EP0021281B1

EP0021281B1 - Kaminkopf für Luft-Abgas-Kamine

Info

Publication number: EP0021281B1
Application number: EP80103309A
Authority: EP
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Sommers; Friedel Hackler; Otto Ing. Grad. Menzel
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1979-06-21
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1983-03-02
Also published as: ATE2697T1; DE2924963A1; DE2924963C2; EP0021281A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kaminkopf für Luft-Abgas-Kamine.
Bekanntlich wird zum Betrieb von Feuerstätten Verbrennungsluft benötigt, die dem die Feuerstätte umgebenden Raum entnommen wird. Da aus Gründen der Energieeinsparung bei Neubauten fugendichte Fenster verlangt werden, verringert sich der Luftwechsel des die Feuerstätte umgebenden Raumes. Dies kann in Extremfällen zu einer Verminderung der Verbrennungsgüte beziehungsweise zu unvollständiger Verbrennung mit den damit verbundenen bekannten Nachteilen oder Gefahren führen. Um diese zu vermeiden, sind schon Maßnahmen vorgeschlagen worden, die dazu dienen sollen, den Feuerstellen die benötigte Verbrennungsluft auf andere Weise als aus dem umgebenden Raum zuzuführen. Zu diesen Maßnahmen gehören zum Beispiel die sogenannten Luft-Abgas-Schornsteine. Diese Schornsteine führen den Feuerstätten Verbrennungsluft von außerhalb des Hauses zu und leiten gleichzeitig die Abgase über Dach ins Freie ab.
Die GB-A-677 526 beschreibt einen Kaminkopf für einen Luft-Abgas-Kamin, der einer angeschlossenen Gasfeuerung reine Luft zuführt und die Abgase abführt. Der Innenquerschnitt des Abgasschachtes am oberen Ende in Strömungsrichtung der Abgase ist diffusorartig erweitend ausgebildet und weist eine scharfkantige obere Abschlußkante auf.
Es sind auch verschiedene Bauweisen von Luft-Abgas-Schornsteinen bekannt, die zum Anschluß mehrerer Gasfeuerstätten dienen sollen:

a) Bei der einschenkligen Bauweise, die im Schrifttum teilweise als »Se-duct« bezeichnet wird, (siehe z. B. CH-A-427 117), wird die Verbrennungstuft an der tiefsten Stelle des Kamins über einen waagerechten Kanal zugeführt und das Abgas-Luftgemisch über einen Schornstein, der mit dem Kanal verbunden ist, abgeführt. Die angeschlossenen Feuerstätten entnehmen dem Schornstein ihre Verbrennungsluft und führen ihre Abgase in den gleichen Schornstein zurück. Auf diese Art und Weise erhält nur die unterste Feuerstätte reine Verbrennungsluft und die darüber angeordneten Luft, die mehr oder weniger mit Abgas verdünnt ist.
b) Bei der doppelschenkligen Bauweise, die im Schrifttum häufig als »U-duct« bezeichnet wird, wird die Verbrennungsluft über einen senkrechten Schacht, der vom Dach des Gebäudes ausgeht, zugeführt und ebenfalls ein Abgas-Luft-Gemisch über einen Schornstein, der unten mit dem Luftschacht verbunden ist, abgeführt. Wie beim »Se-duct« entnehmen die Feuerstätten dem Schornstein ihre Verbrennungsluft, die mehr oder weniger mit Abgas verdünnt ist, und führen ihre Abgase in den gleichen Schornstein zurück.
c) Aus dem DE-U-7 706 857 ist ein Luft-Abgas-Schornstein bekannt, bei dem der Abgas- schacht konzentrisch im Luftschacht angeordnet ist. Auch bei diesem Luft-Abgas-Schornstein sind Luft- und Abgas-Schacht unten miteinander verbunden. Hier handelt es sich aber um ein System, bei dem die Feuerstätten ihre Verbrennungsluft nur dem Luftschacht entnehmen und ihre Abgase dem Abgasschacht zuführen. Es ist auch möglich, Abgasschacht und Luftschacht nebeneinander anzuordnen. Auch hierbei sind der Luft- und der Abgasschacht unten miteinander verbunden. Alle Feuerstätten werden mit reiner Verbrennungsluft versorgt, sind aber den unterschiedlichen Drücken im Luft- und im Abgasschacht ausgesetzt.

