DE19938324A1 - Wärmetauscher-Schornstein mit Abluftnutzung - Google Patents

Abstract

Ein Wärmetauscher-Schornstein führt die Abgase von Feuerstätten über Dach ins Freie und gleichzeitig in einem Verbrennungsluftschacht Verbrennungsluft vom Freien zu den Feuerstätten, wobei zur Erzielung eines Wärmeaustauschs zwischen Abgas und Verbrennungsluft der Abgasschacht konzentrisch im Verbrennungsluftschacht angeordnet ist. Hierbei ist die Zuluftöffnung für den Verbrennungsluftschacht über Dach in der Nähe der Abgasmündung angeordnet, wodurch Verbrennungsluft und Abgas über eine längere Strecke im Gegenstrom zueinander strömen. Einen derartigen Wärmetauscher-Schornstein kann man auch zusätzlich zur Abführung von Abluft aus zu entlüftenden Räumen nutzen. Die Abluft kann hierbei während des Betriebs der Feuerstätte als Verbrennungsluft zur Feuerstätte transportiert werden sowie auch über Dach ins Freie abgeleitet werden, wenn die Feuerstätte nicht in Betrieb ist. Durch die Nutzung des Verbrennungsluftschachtes als Abluftschacht wird ein eigener Abluftschacht entbehrlich und es kann zusätzlich Energie eingespart werden, da an Stelle kalter Verbrennungsluft aus dem Freien bereits vorgewärmte Luft aus beheizten Räumen eingesetzt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher-Schornstein gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1-22.

Derartige Wärmetauscher-Schornsteine - oft auch als Luft-Abgas-Systeme bezeichnet - sind bekannt (vgl. z. B. Heizungsjournal Oktober 1993 Seite 20/22). Sie versorgen Feuerstätten zuverlässig mit Verbrennungsluft und nutzen gleichzeitig einen Teil der Abgaswärme durch Wärmeaustausch zwischen Abgas und Verbrennungsluft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die technischen Gegebenheiten bei Wärmetauscher- Schornsteinen für zusätzliche Leistungen zu nutzen und damit bei reduziertem finanziellem Aufwand eine höhere Energieersparnis bei gleichzeitig niedrigeren Betriebskosten zu verwirkli­ chen. Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schornstein durch die im Kennzeichen der Ansprüche angegebenen Merkmale gelöst.

Indem bei einem Wärmetauscher-Schornstein die Verbrennungsluft nicht alleine aus dem Freien, sondern auch als Abluft aus dem Gebäude entnommen wird, kann der Wärmetauscher- Schornstein zwei Aufgaben, die sonst von getrennten Bauteilen übernommen werden, nämlich das Abführen der Abgase und das Entfernen der Abluft aus dem Gebäude alleine erfüllen, wo­ durch der Aufwand für die sonst übliche getrennte Führung einer Abluftleitung entfällt. Hierbei kann entsprechend Anspruch 2 noch eine teilweise eigene Führung der Abluft vorgesehen sein, bei der die Abluft aus einem oder mehreren Räumen mit Leitungen in den Dachbereich trans­ portiert wird und erst dort dem Verbrennungsluftschacht zugeführt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Abluft relativ weit oben in den Verbrennungsluftschacht eintritt und dementsprechend eine längere Strecke für den Wärmeaustausch zwischen Abgas und Verbrennungsluft zur Ver­ fügung steht. Außerdem kann hierbei ein eventuell vorgesehener Abluftventilator im Dachge­ schoß angeordnet werden, wodurch die durch den Ventilator verursachten Geräusche im Raum aus dem die Abluft entnommen wird nur gedämpft zu hören sind. Die Verbrennungsluft kann aber auch entsprechend Anspruch 3 direkt aus den Räumen in denen sie anfällt dem Verbren­ nungsluftschacht zugeführt werden, wobei sich zwar bei tiefer gelegenen Räumen die Strecke verkürzt, längs der ein Wärmeaustausch stattfindet, gleichzeitig aber die baulichen Aufwen­ dungen für die Abluftführung auf ein Minimum reduziert werden. Soweit der Verbrennungs­ luftschacht direkt an die Räume angrenzt, die entlüftet werden sollen, sind für die Ableitung der Abluft keinerlei eigene Leitungen, sondern nur entsprechende Öffnungen in der Schacht­ wand erforderlich. Eine derartige Führung der Schächte läßt sich bei Wärmetauscher-Schorn­ steinen meist problemlos erreichen, da die Aufstellmöglichkeiten für raumluftunabhängige Feuer­ stätten sehr flexibel sind, weil sie dem Aufstellraum keine Verbrennungsluft entnehmen. Der Wärmetauscher-Schornstein kann nahezu an jeder Stelle bezogen auf den Gebäudegrundriß angeordnet werden.

