EP2618062B1

EP2618062B1 - Kleinfeuerstätte

Info

Publication number: EP2618062B1
Application number: EP13000298.3A
Authority: EP
Inventors: Alois Wegscheider
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-01-21
Also published as: AT512575A1; EP2618062A3; EP2618062A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kleinfeuerstätte mit einer Außenhülle, einem von feuerfesten Bausteinen umgebenen Feuerraum, einer Verbrennungsluftzufuhr über Eintrittsöffnungen in den Seitenwänden des Feuerraums und einer Rauchgasabführung, wobei die Eintrittsöffnungen für die Verbrennungsluft durch horizontale Schlitze zwischen mit voneinander beabstandeten Vorsprüngen versehenen Bausteinen der Seitenwände des Feuerraums gebildet sind. Unter dem Begriff "Kleinfeuerstätte" werden dabei vor allem Kachelöfen, Kaminöfen, Heizkamine und andere Wärme erzeugende Anlagen verstanden, die nachwachsendes Brennmaterial in Form von Holzscheiten od. dgl. verbrennen.
Eine Kleinfeuerstätte dieser Art ist beispielsweise aus der CH 177 894 bekannt. Der Feuerraum ist von speziellen Bausteinen begrenzt, die durch geeignete Vorsprünge Schlitze für den seitlichen Einlass der Verbrennungsluftbegrenzen, die von unten zugeführt wird. Im unteren Bereich ist der Feuerraum von keilförmigen Bausteinen eingeschlossen, die von L-förmigen Bausteinen und Rippen umgeben sind, wodurch sich etwa L-förmige Luftkanäle ergeben.
Eine Wärmeerzeugung mit dem nachwachsenden Energieträger Holz steht im Spannungsfeld zwischen den Forderungen an eine nachhaltige und Klima schonende Energieversorgung auf der einen Seite und der potenziell gesundheitsschädlichen Feinstaubemission auf der anderen Seite.
Die meisten händisch beschickten Scheitholzanlagen erfüllen zur Zeit geltende Emissionsvorschriften. Eine deutliche Verschärfung der Emissionsgrenzwerte (35 Milligramm/MJ Feinstaub) und der Wirkungsgradanforderungen für das Implementieren neuer Kleinfeuerungsanlagen wie Kachelöfen, Heizkamine, Kaminöfen ist in naher Zukunft zu erwarten.
Die zur Zeit gebauten Kleinfeuerungsanlagen sind nicht in der Lage, die kommenden gesetzlichen Richtlinien einzuhalten.
Das zu lösende Hauptproblem ist die bisher unzureichende Belüftung des Feuerraumes, die einen wesentlichen Grund für unzureichende Verbrennung und für daraus resultierende hohe Feinstaub-entwicklungen bildet. Insbesondere Ruß und polyzyklische aromatische Verbindungen entstehen durch unvollständige Verbrennung in der Kleinfeuerstätte. Neben der starken Reduktion der Feinstäube hätte ein gut belüfteter Verbrennungsprozess die Vorteile, dass bei der Verbrennung kaum giftiges Kohlenmonoxid entsteht und dass sich im Schornstein kaum Ruß- und Teerablagerungen bilden, die zu einem Schornsteinbrand führen können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kleinfeuerstätte zu konstruieren, die die kommenden Vorgaben erreicht.
Erfindungsgemäß wird die obenstehende Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schlitze begrenzenden Bausteine quaderförmig sind und vier Seitenflächen und zwei Stirnflächen aufweisen, und dass die Vorsprünge an zwei aneinander grenzenden Seitenflächen jedes Bausteins als schlitzbildende Abstandhalter zur Außenhülle und zu einem darüber oder darunter liegenden Baustein vorgesehen sind.
