EP3001119A1 - Speicherofen - Google Patents

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EP3001119A1
EP3001119A1 EP14186151.8A EP14186151A EP3001119A1 EP 3001119 A1 EP3001119 A1 EP 3001119A1 EP 14186151 A EP14186151 A EP 14186151A EP 3001119 A1 EP3001119 A1 EP 3001119A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/06—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being radiated
    • F24H7/062—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being radiated with electrical energy supply

Definitions

  • the present invention relates to a storage furnace with at least one device for generating heat radiation, which is enclosed by a substantially closed hollow chamber whose wall at least partially comprises a storage medium which receives the heat radiation generated by the device, and the stored energy over a long time the surface of the wall in the form of heat radiation evenly to the environment.
  • storage stoves are usually known in the form of closed hearths made of ceramic or natural stone, in which the heat released in a combustion chamber is taken up by a heavy storage core and the stored energy over the surface of the storage furnace in the form is given off evenly by heat radiation.
  • the main disadvantage of conventional storage ovens is the constant need for after-firing and the associated loss of comfort.
  • storage heaters that do not have a shell of heat-storing materials only heat when the fire is blazing.
  • Another disadvantage is the fact that their heat output takes place for the most part as convection heat.
  • the exhaust gases and soot particles of the fuel used are burned during a firing process at high temperatures (800 ° to 1000 ° C) and thus release the maximum amount of energy.
  • infrared heaters It is also known to heat premises with infrared heaters. These radiators generate infrared radiation, which can be used for heating purposes. In contrast to conventional heating ovens, infrared heaters work predominantly by heating the illuminated surface, but not by heating the air at the radiator. The heat wave propagates at the speed of light and is either transmitted (transmitted), reflected or absorbed, that is absorbed by the body (walls, surfaces of furniture, persons) and converted into heat.
  • infrared radiators compared to conventional furnaces is therefore in particular that not only the room air has to be heated and thus dried out, which immediately rises and collects on the ceiling, but heat energy is released directly to the body.
  • the heat radiation is perceived as particularly pleasant.
  • Another advantage is that heat is stored longer and released over a longer period of time. The heat development on walls and ceilings cause dehumidification, so that mold can be prevented.
  • the use of infrared heaters leads to energy savings compared to conventional heating systems.
  • a disadvantage of the known infrared radiators is that they derive their thermal radiation (usually via reflectors) directly to the environment, which can lead to heat loss depending on the nature and size of the space to be heated.
  • the present invention is based on the object to provide a storage furnace, which eliminates the aforementioned disadvantages and which is suitable to generate instantaneous radiant heat and thereby to achieve energy-efficient storage and uniform delivery of heat output in the room.
  • a storage furnace of the type mentioned above is characterized in that the device is an infrared radiator and the at least one storage medium is at least partially or partially formed of transparent and / or at least partially transparent, organic and / or mineral substances.
  • the infrared radiator dimming is operated electrically.
  • the infrared radiator dimming is particularly advantageous.
  • the Wiensche displacement law benefits the storage furnace, namely the relationship between the emission maximum and the temperature.
  • the preferably relatively lower surface temperature of the storage medium, which is heated to about 105 ° C, provides an ideal frequency, which is considered to be the most efficient wavelength spectrum for the human body.
  • the wavelength ⁇ max of the highest radiation intensity region of the infrared radiator is inversely proportional to the absolute temperature, i. that the frequency increases with the temperature or the wavelength maximum shifts towards shorter wavelengths with increasing temperature, whereby the ideal wavelength spectrum can not be maintained.
  • At least one halogen emitter is used.
  • Halogen infrared radiators have a high radiation intensity, a high energy yield and good controllability.
  • the heating and cooling time is only a few seconds, which makes them particularly suitable for the present application according to the invention.
  • the halogen radiator preferably consists of a gas-permeable, gas-tight cladding tube made of electrically insulating material, in which a heating conductor made of tungsten or carbon is arranged, which has two ends, which are electrically and mechanically connected to sleeves.
  • a heating conductor made of tungsten or carbon is arranged, which has two ends, which are electrically and mechanically connected to sleeves.
  • other conceivable infrared radiators for example quartz radiators, can also be used.