Die Abluft wird beim Wärmetauscher-Schornstein mit Abluftnutzung abhängig davon, ob sich die Feuerstätte in Betrieb befindet oder außer Betrieb ist, auf zwei unterschiedlichen Wegen ins Freie transportiert. Wenn die Feuerstätte nicht in Betrieb ist, geht die Abluft entsprechend An­ spruch 4 über den Verbrennungsluftschacht entgegen der Strömungsrichtung der Verbren­ nungsluft über Dach ins Freie. Prinzipiell steht der Abluft hier auch der Weg über den unteren Teil des Verbrennungsluftschachtes, die Feuerstätte und den Abgasschacht zur Verfügung. Die Widerstände dieses Strömungsweges werden jedoch wegen der größeren Länge und zahlrei­ cher Umlenkungen sehr viel höher sein, so daß dieser Nebenluftstrom in der Praxis vernachlässig­ bar ist. Dies gilt insbesondere, wenn die Feuerstätte wie bei Gebläsebrennern üblich, eine Zuluftklappe enthält, die diesen Strömungsweg bei Stillstand der Feuerstätte dicht abschließt. Durch die warme Abluft werden die Wände des Verbrennungsluftschachtes oberhalb der Ab­ luftöffnung erwärmt. Beim Inbetriebgehen der Feuerstätte wird bei einer möglichen Umkehr der Strömungsrichtung die vom Freien angesaugte - kalte - Verbrennungsluft an den wärmeren Schachtwänden erwärmt. Ist die Abluftmenge geringer als die benötigte Verbrennungsluftmen­ ge tritt diese Umkehr der Strömungsrichtung auf und es findet ein rekuperativer Wärmeaus­ tausch statt. Vorteilhaft ist hierbei nicht nur die damit verbundene zusätzliche Nutzung der Wärme der Abluft, sondern es kann, da die Wände des Verbrennungsluftschachtes durch die kalte Außenluft weniger ausgekühlt werden, auch auf eine sonst häufig notwendige Wärme­ dämmung der Wände des Verbrennungsluftschachtes verzichtet werden. Dieser Vorteil bleibt auch bestehen, wenn es zu keiner Umkehr der Strömung kommt, sondern - weil die Abluft­ menge größer als die Verbrennungsluftmenge ist - die Abluft immer über den oberen Teil des Verbrennungsluftschachtes ins Freie geleitet wird, da dann die Wände des Verbrennungsluft­ schachtes nicht durch kalte Außenluft abgekühlt werden.

Wenn die Feuerstätte in Betrieb ist, wird die Abluft entsprechend Anspruch 5 entweder ganz oder teilweise als Verbrennungsluft zur Feuerstätte transportiert und geht nach Verlassen der Feuerstätte als Abgas durch den Abgasschacht über Dach ins Freie. Hierbei ersetzt die Abluft teilweise oder ganz die sonst erforderliche Verbrennungsluft aus dem Freien.

Da es sich bei der Abluft in Wohngebäuden, auf welche sich die Erfindung vorzugsweise be­ zieht, in der Regel um Luft aus beheizten Räumen handelt, hat die Abluft eine höhere Tempe­ ratur als die aus dem Freien entnommene Verbrennungsluft. Entsprechend den Unterschieden in den Wärmeinhalten beider Luftströme wird dann für die Erzeugung der Wärme in der Feuer­ stätte weniger Energie bzw. Brennstoff benötigt. Die Zuführung der Abluft zur Feuerstätte hat damit energetisch eine ähnliche Wirkung wie der Einsatz eines Abluft-/Frischluft-Wärme­ tauschers, bei dem der Wärmeinhalt der Abluft an die kalte Frischluft übertragen wird, wobei beim Wärmetauscher nur ein Bruchteil der vorhandenen Wärme an den Frischluftstrom über­ geht, während die Zuführung der Abluft zur Feuerstätte den Wärmeinhalt der Abluft praktisch verlustlos auf die Feuerstätte überträgt. Zusätzlich entfällt der apparative Aufwand für einen solchen Wärmetauscher bei der erfindungsgemäßen Lösung vollkommen.

Die benötigte Verbrennungsluftmenge wird in der Regel nicht genau der zur Verfügung ste­ henden Abluftmenge entsprechen, obwohl man sicher in vielen Fällen die Abluftanlage so aus­ legen kann, daß diese Bedingung erfüllt ist, da für die Festlegung der Abluftmenge ein erhebli­ cher Ermessensspielraum gegeben ist. Zusätzlich besteht ein weiter Freiraum bei der Entschei­ dung, welche Räume an den Verbrennungsluftschacht angeschlossen werden sollen. In Frage kommt hier in Wohngebäuden insbesondere die Abluft aus Bädern oder Küchen, aber auch Wohnräume können in das System integriert werden. Am einfachsten und problemlosesten ist es, wenn an den Verbrennungsluftschacht die Abluft aus nur einem Raum angeschlossen wird, da der Verbrennungsluftschacht dann innerhalb des Gebäudes nur eine einzige unverschlossene Öffnung aufweist, so daß die Gefahr der Brandübertragung von einem Geschoß zum anderen bei entsprechender brandbeständiger Ausbildung des Verbrennungsluftschachtes selbst nicht zu befürchten ist. Prinzipiell ist aber auch der Anschluß der Abluft mehrerer Räume an den Ver­ brennungsluftschacht möglich, wie ja auch der Anschluß mehrerer Feuerstätten an einen Wär­ metauscher-Schornstein möglich und üblich ist. Vorteilhaft für den Wärmeaustausch zwischen Abgas und Verbrennungsluft ist es, wenn der Abluftanschluß an den Verbrennungsluftschacht möglichst weit oben wie z. B. im Dachbereich (siehe Anspruch 2) und der Anschluß für die Feuerstätte(n) möglichst weit unten wie z. B. im Kellerbereich angeordnet ist.

