EP2775201B1 - Betriebsverfahren für ein Heizgerät - Google Patents

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EP2775201B1
EP2775201B1 EP14156339.5A EP14156339A EP2775201B1 EP 2775201 B1 EP2775201 B1 EP 2775201B1 EP 14156339 A EP14156339 A EP 14156339A EP 2775201 B1 EP2775201 B1 EP 2775201B1
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EP
European Patent Office
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chamber
fuel
storage chamber
flame
combustion
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EP2775201A2 (de
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Thomas Blank
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Publication of EP2775201A3 publication Critical patent/EP2775201A3/de
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    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
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    • F24B5/026—Supply of primary and secondary air for combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2239/00—Fuels
    • F23N2239/02—Solid fuels

Definitions

  • the invention relates to an operating method for a fuel granule heater with at least one storage chamber for the fuel granules and with a flame chamber adjacent to the storage chamber.
  • This flame picture is from potential customers as not equivalent or not typical and partly not accepted.
  • the manufacturer endeavors to approximate the flame pattern of a fuel pellet heater to the customer familiar flame image, which is formed during the combustion of firewood.
  • a fuel pellet stove with adapted flame pattern is for example from the EP 1 826 483 A2 known.
  • the fuel pellet stove described therein comprises a storage chamber for the fuel granules in a combustion chamber. Furthermore, the combustion chamber defines a flame chamber. Initially, individual pellets flow from the storage chamber due to gravity to a fire grate. There, the pellets can be ignited by means of a Anbrandtosffens. In the course of combustion, pellets flow from the storage chamber to the grate as pellets are burned and fire residues escape into a collecting container through openings provided in the bottom of the grate. As a result of burning off of the pellets, heat develops in the combustion chamber. This heat heats the stored pellets in the storage chamber.
  • the heater has a combustion chamber, which serves to receive the firewood and the combustion of the same and the formation of flames.
  • the stove provides individually controllable valves to control the primary air and secondary air supply. A multi-stage combustion process with an interruption of the primary air supply in a first thermal utilization phase is not disclosed.
  • Object of the present invention is to develop a fuel granulate heater such that the thermal efficiency improves and extends the burning time become.
  • a flame image of conventional heaters similar flame image is provided and thus the acceptance of the customer can be improved.
  • the invention comprises the features of claim 1.
  • the particular advantage of the invention is that presently separated in time in a first thermal utilization phase, the fuel granules is degassed and that in a subsequent second thermal utilization phase granular intermediates, which are formed in the first thermal recovery phase, are burned.
  • the temporal separation of degassing and combustion allows a temporal extension of the entire combustion process.
  • the burning time can be significantly increased for a given amount of fuel granules.
  • advantageously reduced the risk of deflagration or the like since the fuel granules and the non-ignited fuel gases are provided below the flame.
  • the fuel granules are ignited with the aid of a Anbrandologisstoffs by the Anbrandologisstoff is placed from above on the stockpiled fuel granules.
  • This Anbrandphase primary air is supplied via a supply air duct into the storage chamber.
  • the first thermal utilization phase can begin.
  • the primary air supply is interrupted or reduced such that a pyrolysis process begins in the storage chamber.
  • pyrolysis high molecular weight organic compounds in the fuel pellets are converted into high-energy gases and residual substances (granular precursor) under the exclusion of oxygen or extreme oxygen depletion and heat.
  • the high-energy pyrolysis gas then passes through the passage opening of the storage chamber into the flame chamber and is burned there with excess supply of secondary air.
  • the flame pattern of conventional heating appliances emits similar flames.
  • the heat released during combustion of the pyrolysis gases maintains the process of pyrolysis in the storage chamber.
  • the granular precursor obtained in the first thermal recovery phase by the pyrolysis is then burned with low residue in the second thermal recovery phase.
  • excess oxygen passes excessively into the storage chamber via the primary air, so that there the granular precursor burns off.
  • flames form in the flame chamber. While in the first thermal utilization phase in particular yellow, orange or red flames are to be observed in the flame chamber, the flame turns blue in the second thermal utilization phase due to the particularly high oxygen excess.
  • the second thermal utilization phase is initiated after at least half of the fuel granules and preferably more than 80% of the fuel granules are converted into the granular precursor.
  • this can significantly increase the burning time.
  • the first thermal utilization phase begins after about 10 minutes and then takes about 2 to 2.5 hours.
  • the subsequent second thermal utilization phase then extends again over about 90 minutes.
  • an operating time of 3.5 to 4 hours can thus be achieved, while a classic burnup the same amount of pellets is done in about half the time.
  • more uniform heat output can be achieved than is currently the case with fuel pellet heaters or log wood heaters.
  • a high efficiency in the operation of the fuel granulate heater is ensured.
  • overheating of the building or of the rooms in the immediate vicinity of the fuel granulate heater is avoided.
  • the second thermal utilization phase is initiated by the during pyrolysis, d. H. during the conversion of the fuel granules into the granular precursor, the primary air supply is restored.
  • the timely initiation of the second thermal utilization phase ensures a continuous thermal utilization process.
  • the switching can be done for example manually by adjusting a slider or other closure body for the primary air.
  • a completely non-electrical operating variant is advantageously made possible, which can be operated independently and permanently without auxiliary power.
  • an electrical control can be provided, which detects the progress during the first thermal utilization phase, for example by sensors, and automatically restores the primary air supply when a predetermined degree of conversion of the fuel granules into the granular intermediate substance is reached.
  • the operation of the granular fuel heater in this case can be fully automated without manual intervention for a long time, for example overnight.
  • the supply of secondary air to the flame chamber can be maintained.
  • the secondary air is supplied automatically and permanently and no possibility for active change is provided.
  • On mechanical adjustment or electrical control or regulation can be waived so far.
  • an optimum supply air quantity (primary air and / or secondary air) can be empirically determined and adjusted for the various thermal utilization phases, for example manually by means of a slide. Experiments on the part of the Applicant have shown that a change in the supply air quantity during the individual utilization phases is usually not necessary and that, especially in the second thermal utilization phase, a maximum supply of primary air leads to a particularly advantageous result.
  • a fuel granule heater comprising a housing having an opening and a closing unit associated with the opening for selectively releasing and / or closing the opening, comprising a combustion chamber provided in the housing, wherein the combustion chamber at least partially with a temperature-stable material, in particular with a fireclay material, lined and wherein in the combustion chamber, a storage chamber for the fuel granules and a flame chamber are provided, comprising a first supply air duct for supplying air into the storage chamber, comprising a second supply air duct for supplying supply air to the Flame chamber, and comprising an exhaust passage for discharging combustion gases from the combustion chamber, wherein the storage chamber for the fuel granules is provided in the combustion chamber below the flame chamber.
  • the fuel granules remain permanently in the storage chamber. In particular, it is prevented that, for example, it exits automatically from the storage chamber under the influence of gravity and enters the flame chamber.
  • the core idea is to carry out the degassing of the fuel pellets during the pyrolysis and the thermal utilization of the fuel granules or any granular intermediates that have arisen during the pyrolysis, in a single, same chamber.
  • the pyrolysis in the first thermal utilization phase and the combustion in the second thermal utilization phase take place here sequentially or in succession.
  • the fuel granules must be burned spatially separated for the combustion of the high-energy gases formed during pyrolysis.
  • the heat required to maintain the process is provided by the combustion of the high-energy pyrolysis gases and not by the parallel combustion of fuel granules.
  • the storage chamber is separated by a separating body of the flame chamber.
  • a passage opening is provided for passing the high-energy pyrolysis gases or the combustion gases from the storage chamber into the flame chamber.
  • it is prevented by the provision of the separating body, that in particular in the first thermal utilization phase of the flame chamber supplied secondary air leads to an interruption of the pyrolysis in the storage chamber and to a substantially uncontrolled combustion of the fuel granules or granular precursors.
  • the passage opening is dimensioned so far provided and positioned on the separator so that an impermissibly high passage of secondary air from the flame chamber is avoided in the storage chamber.
  • the separating body is designed as a disk body.
  • the separator body is disc-shaped and in particular has a low and constant thickness as possible, a sufficient permanent heat transfer from the flame chamber into the storage chamber during pyrolysis can be ensured.
  • the disk body may be formed in particular as a removable or pivotable disk body. For example, the disk body can be removed or pivoted to the side when fuel granules are filled into the storage chamber or residual ash, which remains in the storage chamber after burning, to be removed.
  • the separating body may be made, for example, of steel or glass, in particular ceramic glass or ceran glass. In this respect, sufficient thermal stability or thermal conductivity can be realized. On the other hand, in particular when providing a separating body made of glass material, the view of the storage chamber and in particular the fuel granules located therein can be released.
  • primary air passes via the first supply channel into the storage chamber and secondary air via the second supply channel into the flame chamber.
  • the quantity of primary air or secondary air can be varied by means of an adjustably held closing body associated with the first supply channel and / or the second supply channel.
  • the closure body reaches a maximum amount of supply air (primary air and / or secondary air) into the combustion chamber and that in a second Endverstellposition a minimum amount of supply air is supplied into the combustion chamber.
  • the supply air amount can be adjusted by the adjustable closure body to the respective requirements of the different thermal utilization phases.
  • the amount of primary air can be varied via an adjustable closure body assigned to the first supply air channel.
  • the closure body is for this purpose in brought an advantageous adjustment.
  • the closure body is moved in the initial firing phase and in the second thermal utilization phase in the first Endverstellposition.
  • the closure body can be brought into the second final adjustment position. In this respect it can be provided that in the second Endverstellposition no supply air passes through the first supply air channel into the storage chamber.
  • a plurality of storage chambers for the fuel granules is provided in the combustion chamber.
  • Each storage chamber is in each case arranged adjacent to the flame chamber and separated from it by a separating body with a passage opening.
  • the operating method according to the invention with the first thermal utilization phase and the subsequent second thermal utilization phase can be repeated.
  • first the fuel granules are filled into both storage chambers and the fuel granules located in a first storage chamber are ignited by means of a firing aid.
  • the primary air supply is interrupted, so that the pyrolysis begins and the high-energy pyrolysis burn in the flame chamber.
  • the primary air supply is restored and the second thermal utilization phase is initiated for the granular precursors provided in the corresponding storage chamber.
  • a high level of heat is generated, which in the course of the recycling process heats up the fuel granules stored in the other storage chamber and finally ignites automatically.
  • the thermal utilization also begins here, the thermal conversion of the fuel granules stored in the other storage chamber taking place depending on the supplied primary air and taking into account the respective process status in the first storage chamber. Overall, this can further increase the overall process time and improve the efficiency.
  • a heater storage insert having a fuel granule storage chamber formed inside thereof, the storage chamber being defined by a plurality of walls, one wall being formed as a base side having a plurality of supply air supply openings, and one of Base side opposite the upper side has a passage opening for the passage of gases, and with an at least partially formed Zuluftkanal for supplying air to the feed openings at the bottom of the storage chamber, said outer dimensions of the Thompsoners-Storing use so a size of provided in a housing of the heater closable opening are tuned such that the heater storage insert is inserted through the opening in a combustion chamber of the stove.
  • an already existing conventional heating device operated with firewood can be further developed into a fuel granulating heater according to the invention.
  • the customer is thereby freed from increased investment and can also decide permanently whether he wants to use the heater without use conventional or with storage use for thermal combustion of fuel granules.
  • the availability of the different fuels and the cost of the fuels can be taken into account.
  • heater in particular a stove, a storage stove, a fireplace, a fireplace, a stove of a general nature, a single hearth or a hot water heater to understand.
