DE102006058964A1

DE102006058964A1 - Kaminkesseleinsatz mit integrierter Sicherheitseinrichtung, Nachverbrennungsrost und Luftverteiler

Info

Publication number: DE102006058964A1
Application number: DE200610058964
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dipl.-Ing. Suprunov (yu); Andrej Dipl.-Ing. Suprunov; Igor Dipl.-Ing. Suprunov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: DE102006058964B4

Abstract

Bei herkömmlichen Kaminkesseleinsätzen (Röhrenkesseleinsätze) sind die spezifischen Herstellungskosten hoch und die Wärmeausnetzung relativ gering. Die Effektivität des Kesselsicherungssystems, welches bei einer Kesselüberhitzung über ein Zirkulsationsrohr eine Abkühlung bewirken soll, ist bei relativ hohen Herstellungskosten nicht immer ausreichend. Durch ein unproportionales Einströmen von Raum- und Außenluft in den Kamin bzw. Raum entsteht oft ein Unterdruck im Raum, was zum Einzug kalter Außenluft und einem Ungemütlichkeitsgefühl führt. Der neue Einsatz soll das Sicherungssystem verbessern, die Wärmeausnutzung erhöhen, die spezifischen Herstellungskosten senken und einen Unterdruck im Raum vermeiden. Die Verlängerung der vertikalen Röhrenregister (VR) in den Abgassammler des Wärmetauschers und ein zusätzliches Nachverbrennungsrost (NR) verbessern die Wärmeausnutzung. Durch die Verlängerung des Vorlaufsammlers (VS) kann die thermische Ablaufsicherungseinrichtung (TAS) in diesen integriert werden, was einerseits die Herstellungskosten verringert und andererseits auch bei einem Pumpenausfall eine bessere Abkühlung ermöglicht. Der neue Vierwege-Luftverteiler ermöglicht eine geregelte und proportionale Luftzu- und -abfuhr-Führung, damit einen kontrollierten Luftwechsel im Aufenthaltsraum. Der Kaminkesseleinsatz mit integrierter Sicherheitseinrichtung, Nachverbrennungsrost und Luftverteiler kann in verschiedenen Räumlichkeiten genutzt und an die Zentralheizung und ...