  • the required heating power of the infrared radiator depends on the size of the storage oven and the storage medium used.
  • substances are used which are transparent and / or partially transparent, ie light and / or at least partially translucent, at least in areas in order to enable the storage oven according to the invention to be used equally as a light source and / or as a designer light room element.
  • the presently used transparent and / or partially transparent storage medium is crucial for the storage of infrared heat radiation.
  • Organic substances eg wood, cork, cellulose, etc.
  • mineral substances eg cement, concrete, clay, brick, clay, plasterboard, etc.
  • marble, calcareous sinter and soapstone prove to be particularly suitable.
  • salt stone is used as the substance of the storage medium, preferably in the form of salt bricks, which are placed above and next to one another in order to form the outer wall of the storage oven.
  • Salt stone is a good heat storage, the radiated heat is thus also stored in the salt and gives after reaching the desired oven temperature even after dimming the infrared heater more heat than would be expected after the reduction of the number of watts (Wien's displacement law).
  • the salt stone is heated in the present storage furnace with a preferred halogen infrared radiator as a tiled stove to about 105 ° C.
  • salt rock is its partial transparency for light and the fact that the respiratory air is enriched with ions by the liberated salt. According to scientific studies, a high proportion of ions through the use of salt calculus an increase in physical well-being, since the special microclimate, which is created by the natural salts, is characterized by a special bacteriological purity and has similar invigorating properties such as sea air or salt potholes.
  • the storage furnace 1 comprises at least one device 2 for generating thermal radiation in the form of an advantageous halogen infrared emitter 2.
  • the device 1 is enclosed by a substantially closed hollow chamber 3, the wall 30 here comprises a storage medium 31 in the form of salt bricks , which absorb the heat radiation generated by the device 2 and evenly release the stored energy over the surface of the wall 30 in the form of heat radiation for a long time to the environment.
  • the halogen infrared emitter 2 is dimmable in this preferred embodiment via the dimmer 5 in intensity.
  • At least one further lamp 5 (advantageously an LED) is accommodated in the hollow chamber 3, which additionally or alternatively illuminates or transilluminates the transparent and / or at least partially transparent, organic and / or mineral substances.
  • the switches 6 and 7 switch the additional LED light 4 and the halogen infrared radiator. 2
  • a double or multi-walled design of the wall 30 may be considered, in which convection heat is additionally produced in the storage furnace 1.
  • the present invention represents an extremely economical way of a particular electrically operated storage oven 1.
  • the generated heat radiation is health-promoting.
  • the storage heater 1 additionally serves as a beautiful light source and is also suitable and usable as a piece of furniture (heated / illuminated salt tables, chairs, etc.).
  • the storage furnace 1 according to the invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a variety of design variations are conceivable, which make use of the solution shown even with fundamentally different type of execution.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speicherofen (1) mit zumindest einer Einrichtung (2) zur Erzeugung von Wärmestrahlung, welche von einer im Wesentlichen geschlossenen Hohlkammer (3) umschlossen ist, dessen Wandung (30) zumindest bereichsweise ein Speichermedium (31) umfasst, welches die durch die Einrichtung (2) erzeugte Wärmestrahlung aufnimmt, und die gespeicherte Energie während langer Zeit über die Oberfläche der Wandung (30) in Form von Wärmestrahlung gleichmäßig an die Umgebung abgibt. Der Speicherofen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) ein Infrarotstrahler (2) ist und das mindestens eine Speichermedium (31) zumindest teil- oder bereichsweise aus transparenten und/oder zumindest teiltransparenten, organischen und/oder mineralischen Stoffen gebildet ist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speicherofen mit zumindest einer Einrichtung zur Erzeugung von Wärmestrahlung, welche von einer im Wesentlichen geschlossenen Hohlkammer umschlossen ist, dessen Wandung zumindest bereichsweise ein Speichermedium umfasst, welches die durch die Einrichtung erzeugte Wärmestrahlung aufnimmt, und die gespeicherte Energie während langer Zeit über die Oberfläche der Wandung in Form von Wärmestrahlung gleichmäßig an die Umgebung abgibt.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Speicheröfen (Kaminöfen) meist in Form von aus Keramik oder Naturstein gefertigten, geschlossenen Feuerstätten bekannt, bei denen die in einer Brennkammer frei werdende Wärme von einem schweren Speicherkern aufgenommen wird und die gespeicherte Energie über die Oberfläche des Speicherofens in Form von Wärmestrahlung gleichmäßig wieder abgegeben wird. Der wesentliche Nachteil bei herkömmlichen Speicheröfen ist die konstant notwendige Nachbefeuerung und die damit verbundene Komforteinbuße. Zudem heizen Speicheröfen, die nicht über eine Ummantelung mit wärmespeichernden Materialien verfügen, nur, wenn das Feuer lodert. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass ihre Wärmeleistung zum größten Teil als Konvektionswärme erfolgt. Hierbei werden die Abgase und Rußpartikel des verwendeten Brennstoffes während eines Brennvorganges bei hohen Temperaturen (800° bis 1000 °C) verbrannt und setzen somit ein Höchstmaß an Energie frei.
