EP1752710A2 - Anordnung für Ofen mit Wärmetauscher - Google Patents

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Publication number
EP1752710A2
EP1752710A2 EP06015969A EP06015969A EP1752710A2 EP 1752710 A2 EP1752710 A2 EP 1752710A2 EP 06015969 A EP06015969 A EP 06015969A EP 06015969 A EP06015969 A EP 06015969A EP 1752710 A2 EP1752710 A2 EP 1752710A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
heat exchanger
arrangement according
combustion chamber
return
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06015969A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1752710A3 (de
Inventor
Walter Mertens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mertens- Kachelofen und Fliesen GmbH
Original Assignee
Mertens- Kachelofen und Fliesen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mertens- Kachelofen und Fliesen GmbH filed Critical Mertens- Kachelofen und Fliesen GmbH
Publication of EP1752710A2 publication Critical patent/EP1752710A2/de
Publication of EP1752710A3 publication Critical patent/EP1752710A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F24B9/00—Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for heating water 
    • F24B9/04—Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for heating water  in closed containers

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for tiled stoves, in particular base ovens, which are individually constructed in front of at least one adjacent building wall, with a rear wall and side walls having combustion chamber, if necessary, a hot gas and a fluid flowed through the heat exchanger for hot and / or Walkerwasser leung.
  • a chimney which has a layer of water in its housing around the combustion chamber.
  • Inlet and outlet pipes allow a circulation of the water heated by the chimney to a heat sink.
  • the water layer arranged around the combustion chamber there is thus a relatively large volume of water, which is critical for safety reasons in the event of excessive heating (overpressure).
  • the water layer to the combustion chamber forming the housing (sheet metal wall). The heat transfer is thus almost exclusively via heat conduction. Next likely by the considerable thermal stresses Dcies- and by the contact with the flue gases corrosion problems at the water layer receiving housing occur.
  • the constructed for example for internal heat utilization in a basic furnace hot gas trains do not tolerate heat extraction from the flue gases through an additional heat exchanger.
  • In addition to a reduction of the radiant heat emission and an insufficient train may occur in the flue, especially at an exhaust gas temperature of less than 180 ° C, which is defined as a minimum value in relevant regulations.
  • the object of the invention is therefore, starting from the aforementioned prior art to provide an arrangement of a furnace with a heat exchanger, in which a heat removal is made possible by a heat exchanger, with strong thermal loads on the heat exchanger and further cooling of the hot gases can be avoided.
  • the heat radiation output of the furnace in the installation room in the direction of the free space is not reduced.
  • the heating gas temperature remains essentially unaffected by the heat exchanger, as well as the usable for the residents radiant heat. Since the heat exchanger does not come into contact with the hot gases, the thermal load is considerably lower. A chemical load on the heat exchanger no longer takes place.
  • the heat exchanger is arranged with its planar expansion in the region of high heat radiation substantially perpendicular to the radiation propagation and in the direction of heat radiation in front of the building wall, radiant heat energy is absorbed by the heat exchanger particularly effective, which would otherwise not be directly available to the residents.
  • the heat energy absorbed by the heat exchanger is dissipated in that a heating circuit with circulation pump, supply and return line is arranged on the heat exchanger, wherein the supply line leads to a heat sink and the return of the fluid from the heat sink via the return line leads.
  • the heat sink is a buffer memory. From the buffer memory, if necessary, the heat energy for the home central heating on the existing circulation pipes and radiators, floor heating, wall heating, etc. are distributed in the house.
  • the buffer memory can also be used for hot water production. By providing the buffer memory, for example, the amount of heat dissipated by the heat exchanger of an evening log fire can be used the next morning for heating the bath and / or shower water.
  • a temperature sensor is arranged on the heat exchanger, preferably at the substantially highest point, which is operatively connected to a control unit, the circulation pump above a first limit temperature turns on, the circulation pump for the heat transfer fluid is only started at a first limit temperature, which is lower than the second limit temperature. That is, at the beginning of a fire, the heat transfer fluid in the heat exchanger is initially not circulated. Only after heating of the heat exchanger and the fluid contained therein, the exceeding of the first limit temperature is determined by the temperature sensor, whereby the circulation pump is started.
  • a thermostatic valve is arranged in the heating circuit in the flow line between the heat exchanger and heat sink, which forms a flow connection to the return line via a connecting line below a presettable second limit temperature. It is thus provided via the thermostatic valve and the connecting line, an inner heating circuit, which circulates below the second limit temperature, the heat transfer fluid by means of circulating pump in the inner heating circuit. When the second limit temperature is exceeded, the thermostatic valve opens, so that then the buffer memory is loaded with heat energy.
  • a safety valve in the heating circuit near the heat exchanger preferably arranged in the return line, which opens at a preselectable limit pressure for safety reasons.
  • the limiting pressure is for example 3 bar.
  • the outlet of the safety valve can be connected directly to the sewer when using water as a heat transfer fluid.
