EP2775209A1 - Ofen - Google Patents

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Publication number
EP2775209A1
EP2775209A1 EP14000810.3A EP14000810A EP2775209A1 EP 2775209 A1 EP2775209 A1 EP 2775209A1 EP 14000810 A EP14000810 A EP 14000810A EP 2775209 A1 EP2775209 A1 EP 2775209A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
secondary air
air
air supply
rear wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14000810.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Stefan Riener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2775209A1 publication Critical patent/EP2775209A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B5/00—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges
    • F24B5/02—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves
    • F24B5/021—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves combustion-air circulation
    • F24B5/025—Supply of secondary air for completing combustion of fuel

Definitions

  • the present invention relates generally to furnaces for heat generation, and more particularly to a furnace for generating heat with a secondary air duct and a method of controlling such a furnace.
  • stoves for heat generation which are particularly suitable for the combustion of wood, such as logs or pellets.
  • Such ovens are typically also used in living quarters, e.g. set up in the form of a stove.
  • known wood stoves have only user-adjustable flaps or sliders to control the air supply, which is inefficient and cumbersome for the user. This typically means that such flaps or slide is not changed during the firing process in the wood stove, but they remain in one position. As a result, optimal combustion is not guaranteed.
  • a heater with a manual supply air control device has a primary air opening and a secondary air opening.
  • a secondary air channel is connected, which runs at a rear side of the heater and is designed as a separate channel.
  • the width of the secondary air duct substantially corresponds to the width of the secondary air opening and is many times smaller than the width of the rear side of the heating device.
  • the object of the present invention is to provide an improved furnace for heat generation, in particular a wood-burning stove such as a log-burning stove or pellet stove, and an improved control method for an oven.
  • the present invention provides a furnace for heat generation, in particular a wood-burning stove, such as a log-burning stove or pellet stove, in accordance with independent claim 1.
  • a furnace for heat generation in particular a wood-burning stove, such as a log-burning stove or pellet stove, in accordance with independent claim 1.
  • the present invention provides a method for controlling a furnace for heat generation, in particular a furnace according to the first aspect.
  • FIG. 1 to 4 an embodiment of a wood oven 1 in accordance with the present invention is illustrated. Before a detailed description follows first general explanations to the embodiments and their advantages.
  • the embodiments relate to a furnace for heat generation, which is designed to burn a fuel in a combustion chamber.
  • fuels which are made of biomass, but also fuels such as gas, oil, lignite, wood or hard coal and the like.
  • a wood-burning stove such as e.g. a log wood stove or a pellet stove, which is designed, for example, as a wood-burning stove, tiled stove or the like, and can typically be set up in a living room.
  • a furnace for heat generation in particular a wood-burning stove, such as a logwood stove or pellet stove, comprises a combustion chamber with a rear wall and two side walls. Compared to the rear wall of the combustion chamber is typically closed with an oven door.
  • the side and / or back wall of the furnace may be made of various materials typical of furnaces (e.g., sheet metal, cast iron, etc., as well as a cladding with firebricks or the like inside).
  • the present invention is not limited to a particular material configuration of the back wall or the side wall.
  • the furnace includes a secondary air passage for supplying secondary air into the combustion chamber.
  • the secondary air channel is disposed on the rear wall or on one of the side walls and extends across the width thereof, i. the width of the rear wall or the respective side wall to which it is arranged.
  • the secondary air channel may preferably extend over the entire or almost entire width of the rear wall or side wall on which it is arranged, whereby almost the entire width is to be understood as meaning at least 75% of the entire width.
  • the secondary air channel may extend over at least 50% of the entire width of the rear wall or side wall on which it is disposed.
  • the secondary air duct is designed such that the air guided through it through the heat radiation radiated from the combustion chamber is heated and the air present in the secondary air channel forms a heat insulation layer for the rear wall or the side wall on which the secondary air duct is arranged.
  • the secondary air duct to perform two functions. He directs the secondary air into the combustion chamber and by the spatial extent over the (at least almost all) width of the rear wall or the side wall to which it is arranged, the (secondary) air in it forms a heat insulating layer, the rear wall or the side wall on which it is arranged, thermally insulated.
  • the secondary air channel Due to the expansion of the secondary air channel across the (entire) width of the rear wall or side wall to which it is arranged, the secondary air channel may be flat, i. with a shallow depth, be formed. Accordingly, little space can have such an oven.
  • a portion of the secondary air passage is formed by the rear wall and the side wall to which it is disposed. This can save material, as, for example, sheets are needed essentially only for three sides of the secondary air duct and for an upper and lower end of the secondary air duct.
  • the secondary air channel is at least partially made of a heat-insulating material and / or has inside a material that reflects heat radiation to enhance the heat-insulating effect of the air layer contained in the secondary air channel.
  • the secondary air is directed in some embodiments from above into the combustion chamber to provide oxygen for the combustion of flue gases in the combustion chamber.
  • the secondary air may also be used (partially) as a disc purging air, the secondary air flowing down a disc from an oven door from top to bottom and thereby flushing the disc.
