EP1336801B1 - Method and device for separating a fire from the outside with an air curtain - Google Patents
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- EP1336801B1 EP1336801B1 EP02405743A EP02405743A EP1336801B1 EP 1336801 B1 EP1336801 B1 EP 1336801B1 EP 02405743 A EP02405743 A EP 02405743A EP 02405743 A EP02405743 A EP 02405743A EP 1336801 B1 EP1336801 B1 EP 1336801B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
- F24B1/00—Stoves or ranges
- F24B1/18—Stoves with open fires, e.g. fireplaces
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- F24B1/191—Component parts; Accessories
- F24B1/192—Doors; Screens; Fuel guards
Definitions
- the present invention relates to a method for aerostatic separation of the hearth of a fireplace from the immediate vicinity by means of an air curtain according to the preamble of claim 1, and a device for practicing the method as described in the preamble of claim 7.
- a method or device known from the document US Pat. No. 5,931,155 Such a method or device known from the document US Pat. No. 5,931,155.
- EP-0766046-A2 shows a highly flammable liquid gas heater.
- Such types of chimney - which can not be compared for this reason only with proper fireplaces in which wood is burned, and to which the present invention relates - still have two fundamental disadvantages against which the invention is intended to remedy this, namely that On the one hand they produce harmful emissions, and on the other hand they do not make a realistic impression of a fireplace, ie that they do not allow a direct view of the Flemings.
- EP-0766046-A2 proposes the use of forced air circulation, which is forced by a fan through an opening located in the upper part of the opening of the chimney.
- the air does not form a closed air curtain, since a portion of the air passes directly into the combustion chamber zone, while the remaining air flowing out of the opening loses itself in the surrounding space.
- the inventor does not endeavor to direct the air flow to form a "compact" air curtain, but allows the escaping air to spread and form a widening cone which apparently can not be recovered to a closed one To form an air circulation.
- the purpose of the present invention is to overcome the drawbacks of the above known partial solutions and is aimed at creating an atmosphere of wellbeing thanks to the burning fireplace in the room to overcome the main drawbacks of the fireplace with open hearth, namely the escape of smoke in the surrounding area and sparking with the appropriate fire hazard.
- the inventive idea is not that of creating an air curtain as such prior to the opening of the hearth, since today the formation of an air curtain is a well-known technique to those skilled in the field of aerostatic separation of interconnected spaces, but that of circulating air in a closed circuit the concept of a closed circuit is not to be understood in the absolute sense that the air in this circulating circuit has no contact with the environment, but that the major part of the circulating air remains in the cycle and passes through it several times, while only a small one Mixing proportion of air with the ambient air, namely where the air curtain is in contact with the environment.
- the closed-loop concept should be interpreted in the sense of "substantially closed”, ie in the sense that only a small percentage of the circulating air is exchanged with ambient air, both from the hearth space and from the surrounding space becomes. It should also be noted that a certain exchange of air is necessary for the supply of fresh air or the necessary oxygen to the fireplace. If the air curtain could completely close the opening of the fireplace, combustion air would have to be supplied in another way, for example from below. This is to emphasize that some air exchange is inevitable and also useful.
- Fig. 1, 1 and 2 denote the side walls of a chimney or fireplace for a living space, which is closed at the top by a hood 3, in the middle of a flue pipe 4 emanates from the highest point of the hood.
- a chimney In its lower part, such a chimney normally has a firing surface 5 for the fuel, which is often formed as a grid to facilitate the supply of combustion air to the fire.
- the living room fireplace is provided with a rear back wall 6 while being open forward against the room to release the view of the flames and also to allow radiant heat to escape into the surrounding space.
- the elements described so far form the basic structure of any living room fireplace.
- FIG. 1 a device suitable for practicing the method according to the invention is shown in FIG. 1 and comprises a hearth 7 passing through a furnace with a plate covering or a firing surface 5, a ceiling or hood 3, a rear wall 6 and two side walls 1 and 2 is formed.
- the firebox is open to the front.
- the front opening of the hearth 7 is thereby painted over its entire height and over its entire width by an indicated by the arrows f airflow, which forms an air curtain.
- An air curtain is understood to mean an air flow which completely separates two connected spaces in the aerostatic sense and prevents the exchange of air between the two spaces.
- the present invention therefore provides that on both sides adjacent to the front opening of the hearth (These sides can be both the upper and the lower, as well as the two side walls) at least one opening is present, more precisely, an air injection opening and a air-suction.
- opening in this context is to be understood as a slot of any kind or a mouth through which an air flow can pass.
- Such slits forming an opening may advantageously have a cross-section suitable for producing a unidirectional air flow, in the case of a blow opening, or an air suction opening, which uniformly sucks air from all directions.
- such an opening is designed according to the rules of aerodynamics in such a way that it offers as constant as possible blowing or suction conditions at each point.
- the air blowing opening is denoted by 8, while the air suction opening is indicated by 9.
- the air blowing opening 8 is arranged in this embodiment in the upper part of the opening of the furnace, while the suction opening 9 is arranged in the lower part so that the air curtain - according to a preferred embodiment of the present invention, because this best allows the separation effect of Air curtain to combine with the air supply to the fireplace - extending from top to bottom.
- a single blow opening 8 is shown, and a single suction opening 9, which by no means excludes that a larger
- blowing opening 8 is connected to the suction opening 9 by means of a closed connecting channel 10, in which at least one Fan 11 acts, which circulates the air in a closed circuit, which consists of the air curtain f, which moves from at least one blow opening 8 to at least one suction opening 9, and the connecting channel 10th
- the connecting channel 10 be designed as a double channel 10 'and 10 ", each half channel 10' and 10" connecting one end of at least one blowing opening 8 to the corresponding end of at least one suction opening 9, wherein in each of the half channels 10 ', 10 "a fan 11', 11 is arranged, which circulates the air (see the arrows f, f 'in the channels 10', 10 ").