Messungen an Luft-Abgas-Schornsteinen der letztgenannten Art haben ergeben, daß sowohl mit als auch ohne bekannten Kaminaufsätzen oder -abdeckungen bereits ohne Windeinfluß erheblich unterschiedliche Druckdifferenzen zwischen Lufteintritt und Abgasaustritt an den einzelnen Geräten bestehen, die mit steigender Schachthöhe abnehmen und davon abhängen, welche bzw. wie viele Geräte gerade in Betrieb sind. An den obersten Geräten traten unter Umständen sogar negative Druckdifferenzen auf, die einen Betrieb der Geräte unmöglich machten. Bei Wind kommt ein weiterer Einfluß auf den Betrieb der Gasfeuerstätten hinzu. Je nach Windgeschwindigkeit entstehen mehr oder weniger große Druckschwankungen zwischen Luft- und Abgasschacht, die am obersten Ende des Schachtes am stärksten sind. Außerdem verschieben sich je nach Windrichtung und -geschwindigkeit die mittleren Druckdifferenzen an den einzelnen Feuerstätten in den verschiedenen Höhen. Die Einflüsse wirken sich unmittelbar auf den Betrieb der Feuerstätten aus, derart, daß die Luftzahlen bei der Verbrennung und die Abgastemperaturen sich in unerwünschter Weise ändern. Dies kann zu einer labilen Betriebsweise oder zu einem verschlechterten Wirkungsgrad der angeschlossenen Feuerstätten führen; in Extremfällen kann der Betrieb der Feuerstätten sogar unmöglich werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei Luft-Abgas-Schornsteinen Einflüsse von den im Freien herrschenden Wetterbedingungen, insbesondere durch Wind, auf die Feuerstätten zu vermindern. Die Druckdifferenz zwischen Verbrennungslufteintritt und Abgasaustritt der einzelnen Feuerstätten soll möglichst gering werden. Außerdem soll diese Druckdifferenz an allen Feuerstätten unabhängig davon, in welchem Stockwerk sie angebracht sind, möglichst gleich sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die in den Ansprüchen 1 bis 4 genannten Maßnahmen.
Nachstehend wird anhand der Fig. 1 und 2, die beispielsweise Ausführungsformen zeigen, die Ausbildung und die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kaminkopfes erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Kaminkopf eines doppelschenkligen Luft-Abgas-Schornsteines, bei dem die angeschlossenen Feuerstätten ihre Verbrennungsluft dem Luftschacht 1 entnehmen und ihre Abgase in den Abgasschacht 2 abführen.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Kaminkopf eines Luft-Abgas-Schornsteines, bei dem der Abgasschacht 2 konzentrisch im Luftschacht 1 angeordnet ist und bei dem die Feuerstätten eberifalls ihre Verbrennungsluft dem Luftschacht 1 entnehmen und ihre Abgase in den Abgasschacht 2 abführen.

Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anwendungsbeispielen des erfindungsgemäßen Kaminkopfes ist der Kopf des Abgasschachtes 2 derart ausgebildet, daß sich der Innenquerschnitt in Strömungsrichtung der Abgase diffusorartig erweitert. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, der diffusorartigen Erweiterung 3 einen Neigungswinkel gegenüber der Senkrechten von bis zu 10°, vorzugsweise bis zu 5° zu geben.
Bei der in Fig. dargestellten Ausführungsform befindet sich als weitere vorteilhafte Ausbildung unterhalb der diffusorartigen Erweiterung 3 eine abgerundete Querschnittsverengung 4, von der aus sich der Querschnitt, wie vorstehend beschrieben, diffusorartig erweitert.
Durch die diffusorartige Erweiterung 3 werden die Abgase so geführt, daß die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Bewegungsenergie der Abgase verringert und nahezu verlustfrei in Druckenergie umgewandelt wird. Hierdurch ist es möglich, das Druckniveau im oberen Teil des Abgasschachtes abzusenken und dem im Luftschacht in gleicher Höhe anzugleichen. Eine gegen die Abgasausströmung gerichtete Windströmung wird durch die diffusorartige Erweiterung 3 behindert. Die Abschlußkante 5 des Abgasschachtes 2 ist scharfkantig ausgeführt. Bei Versuchen wurde festgestellt, daß auf den Kaminkopf gerichteter Wind sich in diesem Fall weniger ungünstig auf die Druckverhältnisse im Kamin auswirkt als bei Ausführung mit stumpfer oder abgerundeter Kante. Die Windströmung wird an der scharfen Kante des Abgasschachtkopfes geteilt und gelangt nicht, wie bei einer stumpfen Kante, zusammen mit benachbarten Luftströmungen in den Kamin hinein.
Eine weitere Verringerung des Windeinflusses wird durch die in Fig. 2 dargestellte abgerundete Querschnittsverengung 4 im Abgasschacht mit anschließender diffusorartiger Erweiterung 3 erreicht. Durch diese Einrichtung wird die Ausströmung der Abgase nicht behindert, während das Einströmen von Wind - infolge einer Strömungsablösung durch die schroffe Querschnittserweit,erung - erheblich behindert wird. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Abschlußkante 5 aus den oben genannten Gründen scharfkantig ausgeführt.
Die obere Abschlußkante 6 des Luftschachtes 1 ist von außen nach innen abgerundet. Dadurch bringt sie ein höheres und günstigeres Druckniveau im Oberteil des Luftzuführungsschachtes als eine stumpfe Abschlußkante. Der Luftdurchtrittsquerschnitt ist im Bereich der Abrundung kleiner als der Schachtquerschnitt und erweitert sich von dort aus allmählich auf den vollen Schachtquerschnitt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dieser diffusorartigen Erweiterung 7 einen Neigungswinkel gegenüber der Senkrechten von bis zu 10°, vorzugsweise bis zu 5'C, zu geben. Durch die oben genannten Maßnahmen wird eine nahezu verlustlose Führung der Luftströmung - ohne Stoß- und Beschleunigungsverluste am Eintritt in den Luftschacht - erreicht. Eine durch Windsog am Luftschachteintritt erzeugte Luftrückströmung oder ein Windstoß, der sich vom Kamin rückwärts zum Luftschachteintritt fortpflanzt, wird durch den verringerten Querschnitt des Luftschachteintrittes und durch die abgerundete Querschnittsverengung mit anschließender diffusorartiger Erweiterung 3 des Abgasschachtes bzw. -kaminkopfes weitgehend verhindert.
Den technischen Regeln für Luft-Abgas-Schornsteine (DVGW-Arbeitsblatt G 627) entsprechend ist die Luftzuführungsöffnung mindestens 10 cm unterhalb der Abgasausmündung angeordnet.
Der erfindungsgemäße Kaminkopf kann je nach Bauweise des Kamins als Aufsatz gefertigt und gegebenenfalls nachträglich auf den Kamin aufgesetzt werden oder beim Bau des Kamines als ein Teil desselben gefertigt werden.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Kaminkopfes hat zur Folge, daß die Druckdifferenzen zwischen Lufteintritt und Abgasaustritt an den einzelnen Feuerstätten sehr gering sind und auch bei starken Winden wenig schwanken.
Außerdem wird erreicht, daß die Druckdifferenzen an den einzelnen Feuerstätten unabhängig vom Standort, das heißt der Geschoßhöhe, in der die Feuerstätten mit den Kaminschächten verbunden sind, fast gleich sind, so daß auch die Feuerstätten in den oberen Stockwerken eines Hauses ohne Beeinträchtigung arbeiten.
Für eine weitere Verringerung der Druckdifferenzen an den einzelnen Feuerstätten erwiesen sich Druckausgleichs-Öffnungen zwischen dem Luft- und dem Abgasschacht in der Nähe der Abgasstutzen oder konzentrisch zu den Abgasstutzen der Feuerstätten als zweckmäßig.

Claims

1. Kaminkopf für Luft-Abgas-Schornsteine, die allen angeschlossenen Feuerstätten reine Luft zuführen und die Abgase abführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenquerschnitt des Abgasschachtes (2) am oberen Ende in Strömungsrichtung der Abgase diffusorartig erweiternd ausgebildet ist (3) und eine scharfkantige obere Abschlußkante (5) aufweist, und daß die obere Abschlußkante (6) des Luftschachtes (1) von außen nach innen abgerundet ist und daß der Luftdurchtrittsquerschnitt im Bereich der Abrundung (6) kleiner ist als der Schachtquerschnitt und sich von dort aus diffusorartig auf den Schachtquerschnitt erweiternd ausgebildet ist (7).

2. Kaminkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasschacht (2) am oberen Ende unterhalb der diffusorartigen Erweiterung (3) eine abgerundete Querschnittsverengung (4) aufweist und daß sich an diese Querschnittsverengung (4) die diffusorartige Erweiterung (3) anschließt.

3. Kaminkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die diffusorartigen Erweiterungen (3, 7) des Luftschachtes (1) und des Abgasschachtes (2) einen Neigungswinkel gegenüber der Senkrechten von bis zu 10°, vorzugsweise bis zu 5° aufweisen.

4. Kaminkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Teile des Abgas - und des Luftschachtes, die den Kaminkopf bilden, als Kaminaufsätze ausgebildet sind.