  • the circulating in the heating circuit with the heat exchanger water quantity can be limited to 3 liters, which according to relevant safety regulations, a complex thermal overload protection is unnecessary.
  • the heat exchanger consists of a piping system with a plurality of pipe loops between the return port and flow connection, wherein on the piping heat-conducting choirleitplatten are arranged.
  • the heat conducting plates absorb the radiant heat emitted by the furnace and conduct the heat to the piping system and the heat transfer fluid received therein.
  • the heat conducting plates of metallic material with a thermal conductivity over ⁇ > 100 W / (m ⁇ K), in particular aluminum or copper are formed.
  • the heat exchanger can be easily constructed by hand. Characterized in that the heat conducting plates are arranged substantially orthogonal to the copper pipe to the vertical straight sections, the heat conducting plates can be plugged onto the copper pipes without much effort. Preferably, a snug fit of the plugged ditchleitplatten on the copper tubes for effective heat conduction.
  • the heat conducting plates are rectangularly formed of aluminum sheet, preferably with a size of about 100 mm x 50 mm, therein two parallel pipe sections of a pipe loop are intersectingly received, the heat conducting a thickness of 0.2 mm 2.0 mm, preferably about 0.5 mm and are arranged at a vertical distance of 3 mm to 20 mm, preferably about 7 mm from each other.
  • Fig. 1 is shown in a schematic diagram of the interconnection of the arrangement according to the invention.
  • the arrangement comprises an oven 1, for example a basic oven, which is individually constructed.
  • the basic furnace has a combustion chamber 11 with a rear wall 12 and unspecified side walls.
  • the combustion gases from the combustion chamber 11, are burned in the wood, wood pellets, briquettes or the like, are passed through a hot gas 13 to the chimney.
  • Arrow X indicates the flow direction of the hot gases.
  • a heat exchanger 2 in front of a building wall provided with insulation materials, which is not shown in FIG. 1, arranged. Between the building wall and rear wall 12 or Schugaszug 13, a gap is formed, which is closed in itself, so does not allow air circulation with the environment.
  • the heat exchanger 2 is arranged without direct contact with the combustion chamber 11 or the Schugaszug 13, to avoid an undesirably high heat loss of the combustion chamber and Schugaszug and to keep the thermal stress of the heat exchanger low.
  • the structure of the heat exchanger 2 is shown in detail in FIG.
  • the heat exchanger has a piping system 20 which consists of substantially vertically arranged straight pipe sections 21, which are joined together with pipe bend sections 22 to form a serpentine-shaped piping system 20.
  • the pipe power system 20 connects a return port 23 to a flow port 24.
  • Die straight pipe sections 21 are arranged parallel to each other substantially perpendicular.
  • heat conducting plates 25 are provided, which are penetrated by the pipe sections 21.
  • the heat conducting plates 25 are aligned substantially horizontally, that is orthogonal to the pipe sections 11 and are penetrated by two parallel juxtaposed pipe sections 21.
  • the heat exchanger 2 is part of a heat carrier circulation system 3, which is a heat transfer medium, for example water, between the heat carrier 2 and a heat sink 4 via a flow line 31 from the flow connection 24 of the heat exchanger 2 to the heat sink 4 and from the heat sink 4 via a return line 35 to the return port 23 of the Heat exchanger 2 leads. Further, in the return line 35 in the flow direction of the heat transfer medium circulation system 3 before the branch, in which the connecting line 34 opens, a backstop 351 inserted to prevent unwanted circulation of the heat transfer medium via the connecting line 34 into the heat sink 4.
  • a circulation pump 32 is arranged in the flow line 31. The circulating pump 32 circulates the heat transfer medium in the system, preferably water.
  • a temperature sensor 37 is provided with effective line 39 to a control unit 38.
  • the control unit 38 controls the Circulation pump 32 via further active line 39 in dependence on the temperature measured by the temperature sensor 37.
  • a thermostatic valve 33 Downstream of the circulation pump 32, a thermostatic valve 33 is provided in the flow line 31. At the thermostatic valve 33 branches off a connecting line 34 from the flow line 31, which forms a short inner heating circuit 30 falls below a second temperature limit, in which the heat transfer medium is not passed through the heat sink 4. The connecting line 34 opens into the return line 35 near the return connection 23 of the heat exchanger 2.
  • a safety valve 36 is arranged, which opens at a presettable pressure of the heat transfer medium, in order to avoid an excessive overpressure in the heat transfer circulation system 3.
  • the heat sink 4 is preferably designed as a buffer memory, in which the registered heat transfer medium from the heat transfer system 3 layer is removable and can be accessed if necessary.
  • the building central heating with radiators, floor or Wandsammlungrohren and / or the hot water supply are connected to the buffer memory 4.
  • the temperature increases in the combustion chamber 11 and in the heating gas 13.
  • the comfortable fireplace heat generated in the form of radiant heat.
  • the radiant heat which is radiated from the rear walls of the combustion chamber and the SchuKes, before it encounters the provided with insulating building walls, on the heat exchanger 2.