Die Funktionsweise der Anlage wird nicht beeinträchtigt, wenn die Abluftmenge kleiner oder größer als die Verbrennungsluftmenge ist. Wenn die Abluftmenge größer ist, als die erforderli­ che Verbrennungsluftmenge, wird entsprechend Anspruch 6 ein Teil der Abluft von der An­ schlußstelle nach unten zur Feuerstätte und der restliche Teil der Abluft im oberen Teil der Schachtes über Dach ins Freie abgeführt.

Wenn die Abluftmenge kleiner ist, als die erforderliche Verbrennungsluftmenge, wird entspre­ chend Anspruch 7 die Abluft und zusätzlich Verbrennungsluft, die von der Öffnung über Dach in den Verbrennungsluftschacht einströmt, zur Feuerstätte transportiert.

Wenn die Abluftmenge größer ist als die Verbrennungsluftmenge entstehen zwei parallel ange­ ordnete Abluftströme - einmal von der Anschlußstelle der Abluft über den Verbrennungsluft­ schacht direkt ins Freie und einmal über den unteren Teil des Verbrennungsluftschachtes, die Feuerstätte und den Abgasschacht ins Freie. Hierbei hängt die Aufteilung der jeweiligen Mas­ senströme von den vom Schachtquerschnitt abhängigen Strömungswiderständen und den zur Verfügung stehenden Antriebskräften ab. Die heute üblichen Feuerstätten besitzen üblicherwei­ se ein Verbrennungsluft-(oder auch Abgas-)gebläse, das es erlaubt, die Verbrennungsluftmen­ ge genau an den Verbrennungsluftbedarf anzupassen. Soll über diese Verbrennungsluftmenge hinaus zusätzliche Abluft abgeführt werden, so kann dies in einfacher Weise solange die Ab­ lufttemperatur höher ist als die Außenlufttemperatur durch thermischen Auftrieb erfolgen. Die zusätzlich über Dach ins Freie geförderte Abluftmenge hängt dann vor allem von der Quer­ schnittsfläche des Verbrennungsluftschachtes ab. Damit keine allzu großen Schachtquerschnitte benötigt werden, ist es zweckmäßig entsprechend Anspruch 8, die Abluft mit einem Ventilator in den Verbrennungsluftschacht zu drücken. Dies erlaubt nicht nur kleinere Schachtquer­ schnitte, sondern hat auch einen von Temperatur- und Windeinflüssen weniger abhängigen Abluftstrom zur Folge.

Um der Gefahr zu entgehen, den Verbrennungsluftstrom durch die Kraft des Abluftventilators zu beeinflussen, kann es zweckmäßig sein, die Pressung des Abluftventilators deutlich geringer als diejenige des Brennergebläses auszulegen. Dann können leise laufende, den Bewohner nicht störende Ventilatoren eingesetzt werden. Außerdem wird sich bei einem Ausfall des Ventila­ tors zwar die Abluftmenge verringern, die Verbrennungsluftmenge selbst wird hiervon aber nur unwesentlich beeinflußt werden. Es ist dann auch möglich, den Abluftventilator entsprechend Anspruch 9 weitgehend unabhängig vom Betrieb der Feuerstätte und abhängig von einer die Raumluftqualität kennzeichnenden Meßgröße zu betreiben oder den Abluftventilator zeitab­ hängig entsprechend der Nutzungsbedingungen zu steuern. Da mit der Nutzung der Abluft als Verbrennungsluft eine zusätzliche Energieeinsparung verbunden ist, kann es besonders vorteil­ haft sein, den Abluftventilator nach Anspruch 10 vor allem während der Betriebszeit der Feu­ erstätte zu betreiben, das heißt ihn so zu schalten, daß er automatisch immer gleichzeitig mit der Feuerstätte in Betrieb geht. Wenn die Laufzeiten der Feuerstätte und des Abluftventilators nicht ausreichen, die geforderte Raumluftqualität aufrecht zu erhalten, kann man entsprechend Anspruch 11 dafür sorgen, daß der Abluftventilator immer bei Betrieb der Feuerstätte, und zusätzlich bei Stillstand der Feuerstätte dann in Betrieb geht, wenn die Raumluftqualität dies erforderlich macht.

Abweichend von den Überlegungen im vorhergehenden Abschnitt kann es auch zweckmäßig sein, die Verbrennungsluftmenge weitgehend über den Abluftventilator festzulegen. Dies kommt vor allem für Feuerstätten in Frage, die kein eigenes oder kein ausreichend kräftiges Brennergebläse besitzen oder die nicht als raumluftunabhängige Feuerstätten konzipiert sind. Hierbei wird der Feuerstätte die Verbrennungsluft nur vom Abgasventilator zur Verfügung gestellt, wobei die Abluftmenge für die Versorgung der Feuerstätte mit Verbrennungsluft aus­ reichend groß bemessen werden muß.

