DE202013011856U1 - Apparatus for burning solid fuels - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Verbrennen fester Brennstoffe, insbesondere Kamin- oder Kachelofen, Kamineinsatz oder dergleichen, mit einem Verbrennungsluftanschluss und mit einem an eine Abgasführung (3, 7) angeschlossenen Brennraum (1), wobei im Bereich der Abgasführung (3, 7) oder im Bereich des Brennraumes (1) zumindest ein Wärmeübertragungsflächen aufweisendes Teil zur Wärmeübertragung an ein Medium vorgesehen ist, wobei das Teil zur Wärmeübertragung mit zumindest einem thermoelektrischen Generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20) wärmeleitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil zur Wärmeübertragung zumindest eine Vorrichtung (4) zur Führung von Wasser aufweist, dass dem thermoelektrischen Generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20) ein Funktionsmodul (21) zugeordnet ist, dass der Betrieb des Funktionsmoduls über eine Steuervorrichtung (16) regelbar ist und dass das Funktionsmodul (21) als eine mit Gleichstrom oder Wechselstrom betreibbbare Umwälzpumpe (18) für einen Wasserkreislauf ausgebildet ist.Device for burning solid fuels, in particular a fireplace or tiled stove, fireplace insert or the like, with a combustion air connection and with a combustion chamber (1) connected to an exhaust gas duct (3, 7), in the area of the exhaust gas duct (3, 7) or in the area of the Combustion chamber (1) at least one part having heat transfer surfaces is provided for heat transfer to a medium, the part for heat transfer being connected in a heat-conducting manner to at least one thermoelectric generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20), characterized in that the part for heat transfer At least one device (4) for guiding water has a function module (21) assigned to the thermoelectric generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20), that the operation of the function module can be regulated via a control device (16) and that the function module (21) as a circulating pump (18) which can be operated with direct current or alternating current for a water circuit is trained on.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbrennen fester Brennstoffe, insbesondere einen Kamin- oder Kachelofen, einen Kamineinsatz oder dergleichen, mit einem Verbrennungsluftanschluss und mit einem an eine Abgasführung angeschlossenen Brennraum, wobei im Bereich der Abgasführung und/oder im Bereich des Brennraumes zumindest ein eine Wärmeübertragungsfläche aufweisendes Teil zur Wärmeübertragung an ein Medium wie Luft oder Wasser vorgesehen ist.The invention relates to a device for burning solid fuels, in particular a fireplace or tiled stove, a fireplace insert or the like, with a combustion air connection and with a combustion chamber connected to a combustion chamber, wherein at least one in the region of the exhaust system and / or in the region of the combustion chamber a heat transfer surface having part for heat transfer to a medium such as air or water is provided.

Feuerungsanlagen wie Kaminanlagen, Kachelöfen, Kaminöfen oder dergleichen werden meist chargenweise mit Brennstoffen wie Holz in stückiger oder gepresster Form, Stroh oder anderen nachwachsenden Brennstoffen oder auch mit Kohlebrennstoffen befeuert. Mit Biomasse, also vorwiegend mit Holz, betriebene Feuerungsanlagen leisten einen großen Beitrag zur Nutzung regenerativer Energien. Aus diesem Grunde und aufgrund der damit erreichbaren Verbesserung der Wärmeversorgungssicherheit in Privathaushalten erfreuen sich solche Feuerungsanlagen bzw. Vorrichtungen zum Verbrennen von festen Brennstoffen großer Beliebtheit. In vielen Anwendungsfällen werden solche Vorrichtungen als Einzelfeuerstätten vorgesehen, bei denen die Verbrennung ohne Gebläseunterstützung abläuft und bei denen die Verbrennungsluftzufuhr und die Abgasableitung mithilfe des natürlichen Schornsteinzuges bewerkstelligt wird. Solche Feuerstätten können vorteilhafterweise ohne elektrische Hilfsenergie betrieben werden.Firing systems such as chimney systems, tiled stoves, stoves or the like are usually fired in batches with fuels such as wood in lumpy or pressed form, straw or other renewable fuels or coal fuels. Combustion plants, which are predominantly wood-fueled, make a major contribution to the use of renewable energies. For this reason, and due to the achievable improvement of the heat supply security in private households, such furnaces or devices for burning solid fuels enjoy great popularity. In many applications, such devices are provided as a single fireplaces, where the combustion takes place without fan assistance and in which the combustion air supply and the exhaust gas discharge is accomplished by means of the natural chimney draft. Such fireplaces can advantageously be operated without auxiliary electric power.