  • the invention shown below for a stove and the operating method of the invention can be realized and implemented so far for the storage stove and in chimneys or fireplaces, ovens general type or in central or in the living room installed individual fireplaces and hot water heating systems.
  • FIG. 1 A first embodiment of a heater is in FIG. 1 shown.
  • the heater is designed as an example in the manner of a stove.
  • the stove comprises as essential components a housing 1 with an opening 2, which can be released or closed by a closing unit 3 associated with the opening 2.
  • the closing unit 3 comprises a preferably transparent disc element 4, through which a combustion chamber 5 provided behind the disc element 4 and surrounded by the housing 1 can be viewed.
  • the combustion chamber 5 is clad with a chamotte bottom 6, a Schamotteschreibwand 7, a fireclay side wall 8 and a pubic 9.
  • a storage chamber 10 for the fuel granules 11 and a flame chamber 12 are formed.
  • the storage chamber 10 is located below the flame chamber 12. It lies at least in sections on the fireclay bottom 6, the Schamotte Kohlwand 7 and the fireclay side walls 8 and is separated by a disc-shaped separating body 13 of the flame chamber 12.
  • the disk body 13 has a passage opening 14 for the passage of gases from the storage chamber 10 into the flame chamber 12.
  • the disk body 13 can be removed for filling the storage chamber 10 with the fuel pellets 11.
  • the disk body 13 is designed to be foldable or pivotable and can be pivoted or opened to fill the storage chamber 10 with the fuel pellets 11.
  • a disk body 13 opposite and a bottom of the storage chamber 10 forming base side 15 is formed in the manner of a perforated plate.
  • the base side 15 has insofar a plurality of supply openings 16 through which fresh air (primary air 25) can flow via the storage chamber 10.
  • a fresh air duct 17 for ventilating the combustion chamber 5 is provided in the region of a rear side of the housing 1 opposite the opening 2 or the closing unit 3.
  • a recess 18 is formed which connects an adjacent to the storage chamber 10 first supply air duct 19 with the fresh air duct 17.
  • the first supply air duct 19 extends along a rear wall 20 of the storage chamber 10 and the It is surrounded by the rear wall 20 of the storage chamber 10, the Schamottenizwand 7 of the stove, the base 15 of the storage chamber 10, the fireclay bottom 6 and not shown in side view separately side walls 21 of the storage chamber 10th
  • a the disk element 4 facing the front of the storage chamber 10 is formed at least partially planar.
  • the disk body 13 and a front side 22 defining the front of the storage chamber 10 are formed from a flat and planar glass material.
  • the storage chamber 10 with the fuel granules 11 therein through the disk element 4 of the door 3 on the one hand and the disk body 13 and the at least partially transparent front side 22 can be viewed.
  • the flame chamber 12 is located in the combustion chamber 5 above the storage chamber 10.
  • an opening associated with the flame chamber 12 23 is provided which serves in the flame chamber 12 located gases further functional components of the stove, such as a heat storage 37, or a smoke outlet, for example, an exhaust duct 38 to supply.
  • a second supply air channel 24 assigned to the flame chamber 12 is provided. Fresh air (secondary air 26) can enter the flame chamber 12 via the second supply air channel 24.
  • the second supply air channel 24 is oriented so that the supply air is supplied from above and flows along the disc element 4 into the flame chamber 12. By the supply air flows along the disc element 4, sooting of the disc element 4 can be counteracted.
  • the stove after FIG. 1 is operated as follows. First, the storage chamber 10 is preliminarily filled with the fuel granules 11. Subsequently, the fuel pellets 11 is ignited. For this purpose, through the passage opening 14 in the disk body 13 a Anbrandtoskar, such as a fireplace lighter, placed on the fuel pellets 11 and ignited. In the initial phase, so-called primary air 25 passes through the fresh air duct 17, the recess 18, the first supply air duct 19 and the feed openings 16 provided in the base side 15 into the storage chamber 10. As a result of the ignition of the fuel pellets 11, combustion gases are formed which burn in the flame chamber 12 while supplying secondary air 26 flowing through the second supply air channel 24 and forming a flame 27. The resulting fuel gases escape from the flame chamber 12 via the opening 23rd
  • the first supply air duct 19 is shut off via a closure body, not shown, and the supply of primary air 25 is prevented in the storage chamber 10 or extremely reduced. Then takes place in the storage chamber 10, the so-called pyrolysis or degassing of the organic fuel pellets 11 under exclusion of oxygen or extreme oxygen depletion.
  • pyrolysis energy-rich pyrolysis gas is released, which passes through the passage opening 14 from the storage chamber 10 into the flame chamber 12 and is mixed there with the inflowing secondary air 26 and burns.
  • the flame 27 - depending on the oxygen content - a red, yellow or orange color.
  • a granular precursor is formed during the pyrolysis.
  • the granular intermediate substance is typically black on the outside and furthermore has at least approximately the original shape of the fuel granules 11.
  • the supply of primary air 25 to the storage chamber 10 is restored in a second thermal utilization phase.
  • the granular precursor is burned in the storage chamber 10. Due to the excess of oxygen, an essentially blue-burning flame 27 is formed in the flame chamber 12.
  • the duration of the first thermal utilization phase and the second utilization phase varies.
  • the duration of the first thermal utilization phase and the second utilization phase varies.
  • the first thermal recovery phase of the pyrolysis over about 2 to 2.5 hours and the burn in the second thermal recovery phase over about 90 minutes.
  • the storage chamber 10 after FIG. 1 is part of a stocking operation 30, as in FIG. 2 is shown.
  • the storage insert 30 is used in particular as a retrofit kit for conventional stoves, which are designed for the combustion of logs or the like and have a correspondingly large, not subdivided combustion chamber 5.
  • the geometry and in particular the outer dimensions of the storage insert 30 are selected such that the storage insert 30 can be inserted through the opening 2 typically provided in the housing 1 when the closing unit 3 is open.
  • the stocking insert 30 has the storage chamber 10 delimited by the disk body 13, the disk body 13 opposite base side 15, the front side 22, the rear wall 20 and the side walls 21.
  • the storage insert 30 comprises the first supply air duct 19 in that the supply air duct 19 is limited and formed after the onset of the storage insert 30 in the combustion chamber 5 as additional shell sides by the Schamotteschwand 7 and the fireclay bottom 6.
  • the first supply air duct 19 is designed to be rearward and downwardly unlocked, while it is delimited in the direction of a front side facing the front of the storage insert 30, in the area of the two side walls 21 and upwardly through the walls of the storage insert 30.
  • the feed openings 16 in the base side 15 are dimensioned such that the fuel pellets 11 are held securely in the storage chamber 10 and can not pass through the supply openings 16 into the first supply air channel 19 or onto the firebrick bottom 6.
  • the primary air 25 of the storage chamber 10 can be supplied in different ways.
  • the primary air 25 instead of via the fresh air duct 17 can be supplied directly from below.
  • the stocking insert 30 can - as in FIG. 3 shown - obtained a modified geometry in which is dispensed with the formation of the rear portion of the first supply air duct 19 and the primary air 25 is supplied directly from below.
  • the housing 1 of the stove has a rear opening and the primary air 25 flows to the storage insert 30 from the rear.
  • the stocking insert 30 may after FIG. 2 Find use.
  • the primary air 25 can flow to the storage insert 30 laterally.
  • the first supply air channel 19 can extend along a side wall 21 and the base side 15 of the storage insert 30, cf.
  • FIG. 4
  • a fourth embodiment of the stocking insert 30 according to FIG. 5 comprises a closed base side 15.
  • the feed openings 16 for the primary air 25 are formed adjacent to the base side 15 in the rear wall 20 and the opposite side walls 21 of the storage chamber 10.
  • the modified design of the storage insert 30 with the closed base side 15 prevents, in particular, that ashes or other firing residues escape from the combustion chamber 5 when the stockpiling insert 30 is removed and contaminate the surroundings of the woodburning stove. Nevertheless, the primary air 25 can be supplied to the fuel pellets 11 in the region of the base side 15 and a uniform, high-energy combustion of the fuel pellets 11 can be ensured.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of a stove.
  • a storage chamber 10 which is permanently installed in the housing 1 of the stove is arranged below the flame chamber 12 in the combustion chamber 5.
  • an ash container 35 Below the storage chamber 10 is an ash container 35, are collected in the combustion residues formed. The residues after the combustion of the granular intermediate are so small that they fall through the supply openings 16 in the base side 15 of the storage chamber 10.
  • the ash container 35 can be removed via a second housing opening 36.
  • the heat accumulator 37 serves to additionally extract and store heat from the exhaust air flowing through the opening 23 in the direction of the exhaust air duct 38.
  • the stored heat in the heat accumulator 37 is discharged through the housing 1 to the environment, in particular after the second thermal utilization phase is completed.
  • the efficiency of the stove can be further improved by the provision of the heat accumulator 37 and the service life can be extended.
  • the release of heat from the heat storage 37 may extend over several hours.
  • the primary air 25 flows via the rear fresh air duct 17 and the first supply air duct 19 from the base side 15 through the supply openings 16 in the storage chamber 10.
  • the secondary air 26 passes through an air inlet opening 39, which is provided above the closing unit 3 on the housing 1
  • the second supply air channel 24 extends in the front region of the housing 1.
  • the likewise disk-shaped separating body 13 between the storage chamber 10 and the flame chamber 12 has two passage openings 14 in the present case. Through both passage openings 14, gases can flow from the storage chamber 10 into the flame chamber 12. In this respect, an individual, changed flame pattern results both in the first and in the second thermal utilization phase.
  • an angle of attack 40 is less than 30 °.
  • the angle of attack between 2 ° and 20 ° and particularly preferably in the range of 8 ° +/- 5 ° relative to the horizontal is low.
  • the provided on the disk body 13 passage opening 14 may have an arbitrary position. It is not mandatory that the passage opening 14 adjacent to the side walls (Schamottenizwand 7, fireclay side wall 8) is arranged.
  • the disk body 13 may be formed in several parts.
  • the one-piece disk geometry after the FIGS. 1 to 6 is exemplary in this respect.
  • FIGS. 7 to 10 show alternative embodiments of the separating body 13 and the passage opening 14.
  • the disk body 13 is formed as a square disk body 13 and the passage opening 14 as a linear passage opening 14 which extends over an entire width of the disk body 13.
  • FIG. 8 shows that, for example, two passage openings 14 may be provided, which are formed oval.
  • the passage openings 14 may in principle have any geometry and be designed, for example, sun-like. It is also conceivable to give the passage openings 14 a flame shape.
  • FIG. 10 makes it clear that the inventive idea, regardless of the geometry of the stove not only at substantially rectangular cross-section, but - like shown here - can be realized even with a circular cross-section of the stove.
  • the disk body 13 has a circular shape insofar as the passage opening 14 is designed like a sickle on an upper edge region of the disk body 13.
  • stoves cross-sectional shapes can be formed.
  • the stove can be realized in cross-section oval or triangular.
  • a third embodiment according to FIG. 11 has a storage insert 30 which is provided in the combustion chamber 5 and which is supplied via a rear fresh air duct 17 and the first supply air duct 19 from the base side 15 ago with primary air 25.
  • the storage insert 30 now two storage chambers 45, 46 are provided.
  • the storage chambers 45, 46 are separated from one another by a thermally insulated intermediate wall 47 and each designed to receive fuel granules 11.
  • the first, larger storage chamber 45 is assigned as a separating body, a first disk body 48, wherein a passage opening 49 is formed to the flame chamber 12 adjacent to Schamotteschwand 7 of the stove.
  • the disk body 48 is formed as a removable disk body, which is taken to fill the first storage chamber 45 with fuel pellets 11 and used during operation.
  • a second, smaller storage chamber 46 is provided in front of the first storage chamber 45 and adjacent to the disk element 4.