  • Es ist darüber hinaus bekannt, Räumlichkeiten mit Infrarotstrahlern zu beheizen. Diese Strahler erzeugen Infrarotstrahlung, welche für Erwärmungszwecke eingesetzt werden können. Im Gegensatz zu konventionellen Heizöfen funktionieren Infrarotstrahler überwiegend über die Erwärmung der angestrahlten Fläche, nicht dagegen durch die Erwärmung der Luft am Heizkörper. Die Wärmewelle breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und wird entweder transmittiert (durchgelassen), reflektiert oder absorbiert, das heißt vom Körper (Wände, Oberflächen von Möbeln, Personen) aufgenommen und in Wärme umgewandelt.
  • Der Vorteil des Einsatzes von Infrarotstrahlern gegenüber herkömmlichen Heizöfen besteht demnach insbesondere darin, dass nicht erst die Raumluft aufgeheizt und mithin ausgetrocknet werden muss, die sofort nach oben steigt und sich an der Decke sammelt, sondern Wärmeenergie unmittelbar an den Körper abgegeben wird. Die Wärmestrahlung wird dabei als besonders angenehm empfunden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass Wärme länger gespeichert und über einen längeren Zeitraum wieder abgegeben wird. Die Wärmeentwicklung an Wänden und Decken bewirken eine Entfeuchtung, so dass einem Schimmelbefall vorgebeugt werden kann. Letztlich führt die Nutzung von Infrarotstrahlern zu Energieeinsparung gegenüber konventionellen Heizsystemen.
  • Nachteilig bei den bekannten Infrarotstrahlern ist allerdings, dass diese ihre Wärmestrahlung (meist über Reflektoren) direkt an die Umgebung ableiten, was je nach Beschaffenheit und Größe des zu heizenden Raumes zu Wärmeverlusten führen kann.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Speicherofen zu schaffen, welcher die vorgenannten Nachteile ausräumt und welcher geeignet ist, sofortige Strahlungswärme zu erzeugen und dabei eine energieeffiziente Speicherung und gleichmäßige Abgabe der Wärmeleistung in den Raum zu erreichen.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Speicherofens sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist ein Speicherofen der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Infrarotstrahler ist und das mindestens eine Speichermedium zumindest teil- oder bereichsweise aus transparenten und/oder zumindest teiltransparenten, organischen und/oder mineralischen Stoffen gebildet ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung wird diese elektrisch betrieben. Besonders vorteilhaft lässt sich der Infrarotstrahler dimmen. Hierbei kommt dem Speicherofen das Wiensche Verschiebungsgesetz zu Gute, nämlich der Zusammenhang des Abstrahlungsmaximums und der Temperatur. Die vorzugsweise relativ niedrigere Oberflächentemperatur des Speichermediums, welche auf ca. 105°C erwärmt wird, bietet eine ideale Frequenz, welche als effizientestes Wellenlängenspektrum für den menschlichen Körper betrachtet wird. Selbstverständlich sind darüber hinaus auch höhere Temperaturen möglich, allerdings ist die Wellenlänge λmax des Gebietes höchster Strahlungsintensität des Infrarotstrahlers der absoluten Temperatur umgekehrt proportional, d.h. dass die Frequenz mit der Temperatur ansteigt bzw. das Wellenlängen-Maximum sich bei steigender Temperatur zu kürzeren Wellenlängen hin verschiebt, wodurch das ideale Wellenlängenspektrum nicht beibehalten werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kommt mindestens ein Halogen-Strahler zur Anwendung. Halogen-Infrarotstrahler weisen eine hohe Strahlungsintensität, eine hohe Energieausbeute und eine gute Steuerbarkeit auf. Darüber hinaus beträgt die Aufheiz- und Abkühlzeit nur wenige Sekunden, was sie für den vorliegenden, erfindungsgemäßen Einsatzzweck besonders geeignet macht.