Description

Im Verbrennungsraum eines Kamins befindet sich ein Kamineinsatz, welcher auf der Kaminbodenplatte aufgestellt ist. Bei der Holzverbrennung (oder Brikett- bzw. Pellet-Verbrennung) entstehen heiße Gase und Glühkohlestücke. Durch Strahlung, Konvektion und Berührung wird Wärme an das im Röhrenheizkesseleinsatz durchlaufende Wasser übertragen, welches dann über ein Kreislaufsystem zu Wärmeausnutzungsstellen führt.
An den Vorlaufsammler ist eine Kesselsicherungseinrichtung angeschlossen, die mit einer thermischen Ablaufsicherung sowie einem Wärmetauscher und einem Zirkulationsrohr wiederum mit dem Kesselrücklaufrohr verbunden ist. Diese Komponenten bilden zusammen eine getrennte, außen stehende Sicherungseinrichtung des Kamineinsatzes.
Das horizontale Röhrenregister des Kamineinsatzes dient als Verbrennungsrost. Darauf entstandene Asche sowie kleinere Glühkohlestücke fallen auf die Kaminbodenplatte. Da die sich ablagernde Asche die Verbrennungsluftzirkulation verschlechtert, bleibt ein Teil der Glühkohle unverbrannt. In der Mitte der Kaminbodenplatte befindet sich eine Öffnung, durch welche Luft in den Verbrennungsraum strömt und entstandene Asche bzw. unverbrannte Kohlestücke bei der Säuberung in den Aschekasten befördert werden. Bei der Verbrennung entstandene Gase werden über die Abgashaube und ein Abgasrohr weiter gekühlt und mit Hilfe des Abgasschornsteins ins Freie geleitet. Die erforderliche Luftmenge (Außen- und Raumluft) für die Verbrennung sowie die Frischluftmenge für den Aufenthaltsraum reguliert man über mindestens zwei Luftklappen. Die Zugstärke des Schornsteinkamins ist auch über die Abgasklappe regulierbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde die Wärmeausnutzung des Kamins zu erhöhen, spezifische Herstellungskosten (HK/KWh) zu senken, sowie im Aufenthaltsraum Luftwechsel zu gewährleisten und Zugluft zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird bei einem Kaminkesseleinsatz mit integrierter Sicherheitseinrichtung und Luftverteiler erfindungsgemäß der Konstruktion dadurch gelöst, dass mit einer Verlängerung des vertikalen Röhrenregisters (1, VR) bis in den Hohlraum des Abgassammlers (AS) die Heizfläche (bis ca. 15%), bei vernachlässigbar geringer Erhöhung der Herstellungskosten, vergrößert wird.
Durch eine Verlängerung des Vorlaufsammlers (2, VS) aus dem Abgassammler heraus, wird die Wärmetauscherspirale (2, WTS) mit der thermostatischen Ablaufsicherung (TAS) integriert. Des Weiteren wird an das Ende des Vorlaufsammlers (VS) eine Kesselsicherungsgruppe (2/3, 06) bestehend aus Kesselvorlauf (3, VL), Fühler (F), Membransicherheitsventil (SV), Manometer (M), Thermometer (T) mit thermischem Ablaufventil (TAV) und Schnell-Entlüfter (E) integriert. Bei Überhitzung des Kamineinsatzes, ab 95°C, wird über das thermische Ablaufventil (TAV) Kaltwasser in die Wärmetauscherspirale eingeleitet, um den überhitzten Kamineinsatz abzukühlen.
Bei einer Kesselüberhitzung, die durch einen Ausfall der Zirkulationspumpe verursacht wird, entsteht eine Kesselwasserzirkulation (Z) im Röhrenregister (6–8 Röhren). Diese wird durch eine Abkühlung des Kesselwassers über die Wärmetauscherspirale (WTS) und die dadurch enstandene Gravitationskraft hervorgerufen und ersetzt ein zusätzliches Zirkulationsrohr. Diese Komponenten bilden zusammen mit dem thermischen Ablaufsicherungsventil die neue integrierte Sicherheitseinrichtung.
Die neue Ausführung der Sicherheitseinrichtung ist einfacher als die bekannten Ausführungen, da die Wärmetauscherspirale (WTS) in den Vorlaufsammler (VS) eingebaut ist. Als Zirkulationsrohr wird ein Teil des Röhrenregisters genutzt, was auch eine bessere Wasserzirkulation (Z) durch Ausnutzung der Gravitationskraft zur Folge hat. Die Herstellungskosten sind niedriger, da bekannte Sicherheitseinrichtungen aus einer zusätzlichen Wärmetauschereinrichtung und einem zusätzlichen Zirkulationsrohr bestehen.
Die Kaminbodenplatte wird durch ein Nachverbrennungsrost (1, NR) ersetzt. Dieses liegt ca. 10–12 cm unterhalb des horizontalen Röhrenregisters (1, HR), einem für die Ausnutzung der Strahlungswärme optimalen Abstand. Die Abstände zwischen den einzelnen Röhren des Röhrenregisters sind so ausgelegt, dass auch größere Glühkohlestücke auf das Nachverbrennungsrost fallen und dort verbrennen können. Gleichzeitig wird durch Strahlung/Konvektion die entstehende Wärme bei der Verbrennung der Glühkohlestücke und der entstehenden Gase an die untere Seite des Röhrenregisters (HR) abgegeben, was eine höhere Wärmeabgabe (ca. 7%) an das Heizwasser zur Folge hat. Diese Merkmale ermöglichen eine bessere Wärmeausnutzung und damit niedrigere spezifische Herstellungskosten (HK/KWh).
Die in den Verbrennungsraum zugeführte Luftmenge (VL) (Außen + Raumabluft, VAL + VRL1) hat einen wichtigen Einfluss auf die Wärmeausnutzung. Es ist erforderlich einen optimalen Luftüberschuss für die Brennstoffe zu erreichen (möglich ist nur wen Kamin-Glasstür 05 vorhanden ist). Ebenfalls von Bedeutung ist ein gleiches Verhältnis von frischer Raumzuluftmenge (WAL) und Raumabluftmenge (VRL1) (WAL = WRL1, um Unterdruck im Raum zu vermeiden) im Aufenthaltsraum zu ermöglichen, um eine Behaglichkeitsgefühl zu bekommen. Bei bekannten Anlagen wird die gewünschte Luftverteilung über mindestens zwei Klappen reguliert, die unabhängig voneinander funktionieren. Dadurch wird eine proportionale Luftverteilung für die Verbrennungsluft und die Warmraumluft (von Außen- und Raumluft) erschwert. Ein Luftwechsel im Aufenthaltsraum, ohne einen Unterdruck zu erzeugen, ist somit schwierig zu erreichen.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion eines Vierwege-Luftverteilers werden die herkömmlichen zwei Luftklappen ersetzt. Dies ermöglicht mit einem Zugriff die Außen- und Raumluft, bzw. die Verbrennungs- und Warmraumluft proportional zu verteilen. 4 zeigt die schematische Darstellung des Vierwege-Luftverteilers (10) im Längs- (10c) und Querschnitt (10b) im Bereich der Raumluftverteilung und einen Querschnitt (10a) im Bereich der Außenluftverteilung. Der Vierwege-Luftverteiler (10) besteht aus einem Luftverteilungsgehäuse (LVG, 10c) und einem Luftverteilungsrohr (LVR, 10c). Das Luftverteilungsgehäuse (LVG) enthält sechs Öffnungen, davon zwei Eintrittsöffnungen (eine für Außenluft und eine für Raumluft) sowie vier Austrittsöffnungen (zwei für Verbrennungsluft und zwei für Warmraumluft).
Durch das Luftverteilungsrohr (LVR) führt eine befestigte Welle (LVW), die auf zwei Lager (GL) im Luftverteilungsgehäuse (LVG) montiert ist. Im Luftverteilungsgehäuse (LVG) sowie im Luftverteilungsrohr (LVR) befindet sich je eine Trennwand (TWG/TWR), welche Außen- und Raumluft voneinander trennt. An der Welle (LVW) ist ein Luftverteilungsanzeiger (LVA) befestigt, welcher die Einstellung des Luftverteilungsrohrs und damit auch das Regime der Luftverteilung angibt. Eine proportionale Luftverteilung von Außen- und Raumluft wird durch entsprechende proportionale große Scheibenausschnitte (SA) im Luftverteilungsrohr (LVR) ermöglicht.
Die proportionale Luftverteilung ist in 5 über ein Diagramm dargestellt. Es zeigt die verschiedenen Einstellungsmöglichkeiten des 4-Wege-Luftverteilers (von 0°–180°/0–IV).