- an air velocity in the air curtain measured at the exhaust opening 8, between 0.5 to 5 m / s.
- the air velocity must be chosen low depending on the dimensions of the living room fireplace, and in particular the distance between the blow opening 8 and the suction 9.
- an optimal exit velocity can be found at the exhaust opening 8, which ensures the most complete possible formation of the air curtain with minimal loss of air from the closed circuit: this speed is determined by means of calculations and appropriate tests; Measures that fall within the scope of skill of the art in the field.
- the inventive air curtain f must be designed so that the air supply to the air flow of the air curtain f from the environment is between 10% and 40% of the total circulating air volume. Again, this is an indication obtained from experiments, but it is very useful for designing the ideal parameters by which the dimensions of the device according to the invention are determined.
- air circulation systems are conceivable which comprise a single connecting duct which is as wide as all the suction and exhaust openings, and which is provided with a cross-flow fan of the same width, which type of fans are generally used today in electric fan heaters, or arrangements with a Variety of connecting pipes and / or blowing and suction, etc. All such variants are possible in the context of the present invention, the purpose of which is to create an air curtain in front of the opening of a living room fireplace in a substantially closed air circuit according to the above-mentioned description is included.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum aerostatischen Trennen der Feuerstelle eines Kamins von der unmittelbaren Umgebung mittels eines Luftvorhangs gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens gemäss der Beschreibung im Oberbegriff des Anspruchs 7. So ein Verfahren bzw. Vorrichtung sind aus der Schrift US-A-5 931 155 bekannt.The present invention relates to a method for aerostatic separation of the hearth of a fireplace from the immediate vicinity by means of an air curtain according to the preamble of
Die Verwendung von Kaminen oder Cheminées mit offener Feuerstelle zum Verbrennen von Holz und ähnlichem Brennmaterial ist weit verbreitet wegen der grossen Annehmlichkeiten bezüglich Wohlbefinden, das ein offenes Feuer dem Anwender vermitteln kann. Allgemein ist jedoch bekannt, dass die normalen, nach vorne offenen Kaminfeuerstellen, welche allein das Vergnügen der direkten Sicht auf das die Flammen bieten, nicht ohne Probleme und Gefahren sind. Von diesen Problemen sind die wichtigsten sicher das Entweichen von Rauch in die Umgebung, mit allen Umwelt- und Gesundheitsproblemen, und vor allem das unkontrollierte Wegspringen von Funken oder glühenden Brennmaterialpartikeln, die ernsthafte Probleme bezüglich Brandgefahr verursachen.The use of open fireplaces or fireplaces to burn wood and similar fuel is widely used because of the great well-being amenities that an open fire can provide to the user. In general, however, it is known that the normal, open-fire hearths, which alone provide the pleasure of direct view of the flames, are not without problems and dangers. Among these problems, the most important ones are the escape of smoke into the environment, with all environmental and health problems, and most importantly, the uncontrolled leaking of sparks or glowing fuel particles that cause serious fire hazards.
Aus diesen Gründen sind bereits eine Reihe technisch fortgeschrittener Lösungen vorgeschlagen und patentrechtlich geschützt worden, die darauf ausgerichtet sind, die nähere Umgebung zu schützen, und in Verbindung mit Wärmetauschern auch den Wirkungsgrad des Kaminfeuers zu verbessern.For these reasons, a number of technically advanced solutions have already been proposed and patented that are designed to protect the surrounding environment and, in conjunction with heat exchangers, also improve the efficiency of the chimney fire.
Die am häufigsten angewandte Lösung besteht darin, den Feuerraum vollständig einzuschliessen, wobei vorne, d.h. auf der gegen den Raum gerichteten Seite, eine transparente Wand aus Glas oder ähnlichem Material angebracht wird, durch welche man die Flammen sehen kann, die aber den Raum vollständig von der Feuerstelle isoliert. Ein Beispiel einer solchen Lösung ist in der US-4'248'206 dargestellt, wobei zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Feuerung im hinter der transparenten Wand gelegenen Teil ein Luftvorhang erzeugt wird, der mittels eines Ventilators mit Aussenluft gespiesen wird, und der diese Wand bestreicht und sich erhitzt. Eine Feuerstelle solcher Art mag einen guten Wärme-Wirkungsgrad aufweisen, aber offensichtlich fehlt der direkte Kontakt zwischen dem Feuer und der Umgebungsluft. Eine solche Konstruktion wird jedoch im Raum als Fremdkörper empfunden, in der Art wie normale Heizöfen aus Gusseisen oder Keramik.The most frequently used solution is to completely close the combustion chamber, with a transparent wall of glass or similar material placed at the front, ie on the opposite side of the room, through which the flames can be seen, but which completely isolates the space the hearth isolated. An example of such a solution is shown in US Pat. No. 4,248,206 wherein an air curtain is provided in the part behind the transparent wall to improve the efficiency of the furnace generated, which is fed by means of a fan with outside air, and sweeps this wall and heats up. A hearth of this nature may have good heat efficiency, but obviously the direct contact between the fire and the ambient air is lacking. However, such a construction is perceived in the room as a foreign body, in the manner of normal furnaces made of cast iron or ceramic.
