NL2002169C - Haard en werkwijze voor bedrijven van een dergelijke haard. - Google Patents

Description

Haard en werkwijze voor bedrijven van een dergelijke haard

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een haard omvattende: een vuurplaats, een de vuurplaats ten minste gedeeltelijk omgevende behuizing, en een onder 5 tussenkomst van ten minst één klep op de behuizing aansluitende afvoer voor rookgassen. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het bedrijven van een dergelijke haard.

De toepassing van haarden voor verwarmingsdoeleinden was al bekend in de oudheid.

10 In de hedendaagse toepassing van haarden voor verwarmingsdoeleinden kan worden gedacht aan gasgestookte haarden en vaste brandstoftocstcllcn (zoals bijvoorbeeld houtgestookte haarden) in zeer uiteenlopende typen. Niet limitatief worden onder haarden begrepen: open haarden, gasdoorlatend afgeschermde haarden, met glas afgesloten haarden, kachelhaarden en zo voorts. Een nadeel van de bestaande haarden is 15 dat deze in dichtbevolkte gebieden milieubelastend kunnen zijn vanwege de verontreiniging van de verbrandingsgassen met stofdelen. Bovendien is het energetisch rendement van haarden over het algemeen gering (open haarden hebben gewoonlijk een rendement in de ordegrootte van -5 - 15% en inbouw/inzet haarden en vrijstaande kachels hebben een rendement in de ordegrootte van 70 - 85%). Er bestaat daarom een 20 trend te reguleren dat slechts haarden worden toegestaan die aan bepaalde rendementseisen en emissiewaarden voldoen.

Doel van de onderhavige uitvinding is een haard te verschaffen, alsook om een werkwijze voor het bedrijven van een dergelijke haard te verschaffen, waarmee het 25 rendement van een haard en de emissie van stof door een haard op een doelmatige wijze kan worden gereduceerd.

De onderhavige uitvinding verschaft hiertoe een haard van het in aanhef genoemde type met het kenmerk dat de behuizing tevens is voorzien van een additionele 30 rookgasdoorvoer welke verloopt van een aan de vuurplaats gelegen zijde van de klep tot naar aan de afvoer voor rookgassen gelegen zijde van de klep. Een dergelijke additionele rookgasdoorvoer vormt dus een zogeheten bypass voor de directe afvoer van de rookgassen vanuit de behuizing naar de afvoer. Aldus wordt mogelijk afhankelijk van de omstandigheden van de haard het door de rookgassen af te leggen traject te 2 beïnvloeden. De werking van de haard is onder meer afhankelijk van de temperatuur van de haard. Belangrijk voor de onderhavige uitvinding is het inzicht dat direct na het aansteken van een tot omgevingstemperatuur afgekoelde haard deze een ander stromingsgedrag zal vertonen dan nadat de haard enige tijd brandt en samen met een 5 schoorsteen tot een veel hogere temperatuur is doorgewamid. Gebruikelijk zijn er kleppen bekend waarmee een afvoer voor rookgassen kan worden afgesloten maar deze is er voor bedoeld te voorkomen dat tijdens het niet branden van de haard deze als een ongewenste ventilatie functioneert. Het bijzondere van de klep volgens de onderhavige uitvinding is dat deze geheel tegen de bestaande wijze van de klepregeling van haarden 10 juist tijdens het goed branden van de haard kan woorden gesloten. De additionele rookgasafvoer gaat dan functioneren als een zogeheten “bypass” waardoor de rookgassen een langere weg moeten afleggen. Slechts als het stromingsgedrag van de rookgassen dit toelaat (als de haard voldoende “trekt” omdat deze enige tijd op een bepaald niveau brandt) kan voor afvoer van de rookgassen door de additionele 15 rookgasafvoer worden gekozen omdat deze immers meer weerstand oplevert dan direct van de vuurplaats naar de afvoer. Hert voordeel van het laten ontwijken van de rookgassen via de additionele rookgasafvoer is dat door de langere weglengte en ook een intensief contact met de wanden van de additionele rookgasafvoer meer warmte aan de haard (of althans de behuizing ervan) kan worden afgegeven. Door nu de haard aan 20 dc buitenzijde tc spoelen met bijvoorbeeld lucht of door dc warmte van dc behuizing op een andere wijze nuttig af te voeren kan aldus het rendement van de haard worden verhoogd; de rookgassen zullen immers meer warmte afgeven. Opgemerkt wordt voorts dat de haard naar believen kan zijn ingericht voor de verbranding van vaste brandstof en/ofvoor de verbranding van gassen.

