EP1060352B1

EP1060352B1 - Heizofen mit gas- und/oder ölfeuerung

Info

Publication number: EP1060352B1
Application number: EP99930903A
Authority: EP
Inventors: Johann Aidelsburger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-23
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2001-12-19
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: US6311687B1; WO1999027310B1; CA2320793C; WO1999027310A1; CA2320793A1; ATE211247T1; NZ504400A; AU744056B2; AU3587099A; EP1060352A1; DE29824684U1; ES2171090T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten Holzkachelöfen wird die bei der Holzverbrennung entstehende Wärme einer Wärmespeichereinrichtung zugeführt. Um einen guten Wärmeaustausch zwischen den bei der Holzverbrennung entstehenden heißen Abgasen und den Speichersteinen der Wärmespeichereinrichtung zu erreichen, ist es bekannt, die heißen Abgase mehrfach durch die Wärmespeichereinrichtung an den Speichersteinen vorbei umzulenken, bevor diese in den Kamin gelangen.

Holzkachelöfen sind sehr beliebt, weil die Art der abgegebenen Wärme als sehr angenehm empfunden wird. Die Luft wird nicht erhitzt, sondern die Wände und alle festen Körper im Raum werden insbesondere durch Strahlungswärme erwärmt. Ebenso wird eine Umwälzung der Luft weitgehend vermieden, wodurch es zu keiner weiteren Belastung der Luft mit Staub kommt. Zudem bleiben die Luftfeuchtigkeit und das Gleichgewicht zwischen positiven und negativen Ionen erhalten, so daß ein gesundes, natürliches Raumklima entsteht.

An Holzkachelöfen ist nachteilhaft, daß die zu ihrem Betrieb notwendigen Holzmengen einen erheblichen Platzbedarf für die Bevorratung erfordern. Dieser Platz steht insbesondere bei Reihenhäusern auf kleinen Grundstücken und bei Mehrfamilienhäusern oft nicht zur Verfügung.

Aus der DE 26 50 053 A1 ist ein Ofen bekannt, dessen Brennkammer von einem wärmespeichernden Material umgeben ist. Die Brennkammer kann mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betrieben werden. Mit der Umkleidung der Brennkammer mit wärmespeicherndem Material, wie insbesondere Schamotte, soll erreicht werden, daß die beim Verbrennungsprozeß entstehende Wärme gespeichert und kontinuierlich abgestrahlt wird.

Bei der Verbrennung von Heizgas, wie insbesondere von Erdgas, Stadtgas, Flüssiggas (Propan-, Butangas usw.) oder Heizöl, entstehen beachtliche Mengen an Wasserdampf. Da das wärmespeichernde Material bei diesem bekannten Ofen in unmittelbarem Kontakt mit der Brennkammer steht, wird die bei der Verbrennung abgegebene Wärme sofort an das wärmespeichernde Material abgeführt. Daher erreicht die Brennkammer nur sehr langsam ihre endgültige Temperatur, und diese bleibt deutlich unter 100 °C. Eine Temperatur von 100 °C oder womöglich noch darüber, wäre zudem aufgrund der Gefahr von Verbrennungen des Betreibers am wärmespeichernden Material zu vermeiden. Dies bedingt jedoch, daß der Wasserdampf im verbrannten Heizgas an den Wänden der Brennkammer kondensiert. Die Brennkammer korrodiert, wird undicht, das wärmespeichernde Material versottet und der bekannte Ofen gibt Feuchtigkeit über das wärmespeichernde Material an den zu beheizenden Raum ab.

Aus der DE 35 00 186 A1 ist ein Wärmespeicher für Holz-Kachelöfen bekannt. Diese Druckschrift beschäftigt sich mit dem Problem, daß übliche keramische Speichermaterialien, wie Schamotte, schlechte Wärmeleiteigenschaften aufweisen. Daher trete mit zunehmender Dicke des Speichermauerwerks, um das Speichervermögen zu erhöhen, eine zunehmende Verzögerung der Wärmeabgabe ein. Um selbst bei großer Speicherkapazität, d.h. einer großen Wandstärke des Speichermaterials, einen raschen und entsprechend guten Wärmeaustausch zu erreichen, wird vorgeschlagen, in das Speichermaterial metallische Wärmeleitelemente einzubetten. Ferner ist vorgesehen, den Wärmespeicher, auf seiner der Brennkammer zugewandten Seite, mit Luftführungskanälen zu versehen, über die den Schamotte-Steinen des Wärmespeichers heiße Abgase mittels Konvektion aus der Brennkammer zugeführt werden. Hierdurch soll die Wärmeabgabe von der Brennkammer an das Speichermaterial verbessert werden.

Würde ein entsprechender Holz-Kachelofen mit Gas beheizt werden, so versottet auch dieser bekannte Wärmespeicher, da der Wasserdampf aus dem verbrannten Gas an den Wärmespeicher gelangt. Dieser bekannte Holz-Kachelofen ist weder für eine Beheizung mit Gas oder Öl vorgesehen noch hierfür geeignet.

Aus der DE 36 00 982 A1 ist ein Holz-Kachelofen für eine Heißluft-Heizung bekannt. Ein Heizeinsatz ist mit seiner Rückwand unmittelbar an der Wand eines Raumes angeordnet, so daß die Wärme des Heizeinsatzes unmittelbar an die (kalte) Wand abgeführt wird. Um eine sofortige Wirksamkeit bei hoher Speicherkapazität bei diesem Holz-Kachelofen herbeizuführen, ist vorgeschlagen, Speichersteine unmittelbar an der Wand des Heizeinsatzes anzuordnen.

