durch den Deckel hindurchgeht. IN diesem Fall werden keine Seitenkanäle in dem Kamin benötigt und der Kamin kann enger ausgebildet werden oder die Wärmespeichermasse auf den Seiten kann vergrößert werden. Da der aufwärts führende Rauchkanal nicht mit einer Biegung in einen Seitenkanal in dem oberen Teil des Kamins nahe des Kamindeckels versehen sein muss, kann die bestimmte Rauchkanalerstreckung gemäß der Erfin dung bei derselben Kaminhöhe leicht länger gemacht werden, während sie gleichzeitig im Betrieb effizienter gemacht werden kann. Somit ist es möglich, dass die Rauchkanalerstreckung gemäß der Erfindung sich praktisch über den gesamten Weg von dem Feuerraum oder der Verengung direkt zu dem Kaminschacht erstreckt. In diesem Fall können sowohl die Wärmeübertragungsfläche pro Längeneinheit des Rauchkanals als auch die Wärmespeichermasse an dem oberen Ende des Rauchkanals mehrere Male vergrößert werden im Vergleich mit dem Anfangsende des Rauchkanals.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Kamin eine teilende Trennwand auf, die in dem aufwärts führenden Rauchkanal angeordnet ist, welche Trennwand den Rauchkanal gesehen von der Vorderseite in wie benachbarte Rauchkanäle teilt, einen linken Rauchkanal und einen rechten Rauchkanal. Die teilende Trennwand kann von einem Punkt nahe dem Feuerraum aus beginnen, von der Höhe der Verengung oder einem etwas höheren Pegel in dem Rauchkanal, und sie erstreckt sich vorzugsweise bis zu dem Kamindeckel. Somit teilt die teilende Trennwand den Rauchkanal in zwei vollständig getrennte Teile. Da die teilende Trennwand in einer Höhe direkt oberhalb des Feuerraums beginnt, ergibt dies zusätzliche Wärmespeichermasse in dem heißesten Teil des Feuerraums. Sowohl der linke als auch der rechte Rauchkanal sind mit einer bestimmten Erstreckung gemäß der Erfindung versehen, bei der die Wärmeübertragungsfläche pro Längeneinheit des Rauchkanals zunimmt, wenn die Temperatur sinkt.
  • Bei dem Kamin nach der Erfindung ist es ungeachtet dessen. ob er mit Seitenkanälen oder mit einem Kaminschacht in dem oberen Teil des Kamins versehen ist, bevorzugt, dass nach der erfindungsgemäßen bestimmen Erstreckung des Rauchkanals der Rauchkanal in dem oberen Teil des Kamins sich so ausdehnt, dass sowohl die Querschnittsfläche als auch die Wärmespeicherfläche pro Längeneinheit des Rauchkanals zunehmen. Auf diese Weise wird, nachdem sich die Rauchgase erheblich abgekühlt haben, ihre Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt, was bedeutet, dass trotz einer kleineren Temperaturdifferenz thermische Energie von den Rauchgasen effektiver in der umgebenden Masse gespeichert werden kann. Es ist auch festzustellen, dass eine ähnliche Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase, obgleich in geringerem Ausmaß, bereits in der erfindungsgemäßen Erstreckung des Rauchkanals stattfindet, obgleich die Querschnittsfläche der Strömung konstant bleibt oder sie sogar etwas verringert wird. Dies ergibt sich daraus, dass das Volumen der Rauchgase abnimmt, wenn ihre Temperatur sinkt. Somit wird über die Länge des ansteigenden Rauchkanals, wenn die Rauchgase kühler werden, ihre Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt, was eine effektivere Wärmeübertragung bewirkt, wodurch die Verringerung der Wärmeübertragung, die sich aus der kleineren Temperaturdifferenz ergibt, kompensiert wird.
