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Die
Erfindung betrifft einen montagefähigen Wärmespeicherofen, insbesondere
zur Verbrennung fester Brennstoffe, welcher aus einer separat vorgefertigten,
transportablen Brennkammer mit daran angeordnetem Rauchgaszugsystem
und einer Außenverkleidung
besteht.
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Erfindungen
dieser Art werden vor allem bei der Einrichtung vom individuell
gefertigten Wärmespeicheröfen benötigt.
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Wärmespeicheröfen sind
bereits in den vielfältigsten
Ausführungen
bekannt.
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So
beschreibt die
DE 94
19 506 U1 einen mit fossilen Brennstoffen betreibbaren
Wärme-Speicherofen,
welcher im wesentlichen aus einem Heizeinsatz mit Verbrennungsraum,
einem seitlich und hinter dem Heizeinsatz angeordneten Wärmespeicher, Wärmetauscher
und einer als Abstrahlfläche
dienenden Kachelwand besteht. Die bei Flammenbildung kurzzeitig
freigesetzte Heizenergie wird u. a. über die Frontseite direkt zur
schnellen Erwärmung
genutzt. Die von den Seitenwänden
und der Rückwand
erzeugte Wärmestrahlung
wirkt auf den dort angeordneten Wärmespeicher. Dieser besteht
aus luftdurchlässig
angeordnetem Speichermaterial, idealer weise aus einer Kugelschüttung und
ruht auf einem luftdurchlässigem
Boden in Form eines Gitters, welches selbst auf einem mit Löchern versehenen
Luftkanal angeordnet ist. Ist die voreingestellte Heizgastemperatur
im Abgasrohr erreicht, wird mittels eines Ventilators die Wärmeenergie
im Heizgas über
den Wärmetauscher
zum Wärmespeicher
gefördert
und soll dort zusätzlich
einen Wärmeeintrag
in den Wärmespeicher
eintragen.
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Einerseits
soll die erzeugte Wärmeenergie über den
Umweg Abgas in den Wärmespeicher
zusätzlich
eingebracht werden. Hierbei kommt es bereits zu Wärmeenergieverlusten,
wobei das zu heiße Abgas
zum Zeitpunkt höchster
Energiefreisetzung zum Wärmespeicher
gelangt, welcher ohnehin durch die Abstrahlwärme des Heizeinsatzes intensiv
aufgeladen wird.
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Andererseits
soll mit dem Einbringen von luftdurchlässigem, schüttfähigem Wärmedämmmaterial in den Hohlraum
zwischen Brennkammer und Abstrahlflächen der schnelle Durchgang
der in der Brennkammer erzeugten Wärmeenergie zu den Abstrahlflächen erschwert
werden, um mittels Luftleiteinrichtungen die Wärmeenergie der Heizkammer temporär gezielt
an die Wärmestrahlflächen zu
führen.
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Diese
Lösung
nutzt die Luft als Trägermaterial
für die
Wärmeenergie
einmal zwischen dem in loser Schüttung
eingebrachten Wärmedämmmaterial und
auch das Abgas bzw. die Wärmeenergie
des Abgases.
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Das
Wärmedämmmaterial
dient der Reduzierung des Durchgangs von Wärmeenergie an die Wärmeabstrahlflächen, die
Luft dient als Transportmedium für
die Wärmeenergie
und die gezielte Wärmeleitung
an die Wärmeabstrahlflächen. Dazu
sind zusätzliche
Wärmeleiteinrichtungen
und Energie benötigende
Gebläse
notwendig.
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Die
DE 33 02 623 A1 zeigt
einen Zimmerofen mit großer
Wärmespeicherfähigkeit
auf. Dieser Ofen besteht aus einem Ofenmantel aus wärmespeicherndem
Material und einem Feuerungsraum, wobei mindestens eine Wand des
Feuerungsraumes aus einem separatem Hohlkörper aus gut wärmeleitendem Material,
insbesondere Metall, besteht. Dieser Hohlkörper steht anstelle einer sonst üblichen
Wand aus feuerfestem Material und ist mit einer Vorlauf- und einer
Rücklaufleitung
zur Wasserführung
für die
Heizwassergewinnung, die zur Außenseite
des Ofens führen,
verbunden.