In Analogie zu den Ausführungen zur DE 26 50 053 A1, hat die Anordnung des Heizeinsatzes an der Wand des zu beheizenden Raumes schon allein zur Folge, daß der Heizeinsatz eine Temperatur von 100 °C nicht erreicht. Diese Temperaturabsenkung des Heizeinsatzes wird durch die an ihm angeordneten Speichersteine nur noch verstärkt. Würde dieser bekannte Holz-Kachelofen nun mit Gas beheizt werden, so würde Wasserdampf am Heizeinsatz und an den Speichersteinen kondensieren; schließlich träte Wasser aus dem'Ofen aus.

Aus der DE-A1-33 41 481 ist ein weiterer Holz-Kachelofen bekannt. Um eine schnelle Aufheizung des Raums herbeizuführen, in dem der bekannte Holz-Kachelofen steht, wird vorgeschlagen, den Feuerraum vollständig mit Konvektionskanälen zu umgeben, so daß sich unmittelbar an den Feuerraumwänden vorbeiströmende Luft stark aufheizen und dem zu beheizenden Raum als Luftstrom zugeführt werden kann. Trotz guter Wärmeabgabe sollen die dem Feuerraum abgewandten Außenflächen des Ofens aufgrund der starken Konvektionsströmung in den Konvektionskanälen nur mäßig warm werden. Zudem soll durch die Beabstandung des Feuerraums von den Kacheln, die die Außenwand der Konvektionskanäle bilden, erreicht werden, daß diese in Halterungen gehaltert und damit leicht gelöst und vom Ofen abgenommen werden können. Die über die Konvektionskanäle vom Feuerraum in den zu beheizenden Raum rasch abgeführte Wärme hat zur Folge, daß der Feuerraum eine Temperatur von 100 °C und darüber nicht erreicht. Würde ein solcher Heizofen nun einfach mit Gas beheizt werden, so würde auch bei diesem Ofen Wasserdampf an den Wänden des Feuerraums kondensieren und schließlich träte Wasser aus dem Ofen aus.

Die AT 376 787 beschreibt schließlich einen Holz-Kachelofen, der fertig in den Handel gebracht werden, und bei dem das aufwendige Setzen bekannter Holz-Kachelöfen entfallen soll. Dies soll erreicht werden, indem eine zweischalige Ausführung vorgesehen ist, bei der der Raum zwischen der Innenschale und der Außenschale nur im Bereich der dem zu beheizenden Raum zugewandten Wände mit Speichermaterial ausgefüllt ist. Der übrige Bereich weist unten Lufteintrittsöffnungen und oben Luftaustrittsöffnungen für die erwärmte Luft auf. An diesem bekannten Holz-Kachelofen ist insbesondere von Nachteil, daß. die unten einströmende und oben ausströmende Luft für eine erhebliche, ungünstige Luftbewegung in dem zu beheizenden Raum sorgt. Das vorteilhafte Konzept von Holz-Kachelöfen besteht jedoch hingegen gerade darin, daß der Holz-Kachelofen die Wärme nur über Wärmestrahlung an die Umgebung abgibt. Zudem weist der bekannte Konvektions-Holz-Kachelofen, aufgrund des geringen Volumens des Speichermaterials, lediglich eine geringe Wärmespeicherkapazität auf. Dieser bekannte Holz-Kachelofen ist also nicht in der Lage über einen längeren Zeitraum Wärme abzugeben, nachdem das Holzfeuer erloschen ist. Ebenso ist dieser bekannte Holz-Kachelofen weder geeignet noch dafür vorgesehen, mit Gas oder Öl beheizt zu werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, einen funktionsfähigen Heizofen für gasförmige oder flüssige Brennstoffe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Heizofen durch die im Kennzeichen des unabhängigen Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Heizofen ist ein Brennraum vorgesehen, der gegenüber den ihn umgebenden Wärmespeicherkörpern weitgehend gasdicht ist, so daß die bei der Verbrennung von Heizgas oder flüssigen Brennstoffen entstehenden Abgase und der entstehende Wasserdampf nicht an die Wärmespeicherkörper bzw. nicht an die Speichersteine gelangen. Unter Heizgas soll insbesondere Erdgas, Stadtgas, Flüssiggas (Propan- und Butangas etc.), unter Öl, insbesondere Heizöl, unter Alkohol, insbesondere Methanol und Äthanol, und unter Bio-Alkohol, insbesondere Raps-Öl, verstanden werden, die neben Holz und Kohle als Heizstoffe in einem erfindungsgemäßen Heizofen Verwendung finden können.

Zur Abgabe der im Brennraum entstehenden Wärme an die Wärmespeicherkörper bzw. Speichersteine sind erfindungsgemäß Wärmetauscher vorgesehen. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher besteht zumindest aus einer Wand des Brennraums, einem Luftkanal und einem Wärmespeicherkörper bzw. einem Speicherstein. Die zwischen der Innenseite des Wärmespeicherkörpers und der Wand des Brennraums befindliche Luft heizt sich an der Wand des Brennraums auf und steigt im Luftkanal nach oben. Hierbei wird die von der Wand des Brennraums zugeführte Wärme sowohl durch Konvektion als auch durch Strahlung an den der Wand des Brennraums gegenüberliegenden Wärmespeicherkörper abgegeben. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorteilhafterweise ein Flächenkörper als Wärmespeicherkörper verwendet, der so im erfindungsgemäßen Heizofen angeordnet ist, daß dessen lange Innenseite parallel zur zweckmäßigerweise ebenfalls ebenen Wand des Brennraums verläuft.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt sich an den ersten Wärmetauscher zur Außenseite des Heizofens hin ein zweiter Wärmetauscher an. Der zweite Wärmetauscher wird durch die Außenseite des Wärmespeicherkörpers, einen zweiten Luftkanal und die Innenseite des Heizofens gebildet. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung steigt die an der Wand des Brennraums erwärmte Luft im ersten Luftkanal nach oben, gelangt an weitere, kühlere Wärmespeicherkörper des erfindungsgemäßen Heizofens und gibt Wärme an diese ab. Hierbei kühlt sich die an der Wand des Brennraums erwärmte Luft ab und sinkt im zweiten Luftkanal unter weiterer Wärmeabgabe an die Wand des Heizofens nach unten. Die unten befindliche kühle Luft heizt sich dann wiederum an der Wand des Brennraums auf und der beschriebene Kreisprozeß beginnt von neuem.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, ist diese Anordnung nicht nur an einer einzigen Wand des Brennraums vorgesehen, sondern an allen Wänden des Brennraums, an denen dies praktikabel ist.