  • Die Kaminkonstruktion nach der Erfindung hat beträchtliche Vorteile im Vergleich zu dem Stand der Technik. Die Wärmespeichermasse ist nicht einer übermäßigen Wärmelast unmittelbar nach der Verbrennung ausgesetzt, stattdessen wird die gesamte Wärmespeichermasse oberhalb des Feuerraums so gleichförmig wie möglich erwärmt, da die Wärmeströmung in dem gesamten Bereich der Wärmespeichermasse im Wesentlichen gleichmäßig ist. Somit können insbesondere bei Specksteinkaminen die Wärmeleitungseigenschaften des Materials effektiver genutzt werden, mit dem Ergebnis, dass die Wärmelasten und thermischen Ausdehnungen gleichförmig sind und keine bemerkenswerten Versetzungen oder Spannungen in den Strukturen auftreten. Aufgrund der effektiven Wärmeübertragung wird der Wirkungsgrad des Kamins beträchtlich verbessert im Vergleich mit dem Stand der Technik. Zusätzlich wird trotz der größeren Wärmespeicherkapazität des Kamins nach der Erfindung die äußere Oberfläche des Kamins nicht zu heiß und der Kamin bewirkt keine übermäßige Erwärmung des Kaminschachts und anderer hiermit verbundener Strukturen, was von wesentlicher Wichtigkeit im Hinblick auf die Feuersicherheit ist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
  • 1 eine Vorderansicht eines Wärmespeicherkamins gemäß der Erfindung darstellt,
  • 2 eine Querschnittsansicht des Kamins nach 1 darstellt,
  • 3 eine andere Querschnittsansicht des Kamins nach 1 darstellt,
  • 4 eine dritte Querschnittsansicht des Kamins nach 1 darstellt,
  • 5 eine vierte Querschnittsansicht des Kamins nach 1 darstellt,
  • 6 eine fünfte Querschnittsansicht des Kamins nach 1 darstellt,
  • 7 eine sechste Querschnittsansicht des Ka mins nach 1 darstellt,
  • 8 eine siebente Querschnittsansicht des Kamins nach 1 darstellt,
  • 9 eine achte Querschnittsansicht des Kamins nach 1 darstellt,
  • 10 ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung darstellt,
  • 11 eine Querschnittsansicht des Kamins nach 10 darstellt,
  • 12 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt,
  • 13 die Struktur des oberen Teils des Kamins nach 12 illustriert, und
  • 14 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
  • 1 illustriert einen Wärmespeicherkamin gemäß der Erfindung, der vorzugsweise vollständig aus Specksteinelementen hergestellt ist mit Ausnahme des Rostes und anderer Teile, welches eine bekannte Technik ist. Der Kamin weist einen Feuerraum 1 auf, der oberhalb des Rostest 15 angeordnet ist und an der Verengung 5 enger wird, wodurch er einen aufwärts führenden Rauchkanal 2 bildet. Der Rauchkanal 2 sowie der Feuerraum 1 werden an ihren Seiten durch Wärmespeichermassen 3 umgeben, und in gleicher Weise hat der Kamin Wärmespeichermassen auf der Rückseite des Feuerraums 1 und auf der Vorder- und Rückseite des Rauchkanals, welche Massen den Feuerraum und den Rauchkanal in bekannter Weise definieren. In dem oberen Teil des Kamins unterhalb des Kamindeckels 6 ist der Rauchkanal 2 zu beiden Seiten gebogen, wodurch er abwärts führende Seitenkanäle 7 bildet. Der Mangel des Kamins besteht aus Seitenwänden 8, einer Kappe 10 oberhalb des Kamindeckels und isolierendem Material 9 sowie der bekannten Vorder- und Rückwand, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind. Die Seitenwände 8 bestehen aus einem Doppelstein 16 und einem Oberflächenstein 17, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
  • In der Strömungsrichtung der Rauchgase sind die Kanäle in dem Kamin wie folgt ausgebildet. Die Höhen, in denen die Querschnitte in den 2 bis 8 genommen wurden, werden auf der linken Seite von 1 angezeigt. Zusätzlich zu den Rauchkanälen und den Wärmespeichermassen zwischen ihnen stellen die Querschnittsansichten auch die sie umgebenden Massen dar, die den Mantel des Kamins bilden, da diese eine bedeutsame Rolle hinsichtlich des Gesamtwärmestroms und der Wärmespeicherung spielen.