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Damit
ist es möglich,
dass bei gleicher Ofenkonzentration, dieser Ofen mit weiteren Heizeinrichtungen,
welche durch Warmwasser beheizt werden sollen, in Verbindung steht
und durch ihn mit Heizwasser versorgt werden können. In einem solchen Fall
ist zwar die Beheizung anderer Räume
möglich, jedoch
wird dadurch das Wärmespeichervermögen des
Ofens reduziert, da ständig
abgekühltes
Heizwasser in diesen Hohlraum zurückströmt. Es ist damit nicht das
Wärmespeichervermögen des
Ofens sondern die Effizienz der Wärmeausnutzung verbessert worden.
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Auch
in der
DE 85 27 115
U1 besteht ein Kaminofen aus einem Brennraum, welcher von
einem Doppelwandmantel als Luftkonvektionsraum umgeben ist.
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Zur
Verhinderung der Austrocknung der Zirkulationsluft ist deshalb in
diesem Weg der Luftkonvektionsströmung ein mit Wasser befeuchteter
Luftfilter angeordnet. Dieser Ofen erzeugt nicht hauptsächlich eine
Strahlungswärme,
sondern überträgt die Wärme über ein
Luftzirkulationssystem in den Raum. Er hat deshalb keine gute wärmespeichernde
Eigenschaft.
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Eine
weitere Lösung
wird in der
DE
10 2005 007 043 A1 beschrieben. Hier wird ein Kamineinsatz als
Bauelement für
Kachelöfen
oder dergleichen beschrieben, bei dem der Einsatzkorpus in einem
den Brennraum begrenzenden Bereich und/oder der Abgasführung eine
zusätzliche
Verkleidung aus einem wärmespeicherndem
Medium aufweist. Dazu wird hinter dem Einsatzkorpus oder im Bereich
der Abgasführung
ein Wärmespeicherraum
gebildet, dem ein schüttfähiges Wärmespeichermedium
zugeordnet ist. Diese Lösung
hat den wesentlichen Nachteil, dass der Einsatzkorpus durch diese
zusätzliche
Ausstattung noch schwerer wird und die Montage dadurch erschwert
wird. Desweiteren erfolgt kein direkter Wärmetransport an den Ofenmantel
da zwischen Ofenmantel und Einsatzkorpus ein Hohlraum bleibt.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des
Standes der Technik zu überwinden
und einen Wärmespeicherofen
mit sehr hohen Wärmespeicher-
und Wärmeleiteigenschaften zu
schaffen, um die Erzeugung einer lang anhaltenden und gleichmäßig wirkenden
sanften Wärmestrahlung
des Ofens zu erzielen, wobei die Wärmespeicherqualität auf einfache
Weise individuell auf die bestehenden Raumbedürfnisse abstimmbar sein soll.
Desweiteren soll sich der Ofen durch eine schnellere, leicht handhabbare,
einfache und saubere Montagefähigkeit
auszeichnen.
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Gleichzeitig
soll der Anteil von Rußpartikel
n im Rauchgas reduziert werden.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die vorteilhaften Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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So
besteht der montagefähige
Wärmespeicherofen,
insbesondere zur Verbrennung fester Brennstoffe, aus einer separat
vorgefertigten, transportablen Brennkammer mit daran angeordnetem Rachgaszugsystem
und einer separat ausgebildeten Außenverkleidung. Die Außenverkleidung
ist dabei als ein die Brennkammer aufnehmender und als ein geschlossener,
einen Hohlraum zwischen dieser und der Brennkammer bildender Außenbehälter ausgebildet.
Dieser Außenbehälter kann
sowohl vorgefertigt oder vor Ort montiert bzw. aufgebaut werden.
Der Hohlraum zwischen der von der Außenverkleidung aufgenommenen
Brennkammer mit dem daran angeordnetem Rauchgasabzugsystem und der
Außenverkleidung
ist nachträglich
bei der Montage durch eine Schüttung
aus wärmespeicherndem
mineralischen Material ausgefüllt.
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Zur
verbesserten Wärmeübertragung
weisen die Außenwände der
Brennkammer in den Hohlraum führende
Wärmeleiteinrichtungen
auf. Vorteilhafterweise sind diese Wärmeleiteinrichtungen als in
den Hohlraum hineinragende längs
verlaufende Lamellen ausgebildet.