Die erfindungsgemäße Nutzung eines Wärmetauscher-Schornsteins für die Abführung der Ab­ luft aus dem Gebäude hilft Betriebskosten zum einen durch die Nutzung der Wärme der Abluft zu sparen, zum anderen wird auch der Stromverbrauch für den Betrieb der Ventilatoren verrin­ gert, da die Abluftleitung mit den ihr zuzuschreibenden Strömungswiderständen entfällt, ohne daß die Strömungswiderstände im Bereich des Wärmetauscher-Schornsteins gegenüber dessen alleinigem Betrieb wesentlich zunehmen.

Das Formstück für den Verbrennungsluftschacht weist eine lichte, vorzugsweise angenähert quadratische Öffnung auf, in welcher der vorzugsweise runde Abgasschacht angeordnet wird. Nach Anspruch 12 kann dieses Formstück in den Eckbereichen über die Formstückhöhe durchgehende Ausnehmungen enthalten, die dazu dienen können, die elektrischen Leitungen für die Verdrahtung von Feuerstätte(n) und Abluftventilator(en) aufzunehmen, die aber auch für die Aufnahme von Bewehrungseisen für die Verbesserung der Standsicherheit des Verbren­ nungsluftschachtes herangezogen werden können. Dabei können die gleichen Ausnehmungen im Formstück im unteren Bereich als Leerrohr für die elektrischen Leitungen und im oberen Bereich für die Verbesserung der Standsicherheit der über Dach freistehenden Teile des Wär­ metauscher-Schornsteins verwendet werden.

Das Formstück für den Verbrennungsluftschacht kann entsprechend Anspruch 13 weitere lichte Querschnitte insbesondere für die Aufnahme von Abluft enthalten. Entsprechend An­ spruch 14 können diese Schächte dazu verwendet werden, die Abluft bis über Dach oder bis in die Nähe der Mündung hochzuführen und dort erst über eine Öffnung in den Verbrennungs­ luftschacht eintreten zu lassen. Dies hat den Vorteil, daß nahezu die gesamte Länge des Ver­ brennungsluftschachtes für den Wärmeaustausch zwischen Abgas und Verbrennungsluft ge­ nutzt werden kann. Die Schächte können aber auch entsprechend Anspruch 15 dazu benutzt werden, die Abluft jeweils im folgenden Geschoß in den Verbrennungsluftschacht eintreten zu lassen. Hierdurch wird bei Abluftanschlüssen in mehreren Geschossen sowohl die Brandsicher­ heit wie auch die Luftschalldämmung verbessert. Im Brandfall wird das Austreten von Brand­ gasen aus den Abluftöffnungen dadurch erschwert, daß die in den Verbrennungsluftschacht eingetretenen Brandgase in höheren Geschossen nur über den Abluftschacht in angrenzende Räume austreten können, wobei sie in diesem Schacht entgegen dem thermischen Auftrieb nach unten strömen müßten. Die Luftschalldämmung zwischen den Räumen in zwei übereinan­ der liegenden Geschossen wird dadurch verbessert, daß der Weg für die Luftschallübertragung erheblich verlängert und durch zusätzliche Umlenkungen erschwert wird.

Weist das Formstück für den Verbrennungsluftschacht mindestens zwei zusätzliche Quer­ schnitte für die Abführung der Abluft auf, kann nach Anspruch 16 die Abluft wechselweise in die Abluftschächte eingeleitet werden und dann sogar jeweils um zwei Geschosse versetzt in den Luftweg des Verbrennungsluftschachtes übergeleitet werden, wodurch sich die für den Anspruch 15 genannten Vorteile weiter verstärken.

Weist das Formstück für den Verbrennungsluftschacht zusätzlich zwei lichte Querschnitte auf, kann einer dieser Schächte nach Anspruch 17 als Abluftschacht z. B. mit Überleitung der Abluft in den Verbrennungsluftschacht im nächsten Geschoß, und der andere Schacht als Installations­ schacht für die Aufnahme elektrischer Leitungen bzw. von Heizungsrohren benutzt werden.

Für die Erstellung des Wärmetauscher-Schornsteins mit Abluftnutzung ist es zweckmäßig, entsprechend Anspruch 18 die erforderlichen Bauteile zu einem Bausatz zusammenzustellen, da damit alle Elemente genau aufeinander und auf die vorgesehenen Betriebsverhältnisse abge­ stimmt werden können. Derartige Bausätze sind für Wärmetauscher-Schornsteine durchaus üblich, sie müssen für die Abluftnutzung nur durch einen zusätzlichen Abluftventilator ergänzt werden. Vorteilhaft ist hierbei, wenn der Abluftventilator in die Wände des Verbrennungsluft­ schachtes so eingebaut werden kann, daß er sowohl nicht nach innen übersteht, da er sonst den erforderlichen Strömungsquerschnitt vermindern würde, wie auch möglichst wenig nach außen in den angrenzenden Raum übersteht.