  • In 2 ist der Feuerraum 1 in der Mitte zwischen Wärmespeichermassen 3 angeordnet. Auf der anderen Seite der Wärmespeichermassen 3 sind Seitenkanäle 7 angeordnet. Diese werden sämtlich von Doppelstein 16 umgeben, wobei der Oberflächenstein 17 seine äußere Oberfläche abdeckt und den Mangel des Kamins bildet.
  • In 3 verengt sich der Feuerraum zu der Verengung 5, um einen engeren Rauchkanal 2 zu bilden, d.h., die Wärmespeichermassen 3 sind in der Breitenrichtung des Feuerraums dicker. Am Anfang des Rauchkanals 2 ist seine Querschnittsfläche gleich etwa 15 Einheiten und sein innerer Umfang beträgt etwa 16 Einheiten.
  • Gleichzeitig wurden nach der Verengung 5 in der vertikalen Richtung die Wärmespeichermassen 3 von der Seit der Seitenkanäle 7 enger gemacht, so dass die Querschnittsfläche der Seitenkanäle um etwa 50% zugenommen hat. Die Bedeutung hiervon wird später beschrieben.
  • In 4 beginnt die bestimmte Rauchkanalerstreckung 4 gemäß der Erfindung, gebildet zu werden, Mit anderen Worten, die Teile 11 beginnen, von den Kanten des Rauchkanals 2 in einer glatten und stufenlosen Weise zueinander hin vorzustehen, so dass der Querschnitt ein gezahntes Muster wird, das in dem Rauchkanal nach oben hin zunimmt. Gleichzeitig nimmt die Querschnittsfläche ab. In 4 ist die Querschnittsfläche gleich etwa 13 Einheiten und der Umfang beträgt etwa 20 Einheiten. Selbstverständlich kann die Struktur auch in einer gestuften Weise gebildet sein, in welchem Fall beispielsweise die verwendeten Specksteinelemente rechteckige Quader unterschiedlicher Größe sein können.
  • In 5 ist das gezahnte Muster noch größer geworden, mit einer Querschnittsfläche von etwa 12 Einheiten und einem Umfang von etwa 22 Einheiten, während die Querschnittsflächen der Seitenkanäle 7 konstant bleiben.
  • Weiterhin nähern sich in 6 die Teile 11 einander an, während die Oberflächen 12 der Massen 3 zwischen ihnen bereits etwas weiter voneinander entfernt sind. Somit beträgt die Fläche noch immer etwa 12 Einheiten, aber der Umfang nimmt weiter zu und ist nun gleich etwa 28 Einheiten.
  • In 7 sind die Teile 11 zusammengewachsen und der Rauchkanal 2 wurde durch Trennwände 13 in drei Teile mit gleichem Querschnitt geteilt. Der Umfang ist nun gleich etwa 30 Einheiten, während die Fläche noch etwa 12 Einheiten beträgt.
  • Wie in 8 illustriert ist, nimmt die Breite der Rauchkanäle 2 weiter zu, wenn sich die Trennwände aufwärts zu dem Kamindeckel 6 erstrecken. Somit teilen die Trennwände 13 den Raum unterhalb des Kamindeckels 6 in drei getrennte Rauchkanäle 2, die in der Strömungsrichtung gesehen Seite an Seite angeordnet sind. Somit ist in 8 nahe der Oberseite der Wärmespeicher-Trennwandmassen 3, wo sie bereits eine ausgeprägte Krümmung haben, der Umfang der Rauchkanäle 2 jetzt etwa 36 Einheiten, und die Fläche beträgt etwa 15 Einheiten.
  • In 9 bilden oberhalb der Wärmespeicher-Trennwandmassen 3 die Trennwände 13 drei getrennte Rauchkanäle 2, die in der Strömungsrichtung der Rauchgase Seite an Seite angeordnet sind, wobei sich jeder Rauchkanal über die gesamte Breite des Feuerraums erstreckt.