Auf diese Weise können die Eintrittsöffnungen für die Verbrennungsluft nicht an die Größe von Löchern oder Kanälen in den Baustein gebunden, sondern können durch Schaffung von entsprechenden Abständen zwischen den Bausteinen und zur Außenhülle in der auch für eine überschüssige Verbrennungsluftzufuhr benötigten Größe gehalten werden. Wie bereits oben erwähnt, kann die Außenhülle auch ein bereits vorhandener Ofen sein, in dessen Feuerraum die Bausteine eingesetzt werden. Vor allem hierbei sind die den Abstand nach außen sichernden Vorsprünge besonders vorteilhaft.
Durch die Ausbildung der horizontalen Schlitze, die zumindest über drei Seiten des Feuerraumes insbesondere nur durch Abstandhalter unterbrochen durchgehend sind, kann der Brennstoff gleichmäßig von allen Seiten mit Verbrennungsluft versorgt werden, und damit können die Emissionen auf ein Minimum reduziert werden. Die zwischen Außenhülle und Feuerraum zugeführte Verbrennungsluft und tritt durch die Schlitze zwischen den Bausteinen in den Feuerraum ein. Damit wird eine erhebliche Verringerung der Emissionen (Feinstäube, OGC, CO, NOx,...) bis zu 70 % erreicht und die künftigen gesetzlichen Normen werden erfüllt.
Weitere technische Anforderungen, die durch die erfindungsgemäße Lösung erfüllt werden sind:

Gute Wärmeleiteigenschaften durch eine möglichst dickwandige Ausführung des Bausteins. Damit wird vor allem eine wesentliche Qualität eines Kachelofens erfüllt, der die Wärme aufnimmt und in Folge zeitverzögert über Stunden wieder an die Umgebung abgibt.
Einbau in bestehende Heizanlagen (Kachelöfen), die die Außenhülle bilden, wodurch auch diese Anlagen die künftigen gesetzlichen Bestimmungen
erfüllen, ohne die bestehende Anlage abzureißen oder einen neuen Ofen zu errichten.
Optisch ansprechende Formgebung des Bausteins, da er häufig durch eine Glasheiztüre ständig sichtbar ist.

Quaderförmige Bausteine mit Vorsprüngen sind mehrfach bereits bekannt. So zeigt die DE 34 26 239 quaderförmige Bausteine mit Vorsprüngen an zwei Seiten, die aber zwei andere Seitenflächen darstellen. Der Unterschied ist wesentlich, da die Bausteine der DE 34 26 239 mit Vorsprüngen an einer Seitenfläche und einer Stirnfläche versehen sind. Da die Steine hohl sind und die Vorsprünge Verbindungen in den Hohlraum darstellen, müssen die stirnseitigen Vorsprünge in entsprechende stirnseitige Löcher eingreifen. Es wäre nicht möglich, die Bausteine um 90° zu drehen, um die Vorsprünge als Abstandhalter nach außen oder innen zu verwenden.
Die US 4 108 733 zeigt einen Gitterstein mit maximaler Wärmetauschfläche. Vorsprünge zur Abstandsbildung sind nur an der Unterseite. An den vier Seitenflächen sind Vertiefungen ausgebildet, die über die Höhe durchgehende Rillen bzw. Wellen aufweisen, sodass zwei nebeneinander angeordnete Gittersteine weitere Kanäle bilden, die den Kanälen im Inneren entsprechen. Auch diese Steine können nicht so angeordnet werden, dass Schlitze nach außen und oben oder unten verbleiben.
Im Wesentlichen ähnliche Argumente gelten zur US 2018 223 , deren Bausteine an fünf Seiten Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen, aber ebenfalls nicht für den Eingriff ineinander vorgesehen sind.
Die DE 20 164 26 zeigt rahmenartige Bausteine, die an den vier Seiten jeweils Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen, sodass sie zusammensteckbar sind. Bausteine sind als Spielzeug- oder Hochbauelemente vorgesehen und ausschließlich in einer festen Steckverbindung beschrieben. Die Öffnungen in der flachen Rahmenseite können durch Platten abgedeckt werden, an denen ebenfalls Vorsprünge und Vertiefungen ausgebildet sind, um Eckkonstruktionen ausbilden zu können.