Bei einer kostengünstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizofens ist ein Brennraum vorgesehen, der weitgehend große ebene Außenflächen aufweist und/oder mit Flächenkörpern zur Wärmespeicherung versehen ist. Vorzugsweise weist der Brennraum weitgehend eine Kastenform auf.

Um eine gute Wärmeabgabe von dem heißen Rauchgas auf den Brennraum herbeizuführen, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung im Brennraum eine Einrichtung zur ein- oder mehrmaligen Rauchgasumlenkung vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Brennraum aus Metall bzw. Blech gefertigt, und die Einrichtung zur Rauchgasumlenkung besteht aus Blechen, an denen die Rauchgase vorbei zum Kamin geleitet werden. Selbstverständlich kann auch ein Brennraum vorgesehen sein, der beispielsweise aus Stein gebildet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schließt sich an den Rauchgasauslaß des Brennraums eine Einrichtung zur ein- oder mehrmaligen Rauchgasumlenkung an. Diese Rauchgasumlenkung wird zweckmäßigerweise im erfindungsgemäßen Heizofen angeordnet. Hierdurch verbleiben die heißen Rauchgase länger im Heizofen, wodurch sich der Wirkungsgrad des Heizofens erhöht. Ebenso können auch im Bereich dieser Rauchgasumlenkung ein oder mehrere Wärmespeicherkörper vorgesehen werden. Um eine verbesserte Wärmespeicherung zu erreichen, kann auch von der vorgenannten, erfindungsgemäßen Wärmetauscheranordnung im Bereich der Rauchgasumlenkung Gebrauch gemacht werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Strömungs- bzw. Luftkanal zwischen der Wand des Brennraums und dem ersten Wärmespeicherkörper ein oder mehrere Wärmeleitkörper vorgesehen, die die Wärme von der Wand des Brennraums in Richtung des Wärmespeicherkörpers leiten. Vorzugsweise weist der Wärmeleitkörper ganz oder teilweise eine gewellte Struktur auf, die so im Luftkanal angeordnet ist, daß eine Vielzahl von Strömungskanälen entsteht, die beispielsweise quer oder senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet sind und an denen Luft von unten nach oben vorbeiströmt. Vorzugsweise ist die gewellte Struktur aus Metall bzw. Blech und an der Wand des Brennraums angebracht. Bevorzugt ist der Wärmeleitkörper zumindest teilweise schwarz, um einen guten Wärmeübergang zwischen dem Wärmeleitkörper und der an ihm vorbeiströmenden Luft zu ermöglichen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der im Luftkanal angeordnete Wärmeleitkörper so gestaltet, daß er einen Abstand zum Wärmespeicherkörper aufweist. Wenn dies vorteilhaft ist, kann der Wärmeleitkörper jedoch auch so gestaltet sein, daß er ganz oder teilweise nicht nur an der Wand des Brennraums weitgehend anliegt, sondern auch weitgehend an der der Wand des Brennraums zugewandten Seite des gegenüberliegenden Wärmespeicherkörpers. Weist der Wärmeleitkörper beispielsweise die beschriebene gewellte Struktur auf, so kann bei senkrechter Anordnung der entstehenden Strömungskanäle nach wie vor Luft durch den Luftkanal hindurchströmen.

Um eine leichte Montage des Wärmeleitkörpers im Strömungs- bzw. Luftkanal zu ermöglichen, kann der Wärmeleitkörper an seiner dem Wärmespeicherkörper oder der Wand des Brennraums zugewandten Seite mit einer im wesentlichen ebenen Platte versehen sein.

Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, ist im Strömungs- bzw. Luftkanal zwischen dem ersten Wärmespeicherkörper und dem zweiten Wärmespeicherkörper, ein zweiter Wärmeleitkörper angeordnet. Die Anordnung kann in analoger Weise erfolgen, wie bei dem Wärmeleitkörper im ersten Luftkanal. Vorzugsweise handelt es sich auch bei dem zweiten Wärmeleitkörper um einen Wärmeleitkörper wie zuvor beschrieben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist der erste Wärmespeicherkörper und/oder der zweite Wärmespeicherkörper im wesentlichen parallel zur Wand des Brennraums angeordnet und/oder hat im wesentlichen die Abmessungen der betreffenden Wand des Brennraums. Vorzugsweise weist der erste und/oder zweite Wärmespeicherkörper im wesentlichen die Form einer ebenen Platte auf. Um eine gute Umströmung zu erreichen, ist insbesondere der erste Wärmespeicherkörper an seinen oberen und/oder unteren Ende abgerundet.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, weist der erste und/oder der zweite Wärmespeicherkörper eine Dicke von ca. 30 bis 120 mm auf und/oder hat die Form eines Flächenkörpers. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, ist der erste Wärmespeicherkörper, d.h. der Wärmespeicherkörper, der dichter an der Wand des Brennraums angeordnet ist, dicker als der zweite Wärmespeicherkörper; vorzugsweise weist er die doppelte Dicke auf.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den ersten Wärmespeicherkörper und/oder den zweiten Wärmespeicherkörper und/oder die Wand des Brennraums und/oder die Rauchgasumlenkung ganz oder teilweise aus Stein zu fertigen, wie insbesondere Speckstein bzw. Schamotte oder einem Stein, der ebenfalls eine hohe Wärmespeicherkapazität und eine ausreichende Temperaturbeständigkeit aufweist.