  • the combustion chamber of the furnace for generating heat may additionally have a tertiary air supply through the air the secondary air duct is guided into the combustion chamber.
  • the tertiary air can be used to further improve the mixing of flue gases with air (oxygen) in the combustion chamber.
  • the tertiary air opening is mounted at a height such that the tertiary air is supplied to a certain height of a flame in the combustion chamber, as would typically be expected.
  • the furnace for generating heat may additionally have a tertiary air supply device for controlling the supply of tertiary air into the combustion chamber.
  • the tertiary air supply device may be configured to control the supply of the tertiary air in dependence on a combustion parameter and / or it is adapted to control the tertiary air supply by manual adjustment.
  • the Tertiär Kunststoffzucht Kunststoff can be electrically operated accordingly. It can have a lifting magnet and a pin with a plate section. The solenoid is operable to displace the stylus and thus the disc portion in the direction of the tertiary air port or away from the tertiary air port. The lifting magnet can move the pin with the plate section so far that the plate section closes the tertiary air opening (completely) and thus prevents the supply of tertiary air.
  • Some embodiments relate to a method for controlling a furnace for heat generation, in particular a furnace, as described above.
  • the furnace includes a primary air supply, a secondary air supply and a tertiary air supply, also described above.
  • the method comprises detecting at least one parameter that is characteristic of a burning process in the combustion chamber of the furnace.
  • the parameter may characterize the oxygen content, the carbon dioxide content or the carbon monoxide content in the flue gas produced by the firing process or a firing temperature.
  • the detected parameter is analyzed and the tertiary air supply, and in some embodiments also the primary air supply and the secondary air supply, is controlled in dependence on the analysis result of the detected parameter.
  • the detection of the parameter is carried out by appropriately designed means which are arranged, for example, in the combustion chamber or in a flue gas duct of the furnace.
  • the combustion is incomplete, and consequently, oxygen delivery through the tertiary air port may increase combustion quality.
  • An incomplete combustion can be detected via a residual oxygen content in the flue gas and / or based on the carbon dioxide content and / or on the basis of the carbon monoxide content in the flue gas.
  • a firing temperature which is measured, for example, in the combustion chamber above the flame, be closed to the quality of combustion and as a measure, the supplied tertiary air can be increased or decreased.
  • the tertiary air supply may be controlled in response to a combustion duration of combustion in the combustion chamber and the sensed parameter is characteristic of the combustion duration.
  • combustion especially of wood, such as logs or pellets, has different firing phases occurring at different times (e.g., a firing phase and a stable firing phase). Depending on the firing phase, it may be favorable to supply more, less or no tertiary air.
  • the control of the tertiary air supply takes place as a function of the burning time and the associated burning phase.
  • combustion may be optimized by controlling the supply of primary, secondary, and tertiary air.
  • a furnace controller for controlling a furnace for generating heat as described above, wherein the controller is adapted to carry out the method described above.
  • a controller may include a microprocessor and a (working) memory in which a control program is stored, which causes the microprocessor to perform the corresponding method steps.
  • Thresholds for the analysis of the detected parameters can also be stored in the memory.
  • a detected parameter may be compared in the analysis of the detected parameter with an associated stored threshold value. For example, if the detected parameter is above the threshold value, then tertiary air is supplied; if it is below, no tertiary air is supplied. Similarly, the supply of primary air and / or secondary air can be controlled.
  • the analysis of the detected parameter also includes, for example, a time profile of the detected parameter or other more complex analysis methods.
  • FIG. 1 to 4 These illustrate an embodiment of a wood stove 1, which is adapted for the combustion of firewood.
  • the wood stove 1 has an oven door 9, which is partially formed by means of a glass sheet, and two side walls 3a and 3b (s. Fig. 3 and 4 ) and a rear wall 3 c, which together define a combustion chamber 2.
  • To set up the wood stove 1 has a stand 17 which is connected to the combustion chamber 2 and a bottom plate 18.
  • a secondary air duct 4 is attached, which extends over the entire width of the rear wall 3 c.
  • the secondary air channel 4 directs air from an air supply control device 10, which is arranged below the combustion chamber 2, past the rear wall 3c upwards.
  • a secondary air duct 6 is arranged, which directs the secondary air from the secondary air duct 3c through an upper opening 25 and via a guide plate 21 to the inner side 22 in the upper region of the oven door 9.
  • the secondary air duct 6 extends obliquely in an upper region of the combustion chamber 2 and connects the upper end of the secondary air duct 4 with the guide plate 21.
  • the secondary air duct 4 has a rear wall 5, which runs essentially parallel to the rear wall 3c of the combustion chamber 2, two side walls and one upper and one end. Accordingly, the secondary air duct 4 is closed except for an opening to the air supply control device 10 and an opening 20 to the secondary air duct 6 and so far forms a sealed cavity 15 is guided in the secondary air.
  • the secondary air channel 4 is arranged directly on the rear wall 3c, so that a wall of the secondary air channel 4 is formed by the rear wall 3c.
  • the secondary air duct may also have an object wall.
  • the secondary air guided through the secondary air passage 4 is heated due to the heat radiation radiated from the back wall 3c of the combustion chamber 2, at the same time the secondary air in the secondary air passage 4 forms a heat insulating layer and insulates the back wall 3c of the combustion chamber 2 from heat loss curb.