Schließlich zeigen die FR 25 50 568 und die 298 15 374 Bausteine mit Vorsprüngen an der Oberseite und Ausnehmungen an der Unterseite, wobei nach der FR 25 50 568 die Maße so gewählt sind, dass zwischen den Bausteinen mit Mörtel füllbare Fugen verbleiben. Vorsprünge an der Außenseite sind nicht vorgesehen.
Zwei unterschiedliche Wandstärken der Seitenwände des Feuerraums lassen sich erzielen, wenn erfindungsgemäße Bausteine einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei sie in einer ersten Anordnung hochkant und in einer zweiten Anordnung liegend übereinander vorgesehen werden können.
Die Vorsprünge sind bevorzugt an jeder Seitenfläche in Abständen vorgesehen, die jeweils der einfachen oder doppelten Breite der Seitenfläche entsprechen. Diese Anordnung der Vorsprünge stellt sicher, dass die Bausteine auch über Eck versetzt übereinander gelegt werden können.
In einer bevorzugten Ausführung kann weiters vorgesehen sein, dass in den beiden anderen Seitenflächen, also in der dritten und vierten Seitenfläche des Bausteins, Vertiefungen vorgesehen sind, sodass die Bausteine ineinander greifend übereinander gelegt werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind die Vertiefungen in zwei verschiedenen Tiefen ausgebildet, wobei die Tiefe der tieferen Vertiefungen gleich oder größer als die Höhe der Vorsprünge ist, und die Tiefe der flacheren Vertiefungen geringer als die Höhe der Vorsprünge ist. Durch die Vertiefungen mit zwei verschiedenen Tiefen, von denen die flacheren Vertiefungen bevorzugt jeweils durch eine durchgehende Längsnut gebildet sind, können die Bausteine durch horizontale Verschiebung entweder ohne Schlitze oder mit Schlitzen übereinander gesetzt werden. So ist es beispielsweise von Vorteil, die untersten zwei oder drei Lagen von Bausteinen ohne Zwischenraum zu verlegen, sodass ein umfangsgeschlossener Sammelraum für Asche erzielt wird. Die Bausteine werden dabei so angeordnet, dass die Vorsprünge in die tieferen Vertiefungen eingreifen, sodass die Seitenflächen der Bausteine direkt aufeinander liegen. In den weiteren Lagen werden die Bausteine um die halbe Länge versetzt angeordnet, wodurch die Vorsprünge nur in die flacheren Vertiefungen eingreifen, sodass die Schlitze entstehen.
Nachstehend wird nun die Erfindung anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.
Es zeigen:

Fig. 1: einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Kleinfeuerstätte,
Fig. 2 bis 5: vier Seitenansichten eines Bausteins für den Aufbau der Seitenwände des Feuerraumes von Fig. 1,
Fig. 6: eine Endansicht des Bausteins,
Fig. 7 und 8: Teilansichten eines Eckverbundes zweier Seitenwände, in dem die Bausteine liegend verlegt sind,
Fig. 9 und 10: Teilansichten eines Eckverbundes zweier Seitenwände, in dem die Bausteine hochkant verlegt sind, und
Fig. 11: eine schematische Ansicht eines Teilbereiches einer Seitenwand von außen.

Eine Kleinfeuerstätte, insbesondere ein Kachelofen, Kaminofen od. dgl., weist eine Außenhülle 1 beliebiger Art auf, die beispielsweise aus Ofenkacheln nach Aufbau des Feuerraumes 2 erstellt wird bzw. die auch Teil einer bereits bestehenden Kleinfeuerstätte sein kann, die mit einem neuen Feuerraum 2 versehen wird.
Eine Grundplatte bzw. ein Bodenelement 4 begrenzt den Feuerraum 2 nach unten. Auf dem Bodenelement 4 sind zumindest an drei Seiten Seitenwände 3 vorgesehen, die aus erfindungsgemäßen Bausteinen 5 erstellt sind. Die Bausteine 5 sind schematisch gezeichnet, sodass deren Details gemäß Fig. 2 bis 5 in Fig. 1 nicht ersichtlich sind. Die Anordnung der Bausteine 5 ist so, dass untere Lagen, beispielsweise zwei oder drei luftdicht auf dem Bodenelement 4 und aufeinander angeordnet sind, und einen Aschenraum umschließen.