  • a provided between the second storage chamber 46 and the flame chamber 12 second separating body 50 is also formed disc-shaped and pivotally.
  • a corresponding mounting of the second disk body 50 takes place in the region of the intermediate wall 47.
  • the second disk body 50 can be folded away or pivoted in the direction of the first disk body 48.
  • a second passage opening 51 connecting the second storage chamber 46 to the flame chamber 12 is formed near the disk element 4.
  • the fuel granules 11 are first ignited in the first storage chamber 45 under maximum primary air supply via a Anbrandologiskar. After firing, as has been the supply of the primary air 25 is suppressed, so that in the first thermal recovery phase, the pyrolysis in the first storage chamber 45 and the combustion of high-energy pyrolysis gases in the flame chamber 12 takes place. Subsequently, with maximum supply of primary air, the granular intermediate substance, which has formed as the product of the pyrolysis in the first storage chamber 45, is burned in the second thermal utilization phase.
  • FIGS. 12 to 14 show further basic possibilities for the realization of a stove with several storage combs.
  • FIG. 12 be provided to form three storage chambers 52, 53, 54 in a stove with a substantially square cross-section.
  • the time of ignition of the fuel granules 11 stored in the storage chambers 52, 53, 54 can be varied or influenced by structural measures, in particular by the design of the separating body and the size and position of the passage openings.
  • FIG. 13 a solution with four storage chambers 52, 53, 54, 55 are formed.
  • FIG. 14 shows conclusively how three storage chambers 52, 53, 54 can be arranged in a round cross-section stove.
  • FIG. 15 shows a fourth embodiment of a stove.
  • the arranged in the combustion chamber 5 storage chamber 10 is realized for the fuel pellets 11 in the manner of a Ausschubs.
  • the combustion chamber 10, in particular for filling the same with fuel pellets 11 or for cleaning the combustion chamber 10 can be pulled out of the housing 1.
  • the combustion chamber 10 is fastened to the housing 1 by means of telescopic rails 58.
  • the disk body 13 may be designed to be removable or be pivoted as a hinged disk body 13 to facilitate the filling or cleaning of the storage chamber 10.
  • FIGS. 16 and 17 show two alternative embodiments of the storage chamber 10, which is formed in the manner of a storage insert 30.
  • the disk body 13 are inclined relative to the horizontal employed.
  • the passage opening 14, via which gases pass from the storage chamber 10 into the flame chamber 12, is in this case positioned so that the gases pass along the disk body 13 in the direction of the passage opening 14.
  • the passage opening 14 is in each case at an upper point of the storage chamber 10.
  • the disk body 13 has a double function. On the one hand, it serves to separate the storage chamber 10 from the flame chamber 12. On the other hand, the pane body 13 carries the gases in the direction of the passage opening 14.
  • the storage insert 30 comprises two storage chambers 45, 46.
  • the two storage chambers 45, 46 are separated from one another by a thermally insulated intermediate wall 47.
  • Each storage chamber 45, 46 is a disk body 48, 50 associated with a passage opening 49, 51.
  • the disk openings 48, 50 serve to separate the storage chambers 45, 46 from the flame chamber 12.
  • the disk bodies 48, 50 also serve to guide the disks Gases formed in the storage chamber in the direction of Passage openings 49, 51.
  • the disk body 50 of the smaller front storage chamber 46 can hereby be pivoted to fill the storage chamber 46.
  • a size of the passage opening 51 can be changed by the disk body 50 is made in two parts and the two parts 50.1, 50.2 of the disk body 50 are displaced relative to each other in the direction of the plane of extension 28 of the disk body 50.
  • the time of self-ignition of the fuel granules 11 provided in the associated second storage chamber 46 is effected. In this case, self-ignition of the fuel granules 11 takes place in the region of the passage opening 14 due to the high temperatures in the flame chamber 12, that is, the fuel granules 11 are ignited from above.
  • the position or the position of the passage opening 13, 49, 51 can be freely determined.
  • the disk body 13, 48, 50 may be formed in one piece or in several parts. It is also advantageous here to provide the disk body 13, 48, 50 at least slightly inclined relative to the horizontal and to allow it to rise in the direction of the passage opening 13, 49, 51.
  • a fifth embodiment of the stove after the FIGS. 20 and 21 has an integrated storage chamber 10.
  • the storage chamber 10 dispenses with separate side walls.
  • the combustion chamber 5 is so far divided only by the disk body 13 with the passage opening 14 in the storage chamber 10 on the one hand and the flame chamber 12 on the other.
  • the primary air 25 passes through the first supply air duct 19 and a plurality of provided in a wall 59 of the combustion chamber 5 recesses 18 in two formed by U-shaped profiles Primär Kunststoffleitkanäle 60.
  • the Primär Kunststoffleitkanäle 60 are in the storage chamber 10 on opposite sides adjacent to the wall 59th the combustion chamber 30 is provided.
  • the primary air 25 flowing in via the recesses 18 escapes via two recesses 61 of the guide channels 60.
  • the recesses 61 are arranged adjacent to a bottom 62 of the combustion chamber 5.
  • the primary air 25 is the Brenngranulat 11 as usual fed from below through the querstandet provided to the bottom 62 of the combustion chamber 5 hole bottom
  • the disk body 13 provided between the storage chamber 10 and the flame chamber 12 is inclined relative to the horizontal and is designed to rise in the direction of the passage opening 14. It is supported in the combustion chamber 5 on one end face of the two primary air ducts 60.
  • the disk body 13 may be formed, for example, as a glass body and loosely placed on the guide channels 60.
  • the disk body 13 can be fixed via fastening means, not shown, to the guide channels 60 or the wall 59 of the combustion chamber 5.
  • the integrated design of the combustion chamber 10 allows a very compact and structurally particularly simple implementation. On a physically closed trained storage chamber 10 is omitted. Rather, the side wall 59 and the bottom 62 of the combustion chamber 5 at the same time serve as walls for the storage chamber 10.
  • the hole bottom 15 can be dispensed with.
  • the primary air 25 then passes via the recesses 61 laterally into the storage chamber.
  • more than two Primär Kunststoffleitkanäle 60 may be provided with a correspondingly large number of recesses 61.
  • the embodiments of the stove discussed with reference to the figures can be varied, for example, to the effect that a circular or cylindrical opening 2 with a correspondingly shaped closing element 3 is provided.
  • the perforated bottom 15 shown in the various embodiments for example, one on the size of the fuel pellets 11 coordinated cross grid, an expanded metal, a wire mesh or a Rüttelrost be provided.
  • the rigid position of the perforated plate 15 is insofar merely exemplary.
  • the combustion chamber 5 of the stove is clad only by way of example with fireclay bricks. On the firebricks can be dispensed with.
  • the walls of the combustion chamber 5 can be realized so far from any other suitable temperature-stable and refractory material.
  • the heat accumulator 37 is provided as an example above the flame chamber 12. It can be provided that a suitable heat accumulator or a heat exchanger, for example a heat-water circuit, is provided additionally or solely in the combustion chamber 5 or in the flame chamber 12.
  • any other form of heating device can be provided for carrying out the method according to the invention.
  • storage stoves, fireplaces in general, fireplaces, stoves and individual fireplaces or hot water heating systems can be configured.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Brenngranulat-Heizgerät mit wenigstens einer Bevorratungskammer für das Brenngranulat und mit einer zu der Bevorratungskammer benachbarten Flammenkammer.
  • In zunehmendem Maße werden nach Art eines Kaminofens ausgebildete Heizgeräte zum Heizen von Wohnraum verwendet. Während über viele Jahre insbesondere Stückholz in den Heizgeräten verbrannt wurde, finden nunmehr zunehmend Heizgeräte Verbreitung, in denen ein Brenngranulat, beispielsweise Holzpellets oder andere, in Granulatform gepresste biologische Brennstoffe, insbesondere Laubpellets, Strohpellets, Maispellets oder dergleichen, thermisch verwertet werden. Während das Brenngranulat eine Vielzahl von Vorteilen bietet und beispielsweise sauber bevorratet und in einfacher Weise mengenmäßig dosiert werden kann, besteht ein Hauptproblem bei derartigen Brenngranulat-Heizgeräten darin, dass aufgrund der Granularität des Brennstoffs das für Heizgeräte bei der Verbrennung von Stückholz typische und vom Kunden erwartete Flammenbild mit wenigen großen Flammen sich nicht ohne Weiteres ausbildet. Vielmehr bildet sich eine große Vielzahl kleiner Flammen. Dieses Flammenbild wird von potentiellen Kunden als nicht gleichwertig bzw. nicht typisch eingestuft und zum Teil nicht akzeptiert. Insofern ist man herstellerseitig bemüht, das Flammenbild eines Brenngranulat-Heizgeräts an das dem Kunden vertraute Flammenbild anzunähern, welches sich bei der Verbrennung von Stückholz ausbildet.
  • Ein Brenngranulat-Kaminofen mit angepasstem Flammenbild ist beispielsweise aus der EP 1 826 483 A2 bekannt. Der dort beschriebene Brenngranulat-Kaminofen umfasst in einem Brennraum eine Bevorratungskammer für das Brenngranulat. Ferner definiert der Brennraum eine Flammenkammer. Initial fließen aus der Bevorratungskammer infolge der Schwerkraft einzelne Pellets auf einen Feuerrost. Dort können die Pellets mithilfe eines Anbrandhilfsmittels entzündet werden. Im Laufe der Verbrennung fließen in dem Maße Pellets aus der Bevorratungskammer auf den Feuerrost, wie dort Pellets verbrennen und durch in dem Boden des Rosts vorgesehene Öffnungen Brandrückstände in einen Auffangbehälter entweichen. Infolge des Abbrands der Pellets entwickelt sich in dem Brennraum Wärme. Diese Wärme erhitzt die bevorrateten Pellets in der Bevorratungskammer. Infolge der Erwärmung der Pellets entweicht Gas aus den Pellets. Das freigesetzte Gas gelangt über Durchlassöffnungen, welche in einer Wandung der Bevorratungskammer vorgesehen sind, in die Flammenkammer und wird dort infolge der noch größeren Hitze verbrannt. Während des Abbrennens der von der Bevorratungskammer in die Flammenkammer geführten Gase bilden sich Flammen aus, die hinsichtlich Größe und Erscheinungsbild dem Flammenbild eines mit Stückholz betriebenen Kaminofens ähneln.
  • Aus der EP 2 085 694 A2 ist ein Kaminholz-Heizgerät mit einer elektronischen Steuerung bekannt. Das Heizgerät verfügt über eine Verbrennungskammer, welche der Aufnahme des Kaminholzes und dem Abbrand desselben sowie der Flammenbildung dient. Der Kaminofen sieht einzeln steuerbare Ventile zur Regelung der Primärluft- und Sekundärluft-Zufuhr vor. Ein mehrstufiger Verbrennungsprozess mit einer Unterbrechung der Primärluft-Zufuhr in einer ersten thermischen Verwertungsphase ist nicht offenbart.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Brenngranulat-Heizgerät derart weiterzubilden, dass der thermische Wirkungsgrad verbessert und die Brenndauer verlängert werden. Dabei soll ein dem Flammenbild konventioneller Heizgeräte ähnliches Flammenbild bereitgestellt und so die Akzeptanz beim Kunden verbessert werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale aus Patentanspruch 1 auf.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass vorliegend zeitlich getrennt in einer ersten thermischen Verwertungsphase das Brenngranulat entgast wird und dass in einer anschließenden zweiten thermischen Verwertungsphase granulare Zwischenstoffe, welche in der ersten thermischen Verwertungsphase entstanden sind, verbrannt werden. Die zeitliche Trennung von Entgasung und Verbrennung erlaubt eine zeitliche Streckung des gesamten Verbrennungsprozesses. In der Folge kann die Brenndauer bei einer gegebenen Menge von Brenngranulat signifikant verlängert werden. Da das Brenngranulat zudem während der gesamten thermischen Verwertung in der Bevorratungskammer verteilt und insbesondere nicht aus der Bevorratungskammer ausströmt, vereinfacht sich zugleich die Konstruktion. Darüber hinaus reduziert sich vorteilhaft die Gefahr von Verpuffungen oder dergleichen, da das Brenngranulat und die nicht entzündeten Brenngase unterhalb der Flamme vorgesehen sind.