  • Der Halogen-Strahler besteht vorzugsweise aus einem strohlungsdurchlässigen, gasdichten Hüllrohr aus elektrisch isolierendem Werkstoff, in welchem ein Heizleiter aus Wolfram oder Kohlenstoff angeordnet ist, welcher zwei Enden aufweist, die jeweils mit Hülsen elektrisch und mechanisch verbunden sind. In einer weiteren, allerdings nicht bevorzugten Variante können auch andere denkbaren Infrarotstrahler, bspw. Quarzstrahler, Verwendung finden.
  • Die benötigte Heizleistung des Infrarotstrahlers ist abhängig von der Größe des Speicherofens und des verwendeten Speichermediums.
  • Erfindungsgemäß werden vorliegend Stoffe verwendet, welche zumindest in Bereichen transparent und/oder teiltransparent, also lichtund/oder zumindest teillichtdurchlässig, sind, um zu erreichen, dass der erfindungsgemäße Speicherofen gleichermaßen als Lichtquelle und/oder als designerisches Licht-Raumelement genutzt werden kann.
  • Das vorliegend verwendete transparente und/oder teiltransparente Speichermedium ist entscheidend für die Speicherung der Infrarot-Wärmestrahlung. Hierzu eignen sich in erster Linie organische Stoffe (z. B. Holz, Kork, Zellulose, etc.), welche die Wärme sehr rasch aufnehmen und diese nach der Sättigung allmählich und konstant an die Umgebung abgeben. Auch mineralische Stoffe (z. B. Zement, Beton, Ton, Ziegel, Lehm, Gipskarton etc.) sind hierzu besonders geeignet, benötigen allerdings für den Speichervorgang etwas länger, was allerdings bewirkt, dass sie dafür die gespeicherte Wärme über längere Zeit an die Umgebung abgeben. Als besonders geeignet erweisen sich darüber hinaus Marmor, Kalksinter und Speckstein.
  • In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kommt Salzstein als Stoff des Speichermediums zur Anwendung, vorzugsweise in Form von Salzziegeln, welche über- und nebeneinander platziert werden, um die äußere Wandung des Speicherofens zu bilden.
  • Salzstein ist ein guter Wärmespeicher, die abgestrahlte Wärme wird also im Salzstein auch zusätzlich gespeichert und gibt nach Erreichen der gewünschten Ofentemperatur auch nach dem Dimmen des Infrarot-Heizstrahlers mehr Wärme ab als nach der Reduktion der Wattanzahl zu erwarten wäre (Wiensches Verschiebungsgesetz). Im Unterschied zu anderen Infrarot-Wärmequellen (Infrarotpaneelen), bei denen die angestrahlte Oberflächentemperatur maximal 90°C erreicht, wird der Salzstein bei dem vorliegenden Speicherofen mit bevorzugtem Halogen-Infrarot-Strahler wie ein Kachelofen auf ca. 105°C erwärmt.
  • Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung von Salzstein besteht einerseits in seiner Teiltransparenz für Licht sowie darin, dass die Atemluft durch das freigesetzte Salz mit Ionen angereichert wird. Nach wissenschaftlichen Untersuchungen bewirkt ein hoher Anteil an Ionen durch die Verwendung des Salzsteins eine Steigerung des körperlichen Wohlbefindens, da das spezielle Mikroklima, das durch die Natursalze geschaffen wird, sich durch eine besondere bakteriologische Reinheit auszeichnet und ähnlich belebende Eigenschaften wie Meeresluft oder Salzstollen aufweist.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Speicherofens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • In der Zeichnung zeigt
    • Fig.1 den erfindungsgemäßen Speicherofen im Schnitt.