In den folgenden, höheren Lagen sind die Bausteine 5 mit Abstand zueinander verlegt, sodass die Lagerfugen nicht dicht sind, sondern Schlitze 6 bilden, durch die Verbrennungsluft in den Feuerraum 2 einströmt. Die Verbrennungsluftzufuhr 7 ist an der Unterseite der Kleinfeuerstätte in bekannter Art ausgebildet, und daher nur schematisch gezeigt. Die Luft folgt den Pfeilen A allseitig bis zum Rand des Bodenelementes 4 und steigt dann durch vertikale Kanäle 8 an der Außenseite des Feuerraumes 2 nach oben. Aus den vertikalen Kanälen 8 tritt die Verbrennungsluft dann durch alle Schlitze 6 in den Feuerraum 2, sodass in jedem Fall durch die großzügige Dimensionierung der Querschnitt der Kanäle 8 und der Schlitze 6 ein Verbrennungsluftüberschuss im Feuerraum 2 erzielt werden kann, der eine vollständige, emissionsarme Verbrennung des Brennmaterials bewirkt. Die ausreichenden Querschnitte können beispielsweise durch Abstandhalter erzielt werden, die an ausgewählten Stellen vorgesehen bzw. eingefügt werden.
Eine bevorzugte Ausführung eines Bausteines 5 für die Herstellung der Seitenwände 3 des Feuerraums 2 nach Fig. 1 zeigen die Fig. 2 bis 6 im Detail. Der Baustein 5 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, beispielsweise mit Seitenlängen von 5 und 8 cm, sodass - wie die Darstellungen nach Fig. 7 bis 10 zeigen - durch eine liegende Verarbeitung dickere Seitenwände 3 für größere Feuerräume und höhere Heizleistungen, und durch eine hochkante Verarbeitung dünnere Seitenwände 3 für kleinere Feuerräume und niederere Heizleistungen erreicht werden können. Die Bausteine 5 sind an zwei aneinander grenzenden Seitenflächen 11, 12 mit Vorsprüngen 9 und in den beiden anderen Seitenflächen 13, 14 mit Vertiefungen 15, 16, 17 versehen. Die Vorsprünge 9 sind im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig mit rechteckiger Grundfläche ausgebildet und erstrecken sich mit der kürzeren Seite in Längsrichtung des Bausteines 5, wie aus Fig. 2 und 5 ersichtlich ist, wobei der Abstand zwischen je zwei Vorsprüngen 9 an jeder Seitenfläche 11, 12 jeweils der doppelten Breite x, y der Seitenfläche entspricht. Ein knopfförmiger Oberteil 10 auf dem Vorsprung 9 dient insbesondere zur Ausbildung eines ausreichenden Abstandes zur Außenhülle 1, durch den die entsprechende Dimension des vertikalen Kanales 8 sichergestellt wird.
Die Vertiefungen 15, 16, 17 sind in den Seitenflächen 13 und 14 in zwei unterschiedlichen Tiefen und Ausrichtungen ausgebildet. Eine jeweils flachere Vertiefung 15 ist durch eine Längsnut in den Seitenflächen 13, 14 gebildet, deren Breite der Länge der Vorsprünge 9 und deren Tiefe kleiner als die Höhe der Vorsprünge 9 ist.
Die tieferen Vertiefungen 16, 17 sind zumindest so tief wie die Vorsprünge 9 einschließlich der Oberteile 10 hoch und in zwei Reihen vorgesehen, wobei in einer ersten Reihe im Wesentlichen pyramidenstumpfförmige Vertiefungen 16 mit rechteckiger Grundfläche entsprechend den pyramidenstumpfförmigen Vorsprüngen 9 an der gegenüberliegenden Seitenfläche vorgesehen sind, die sich somit in der Längsnut 15 mit der längeren Seite senkrecht zur Längsrichtung des Bausteins 5 erstrecken und zueinander um die doppelte Breite x, y der Seitenfläche 11, 13; 12, 14 voneinander beabstandet sind.