25

In een voorkeursvariant van de haard omvat de additionele rookgasdoorvoer een kamer met een doorstroomoppervlak dat groter is dan het doorstroomoppervlak van de op de kamer aansluitende delen van de additionele rookgasdoorvoer. Bij het door de rookgassen doorstomen van de additionele rookgasdoorvoer zal de stroomsnelheid van 30 de rookgassen bij het betreden van de kamer afriemen met als gevolg dat ten gevolge van de massatraagheid zich rookgasdeeltjes uit de rookgassen zullen afscheiden. In het bijzonder is het voordelig indien gelijktijding in de kamer de stroomrichting van de rookgassen ook nog een richtingwijzing ondergaat; naast de snelheidsverandering 3 kunnen dan ook centripetaal-krachten bijdragen aan de scheiding van rookgassen en deeltjes (zoals in het bijzonder stofdeeltjes en fijnstofdeeltjes).

Voor een compacte inbouw van de additionele rookgasdoorvoer is wenselijk voorzien 5 van ten minste twee opvolgende en evenwijdig aan elkaar verlopende rookgasdoorvoer-segmenten, Op deze wijze kan de additionele rookgasdoorvoer bijvoorbeeld volledig worden opgenomen in de de vuurplaats ten minste gedeeltelijk omgevende behuizing.

In weer een andere voorkeursvariant is de additionele rookgasdoorvoer dubbel 10 uitgevoerd. Aldus kan er een nog groter warmte-uitwisselend oppervlak worden gecreëerd waarover dc rookgassen warmte kunnen afgeven. Een ander voordeel is dat zo een symmetrische afvoer van rookgassen mogelijk wordt ook nadat de klep is gesloten; dit draagt bij een goede verbranding in de haard. In een gunstige variant van de haard zijn de additionele dubbele rookgasdoorvoer daarom opgenomen in twee 15 overliggende zijden van de de vuurplaats ten minste gedeeltelijk omgevende behuizing.

Om de additionele rookgasdoorvoer te kunnen reinigen, en - indien aanwezig - met name de kamer waarin zich verontreiniging verzamelt, is de additionele rookgasdoorvoer wenselijk voorzien van ten minste één losneembare zijde voor het 20 extern toegankelijk maken van dc additionele rookgasdoorvoer.

In weer een ander variant sluit de afvoer op de vuurplaats aan onder tussenkomst van een uit schuimkeramisch materiaal vervaardige doorvoer, welke uit schuimkeramische materiaal vervaardige doorvoer is gericht naar de vuurplaats. Dit schuimkeramische 25 materiaal bestaat daarbij bij voorkeur uit een schuimmetalen materiaal, en kan losneembaar in de haard zijn bevestigd zodanig dat dit kan worden vervangen. Het voordeel van het schuimkeramisch materiaal is dat dit kan functioneren als een zelfreinigend filter omdat dit zodanig warm kan worden gestookt dat de afgevangen roetdeeltjes in het filter verbranden. Tevens kan met het schuimkeramisch materiaal 30 warmte worden teruggestraald naar de vuurplaats en/of tot buiten de haard hetgeen een voordelig effect heeft op zowel de emissie van de haard als het rendement waamiee de haard kan worden bedreven. In het bijzonder is het voordelig indien het schuimkeramisch materiaal aan de naar de vuurplaats gelegen zijde van de klep is gelegen. Aldus wordt de klep door het schuimkeramisch materiaal beschermd tegen 4 overmatige (warmtebelasting. Tevens wordt opgemerkt dat het schuimkeramisch materiaal kan zijn voorzien van een katalysator om zo een nog verdergaande reinigende werking te kunnen hebben.