Bei vielen Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind jedoch auch Gebläse vorzusehen, beispielsweise bei mit Pellets betriebenen Vorrichtungen. Darüber hinaus ist bekannt, solche Feuerungsstätten an einen Wärmetauscher anzuschließen und mithin an einen Wasserkreislauf zwecks Nutzung der Wärme der Feuerungsstätte zur Warmwasserbereitung. Dazu sind allerdings auch elektrische Energie verbrauchende Pumpen erforderlich. Die dazu erforderliche elektrische Energie ist von einer allgemeinen Stromversorgung bereit zu stellen, so dass bei einem Stromausfall eine solche Vorrichtung nicht mehr sicher oder nicht mit ihrer vollen Leistungsfähigkeit betrieben werden kann.In many devices of the type mentioned but also blowers are provided, for example, operated in pellets devices. In addition, it is known to connect such furnaces to a heat exchanger and therefore to a water cycle in order to use the heat of the Feuerungsstätte for hot water. For this purpose, however, electric energy consuming pumps are required. The required electrical energy is provided by a general power supply, so that in case of power failure, such a device can not be operated safely or not with their full capacity.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit verbesserter Abwärmenutzung bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide a device of the type mentioned with improved waste heat utilization.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch aus, dass das Teil zur Wärmeübertragung zumindest eine Vorrichtung (4) zur Führung von Wasser aufweist, dass dem thermoelektrischen Generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20) ein Funktionsmodul (21) zugeordnet ist und dass der Betrieb des Funktionsmoduls über eine Steuervorrichtung (16) regelbar ist und dass das Funktionsmodul (21) als eine mit Gleichstrom oder Wechselstrom betreibbbare Umwälzpumpe (18) für einen Wasserkreislauf ausgebildet ist.To solve this problem, the device of the type mentioned above is characterized in that the part for heat transfer at least one device ( 4 ) for guiding water, that the thermoelectric generator ( 6.1 . 6.2 . 6.3 . 6.4 . 20 ) a functional module ( 21 ) and that the operation of the functional module via a control device ( 16 ) and that the functional module ( 21 ) as a DC or AC circulating pump ( 18 ) is designed for a water cycle.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung kann mithilfe des thermoelektrischen Generators die von der Vorrichtung erzeugte Wärme zur Stromerzeugung genutzt werden. Damit ist ein Anteil der erzeugten Wärme elektrisch zu nutzen. Dazu kann die erzeugte elektrische Energie beispielsweise auch als Energie für elektrische Geräte der Feuerstätte genutzt werden, beispielsweise zum Betrieb eines Gebläses, zum Betrieb von Pumpen, aber auch, um beispielsweise eine Notbeleuchtung oder auch einen Ladestrom für Kleingeräte stromnetzunabhängig zur Verfügung zu stellen. Dies ist insbesondere bei wasserführenden Vorrichtungen bei Ausfall des öffentlichen Stromnetzes von Bedeutung.In the device according to the invention, the heat generated by the device can be used to generate electricity by means of the thermoelectric generator. This means that a share of the heat generated is to be used electrically. For this purpose, the electrical energy generated can be used, for example, as energy for electrical appliances of the fireplace, for example, to operate a fan, to operate pumps, but also to provide, for example emergency lighting or a charging current for small appliances independent of the power supply. This is especially important for water-bearing devices in case of failure of the public power grid.