  • Da insbesondere moderne Gebäude bzw. energetisch sanierte Gebäude heute mit einer reduzierten Heizleistung aufwarten, verliert die maximale Heizleistung eines Heizgeräts als Qualitätsmerkmal kontinuierlich an Bedeutung. Vielmehr ist gefordert, dass eine auf den Energiebedarf des Hauses abgestimmte Heizleistung möglichst gleichmäßig und langanhaltend bereitgestellt werden kann. Dies ist mit dem vorliegenden Betriebsverfahren für Brenngranulat-Heizgeräte erreicht.
  • Zunächst erfolgen die Befüllung der Bevorratungskammer mit Brenngranulat sowie die Entzündung des Brenngranulats auf an sich bekannte Weise. Insbesondere wird das Brenngranulat unter Zuhilfenahme eines Anbrandhilfsmittels entzündet, indem das Anbrandhilfsmittel von oben auf das bevorratete Brenngranulat gegeben wird. Während dieser Anbrandphase wird über einen Zuluftkanal Primärluft in die Bevorratungskammer zugeführt.
  • Sobald ein stabiler Abbrand des Brenngranulats sich ausgebildet hat, kann die erste thermische Verwertungsphase beginnen. Hierzu wird die Primärluft-Zufuhr unterbrochen beziehungsweise derart reduziert, dass in der Bevorratungskammer ein Pyrolyseprozess einsetzt. Bei der Pyrolyse werden hochmolekulare organische Verbindungen in dem Brenngranulat unter Sauerstoffausschluss beziehungsweise extremer Sauerstoffarmut und Wärmeeinwirkung in energiereiche Gase und Reststoffe (granularer Zwischenstoff) umgesetzt. Das energiereiche Pyrolysegas gelangt anschließend durch die Durchlassöffnung von der Bevorratungskammer in die Flammenkammer und wird dort unter überschüssiger Zufuhr von Sekundärluft verbrannt. Bei der Verbrennung der Pyrolysegase in der Flammenkammer bilden sich zum einen - wie vom Kunden gefordert - dem Flammenbild klassischer Heizgeräte ähnliche Flammen aus. Die beim Abbrand der Pyrolysegase freigesetzte Wärme unterhält zum anderen den Prozess der Pyrolyse in der Bevorratungskammer.
  • Der in der ersten thermischen Verwertungsphase durch die Pyrolyse gewonnene granulare Zwischenstoff wird anschließend in der zweiten thermischen Verwertungsphase rückstandsarm verbrannt. Hierzu gelangt über die Primärluft Sauerstoff im Übermaß in die Bevorratungskammer, sodass dort der granulare Zwischenstoff abbrennt. Auch während des Abbrands der Zwischenstoffe in der zweiten thermischen Verwertungsphase bilden sich Flammen in der Flammenkammer. Während in der ersten thermischen Verwertungsphase insbesondere gelbe, orangefarbene bzw. rote Flammen in der Flammenkammer zu beobachten sind, färbt sich die Flamme in der zweiten thermischen Verwertungsphase aufgrund des besonders hohen Sauerstoffüberschusses blau.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zweite thermische Verwertungsphase eingeleitet, nachdem wenigstens die Hälfte des Brenngranulats und bevorzugt mehr als 80 % des Brenngranulats in den granularen Zwischenstoff umgesetzt sind. Vorteilhaft kann hierdurch die Brenndauer signifikant verlängert werden. Beispielsweise beginnt die erste thermische Verwertungsphase nach ca. 10 Minuten und dauert dann etwa 2 bis 2,5 Stunden. Die sich anschließende zweite thermische Verwertungsphase erstreckt sich dann nochmals über ca. 90 Minuten. Insgesamt kann somit eine Betriebsdauer von 3,5 bis 4 Stunden erreicht werden, während ein klassischer Abbrand der gleichen Menge von Pellets in etwa der halben Zeit erfolgt. Demzufolge kann über eine lange Zeitdauer hinweg und unter Reduzierung der thermischen Spitzenleistung eine gleichmäßigere Wärmeabgabe, als heute bei Brenngranulat-Heizgeräten oder Stückholz-Heizgeräten üblich, erreicht werden. Hierdurch wird zum einen eine hohe Wirtschaftlichkeit beim Betrieb des Brenngranulat-Heizgeräts sichergestellt. Zum anderen wird eine Überhitzung des Gebäudes bzw. der Räume in unmittelbarer Nähe zum Brenngranulat-Heizgerät vermieden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die zweite thermische Verwertungsphase eingeleitet, indem während der Pyrolyse, d. h. während der Umsetzung des Brenngranulats in den granularen Zwischenstoff die Primärluft-Zufuhr wieder hergestellt wird. Vorteilhaft wird durch die rechtzeitige Einleitung der zweiten thermischen Verwertungphase ein kontinuierlicher thermischer Verwertungsprozess gewährleistet. Die Umschaltung kann beispielsweise manuell durch Justage eines Schiebereglers oder eines anderen Verschlusskörpers für die Primärluft erfolgen. In diesem Fall wird vorteilhaft eine vollständig nicht elektrische Betriebsvariante ermöglicht, welche autark und dauerhaft ohne Hilfsenergie betrieben werden kann. Beispielsweise kann eine elektrische Steuerung vorgesehen sein, welche den Fortschritt während der ersten thermischen Verwertungsphase beispielsweise sensorisch erfasst und beim Erreichen eines vorbestimmten Umsetzungsgrads des Brenngranulats in den granularen Zwischenstoff automatisiert die Primärluft-Zufuhr wieder herstellt. Der Betrieb des Brenngranulat-Heizgeräts kann in diesem Fall vollständig automatisiert ohne manuelle Eingriffe über eine lange Zeit, beispielsweise über Nacht, aufrechterhalten werden.
  • Durch die rechtzeitige Zufuhr der Primärluft während der Pyrolyse bzw. Entgasung des Brenngranulats wird eine unbeabsichtigte Unterbrechung des thermischen Verwertungsprozesses vermieden. Infolge des Abbrands der Gase in der Flammenkammer und der gleichzeitigen Zufuhr von Primärluft setzt die Verbrennung des granularen Zwischenstoffs bzw. restlicher vorhandener Brenngranulate in der Bevorratungskammer mit der neuerlichen Zufuhr von Primärluft automatisiert ein.
  • Sowohl während der ersten thermischen Verwertungsphase als auch während der zweiten thermischen Verwertungsphase kann die Zufuhr von Sekundärluft zur Flammenkammer aufrechterhalten werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Sekundärluft automatisiert und dauerhaft zugeführt wird und keine Möglichkeit zur aktiven Veränderung vorgesehen ist. Auf mechanische Verstellmöglichkeiten oder eine elektrische Steuerung bzw. Regelung kann insofern verzichtet werden. Beispielsweise kann eine optimale Zuluftmenge (Primärluft und/oder Sekundärluft) für die verschiedenen thermischen Verwertungsphasen empirisch ermittelt und eingestellt werden, beispielsweise manuell mittels eines Schiebers. Versuche seitens des Anmelders haben hierbei gezeigt, dass eine Änderung der Zuluftmenge während der einzelnen Verwertungsphasen üblicherweise nicht notwendig ist und dass insbesondere in der zweiten thermischen Verwertungsphase eine maximale Zuführung von Primärluft zu einem besonders vorteilhaften Ergebnis führt.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird insbesondere ein Brenngranulat-Heizgerät umfassend ein Gehäuse mit einer Öffnung und mit einer der Öffnung zugeordneten Schließeinheit zum wahlweisen Freigeben und/oder Verschließen der Öffnung, umfassend eine in dem Gehäuse vorgesehenen Brennraum, wobei der Brennraum zumindest abschnittsweise mit einem temperaturstabilen Material, insbesondere mit einem Schamottestein-Material, ausgekleidet ist und wobei in dem Brennraum eine Bevorratungskammer für das Brenngranulat und eine Flammenkammer vorgesehen sind, umfassend einen ersten Zuluftkanal zum Zuführen von Luft in die Bevorratungskammer, umfassend einen zweiten Zuluftkanal zum Zuführen von Zuluft zu der Flammenkammer, und umfassend einen Abluftkanal zum Abführen von Verbrennungsgasen aus dem Brennraum, wobei die Bevorratungskammer für das Brenngranulat in dem Brennraum unterhalb der Flammenkammer vorgesehen ist. Insofern verbleibt das Brenngranulat dauerhaft in der Bevorratungskammer. Insbesondere wird verhindert, dass es beispielsweise unter dem Einfluss der Schwerkraft selbsttätig aus der Bevorratungskammer austritt und in die Flammenkammer gelangt.
  • Vorteilhaft wird durch die ausschließliche und dauerhafte Bevorratung des Brenngranulats bzw. etwaiger während der thermischen Verwertung des Brenngranulats gebildeter Zwischenstoffe in der Bevorratungskammer die sequentielle thermische Verwertung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren begünstigt. Das einzig in der Bevorratungskammer vorgesehene Brenngranulat bzw. die Zwischenstoffe werden demzufolge entweder während der Pyrolyse entgast oder sie werden in der anschließenden zweiten thermischen Verwertungsphase unter Primärluft-Zufuhr und Sauerstoffüberschuss verbrannt. Dieser sequentielle Verwertungsprozess ist ursächlich für die lange Dauer der thermischen Verwertung, für einen hohen Umsetzungsgrad mit üblicherweise weniger als 1 % Restasche nach der zweiten thermischen Verwertungsphase und die Begrenzung der maximalen Heizleistung.
  • Kerngedanke ist es insofern, die Entgasung des Brenngranulats während der Pyrolyse und die thermische Verwertung des Brenngranulats bzw. etwaiger granularer Zwischenstoffe, die während der Pyrolyse entstanden sind, in einer einzigen, gleichen Kammer durchzuführen. Die Pyrolyse in der ersten thermischen Verwertungsphase und die Verbrennung in der zweiten thermischen Verwertungsphase erfolgen hierbei zeitlich nacheinander bzw. sequentiell. Insbesondere ist nicht erforderlich, dass für den Abbrand der bei der Pyrolyse gebildeten energiereichen Gase zeitgleich das Brenngranulat räumlich getrennt verbrannt werden muss. Die für die Aufrechterhaltung des Prozesses erforderliche Wärme wird insofern durch den Abbrand der energiereichen Pyrolysegase und nicht durch parallele Verbrennung von Brenngranulat bereitgestellt.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bevorratungskammer durch einen Trennkörper von der Flammenkammer separiert. An dem Trennkörper ist eine Durchlassöffnung vorgesehen zur Durchleitung der energiereichen Pyrolysegase bzw. der Verbrennungsgase von der Bevorratungskammer in die Flammenkammer. Vorteilhaft wird durch das Vorsehen des Trennkörpers verhindert, dass insbesondere in der ersten thermischen Verwertungsphase der Flammenkammer zugeführte Sekundärluft zu einer Unterbrechung der Pyrolyse in der Bevorratungskammer und zu einem im Wesentlichen unkontrollierten Abbrand des Brenngranulats bzw. der granularen Zwischenstoffe führt. Die Durchlassöffnung ist insofern größenmäßig so vorgesehen und an dem Trennkörper derart positioniert, dass ein unzulässig hoher Durchtritt von Sekundärluft aus der Flammenkammer in die Bevorratungskammer vermieden wird.