Ferner sind bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ein oder mehrere Temperatursensoren, wie temperaturabhängige Widerstände, im inneren und/oder äußeren Bereich des Heizofens vorgesehen. Diese stehen zumindest teilweise über wärmebeständige elektrische Leitungen mit einer Befeuerungsregelung in Verbindung. Zudem kann ein Außentemperaturfühler, der die Temperatur außerhalb des Hauses mißt, verwendet werden, wobei der Meßwert in die Regelung der Befeuerung eingeht. Hierdurch ist es möglich, die Befeuerung dann bereits außer Betrieb zu setzen, wenn für die betreffenden Außentemperaturen eine ausreichende Wärmespeicherung im erfindungsgemäßen Heizofen vorliegt. Bei einer Gas- bzw. Ölfeuerung kann erfindungsgemäß ein Ventil von der Befeuerungsregelung so angesteuert werden, daß das Ventil bei der Unterschreitung einer eingestellten ersten, niedrigeren Temperatur öffnet, so daß die Befeuerung des Brennraums einsetzt und bei Erreichen einer zweiten, höheren Temperatur schließt und die Befeuerung des Brennraums abgeschaltet wird.

Alternativ oder ergänzend kann in dem durch einen erfindungsgemäßen Heizofen zu beheizenden Raum an geeigneter Stelle ein Raumthermostat mit einem Temperaturfühler vorgesehen sein, der die tatsächliche Raumtemperatur mit einer voreingestellten Soll-Temperatur vergleicht und die Befeuerungsregelung des Heizofens derart ansteuert, daß der Heizofen bei Unterschreiten der Soll-Temperatur des Raumes aufgeheizt und die Befeuerung mit Erreichen der Soll-Temperatur abgeschaltet wird.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Weiterbildung ist eine elektronische Simulationseinrichtung vorgesehen. Die Simulationseinrichtung simuliert das beim Verbrennen von Holz entstehende Knacken und Knistern. Vorzugsweise erfolgt die Simulation unter Verwendung eines Halbleiterspeichers, in dem die entsprechende Klangfolge oder auch mehrere Klangfolgen gespeichert sind. Die gespeicherte Klangfolge bzw. die Klangfolgen werden verstärkt und einem Lautsprecher zugeführt.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizofens wird nachfolgend anhand von nicht notwendigerweise maßstäblichen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind und darum nicht nochmals näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Heizofen mit einer Gasfeuerung und einer Wärmespeichereinrichtung von vorne im Längsschnitt;
Fig. 2: den erfindungsgemäßen Heizofen der Fig. 1 von oben im Querschnitt;
Fig. 3: den erfindungsgemäßen Heizofen entsprechend der Fig. 1, der zusätzlich mit Wärmeleitkörpern an den Wänden des Brennraums versehen ist;
Fig. 4 u. 5: die Anordnung eines Wärmeleitkörpers in einem durch den inneren Wärmespeicherkörper und die Wand des Brennraums gebildeten Luft- bzw. Strömungskanal, entsprechend der Fig. 3, im Detail; und
Fig. 6: einen erfindungsgemäßen Brennraum zur Befeuerung mit Erdgas, teilweise im Längsschnitt und in schematisierter Darstellung; und
Fig. 7: eine erfindungsgemäße Abgasführung zur Verwendung für einen erfindungsgemäßen Heizofen im Querschnitt und in schematisierter Darstellung.

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Heizofen von vorne im Längsschnitt. Der Heizofen 1 weist insbesondere einen blechummantelten Brennraum 2, zwei senkrecht angeordnete Flächenspeicherkörper 3 und 4, die parallel zur linken und rechten Wand 5 und 6 des Brennraums 2 verlaufen, auf. Oberhalb der oberen Wand 7, die einen Rauchgasauslaß 8 aufweist, ist parallel zur oberen Wand 7 ein Flächenspeicherkörper 9 vorgesehen. Unterhalb der unteren Wand 10 ist ein Flächenspeicherkörper 11 angeordnet. Die Flächenspeicherkörper 3, 4 und 9 sind von Flächenspeicherkörpern 12, 13 und 14 derart umgeben, daß diese zusammen mit dem Flächenspeicherkörper 11 den Brennraum 2 und die inneren Flächenspeicherkörper 3, 4 und 9 vollständig umschließen.

Der Flächenspeicherkörper 3 ist so zwischen dem linken, äußeren Flächenspeicherkörper 12 und der linken Wand 5 des Brennraums 2 angeordnet, daß jeweils ein Abstand zwischen dem Flächenspeicherkörper 3 und dem äußeren Flächenspeicherkörper 12 sowie dem Flächenspeicherkörper 3 und der Wand 5 des Brennraums 2 gegeben ist. Der Flächenspeicherkörper 4 ist ebenso zwischen dem rechten, äußeren Flächenspeicherkörper 14 und der rechten Wand 6 des Brennraums 2 angeordnet, wobei jeweils ein Abstand zwischen dem Flächenspeicherkörper 4 und dem rechten, äußeren Flächenspeicherkörper 14 sowie dem Flächenspeicherkörper 4 und der rechten Wand 6 des Brennraums 2 vorliegt.