  • the secondary air is heated on its way through the secondary air duct 4 and the secondary air duct 6, it is typically still colder than the mixture of air and flue gas in the combustion chamber 2 after this heating, so it falls down on the inside 22 of the oven door in the combustion chamber 2 and in this way rinses the disc of the oven door 9.
  • the flue gases that arise during combustion in the combustion chamber 2 are discharged through a flue gas connection 19 on the top of the wood stove 1.
  • the secondary air is, as already indicated above, introduced via an air supply control device 10 in the secondary air channel 4.
  • the air supply control device 10 has a supply air connection 11 via the supply air 12 flows into the air supply control device 10.
  • the supply air 12 may be fresh air from outside the site of the wood stove 1 and / or removed from the ambient air of the wood stove 1.
  • the air supply control device 10 distributes the supply air 12 to a primary air opening 13 and a secondary air opening 14. From the primary air opening 13, the primary air flows through an area below the combustion chamber and then through a grate 16 which is arranged at the bottom of the combustion chamber 2.
  • the secondary air flows through the secondary air opening 14 into the secondary air channel 4.
  • the air supply control device 10 has a primary air flap 23 (FIG. Fig. 3 ) and a secondary air damper 24 (FIG. Fig. 3 ). Depending on the position of the primary air flap 23 or the secondary air flap 24, more or less primary air / secondary air passes through the primary air opening 13 or the secondary air opening 14.
  • the wood burning stove 1 also has a tertiary air supply formed by a tertiary air opening 7 in the back wall 3c.
  • the tertiary air opening 7 is arranged so that secondary air from the secondary air passage 4 can flow through the tertiary air opening 7 into the combustion chamber 2 and forms a small tertiary air passage connecting the combustion chamber 2 and the secondary air passage 3 with each other.
  • a tertiary air supply device 8 is provided, which comprises a lifting magnet, which in turn can move a pin 8a with a plate section 8b attached thereto.
  • the plate portion 8b has a diameter larger than the diameter of the tertiary air opening 7, so that the tertiary air opening 7 is closed when the plate portion 8b abuts against it.
  • the tertiary air serves to improve the combustion in the combustion chamber 2, by flue gases with tertiary air and the oxygen contained therein be mixed.
  • the tertiary air supply is controlled by a control of the tertiary air supply device 8 in accordance with the optimization of combustion taking place in the combustion chamber 2 (the control itself is not shown in the figures).
  • FIG. 5 A method for controlling the supply of the tertiary air of the wood stove 1 is in Fig. 5 illustrated.
  • a parameter is detected which is characteristic of a burning process in the combustion chamber of the furnace.
  • a parameter characterizes, for example, the oxygen content, the carbon dioxide content or the carbon monoxide content in the flue gas produced by the combustion process or a firing temperature.
  • the parameter is detected by a corresponding means (e.g., a lambda probe in the flue gas port or the like).
  • the detected parameter is analyzed.
  • the analysis may, for example, include a comparison with a threshold, as has already been explained above.
  • the tertiary air supply is controlled by setting the solenoid 8a of the tertiary air supply 8 to a position that causes more or less or no tertiary air to flow through the tertiary air port 7.
  • not only the supply of the tertiary air, but also the supply of the primary air and / or secondary air is controlled via control of the air supply control device 10 depending on the analysis result of the detected parameter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Wärmeerzeugung, insbesondere Holzofen, wie Scheitholzofen oder Pelletofen, der umfasst: einen Brennraum (2) mit einer Rückwand (3c) und zwei Seitenwänden (3a, 3b); und einen Sekundärluftkanal (4) zum Zuführen von Sekundärluft in den Brennraum (2), wobei der Sekundärluftkanal (4) an der Rückwand (3c) oder an einer der Seitenwände (3a, 3b) angeordnet ist und sich über die Breite der Rückwand (3c) bzw. der Seitenwand (3a, 3b) erstreckt, sodass die durch den Sekundärluftkanal (4) geführte Luft durch die von dem Brennraum (2) abgestrahlte Wärmestrahlung erwärmt wird und die in dem Sekundärluftkanal (4) vorhandene Luft eine Wärmeisolationsschicht für die Rückwand (3c) bzw. die Seitenwand (3a, 3b) bildet.

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Öfen zur Wärmeerzeugung und insbesondere auf einen Ofen zur Wärmeerzeugung mit einem Sekundärluftkanal und ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Ofens.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Es sind allgemein Öfen zur Wärmeerzeugung bekannt, die insbesondere zur Verbrennung von Holz, wie Scheitholz oder Pellets, geeignet sind. Solche Öfen werden typischerweise auch in Wohnräumen, z.B. in der Form eines Kaminofens aufgestellt.