  • the heat conducting plates 25 are heated by the incident radiant heat, which in the pipeline system 20th the heat exchanger 2 located heat transfer medium, preferably water, is heated.
  • the temperature in the piping system 20 of the heat exchanger 2 thus increases.
  • the temperature sensor 37 arranged at the highest possible point near the heat exchanger 2 or in the heat exchanger 2 signals via its effective line 39 thus the rising temperatures to the control unit 38.
  • the control unit 38 switches on the circulation pump 32, so that the heat transfer medium via the inner Heating circuit 30, ie flow connection 24, front part of the flow line 31 to the thermostatic valve 33, via connection line 34 to the downstream part of the return line 35 and via return port 23 back into the piping system 20 of the heat exchanger 2 passes.
  • Buffer memory 4 is circulated.
  • the thermostatic valve 33 thus blocks the connecting line 34. Now as long as heat is transported into the buffer memory until the fire is burned out and the residual heat is radiated from the components of the fireplace. In the buffer 4 heating or service water is thus heated by the entry of heat through a non-illustrated second heat exchanger, in which case only the radiation radiated from the fireplace to the rear is utilized.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Kachelöfen, insbesondere Grundöfen (1), die vor mindestens einer angrenzenden Gebäudewand individuell aufgebaut sind, mit einer Rückwand (12) und Seitenwände aufweisenden Brennkammer (11), einem Heizgaszug (13) und einem Fluid durchströmten Wärmetauscher (2) für die Warm- und/oder Heizwassergewinnung, wobei der Wärmetauscher (2) zwischen der Rückwand (12) und/oder Seitenwand/wänden der Brennkammer (11) und/oder dem Heizgaszug (13) einerseits und der angrenzenden Gebäudewand andererseits ohne Kontakt zur Brennkammer und zum Heizgaszug angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Kachelöfen, insbesondere Grundöfen, die vor mindestens einer angrenzenden Gebäudewand individuell aufgebaut sind, mit einer Rückwand und Seitenwände aufweisenden Brennkammer ggf. einem Heizgaszug und einem Fluid durchströmten Wärmetauscher für die Warm- und/oder Heizwassergewinnung.
  • Zunehmend verlangen Verbraucher dass individuell gebaute Kachelöfen, Kamine oder Grundöfen neben der ästhetischen Wirkung des Feuers und der behaglichen Beheizung des betreffenden Raumes auch einen Wärmeeintrag für das übrige Gebäude liefern. Da die in derartigen Feuerstätten erzeugte Wärme, nämlich Warmluft und insbesondere Strahlungswärme schlecht auf das gesamte Gebäude verteilbar ist, sind Lösungen vorgeschlagen worden, Fluid durchströmte Wärmetauscher für die Warm- und /oder Heizwassergewinnung zu verwenden. Beispielhaft wird auf Kamineinsätze mit aufgesetztem Wärmetauscher der Firma Ulrich Brunner GmbH, 84307 Eggenfelden verwiesen. Diese bekannten Anordnungen zeichnen sich dadurch aus, dass der Wärmetauscher auf der einen Seite von den Heizgasen aus der Brennkammer, entweder unmittelbar über der Brennkammer oder im anschließenden Heizgaszug, angeströmt wird und auf der anderen Seite einen Fluidkreislauf, meist Wasser, hat. Mit den bekannten Vorrichtungen ist es möglich, einen Warmwasserspeicher aufzuheizen und/oder die aus dem Heizgaszug entnommene Wärme der Zentralheizung zuzuführen.
  • Aus der GB 20 76 144 A ist ein Kamin bekannt, der in seinem Gehäuse um den Feuerraum eine Wasserschicht aufweist. Zu- und Ablaufleitungen erlauben eine Zirkulation des vom Kamin erwärmten Wassers zu einer Wärmesenke. In der um den Feuerraum angeordneten Wasserschicht befindet sich somit ein relativ großes Wasservolumen, was aus Sicherheitsaspekten bei übermäßiger Erwärmung (Überdruck) kritisch ist. Ferner besteht unmittelbarer Kontakt der Wasserschicht zum den Brennraum bildenden Gehäuse (Blechwand). Die Wärmeübertragung erfolgt somit fast ausschließlich über Wärmeleitung. Weiter dürften durch die erheblichen thermischen Beanspruchungen Dichtigkeits- und durch den Kontakt mit den Rauchgasen Korrosionsprobleme an dem die Wasserschicht aufnehmenden Gehäuse auftreten.
  • Ferner zeigt die GB 2 41 712 einen Wärmetauscher im Feuerraum eines Kamins, der also unmittelbar von Rauchgasen umströmt wird.