    Ausführung der Erfindung
  • Wie aus Fig.1 ersichtlich, umfasst der Speicherofen 1 zumindest eine Einrichtung 2 zur Erzeugung von Wärmestrahlung in Form eines vorteilhaften Halogen-Infrarot-Strahlers 2. Die Einrichtung 1 ist von einer im Wesentlichen geschlossenen Hohlkammer 3 umschlossen, dessen Wandung 30 hier ein Speichermedium 31 in Form von Salzziegeln umfasst, welches die durch die Einrichtung 2 erzeugte Wärmestrahlung aufnehmen und die gespeicherte Energie während langer Zeit über die Oberfläche der Wandung 30 in Form von Wärmestrahlung gleichmäßig an die Umgebung abgeben.
  • Der Halogen-Infrarot-Strahler 2 ist in dieser bevorzugten Ausführung über den Dimmer 5 in seiner Intensität dimmbar.
  • Ferner ist in der Hohlkammer 3 vorzugsweise zumindest eine weitere Leuchte 5 (vorteilhaft eine LED) untergebracht, welche zusätzlich oder alternativ die transparenten und/oder zumindest teiltransparenten, organischen und/oder mineralischen Stoffe be- bzw. durchleuchtet.
  • Die Schalter 6 und 7 schalten die zusätzliche LED-Leuchte 4 sowie den Halogen-Infrarot-Strahlers 2.
  • In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform des Speicherofens 1 kann auch eine doppel- oder mehrwandige Ausführung der Wandung 30 in Betracht kommen, bei denen zusätzlich im Speicherofen 1 Konvektionswärme entsteht.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine äußerst ökonomische Art eines insbesondere elektrisch betriebenen Speicherofens 1 dar. Die erzeugte Wärmestrahlung ist gesundheitsfördernd. Der Speicherofen 1 dient zusätzlich als wunderschöne Lichtquelle und ist auch als Möbelstück geeignet und verwendbar (beheizte/beleuchtete Salztische, Stühle etc.).
  • Der erfindungsgemäße Speicherofen 1 beschränkt sich in seiner Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.
    • Liste der Bezugsziffern
    • 1
    Speicherofen
    2
    Einrichtung / Halogen-Infrarot-Strahler
    3
    Hohlkammer
    4
    LED-Leuchte
    5
    Dimmer
    6
    Schalter LED-Leuchte
    7
    Schalter Einrichtung
    20
    Sockel des Halogen-Infrarot-Strahlers
    30
    Wandung der Hohlkammer
    31
    Speichermedium

Claims (7)

  1. Speicherofen (1) mit zumindest einer Einrichtung (2) zur Erzeugung von Wärmestrahlung, welche von einer im Wesentlichen geschlossenen Hohlkammer (3) umschlossen ist, dessen Wandung (30) zumindest bereichsweise ein Speichermedium (31) umfasst, welches die durch die Einrichtung (2) erzeugte Wärmestrahlung aufnimmt, und die gespeicherte Energie während langer Zeit über die Oberfläche der Wandung (30) in Form von Wärmestrahlung gleichmäßig an die Umgebung abgibt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung (2) ein Infrarotstrahler (2) ist und das mindestens eine Speichermedium (31) zumindest teil- oder bereichsweise aus transparenten und/oder zumindest teiltransparenten, organischen und/oder mineralischen Stoffen gebildet ist.
  2. Speicherofen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Infrarotstrahler (2) elektrisch betrieben wird.
  3. Speicherofen nach den Ansprüchen 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Infrarotstrahler (2) über einen Dimmer (5) in seiner Intensität dimmbar ist.
  4. Speicherofen nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Infrarotstrahler (2) ein Halogen-Strahler ist.
  5. Speicherofen nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Stoff des Speichermediums (31) Salzstein ist.
  6. Speicherofen nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Stoff des Speichermediums (31) Salzziegel (31) sind, welche über- und nebeneinander platziert werden, um die äußere Wandung des Speicherofens zu bilden.
  7. Speicherofen nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Hohlkammer (3) zumindest eine weitere Leuchte (4) vorgesehen ist, welche zusätzlich oder alternativ die transparenten und/oder zumindest teiltransparenten, organischen und/oder mineralischen Stoffe be- bzw. durchleuchtet.
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