Beispiele die im Diagramm dargestellt sind:

Anzeigeneinstellung	0°	72°

Verbrennungsluft VL
Verbrennungsaußenluftanteil VAL	80%	31%
Verbrennungsraumluftanteil VRL	20%	69%

Wärmetauscherluft WL
Wärmetauscheraußenluft WAL	20%	69%
Wärmetauscherraumluft WRL	80%	31%

Bei einer Einstellung von 72° werden 69% der Raumluft VRL und 31% der Außenluft für die Verbrennung genutzt. Gleichzeitig werden 69% der Außenluft (WAL) und 31% der Raumluft (WRL) über den Wärmetauscher (07/08) in den Aufenthaltsraum geleitet. Es is ersichtlich, das die aus dem Aufenthaltsraum abgeführte Luftmenge prozentual der in den Aufenthaltsraum zugeführten Luftmenge entspricht. Somit besteht also keine Möglichkeit, daß sich Unterdruck bildet bzw. ein Luftzug im Aufenthaltsraum entsteht. Bei entsprechender Einstellung des Luftverteilungsanzeigers (LVA) im Bereich von 0° bis 90° (0–II) in welchem eine optimale Verbrennung stattfindet, erreicht man den gewünschten Raumluftwechsel zwischen min. und maximal Wert und eine luftreiche Verbrennung. Der Luftverteilungsanzeiger zeigt bei 117° eine Luftüberschusszahl von 1.00. Ab diese Stelle beginnt die luftarme Verbrennung, bis die Anzeigestelle 180° bzw. IV anzeigt, und es keine Verbrennungsluftzufuhr mehr gibt bzw. keine Verbrennung mehr stattfindet.

Claims

Kaminkesseleinsatz zur Nutzung der Verbrennungswärme von Holz und Holzbriketts, der direkt über ein Kreislaufsystem an die Zentralheizung bzw. Warmwasserversorgung angeschlossen ist, mit einer Kesselsicherheitseinrichtung und Wärmetauscher, welche außerhalb des Kamins an den Vor- und Rücklauf des Kesseleinsatzes angeschlossen ist, mit einem horinzontalen Röhrenregister, daß auch als Verbrennungsrost dient, von dem darauf entstandene Asche und Glühkohlestücke auf die Kaminbodenplatte fallen und mit mindest zwei Luftklappen, die die erforderliche Luftmenge (Außen- und Raumluft) für die Verbrennung sowie die Frischluftmenge für den Aufenthaltsraum regulieren, dadurch gekennzeichnet, dass das vertikale Röhrenregister (VR) des Kaminkesseleinsatzes (03) bis in den Hohlraum des Abgassammlers (AS) verlängert ist und der Vorlaufsammler (VS) dadurch ebenfalls aus dem Abgassammler heraus nach außen verlängert ist.
Kaminkesseleinsatz nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in den verlängerten Vorlaufsammler (VS) eine Wärmetauscherspirale (WTS) montiert ist und an den Vorlaufsammler (VS) eine Kesselsicherheitsgruppe (06), bestehend aus Fühler (F) mit thermischem Ablaufventil (TAV), Membransicherheitsventil, Manometer, Thermometer und Schnell-Entlüfter, gekoppelt ist.
Kaminkesseleinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaminbodenplatte in der Brennkammer durch ein Nachverbrennungsrost ersetzt ist.
Kaminkesseleinsatz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vierwege-Luftverteiler bestehend aus einem Luftverteilungsgehäuse (LVG) und einem Luftverteilungsrohr (LVR), wobei im Luftverteilungsrohr unterschiedlich große Scheibenausschnitten (SA) bestehen, die eine proportionale Verteilung der Raum- und Außenluft für die Verbrennungs- und Raumfrischluft ermöglichen, und wobei die Luftvereilungsrohrwelle (LVW) über zwei Lager (GL) im Luftverteilungsgehäuse (LVG) montiert ist. Das Luftverteilungsgehäuse (LVG) enthält sechs Öffnungen, davon zwei Eintrittsöffnungen (für Außen – AL und Raumluft – RL1) sowie vier Austrittsöffnungen (zwei für Verbrennungsluft – VL und zwei für Wärmetauscherluft – WL) enthält und die eingebauten Trennwände ((TWG/TWR) im Luftverteilungsgehäuse und Luftverteilungsrohr Außen- und Raumluft voneinander trennen.