  • Nachteilig bei derartigen Anordnungen ist somit, dass der Wärmetauscher durch die extreme Temperaturbeanspruchung vom Ruhezustand (Raumtemperatur) bis zu den auftretenden hohen Verbrennungstemperaturen erheblichen thermischen und darüber hinaus durch die chemisch aggressiven Heizgase erheblichen korrosiven Belastungen ausgesetzt ist. Entsprechend aufwändig und hochwertig muss der Wärmetauscher konstruiert sein.
  • Aus der DE 30 01 179 A1 ist ein Kaminofen bekannt, der in einem gesonderten luftumströmten Raum Wärmetauscherrohre aufweist. Dabei wird eine zwangsweise von einem Gebläse unterstützte Luftstömung zu den getrennt darin von innen geführten Rauchgasen erzeugt, so dass die Wärmetauscherrohre durch die sich vom Brennraum bzw. Rauchgaszug erwärmente und entlangströmende Warmluft erwärmt werden. Somit erfolgt die Wärmeübertragung fast ausschließlich durch Konvektion. Nachteilig ist, dass durch die zwangsgeführte Luftströmung um den Brennraum und Heizgaszug diese Elemente abgekühlt werden. Womit eine Abkühlung der Heizgase indirekt durch den Wärmetauscher erreicht wird. Womit eine interne Wärmeausnutzung über einen längeren Heizgaszug, wie er insbesondere bei Grundöfen vorgesehen, nicht in ausreichendem Maße mehr möglich ist.
  • Für moderne Ofenheizsysteme, insbesondere Grundöfen ist eine starke Abkühlung der Heizgase gerade nicht wünschenswert und technisch schädlich, da bei zu geringer Feuerraumtemperatur nur eine schlechte, ungleichmäßige Verbrennung abläuft, also der Wirkungsgrad des Ofens erheblich verschlechtert wird. Daneben dürfte bei den vorgeschlagenen Lösungen durch die starke Abkühlung der Feuerraumtemperatur der CO-Gehalt und Rußanteile über einschlägigen gesetzlichen Vorgaben, beispielsweise der Bundesimmisionsschutzordnung liegen, womit derartige Öfen keine Zulassung erhalten würden. Vielmehr sollte in modernen Heizsystemen über einen längeren Heizgaszug möglichst viel Wärme in besonders angenehme Strahlungswärme gewandelt werden (Grundofenprinzip). Ein im Heizgaszug eingebauter Wärmetauscher verringert bei derartigen Öfen jedoch die Stahlungswärmeabgabe. Die beispielsweise für eine interne Wärmeausnutzung in einem Grundofen konstruierten Heizgaszüge vertragen einen Wärmeentzug aus den Rauchgasen durch einen zusätzlichen Wärmetauscher nicht. Neben einer Verminderung der Strahlungswärmeabgabe kann auch ein ungenügender Zug im Rauchgaszug auftreten, insbesondere bei einer Abgastemperatur von unter 180°C, der als Mindestwert in einschlägigen Vorschriften festgelegt ist.
  • Ferner hat sich bei modernen Niedrigenergiehäusern gezeigt, dass die Heizleistung bekannter Kaminheizsysteme viel zu groß ist, der Kaminbetrieb somit schnell zu einer unangenehmen Überheizung der Wohnräume führt. Die Kombination eines die erzeugte Wärme durch seine Speicherwirkung erst langsam abgebenden Grundofens mit einem Wärmetauscher, der "überschüssige" Wärmemengen an eine Wärmesenke (Zentralheizsystem oder Warmwasserbrauchwasserspeicher) abgibt, ist daher Grundgedanke der vorliegenden Erfindung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es somit, ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik eine Anordnung eines Ofens mit Wärmetauscher anzugeben, bei der ein Wärmemengenentzug über einen Wärmetauscher ermöglicht wird, wobei starke thermische Belastungen des Wärmetauschers und eine weitere Abkühlung der Heizgase vermieden werden. Die Wärmestrahlungsabgabe des Ofens im Aufstellraum in Richtung des freien Raumes wird nicht reduziert.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Anordnung gemäß Anspruch 1.
  • Dadurch, dass der Wärmetauscher zwischen der Rückwand und/oder Seitenwand/wänden der Brennkammer und/oder dem Heizgaszug einerseits und der angrenzenden Gebäudewand andererseits ohne Kontakt zur Brennkammer und zum Heizgaszug angeordnet ist, wird der Wärmetauscher nicht von Heizgasen berührt und hat keinerlei Verbindung zum Ofen. Somit wird die Wärmeabgabe des Ofens durch den Wärmetauscher kaum beeinflusst. Der Zwischenraum zwischen Gebäudewand und Brennraum bzw. Heizgaszug, in dem der Wärmetauscher untergebracht ist, lässt eine Luftzirkulation mit der Umgebung nicht zu, so dass der Wärmetauscher den Wärmeenergieeintrag fast ausschließlich als Wärmestrahlung erhält, die bei sonst gleicher Konstruktion ohne Wärmetauscher in die angrenzenden Gebäudewände und/oder Dämmung eingebracht worden wäre. Entsprechend bleibt die Heizgastemperatur im Wesentlichen unbeeinflußt vom Wärmetauscher, ebenso wie die für die Bewohner nutzbare Strahlungswärme. Da der Wärmetauscher nicht mit den Heizgasen in Berührung gelangt, ist die thermische Belastung erheblich geringer. Eine chemische Belastung des Wärmetauschers findet nicht mehr statt.