  • Oberhalb der die Rauchkanäle von ihren Seiten umgebenden Massen 3 wenden sich diese Rauchkanäle zu den Kanten hin und nach unten, wobei sie Seitenkanäle 7 bilden. Somit sind die Seitenkanäle 7 auf beiden Seiten des Feuerraums durch die Trennwände 13 in drei getrennte Seitenkanäle bis zu der Höhe der Verengung 5 herab geteilt. Die unteren Enden der Trennwände 13 sind auf der Höhe der Verengung 5, und von hier nach unten sind kontinuierliche Seitenkanäle auf beiden Seiten des Feuerraums gebildet. Die Seitenkanäle treffen sich in dem unteren Teil des Kamins in einer bekannten Weise, wodurch die Rauchgase in den Kamin schacht befördert werden.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, dehnen sich die Seitenkanäle 7 nach innen aus, d.h. zu der wärmespeichernden Masse hin, zwischen den in den 2 und 3 dargestellten Schnittebenen. Der erweiterte Seitenkanal erstreckt sich über den gesamten Weg zu der Oberseite. Da die Seitenkanäle in der Einwärtsrichtung erweitert sind, d.h., zu der Wärmespeichermasse 3 hin, ist die Wärmeübertragungsfläche zu der Wärmespeichermasse 3 hin ebenfalls vergrößert. Daher ist der Wärmeübertragungsbereich zu der inneren Masse in dem Seitenkanal hin deutlich größer als die entsprechende Fläche zu dem Mantel hin, was bedeutet, dass Wärme effektiver zu der inneren Masse hin übertragen wird, insbesondere da die Menge der Wärmespeichermasse in den inneren Teilen größer ist und die Temperaturdifferenz während des frühen Teils einer Heizperiode größer ist. Aufgrund dieser Konstruktion wird die äußere Oberfläche nicht zu stark erwärmt und die Wärmeemissionszeit wird verlängert, da die Wärme innerhalb des Kamins gespeichert wird anstatt in der Oberflächenschicht.
  • Die vorbeschriebene Konstruktion gemäß der Erfindung weist in dem Rauchkanal von der Verengung an aufwärts einen neuen Typ von struktureller Erstreckung auf, in der der Umfang des Querschnitts zunimmt, während die Querschnittsfläche abnimmt oder konstant bleibt. Gleichzeitig nimmt die Menge der den aufsteigenden Rauchkanal umgebenden Wärmerspeichermasse zu. Somit kann mit der zunehmenden Menge der Wärmespeichermasse und der ebenfalls zunehmenden wärmeabsorbierenden Fläche eine schnelle und sogar im Wesentlichen konstante Rate der Wärmespeicherung pro Längeneinheit des Rauchkanals aufrecht erhalten werden, obgleich die Temperatur der Rauchgase natürlich gleichzeitig sinkt. Daher wird bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die in den Rauchgasen erhaltene Wärmeenergie in die umgebende Wärmespeichermasse effektiver und schneller als bei den herkömmlichen Kaminkonstruktionen übertragen.
  • Bei dem Kamin gemäß der Erfindung können der Wirkungsgrad und die Geschwindigkeit des Wärmespeichervorgangs variiert werden durch Verändern der Anzahl von verwendeten parallelen Rauchkanälen sowohl in dem ansteigenden Rauchkanal, in dem Raum unterhalb des Kamindeckels als auch in den Seitenkanälen. Die Wärmeübertragungsfläche kann verdreifacht oder vervierfacht werden durch gleichzeitige Vergrößerung der Menge der Wärmespeichermasse. Auf diese Weise können die Wärmespeichereigenschaften eines Kamintyps verändert werden ohne Änderung der äußeren Abmessungen oder der Form des Kamins.