Eine zur oben beschriebenen analoge Lösung ist auch im Kanadischen Patent Nr. 1127031 beschrieben, bei welcher ein Luftstrom so ausgelegt ist, dass er die Innenfläche einer Abschlusswand der Feuerstelle eines Kamins bestreicht, mit dem Zweck, die Wand aus Glaskeramik zu kühlen.An analogous solution to that described above is also described in Canadian Patent No. 1127031, in which an air stream is designed to sweep the inner surface of an end wall of the hearth hearth, with the purpose of cooling the glass ceramic wall.
Bereits etwas raffinierter erscheint die in EP-A-0033787 gezeigte Lösung, die ein selbstregulierendes Kamin zeigt, das auf einer oder mehreren Seiten offen steht, und in dessen feststehender Haube eine konisch ausgebildete, klappbar bewegliche Haube montiert ist. Die bewegliche Haube berührt in ihrer Ruhestellung den unteren Rand der feststehenden Haube, und während sie sich in ihrer umgeklappten Lage befindet, erstreckt sich zwischen den beiden Hauben eine Durchgangsöffnung, eine Düse, welche die Ausbildung eines Luftvorhangs vor der offenen Feuerstelle erlaubt, der ein Absaugen übermässiger Gas- und Rauchbildung erlaubt. In der Tat wird in diesem Dokument die Ausbildung eines Luftvorhangs auf der offenen Seite eines Kamins ausdrücklich erwähnt. Hingegen ist festzustellen, dass hier das Prinzip des Luftvorhangs falsch angewendet wird, indem die Öffnung dazu dient, die Luft und überschüssigen Rauch abzusaugen, weshalb die Ausbildung eines Luftvorhangs - im Sinn einer aerostatischen Trennung der Feuerstelle von der nähern Umgebung - vor der Öffnung der Feuerstelle ausgeschlossen ist. Eine Ansaugöffnung, im Gegensatz zu einer Blasöffnung, saugt Luft aus allen Richtungen an und kann daher niemals einen in eine einzige Richtung ausgerichteten Luftstrom erzeugen, wie er zum Erzeugen eines Luftvorhangs erforderlich ist. Dies ist nur möglich, wenn Luft genügend stark ausgeblasen wird.The solution shown in EP-A-0033787, which shows a self-regulating chimney which is open on one or more sides, and which has a conically shaped, foldably movable hood mounted in its fixed hood, appears even more sophisticated. The movable hood touches in its rest position the lower edge of the fixed hood, and while it is in its folded position, extends between the two hoods a through hole, a nozzle which allows the formation of an air curtain in front of the open fireplace, the suction excessive gas and smoke formation allowed. In fact, this document expressly mentions the formation of an air curtain on the open side of a chimney. On the other hand, it should be noted that here the principle of the air curtain is applied incorrectly by the opening serves to suck the air and excess smoke, which is why the formation of an air curtain - in the sense of an aerostatic separation of the fireplace from the surrounding area - before the opening of the fireplace is excluded. A suction port, as opposed to a blow port, draws in air from all directions and therefore can never produce a unidirectional airflow as required to create an air curtain. This is only possible if air is sufficiently blown out.
Ein anderer Gegenstand von gewisse Interesse im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist sodann in der EP-0766046-A2 dargestellt, die einen Gas-Heizapparat mit leicht brennbarer Flüssigkeit zeigt. Solche Kamintypen - die sich nur schon aus diesem Grund nicht vergleichen lassen mit richtigen Kaminen, in welchen Holz verbrannt wird, und auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht - weisen immer noch zwei grundsätzliche Nachteile auf, gegen welche die Erfindung Abhilfe schaffen soll, nämlich dass sie einerseits gesundheitsschädliche Emissionen erzeugen, und dass sie anderseits keinen realistischen Eindruck eines Kamins machen, d.h. dass sie keine direkte Sicht auf die Flamen erlauben. Zur Überwindung dieser Nachteile schlägt die EP-0766046-A2 die Anwendung einer erzwungenen Luftzirkulation vor, die mittels eines Ventilators durch eine Öffnung gepresst wird, die im oberen Teil der Öffnung des Kamins angeordnet ist. Aber auch in diesem Fall bildet die Luft jedoch keinen geschlossenen Luftvorhang, da ein Teil der Luft direkt in die Brennraumzone gelangt, während die restliche aus der Öffnung strömende Luft sich im umgebenden Raum verliert. Der Erfinder bemüht sich dabei nicht, den Luftstrom so zu richten, dass ein "kompakter" Luftvorhang gebildet wird, sondern lässt zu, dass die austretende Luft sich ausbreitet und einen sich verbreiternden Konus bildet, der offensichtlich nicht wieder aufgefangen werden kann, um einen geschlossenen Luftkreislauf zu bilden. Auch wenn im untern Teil des Feuerraums eine breite Lufteintrittsöffnung vorgesehen ist, für Luft, die übrigens auch aus einer zusätzlichen, auf der hintern Seite des Feuerraums vorgesehenen Öffnung eintreten könnte, kann sicher festgestellt werden, dass dieses Dokument keine Ausbildung eines Luftvorhangs vor der Öffnung zeigt, da die in alle Richtungen aus der Öffnung ausgeblasene Luft vor der Öffnung des Kamins bloss eine starke Turbulenz erzeugen kann, welche die Ausbildung eines Luftvorhangs verunmöglicht.Another object of some interest in the context of the present invention is then shown in EP-0766046-A2, which shows a highly flammable liquid gas heater. Such types of chimney - which can not be compared for this reason only with proper fireplaces in which wood is burned, and to which the present invention relates - still have two fundamental disadvantages against which the invention is intended to remedy this, namely that On the one hand they produce harmful emissions, and on the other hand they do not make a realistic impression of a fireplace, ie that they do not allow a direct view of the Flemings. To overcome these disadvantages, EP-0766046-A2 proposes the use of forced air circulation, which is forced by a fan through an opening located in the upper part of the opening of the chimney. But even in this case, the air does not form a closed air curtain, since a portion of the air passes directly into the combustion chamber zone, while the remaining air flowing out of the opening loses itself in the surrounding space. The inventor does not endeavor to direct the air flow to form a "compact" air curtain, but allows the escaping air to spread and form a widening cone which apparently can not be recovered to a closed one To form an air circulation. Even if a wide air inlet opening is provided in the lower part of the firebox for air, which incidentally could also occur from an additional opening provided on the rear side of the firebox, it can be safely established that this document does not show any air curtain opening since the air blown out of the opening in all directions before the opening of the chimney can only generate a strong turbulence, which makes the formation of an air curtain impossible.