  • Wenn der Wärmetauscher mit seiner flächigen Ausdehnung im Bereich großer Wärmestrahlung im Wesentlichen senkrecht zur Strahlungsausbreitung und in Richtung der Wärmestrahlung vor der Gebäudewand angeordnet ist, wird besonders wirkungsvoll Strahlungswärmeenergie durch den Wärmetauscher aufgenommen, die sonst den Hausbewohnern nicht unmittelbar zu Verfügung stehen würde.
  • Dadurch, dass zwischen Wärmetauscher und Gebäudewand eine Wärmedämmung und/oder ein die Wärmestrahlung reflektierendes flächiges Element vorgesehen sind, wird die Wärmeaufnahme in die Gebäudewände erheblich verringert. Insbesondere durch ein die Wärmestrahlung reflektierendes flächiges Element kann die Ausnutzung der Strahlungswärme weiter verbessert werden.
  • Die vom Wärmetauscher aufgenommene Wärmeenergie wird dadurch abgeführt, dass ein Heizkreis mit Umwälzpumpe, Vorlauf- und Rücklaufleitung am Wärmetauscher angeordnet ist, wobei die Vorlaufleitung zu einer Wärmesenke führt und der Rücklauf des Fluids von der Wärmesenke über die Rücklaufleitung führt. Bevorzugt ist die Wärmesenke ein Pufferspeicher. Aus dem Pufferspeicher kann bedarfsweise die Wärmeenergie für die Hauszentralheizung über die vorhandenen Zirkulationsleitungen und Heizkörper, Fußbodenheizung, Wandheizung etc. im Haus verteilt werden. Ferner kann der Pufferspeicher auch für die Warmwassererzeugung herangezogen werden. Durch das Vorsehen des Pufferspeichers kann beispielsweise die vom Wärmetauscher abgeführte Wärmemenge eines abendlichen Kaminfeuers am nächsten Morgen für das Beheizen des Bad- und/oder Duschwassers verwendet werden.
  • Wenn ein Temperatursensor am Wärmetauscher, bevorzugt am im wesentlichen höchsten Punkt angeordnet ist, der wirkverbunden mit einer Steuerungseinheit die Umwälzpumpe oberhalb einer ersten Grenztemperatur einschaltet, wird die Umwälzpumpe für das Wärmeträgerfluid erst bei einer ersten Grenztemperatur, die niedriger ist als die zweite Grenztemperatur, gestartet. Das heißt, beim Beginn eines Kaminfeuers wird das Wärmeträgerfluid im Wärmetauscher zunächst nicht zirkuliert. Erst nach Erwärmung des Wärmetauschers und des darin befindlichen Fluids wird über den Temperatursensor das Überschreiten der ersten Grenztemperatur festgestellt, womit die Umwälzpumpe gestartet wird.
  • Um eine für den Pufferspeicher zu niedrige Einspeisetemperatur zu vermeiden und die Aufheizung des Fluids in dem Wärmetauscher zu unterstützen, ist im Heizkreis in der Vorlaufleitung zwischen Wärmetauscher und Wärmesenke ein Thermostatventil angeordnet, das unterhalb einer voreinstellbaren zweiten Grenztemperatur eine Strömungsverbindung zur Rücklaufleitung über eine Verbindungsleitung bildet. Es wird somit über das Thermostatventil und die Verbindungsleitung ein innerer Heizkreis bereitgestellt, der unterhalb der zweiten Grenztemperatur das Wärmeträgerfluid mittels Umwälzpumpe im inneren Heizkreis zirkuliert. Bei Überschreiten der zweiten Grenztemperatur öffnet das Thermostatventil, so dass dann der Pufferspeicher mit Wärmeenergie beladen wird.
  • Um einen Überdruck im Zirkulationssystem zu vermeiden, ist aus Sicherheitsgründen ein Sicherheitsventil im Heizkreis nahe des Wärmetauschers, bevorzugt in der Rücklaufleitung angeordnet, das bei einem vorwählbaren Grenzdruck öffnet. Der Grenzdruck beträgt beispielsweise 3 bar. Der Ausgang des Sicherheitsventils kann bei Verwendung von Wasser als Wärmeträgerfluid direkt an die Abwasserleitung angeschlossen sein. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann die im Heizkreis mit dem Wärmetauscher zirkulierende Wassermenge auf 3 Liter begrenzt werden, womit nach einschlägigen Sicherheitsvorschriften eine aufwendige thermische Überlastsicherung entbehrlich ist.