Aufgrund der vorgenannten, erfindungsgemäßen Abstände ergeben sich die linken Luftkanäle 15 und 16 sowie die rechten Luftkanäle 17 und 18. Der beispielsweise mit Gas befeuerte Brennraum 2 hat heiße Wände 5 und 6, die die Luft in den inneren Kanälen 16 und 17 und die jeweils gegenüberliegenden Flächenspeicherkörper 3 und 4 aufheizen. Die erwärmte Luft strömt nach oben, wie durch die aufsteigenden Pfeile angedeutet. Oben angekommen, wird eine weitere Aufwärtsströmung durch den Flächenspeicherkörper 9 bzw. 13 verhindert. Unter Wärmeabgabe an die umliegenden Speicherkörper, gelangt die erwärmte Luft an die äußeren Wärmespeicherkörper 12, 13 und 14, kühlt sich dort unter weiterer Wärmeabgabe an die Wärmespeicherkörper ab und strömt die äußeren Luftkanäle 15 und 18 hinab, wie durch die nach unten zeigenden Pfeile angedeutet. Nach unten hin ist die Luftströmung durch den unteren Flächenspeicherkörper 11 begrenzt, und die abgekühlte Luft gelangt erneut in die Luftkanäle 16 und 17, so daß die Kreisströmung erneut beginnt.

Anstelle einer Gasfeuerung kann auch eine Befeuerung mit Öl, Kohle oder Holz bzw. eine geeignete Kombination der genannten Feuerungsarten vorgesehen sein.

Der Brennraum bzw. die Brennkammer 2 ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Blech, wie Stahl- oder Edelstahl-Blech, hergestellt. Da die die Brennkammer umgebenden Speichersteine bzw. Speicherkörper erfindungsgemäß zumindest überwiegend mit einem Abstand zur Brennkammer angeordnet sind, erreichen die Wände der Brennkammer schnell eine Temperatur von etwa 100 °C und mehr. Dies wird unterstützt, indem erfindungsgemäß eine Brennkammer, wie insbesondere eine Blech-Brennkammer, verwendet wird, die nur eine geringe Masse bzw. Wärmespeicherkapazität aufweist. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen zur schnellen Aufheizung der Wände der Brennkammer wird erreicht, daß der bei der Verbrennung von Heizgas, Öl, Kohle, Holz usw. entstehende Wasserdampf schon sehr rasch nach dem Aufheizen der Brennkammer nicht mehr an deren Wänden kondensiert, d. h. nachdem die Wände der Brennkammer eine Temperatur von über 100 °C erreichen. Der Wasserdampf wird über den Rauchgasauslaß des erfindungsgemäßen Heizofens ins Freie abgeführt. Eine Wasseransammlung im erfindungsgemäßen Heizofen wird so wirksam vermieden.

Dies kann weiter unterstützt werden, indem erfindungsgemäß eine Feuerungsregelung zum Einsatz kommt, die für eine schnelle Aufheizung auf etwa 100 °C sorgt (bspw. indem zunächst die maximale Befeuerung eingestellt wird). Nachfolgend kann dann die Befeuerung bis zum Erreichen der Soll-Temperatur des Heizofens oder des zu beheizenden Raums, auch stufenweise, zurückgefahren werden.

Es versteht sich, daß die Brennkammer anstelle von Metall, Blech usw. auch aus Stein oder einem anderen Material gefertigt sein kann, sofern, insbesondere durch eine geringe Wandstärke der Brennkammer, erreicht wird, daß die Wände der Brennkammer schnell auf eine Temperatur von etwa 100 °C gebracht werden.

Die erfindungsgemäße Brennkammer ist vorzugsweise abgasdicht gestaltet, um zu verhindern, daß Abgase oder der bei der Verbrennung entstehende Wasserdampf an die Speichersteine oder in den zu beheizenden Raum gelangen.

Erfindungsgemäß ist der Brennraum 2 an seinem oberen Ende, im Bereich des Rauchgasauslasses 8, mit einer Rauchgasumlenkung 19 versehen. Zwischen dem oberen Flächenspeicherkörper 9 und dem darüber liegenden, weiteren Flächenspeicherkörper 13 ist ebenfalls ein Abstand vorgesehen. Vorzugsweise ist zwischen dem Flächenspeicherkörper 9 und dem Flächenspeicherkörper 13 im Raum 21 eine Wärmeisolation 20, wie z.B. eine oder mehrere Keramikfasermatten und/oder eine oder mehrere Schichten aus Steinwolle, vorgesehen. Hierdurch kann eine unerwünschte Wärmeabgabe des Heizofens über den Flächenspeicherkörper 13 nach oben hin vermindert werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt) ist unterhalb des Wärmespeicherkörpers 9 ein weiterer Wärmespeicherkörper, vorzugsweise parallel zum Wärmespeicherkörper 9, mit einem Abstand zum Wärmespeicherkörper 9 angeordnet. In dem Luftkanal zwischen dem Wärmespeicherkörper 9 und dem weiteren Wärmespeicherkörper ist vorzugsweise ein Wärmeleitkörper eingebracht, der den Luftkanal ganz oder teilweise ausfüllt. Der Wärmeleitkörper weist beispielsweise die beschriebene gewellte Struktur auf, bildet eine Vielzahl von Strömungskanälen und besteht vorzugsweise aus Blech.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt) ist der Raum 21 nicht mit einer Wärmeisolation, sondern mit einem Wärmeleitkörper der beschriebenen Art vollständig oder teilweise ausgefüllt. Der weitere Wärmespeicherkörper (nicht dargestellt) gemäß der anderen Ausführungsform kann ebenfalls vorgesehen sein.