Schliesslich sei die Bildung eines Luftvorhangs erwähnt, beispielsweise zum Zweck des Brandschutzes, die gemäss dem Stand der Technik bekannt ist, zum Beispiel aus US-4'315'456, welche die physikalischen Bedingungen aufzeigt, unter welchen sich ein solcher Vorhang ausbilden kann. Dieses Dokument gibt jedoch keinerlei Hinweis bezüglich der Verwendung eines solchen Luftvorhangs in einem Kamin in einem Wohnhaus.Finally, mention should be made of the formation of an air curtain, for example for the purpose of fire protection, which is known in the art, for example from US-4'315'456, which shows the physical conditions, under which such a curtain can form. However, this document gives no indication as to the use of such an air curtain in a fireplace in a residential building.
Festzuhalten ist, dass auch andere Dokumente (zum Beispiel DE-2632056) Kamine zeigen, die mit einer Öffnung zur Einspeisung von Luft an der Kaminhaube von oben nach unten versehen sind, wobei die Öffnung auch mehrere Seiten des Kamins umfassen kann. Es handelt sich dabei jedoch um das Erzeugen einer Luftströmung, die zur Speisung des Feuers im Kamin vorgesehen ist. Dabei ist der Zweck dieser Anordnung, wie auch der anderen, analogen Lösungen, ein Einspeisen von Verbrennungsluft, die nicht aus der Umgebung genommen wird, sondern die durch eine separate Zuleitung herangeführt wird, damit dem Raum keine warme Luft entzogen wird.It should be noted that other documents (for example DE-2632056) also show chimneys provided with an opening for supplying air to the chimney hood from top to bottom, wherein the opening may also comprise several sides of the chimney. It is, however, the generation of an air flow, which is intended to feed the fire in the fireplace. The purpose of this arrangement, as well as the other, analogous solutions, a feeding of combustion air, which is not taken from the environment, but is introduced by a separate supply line, so that the room is not deprived of warm air.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die Nachteile der oben genannten, bekannten Teillösungen zu überwinden, und ist darauf ausgerichtet, eine Atmosphäre des Wohlbefindens zu schaffen dank des brennenden Kaminfeuers im Raum, die hauptsächlichen Nachteile des Kamins mit offener Feuerstelle zu überwinden, nämlich das Austreten von Rauch in den umgebenden Raum und das Funkensprühen mit der entsprechenden Brandgefahr. Darüber hinaus sollen das erfindungsgemässe Verfahren sowie die Vorrichtung zu seiner Ausübung erlauben, einen zufriedenstellenden Wärmewirkungsgrad des Kamins zu erreichen, weil keine Trennwände zwischen der Feuerstelle und dem Raum vorhanden sind, ohne dass aufwändige und heikle Wärmetauschervorrichtungen anzuwenden wären, wie sie bei von der Umgebung mittels einer mehr oder weniger durchsichtigen Wand abgeschlossenen Kaminen unerlässlich sind.The purpose of the present invention is to overcome the drawbacks of the above known partial solutions and is aimed at creating an atmosphere of wellbeing thanks to the burning fireplace in the room to overcome the main drawbacks of the fireplace with open hearth, namely the escape of smoke in the surrounding area and sparking with the appropriate fire hazard. In addition, the inventive method and the device for its exercise to allow to achieve a satisfactory heat efficiency of the fireplace, because no partitions between the fireplace and the room are available without expensive and delicate heat exchange devices would apply, as in the environment by means of A more or less transparent wall enclosed fireplaces are essential.