Der Bausatz für den Wärmetauscher-Schornstein mit Abluftnutzung kann entsprechend An­ spruch 19 auch durch die Feuerstätte ergänzt werden, die zweckmäßig als eigene Verpackungs­ einheit mit ausgeliefert wird, da sie häufig später als der Wärmetauscher-Schornstein selbst eingebaut wird. Die Festlegung einer definierten Feuerstätte durch einen solchen Bausatz hat aber den Vorteil, daß alle für die Funktion wesentlichen Bauteile sorgfältig aufeinander abgestimmt werden können, wodurch z. B. auch die Wärmerückgewinnung optimiert und die zuverlässige Funktion der gesamten Anlage durch vorherige Prüfungen sichergestellt werden kann.

Entsprechend Anspruch 20 ist es weiterhin vorteilhaft, den Bausatz möglichst komplett vor­ zufertigen, da damit der Montageaufwand auf der Baustelle erheblich reduziert werden kann. Insbesondere, wenn die Bauelemente für den Wärmetauscher-Schornstein möglichst großfor­ matig in der Höhenerstreckung ausgebildet, z. B. mindestens 1 m hoch und vorzugsweise ge­ schoßhoch ausgeführt werden, kann die Vorfertigung so weit getrieben werden, daß auch die Feuerstätten und die Abluftventilatoren in die Bauelemente integriert werden können. Wird hierbei die Feuerstätte direkt auf dem Wärmetauscher-Schornstein befestigt, ist hier auch ein sehr einfacher Anschluß für den Verbrennungsluft- und den Abgasanschluß möglich, da für das Abgas ein einfaches kurzes Rohr genügt, während für die Verbrennungsluft nur eine Öffnung in der Wand des Verbrennungsluftschachtes erforderlich ist. Da diese Öffnung von der Rück­ wand der Feuerstätte abgedeckt wird, werden zur Abdichtung dieser Öffnung praktisch kei­ nerlei Materialien benötigt.

Gemäß Anspruch 21 können die Bauelemente ein Leerrohr für die elektrische Verdrahtung zwischen Feuerstätte und Abluftventilator enthalten. Dieses Leerrohr kann z. B. in einfacher Weise als Ausnehmung im Verbrennungsluftschacht (siehe Anspruch 12) hergestellt sein oder als handelsübliches Leerrohr an der Innen- oder Außenwand des Verbrennungsluftschachtes befestigt werden. Dieses Leerrohr kann die Stromversorgung und die Steuerleitungen für die jeweiligen Abluftventilatoren aufnehmen. Die Steuerleitung dient hierbei dazu, sicherzustellen, daß die Abluftventilatoren entsprechend Anspruch 10 immer in Betrieb sind, wenn die Feuer­ stätte betrieben wird. Durch die Verbindung mit der Stromversorgung der Feuerstätte kann auf einen vor Ort zu erstellenden Stromanschluß im Aufstellraum des Abluftventilators verzichtet werden. Wenn der Abluftventilator nur betrieben werden soll, wenn die Feuerstätte in Betrieb ist, kann die Stromversorgung der Feuerstätte gleichzeitig auch als Stromversorgung des Ab­ luftventilators eingesetzt werden, wodurch auf eine gesonderte Steuerleitung und die sonst zusätzlich erforderlichen Regel- oder Steuereinrichtungen verzichtet werden kann.

Die Bauelemente nach Anspruch 21 können aber auch bereits die komplette Verdrahtung für den Betrieb der Abluftventilatoren insoweit enthalten, daß die Verdrahtungen der einzelnen Bauelemente mittels Steckverbindungen bei der Montage zu einer durchgängigen Verdrahtung für den Betrieb des Abluftventilators verbunden werden können.

Besonders vorteilhaft ist es entsprechend Anspruch 22 in den Bausätzen Formstücke für den Verbrennungsluftschacht zu verwenden, die entweder zusätzliche Ausnehmungen in den Eck­ bereichen der Formstücke und/oder zusätzliche lichte Querschnitte für die Nutzung als Abluft­ schacht und als Installationsschacht enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von schematischen Zeichnungen (Fig. 1-5) näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher-Schornstein (1) mit Abluftnutzung und zwei zusätzlichen Abluftöffnungen (10, 12) innerhalb des Gebäudes. Auf der linken Hälfte der Zeichnung ist eine Ausführung dargestellt, bei der die Feuerstätte (4) und der Abluftventi­ lator (21) direkt an einer Außenwand (11) des Verbrennungsluftschachtes befestigt sind, wobei von einem Bausatz mit im wesentlichen geschoßhohen Elementen ausgegangen ist. Auf der rechten Hälfte der Zeichnung ist die Feuerstätte (4) getrennt vom Verbrennungsluftschacht (3) aufgestellt und mit Rohrleitungen (5, 6) am Wärmetauscher-Schornstein (1) angeschlossen. Die Abluft wird in einer getrennten Leitung (13) zum Verbrennungsluftschacht geführt. Die linke und rechte Seite der Zeichnung sind als zwei verschiedene Ausführungsvarianten vorge­ sehen, wobei auch eine Kombination der verwendeten Elemente denkbar ist.