Werden Bausteine 5 übereinander gelegt, so ist einerseits die dichte Anordnung möglich, wie sie beispielsweise für die Ausbildung des Aschenraumes benötigt wird, da - wie am besten aus Fig. 11 ersichtlich ist - die Vorsprünge 9 in die tieferen Vertiefungen 16 vollständig eingreifen. Dabei sind übereinander liegende Bausteine 5 um die doppelte Breite x, y der Seitenflächen 11, 13; 12, 14 in der Länge versetzbar.
Der zweiten Reihe angehörende Vertiefungen 17 sind ebenfalls gegengleich den Vorsprüngen 16 ausgebildet, aber um 90° verdreht, sodass ihre längeren Rechteckseiten in Längsrichtung des Bausteines 5 liegen. Aufgrund der rechteckigen Pyramidenstumpfform sind sie schmäler als die Vorsprünge 9 und können daher in Abständen in den Seitenflächen 13 und 14 vorgesehen werden, die der Breite x, y der Seitenfläche entsprechen, da die Vorsprünge 9 die Vertiefungen 17 beidseitig überragen. Somit können die Bausteine 5, um ihre Breite versetzt, so übereinander gelegt werden, dass die Schlitze 6 zwischen den Bausteinen 5 zur Zufuhr der Verbrennungsluft frei bleiben, da die Vorsprünge 9 außerhalb der tieferen Vertiefungen 17 jeweils in der flacheren Vertiefung 15 anliegen.
Durch die Ineinanderlegung der tieferen Vertiefungen 16, 17 der beiden Reihen ergeben sich abwechselnd schmälere längsgerichtete Vertiefungen 17 und kreuzförmige Vertiefungen, die aus je einer Vertiefung 16 und einer Vertiefung 17 gebildet sind.
Die tieferen Vertiefungen 17 könnten auch durch eine durchgehende Längsnut innerhalb der flacheren Längsnut ausgeführt werden. Für den stabilen Eckverband der geschlossenen, dichten Überlagerung ist aber die beabstandete Anordnung einzelner längsgerichteter tieferer Vertiefungen 17 von Vorteil, da der äußerste Vorsprung 9 des übergreifenden Bausteins 5 im Eckbereich in die äußerste tiefere Vertiefung 17 des sich senkrecht dazu erstreckenden Bausteins 5 der anderen Seitenwand 3 formschlüssig eingreift.
Die Bausteine 5 der Seitenwände 3 werden so verlegt, dass die an der vertikalen Seitenfläche 11, 12 angeordneten Vorsprünge 9 einschließlich der Oberteile 10 jeweils nach außen ragen, sodass durch die Höhe dieser Vorsprünge 9 der Abstand der Seitenwände 3 zur Außenhülle 1 und somit diese Dimension der vertikalen Kanäle 8 bestimmt ist. Die Höhe der Vorsprünge 9 richtet sich daher nach der Menge an Verbrennungsluft, die durch die Schlitze 6 in den Feuerraum 2 eingebracht werden soll, und beträgt insbesondere zwischen 2 und 2,5 cm. Die Tiefe der tieferen Vertiefungen 16, 17 beträgt dann bevorzugt bis zu 2,6 cm, während die Tiefe der flacheren Vertiefungen 15, das heißt der Längsnut die die Breite der Schlitze 6 bestimmt, vorzugsweise bei 1 cm liegt.
Die Bausteine können Solltrennmarkierungen aufweisen, um an den Ecken sich ergebende Überstände die der Wanddicke bzw. einem Mehrfachen der Wanddicke entsprechen in einfacher Weise abbrechen zu können.