  • 10 stellt in demselben Kamin zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, die sich leicht voneinander unterscheiden und durch eine gestrichelte Linie voneinander getrennt sind. Der Kamin entspricht im Wesentlichen dem in 1 gezeigten und er weist einen Mantel bestehend aus Oberflächenstein 17 und Doppelstein 16 auf den Seiten und einen Kamindeckel 6, isolierendes Material 9 und eine Kappe 10 auf der Oberseite auf. Oberhalb des Rostes 16 befindet sich ein Feuerraum 1, der sich aufwärts in einer Verengung 5 verengt. Bei diesem Ausführungsbeispiel verengt sich die Verengung 5 sowohl auf den seitlichen Seiten als auch auf der Vorder- und der Rückseite des Feuerraums.
  • An den Kanten des Feuerraums 1 befinden sich Wärme speichermassen 3, die sich zu einer Höhe nahe dem Kamindeckel 6 aufwärts erstrecken. In der Tiefenrichtung des Kamins erstrecken sich die Massen 3 von dem vorderen Teil des Mantels zu seiner Rückseite. Zwischen den Massen 3 und den seitlichen Teilen des Mantels sind Seitenkanäle 7 gebildet, die die Rauchgase abwärts zu einem Kaminschacht in dem unteren Teil des Kamins befördern. In dem Rauchkanal zwischen den Massen 3 ist eine teilende Trennwand 18 angeordnet, die sich von dem Kamindeckel 6 bis nahe zu der Höhe der Verengung 5 erstreckt. Die teilende Trennwand 18 besteht aus Wärmespeichermasse und erstreckt sich in der Tiefenrichtung von dem vorderen Teil des Mantels bis zu seiner Rückseite. Sie teilt den von dem Feuerraum aufwärts führenden Rauchkanal in zwei getrennte Kanäle, einen rechten Rauchkanal 19 und einen linken Rauchkanal 20.
  • Der linke Rauchkanal 20 ist mit der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Struktur versehen, bei der eine aus der Masse 3 wachsende Trennwand 13 die Wärmspeichermasse und die Wärmespeicherfläche pro Längeneinheit des Rauchkanals vergrößert. In dem rechten Rauchkanal 19 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine Trennwand 13 sich kontinuierlich von beiden Seiten des Rauchkanals zu entwickeln beginnt, d.h., sowohl von der Wärmespeichermasse 3 als auch von der teilenden Trennwand 18. Zusätzlich hat die teilende Trennwand 18 bei diesem Ausführungsbeispiel eine Dicke, die zu der Oberseite hin abnimmt. In gleicher Weise wird die Wärmespeichermasse 3 an ihrem oberen Ende enger. Auf diese Weise wird ein größerer Wärmespeicherbereich durch die Trennwände 13 in dem Rauchkanal 19 gebildet. Gleichzeitig wird eine übermäßige Verkleinerung der Querschnittsfläche der Strömung verhindert, wodurch sicherge stellt wird, dass die Strömungsgeschwindigkeiten nicht zu hoch werden.
  • Im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel in 1 hat der Kamin mit einer teilenden Trennwand 18 den Vorteil, dass eine größere Menge von Wärmespeichermasse und insbesondere ein größerer Wärmespeicherbereich nahe der Verengung und dem unteren Teil des Rauchkanals vorgesehen werden können, wo die Rauchgase am heißesten sind. Wie in der Schnittansicht in 11 gezeigt ist, weisen mit einer teilenden Trennwand 18 versehene Ausführungsbeispiele auch Teile 11 auf, die von den Wärmespeichermassen 3 zu den Rauchkanälen vorstehen, welche Teile sowohl die Wärmeübertragungsfläche als auch die Menge der Wärmespeichermasse pro Längeneinheit des Rauchkanals vergrößern.