Thermoelektrische Generatoren können an Wänden eines Brennraumes innerhalb oder außerhalb des Brennraumes, aber auch im Abgasweg angeordnet sein, so dass eine Beheizung durch den Abgasstrom der Vorrichtung erfolgen kann. Auf der kalten Seite können geeignete Kühlkörper, Kühlrippen und dergleichen für den Abtransport der Wärme vorgesehen sein. Darüber hinaus ist vorgesehen, diese mit einem wasserführenden Wärmetauscher zu verbinden. Es ist auch möglich, einen separaten Wasserwärmetauscher vorzusehen, der mit dem Generator gekoppelt ist. Zudem ist es möglich, einen Inverter für Geräte, beispielsweise für eine Pumpenspannung oder eine Gleichstrompumpe vorzusehen.Thermoelectric generators can be arranged on walls of a combustion chamber inside or outside the combustion chamber, but also in the exhaust path, so that heating by the exhaust gas flow of the device can take place. On the cold side suitable heat sink, cooling fins and the like may be provided for the removal of the heat. In addition, it is intended to connect these with a water-bearing heat exchanger. It is also possible to provide a separate water heat exchanger which is coupled to the generator. In addition, it is possible to provide an inverter for devices, for example for a pump voltage or a DC pump.

Wesentliche weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:Essential further advantageous embodiments of the invention will become apparent from further dependent claims, the following description and the drawings. In the drawing show:

1 eine Vorderansicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Verbrennen von festen Brennstoffen; 1 a front view of an embodiment of a device for burning solid fuel;

2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels gemäß der Darstellung nach 1; 2 a side view of an embodiment according to the illustration 1 ;

3 eine zu 2 analoge Seitendarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels; 3 one too 2 analogous page presentation of an alternative embodiment;

4 eine Seitenansicht auf eine Vorrichtung nach 1 mit einem alternativ angeordneten thermoelektrischen Generator mit einem Pufferspeicher eines Flüssigkeitskreislaufes; 4 a side view of a device according to 1 with an alternately arranged thermoelectric generator with a buffer memory of a fluid circuit;

5 eine Darstellung eines thermoelektrischen Generators mit einem Wärmestromregulierer, einem Steuermodul sowie einem Akkupuffer, und 5 a representation of a thermoelectric generator with a heat flow regulator, a control module and a battery buffer, and

6 eine Darstellung des Wärmetauschers mit Wärmestromregulierern auf der Heiss- und auf der Kaltseite. 6 a representation of the heat exchanger with Wärmestromregulierern on the hot and on the cold side.

In der Zeichnung sind grundsätzlich übereinstimmende Teile mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen. Die in den Zeichnungen gezeigte Vorrichtung zum Verbrennen von festen Brennstoffen ist als Kaminofen ausgebildet mit einem Brennraum 1, der über eine Tür 5 zu verschließen ist. Dieser ist üblicherweise mit Schamottsteinen ausgekleidet und über die aufschwenkbare Tür 5 zugänglich. Die Tür 5 ist über einen Türgriff 2 zu öffnen. Die Abgase des Verbrennungsgutes sind über einen Abgassammler 3 zu führen, wobei dem Abgassammler 3 ein Wärmetauscher 4 zugeordnet ist.In the drawing, basically matching parts are provided with matching reference numerals. The device for burning solid fuels shown in the drawings is designed as a stove with a combustion chamber 1 that's about a door 5 is to close. This is usually lined with firebricks and the swing-door 5 accessible. The door 5 is over a door handle 2 to open. The exhaust gases of the combustion material are via an exhaust collector 3 to lead, with the exhaust collector 3 a heat exchanger 4 assigned.

Wie näher in den 2, 3 und 4 angedeutet, sind alternativ oder kummulativ an Stellen, die Teile zur Wärmeübertragung aufweisen, also Teile, die im Bereich des Brennraumes, des Abgassammlers 3 und/oder des Wasserwärmetauschers 4 vorgesehen sind, thermoelektrische Generatoren 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20 angeordnet. Diese sind in der Lage, aufgrund des anliegenden Temperaturgefälles thermoelektrischen Strom zu gewinnen. An den Abgassammler 3 und den Wasserwärmetauscher 4 schließt sich ein Abgasstutzen 7 an.How closer in the 2 . 3 and 4 indicated, are alternatively or cumulatively at points that have parts for heat transfer, ie parts that are in the region of the combustion chamber, the exhaust manifold 3 and / or the water heat exchanger 4 are provided, thermoelectric generators 6.1 . 6.2 . 6.3 . 6.4 . 20 arranged. These are able to gain thermoelectric current due to the applied temperature gradient. To the exhaust collector 3 and the water heat exchanger 4 closes an exhaust pipe 7 at.