5 De klep is bij voorkeur verplaatsbaar tussen een de directe aansluiting van de vuurplaats en de afvoer afsluitende toestand en een de directe aansluiting van de vuurplaats en de afvoer vrijlatende toestand. Daartoe kan de klep zijn voorzien van een handmatige bediening (bijvoorbeeld een hendel) maar het is ook mogelijk de klep te voorzien van een elektronische aandrijving. Zo een elektronische aandrijving kan aansluiten op een 10 intelligente besturing die met behulp van een op de intelligente besturing aansluitende tcmpcratuurgcvocligc sensor het moment kan bepalen waarop de positie van de klep kan woerden gewijzigd.

De uitvinding verschaft tevens een werkwijze voor bedrijven van een haard volgens een 15 der voorgaande conclusies omvattende de bewerkingsstappen: A) het aansteken van de haard in een toestand waarin de klep de directe verbinding tussen de vuurplaats en de afvoer voor rookgassen vrijlaat, B) het door het branden van de haard verwarmen van de vuurplaats, de de vuurplaats ten minste gedeeltelijk omgevende behuizing, en de afvoer tot een bepaald minimaal temperatuumiveau, en C) het sluiten van de klep tussen 20 de vuurplaats en de afvocr voor rookgassen waardoor de rookgassen gedwongen te ontwijken door de additionele rookgasdoorvoer. Naar wens is het ook denkbaar dat de klep in één of meerdere tussenstanden kan worden geplaatst om een deel of alle van de haard afkomstige rookgassen door het additionele rookgasdoorvoer te voeren. Bij het door ten minste een deel van de rookgassen doorstromen van de additionele 25 rookgasdoorvoer is het voordelig indien de stroomsnelheid van de rookgassen na het doorlopen van een eerste rookgasdoorvoer-segment afneemt in een kamer die deel uitmaakt van de rookgasdoorvoer om na het verlaten van de kamer in een tweede rookgasdoorvoer-segment weer toe te nemen. Aldus kunnen verontreinigende vaste delen worden afgevangen. Om ophoping van te veel verontreiniging te voorkomen is 30 het gewenst de kamer waar de rookgassen met relatief lage stroomsnelheid doorheen stromen met tussenpozen te reinigen. Bij het afkoelen van de haard tot een bepaalde waarde, bijvoorbeeld na het doven van de haard, is het wenselijk de klep tussen de vuurplaats en de afvoer voor rookgassen te openen. Pas nadat er geen enkele rookgasontwikkeling meer optreedt kan de klep dan weer worden gesloten. Voor een 5 verder behandeling van voordelen van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt verwezen naar de bovengaand reeds besproken voordelen van de haard volgens de uitvinding.

5 De uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uilvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1 een doorsnede door een haard volgens de onderhavige uitvinding; en figuur 2 een detailaanzicht in doorsnede op een deel van de haard getoond in figuur 1 in een toestand waarin de rookgassen met beperkte weerstand kunnen worden afgevoerd.

10

Figuur 1 toont een haard 1 met een vuurplaats 2 die deels omgeven is door een behuizing 3. Op de behuizing 3 sluit een afvoer 4 aan waardoor de verbrandingsgassen kunnen ontwijken. Tussen de vuurplaats 2 en de afvoer 4 bevindt zich een plaat 5 met een openingen welke openingen zijn afgedekt door schuimkeramisch materiaal 6. Het 15 schuimkeramisch materiaal 6 fungeert zowel als vlamkeerplaat, filter (van ondermeer roet) en als stralingspaneel. De verbrandingsgassen zullen van de vuurplaats 2 door het schuimkeramisch materiaal 6 stromen bij welke passage een deel van de stofdelen in het schuimkeramisch materiaal 6 zullen achterblijven. Tevens wordt daarbij het schuimkeramisch materiaal 6 verwarmd, welke warmte gedeeltelijk naar beneden zal 20 worden uitgcstraald cn waardoor in het schuimkeramisch materiaal 6 gevangen roet geheel of gedeeltelijk zal verbranden. De toevoer van verbrandingslucht vindt plaats via toevoeropeningen 7.