  • Nach einer Weiterbildung ist der Trennkörper als ein Scheibenkörper ausgebildet. Indem der Trennkörper scheibenförmig ausgebildet ist und insbesondere eine geringe und möglichst konstante Dicke aufweist, kann ein ausreichender dauerhafter Wärmeübergang von der Flammenkammer in die Bevorratungskammer während der Pyrolyse gewährleistet werden. Darüber hinaus kann der Scheibenkörper insbesondere als ein abnehmbarer bzw. schwenkbarer Scheibenkörper ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Scheibenkörper entnommen bzw. zur Seite geschwenkt werden, wenn Brenngranulat in die Bevorratungskammer gefüllt wird bzw. Restasche, welche nach dem Abbrand in der Bevorratungskammer verbleibt, entnommen werden soll.
  • Der Trennkörper kann beispielsweise aus Stahl oder Glas, insbesondere Keramikglas bzw. Ceranglas, gefertigt sein. Es kann insofern zum einen eine ausreichende Wärmestabilität bzw. Wärmeleitfähigkeit realisiert werden. Zum anderen kann insbesondere beim Vorsehen eines Trennkörpers aus Glasmaterial der Blick auf die Bevorratungskammer und insbesondere das darin befindliche Brenngranulat freigegeben werden.
  • Nach einer Weiterbildung gelangt Primärluft über den ersten Zuführkanal in die Bevorratungskammer und Sekundärluft über den zweiten Zuführkanal in die Flammenkammer. Über einen dem ersten Zuführkanal und/oder dem zweiten Zuführkanal zugeordneten, verstellbar gehaltenen Verschlusskörper kann die Menge an Primärluft bzw. Sekundärluft variiert werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in einer ersten Endverstellposition des Verschlusskörpers eine maximal Menge an Zuluft (Primärluft und/oder Sekundärluft) in den Brennraum gelangt und dass in einer zweiten Endverstellposition eine minimale Menge an Zuluft in den Brennraum zugeführt wird. Vorteilhaft kann die Zuluftmenge durch den verstellbaren Verschlusskörper an die jeweiligen Erfordernisse der verschiedenen thermischen Verwertungsphasen angepasst werden. Beispielsweise kann über einen dem ersten Zuluftkanal zugeordneten verstellbaren Verschlusskörper die Menge an Primärluft variiert werden. Hierdurch ist es möglich, die erforderliche Primärluft in der Anbrandphase und in der zweiten thermischen Verwertungsphase zur Verfügung zu stellen und zudem die Primärluft-Zufuhr in der ersten thermischen Verwertungsphase zu unterbinden. Der Verschlusskörper wird hierzu in eine vorteilhafte Verstellposition gebracht. Beispielsweise wird der Verschlusskörper in der Anbrandphase und in der zweiten thermischen Verwertungsphase in die erste Endverstellposition verbracht. Während der ersten thermischen Verwertungsphase kann der Verschlusskörper demgegenüber in die zweite Endverstellposition gebracht werden. Insofern kann vorgesehen sein, dass in der zweiten Endverstellposition keine Zuluft über den ersten Zuluftkanal in die Bevorratungskammer gelangt.
  • Nach einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in dem Brennraum eine Mehrzahl von Bevorratungskammern für das Brenngranulat vorgesehen ist. Jede Bevorratungskammer ist jeweils benachbart zu der Flammenkammer angeordnet und über einen Trennkörper mit einer Durchlassöffnung von demselben separiert. Vorteilhaft kann durch das Vorsehen einer Mehrzahl von Bevorratungskammern das erfindungsgemäße Betriebsverfahren mit der ersten thermischen Verwertungsphase und der anschließenden zweiten thermischen Verwertungsphase wiederholt durchlaufen werden. Insofern kann bei einem Brenngranulat-Heizgerät mit zwei Bevorratungskammern zunächst das Brenngranulat in beide Bevorratungskammern gefüllt und das in einer ersten Bevorratungskammer befindliche Brenngranulat mittels eines Anbrandhilfsmittels entzündet werden. Sobald das Brenngranulat in der einen Kammer stabil brennt, wird die Primärluft-Zufuhr unterbrochen, sodass die Pyrolyse beginnt und die energiereichen Pyrolysegase in der Flammenkammer abbrennen. Im Anschluss an die erste thermische Verwertungsphase wird die Primärluft-Zufuhr wieder hergestellt und die zweite thermische Verwertungsphase für die in der entsprechenden Bevorratungskammer vorgesehenen granularen Zwischenstoffe eingeleitet. Infolge des Abbrands der Pyrolysegase in der Flammenkammer bzw. der Verbrennung der granularen Zwischenstoffe entsteht ein hohes Maß an Wärme, welche im Verlauf des Verwertungsprozesses das in der anderen Bevorratungskammer bevorrateten Brenngranulat erhitzen und schließlich selbsttätig entzünden. Durch die Entzündung beginnt auch hier die thermische Verwertung, wobei in Abhängigkeit von der zugeführten Primärluft und unter Berücksichtigung des jeweiligen Prozessstands in der ersten Bevorratungskammer die thermische Umsetzung des in der anderen Bevorratungskammer bevorrateten Brenngranulats erfolgt. Insgesamt kann hierdurch die Gesamtprozessdauer weiter erhöht und der Wirkungsgrad verbessert werden.
  • Vorgesehen werden kann ferner ein Heizgerät-Bevorratungseinsatz mit einer im Inneren desselben ausgebildeten Bevorratungskammer für ein Brenngranulat, wobei die Bevorratungskammer durch eine Mehrzahl von Wandungen begrenzt ist, wobei eine Wandung als eine Grundseite mit einer Mehrzahl von Zuführöffnungen für Zuluft ausgebildet ist, und wobei eine der Grundseite gegenüberliegende Oberseite eine Durchlassöffnung zum Durchtritt von Gasen aufweist, und mit einem wenigstens abschnittsweise ausgebildeten Zuluftkanal zum Zuführen von Luft zu den Zufuhröffnungen an der Grundseite der Bevorratungskammer, wobei Außenabmessungen des Heizgerät-Bevorratungseinsatzes derart auf eine Größe einer in einem Gehäuse des Heizgeräts vorgesehenen verschließbaren Öffnung derart abgestimmt sind, dass der Heizgerät-Bevorratungseinsatz durch die Öffnung in einen Brennraum des Kaminofens einsetzbar ist. Vorteilhaft kann durch das Vorsehen des nachträglich in ein Heizgerät einsetzbaren Bevorratungseinsatzes ein bereits vorhandenes, konventionell und mit Stückholz betriebenes Heizgerät in ein erfindungsgemäßes Brenngranulat-Heizgerät fortentwickelt werden. Der Kunde wird hierdurch von erhöhten Investitionen befreit und kann zugleich dauerhaft entscheiden, ob er das Heizgerät ohne Einsatz konventionell oder mit Bevorratungseinsatz zur thermischen Verbrennung von Brenngranulat nutzen möchte. Insbesondere können hierbei die Verfügbarkeit der verschiedenen Brennstoffe und die Kosten der Brennstoffe berücksichtigt werden.
  • Im Rahmen der Erfindung sind unter der Bezeichnung Heizgerät insbesondere ein Kaminofen, ein Speicherkaminofen, ein Kamin, ein Heizkamin, ein Ofen allgemeiner Art, eine Einzelfeuerstätte bzw. eine Warmwasser-Heizungsanlage zu verstehen. Die nachfolgend für einen Kaminofen dargestellte Erfindung sowie das erfindungsgemäße Betriebsverfahren können insofern für den Speicherkaminofen sowie in Kaminen bzw. Heizkaminen, Öfen allgemeiner Art oder in zentralen bzw. im Wohnraum installierten Einzelfeuerstätten und Warmwasser-Heizungsanlagen realisiert und umgesetzt werden.
  • Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung ergeben sich weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung. Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale können jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Erfindungsgemäß beschriebene Merkmale und Details des Brenngranulat-Heizgeräts und des Heizgerät-Bevorratungseinsatzes gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren und umgekehrt. So kann auf die Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung und haben keinen einschränkenden Charakter.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brenngranulat-Heizgeräts mit einer Bevorratungskammer für das Brenngranulat, wobei das Heizgerät exemplarisch nach Art eines Kaminofens ausgeführt ist,
    Figur 2
    einen Heizgerät-Bevorratungseinsatz, wie er in dem erfindungsgemäßen Brenngranulat-Heizgerät nach Figur 1 Verwendung findet,
    Figur 3
    eine zweite Ausführungsform des Heizgerät-Bevorratungseinsatzes,
    Figur 4
    eine dritte Ausführungsform des Heizgerät-Bevorratungseinsatzes,
    Figur 5
    eine vierte Ausführungsform des Heizgerät-Bevorratungseinsatzes,
    Figur 6
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines Heizgeräts,
    Figur 7
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines scheibenförmigen Trennkörpers für die Bevorratungskammer,
    Figur 8
    ein zweites Ausführungsbeispiel des scheibenförmigen Trennkörpers für die Bevorratungskammer,
    Figur 9
    ein drittes Ausführungsbeispiel des scheibenförmigen Trennkörpers für die Bevorratungskammer,
    Figur 10
    ein viertes Ausführungsbeispiel des scheibenförmigen Trennkörpers für die Bevorratungskammer,
    Figur 11
    eine dritte Ausführungsform eines Brenngranulat-Heizgeräts mit zwei Bevorratungskammern für das Brenngranulat,
    Figur 12
    eine schematische Draufsicht auf einen Bevorratungseinsatz mit drei Bevorratungskammern,
    Figur 13
    eine schematische Draufsicht auf einen Bevorratungseinsatz mit vier Bevorratungskammer,
    Figur 14
    eine weitere schematische Draufsicht auf einen Bevorratungseinsatz mit drei Bevorratungskammern,
    Figur 15
    eine vierte Ausführungsform eines Heizgeräts,
    Figur 16
    ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Bevorratungskammer für das Heizgerät nach Figur 15,
    Figur 17
    ein drittes Ausführungsbeispiel der Bevorratungskammer für das Heizgerät nach Figur 15,
    Figur 18
    ein viertes Ausführungsbeispiel des Bevorratungskammer für das Heizgerät nach Figur 15,
    Figur 19
    ein fünftes Ausführungsbeispiel der Bevorratungskammer für das Heizgerät nach Figur 15,
    Figur 20
    ein Vertikalschnitt durch eine fünfte Ausführungsform eines Heizgeräts und
    Figur 21
    einen Horizontalschnitt durch das Heizgerät nach Figur 20 gemäß Schnitt C-C.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Heizgeräts ist in Figur 1 dargestellt. Das Heizgerät ist exemplarisch nach Art eines Kaminofens ausgeführt. Der Kaminofen umfasst als wesentliche Komponenten ein Gehäuse 1 mit einer Öffnung 2, welche durch eine der Öffnung 2 zugeordnete Schließeinheit 3 freigegeben bzw. verschlossen werden kann. Die Schließeinheit 3 umfasst ein bevorzugt transparentes Scheibenelement 4, durch das ein hinter dem Scheibenelement 4 vorgesehener und von dem Gehäuse 1 umgebener Brennraum 5 des Kaminofens einsehbar ist. Der Brennraum 5 ist mit einem Schamotteboden 6, einer Schamotterückwand 7, einer Schamotteseitenwand 8 und einer Schamottedecke 9 verkleidet.