  • Der Wärmetauscher besteht aus einem Rohrleitungssystem mit einer Vielzahl von Rohrschleifen zwischen Rücklaufanschluss und Vorlaufanschluss, wobei an dem Rohrleitungssystem wärmeleitende Wärmeleitplatten angeordnet sind. Die Wärmeleitplatten nehmen die vom Ofen abgestrahlte Strahlungswärme auf und leiten die Wärme zum Rohrleitungssystem und dem darin aufgenommenen Wärmeträgerfluid. Bevorzugt sind die Wärmeleitplatten aus metallischem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit über λ > 100 W/(m · K), insbesondere Aluminium oder Kupfer gebildet.
  • Wenn das Rohrleitungssystem aus Kupferrohren gebildet ist, die schlangenförmig mit senkrechten geraden Abschnitten verlegt sind, kann der Wärmetauscher handwerklich einfach aufgebaut werden. Dadurch, dass die Wärmeleitplatten im wesentlichen orthogonal zum Kupferrohr an den senkrechten geraden Abschnitten angeordnet sind, können die Wärmeleitplatten ohne großen Aufwand auf die Kupferrohre aufgesteckt werden. Bevorzugt reicht ein Passsitz der aufgesteckten Wärmeleitplatten auf den Kupferrohren für eine wirksame Wärmeleitung.
  • Eine besonders bevorzugte Dimensionierung ergibt sich, wenn die Wärmeleitplatten rechteckig aus Aluminiumblech, bevorzugt mit einer Größe von ca. 100 mm x 50 mm gebildet sind, darin zwei parallel liegende Rohrabschnitte einer Rohrschleife durchschneidend aufgenommen sind, die Wärmeleitplatten eine Stärke von 0,2 mm bis 2,0 mm, bevorzugt ca. 0,5 mm haben und in einem vertikalen Abstand von 3 mm bis 20 mm, bevorzugt ca. 7 mm zueinander angeordnet sind.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
  • Darin zeigt:
    • Fig. 1
    eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung und
    Fig. 2
    eine Ansicht eines Wärmetauschers für die Anordnung gemäß Fig. 1.
  • In Fig. 1 ist in einer Prinzipdarstellung der Verschaltung der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Die Anordnung weist einen Ofen 1, beispielsweise einen Grundofen, der individuell aufgebaut ist, auf. Der Grundofen hat eine Brennkammer 11 mit einer Rückwand 12 und nicht näher bezeichneten Seitenwänden. Die Verbrennungsgase aus der Brennkammer 11, in der Holz, Holzpellets, Briketts oder dergleichen verbrannt werden, werden über einen Heizgaszug 13 zum Schornstein geführt. Pfeil X zeigt die Strömungsrichtung der Heizgase an.
  • Hinter der Rückwand 12 und dem Heizgaszug 13 des Ofens 1 ist ein Wärmetauscher 2 vor einer mit Dämmstoffen versehenen Gebäudewand, die in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, angeordnet. Zwischen Gebäudewand und Rückwand 12 bzw. Heizgaszug 13 ist ein Zwischenraum ausgebildet, der in sich geschlossen ist, also eine Luftzirkulation mit der Umgebung nicht zulässt. Der Wärmetauscher 2 ist ohne unmittelbaren Kontakt zur Brennkammer 11 bzw. zum Heizgaszug 13 angeordnet, um eine unerwünscht hohe Wärmeabnahme von Brennkammer und Heizgaszug zu vermeiden und die thermische Beanspruchung des Wärmetauschers gering zu halten.
  • Der Aufbau des Wärmetauschers 2 ist detailliert in Fig. 2 dargestellt. Der Wärmetauscher hat ein Rohrleitungssystem 20, das aus im Wesentlichen senkrecht angeordneten geraden Rohrabschnitten 21, die mit Rohrbögenabschnitten 22 zu einem schlangenförmig ausgebildeten Rohrleitungssystem 20 zusammengefügt sind. Das Rohrleistungssystem 20 verbindet einen Rücklaufanschluss 23 mit einem Vorlaufanschluss 24. Die geraden Rohrabschnitte 21 sind parallel zueinander im wesentlichen senkrecht angeordnet. Zur Vergrößerung der Wärmeaufnahme durch auftreffende Wärmestrahlung sind Wärmeleitplatten 25 vorgesehen, die von den Rohrabschnitten 21 durchdrungen werden.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wärmeleitplatten 25 im wesentlichen waagerecht, also orthogonal zu den Rohrabschnitten 11 ausgerichtet und werden von jeweils zwei parallel nebeneinander liegenden Rohrabschnitten 21 durchdrungen. Dabei sind über die Höhenerstreckung des Wärmetauschers 2 entlang der Rohrabschnitte 21 eine Vielzahl von Wärmeleitplatten 25 übereinander mit einem Abstand von beispielsweise d = 7 mm angeordnet.