Claims

Kleinfeuerstätte mit einer Außenhülle (1), einem von feuerfesten Bausteinen (5) umgebenen Feuerraum (2), einer Verbrennungsluftzufuhr (7) über Eintrittsöffnungen in den Seitenwänden (3) des Feuerraums (2) und einer Rauchgasabführung, wobei die Eintrittsöffnungen für die Verbrennungsluft durch horizontale Schlitze (6) zwischen mit voneinander beabstandeten Vorsprüngen (9) versehenen Bausteinen (5) der Seitenwände (3) des Feuerraums (2) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze begrenzenden Bausteine (5) quaderförmig sind und vier Seitenflächen und zwei Stirnflächen aufweisen, und dass die Vorsprünge (9) an zwei aneinander grenzenden Seitenflächen (11, 12) jedes Bausteins (5) als schlitzbildende Abstandhalter zur Außenhülle (1) und zu einem darüber oder darunter liegenden Baustein (5) vorgesehen sind.
Kleinfeuerstätte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (9) an jeder Seitenfläche (11, 12) in Abständen vorgesehen sind, die jeweils der doppelten Breite (x, y) der Seitenfläche (11, 12) entsprechen.
Kleinfeuerstätte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustein (5) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, und die Vorsprünge (9) an den beiden unterschiedlich breiten Seitenflächen (11, 12) in unterschiedlichen Abständen ausgebildet sind.
Kleinfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (9) im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig mit einer rechteckigen Grundfläche ausgebildet sind, wobei sich die längere Seite in der Breite (x, y) der Seitenfläche (11, 12) erstreckt und kürzer als die Breite (x, y) der Seitenfläche (11, 12) ist.
Kleinfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustein in der dritten und vierten Seitenfläche (13, 14) Vertiefungen (15; 16, 17) aufweist.
Kleinfeuerstätte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (15; 16, 17) in zwei verschiedenen Tiefen vorgesehen sind, wobei die Tiefe der tieferen Vertiefungen (16, 17) gleich oder größer als die Höhe der Vorsprünge (9) ist, und die Tiefe der flacheren Vertiefungen (15) geringer als die Höhe der Vorsprünge (9) ist.
Kleinfeuerstätte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede flachere Vertiefung (15) durch eine Längsnut gebildet ist, deren Breite der gleich gerichteten Dimension der Vorsprünge (9) entspricht.
Kleinfeuerstätte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die tieferen Vertiefungen (16, 17) rechteckig und gegengleich zu den im Wesentlichen pyramidenstumpfförmigen Vorsprüngen (9) ausgebildet sind.
Kleinfeuerstätte nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die tieferen Vertiefungen (16, 17) in jeder Seitenfläche (13, 14) in zwei ineinander liegenden Reihen angeordnet sind, wobei die erste Reihe Vertiefungen (16) umfasst, deren längere Rechteckseite sich in der Breite der Seitenfläche (13, 14) erstreckt und deren Abstand zueinander der doppelten Breite (x, y) der Seitenfläche (13, 14) entspricht, und wobei die zweite Reihe Vertiefungen (17) umfasst, deren längere Rechteckseite sich in der Länge der Seitenfläche (13, 14) erstreckt und deren Abstand zueinander der Breite (x, y) der Seitenfläche (13, 14) entspricht.
Kleinfeuerstätte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die tieferen Vertiefungen (17) der zweiten Reihe jede zweite Vertiefung (16) der ersten Reihe kreuzen.
Kleinfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bausteine (5) in einer ersten Relativstellung zueinander derart stapelbar sind, dass die Vorsprünge (9) in die Vertiefungen (16) hineinreichen, womit die Seitenflächen (11, 13; 12, 14) der Bausteine (5) aneinander liegen, und in einer zweiten Relativstellung zueinander derart stapelbar sind, dass die Vorsprünge (9) zwischen den Vertiefungen (16) auf den Bausteinen (9) aufliegen, wobei Schlitze (6) für die Verbrennungsluft zwischen den Bausteinen (5) gebildet sind.