Alle diese Ziele werden erreicht mit einem Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die Eigenschaften gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Bezüglich der Vorrichtung werden die Ziele mittels der Eigenschaften gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 7 realisiert.All of these objects are achieved by a method according to the preamble of
Der erfinderische Gedanke ist nicht jener, einen Luftvorhang als solchen vor der Öffnung der Feuerstelle zu schaffen, da heute das Ausbilden eines Luftvorhangs dem Fachmann auf dem Gebiet aerostatischer Trennung untereinander verbundener Räume eine wohlbekannte Technik darstellt, sondern jener, eine Luftzirkulation in einem geschlossenen Kreislauf zu schaffen, wobei das Konzept eines geschlossenen Kreislaufs nicht im absoluten Sinn zu verstehen ist, dass die Luft in diesem zirkulierenden Kreislauf keinerlei Kontakt mit der Umgebung hat, sondern dass der Hauptanteil der zirkulierenden Luft im Kreislauf verbleibt und diesen mehrmals durchläuft, während sich nur ein kleiner Anteil der Luft mit der Umgebungsluft mischt, nämlich dort, wo der Luftvorhang mit der Umgebung in Berührung steht. Offensichtlich ist dabei hinsichtlich der Frage, wie genau ein Luftvorhang ausgelegt werden kann, wenn die raffiniertesten technischen Mittel angewendet werden, die dem Konstrukteur zur Verfügung stehen, um einen laminaren Luftvorhang ohne Turbulenzen und konstanter Intensität über die ganze Breite zu erreichen - Mittel auf deren Wert hier nicht eingetreten werden soll, da sie zum Wissen jedes Experten der Aerostatik und der Aerodynamik gehören - dass an den Oberflächen des Luftvorhangs, wo die im Luftvorhang zirkulierende Luft mit der stillstehenden Luft der Umgebung in direkte Berührung tritt, sich leichte Turbulenzen in der Form von Wirbeln bilden. Diese Wirbel bewirken, dass sich ein Teil der zirkulierenden Luft in der Umgebung verliert, während der Luftvorhang eine bestimmte Menge Luft aus der Umgebung mit sich zieht. Aus diesem Grund ist das Konzept des geschlossenen Kreislaufs hier im Sinn von "im Wesentlichen geschlossen" zu interpretieren, d.h. in dem Sinn dass nur ein kleiner prozentualer Anteil der zirkulierenden Luft gegen Umgebungsluft, sowohl solcher aus dem Feuerstellenraum als auch aus dem umgebenden Raum, ausgetauscht wird. Festzuhalten ist auch, dass ein gewisser Luftaustausch für die Zufuhr frischer Luft bzw. des nötigen Sauerstoffs zur Feuerstelle nötig ist. Falls der Luftvorhang die Öffnung der Feuerstelle vollständig abschliessen könnte, müsste Verbrennungsluft auf andere Weise, beispielsweise von unten, zugeführt werden. Dies soll betonen, dass ein gewisser Luftaustausch unvermeidlich und auch nützlich ist. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird jedoch versucht, diesen Luftaustausch so gering wie möglich zu halten, und die Schutzwirkung des Luftvorhangs gegen das Austreten von Rauch und Funken aus dem Feuerraum zu vergrössern, allenfalls unter Inkaufnahme der Notwendigkeit, dass deswegen eine separate Zufuhr von Verbrennungsluft zur Feuerstelle im Kamin vorgesehen werden muss.The inventive idea is not that of creating an air curtain as such prior to the opening of the hearth, since today the formation of an air curtain is a well-known technique to those skilled in the field of aerostatic separation of interconnected spaces, but that of circulating air in a closed circuit the concept of a closed circuit is not to be understood in the absolute sense that the air in this circulating circuit has no contact with the environment, but that the major part of the circulating air remains in the cycle and passes through it several times, while only a small one Mixing proportion of air with the ambient air, namely where the air curtain is in contact with the environment. Obviously, the question is how exactly an air curtain can be designed using the most sophisticated technical means available to the designer to achieve a laminar air curtain without turbulence and constant intensity across the entire width - the means of their value It should not be entered here, since it belongs to the knowledge of every aerostat and aerodynamic expert - that on the surfaces of the air curtain, where the air circulating in the air curtain comes into direct contact with the still air of the environment, slight turbulence in the form of Swirling form. These vortices cause some of the circulating air in the environment to be lost as the air curtain draws in a certain amount of air from the environment. For this reason, the closed-loop concept should be interpreted in the sense of "substantially closed", ie in the sense that only a small percentage of the circulating air is exchanged with ambient air, both from the hearth space and from the surrounding space becomes. It should also be noted that a certain exchange of air is necessary for the supply of fresh air or the necessary oxygen to the fireplace. If the air curtain could completely close the opening of the fireplace, combustion air would have to be supplied in another way, for example from below. This is to emphasize that some air exchange is inevitable and also useful. According to the present invention, however, attempts are made to minimize this air exchange, and to increase the protective effect of the air curtain against the escape of smoke and sparks from the combustion chamber, possibly at the expense of the need for a separate supply of combustion air to the hearth must be provided in the fireplace.
Die abhängigen Ansprüche 2 bis 6 betreffen sodann Verbesserungen des erfindungsgemässen Grundkonzeptes gemäss dem Anspruch 1, während die abhängigen Ansprüche 7 bis 10 bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens beschreiben und unter Schutz stellen.The dependent claims 2 to 6 then relate to improvements of the inventive basic concept according to
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen, welche verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schematisch aufzeigen sollen. Es zeigen die
- Fig. 1
- Ein erfindungsgemässes Kamin oder Cheminée für einen Wohnraum in perspektivischer schematischer Ansicht zur Darstellung der Anordnung der im Rahmen der Erfindung wichtigen Elemente;
- Fig. 2
- Einen schematischen Querschnitt eines Verbindungskanals, der zwei Öffnungen verbindet, nämlich eine Saugöffnung und eine Blasöffnung des geschlossenen Kreislaufs;
- Fig. 3
- Das grundsätzliche Schema des erfindungsgemässen geschlossenen Kreislaufs in einer Variante mit zwei Ventilatoren zur Bewegung der Luft;
- Fig. 4
- Die Lösung gemäss der Fig. 3 von der Seite her gesehen.
- Fig. 1
- An inventive fireplace or fireplace for a living space in a perspective schematic view to illustrate the arrangement of the important elements of the invention within the scope of the invention;
- Fig. 2
- A schematic cross-section of a connecting channel connecting two openings, namely a suction opening and a blowing opening of the closed circuit;
- Fig. 3
- The basic scheme of the inventive closed circuit in a variant with two fans for moving the air;
- Fig. 4
- The solution according to FIG. 3 seen from the side.