  • Da der Aufstellbereich für solche Öfen oftmals-begrenzt ist, ist es wünschenswert, dass solche Öfen möglichst kompakt gebaut sind. Diesem Wunsch ist das Bestreben entgegengerichtet, immer mehr Komfortunktionen in solche Öfen einzubauen, wie bspw. eine Scheibenluftspülung, bei der Sekundärluft an einer Glasscheibe einer Ofentür entlangfließt und so eine Verschmutzung der Glasscheibe durch Brandrückstände verringert. Außerdem gibt es den Wunsch auch bei Holzöfen, die wie Kaminöfen insbesondere auch in Wohnräumen aufgestellt werden, die Verbrennung durch entsprechende Regelung der Luftzufuhr zu optimieren und damit bspw. die Feinstaubbelastung und den Ausstoß von Stickoxiden zu verringern.
  • Typischerweise verfügen bekannte Holzöfen aber nur über vom Benutzer mechanisch einstellbare Klappen oder Schieber, um die Luftzufuhr zu regeln, was ineffizient und für den Benutzer mühsam ist. Dies führt typischerweise dazu, dass solche Klappen oder Schieber nicht während des Brennvorgangs im Holzofen verändert wird, sondern diese in einer Stellung verbleiben. Dadurch ist eine optimale Verbrennung nicht gewährleistet.
  • Aus der Offenlegungsschrift EP 2 495 497 A2 ist eine Heizeinrichtung mit einer manuellen Zuluftsteuervorrichtung bekannt. Die Zuluftsteuervorrichtung hat eine Primärluftöffnung und eine Sekundärluftöffnung. Mit der Sekundärluftöffnung ist ein Sekundärluftkanal verbunden, der an einer Rückseite der Heizeinrichtung verläuft und als eigenständiger Kanal ausgebildet ist. Die Breite des Sekundärluftkanals entspricht im Wesentlichen der Breite der Sekundärluftöffnung und ist um ein Vielfaches kleiner als die Breite der Rückseite der Heizeinrichtung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Ofen zur Wärmeerzeugung, insbesondere Holzofen, wie Scheitholzofen oder Pelletofen, und ein verbessertes Steuerverfahren für einen Ofen zur Verfügung zu stellen.
    • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Nach einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Ofen zur Wärmeerzeugung, insbesondere Holzofen, wie Scheitholzofen oder Pelletofen, in Übereinstimmung mit dem unabhängigen Anspruch 1 bereit. Nach einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Ofens zur Wärmeerzeugung, insbesondere eines Ofens nach dem ersten Aspekt, bereit.
  • Weiter Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
    • Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Holzofens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in einer vertikalen Querschnittsansicht veranschaulicht;
    • Fig. 2 den Holzofen in einer dreidimensionalen Teilschnittansicht zeigt;
    • Fig. 3 den Holzofen in einer weiteren dreidimensionalen Schnittansicht darstellt;
    • Fig. 4 den Holzofen in einer dreidimensionalen horizontalen Schnittansicht darstellt; und
    • Fig. 5 ein Verfahren zur Steuerung der Tertiärluftzufuhr des Holzofens der Fig. 1 bis 4 veranschaulicht.
    BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • In den Fig. 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Holzofens 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Vor einer detaillierten Beschreibung folgen zunächst allgemeine Erläuterungen zu den Ausführungsbeispielen und deren Vorteile.
  • Die Ausführungsbeispiele betreffen einen Ofen zur Wärmeerzeugung, der dazu ausgelegt ist, einen Brennstoff in einem Brennraum zu verbrennen. Grundsätzlich kommen alle Arten von Brennstoffen Betracht, die aus Biomasse hergestellt sind, aber auch Brennstoffe wie Gas, Öl, Braun-, Holz- oder Steinkohle und dergleichen.
  • Die weitere Beschreibung betrifft insbesondere auch, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt sein soll, einen Holzofen, wie z.B. einen Scheitholzofen oder einen Pelletofen, der bspw. als Kaminofen, Kachelofen oder dergleichen ausgestaltet ist und typischerweise in einem Wohnraum aufstellbar ist.
  • In den Ausführungsbeispielen umfasst ein Ofen zur Wärmeerzeugung, insbesondere Holzofen, wie Scheitholzofen oder Pelletofen, einen Brennraum mit einer Rückwand und zwei Seitenwänden. Gegenüber der Rückwand ist der Brennraum typischerweise mit einer Ofentür verschließbar.
  • Die Seiten- und/oder Rückwand des Ofens kann aus verschiedenen Materialienhergestellt sein, wie sie für Öfen typisch sind (z.B. Metallblech, Gusseisen, etc., sowie innen eine Verkleidung mit Schamottesteinen oder dergleichen). Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine spezielle Materialausgestaltung der Rückenwand bzw. der Seitenwand eingeschränkt.
  • Außerdem umfasst der Ofen einen Sekundärluftkanal zum Zuführen von Sekundärluft in den Brennraum. Der Sekundärluftkanal ist an der Rückwand oder an einer der Seitenwände angeordnet und erstreckt sich über deren Breite, d.h. die Breite der Rückwand oder der jeweiligen Seitenwand, an der er angeordnet ist. Der Sekundärluftkanal kann sich bevorzugt über die gesamte oder nahezu gesamte Breite der Rückwand bzw. Seitenwand, an dem er angeordnet ist, erstrecken, wobei unter nahezu gesamte Breite mindestens 75% der gesamten Breite zu verstehen ist. Alternativ kann sich der Sekundärluftkanal über mindestens 50% der gesamten Breite der Rückwand bzw. Seitenwand, an dem er angeordnet ist, erstrecken. Bei manchen Ausführungsbeispielen gibt es auch mehr als einen Sekundärluftkanal und/oder der Sekundärluftkanal ist aufgeteilt, und die Sekundärluftkanäle verlaufen auch dann bevorzugt zumindest nahezu vollständig über wenigstens eine Seitenwand oder die Rückwand.