  • 12 stelle eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels dar, bei dem der Kamin keine Seitenkanäle hat, sondern stattdessen einen Kaminschacht, der in seinem oberen Teil angeordnet ist und durch den Deckel hindurchgeht. Der Feuerraum 1 verengt sich in der Verengung 5 sowohl auf den seitlichen Seiten als auch auf der Vorder- und der Rückseite. Der nach der Verengung beginnende Rauchkanal erweitert sich zu einer Breite, die im Wesentlichen dem Querschnitt des Feuerraums entspricht. Die Kanten des Feuerraums, d.h. der Oberflächenstein 17 und der Doppelstein 16 bilden Wärmespeichermassen um den Rauchkanal herum. Zusätzlich sind in dem aufwärts führenden Rauchkanal zwei teilende Trennwände 21 angeordnet, d.h. Strukturen aus Wärmespeichermasse, die den Rauchkanal in Kantenkanäle 22 und 23 und einen mittleren Kanal 24 teilen. Die teilenden Trennwände 21 erstrecken sich von einer Höhe etwas oberhalb der Verengung 5 zu ei ner Höhe unterhalb des Kamindeckels, aber in einigem Abstand von diesem, so dass die Rauchgase unterhalb von diesen, an ihren Seiten und oberhalb von diesen strömen können.
  • Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 weist der Rauchkanal dieses Kamins auch eine bestimmte erfindungsgemäße Erstreckung auf, in der die Wärmespeichermasse und die Wärmespeicherfläche zunehmen, wenn die Querschnitts-Strömungsfläche abnimmt oder unverändert bleibt.
  • Dargestellt in den Kantenkanälen 22 und 23 sind zwei Ausführungsbeispiele der Trennwände 13, die sich etwas voneinander unterscheiden. In dem linken Rauchkanal 22 beginnen sich Trennwände 13 wie diejenigen bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 in einer gestuften Weise zu entwickeln, beginnend von der Masse 21. Die Breite der Trennwände nimmt zu der Oberseite hin zu, wodurch die Querschnittsfläche der Strömung abnimmt und die Menge der Wärmespeichermasse sowie die Wärmeübertragungsfläche der Masse pro Längeneinheit des Rauchkanals zunehmen.
  • In entsprechender Weise entwickeln sich in dem rechten Rauchkanal 23 Trennwände 13 kontinuierlich von der Masse 21 aus, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1. Zusätzlich beginnen in dem mittleren Kanal 24 zwischen den teilenden Trennwänden 21 sich Trennwände 13 von beiden Massen 21 aus zueinander zu entwickeln. Schließlich sind die Trennwände 13 kontinuierlich und teilen den Raum unterhalb des Kamindeckels 6 in getrennte Rauchkanäle, die Seite an Seite angeordnet sind.
  • Die stufenartige Struktur des Rauchkanals 22 ermög licht eine einfachere und billige Implementierung, da alle zu verwendenden Specksteinziegel eine rechteckige Form haben können und keine abgeschrägten Oberflächen benötigt werden. Weitere mit der stufenartigen Struktur verbundene Vorteile sind eine größere Wärmeübertragungsfläche und eine Turbulenz der Rauchgase, die durch die gestufte Oberfläche bewirkt wird, wobei diese beiden Merkmale für eine wirksamere Wärmespeicherung in den umgebenden Massen förderlich sind.
  • 13 gibt den oberen Teil des Kamins in 12 wieder, wobei gezeigt ist, wie die Rauchkanäle unter dem Kamindeckel 6 zusammenwachsen. Auf beiden seitlichen Seiten des Kamins befinden sich drei getrennte aufsteigende Rauchkanäle 22. zwischen den Wärmespeichermassen 21 befinden sich in gleicher Weise drei getrennte aufsteigende Rauchkanäle. Hinter den Massen 21 biegen sich die ansteigenden Rauchkanäle 22 an den Kanten unter dem Kamindeckel zur Mitte hin. In dem mittleren Bereich des Kamins sind die Trennwände 13 mit Ausschnitten 25 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen den Räumen zwischen den Trennwänden ermöglichen. Ein durch den Kamindeckel 6 hindurchgehender Kaminschacht 26 befördert die Rauchgase von oberhalb der Ausschnitte 25 in den Kaminschacht.