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Da
der Außenbehälter durch
seine separat gefertigte Außenhaut
und aus dekorativen Gründen die
verschiedensten geometrischen Gebilde aufweisen kann, sind die Lamellen
an der Außenwand
der Brennkammer in ihrer geometrischen Ausbildung und Abmessung
an die Außenkontur
des Außenbehälters angepasst.
Dadurch wird eine sehr gute und gleichmäßige Wärmeleitung an die Wand des
Außenbehälters gewährleistet.
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Das
an die separat gefertigte Brennkammer angeordnete Rauchgassystem
weist mindestens einen Steigzug und mindestens einen Sturzzug mit
anschließendem
Rauchgasabführzug
auf. Mit der Umleitung des Rauchgases in zunächst einem Sturzzug bevor das
Rauchgas den Rauchgasabführzug
erreicht, erfolgt eine verbesserte Abkühlung des Rauchgases und somit
eine Reduzierung des Feinstaubanteils im Rauchgas.
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Unterhalb
der demontagefähigen
Abdeckplatte des Außenbehälters weisen
sowohl Sturz- als auch Steigzug eine gemeinsame Revisionsklappe auf.
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Diese
Revisionsklappe kann vorteilhafter Weise auch gleichzeitig die Abdeckplatte
des Außenbehälters bilden.
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Der
Außenbehälter selbst
kann dabei aus Stahlblech, Alu- oder Grauguss, aus keramischen Material
oder Natursteinmaterial gefertigt sein. Er kann am Stellplatz gefertigt
werden oder vorgefertigt sein und am Stellplatz nur aufgestellt
werden.
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Er
besitzt eine Grundplatte, einen Mantel und eine Abdeckung, wobei
die Abdeckplatte immer separat angeordnet wird. Die Grundplatte
kann mit dem Mantel fest verbunden vorgefertigt sein oder bei der Montage
erst mit dem Mantel verbunden werden.
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Nach
der Aufstellung des Außenbehälters bzw.
der Grundplatte erfolgt zunächst
die Anordnung der vorgefertigten Brennkammer mit dem Rauchgaszugsystem
und den Wärmeleiteinrichtungen.
Erfolgt die Aufstellung der Brennkammer zunächst auf der Grundplatte, wird
anschließend
der Mantel des Außenbehälters um
die Brennkammer mit Rauchgaszugsystem angeordnet.
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Die
Innenwand der Brennkammer weist eine die Oberfläche vergrößernde und gleichzeitig die Luftführung gewährleistende
Struktur auf. Die Struktur der Innenwand der Brennkammer wird vorteilhafter
Weise durch zum Brennraum hin geöffnete
annähernd
längs ausgerichtete,
der Luftführung
und den Wärmeaustausch
dienende Kammern gebildet. Die Kammern können dabei die Form von in
die Innenwand der Brennkammer angeordnete Nuten gebildet sein, wobei
bei vorhandenem Luftführungssystemen in
der Glastür
der Brennkammer die Nuten auch bogenförmig zum unteren Bereich der
Brennkammer führend
ausgebildet sein können.
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Durch
die Bildung einer solchen Struktur an der Innenwand der Brennkammer
wird einerseits erreicht, dass das Brennmaterial nicht flächig an
der Innenwand der Brennkammer anliegt, wodurch eine unnötige Rußbildungsquelle
verhindert wird. Es erfolgt dadurch auch eine verbesserte und direktere Verbrennungsluftzuführung zum
Brennmaterial, wodurch eine effektive Verbrennung des Brenngutes
erzielt und damit auch eine Verbesserung der Qualität des Rauchgases
erreicht wird.
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Die
Brennkammer selbst kann dabei aus Alu- oder Grauguss oder aus Stahlblech
bestehen.
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Das
wärmespeichernde
mineralische Schüttmaterial
besteht vorzugsweise aus Speckstein-, Olivin-, Fosterit- oder Schamottesplitt
oder -granulat oder aus einer aus diesen teilweise zusammengesetzten
Mischung. Diese mineralischen Kunst- oder Natursteinmaterialen besitzen
hervorragende Wärmespeichereigenschaften.