Bei den Speicherkörpern handelt es sich vorzugsweise um Speckstein; es kann jedoch auch ein anderer Stein, der eine ausreichend hohe Wärmespeicherkapazität und Temperaturstabilität aufweist, verwendet werden.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Heizofen der Fig. 1 von oben im Querschnitt. Von links nach rechts ist der linke, äußere Flächenspeicherkörper 12, der linke, äußere Luftkanal 15, der linke, innere Flächenspeicherkörper 3, der linke, innere Luftkanal 16, die linke Wand 5 des Brennraums 2, der Brennraum bzw. die Brennkammer 2, die rechte Wand 6 des Brennraums 2, der rechte, innere Luftkanal 17, der rechte, innere Plächenspeicherkörper 4, der rechte, äußere Luftkanal 18 und der rechte, äußere Flächenspeicherkörper 14 dargestellt. Wie nun aus Fig. 2 ersichtlich wird, ist im hinteren Bereich des erfindungsgemäßen Heizofens 1 in analoger Weise ein Wärmetauscher durch die hintere Wand 24 des Brennraums 2, einen hinteren, inneren Luftkanal 28, einen hinteren, inneren Flächenspeicherkörper 27, einen hinteren, äußeren Luftkanal 26 und einen hinteren, äußeren Flächenspeicherkörper 25 gebildet. Ferner ist ein in einen Rahmen gefaßtes Sichtfenster 29 vor dem Brennraum 2 vorgesehen. Zum Öffnen des Sichtfensters weist der Rahmen eine Klinke oder dergleichen auf.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Weiterbildung des in Fig. 1 dargestellten Heizofens 1 im Längsschnitt gezeigt, bei der die Wände des Brennraums 2 mit einem linken Wärmeleitkörper 33, einem oberen Wärmeleitkörper 32 und einem rechten Wärmeleitkörper 31 versehen sind. Die Wärmeleitkörper erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte, jeweilige Wand des Brennraums 2 und weisen eine gewellte Struktur auf, an der die Luft vorbeiströmt und sich erhitzt.

Fig. 4 zeigt die Anordnung des in Fig. 3 dargestellten linken Wärmeleitkörpers 33 im linken inneren Luftkanal 16. Beispielsweise ist ein Wärmeleitkörper 33 vorgesehen, der im wesentlichen die Hälfte des Abstandes zwischen der linken Wand 5 des Brennraums 2 und dem inneren Flächenspeicherkörper 3 einnimmt. Vorzugsweise hat der innere Luftkanal 16 eine Breite von ca. 30 mm, der Flächenspeicherkörper 3 eine Dicke von ca. 50 mm, der äußere, linke Luftkanal 15 eine Breite von ca. 25 mm und der linke, äußere Flächenspeicherkörper 12 eine Dicke von ca. 25 mm. Um ein weitgehend ungehindertes Umströmen des Flächenspeicherkörpers 3 zu ermöglichen, sind das obere und das untere Ende des inneren Flächenspeicherkörpers 3 abgerundet Dieselbe Anordnung wird vorzugsweise auch für die weiteren, senkrecht angeordneten Wände des Brennraums 2 gewählt.

Fig. 5 zeigt die Anordnung entsprechend der Figur 4, bei der der Wärmeleitkörper 33 eine gewellte Struktur aufweist. Der Wärmeleitkörper 33 ist an der linken Wand 5 des Brennraums 2 angeordnet und die gewellte Struktur verläuft quer zur Strömungsrichtung im inneren Luftkanal 16. Der Wärmeleitkörper 33 ist an seiner dem inneren Wärmespeicherkörper 3 zugewandten Seite mit einer Wärmeleitplatte 51 versehen. Es versteht sich, daß auch ein Wärmeleitkörper mit einer anderen Struktur verwendet werden kann, und ebenso kann der Wärmeleitkörper 33 nicht quer, sondern entlang der Strömungsrichtung im Luftkanal 16 angeordnet werden. Eine solche Anordnung kann auch für die weiteren Wände des Brennraums 2 vorgesehen sein.

Der in Figur 6 dargestellte erfindungsgemäße Brennraum zur Befeuerung mit Erdgas weist in seinem Inneren, am unteren Ende, einen umlaufenden Rahmen 60 auf, der an den Innenseiten der Wände des Brennraums 2 bzw. der Brennkammer angebracht ist und vorzugsweise ebenfalls aus Blech besteht. Der umlaufende Rahmen 60 bildet eine vorzugsweise quadratische oder rechteckige Aussparung und trägt eine gasdurchlässige Platte 61, die beispielsweise aus einem geeigneten Gasbeton oder einem anderen geeigneten, schwammartigen Material besteht. Unmittelbar unterhalb der gasdurchlässigen Platte 61 ist eine Verteilungskammer 62 vorgesehen. Die Oberseite der Verteilungskammer 62 wird im wesentlichen durch die Unterseite der gasdurchlässigen Platte 61 und deren Unterseite durch ein die Brennkammer 2 nach unten hin vollständig abschließendes Blech 77 gebildet. In der Unterseite der Verteilungskammer 62, d.h. in dem die Verteilungskammer 62 nach unten hin abschließenden Blech 77, ist eine Öffnung vorgesehen. An die Öffnung ist ein Gasrohr angeschlossen, über das der Brennkammer 2 von einer Gasleitung 63 über ein Gasventil 64 Heizgas zugeführt wird.

Das Gasventil 64 weist einen Piezo-Zünder 69 und einen Einstellknopf 70 zur Einstellung der der Brennkammer 2 zugeführten Heizgas-Menge auf. Der Piezo-Zünder 69 ist über eine elektrische Leitung 72 mit einem Piezo-Stab 75 verbunden, der vorzugsweise den Rahmen 60 dicht an der gasdurchlässigen Platte 61 durchgreift (nicht dargestellt). Das obere Ende des Piezo-Stabes 75 befindet sich knapp oberhalb der gasdurchlässigen Platte 61 im Brennraum 2. Das Gasventil 64 führt ferner über eine Rohrleitung 73 einem metallischen Zündflammen-Rohr 67 Gas zu. Das Zündflammen-Rohr 67 verläuft in etwa parallel zum Piezo-Stab 75 durch den Rahmen 60 und sein in den Brennraum 2 hineinragendes offenes Ende ist dem Piezo-Stab 75 zugewandt. Ferner ist ein Temperatursensor 66, wie insbesondere ein temperaturabhängiger Widerstandsdraht, ein Bimetall-Schalter oder dgl., vorgesehen, der ebenfalls am Rahmen 60 angeordnet ist und geringfügig in den Brennraum 2 hineinragt. Der Temperatursensor 66 steht mit einer elektrischen Leitung 74 mit dem Gasventil 64 in Verbindung.