Der Wärmetauscher-Schornstein (1) besteht aus dem Abgasschacht (2), dem Verbrennungs­ luftschacht (3) und der Mündungsausführung mit einer Platte (18), die mit Abstand oberhalb des Verbrennungsluftschachtes angeordnet ist und durch Stützen (22) auf diesem befestigt ist. Zwischen den Stützen (22) sind Öffnungen (7) für den Eintritt von Verbrennungsluft in den Verbrennungsluftschacht ausgebildet, über die bei Abluftnutzung auch die Abluft ins Freie austreten kann. Verbrennungsluftschacht (3) und Abgasschacht (2) sind konzentrisch zueinan­ der angeordnet und bilden gemeinsam den Luftweg (20), über den Verbrennungsluft zur Feu­ erstätte und Abluft zur Feuerstätte oder ins Freie strömen kann. Der Begriff "konzentrisch" bezieht sich hier nicht auf eine einheitliche geometrische Form von Verbrennungsluftschacht (3) und Abgasschacht (2), sondern soll aussagen, daß der Abgasschacht (2) vollkommen vom Verbrennungsluftschacht (3) umschlossen ist. Hierbei kann der Abgasschacht (2) z. B. einen runden und der Verbrennungsluftschacht (3) einen quadratischen Querschnitt aufweisen, was vorzugsweise sogar angestrebt wird, da sich hierbei ein günstiger Strömungsquerschnitt mit geringem Strömungswiderstand ergibt.

An den Wärmetauscher-Schornstein angeschlossen sind auf jeder Seite eine - raumluftunab­ hängige - Feuerstätte (4) mit je einem Abgasrohr (5). Auf der rechten Seite der Zeichnung wird die Verbindung zwischen Feuerstätte und Wärmetauscher-Schornstein mit der konzentrisch zum Abgasrohr angeordneten Verbrennungsluftleitung (6) hergestellt, während die Feuerstätte auf der linken Seite nur über eine Öffnung (19) mit dem Luftweg (20) verbunden ist.

Sofern die Abluftöffnungen (10), (12)verschlossen sind, tritt die Verbrennungsluft über die Öffnungen (7) in den Luftweg (20) ein, strömt in Gegenstrom zu dem im Abgasschacht (2) strömenden Abgas nach unten zu der bzw. den Feuerstätte(n) (4) und tritt bei (8) in die Feuer­ stätte ein. Das aus der Feuerstätte austretende Abgas strömt über das Abgasrohr (5) und den Abgasschacht (2) an der Mündung (9) des Wärmetauscher-Schornsteins oberhalb der Platte (18) ins Freie.

In der Zeichnung sind insgesamt drei Geschoßebenen dargestellt. Die Feuerstätte ist im Keller­ geschoß (KG) aufgestellt, im Erdgeschoß (EG) ist für die Abführung von Abluft eine Ab­ luftöffnung (10) in der Wand (11) des Verbrennungsluftschachtes (3) angeordnet. Im Dachge­ schoß (DG) ist eine weitere Abluftöffnung (12) dargestellt, welche über eine Leitung (13) mit einem unterhalb des Dachgeschosses liegenden Raum verbunden ist. In der Abluftöffnung (10) ist schematisch ein Abluftventilator (21) dargestellt, der im wesentlichen den Raum der Ab­ luftöffnung (10) ausfüllt, ohne in den Schacht überzustehen. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Wände des Verbrennungsluftschachtes (3) wie dargestellt aus massivem Material, z. B. aus Leichtbeton bestehen, da dann sowohl genügend Platz für die Aufnahme des Abluftventilators (21) zur Verfügung steht, wie auch eine hohe Brandbeständigkeit der Schachtwandung erreicht wird.

Wenn die Feuerstätte (4) und der Abluftventilator (21) in Betrieb sind, strömt die Abluft (14) als Verbrennungsluft zur Feuerstätte (4). Bei der Anlage auf der rechten Hälfte der Zeichnung reicht es dagegen aus, wenn die Feuerstätte (4) in Betrieb ist, um Abluft über die Leitung (13) und die Öffnung 12 sowie den Luftweg (20) zur Feuerstätte zu transportieren, da die Feuer­ stätte (4) den zum Transport der Abluft erforderlichen Unterdruck im Luftweg (20) erzeugt. Sind die Abluftmengen größer als die benötigte Verbrennungsluftmenge, strömt der überschüs­ sige Anteil (16, 17) der Abluft durch den oberhalb der Öffnungen (10, 12) gelegenen Abschnitt des Verbrennungsluftschachtes nach oben und tritt an den Öffnungen (7) ins Freie. Ist die zur Verfügung stehende Abluftmenge kleiner als die benötigte Verbrennungsluftmenge, wird die gesamte Abluftmenge als Abluftstrom (14, 15) nach unten gelenkt und zusätzlich tritt die noch benötigte Differenzmenge an der Öffnung (7) als Außenluft in den Verbrennungsluftschacht (3) ein.