  • Der Wärmetauscher 2 ist Teil eines Wärmeträgerzirkulationssystems 3, das ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser, zwischen dem Wärmeträger 2 und einer Wärmesenke 4 über eine Vorlaufleitung 31 vom Vorlaufanschluss 24 des Wärmetauschers 2 zur Wärmesenke 4 und von der Wärmesenke 4 über eine Rücklaufleitung 35 zum Rücklaufanschluss 23 des Wärmetauschers 2 führt. Ferner ist in der Rücklaufleitung 35 in Strömungsrichtung des Wärmeträgerzirkulationssystems 3 vor der Abzweigung, in der die Verbindungleitung 34 mündet, eine Rücklaufsperre 351 eingefügt, um eine unerwünschte Zirkulation des Wärmeträgermediums über die Verbindungsleitung 34 in die Wärmesenke 4 zu unterbinden. Im Wärmeträgerzirkulationssystem 3 ist eine Umwälzpumpe 32 in der Vorlaufleitung 31 angeordnet. Die Umwälzpumpe 32 zirkuliert das im System befindliche Wärmeträgermedium, bevorzugt Wasser.
  • Am Wärmetauscher 2 bzw. in der Vorlaufleitung 31 nahe dem Wärmetauscher 2 ist ein Temperatursensor 37 mit Wirkleitung 39 zu einer Steuereinheit 38 vorgesehen. Die Steuereinheit 38 steuert die Umwälzpumpe 32 über weitere Wirkleitung 39 in Abhängigkeit von der vom Temperatursensor 37 gemessenen Temperatur.
  • Stromabwärts der Umwälzpumpe 32 ist ein Thermostatventil 33 in der Vorlaufleitung 31 vorgesehen. Am Thermostatventil 33 zweigt eine Verbindungsleitung 34 von der Vorlaufleitung 31 ab, die bei Unterschreiten einer zweiten Grenztemperatur einen kurzen inneren Heizkreis 30 bildet, bei dem das Wärmeträgermittel nicht über die Wärmesenke 4 geführt wird. Die Verbindungsleitung 34 mündet in die Rücklaufleitung 35 nahe dem Rücklaufanschluss 23 des Wärmetauschers 2.
  • Ferner ist im Bereich der Rücklaufleitung 35 ein Sicherheitsventil 36 angeordnet, das bei einem voreinstellbaren Druck des Wärmeträgermediums öffnet, um einen übermäßigen Überdruck im Wärmeträgerzirkulationssystem 3 zu vermeiden.
  • Die Wärmesenke 4 ist bevorzugt als Pufferspeicher ausgebildet, in dem die vom Wärmeträgerzirkulationssystem 3 eingetragene Wärme schichtenweise ablegbar ist und bei Bedarf abgerufen werden kann. Beispielsweise sind am Pufferspeicher 4 die Gebäudezentratheizung mit Heizkörpern, Fußboden- oder Wandheizrohren und/oder die Warmwasserversorgung angeschlossen.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnung und des Wärmetauschers beschrieben.
  • Im Ruhezustand, d. h. ohne Kaminfeuer und Restwärme befindet sich das System annähernd auf Raumtemperatur. Die Umwälz- oder Zirkulationspumpe 32 steht still, da der Temperatursensor 37 an die Steuereinheit 38 der Pumpe 32 eine Temperatur niedriger als die erste Grenztemperatur über Wirkleitung 39 meldet. Ebenso ist das Thermostatventil 33 aufgrund der niedrigen Temperatur so gestellt, dass der innere Heizkreis 30 freigeschaltet ist.
  • Wird nun der Grundofen 1 mit Festbrennstoffen, beispielsweise Kaminholz angeheizt, erhöht sich die Temperatur in der Brennkammer 11 sowie im Heizgaszug 13. Nach einer Weile wird ausreichende Strahlungswärme produziert, die von allen erhitzten Oberflächen ausgeht und neben dem ästhetischen Feuerbild in der Brennkammer 11 die behagliche Kaminwärme in Form von Strahlungswärme erzeugt. Die Strahlungswärme, die von den Rückwänden der Brennkammer und des Heizgaszuges abgestrahlt wird, gelangt, bevor sie auf die mit Dämmstoffen versehenen Gebäudewände trifft, auf den Wärmetauscher 2. Dabei werden insbesondere die Wärmeleitplatten 25 durch die auftreffende Strahlungswärme erwärmt, womit das in dem Rohrleitungssystem 20 des Wärmetauschers 2 befindliche Wärmeträgermedium, bevorzugt Wasser, erwärmt wird.
  • Die Temperatur im Rohrleitungssystem 20 des Wärmetauschers 2 steigt somit an. Der an möglichst hoher Stelle nahe dem Wärmetauscher 2 oder im Wärmetauscher 2 angeordnete Temperatursensor 37 signalisiert über seine Wirkleitung 39 somit die ansteigenden Temperaturen zur Steuereinheit 38. Bei Überschreiten der ersten Grenztemperatur schaltet die Steuerheit 38 die Umwälzpumpe 32 an, so dass das Wärmeträgermedium über den inneren Heizkreis 30, also Vorlaufanschluss 24, vorderer Teil der Vorlaufleitung 31 bis zum Thermostatventil 33, über Verbindungsleitung 34 zum stromabwärtigen Teil der Rücklaufleitung 35 und über Rücklaufanschluss 23 zurück in das Rohrleitungssystem 20 des Wärmetauschers 2 gelangt.