  • Der Sekundärluftkanal ist so ausgestaltet ist, dass die durch ihn geführte Luft durch die von dem Brennraum abgestrahlte Wärmestrahlung erwärmt wird und die in dem Sekundärluftkanal vorhandene Luft eine Wärmeisolationsschicht für die Rückwand bzw. die Seitenwand, an der der Sekundärluftkanal angeordnet ist, bildet.
  • Dadurch ist der Sekundärluftkanal in der Lage, zwei Funktionen zu erfüllen. Er leitet die Sekundärluft in den Brennraum und durch die räumliche Ausdehnung über die (zumindest nahezu gesamte) Breite der Rückwand bzw. der Seitenwand an der er angeordnet ist, bildet die in ihm befindliche (Sekundär-)Luft eine Wärmeisolationsschicht, die die Rückwand bzw. die Seitenwand an dem er angeordnet ist, wärmeisoliert.
  • Durch die Ausdehnung des Sekundärluftkanals über die (gesamte) Breite der Rückwand bzw. Seitenwand, an dem er angeordnet, kann der Sekundärluftkanal flach, d.h. mit geringer Tiefe, ausgebildet sein. Dementsprechend wenig Platzbedarf kann ein solcher Ofen haben.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen ist bei dem Ofen zur Wärmeerzeugung ein Bereich des Sekundärluftkanals durch die Rückwand bzw. die Seitenwand gebildet, an dem er angeordnet ist. Dies kann Material sparen, da bspw. Bleche im Wesentlichen nur für drei Seiten des Sekundärluftkanals und für einen oberen und unteren Abschluss des Sekundärluftkanals benötigt werden.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der Sekundärluftkanal wenigstens teilweise aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt und/oder er weist im Inneren ein Material auf, das Wärmestrahlung reflektiert, um die wärmeisolierende Wirkung der im Sekundärluftkanal enthaltenen Luftschicht zu verstärken. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist nur eine Wand des Sekundärluftkanals, die parallel zur Rückwand bzw. Seitenwand des Brennraums verläuft, mit einem wärmeisolierenden und/oder Wärmestrahlung reflektierenden Material versehen.
  • Die Sekundärluft wird bei manchen Ausführungsbeispielen von oben in den Brennraum geleitet, um Sauerstoff für die Verbrennung von Rauchgasen im Brennraum zur Verfügung zu stellen. Die Sekundärluft kann auch (teilweise) als Scheibenspülluft verwendet werden, wobei die Sekundärluft an einer Scheibe einer Ofentür von oben nach unten entlangfließt und dadurch die Scheibe spült.
  • Nach einem nebengeordneten Aspekt der Erfindung kann der Brennraum des Ofens zur Wärmeerzeugung zusätzlich eine Tertiärluftzufuhr aufweisen, durch die Luft aus dem Sekundärluftkanal in den Brennraum geführt wird. Die Tertiärluft kann zur weiteren Verbesserung der Durchmischung von Rauchgasen mit Luft (Sauerstoff) im Brennraum dienen. Dementsprechend ist bei manchen Ausführungsbeispielen die Tertiärluftöffnung in einer Höhe angebracht, sodass die Tertiärluft in ein einer bestimmten Höhe einer Flamme im Brennraum, wie sie typischerweise zu erwarten ist, zugeführt wird.
  • Der Ofen zur Wärmeerzeugung kann zusätzlich eine Tertiärluftzufuhreinrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Tertiärluft in den Brennraum aufweisen. Die Tertiärluftzufuhreinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Zufuhr der Tertiärluft in Abhängigkeit eines Verbrennungsparameters zu steuern und/oder sie ist dazu eingerichtet, die Tertiärluftzufuhr durch manuelle Einstellung zu steuern. Die Tertiärluftzufuhreinrichtung kann entsprechend elektrisch betreibbar sein. Sie kann einen Hubmagnet und einen Stift mit einem Tellerabschnitt aufweisen. Der Hubmagnet ist derart betreibbar, dass er den Stift und damit den Tellerabschnitt in Richtung der Tertiärluftöffnung verschiebt oder von der Tertiärluftöffnung wegzieht. Der Hubmagnet kann den Stift mit dem Tellerabschnitt so weit verfahren, dass der Tellerabschnitt die Tertiärluftöffnung (vollständig) verschließt und damit die Zufuhr von Tertiärluft unterbindet.
  • Manche Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Steuern eines Ofens zur Wärmeerzeugung, insbesondere eines Ofens, wie er oben beschrieben wurde. Der Ofen umfasst eine Primärluftzufuhr, eine Sekundärluftzufuhr und eine Tertiärluftzufuhr, wie sie ebenfalls oben beschrieben wurden.