Wenn die Feuerstätte nicht in Betrieb ist, kann die gesamte Abluftmenge als Abluftstrom (16, 17) im Verbrennungsluftschacht nach oben strömen und über die Öffnungen (7) ins Freie aus­ treten.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Formstück für einen Verbrennungsluftschacht mit 4 Ausnehmungen in den Eckbereichen (23), die zur Aufnahme elektrischer Leitungen oder zur Aufnahme von Bewehrungseisen dienen können. Die Wandstärke der Schachtwandungen be­ trägt aus Gründen der Brandsicherheit, der Schalldämmung und der Speicherkapazität bei re­ kuperativem Wärmeaustausch vorteilhaft mindestens 4 cm. Sie ist im Eckbereich durch die Ausrundungen (25) so erweitert, daß die Ausnehmungen (23) mindestens mit einer Lichtweite von 3 cm ausgeführt werden können, ohne daß die Gesamtmaterialstärke im Eckbereich redu­ ziert ist.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Formstück für einen Verbrennungsluftschacht (3) mit zusätzlichem, seitlich angeformtem Abluftschacht (24) zum Hochführen der Abluft über Dach bis nahe zur Mündung, bis in den Dachbereich, oder auch nur bis ins nächste Geschoß.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Formstück für einen Verbrennungsluftschacht mit zwei zusätzlichen, angeformten Abluftschächten (24), wobei die beiden Schächte z. B. wechselweise für die Überleitung der Abluft in den Verbrennungsluftschacht jeweils in jedem zweiten Ge­ schoß benutzt werden können. Durch den so verlängerten Strömungsweg für die Abluft vor dem Eintritt in den Verbrennungsluftschacht wird die Luftschallübertragung zwischen den Räumen erheblich reduziert, wenn Abluft z. B. aus mehreren übereinander liegenden Geschos­ sen abgeführt werden soll. Es kann aber auch einer der beiden Abluftschächte (24) für die Ab­ leitung der Abluft und der andere Schacht für die Verlegung der elektrischen Leitungen und/oder der Heizungsrohre verwendet werden, wodurch entsprechende Schlitze in den Ge­ bäudewänden entfallen können.

Fig. 5 zeigt als Halbschnitt über eine Höhe von etwa zwei Geschossen die Überleitung der Abluft in den Luftweg (20) des Verbrennungsluftschachtes (3) jeweils um etwa ein Geschoß in der Höhe versetzt, wobei der Abluftschacht (24) direkt unterhalb der folgenden Abluftöffnung (27) eine Abschottung (26) aufweist, die eine Vermischung der Abluftströme bereits im Abluft­ schacht (24) verhindert. Die Abluftventilatoren (21) sind hier wegen der besseren Zugänglich­ keit in der Öffnung (27) des Abluftschachtes und nicht in der Öffnung (10) an der Überleitung in den Verbrennungsluftschacht (3) angeordnet.

Claims (22)

1. Wärmetauscher-Schornstein (1) mit einem Abgasschacht (2) für die Abführung der Abgase von Feuerstätten über Dach ins Freie und einem Verbrennungsluftschacht (3) für die Zuführung der Verbrennungsluft vom Freien zu den Feuerstätten, bei dem zur Erzielung eines Wärmeaustauschs zwischen Abgas und Verbrennungsluft der Abgasschacht (2) konzentrisch im Verbrennungsluftschacht (3) angeordnet ist und mindestens eine Öffnung (7) für den Ver­ brennungsluftschacht zum Freien über Dach benachbart zur Abgasmündung (9) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß am Verbrennungsluftschacht (3) zusätzlich zu der bzw. den Öff­ nung(en) (7) über Dach mindestens eine weitere Öffnung (10, 12) innerhalb des Gebäudes an­ gebracht ist, über die Abluft aus dem Gebäude in den vom Verbrennungsluftschacht (3) und dem Abgasschacht (2) gebildeten Luftweg (20) eintreten kann.

2. Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft aus dem Gebäude dem Luftweg (20) im Dachraum über eigene Leitungen (13) aus den darunter liegenden Räumen zugeführt wird.

3. Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftweg (20) mit dem zu entlüftenden Raum oder den zu entlüftenden Räumen über die Öffnung (10) verbunden ist.

4. Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichtbetrieb der Feuerstätte der oberhalb der Abluftöffnung (10, 12) gelegene Teil des Luftweges (20) als Transportweg für die Abluft benutzt wird.

5. Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrieb der Feuerstätte der unterhalb der Abluftöffnung (10, 12) gelegene Teil des Luftwegs (20) als Transportweg für die Abluft benutzt wird.

6. Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrieb der Feuerstätte sowohl der unterhalb der Abluftöffnung (10, 12) gelegene Teil des Luftweges (20) als Transportweg für den Transport der Abluft zur Feuerstätte wie auch der oberhalb der Abluftöffnung (10, 12) gelegene Teil des Luftweges (20) als Transportweg für den Transport der Abluft über Dach ins Freie benutzt wird.

7. Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrieb der Feuerstätte sowohl der oberhalb der Abluftöffnung (10, 12) gelegene Teil des Luftweges (20) als Transportweg für zusätzliche Verbrennungsluft aus dem Freien und der unterhalb der Abluftöffnung (10, 12) gelegene Teil des Luftweges (20) als Transportweg für die Abluft und die zusätzliche Verbrennungsluft benutzt wird.