Bei der Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Heizofens wird dem Gasventil bzw. dem Druckminderer 64 über die Gasleitung 63 Heizgas zugeführt. Das Gasventil 64 zweigt einen Teil des ihm zugeführten Gases an das Zündflammen-Rohr 67 ab, wobei über das offene Ende des Zündflammen-Rohrs Gas in den Brennraum 2 gelangt. Bei der Betätigung des Piezo-Zünders 69 springt ein elektrischer Funke vom Piezo-Stab 75 auf das metallische Zündflammen-Rohr 67 über und entzündet das aus dem Zündflammen-Rohr 67 austretende Gas. Eine Zündflamme 76 entsteht. Nachfolgend wird über den Einstellknopf 70 der zur Beheizung des erfindungsgemäßen Heizofens vorgesehene Gasfluß eingestellt. Das über die Gasleitung 63 und das Gasventil einströmende Gas gelangt in die Verteilungskammer 62 und steigt durch die gasdurchlässige Platte 61 in den Brennraum 2, wo es von der Zündflamme 76 entzündet wird; es entsteht eine Heizflamme über der gesamten gasdurchlässigen Platte, die weitgehend der Flamme eines Holzfeuers entspricht. Das Gasventil 64 prüft über den Temperatursensor 66, vorzugsweise etwas zeitverzögert, ob der Gaszufuhr in den Brennraum 2 eine Temperaturerhöhung des Temperatursensors 66 folgt. Anderenfalls ist dies ein Zeichen dafür, daß unverbranntes Gas in den Brennraum 2 einströmt. Ggf. stellt das Gasventil 64 die weitere Gaszufuhr für einen vorbestimmten Zeitraum ab. Nach diesem vorbestimmten Zeitraum kann ein erneuter Zündversuch erfolgen.

Alternativ oder ergänzend zum Einstellknopf kann das Gasventil 64 über eine elektrische Leitung 71 mit einer Regeleinrichtung (nicht dargestellt) in Verbindung stehen, die den Gasfluß in die Brennkammer 2 regelt. Als Regelgröße für den Gasfluß, kann beispielsweise das Vergleichsergebnis zwischen der Temperatur des Raumes, in dem sich der erfindungsgemäße Heizofen befindet, und die voreingestellte Soll-Temperatur des Raumes herangezogen werden.

Vorzugsweise wird die aus Metall bzw. Blech gefertigte Brennkammer, wie die Brennkammer in Fig. 6, komplett als Modul vorgefertigt, um einen schnellen Aufbau des erfindungsgemäßen Heizofens zu ermöglichen. Bevorzugt weist ein vorgefertigtes Brennkammer-Modul bzw. Brennkammer-Einsatz auch schon die in Fig. 6 dargestellte Gas- und Elektroinstallation auf, wobei auch die Speicherkörper bereits so vorgefertigt sind, daß die Gasleitung 63 und ggf. die elektrische Leitung 71 unmittelbar für deren Anschluß zugänglich sind. Vorzugsweise sind an dem Modul auch schon die Wärmeleitkörper angebracht.

Es versteht sich, daß der in Figur 6 dargestellte erfindungsgemäße Brennraum zur Befeuerung mit Erdgas in analoger Weise für eine Befeuerung mit Flüssiggas oder Heizöl umgestaltet werden kann. Bei einer Beheizung mit Flüssiggas ist vorzugsweise zwischen der Gas zuführenden Leitung und der Verteilungskammer eine Gas-Entspannungskammer (nicht dargestellt) vorgesehen, um das konkret verwendete Heizgas auf einen geeigneten Druck zu entspannen. Wird ein geeigneter Druckminderer eingesetzt, so kann die Gas-Entspannungskammer auch entfallen.

Die in Figur 7 dargestellte Abgasführung zur Verwendung für einen erfindungsgemäßen Heizofen weist ein Abgasrohr 8, ein nach unten zum Brennraum hin hohles, etwa halbkugelförmiges Abschirmblech 90 und ein Kaminrohr 91 auf, daß die bei der Verbrennung entstehenden Abgase beispielsweise in einen Kamin abführt. Die in Figur 7 dargestellte Abgasführung kann beispielsweise direkt oberhalb des Heizofens, in dem Raum, in dem sich der Heizofen befindet, oder außerhalb des Hauses montiert sein. Das verbrannte Heizgas steigt im Abgasrohr 8 auf, strömt gegen das Abschirmblech 90, umströmt dieses und gelangt schließlich in das Kaminrohr 91, wie durch die Pfeile 92 angedeutet. An der dargestellten Abgasführung ist insbesondere von Vorteil, daß das Abschirmblech 90 die Brennkammer des erfindungsgemäßen Heizofens gegen von außen einströmende Luft abschirmt und so verhindert, daß die in dem Heizofens brennende Heiz- oder Zündflamme ausgeblasen wird.

Eine weitere Maßnahme zur Erhöhung der Sicherheit des erfindungsgemäßen Heizofens kann darin bestehen, zu verhindern, daß das manuell zu öffnende Sichtfenster 29 unüberlegt geöffnet wird. Ansonsten könnte eventuell unverbranntes Heizgas in den Raum gelangen oder es könnte zu Verbrennungen kommen, wie insbesondere bei Kindern. Hierzu kann das Sichtfenster 29 bzw. der das Sichtfenster tragende Rahmen mit dem Heizofen verschraubt sein. Ebenso ist eine Sicherungs-Sperrklinke oder dergleichen denkbar, die ein unüberlegtes Öffnen des Sichtfensters verhindert. Alternativ kann die Klinke zum öffnen des Sichtfensters auch mit einem Schloß oder dergleichen versehen sein, so daß das Sichtfenster nur mit einem (passenden) Schlüssel oder einem speziellen Werkzeug zu öffnen ist.