  • In dem Brennraum 5 sind eine Bevorratungskammer 10 für das Brenngranulat 11 sowie eine Flammenkammer 12 ausgebildet. Die Bevorratungskammer 10 befindet sich unterhalb der Flammenkammer 12. Sie liegt zumindest abschnittsweise an dem Schamotteboden 6, der Schamotterückwand 7 und den Schamotteseitenwänden 8 an und ist über einen scheibenförmigen Trennkörper 13 von der Flammenkammer 12 getrennt. Der Scheibenkörper 13 weist eine Durchlassöffnung 14 für die Durchleitung von Gasen von der Bevorratungskammer 10 in die Flammenkammer 12 auf. Der Scheibenkörper 13 kann zum Befüllen der Bevorratungskammer 10 mit dem Brenngranulat 11 entnommen werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Scheibenkörper 13 klapp- bzw. schwenkbar ausgebildet ist und zum Befüllen der Bevorratungskammer 10 mit dem Brenngranulat 11 verschwenkt bzw. aufgeklappt werden kann.
  • Eine dem Scheibenkörper 13 gegenüberliegende und einen Boden der Bevorratungskammer 10 bildende Grundseite 15 ist nach Art eines Lochblechs ausgebildet. Die Grundseite 15 weist insofern eine Vielzahl von Zufuhröffnungen 16 auf, über die Frischluft (Primärluft 25) über die Bevorratungskammer 10 einströmen kann. Zur Zuführung der Frischluft zur Bevorratungskammer 10 ist im Bereich einer der Öffnung 2 bzw. der Schließeinheit 3 gegenüberliegenden Rückseite des Gehäuses 1 ein Frischluftkanal 17 zur Hinterlüftung des Brennraums 5 vorgesehen. In der Schamotterückwand 7 ist eine Ausnehmung 18 ausgebildet, die einen an der Bevorratungskammer 10 angrenzenden ersten Zuluftkanal 19 mit dem Frischluftkanal 17 verbindet. Der erste Zuluftkanal 19 erstreckt sich entlang einer Rückwand 20 der Bevorratungskammer 10 und der Grundseite 15. Er wird eingefasst von der Rückwand 20 der Bevorratungskammer 10, der Schamotterückwand 7 des Kaminofens, der Grundseite 15 der Bevorratungskammer 10, dem Schamotteboden 6 sowie in der Seitenansicht nicht separat dargestellten Seitenwandungen 21 der Bevorratungskammer 10.
  • Eine dem Scheibenelement 4 zugewandte Front der Bevorratungskammer 10 ist zumindest abschnittsweise flächig ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Scheibenkörper 13 und eine die Front der Bevorratungskammer 10 definierende Vorderseite 22 aus einem ebenen und planen Glasmaterial gebildet. Insofern ist die Bevorratungskammer 10 mit dem darin befindlichen Brenngranulat 11 durch das Scheibenelement 4 der Tür 3 einerseits und dem Scheibenkörper 13 bzw. die wenigstens teiltransparente Vorderseite 22 einsehbar.
  • Die Flammenkammer 12 befindet sich in dem Brennraum 5 oberhalb der Bevorratungskammer 10. Im Bereich der Schamottedecke 9 ist eine der Flammenkammer 12 zugeordnete Öffnung 23 vorgesehen, welche dazu dient, in der Flammenkammer 12 befindliche Gase weiteren Funktionskomponenten des Kaminofens, beispielsweise einem Wärmespeicher 37, oder einem Rauchabzug, beispielsweise einem Abluftkanal 38, zuzuführen. Ferner ist ein der Flammenkammer 12 zugeordneter zweiten Zuluftkanal 24 vorgesehen. Über den zweiten Zuluftkanal 24 kann Frischluft (Sekundärluft 26) in die Flammenkammer 12 gelangen. Der zweite Zuluftkanal 24 ist so orientiert, dass die Zuluft von oben zugeführt wird und entlang des Scheibenelements 4 in die Flammenkammer 12 einströmt. Indem die Zuluft an dem Scheibenelement 4 entlangströmt, kann einer Verrußung des Scheibenelements 4 entgegen gewirkt werden.
  • Der Kaminofen nach Figur 1 wird wie folgt betrieben. Zunächst wird vorbereitend die Bevorratungskammer 10 mit dem Brenngranulat 11 gefüllt. Anschließend wird das Brenngranulat 11 entzündet. Hierzu wird durch die Durchlassöffnung 14 in dem Scheibenkörper 13 ein Anbrandhilfsmittel, beispielsweise ein Kaminanzünder, auf das Brenngranulat 11 aufgelegt und entzündet. In der Anbrandphase gelangt sogenannte Primärluft 25 über den Frischluftkanal 17, die Ausnehmung 18, den ersten Zuluftkanal 19 sowie die in der Grundseite 15 vorgesehenen Zufuhröffnungen 16 in die Bevorratungskammer 10. Infolge der Entzündung des Brenngranulats 11 bilden sich Verbrennungsgase, die in der Flammenkammer 12 unter Zufuhr von durch den zweiten Zuluftkanal 24 einströmender Sekundärluft 26 und Ausbildung einer Flamme 27 verbrennen. Die entstehenden Brenngase entweichen aus der Flammenkammer 12 über die Öffnung 23.
  • Sobald das Brenngranulat 11 entflammt ist und zuverlässig brennt, wird der erste Zuluftkanal 19 über einen nicht dargestellten Verschlusskörper abgesperrt und die Zufuhr von Primärluft 25 in die Bevorratungskammer 10 unterbunden beziehungsweise extrem reduziert. Sodann erfolgt in der Bevorratungskammer 10 die sogenannte Pyrolyse bzw. Entgasung des organischen Brenngranulats 11 unter Sauerstoffausschluss bzw. extremer Sauerstoffarmut. Während der Pyrolyse wird energiereiches Pyrolysegas freigesetzt, welches durch die Durchlassöffnung 14 aus der Bevorratungskammer 10 in die Flammenkammer 12 tritt und dort mit der zuströmenden Sekundärluft 26 vermischt wird und abbrennt. Während des Abbrands hat die Flamme 27 - abhängig vom Sauerstoffanteil - eine rote, gelbe bzw. orangene Farbe.
  • In der Bevorratungskammer 10 bildet sich während der Pyrolyse ein granularer Zwischenstoff. Der granulare Zwischenstoff ist typischerweise äußerlich schwarz und hat weiterhin zumindest näherungsweise die ursprüngliche Form des Brenngranulats 11.
  • Im Anschluss an die Pyrolyse, welche eine erste thermische Verwertungsphase bildet, wird in einer zweiten thermischen Verwertungsphase die Zufuhr von Primärluft 25 zur Bevorratungskammer 10 wieder hergestellt. Infolge der Luftzufuhr wird der granulare Zwischenstoff in der Bevorratungskammer 10 verbrannt. Aufgrund des Sauerstoffüberschusses bildet sich in der Flammenkammer 12 eine im Wesentlichen blau brennende Flamme 27 aus.
  • Abhängig von der Menge an Brenngranulat 11 variiert die Dauer der ersten thermischen Verwertungsphase und der zweiten Verwertungsphase. Bei Verwendung von ca. 10 Litern Brenngranulat 11 erstreckt sich die erste thermische Verwertungsphase der Pyrolyse über etwa 2 bis 2,5 Stunden und der Abbrand in der zweiten thermischen Verwertungsphase über etwa 90 Minuten.
  • Die Bevorratungskammer 10 nach Figur 1 ist Teil eines Bevorratungseinsatzes 30, wie in Figur 2 dargestellt ist. Der Bevorratungseinsatz 30 dient insbesondere als Nachrüstsatz für konventionelle Kaminöfen, welche zur Verbrennung von Stückholz oder dergleichen ausgebildet sind und einen entsprechend großen, nicht unterteilten Brennraum 5 aufweisen. Die Geometrie und insbesondere die Außenabmessungen der Bevorratungseinsatzes 30 sind so gewählt, dass sich der Bevorratungseinsatz 30 durch die in dem Gehäuse 1 typischerweise vorgesehene Öffnung 2 bei geöffneter Schließeinheit 3 einsetzen lässt. Der Bevorratungseinsatz 30 weist die durch den Scheibenkörper 13, die dem Scheibenkörper 13 gegenüberliegende Grundseite 15, die Vorderseite 22, die Rückwand 20 und die Seitenwände 21 begrenzte Bevorratungskammer 10 auf. Ferner umfasst der Bevorratungseinsatz 30 den ersten Zuluftkanal 19 insofern, als dass der Zuluftkanal 19 nach dem Einsetzen des Bevorratungseinsatzes 30 in dem Brennraum 5 als zusätzliche Mantelseiten durch die Schamotterückwand 7 und den Schamotteboden 6 begrenzt und ausgebildet wird. Vorliegend ist der erste Zuluftkanal 19 insofern rückwärtig und nach unten unverschlossen ausgebildet, während er in Richtung einer zu der Front des Bevorratungseinsatzes 30 gerichteten Vorderseite, im Bereich der beiden Seitenwände 21 und nach oben durch die Wandungen des Bevorratungseinsatzes 30 begrenzt ist. Die Zufuhröffnungen 16 in der Grundseite 15 sind derart dimensioniert, dass das Brenngranulat 11 sicher in der Bevorratungskammer 10 gehalten wird und durch die Zufuhröffnungen 16 nicht in den ersten Zuluftkanal 19 bzw. auf den Schamotteboden 6 gelangen kann.
  • Abhängig von der konkreten Bauform und Ausgestaltung des für den Bevorratungseinsatz 30 vorgesehenen Kaminofens kann die Primärluft 25 der Bevorratungskammer 10 auf unterschiedliche Weise zugeführt werden. Beispielsweise kann die Primärluft 25 statt über den Frischluftkanal 17 unmittelbar von unten zugeführt werden. Insofern kann der Bevorratungseinsatz 30 - wie in Figur 3 dargestellt - eine modifizierte Geometrie erhalten, bei der auf die Ausbildung des rückwärtigen Abschnitts des ersten Zuluftkanals 19 verzichtet wird und die Primärluft 25 unmittelbar von unten zugeführt wird. Weiter kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 1 des Kaminofens eine rückwärtige Öffnung aufweist und die Primärluft 25 dem Bevorratungseinsatz 30 von hinten zuströmt. In diesem Fall kann der Bevorratungseinsatz 30 nach Figur 2 Verwendung finden. Alternativ kann die Primärluft 25 den Bevorratungseinsatz 30 seitlich anströmen. Insofern kann der erste Zuluftkanal 19 sich entlang einer Seitenwand 21 und der Grundseite 15 des Bevorratungseinsatzes 30 erstrecken, vergleiche Figur 4.
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel des Bevorratungseinsatzes 30 nach Figur 5 umfasst eine geschlossen ausgebildete Grundseite 15. Die Zuführöffnungen 16 für die Primärluft 25 sind benachbart zu der Grundseite 15 in der Rückwand 20 und den gegenüberliegenden Seitenwänden 21 der Bevorratungskammer 10 ausgebildet. Durch die modifizierte Gestaltung des Bevorratungseinsatzes 30 mit der geschlossen ausgebildeten Grundseite 15 wird insbesondere verhindert, dass Asche oder andere Brennrückstände beim Entnehmen des Bevorratungseinsatzes 30 aus dem Brennraum 5 entweichen und die Umgebung des Kaminofens verschmutzen. Gleichwohl kann die Primärluft 25 dem Brenngranulat 11 im Bereich der Grundseite 15 zugeführt und ein gleichmäßiger, energetisch hochwertiger Abbrand des Brenngranulats 11 gewährleistet werden.