8. Wärmetauscher-Schornstein nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abluft aus dem zu entlüftenden Raum mit einem Abluftventilator (21) in den Luftweg gedrückt wird.

9. Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftventilator (21) mit einem Steuergerät ausgestattet ist, welches die Abluftmenge ab­ hängig von einer die Raumluftqualität kennzeichnenden Meßgröße regelt oder zeitabhängig steuert.

10. Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftventilator (21) während des Betriebs der Feuerstätte immer in Betrieb ist.

11. Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abluftventilator (21) während des Betriebs der Feuerstätte immer in Betrieb ist und in den Stillstandszeiten der Feuerstätte zusätzlich abhängig von einer die Raumluftqualität kennzeichnenden Meßgröße geregelt oder zeitabhängig gesteuert wird.

12. Formstück für den Verbrennungsluftschacht eines Wärmetauscher-Schornsteins mit Abluftnutzung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es einen lichten Querschnitt (28) zur Aufnahme des Abgasschachtes und mindestens in zwei gegenüber­ liegenden Eckbereichen durchgehende Ausnehmungen (23) enthält, die als Leerrohr für die Aufnahme der elektrischen Verdrahtung oder als Bewehrungskanäle für die Aufnahme von Bewehrungseisen dienen können.

13. Formstück für den Verbrennungsluftschacht eines Wärmetauscher-Schornsteins mit Abluftnutzung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es einen lichten Querschnitt (28) zur Aufnahme des Abgasschachtes und mindestens einen weiteren lichten Querschnitt (24) insbesondere zur Abführung von Abluft enthält.

14. Wärmetauscher-Schornstein nach den Ansprüchen 1 bis 12 mit einem Formstück nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft aus dem zu entlüftenden Raum über eine Öffnung (27) in den Abluftquerschnitt (24) des Formstücks eintreten kann und in dem dadurch gebildeten Schacht bis in den Dachbereich oder bis in die Nähe der Mündung (9) geführt wird und dann über eine Öffnung (10, 12) in den Verbrennungsluftschacht eintritt.

15. Wärmetauscher-Schornstein nach den Ansprüchen 1 bis 12 mit einem Formstück nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Abluftquerschnitt (24) des Formstücks gebildete Schacht dazu benutzt wird, die Abluft geschoßweise im jeweils nächsten Geschoß in den Luftweg (20) des Verbrennungsluftschachtes (3) überzuleiten, wobei der Schacht zwischen der Überleitung und der folgenden Öffnung für die Abluft jeweils eine Ab­ schottung (26) aufweist.

16. Wärmetauscher-Schornstein nach den Ansprüchen 1 bis 12 mit einem Formstück nach Anspruch 13 mit zwei Abluftquerschnitten (24), dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Abluftquerschnitte (24) des Formstücks gebildeten Schächte dazu benutzt werden, die Abluft wechselweise in die jeweiligen Schächte einzuleiten und jeweils im übernächsten Geschoß in den Luftweg (20) des Verbrennungsluftschachtes (3) überzuleiten, wobei der Schacht (24) zwischen der Überleitung und der folgenden Öffnung (27) für die Abluft jeweils eine Abschottung (26) aufweist.

17. Wärmetauscher-Schornstein nach den Ansprüchen 1 bis 11 mit einem Formstück nach Anspruch 13 mit zwei Abluftquerschnitten (24), dadurch gekennzeichnet, daß einer der durch die Abluftquerschnitte (24) des Formstücks gebildeten Schächte dazu benutzt wird, die in den Schacht eintretende Abluft im jeweils nächsten Geschoß in den Luftweg des Ver­ brennungsluftschachtes überzuleiten, während der andere Schacht (24) als durchgehender Schacht für die Verlegung der elektrischen Leitungen und/oder der Heizungsrohre verwendet wird.

18. Bausatz für einen Wärmetauscher-Schornstein nach Anspruch 1 und Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß er außer den üblichen Bauelementen für den Abgas­ schacht (2) und den Verbrennungsluftschacht (3) sowie den Elementen für die Mündungsaus­ führung (z. B. 18, 22) zusätzlich auch einen Abluftventilator (21) umfaßt, der in eine der Au­ ßenwände des Verbrennungsluftschachtes (3) so einbaubar ist, daß er im eingebauten Zustand den Schachtquerschnitt nicht verengt.

19. Bausatz nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich die Feuerstätte (4) als eigene Verpackungseinheit umfaßt.

20. Bausatz nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente für den Wärmetauscher-Schornstein jeweils in Bauhöhen von mindestens 1 m vorzugsweise ge­ schoßhoch komplett vorgefertigt sind und insbesondere in den jeweiligen Elementen auch die Feuerstätte(n) (4) bzw. der/die Abluftventilator(en) (21) ein- bzw. angebaut sind.

21. Bausatz nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente zumindest ein Leerrohr für die elektrische Verdrahtung zwischen Feuerstätte (4) und Abluft­ ventilator (21) enthalten oder komplett elektrisch verdrahtet sind.

22. Bausatz nach den Ansprüchen 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß er Formstücke für den Verbrennungsluftschacht nach Anspruch 12 oder Anspruch 13 enthält.