  • In diesem inneren, kurzen Zirkulationsheizkreislauf 30 wird die Temperatur weiter ansteigen, so dass dann bei Erreichen der zweiten Grenztemperatur das Thermostatventil 33 auf den großen Wärmeträgerzirkulationskreislauf umschaltet, also das Trägermedium über die Wärmesenke bzw.
  • Pufferspeicher 4 zirkuliert wird. Das Thermostatventil 33 sperrt somit die Verbindungsleitung 34. Nun wird so lange Wärme in den Pufferspeicher transportiert, bis das Kaminfeuer ausgebrannt ist und die Restwärme von den Bauteilen des Kamins abgestrahlt sind. Im Pufferspeicher 4 wird somit über einen nicht näher dargestellten zweiten Wärmetauscher Heiz- oder Brauchwasser durch den Eintrag von Wärme erwärmt, wobei dabei nur die vom Kamin nach hinten abgestrahlte Strahlungswärme ausgenutzt wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ofen, Grundofen
    11
    Brennkammer
    12
    Rückwand
    13
    Heizgaszug
    2
    Wärmetauscher
    20
    Rohrleitungssystem
    21
    Rohrabschnitt
    22
    Rohrbogenabschnitt
    23
    Rücklaufanschluss
    24
    Vorlaufanschluss
    25
    Wärmeleitplatte
    3
    Wärmeträgerzirkulationssystem, Heizkreis
    30
    innerer Heizkreis
    31
    Vorlaufleitung
    32
    Umwälzpumpe
    33
    Thermostatventil
    34
    Verbindungsleitung
    35
    Rücklaufleitung
    351
    Rücklaufsperre
    36
    Sicherheitsventil
    37
    Temperatursensor
    38
    Steuereinheit
    39
    Wirkleitung
    4
    Wärmesenke, Pufferspeicher
    X
    Strömungsrichtung Heizgas

Claims (9)

  1. Anordnung für Kachelöfen, insbesondere Grundöfen (1), die vor mindestens einer angrenzenden Gebäudewand individuell aufgebaut sind, mit einer Rückwand (12) und Seitenwände aufweisenden Brennkammer (11) ggf. einem Heizgaszug (13) und einem Fluid durchströmten Wärmetauscher (2) für die Warm- und/oder Heizwassergewinnung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) zwischen der Rückwand (12) und/oder Seitenwand/wänden der Brennkammer (11) und/oder dem Heizgaszug (13) einerseits und der angrenzenden Gebäudewand andererseits ohne Kontakt zur Brennkammer und zum Heizgaszug angeordnet ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) mit seiner flächigen Ausdehnung im Bereich großer Wärmestrahlung im Wesentlichen senkrecht zur Strahlungsausbreitung und in Richtung der Wärmestrahlung vor der Gebäudewand angeordnet ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wärmetauscher (2) und Gebäudewand eine Wärmedämmung und/oder ein die Wärmestrahlung reflektierendes flächiges Element vorgesehen sind.
  4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizkreis (3) mit Umwälzpumpe (32), Vorlauf- (31) und Rücklaufleitung (35) am Wärmetauscher (2) angeordnet ist, wobei die Vorlaufleitung (32) zu einer Wärmesenke (4) führt und der Rücklauf (35) des Fluids von der Wärmesenke (4) über die Rücklaufleitung (35) führt.
  5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (37) am Wärmetauscher (2), bevorzugt am im wesentlichen höchsten Punkt angeordnet ist, der wirkverbunden mit einer Steuerungseinheit (38) die Umwälzpumpe (38) oberhalb einer ersten Grenztemperatur einschaltet.
  6. Anordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizkreis (3) in der Vorlaufleitung (31) zwischen Wärmetauscher (2) und Wärmesenke (4) ein Thermostatventil (33) angeordnet ist, das unterhalb einer voreinstellbaren zweiten Grenztemperatur eine Strömungsverbindung zur Rücklaufleitung (35) über eine Verbindungsleitung (34) bildet.
  7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherheitsventil (36) im Heizkreis (3) nahe des Wärmetauschers (2), bevorzugt in der Rücklaufleitung (35) angeordnet ist, das bei einem vorwählbaren Grenzdruck öffnet.
  8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) Rücklaufanschluss (23) und Vorlaufanschluss (24) hat, wobei zwischen Rücklauf- (23) und Vorlaufanschluss (24) ein Rohrleitungssystem (20) vogesehen ist, an dem wärmeleitend Wärmeleitplatten (25) angeordnet sind.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatten (25) aus metallischem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit über λ > 100 W/(m · K), insbesondere Aluminium oder Kupfer gebildet sind.
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