Damit besitzt der Ofen sehr gute Wärmespeichereigenschaften. Das
wärmespeichernde
Schüttmaterial
hat eine Körnung
von 0–10
mm, vorzugsweise eine Körnung
von 0–25
mm.
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Das
Kornband der Schüttung
ist so aufgebaut, dass ein optimal zwischenraumfüllender Effekt bei der Schüttung erreicht
ist.
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Das
Einbringen einer Schüttung
aus wärmespeicherndem
Splitt oder Granulat hat den Vorteil, dass bei der Montage schwere
Transportarbeiten vermieden werden und der Hohlraum zwischen Brennkammer
mit Rauchgaszugsystem optimal ausgefüllt werden kann, auch wenn
die vorgeschlagenen Wärmeleiteinrichtungen
in diesem Hohlraum hineinführend
angeordnet sind. Auch hierzu ist ein guter Kontakt realisiert, der
einen optimalen Wärmeaustausch
ermöglicht.
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Die
Vorteile eines so ausgestatteten und gefertigten Wärmespeicherofens
bestehen zusammengefasst darin, dass eine Lösung entwickelt wurde, die den
Einsatz einer vorgefertigten transportablen Brennkammer ermöglicht.
Die Montage erfolgt vor Ort durch das Aufstellen von Einzelbauteilen,
wobei das Wärmespeichermaterial
in handlichen Abpackungen transportiert und vor Ort eingebracht
werden kann. Mittels der integrierten Wärmeleiteinrichtungen erfolgt
eine sehr gute Wärmeleitung
in das Wärmespeichermaterial,
wodurch die Wärme
sanft und gleichmäßig an den
zu beheizenden Raum abgeleitet werden kann. Durch die individuelle
Wahl der Größe des Hohlraums
zwischen Brennkammer und Außenverkleidung
und der damit verbundenen Menge an einzubringendem Wärmespeichermaterial, kann
der Ofen individuell auf die Raumbedürfnisse abgestimmt werden.
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Mit
dem gewählten
System der Rauchgasführung
und der Brennraumgestaltung ist es möglich, das Rauchgas weitestgehend
von feinen Rußpartikeln
zu entlasten, wobei gleichzeitig der Effekt einer verbesserten Verbrennung
und Energieausbeute erzielt wird.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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In
der beigefügten
Zeichnung zeigen:
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1 schematische
Darstellung einer Montageansicht eines Wärmespeicherofens,
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2 schematische
Darstellung einer Brennkammer von vom mit Rauchgaszugsystem und Wärmeleiteinrichtungen,
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3 schematische
Darstellung eines Brennkammerquerschnitts,
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4 schematischer
Querschnitt einer Brennkammerwand mit Innenwand- und Außenwandgestaltung
und
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5 schematische
Darstellung einer Brennkammer von hinten mit Rauchgaszugsystem und
Wärmeleiteinrichtungen.
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Gemäß der 1 bis 5 besteht
ein montagefähiger
Wärmespeicherofen 1 zur
Verbrennung fester Brennstoffe aus einer separat vorgefertigten, transportablen
Brennkammer 2 mit einem daran angeordnetem Rauchgaszugsystem 3 und
einer separat ausgebildeten Außenverkleidung.
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Die
Außenverkleidung
ist als ein die Brennkammer 2 aufnehmender und als ein
geschlossener, einen Hohlraum 5 zwischen dieser und der
Brennkammer 2 einschließender Außenbehälter 4 ausgebildet,
wobei in diesem Hohlraum 5 eine Schüttung 6 aus wärmespeicherndem
mineralischen Material angeordnet ist.
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Dazu
wird zunächst
die Grundplatte 17 des Außenbehälters aufgestellt, die separate
Brennkammer 2 mit dem daran angeordnetem Rauchgaszugsystem 3 und
den Wärmeleiteinrichtungen 7 darauf angeordnet.
Anschließend
wird der Außenbehälter 4 ohne
Abdeckplatte 16 die Brennkammer 2 aufnehmend aufgestellt
und die Grundplatte mit dem Mantel des Außenbehälters 4 fest verbunden.
Nunmehr erfolgt das Einbringen der Schüttung 6 in den Hohlraum 5 zwischen
dem Außenbehälter 4 und
der Brennkammer 2 sowie den daran angeordneten Wärmeleiteinrichtungen 7 und
dem Raugaszugsystem 3.