  • Das Verfahren umfasst das Erfassen von wenigstens einem Parameter, der charakteristisch für einen Brennvorganges im Brennraum des Ofens ist. Der Parameter kann den Sauerstoffgehalt, den Kohlendioxidgehalt oder den Kohlenmonoxidgehalt in dem durch den Brennvorgang erzeugten Rauchgas oder eine Brenntemperatur charakterisieren. Der erfasste Parameter wird analysiert und die Tertiärluftzufuhr, sowie bei manchen Ausführungsbeispielen auch die Primärluftzufuhr und die Sekundärluftzufuhr, wird in Abhängigkeit des Analyseergebnisses des erfassten Parameters gesteuert. Die Erfassung des Parameters erfolgt durch entsprechend ausgestaltete Mittel, die bspw. im Brennraum oder in einer Rauchgasführung des Ofens angeordnet sind.
  • Typischerweise kann bei der Analyse des erfassten Parameters erkannt werden, dass die Verbrennung unvollständig ist und folglich eine Sauerstoffzufuhr über die Tertiärluftöffnung die Verbrennungsqualität steigern kann. Eine unvollständige Verbrennung kann über einen Rest-Sauerstoffgehalt im Rauchgas und/oder anhand des Kohlendioxidgehalts und/oder anhand des Kohlenmonoxidgehalts im Rauchgas erkannt werden. Außerdem kann anhand einer Brenntemperatur, die bspw. im Brennraum oberhalb der Flamme gemessen wird, auf die Verbrennungsgüte geschlossen werden und als Maßnahme die zugeführte Tertiärluft vergrößert oder verringert werden.
  • Zusätzlich kann bei manchen Ausführungsbeispielen das Steuern der Tertiärluftzufuhr in Abhängigkeit einer Brenndauer einer Verbrennung im Brennraum erfolgen und der erfasste Parameter ist charakteristisch für die Brenndauer. Typischerweise hat eine Verbrennung, insbesondere von Holz, wie Scheitholz oder Pellets, unterschiedliche Brennphasen die zu unterschiedlichen Zeiten auftreten (z.B. eine Anbrennphase und eine stabile Brennphase). Je nach Brennphase kann es günstig sein mehr, weniger oder keine Tertiärluft zuzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen erfolgt entsprechend die Steuerung der Tertiärluftzufuhr in Abhängigkeit von der Brenndauer und der damit verknüpften Brennphase.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen kann folglich die Verbrennung durch die Steuerung der Zufuhr von Primärluft, Sekundärluft und Tertiärluft optimiert werden.
  • Manche Ausführungsbeispiele betreffen eine Ofensteuerung zur Steuerung eines Ofens zur Wärmeerzeugung, wie er oben beschrieben wurde, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Eine solche Steuerung kann einen Mikroprozessor enthalten und einen (Arbeits-)Speicher, in dem ein Steuerprogramm gespeichert ist, das den Mikroprozessor veranlasst die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen. Im Speicher können auch Schwellwerte für die Analyse der erfassten Parameter gespeichert sein. Zum Beispiel kann ein erfasster Parameter bei der Analyse des erfassten Parameters mit einem zugehörigen gespeicherten Schwellwert verglichen werden. Ist zum Beispiel der erfasste Parameter oberhalb des Schwellwerts, so wird Tertiärluft zugeführt, ist er darunter, wird keine Tertiärluft zugeführt. Auf ähnliche Weise kann auch die Zufuhr der Primärluft und/oder Sekundärluft gesteuert werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen umfasst die Analyse des erfassten Parameters bspw. auch einen zeitlichen Verlauf des erfassten Parameters oder andere komplexere Analyseverfahren.
  • Zurückkommend zu den Fig. 1 bis 4, veranschaulichen diese ein Ausführungsbeispiel eines Holzofens 1, der für die Verbrennung von Scheitholz eingerichtet ist.
  • Der Holzofen 1 hat eine Ofentür 9, die teilweise mittels einer Glasscheibe ausgebildet ist, und zwei Seitenwände 3a und 3b (s. Fig. 3 und 4) und eine Rückwand 3c, die zusammen einen Brennraum 2 begrenzen. Zum Aufstellen hat der Holzofen 1 einen Ständer 17, der mit dem Brennraum 2 und einer Bodenplatte 18 verbunden ist.
  • An der Rückwand 3c ist ein Sekundärluftkanal 4 angebracht, der sich über die gesamte Breite der Rückwand 3c erstreckt. Der Sekundärluftkanal 4 leitet Luft aus einer Luftzufuhrsteuereinrichtung 10, die unterhalb des Brennraums 2 angeordnet ist, an der Rückwand 3c vorbei nach oben. Am oberen Ende des Sekundärluftkanals 4 ist eine Sekundärluftführung 6 angeordnet, die die Sekundärluft aus dem Sekundärluftkanal 3c durch eine obere Öffnung 25 und über ein Führungsblech 21 zur Innenseite 22 im oberen Bereich der Ofentür 9 leitet. Die Sekundärluftführung 6 verläuft schräg in einem oberen Bereich des Brennraums 2 und verbindet das obere Ende des Sekundärluftkanals 4 mit dem Führungsblech 21.