Claims

Heizofen (1) mit einem abgasdichten Brennraum (2), der einen Frischlufteinlaß und einen Rauchgasauslaß (8) aufweist, wobei der Heizofen derart mit mindestens einem von dem Brennraum (2) aufgeheizten ersten, vom Brennraum (2) zumindest überwiegend beabstandeten Wärmespeicherkörper (3, 4; 27) versehen ist, daß durch den Abstand ein Luftkanal bzw. ein erster Strömungskanal (16, 17; 28) entsteht,
dadurch gekennzeichnet, daß der Heizofen eine Gas- und/oder Ölfeuerung aufweist und vom Brennraum (2) im Luftkanal bzw. im ersten Strömungskanal (16, 17; 28) erzeugte Warmluft weitgehend im Heizofen (1) verbleibt.
Heizofen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (2) blechummantelt ist.
Heizofen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brennraum (2) abgewandte Seite des ersten Wärmespeicherkörpers (3, 4; 27) in thermischem Kontakt mit einem zweiten Wärmespeicherkörper (12, 14; 25) steht.
Heizofen nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenwand des ersten Wärmespeicherkörpers (3, 4; 27) und der Innenwand des zweiten Wärmespeicherkörpers (12, 14; 25) mindestens ein zweiter Strömungskanal (15, 18; 26) vorgesehen ist.
Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Befeuerungsregelung ein Ventil zur Einstellung der dem Brennraum (2) zugeführten Menge des Gases und/oder Öls bei der Unterschreitung einer eingestellten ersten Temperatur öffnet, so daß die Befeuerung des Brennraums einsetzt und bei Erreichen einer zweiten Temperatur schließt, so daß die Befeuerung des Brennraums abgeschaltet wird.
Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (2) an seinem dem Rauchgasauslaß (8) zugewandten Ende eine Einrichtung (19) zur ein- oder mehrmaligen Rauchgasumlenkung aufweist.
Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Rauchgasauslaß (8) des Brennraums eine Einrichtung zur ein- oder mehrmaligen Rauchgasumlenkung anschließt.
Heizofen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand (5, 6; 24) des Brennraums (2) oder eine dem Brennraum zugewandte Fläche des Wärmespeicherkörpers (3, 4; 27) eine Wand des ersten Strömungskanals (16, 17; 28) bildet.
Heizofen nach einem der Ansprüche 1, 4 und 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Strömungskanal (16, 17; 15, 18; 28, 26) zumindest teilweise mit einem oder mehreren Wärmeleitkörpern (33, 31) versehen ist/sind.
Heizofen nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitkörper (33, 31) ganz oder teilweise eine gewellte Struktur aufweist.
Heizofen nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß Luft von unten nach oben am Wärmeleitkörper (33, 31) vorbeiströmt.
Heizofen nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die gewellte Struktur derart im Heizofen angebracht ist, daß eine Vielzahl von Strömungskanälen entsteht, die senkrecht angeordnet sind.
Heizofen nach Anspruch 10 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die gewellte Struktur an dem Brennraum (2) angebracht ist.
Heizofen nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitkörper zumindest teilweise schwarz ist.
Heizofen nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitkörper (33, 31) einen Abstand zum ersten Wärmespeicherkörper (3, 4; 27) aufweist.
Heizofen nach einem der Ansprüche 9 bis 11, 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitkörper an seiner dem ersten Wärmespeicherkörper und/oder dem Brennraum zugewandten Seite mit einer im wesentlichen ebenen Platte (51) versehen ist.
Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (2) und/oder die Einrichtung (19) zur Rauchgasumlenkung und/oder der Wärmeleitkörper (33, 31) und/oder die Platte (51) aus Metall und/oder Stein gebildet sind.
Heizofen nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Wärmeleitkörper an der Innenwand des zweiten Wärmespeicherkörpers angebracht ist.
Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmespeicherkörper (3, 4; 27) und/oder der zweite Wärmespeicherkörper (12, 14; 25) im wesentlichen parallel zur Wand des Brennraums (2) verläuft und/oder im wesentlichen die Abmessungen der jeweiligen Wand des Brennraums aufweist.
Heizofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Wärmespeicherkörper aus mehreren Elementen zusammengefügt ist.
Heizofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Wärmespeicherkörper im wesentlichen die Form einer ebenen Platte aufweist.
Heizofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmespeicherkörper (3, 4; 27) an seinem oberen und/oder unteren Ende abgerundet ist.
Heizofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmespeicherkörper (3, 4; 27) und/oder der zweite Wärmespeicherkörper (12, 14; 25) zumindest teilweise eine Dicke von ca. 30 bis 120 mm aufweist.
Heizofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmespeicherkörper (3, 4; 27) dicker als der zweite Wärmespeicherkörper (12, 14; 25) ist und insbesondere die doppelte Dicke aufweist.
Heizofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizofen einen oder mehrere Temperatursensoren, wie temperaturabhängige Widerstände, im inneren und/oder äußeren Bereich aufweist, die über wärmebeständige elektrische Leitungen mit der Befeuerungsregelung in Verbindung stehen.
Heizofen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizofen mit einer elektronischen Simulationseinrichtung versehen ist, die das beim Verbrennen von Holz entstehende Knacken und Knistern simuliert, vorzugsweise unter Verwendung eines Halbleiterspeichers, in dem die Klangfolge gespeichert ist, eines Verstärkers und eines Lautsprechers.