In der Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 die seitlichen Wände eines Kamins oder Cheminées für einen Wohnraum, das oben durch eine Haube 3 abgeschlossen ist, in deren Mitte ein Rauchabzugsrohr 4 von der höchsten Stelle der Haube ausgeht. In seinem unteren Teil weist ein solches Kamin normalerweise eine Feuerungsfläche 5 für das Brennmaterial auf, die oft als Gitterrost ausgebildet ist, um die Zufuhr von Verbrennungsluft zum Feuer zu erleichtem. Das Wohnraum-Kamin ist natürlich mit einer hinteren Rückwand 6 versehen, während es nach vorne gegen den Raum hin offen ist, um die Sicht auf die Flammen freizugeben, und auch um das Austreten von Strahlungswärme in den umgebenden Raum zu ermöglichen. Die bis jetzt beschriebenen Elemente bilden den Grundaufbau jedes Wohnraum-Kamins. Selbstverständlich können diese Grundelemente mit weiteren Elementen ergänzt sein, die an sich bekannt sind und in Praxis häufig angewendet werden, wie untere oder seitliche Öffnungen für den Eintritt von Verbrennungsluft unter der Feuerstelle, Luftzirkulationssysteme mit Wärmetauschern, die meist in der Rückwand 6 des Kamins angeordnet sind, und Austrittsöffnungen für heisse Luft in den seitlichen Wänden 1 und/oder 2 oder in der Haube 3. Alle diese Hilfselemente stören die vorliegende Erfindung kaum und werden daher hier nicht weiter behandelt.In Fig. 1, 1 and 2 denote the side walls of a chimney or fireplace for a living space, which is closed at the top by a hood 3, in the middle of a
Diese Elemente können ohne weiteres in einem Kamin gemäss der vorliegenden Erfindung vorhanden sein. Eine für das Ausüben des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist jedoch in der Fig. 1 dargestellt und umfasst eine Feuerstelle 7, die durch einen Feuerraum mit einem Plattenbelag oder einer Feuerungsfläche 5, eine Decke oder Haube 3, eine Rückwand 6 und zwei Seitenwände 1 und 2 gebildet wird. Der Feuerraum ist nach vorne offen. Die vordere Öffnung der Feuerstelle 7 wird dabei auf ihrer ganzen Höhe und auf ihrer ganzen Breite von einem mit den Pfeilen f angedeuteten Luftstrom bestrichen, der einen Luftvorhang bildet.These elements may be readily present in a chimney according to the present invention. However, a device suitable for practicing the method according to the invention is shown in FIG. 1 and comprises a hearth 7 passing through a furnace with a plate covering or a firing surface 5, a ceiling or hood 3, a
Unter einem Luftvorhang ist dabei ein Luftstrom verstanden, der zwei zusammenhängende Räume im aerostatischen Sinn vollständig voneinander trennt und den Luftaustausch zwischen den beiden Räumen unterbindet.An air curtain is understood to mean an air flow which completely separates two connected spaces in the aerostatic sense and prevents the exchange of air between the two spaces.
Die vorliegende Erfindung sieht deshalb vor, dass auf beiden Seiten neben der vorderen Öffnung der Feuerstelle (Diese Seiten können sowohl die obere und die untere sein, als auch die beiden Seitenwände) mindestens eine Öffnung vorhanden ist, genauer gesagt, eine Luft-Einblasöffnung und eine Luft-Absaugöffnung. Dabei sei insbesondere festgehalten, dass der Begriff Öffnung in diesem Zusammenhang zu verstehen ist als ein Schlitz jeder Art oder eine Mündung, durch welche ein Luftstrom durchtreten kann. Solche Schlitze, die eine Öffnung bilden, können vorteilhafterweise einen Querschnitt aufweisen, der sich eignet, einen in eine Richtung weisenden Luftstrom zu erzeugen, im Fall einer Blasöffnung, oder einer Luftabsaugöffnung, die Luft aus allen Richtungen gleichmässig ansaugt. Im übrigen wird eine solche Öffnung gemäss den Regeln der Aerodynamik in solcher Weise ausgelegt, dass sie an jeder Stelle möglichst konstante Blas- bzw. Saugverhältnisse bietet. Beispielsweise werden mit zunehmender Entfernung von einem Sammelkanal abnehmende Kanalquerschnitte der Öffnungen gewählt, wie dies nach aerodynamischen Prinzipien bekannt ist. Wenn nun eine Öffnung auf jeder Seite mit einem Sammel- oder Verbindungskanal verbunden ist (wie dies im Folgenden unter Bezugnahme auf die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen erklärt werden soll), wird der Kanal zur Öffnung mit einem auf beiden Seiten gegen die Mitte hin abnehmenden Querschnitt ausgelegt. Dies alles ist Teil der normalen Massnahmen, die dem Fachmann auf dem Gebiet geläufig sind, und die daher an dieser Stelle nicht näher erklärt werden müssen.The present invention therefore provides that on both sides adjacent to the front opening of the hearth (These sides can be both the upper and the lower, as well as the two side walls) at least one opening is present, more precisely, an air injection opening and a air-suction. It should be noted in particular that the term opening in this context is to be understood as a slot of any kind or a mouth through which an air flow can pass. Such slits forming an opening may advantageously have a cross-section suitable for producing a unidirectional air flow, in the case of a blow opening, or an air suction opening, which uniformly sucks air from all directions. Moreover, such an opening is designed according to the rules of aerodynamics in such a way that it offers as constant as possible blowing or suction conditions at each point. For example, as the distance from a collection channel increases, decreasing channel cross-sections of the openings are selected, as is known in aerodynamic principles. Now, when an opening on each side is connected to a collecting channel (as will be explained below with reference to the embodiments shown in Figs. 1 to 4), the channel becomes the opening with one on both sides towards the center designed for decreasing cross-section. All this is part of the normal measures familiar to the person skilled in the art and therefore need not be explained here.