  • Der Sekundärluftkanal 4 hat eine Rückwand 5, die im Wesentlichen parallel zur Rückwand 3c des Brennraums 2 verläuft, zwei Seitenwände und einen oberen und einen unter Abschluss. Entsprechend ist der Sekundärluftkanal 4 bis auf eine Öffnung zur Luftzufuhrsteuereinrichtung 10 und eine Öffnung 20 zur Sekundärluftführung 6 geschlossen und bildet insoweit einen abgeschlossenen Hohlraum 15 in dem Sekundärluft geführt wird.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Sekundärluftkanal 4 direkt auf der Rückwand 3c angeordnet, sodass eine Wand des Sekundärluftkanals 4 durch die Rückwand 3c gebildet ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Sekundärluftkanal auch eine eigenstände Wand aufweisen.
  • Die Sekundärluft, die durch den Sekundärluftkanal 4 geführt wird, wird aufgrund der Wärmestrahlung, die von der Rückwand 3c des Brennraums 2 abgestrahlt wird, erwärmt, gleichzeitig bildet die Sekundärluft in dem Sekundärluftkanal 4 eine Wärmeisolationsschicht und isoliert die Rückwand 3c des Brennraums 2, um Wärmeverluste einzudämmen.
  • Zwar wird die Sekundärluft auf ihrem Weg durch den Sekundärluftkanal 4 und die Sekundärluftführung 6 erwärmt, allerdings ist sie typischerweise nach dieser Erwärmung immer noch kälter als das Gemisch aus Luft und Rauchgas im Brennraum 2, sodass sie an der Innenseite 22 der Ofentür im Brennraum 2 nach unten fällt und auf diese Art und Weise die Scheibe der Ofentür 9 spült. Die Rauchgase, die während einer Verbrennung im Brennraum 2 entstehen, werden durch einen Rauchgasanschluss 19 auf der Oberseite des Holzofens 1 abgeführt.
  • Die Sekundärluft wird, wie oben auch schon angedeutet, über eine Luftzufuhrsteuereinrichtung 10 in den Sekundärluftkanal 4 eingeleitet. Die Luftzufuhrsteuereinrichtung 10 hat einen Zuluftanschluss 11 über den Zuluft 12 in die Luftzufuhrsteuereinrichtung 10 einströmt. Die Zuluft 12 kann Frischluft von außerhalb des Aufstellungsortes des Holzofens 1 sein und/oder auch aus der Umgebungsluft des Holzofens 1 entnommen werden. Die Luftzufuhrsteuereinrichtung 10 verteilt je nach Einstellung die Zuluft 12 auf einen Primärluftöffnung 13 und eine Sekundärluftöffnung 14. Aus der Primärluftöffnung 13 strömt die Primärluft durch einen Bereich unterhalb des Brennraums und dann durch einen Rost 16, der am Boden des Brennraums 2 angeordnet ist. Die Sekundärluft strömt durch die Sekundärluftöffnung 14 in den Sekundärluftkanal 4. Für die Aufteilung der Zuluft 12 auf die Primärluftöffnung 13 und die Sekundärluftöffnung 14 hat die Luftzufuhrsteuereinrichtung 10 eine Primärluftklappe 23 (Fig. 3) und eine Sekundärluftklappe 24 (Fig. 3). Je nach Stellung der Primärluftklappe 23 bzw. der Sekundärluftklappe 24 gelangt mehr oder weniger Primärluft/Sekundärluft durch die Primärluftöffnung 13 bzw. die Sekundärluftöffnung 14.
  • Der Holzofen 1 hat außerdem eine Tertiärluftzufuhr, die durch eine Tertiärluftöffnung 7 in der Rückwand 3c gebildet ist. Die Tertiärluftöffnung 7 ist so angeordnet, dass Sekundärluft aus dem Sekundärluftkanal 4 durch die Tertiärluftöffnung 7 in den Brennraum 2 strömen kann und bildet einen kleinen Tertiärluftkanal, der den Brennraum 2 und den Sekundärluftkanal 3 miteinander verbindet. Zur Steuerung der zugeführte Menge von Tertiärluft in den Brennraum 2 ist eine Tertiärluftzufuhreinrichtung 8 vorgesehen, die einen Hubmagneten umfasst, der wiederum einen Stift 8a mit einem daran angebrachten Tellerabschnitt 8b bewegen kann.
  • Der Tellerabschnitt 8b hat einen Durchmesser der größer als der Durchmesser der Tertiärluftöffnung 7 ist, sodass die Tertiärluftöffnung 7 verschlossen ist, wenn der Tellerabschnitt 8b dagegen stößt.
  • Wie oben bereits ausgeführt, dient die Tertiärluft dazu, die Verbrennung im Brennraum 2 zu verbessern, indem Rauchgase mit Tertiärluft und dem darin enthaltenen Sauerstoff vermischt werden.