  • Gleiche Bauteile und Bauteilfunktionen sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kaminofens. Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel des Kaminofens ist statt eines Bevorratungseinsatzes 30 eine in dem Gehäuse 1 des Kaminofens fest verbaute Bevorratungskammer 10 unterhalb der Flammenkammer 12 in dem Brennraum 5 angeordnet. Unterhalb der Bevorratungskammer 10 befindet sich ein Aschebehälter 35, in dem gebildete Verbrennungsrückstände aufgefangen werden. Die Rückstände nach der Verbrennung des granularen Zwischenstoffs sind derart klein, dass sie durch die Zufuhröffnungen 16 in der Grundseite 15 der Bevorratungskammer 10 fallen. Der Aschebehälter 35 kann über eine zweite Gehäuseöffnung 36 entnommen werden.
  • Oberhalb des Brennraums 5 ist ein nach Art eines Steins ausgebildeter Wärmespeicher 37 angeordnet. Der Wärmespeicher 37 dient dazu, der durch die Öffnung 23 in Richtung des Abluftkanals 38 strömenden Abluft zusätzlich Wärme zu entziehen und zu speichern. Die in dem Wärmespeicher 37 gespeicherte Wärme wird über das Gehäuse 1 an die Umgebung abgegeben, insbesondere nachdem die zweite thermische Verwertungsphase beendet ist. Insofern kann die Effizienz des Kaminofens durch das Vorsehen des Wärmespeichers 37 weiter verbessert und die Nutzungsdauer verlängert werden. Die Abgabe der Wärme von dem Wärmespeicher 37 kann sich über mehrere Stunden erstrecken.
  • Während des Betriebs strömt die Primärluft 25 über den rückwärtigen Frischluftkanal 17 und den ersten Zuluftkanal 19 von der Grundseite 15 durch die Zufuhröffnungen 16 in die Bevorratungskammer 10. Die Sekundärluft 26 gelangt über eine Lufteinlassöffnung 39, welche oberhalb der Schließeinheit 3 an dem Gehäuse 1 vorgesehen ist, in die Flammenkammer 12. Der zweite Zuluftkanal 24 erstreckt sich insofern im vorderen Bereich des Gehäuses 1. Der ebenfalls scheibenförmig ausgebildete Trennkörper 13 zwischen der Bevorratungskammer 10 und der Flammenkammer 12 weist vorliegend zwei Durchlassöffnungen 14 auf. Durch beide Durchlassöffnungen 14 können Gase aus der Bevorratungskammer 10 in die Flammenkammer 12 strömen. Insofern ergibt sich ein individuelles, verändertes Flammenbild sowohl in der ersten als auch in der zweiten thermischen Verwertungsphase.
  • Umfangreiche Versuche des Anmelders haben gezeigt, dass eine Schrägstellung des Scheibenkörpers 13, welcher in Richtung der Durchlassöffnung 14 ansteigt, eine besonders vorteilhafte thermische Verwertung ermöglicht. Insbesondere ist ein Anstellwinkel 40 kleiner als 30°. Bevorzugt liegt der Anstellwinkel zwischen 2° und 20° und besonders bevorzugt im Bereich von 8° +/- 5° gegenüber der Horizontalen günstig. Hierdurch wird zum einen die Sekundärluft 26 in Richtung der Durchlassöffnung 14 umgelenkt und im Bereich des Scheibenkörpers 13 vorgewärmt. Zum anderen ergibt sich eine gute Durchmischung von Sekundärluft 26 und den aus der Bevorratungskammer 10 in die Flammenkammer 12 einströmenden Gasen. Weiter wird verhindert, dass insbesondere während der ersten thermischen Verwertungsphase störende Sekundärluft 26 in die Bevorratungskammer 10 einströmt, beziehungsweise dem Eindringen von Sekundärluft 26 in die Bevorratungskammer 10 wird entgegengewirkt.
  • Die an dem Scheibenkörper 13 vorgesehene Durchlassöffnung 14 kann eine beliebige Position haben. Es ist nicht zwingend, dass die Durchlassöffnung 14 benachbart zu den seitlichen Wandungen (Schamotterückwand 7, Schamotteseitenwand 8) angeordnet ist.
  • Nach einer alternativen kann der Scheibenkörper 13 mehrteilig ausgebildet sein kann. Die einteilige Scheibengeometrie nach den Figuren 1 bis 6 ist insofern exemplarisch.
  • Die Figuren 7 bis 10 zeigen alternative Ausführungsformen des Trennkörpers 13 und der Durchlassöffnung 14. Nach Figur 7 ist der Scheibenkörper 13 als ein quadratischer Scheibenkörper 13 und die Durchlassöffnung 14 als eine linienförmige Durchlassöffnung 14 ausgebildet, welche sich über eine gesamte Breite des Scheibenkörpers 13 erstreckt.
  • Figur 8 zeigt, dass beispielsweise zwei Durchlassöffnungen 14 vorgesehen sein können, welche oval ausgebildet sind. Die Durchlassöffnungen 14 können grundsätzlich eine beliebige Geometrie aufweisen und beispielsweise sonnenartig gestaltet werden. Ebenso ist vorstellbar, den Durchlassöffnungen 14 eine Flammenform zu geben.
  • Nach Figur 9 ist vorgesehen, dass die Durchlassöffnung 14 in einem oberen, im montierten Zustand der Schamotterückwand 7 zugewandten Bereich des Trennkörpers 13 ausgebildet ist. Die Durchlassöffnung 14 ist dann unmittelbar benachbart zu der Schamotterückwand 7 vorgesehen. Die Sekundärluft 26 überströmt insofern, bevor sie im Bereich der Durchlassöffnung 14 mit den durchtretenden Gasen vermischt wird, den gesamten Scheibenkörper 13 und wird entsprechend stark vorgewärmt.
  • Figur 10 macht deutlich, dass die erfinderische Idee unabhängig von der Geometrie des Kaminofens nicht nur bei im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt, sondern - wie hier dargestellt - auch bei einem kreisförmigen Querschnitt des Kaminofens realisiert werden kann. De Scheibenkörper 13 hat insofern eine Kreisform, wobei die Durchlassöffnung 14 sichelartig an einem oberen Randbereich des Scheibenkörpers 13 ausgebildet ist.
  • Selbstverständlich können auch andere als im Wesentlichen rechteckige bzw. runde Kaminöfen-Querschnittsformen ausgebildet werden. Beispielsweise kann der Kaminofen im Querschnitt oval oder dreieckig realisiert werden.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß Figur 11 weist einen Bevorratungseinsatz 30 auf, der in dem Brennraum 5 vorgesehen ist und der über einen rückwärtigen Frischluftkanal 17 und den ersten Zuluftkanal 19 von der Grundseite 15 her mit Primärluft 25 versorgt wird. In dem Bevorratungseinsatz 30 sind nunmehr zwei Bevorratungskammern 45, 46 vorgesehen. Die Bevorratungskammern 45, 46 sind über eine thermisch isolierte Zwischenwand 47 voneinander getrennt und jeweils zur Aufnahme von Brenngranulat 11 ausgebildet. Der ersten, größeren Bevorratungskammer 45 ist als Trennkörper ein erster Scheibenkörper 48 zugeordnet, wobei eine Durchlassöffnung 49 zur Flammenkammer 12 benachbart zur Schamotterückwand 7 des Kaminofens ausgebildet ist. Der Scheibenkörper 48 ist als ein entnehmbarer Scheibenkörper ausgebildet, der zur Befüllung der ersten Bevorratungskammer 45 mit Brenngranulat 11 entnommen und während des Betriebs eingesetzt wird. Eine zweite, kleinere Bevorratungskammer 46 ist vor der ersten Bevorratungskammer 45 und benachbart zu dem Scheibenelement 4 vorgesehen. Ein zwischen der zweiten Bevorratungskammer 46 und der Flammenkammer 12 vorgesehener zweiter Trennkörper 50 ist ebenfalls scheibenförmig ausgebildet und schwenkbar gehalten. Eine entsprechende Lagerung des zweiten Scheibenkörpers 50 erfolgt im Bereich der Zwischenwand 47. Zur Befüllung der zweiten Bevorratungskammer 46 mit dem Brenngranulat 11 kann der zweite Scheibenkörper 50 in Richtung des ersten Scheibenkörpers 48 weggeklappt bzw. verschwenkt werden. Eine die zweite Bevorratungskammer 46 mit der Flammenkammer 12 verbindende zweite Durchlassöffnung 51 ist nahe dem Scheibenelement 4 ausgebildet.
  • Beim Betrieb des Kaminofens wird zunächst über ein Anbrandhilfsmittel das Brenngranulat 11 in der ersten Bevorratungskammer 45 unter maximaler Primärluft-Zufuhr entzündet. Nach dem Anbrennen wird wie gehabt die Zufuhr der Primärluft 25 unterbunden, sodass bei der ersten thermischen Verwertungsphase die Pyrolyse in der ersten Bevorratungskammer 45 und der Abbrand der energiereichen Pyrolysegase in der Flammenkammer 12 erfolgt. Anschließend wird unter maximaler Primärluft-Zufuhr der granulare Zwischenstoff, welcher sich als Produkt der Pyrolyse in der ersten Bevorratungskammer 45 gebildet hat, in der zweiten thermischen Verwertungsphase verbrannt. Infolge der während der Pyrolyse bzw. des Abbrands des granularen Zwischenstoffs entstehenden Wärme erfolgt eine Selbstentzündung des in der zweiten Bevortatungskammer 46 vorgesehenen Brenngranulats 11 im Bereich der zweiten Durchlassöffnung 51. Der Zeitpunkt der Selbstentzündung kann hierbei insbesondere konstruktiv variiert werden über die Größe und Lage der zweiten Durchlassöffnung 51, den Grad der thermischen Isolierung der beiden Bevorratungskammern 45, 46 im Bereich der Zwischenwand 47 sowie der Menge an Primärluft 25, welche der zweiten Bevorratungskammer 46 über die in der Grundseite 15 vorgesehen Zufuhröffnung 16 zugeführt wird.
  • Insgesamt gelingt es durch das Vorsehen von zwei Bevorratungskammern 45, 46, den Prozess der thermischen Verwertung des Brenngranulats 11 zeitlich zu strecken und zugleich die maximale Wärmeleistung zu begrenzen. Insofern wird über einen längeren Zeitraum Wärme an die Umgebung abgegeben.
  • Die Figuren 12 bis 14 zeigen weitere grundsätzliche Möglichkeiten zur Realisierung eines Kaminofens mit mehreren Bevorratungskammem. Beispielsweise kann nach Figur 12 vorgesehen sein, drei Bevorratungskammem 52, 53, 54 in einem Kaminofen mit im Wesentlichen quadratischem Querschnitt auszubilden. Wie dargelegt kann durch konstruktive Maßnahmen, insbesondere durch die Gestaltung des Trennkörpers und die Größe und Lage der Durchlassöffnungen der Zeitpunkt der Entzündung der in den Bevorratungskammern 52, 53, 54 bevorrateten Brenngranulats 11 variiert bzw. beeinflusst werden. In ähnlicher Weise kann gemäß Figur 13 eine Lösung mit vier Bevorratungskammern 52, 53, 54, 55 ausgebildet werden. Figur 14 zeigt abschließend, wie drei Bevorratungskammern 52, 53, 54 in einem im Querschnitt runden Kaminofen angeordnet werden können.