Im speziellen Fall, der im Sinn eines Beispiels in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, wird die Luft-Blasöffnung mit 8 bezeichnet, während die Luft-Absaugöffnung mit 9 angedeutet ist. Die Luft-Blasöffnung 8 ist in dieser Ausführungsform im oberen Teil der Öffnung des Feuerraums angeordnet, während die Absaugöffnung 9 im unteren Teil solchermassen angeordnet ist, dass der Luftvorhang - gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weil diese am besten erlaubt, den Trenneffekt des Luftvorhangs mit der Luftzufuhr zur Feuerstelle zu kombinieren - sich von oben nach unten erstreckt. In der Fig. 1 ist eine einzige Blasöffnung 8 gezeigt, und eine einzige Absaugöffnung 9, was jedoch keineswegs ausschliesst, dass eine grössereIn the specific case, which is shown by way of example in FIGS. 1 and 2, the air blowing opening is denoted by 8, while the air suction opening is indicated by 9. The
Anzahl Blasöffnungen und Absaugöffnungen angebracht sein können, die jede einzeln für sich beaufschlagt werden. Für die Wirkungen der vorliegenden Erfindung ist lediglich wichtig, dass ein zusammenhängender Luftvorhang ausgebildet wird, der sich gleichmässig und ohne Unterbrüche vor der Öffnung des Feuerraums erstreckt. Um den im Wesentlichen geschlossenen Luftkreislauf zu realisieren, der den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung bildet, ist vorgesehen, in der Ausführungsform gemäss den Figuren 1 und 2, dass die Blasöffnung 8 mit der Absaugöffnung 9 mittels eines geschlossenen Verbindungskanals 10 verbunden ist, in welchem mindestens ein Ventilator 11 wirkt, der die Luft im geschlossenen Kreislauf umwälzt, der aus dem Luftvorhang f besteht, der sich von mindestens einer Blasöffnung 8 zu mindestens einer Absaugöffnung 9 bewegt, und dem Verbindungskanal 10.Number of blow holes and suction holes can be attached, which are individually applied to each. It is only important to the effects of the present invention that a coherent air curtain is formed which extends evenly and without interruptions in front of the opening of the furnace. In order to realize the substantially closed air circulation, which forms the basic idea of the present invention, it is provided, in the embodiment according to FIGS. 1 and 2, that the
In der in den oben beschriebenen Figuren 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ebenso in der in den Figuren 3 und 4 lediglich schematisch gezeigten Ausführungsform, welche den Erfindungsgedanken noch besser erklären, ist sodann vorgesehen, dass der Verbindungskanal 10 als doppelter Kanal 10' und 10" ausgebildet ist, wobei jeder Halbkanal 10' und 10" das eine Ende von mindestens einer Blasöffnung 8 mit dem entsprechenden Ende von mindestens einer Absaugöffnung 9 verbindet, wobei in jedem der Halbkanäle 10', 10" ein Ventilator 11', 11" angeordnet ist, der die Luft umwälzt (vergleiche die Pfeile f, f' in den Kanälen 10', 10").In the preferred embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 described above, and also in the embodiment shown only schematically in FIGS. 3 and 4, which explain the idea of the invention even better, it is then provided that the connecting
Hier sei festgehalten, dass die besten Resultate der Trennung des Feuerungsraums vom Wohnraum erreicht werden, wenn der Luftstrom des Luftvorhangs f im wesentlichen laminar fliesst. Dies wird erreicht, indem eine angemessene Form der Blasöffnung 8 gewählt und die Austrittsgeschwindigkeit der Luft aus der Austrittsöffnung 8 angepasst wird. Selbstverständlich kann nicht garantiert werden, dass der Luftstrom über die ganze Länge des Luftvorhangs laminar bleibt: Daher wird die Luftströmung in diesem Zusammenhang als im Wesentlichen laminar bezeichnet, was bedeutet, dass der Luftstrom über eine grösstmögliche Länge des Luftvorhangs laminar gehalten werden soll.It should be noted here that the best results of separating the firebox from the living space are achieved when the airflow of the air curtain f is substantially laminar. This is achieved by selecting an appropriate shape of the
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, eine Luftgeschwindigkeit im Luftvorhang, gemessen an der Ausblasöffnung 8, zwischen 0.5 bis 5 m/s zu wählen. Die Luftgeschwindigkeit muss dabei in Abhängigkeit der Abmessungen des Wohnraum-Kamins, und insbesondere des Abstandes zwischen der Blasöffnung 8 und der Absaugöffnung 9 günstig gewählt werden. Dabei kann eine optimale Austrittsgeschwindigkeit an der Ausblasöffnung 8 gefunden werden, die eine möglichst vollständige Ausbildung des Luftvorhangs bei minimalem Luftverlust aus dem geschlossenen Kreislauf sicherstellt: diese Geschwindigkeit wird mittels Berechnungen und geeigneten Versuchen bestimmt; Massnahmen die in den Kompetenzbereich des Fachmanns auf dem Gebiet fallen.It may prove advantageous to select an air velocity in the air curtain, measured at the
Für optimales Funktionieren muss der erfindungsgemässe Luftvorhang f so ausgelegt sein, dass die Luftzufuhr zum Luftstrom des Luftvorhangs f aus der Umgebung zwischen 10% und 40% der total zirkulierenden Luftmenge beträgt. Auch hier handelt es sich um eine aus Versuchen gewonnene Angabe, die jedoch zur Auslegung der idealen Parameter sehr nützlich ist, mittels welchen die Abmessungen der erfindungsgemässen Vorrichtung festgelegt werden.For optimum functioning, the inventive air curtain f must be designed so that the air supply to the air flow of the air curtain f from the environment is between 10% and 40% of the total circulating air volume. Again, this is an indication obtained from experiments, but it is very useful for designing the ideal parameters by which the dimensions of the device according to the invention are determined.