Nadat de verbrandingsgassen overeenkomstig pijlen Pj door het schuimkeramisch 25 materiaal 6 zijn gestroomd worden deze door een gesloten afVoerklep 8 zijwaarts gedwongen, hetgeen is aangeduid middels de pijlen P2. De verbrandingsgassen stromen dan een eerste trek 9 van twee additionele rookgasdoorvoeren 10 in. De verbrandingsgassen stromen daarbij gedeeltelijk naar beneden in traagheidskamers 11 alwaar de stroomsnelheid van de verbrandingsgassen zal afnemen ten opzichte van de 30 stroomsnelheid in de eerste trek 9. Ook zullen de verbrandingsgassen overeenkomstig de pijlen P3 van stroomrichting veranderen. Zowel de afname van de stroomsnelheid als de omkering van de stroomrichting (P3) zullen ertoe leiden dat de deeltjes in de verbrandingsgassen die het schuimkeramisch materiaal 6 hebben weten te passeren (voor een deel) van de rookgassen zullen worden gescheiden en achterblijven in de 6 traagheidskamers 11. De rookgassen zullen vervolgens vanuit de traagheidskamers 11 via een tweede trek 12 (overeenkomstig de pijlen P4) naar boven stromen om via de afVoer 4 de haard 1 (zie pijl P5) te verlaten.

5 De additionele rookgasdoorvoeren 10 zijn aan de naar de vuurplaats 2 gekeerde zijde afgeschermd door isolatiepanelen 13 (bijvoorbeeld vervaardigd uit vermiculiet) terwijl aan de van de vuurplaats 2 afgekeerde zijde de additionele rookgasdoorvoeren 10 zodanig warmte kunnen afstaan aan de omgeving dat het rendement van de haard 1 hierdoor aanzienlijk toeneemt ten opzichte van een haard zonder additionele 10 rookgasdoorvoeren 10.

Een nadeel van de werking van de haard 1 zoals beschreven naar aanleiding van figuur 1 is dat de additionele rookgasdoorvoeren 10 de afVoer van rookgassen belemmerd omdat deze tot een toename van de luchtweerstand leiden. Zodra de haard goed brandt 15 en is doorgewarmd, bijvoorbeeld enige minuten nadat de haard 1 is ontstoken, hoeft dit geen bezwaar meer te vormen; de haard 1 trekt dan zodanig goed dat de rookgassen moeiteloos door de additionele rookgasdoorvoeren 10 zullen stromen.

Zolang de haard 1 echter nog niet goed brandt en nog niet op bedrijfstemperatuur is 20 zullen rookgassen nog niet ongeforceerd door de additionele rookgasdoorvoeren 10 stromen. Tijdens het aansteken van de haard 1 zal er daarom voor gekozen moeten worden om de klep 8 geheel of gedeeltelijk te openen. Dit is in figuur 2 weergegeven in het detailaanzicht op deel van de haard 1.

25 In figuur 2 is de klep gedeeltelijk geopend waardoor de rookgassen die overeenkomstig pijlen Pi door het schuimkeramisch materiaal 6 stromen nu zonder door de additionele rookgasdoorvoeren 10 te hoeven te stromen direct overeenkomstig de pijlen P6 naar de de afvoer 4 te stromen en aldaar de haard 1 (zie pijl P5) te verlaten. Zodra de haard voldoende goed brandt en daardoor voldoende trekt kan de klep 8 worden gesloten om 30 de rookgassen te dwingen de additionele rookgasdoorvoeren 10 te doorstromen.