  • Die Tertiärluftzufuhr wird durch eine Steuerung der Tertiärluftzufuhreinrichtung 8 entsprechend zur Optimierung einer im Brennraum 2 stattfindenden Verbrennung gesteuert (die Steuerung selbst in den Fig. nicht gezeigt).
  • Ein Verfahren zum Steuern der Zufuhr der Tertiärluft des Holzofens 1 ist in Fig. 5 veranschaulicht.
  • In einem ersten Schritt 30 wird wenigstens ein Parameter erfasst, der charakteristisch für einen Brennvorgang im Brennraum des Ofens ist. Wie bereits ausgeführt, charakterisiert ein solcher Parameter bspw. den Sauerstoffgehalt, den Kohlendioxidgehalt oder den Kohlenmonoxidgehalt in dem durch den Brennvorgang erzeugten Rauchgas oder eine Brenntemperatur. Der Parameter wird durch ein entsprechendes Mittel erfasst (z.B. eine Lambdasonde im Rauchgasanschluss oder dergleichen).
  • In einem nächsten Schritt 31 wird der erfasste Parameter analysiert. Die Analyse kann dabei bspw. einen Vergleich mit einem Schwellwert beinhalten, wie es auch schon weiter oben erklärt wurde.
  • Je nach Ergebnis der Analyse des erfassten Parameters wird in einem nächste Schritt 32 die Tertiärluftzufuhr gesteuert, indem der Hubmagnet 8a der Tertiärluftzufuhreinrichtung 8 in eine entsprechende Stellung gebracht wird, die mehr oder weniger oder keine Tertiärluft durch die Tertiärluftöffnung 7 fließen lässt.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen wird nicht nur die Zufuhr der Tertiärluft, sondern auch die Zufuhr der Primärluft und/oder Sekundärluft über Steuerung der Luftzufuhrsteuereinrichtung 10 in Abhängigkeit des Analyseergebnisses des erfassten Parameters gesteuert.

Claims (10)

  1. Ofen zur Wärmeerzeugung, insbesondere Holzofen, wie Scheitholzofen oder Pelletofen, umfassend:
    einen Brennraum (2) mit einer Rückwand (3c) und zwei Seitenwänden (3a, 3b);
    und
    einen Sekundärluftkanal (4) zum Zuführen von Sekundärluft in den Brennraum (2),
    wobei der Sekundärluftkanal (4) an der Rückwand (3c) oder an einer der Seitenwände (3a, 3b) angeordnet ist und sich über die Breite der Rückwand (3c) bzw.
    der Seitenwand (3a, 3b) erstreckt, sodass die durch den Sekundärluftkanal (4) geführte Luft durch die von dem Brennraum (2) abgestrahlte Wärmestrahlung erwärmt wird und die in dem Sekundärluftkanal (4) vorhandene Luft eine Wärmeisolationsschicht für die Rückwand (3c) bzw. die Seitenwand (3a, 3b) bildet.
  2. Ofen zur Wärmeerzeugung nach Anspruch 1, wobei ein Bereich des Sekundärluftkanals (5) durch die Rückwand (3c) bzw. die Seitenwand (3a, 3b) gebildet ist.
  3. Ofen zur Wärmeerzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Brennraum (3c) zusätzlich eine Tertiärluftzufuhr (7) aufweist durch die Luft aus dem Sekundärluftkanal (5) in den Brennraum (3c) geführt wird.
  4. Ofen zur Wärmeerzeugung nach Anspruch 3, zusätzlich eine Tertiärluftzufuhreinrichtung (8) zur Steuerung der Zufuhr von Tertiärluft durch die Tertiärluftzufuhr (7) aufweisend.
  5. Ofen zur Wärmeerzeugung nach Anspruch 4, wobei die Tertiärluftzufuhreinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, die Zufuhr der Tertiärluft in Abhängigkeit eines Verbrennungsparameters zu steuern.
  6. Ofen zur Wärmeerzeugung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Tertiärluftzufuhreinrichtung (8) elektrisch betreibbar ist
  7. Ofen zur Wärmeerzeugung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Tertiärluftzufuhreinrichtung (8) einen Hubmagnet und einen Stift (8a) mit einem Tellerabschnitt (8b) aufweist.
  8. Verfahren zum Steuern eines Ofens zur Wärmeerzeugung, insbesondere eines Ofens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Ofen eine Primärluftzufuhr, eine Sekundärluftzufuhr und eine Tertiärluftzufuhr aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    Erfassen (30) von wenigstens einem Parameter, der charakteristisch für einen Brennvorgang im Brennraum (2) des Ofens (1) ist,
    Analysieren (31) des erfassten Parameters, und
    Steuern (32) der Tertiärluftzufuhr in Abhängigkeit des Analyseergebnisses des erfassten Parameters.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Parameter den Sauerstoffgehalt, den Kohlendioxidgehalt oder den Kohlenmonoxidgehalt in dem durch den Brennvorgang erzeugten Rauchgas oder eine Brenntemperatur charakterisiert.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Parameter eine Brenndauer einer Verbrennung im Brennraum charakterisiert und das Steuern der Tertiärluftzufuhr in Abhängigkeit der Brenndauer erfolgt.
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