  • 14 stellt einen Kamin dar, der teilweise dem Kamin nach 1 entspricht. Er weist einen Mantel bestehend aus einem Oberflächenstein 17 und einem Doppelstein 16 auf der oberen Seite einen Kamindeckel 6, isolierendes Material 9 und eine Kappe 10 auf. Oberhalb des Rostes 15 ist ein Feuerraum 1 angeordnet, der sich aufwärts in eine Verengung 5 verengt. Bei diesem Ausführungsbeispiel verengt sich die Verengung 5 auf den seitlichen Seiten sowie auf der Vorder- und der Rückseite des Feuerraums.
  • An den Seiten des Feuerraums 1 sind Wärmespeichermassen 30 angeordnet, die sich aufwärts nur zu der Höhe der Verengung erstrecken. In der Tiefenrichtung des Kamins erstrecken sich diese Massen 30 von dem vorderen Teil des Mantels zu seiner Rückseite. Oberhalb der Massen erstrecken sich Metallwände 31, die auf den Massen 30 ruhen, von der Höhe der Verengung senkrecht aufwärts zu einer Höhe nahe dem Kamindeckel 6. Die Metallwände 31 haben gerundete obere Enden 32.
  • Zwischen den Massen 30 und Metallwänden 31 und den seitlichen Seiten des Mantels sind Seitenkanäle 7 gebildet, die die Rauchgase abwärts zu einem Kaminschacht in dem unteren Teil des Kamins leiten. In dem Rauchkanal zwischen den Metallwänden 31 ist eine teilende Trennwand 33 angeordnet, die sich von dem Kamindeckel 6 abwärts nahe bis zu der Höhe der Verengung 5 erstreckt. Die teilende Trennwand 33 besteht aus Wärmespeichermasse und erstreckt sich in der Tiefenrichtung von dem vorderen Teil des Mantels zu seiner Rückseite, wobei sie den aufwärts von dem Feuerraum führenden Rauchkanal in zwei getrennte Kanäle teilt.
  • Wie in 1 weist die Struktur Trennwände 13 auf, die aus Wärmespeichermasse bestehen und die allmählich von dem unteren Teil der teilenden Trennwand 33 beginnen und zu den gerundeten Bereichen 32 hin wachsen. Von hier aufwärts teilen die Trennwände 13 die sich zu beiden Seiten biegenden Rauchkanäle beispielsweise in drei getrennte Rauchkanäle, die Seite an Seite angeordnet sind, die sich als getrennte Kanäle, die in die Seitenkanäle 7 herunter zu der Höhe der Verengung 5 führen, fortsetzen.
  • Eine der Funktionen der Metallwände 31 bei bestimmten Ausführungsbeispielen besteht darin, die Wärmeübertragungsfläche der Wärmespeichermassen 13 zu vergrößern und zu bewirken, dass Wärme in den mittleren Massen 13 und 33 des Kamins anstatt in einer Wärmespeichermasse, die sich näher an der äußeren Oberfläche befindet, gespeichert wird, und teilweise den Grad von Wärmespeicherung in den Massen der Seitenkanäle zu erhöhen. auf diese Weise kann mehr Wärme in den mittleren Strukturen des Kamins gespeichert werden, d.h. in der massiven teilenden Trennwand 33 zwischen den Metallwänden 31 und in den Trennwänden 13, die während des Heizens des Kamins heiß werden, wodurch die Wärmeemissionszeit verlängert wird.
  • Vorstehend wurde die Erfindung im Wege von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, während unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung in dem Bereich der erfindungsgemäßen Idee, die in den Ansprüchen definiert ist, möglich sind.

Claims (18)

  1. Wärmespeicherkamin, aufweisend einen Feuerraum (1), einen Rauchkanal (2), der von dem Feuerraum aufwärts führt, um die Rauchgase in einen Kaminschacht zu leiten, und eine Wärmespeichermasse (3), die den Feuerraum (1) und den Rauchkanal (2) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer bestimmten Erstreckung (4) in dem aufwärts führenden Rauchkanal (2) der innere Umfang des Rauchkanals (2) von dem Feuerraum (1) aus zu dem Kaminschacht hin zunimmt, während die Querschnittsfläche des Rauchkanals (2) entweder konstant ist oder abnimmt.