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Die
Schüttung
besteht aus einer körnigen schüttfähigen Mischung
aus Specksteinsplitt und Fosteritsplitt, wobei die Korngröße zwischen
0 bis 12,5 mm gewählt
wurde. Das Kornband ist dabei so gewählt, dass ein optimaler zwischenraumfüllender Aufbau
erreicht ist.
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Während des
Einbringens der Schüttung 6 wird
diese in die Hohlräume 5 gut
verteilt und gleichzeitig verdichtet, so dass der Hohlraum 5 einschließlich der
Zwischenräume
der Wärmeleiteinrichtungen 7 und
des Rauchgaszugsystems 3 vollständig ausgefüllt sind. Zum Verschluss des
Außenbehälters 4 wird eine
doppelwandig ausgebildete Abdeckplatte 16 fest mit dem
Außenbehälter verbunden.
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Für den Wärmetransport
von der Brennkammer 2 zum Außenbehälter 4 tragen wesentlich
die an der Brennkammer 2 angeordneten Wärmeleiteinrichtungen in Form
von längs
ausgerichteten Lamellen bei. Diese transportieren die Wärme in das
Innere des Bereichs des Wärmespeichermaterials,
wo die Wärme
optimal aufgenommen und gespeichert werden kann. Das Wärmespeichervermögen des
Ofens kann durch die Wahl und Gestaltung des Volumens des Hohlraums 5 optimal
auf die jeweiligen Bedürfnisse
und Erfordernisse individuell angepasst werden. Durch das Wärmespeichermaterial
erfolgt die Abgabe der Wärme
an den Raum gleichmäßig und langanhaltend
sowie durch eine angenehme Strahlungswärme.
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Zur
weiteren Verbesserung der Verbrennungsenergieausnutzung ist auch
der Innenraum der Brennkammer 2 erfindungsgemäß gestaltet.
Die Struktur der Innenwand der Brennkammer 2 weist zum
Brennraum hin geöffnete
und längs
ausgerichtete Kammern 15 auf, die einerseits der Oberflächenvergrößerung und
damit der besseren Wärmeaufnahme
dienen und andererseits der Luftführung innerhalb der Brennkammer 2 dienen.
Das Brenngut liegt nicht vollflächig
an der Innenwand der Brennkammer 2 an. Es gelangt dennoch
Verbrennungsluft an das Brenngut und es kommt zu einer optimalen Verbrennung
bei gleichzeitiger Minimierung der Rußpartikel im Rauchgas.
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Die
Brennkammer selbst ist aus Alu-Grauguß gefertigt, wobei der Innenraum
mit Schamotte oder einem anderen feuerfestem Material, wie Feuerbeton
oder Skamol, ausgekleidet ist. In diesem Fall ist die Struktur der
Innenwand in dem Schamottematerial integriert.
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Dieser
Ofen bietet den Vorteil, dass er zunächst durch eine vereinfachte
Montage aufgebaut werden kann, den Einsatz einer vorgefertigten Brennkammer
ermöglicht
und dennoch alle positiven Effekte eines Wärmespeicherofen optimal bietet.
Er zeichnet sich durch eine hervorragende Wärmespeicherung aus, welche
individuell auf den Bedarf abgestimmt werden kann. Aber auch die
Qualität
des Rauchgases ist durch die gewählte
Rauchgasführung
und die Innenwandstruktur der Brennkammer verbessert worden.
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- 1
- Wärmespeicherofen
- 2
- Brennkammer
- 3
- Rauchgaszugsystem
- 4
- Außenbehälter
- 5
- Hohlraum
- 6
- Schüttung
- 7
- Wärmeleiteinrichtungen
- 8
- Steigzug
- 9
- Sturzzug
- 10
- Rauchgasabführung
- 11
- Abdeckung
des Steig- und Sturzzuges
- 12
- Abführöffnung für das Rauchgas
- 13
- Struktur
der Innenwand der Brennkammer 2
- 14
- Brennraum
- 15
- Kammern
der Innenwand der Brennkammer 2
- 16
- Abdeckplatte
des Außenbehälters 4
- 17
- Grundplatte
des Außenbehälters 4