Viele Varianten für das Erzeugen eines Luftkreislaufs sind vorstellbar, der im Sinn der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen geschlossen ist. So sind beispielsweise Luftzirkulationssysteme denkbar, die einen einzigen Verbindungskanal umfassen, der so breit ist wie alle Absaug- und Ausblasöffnungen, und der mit einem Querstromlüfter der gleichen Breite versehen ist, welche Art von Ventilatoren heute allgemein in elektrischen Heizlüftern eingesetzt werden, oder Anordnungen mit einer Vielzahl von Verbindungsrohren und/oder Blas- und Absaugöffnungen, usw. Alle solchen Varianten sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, deren Zweck das Erzeugen eines Luftvorhangs vor der Öffnung eines Wohnraum-Kamins ist, der in einem im Wesentlichen geschlossenen Luftkreislauf gemäss der oben erwähnten Beschreibung einbezogen ist.Many variants for generating an air circuit are conceivable, which is substantially closed in the sense of the present invention. For example, air circulation systems are conceivable which comprise a single connecting duct which is as wide as all the suction and exhaust openings, and which is provided with a cross-flow fan of the same width, which type of fans are generally used today in electric fan heaters, or arrangements with a Variety of connecting pipes and / or blowing and suction, etc. All such variants are possible in the context of the present invention, the purpose of which is to create an air curtain in front of the opening of a living room fireplace in a substantially closed air circuit according to the above-mentioned description is included.
- 1 Seitenwand1 side wall
- 2 Seitenwand2 side wall
- 3 Haube3 hood
- 4 Abzugrohr4 exhaust pipe
- 5 Unterstützungsfläche bzw. Boden5 support surface or ground
- 6 Rückwand6 rear wall
- 7 Feuerstelle7 hearth
- 8 Blasöffnung8 blowing opening
- 9 Absaugöffnung9 suction opening
- 10, 10', 10" Verbindungskanal10, 10 ', 10 "connecting channel
- 11, 11', 11" Ventilator11, 11 ', 11 "fan
Claims (9)
- A method for the aerostatic separation of a hearth of a domestic fireplace open to the front from the environment by means of an air curtain,
characterised in that
the air curtain (f) is produced by means of the recirculation of an airflow in a closed circuit, with the only supply from the environment to the airflow of the air curtain being brought about by the natural air exchange between the air curtain (f) and the environmental air. - A method in accordance with claim 1,
characterised in that
the air curtain (f) is essentially laminar. - A method in accordance with claim 1,
characterised in that
the air curtain is directed in the opening of the fireplace from the top to the bottom. - A method in accordance with claim 1,
characterised in that
the airspeed of the air curtain lies between 0.5 and 5 m/ s. - A method in accordance with claim 1,
characterised in that
the only supply to the airflow of the air curtain (f) from the environment amounts to between 10 % and 40 % of the total circulating quantity of air. - An apparatus for carrying out the method in accordance with any one of the proceeding claims, having a hearth (7) consisting of a fireplace with a base (5), with a roof (3), a rear wall (6) and two sidewalls (1, 2), said hearth being open to the front, with the combustible material, normally wood for burning, being ignited on the base of hearth, with the front opening of the hearth (7) being swept over, along its full height and over its full height and over its full width, by an airflow (f) which forms an air curtain,
characterised in that
at least one opening is present on two oppositely disposed sides of the front opening (7), stated more precisely, at least one air blowing opening (8) and at least one air suction opening (9), with the blowing opening or blowing openings (8) and also the suction opening or suction openings (9) respectively blowing and sucking the air over the whole length of the side of the front opening, and in that at least one blowing opening (8) is connected to at least one suction opening (9) via a closed connection channel (10) in which at least one fan (11) operates, which circulates the air in the closed circuit which is formed by the air curtain (f) which extends from at least one blowing opening (8) to the at least suction opening (9) and by the connection channel (10). - An apparatus in accordance with claim 6,
characterised in that,
in the event that a plurality of blowing openings (8) and a plurality of suction openings (9) are present, these are connected to one another in such a way that a continuous air curtain is formed, i.e. without interruption and of constant intensity over the full length of the side of the front opening. - An apparatus in accordance with claim 6,
characterised in that
at least blowing opening (8) is provided at the upper horizontal side of the front opening (7), and in that at least one suction opening (9) is provided at the lower horizontal side of the front opening (7) in such a manner that an air curtain blowing from the top downwardly is formed. - An apparatus in accordance with claim 6,
characterised in that
the connection channel (10) is formed as a double channel (10', 10"), with each of its half channels (10', 10") connecting an end of the at least one blowing opening (8) to the corresponding end of the at least one suction opening (9), with a fan (11', 11 "), which circulates the air, being arranged in each of the half channels (10', 10").
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