Figuur 2 toont tevens in meer detail dat de eerste trek 9 van de additionele rookgasdoorvoeren 10 losneembare wanddelen 15 bezitten waardoor de additionele rookgasdoorvoeren 10 reinigbaar zijn. Ook is zichtbaar dat het schuimkeramisch 7 materiaal 6 in een losneembare beugel 16 is opgehangen, waardoor het schuimkeramisch materiaal 6 kan worden vervangen.

Claims (14)

1. Haard omvattende: - een vuurplaats, 5. een de vuurplaats ten minste gedeeltelijk omgevende behuizing, en - een onder tussenkomst van ten minst één klep op de behuizing aansluitende afvoer voor rookgassen, met het kenmerk dat de behuizing tevens is voorzien van een additionele rookgasdoorvoer welke verloopt van een aan de vuurplaats gelegen zijde van de klep tot 10 naar aan de afvoer voor rookgassen gelegen zijde van de klep.

2. Haard volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de additionele rookgasdoorvoer een kamer omvat met een doorstroomoppervlak dat groter is dan het doorstroomoppervlak van de op de kamer aansluitende delen van de additionele 15 rookgasdoorvoer.

3. Haard volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de additionele rookgasdoorvoer is voorzien van ten minste twee opvolgende en evenwijdig aan elkaar verlopende rookgasdoorvoer-segmenten. 20

4. Haard volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de additionele rookgasdoorvoer volledig is opgenomen in de de vuurplaats ten minste gedeeltelijk omgevende behuizing.

5. Haard volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de additionele rookgasdoorvoer dubbel is uitgevoerd.

6. Haard volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de additionele dubbele rookgasdoorvoer is opgenomen in twee overliggende zijden van de de vuurplaats ten 30 minste gedeeltelijk omgevende behuizing.

7, Haard volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de additionele rookgasdoorvoer ten minste één losneembare zijde omvat voor het toegankelijk maken van de additionele rookgasdoorvoer.

8. Haard volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de afvoer op de vuurplaats aansluit onder tussenkomst van een uit schuimkeramisch materiaal vervaardige doorvoer, welke uit schuimkeramische materiaal vervaardige doorvoer is 5 gericht naar de vuurplaats.

9. Haard volgens conclusie 8, met het kenmerk dat het schuimkeramisch materiaal aan de naar de vuurplaats gelegen zijde van de klep is gelegen.

10. Haard volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de klep verplaatsbaar is tussen een de directe aansluiting van de vuurplaats en de afvocr afsluitende toestand en een de directe aansluiting van de vuurplaats en de afvoer vrijlatende toestand.

11. Werkwijze voor bedrijven van een haard volgens een der voorgaande conclusies omvattende de bewerkingsstappen: A) het aansteken van de haard in een toestand waarin de klep de directe verbinding tussen de vuurplaats en de afvoer voor rookgassen vrijlaat, B) het door het branden van de haard verwarmen van de vuurplaats, de de 20 vuurplaats ten minste gedeeltelijk omgevende behuizing, en de afvocr tot een bepaald minimaal temperatuumiveau, en C) het sluiten van de klep tussen de vuurplaats en de afvoer voor rookgassen waardoor de rookgassen gedwongen te ontwijken door de additionele rookgasdoorvoer. 25

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk dat de rookgassen na het sluiten van de klep volgens bewerkingsstap C) zodanig door de additionele rookgasdoorvoer worden gevoerd dat de stroomsnelheid van de rookgassen na het doorlopen van een eerste rookgasdoorvoer-segment afneemt in een kamer die deel 30 uitmaakt van de rookgasdoorvoer om na het verlaten van de kamer in een tweede rookgasdoorvoer-segment weer toe te nemen.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk dat de kamer waar de rookgassen met relatief lage stroomsnelheid doorheen stromen met tussenpozen wordt gereinigd.

14. Werkwijze volgens een der conclusies 11-13, met het kenmerk dat de klep tussen de vuurplaats en de afvoer voor rookgassen na het doven van de haard wordt geopend.