  2. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Erstreckung (4) die Querschnittsfläche des Rauchkanals (2) kontinuierlich von dem Feuerraum (1) aus zu dem Kaminschacht hin abnimmt.
  3. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Erstreckung (4) die Menge der den Rauchkanal (2 umgebenden Wärmespeichermasse (3) von dem Feuerraum (1) aus zu dem Kaminschacht hin zunimmt.
  4. Wärmespeicherkamin nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Verengung (5) aufweist, d.h., einen sich stark verengenden Bereich oberhalb des Feuerraums (1) vor der Erstreckung (4) in dem Rauchkanal (2).
  5. Wärmespeicherkamin nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchkanal (2) mit Trennwänden (13) versehen ist, die oberhalb der Erstreckung (4) angeordnet sind und aus Wärmespeichermasse (3) bestehen, welche Trennwände (13) den oberen Teil des Rauchkanals in zumindest zwei, vorzugsweise drei oder mehr Rauchkanäle (2) unterteilen, die Seite an Seite in der Richtung der Strömung und in der Tiefenrichtung des Kamins angeordnet sind.
  6. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (13) graduell kontinuierlich oder schrittweise in der Erstreckung (4) beginnen.
  7. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (13) den Raum unterhalb des Kamindeckels (6) in parallele Rauchkanäle (2) in der Strömungsrichtung teilen.
  8. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (13) sich in dem Kamin, in Rauchkanäle (2) erstrecken, die abwärts zu den Seiten in Seitenkanäle (7) gebogen sind, wobei sie parallele Seitenkanäle bilden.
  9. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (13), die die parallelen Seitenkanäle (7) bilden, sich im Wesentlichen bis zu der Höhe des oberen Teils des Feuerraums (1) erstrecken.
  10. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (13), die die parallelen Seitenkanäle (7) bilden, sich im We sentlichen bis zu der Höhe des Rostes (15) erstrecken.
  11. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Seitenkanäle (7) an ihrem oberen Ende eine größere Breite zu der Wärmespeichermasse (3) hin als an ihrem unteren Ende haben, wobei sie eine größere Wärmeübertragungsfläche innerhalb des Kamins als nach außen bilden.
  12. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenkanäle (7) in dem Bereich oberhalb der Verengung (5) breiter sind, wo die Menge der Wärmespeichermasse (3) im Wesentlichen größer als in der Höhe des Feuerraums (1) ist.
  13. Wärmespeicherkamin nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Rauchkanäle (2) sich nahe des Kamindeckels (6) in dem oberen Teil des Kamins zu einem Kaminkanal (26) vereinigen.
  14. Wärmespeicherkamin nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der aufwärts führende Rauchkanal (2) mit einer teilenden Trennwand (18) versehen ist, die den Rauchkanal (2) in zwei getrennte aufwärts führende Rauchkanäle (19, 20) teilt.
  15. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die teilende Trennwand (18) oberhalb des Feuerraums (1) beginnt, d.h., im Wesentlichen von der Höhe der Verengung (5) aus.
  16. Wärmespeicherkamin nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die teilende Trennwand (18) sich zu dem Kamindeckel (6) erstreckt.
  17. Wärmespeicherkamin nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Metallwand (31) aufweist, die um die mittleren Wärmespeichermassen (33, 13) angeordnet ist und zumindest teilweise die Rauchkanäle (2) bildet, um eine größere Wärmespeicherung in den mittleren Wärmespeichermassen und in den Massen in den Rauchkanälen (2) zu ermöglichen.
  18. Wärmespeicherkamin nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Erstreckung (4) in dem aufwärts führenden Rauchkanal (2) sowohl der innere Umfang als auch die Querschnittsfläche des Rauchkanals (2) zunehmen, so dass, wenn die Rauchgas-Strömungsrate wesentlich reduziert wird, mehr Zeit für die Wärme gegeben ist, um in der umgebenden Masse (3) gespeichert zu werden, und eine wirksame Wärmespeicherung trotz eines geringeren Temperaturunterschieds stattfindet.
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