  • Figur 15 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Kaminofens. Hierbei ist die in dem Brennraum 5 angeordnete Bevorratungskammer 10 für das Brenngranulat 11 nach Art eines Ausschubs realisiert. Insofern kann die Brennkammer 10, insbesondere zum Befüllen derselben mit Brenngranulat 11 bzw. zum Säubern der Brennkammer 10 aus dem Gehäuse 1 herausgezogen werden. Die Brennkammer 10 ist hierzu mittels Teleskopschienen 58 an dem Gehäuse 1 befestigt. Beispielsweise kann der Scheibenkörper 13 abnehmbar gestaltet sein oder als ein klappbarer Scheibenkörper 13 verschwenkt gehalten werden, um das Befüllen bzw. Säubern der Bevorratungskammer 10 zu erleichtern.
  • Die Figuren 16 und 17 zeigen zwei alternative Ausführungsbeispiele der Bevorratungskammer 10, welche nach Art eines Bevorratungseinsatzes 30 ausgebildet ist. Jeweils finden sich die Scheibenkörper 13 gegenüber der Horizontalen geneigt angestellt. Die Durchlassöffnung 14, über welche Gase von der Bevorratungskammer 10 in die Flammenkammer 12 gelangen, findet sich hierbei so positioniert, dass die Gase entlang des Scheibenkörpers 13 geführt in Richtung der Durchlassöffnung 14 gelangen. Die Durchlassöffnung 14 befindet sich hierbei jeweils an einem oberen Punkt der Bevorratungskammer 10. Der Scheibenkörper 13 hat eine Doppelfunktion. Er dient zum einen zum Trennen der Bevorratungskammer 10 von der Flammenkammer 12. Zum anderen führt der Scheibenkörper 13 die Gase in Richtung der Durchlassöffnung 14.
  • Gemäß der Figuren 18 und 19 umfasst der Bevorratungseinsatz 30 zwei Bevorratungskammern 45, 46. Die zwei Bevorratungskammern 45, 46 sind durch eine thermisch isolierte Zwischenwand 47 voneinander getrennt. Jeder Bevorratungskammer 45, 46 ist ein Scheibenkörper 48, 50 mit einer Durchlassöffnung 49, 51 zugeordnet. Die Durchlassöffnung 49, 51 findet sich jeweils an einem oberen Punkt der Bevorratungskammern 45, 46. Die Scheibenkörper 48, 50 dienen insofern zum Trennen der Bevorratungskammern 45, 46 von der Flammenkammer 12. Zum anderen dienen die Scheibenkörper 48, 50 auch hier der Führung der in der Bevorratungskammer gebildeten Gase in Richtung der Durchlassöffnungen 49, 51. Der Scheibenkörper 50 der kleineren vorderen Bevorratungskammer 46 kann hierbei zum Befüllen der Bevorratungskammer 46 verschwenkt werden. Überdies kann eine Größe der Durchlassöffnung 51 verändert werden, indem der Scheibenkörper 50 zweiteilig ausgeführt ist und die zwei Teile 50.1, 50.2 des Scheibenkörpers 50 relativ zueinander verschieblich sind in Richtung der Erstreckungsebene 28 des Scheibenkörpers 50. Über die Position der Klappe 50 und die Größe der Durchlassöffnung 14 kann insbesondere der Zeitpunkt der Selbstzündung des in der zugeordneten zweiten Bevorratungskammer 46 vorgesehenen Brenngranulats 11. Hierbei erfolgt die Selbstzündung des Brenngranulats 11 infolge der hohen Temperaturen in der Flammenkammer 12 im Bereich der Durchlassöffnung 14, das heißt das Brenngranulat 11 wird von oben entzündet.
  • Unabhängig von den gezeigten Ausführungsbeispielen mit mehr als einer Bevorratungskammer 10, 45, 46 kann die Lage beziehungsweise die Position der Durchlassöffnung 13, 49, 51 frei bestimmt werden. Der Scheibenkörper 13, 48, 50 kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Vorteilhaft ist auch hier, den Scheibenkörper 13, 48, 50 gegenüber der Horizontalen wenigstens leicht geneigt vorzusehen und in Richtung der Durchlassöffnung 13, 49, 51 ansteigen zu lassen.
  • Ein fünftes Ausführungsbeispiel des Kaminofens nach den Figuren 20 und 21 verfügt über eine integrierte Bevorratungskammer 10. Die Bevorratungskammer 10 verzichtet auf separate Seitenwände. Der Brennraum 5 ist insofern lediglich durch den Scheibenkörper 13 mit der Durchlassöffnung 14 in die Bevorratungskammer 10 einerseits und die Flammenkammer 12 andererseits unterteilt. Die Primärluft 25 gelangt über den ersten Zuluftkanal 19 und eine Mehrzahl von in einer Wandung 59 des Brennraums 5 vorgesehene Ausnehmungen 18 in zwei durch U-förmige Profile gebildete Primärluftleitkanäle 60. Die Primärluftleitkanäle 60 sind in der Bevorratungskammer 10 auf gegenüberliegenden Seiten benachbart zu der Wandung 59 des Brennraums 30 vorgesehen. Die über die Ausnehmungen 18 zuströmende Primärluft 25 entweicht über zwei Aussparungen 61 der Leitkanäle 60. Die Aussparungen 61 sind hierbei benachbart zu einem Boden 62 des Brennraums 5 angeordnet. Insofern wird die Primärluft 25 dem Brenngranulat 11 wie gehabt von unten durch den beanstandet zum Boden 62 des Brennraums 5 vorgesehenen Lochboden 15 zugeführt.
  • Zwischen den Lochboden 15 der Bevorratungskammer 10 und dem Boden 62 des Brennraums 5 kein optional ein hier nicht dargestellter Aschebehälter 35 vorgesehen sein. Brennrückstände gelangen dann insbesondere über die Zuführöffnungen 16 des Lochbodens 16 aus der Bevorratungskammer 10 in den Aschebehälter 35.
  • Der zwischen der Bevorratungskammer 10 und der Flammenkammer 12 vorgesehene Scheibenkörper 13 ist gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet und ansteigend in Richtung der Durchlassöffnung 14 gestaltet. Er stützt sich in den Brennraum 5 auf einer Stirnseite der zwei Primärluftleitkanäle 60 ab. Der Scheibenkörper 13 kann beispielsweise als ein Glaskörper ausgebildet und lose auf die Leitkanäle 60 aufgelegt werden. Beispielsweise kann der Scheibenkörper 13 über nicht dargestellte Befestigungsmittel an den Leitkanälen 60 oder der Wandung 59 des Brennraums 5 festgelegt werden.
  • Die integrierte Gestaltung der Brennkammer 10 erlaubt eine sehr kompakte und konstruktiv besonders einfache Realisierung. Auf eine körperlich geschlossen ausgebildete Bevorratungskammer 10 wird verzichtet. Vielmehr dienen die Seitenwandung 59 und der Boden 62 des Brennraums 5 zugleich als Wandungen für die Bevorratungskammer 10.
  • Optional kann auf den Lochboden 15 verzichtet werden. Die Primärluft 25 gelangt dann über die Aussparungen 61 seitlich in die Bevorratungskammer. Selbstverständlich können mehr als zwei Primärluftleitkanäle 60 mit einer entsprechend großen Zahl von Aussparungen 61 vorgesehen werden.
  • Die anhand der Figuren diskutierten Ausführungsformen des Kaminofens können beispielsweise dahingehend variiert werden, dass eine kreisförmige oder zylinderförmige Öffnung 2 mit einem entsprechend geformten Schließelement 3 vorgesehen wird. Statt des in den verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellten Lochbodens 15 kann beispielsweise ein auf die Größe des Brenngranulats 11 abgestimmtes Kreuzgitter, ein Streckmetall, ein Drahtgewebe oder ein Rüttelrost vorgesehen werden. Die starre Stellung des Lochblechs 15 ist insofern lediglich exemplarisch. Der Brennraum 5 des Kaminofens ist lediglich beispielhaft mit Schamottesteinen verkleidet. Auf die Schamottesteine kann verzichtet werden. Die Wandungen des Brennraums 5 können insofern aus jeden anderen geeigneten temperaturstabilen und feuerfesten Werkstoff realisiert sein. Der Wärmespeicher 37 ist exemplarisch oberhalb der Flammenkammer 12 vorgesehen. Es kann vorgesehen sein, dass ein geeigneter Wärmespeicher oder ein Wärmetauscher, beispielsweise ein Wärmwasserkreislauf, zusätzlich oder einzig in dem Brennraum 5 beziehungsweise in der Flammenkammer 12 vorgesehen wird.
  • Lediglich exemplarisch sind die Ausführungsformen am Beispiel eines Kaminofens dargestellt. Grundsätzlich kann jede andere Form von Heizgerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein. Insbesondere können Speicherkaminöfen, Kamine allgemein, Heizkamine, Öfen sowie Einzelfeuerstätten oder Warmwasserheizungsanlagen ausgestaltet werden.

Claims (6)

  1. Betriebsverfahren für ein Brenngranulat-Heizgerät mit wenigstens einer Bevorratungskammer für das Brenngranulat (11) und mit einer zu der Bevorratungskammer benachbarten Flammenkammer, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
    - Vorbereitungsphase: die Bevorratungskammer (10, 45, 46, 52, 53, 54, 55) wird mit dem Brenngranulat (11) befüllt;
    - Anbrandphase: das bevorratete Brenngranulat (11) wird entzündet, indem unter Zufuhr von Primärluft (25) in die Bevorratungskammer (10, 45, 46, 52, 53, 54, 55) ein Anbrandhilfsmittel für das Brenngranulat (11) in die Bevorratungskammer (10, 45, 46, 52, 53, 54, 55) gegeben wird;
    gekennzeichnet durch:
    - erste thermische Verwertungsphase: nach dem Entzünden des Brenngranulats (11) mittels des Anbrandhilfsmittels wird die Primärluft-Zufuhr unterbrochen, wobei infolge von Prozesswärme das Brenngranulat (11) unter Freisetzung von Gasen in einen granularen Zwischenstoff umgesetzt wird und die freigesetzten Gase über eine die Bevorratungskammer (10, 45, 46, 52, 53, 54, 55) mit der Flammenkammer (12) verbindene Durchlassöffnung (14, 49, 51) in die Flammenkammer (12) gelangen und dort unter Zugabe von Sekundärluft (26) verbrennen; und
    - zweite thermische Verwertungsphase: nach der Umwandlung von Brenngranulat (11) in den granularen Zwischenstoff wird der granulare Zwischenstoff unter Zugabe von Primärluft (25) in der Bevorratungskammer (10, 45, 46, 52, 53, 54, 55) verbrannt.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite thermische Verwertungsphase beginnt, nachdem wenigstens die Hälfte des Brenngranulats (11) und bevorzugt mehr als 80 % des Brenngranulats (11) in den granularen Zwischenstoff umgesetzt sind.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite thermische Verwertungsphase eingeleitet wird, indem während der Umsetzung des Brenngranulats (11) in den granularen Zwischenstoff die Zufuhr von Primärluft (25) wieder hergestellt oder erhöht wird.
  4. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbrandhilfsmittel durch die zwischen der Bevorratungskammer (10, 45, 46, 52, 53, 54, 55) und der Flammenkammer (12) vorgesehene Durchlassöffnung (14, 49, 51) auf das Brenngranulat (11) gegeben wird.
  5. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der ersten thermischen Verwertungsphase ein Abbrand der freigesetzten Gase in der Flammenkammer (12) gelb- und/oder orange- und/oder rotfarbene Flammen (27) gebildet werden und/oder dass in der zweiten thermischen Verwertungsphase in der Flammenkammer (12) blaufarbene Flammen (27) gebildet werden.
  6. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten thermischen Verwertungsphase die Sekundärluft (26) in die Flammenkammer (12) zugeführt wird.
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