Wie aus 2 ersichtlich, ist der Brennraum 1 von einem Wassermantel 8 auch rückseitig umgeben. Zudem ist eine Umlenkplatte 9 vorgesehen. Wie aus 3 ersichtlich ist, sind die thermoelektrischen Generatoren 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 im Bereich des Wasserwärmetauschers und im Bereich des Abgassammlers angeordnet. Zudem ist ein Abgaswärmeübertrager 10 vorgesehen. Die thermoelektrischen Generatoren 6.1 bis 6.4 sind in den Abgaskanälen 11 angeordnet.How out 2 can be seen, is the combustion chamber 1 from a water jacket 8th also surrounded on the back. There is also a baffle plate 9 intended. How out 3 It can be seen that the thermoelectric generators 6.1 . 6.2 . 6.3 and 6.4 arranged in the region of the water heat exchanger and in the region of the exhaust manifold. In addition, an exhaust gas heat exchanger 10 intended. The thermoelectric generators 6.1 to 6.4 are in the exhaust ducts 11 arranged.

Wie näher aus dem Ausführungsbeispiel nach 4 hervorgeht, können ein Vorlaufanschluss 12 und ein Rücklaufanschluss 13 für den Wasserwärmetauscher 4 vorgesehen sein, die einem Wasserpufferspeicher 14 zugeordnet sind. Dem Vorlaufanschluss 12 und dem Rücklaufanschluss 13 ist eine Bypassleitung mit einem Mischer 15 zugeordnet, wobei über ein Steuermodul 16 und einen Akkupuffer 17 und eine Umwälzpumpe 18 der Wasserfluss zu steuern ist. Des Weiteren ist ein Wärmestromregulierer 19 vorgesehen, der beispielsweise als Wärmeleitblech, als Kühlkörper, als Bimetallelement und dergleichen ausgebildet sein kann und dem zumindest ein thermoelektrischer Generator 6.1, wie in 4 angedeutet, zugeordnet ist. Des Weiteren kann ein Inverter versorgt werden. Ebenfalls kann eine Gleichstrompumpe für den Wasserkreislauf vorgesehen sein.As closer from the embodiment according to 4 As can be seen, a supply connection 12 and a return port 13 for the water heat exchanger 4 be provided, which is a water buffer 14 assigned. The flow connection 12 and the return port 13 is a bypass line with a mixer 15 assigned, via a control module 16 and a battery buffer 17 and a circulation pump 18 to control the flow of water. Furthermore, a heat flow regulator 19 provided, which may be formed, for example, as a heat conduction, as a heat sink, as a bimetallic element and the like and the at least one thermoelectric generator 6.1 , as in 4 indicated, is assigned. Furthermore, an inverter can be supplied. Also, a DC pump may be provided for the water cycle.

In 5 ist noch angedeutet, dass einem Wärmestromregulierer 19 und einem thermoelektrischem Generator 20 ein Steuermodul zugeordnet sein kann mit einem Akkupuffer 22. Ein Stromverbraucher ist mit 23 angedeutet. Dies kann beispielsweise auch ein Gebläse oder eine Pumpe sein.In 5 is still hinted that a heat flow regulator 19 and a thermoelectric generator 20 a control module may be associated with a battery buffer 22 , A power consumer is with 23 indicated. This can also be, for example, a blower or a pump.

In 6 ist in einer Seitendarstellung der Wärmetauscher 4 dargestellt oberhalb des Abgasstroms 7, wobei jeweils die thermoelektrischen Generatoren 6.1 und 6.2 vorgesehen sind sowie der Vorlaufanschluss 12 und der Rücklaufanschluss 13. Zwischen den thermoelektrischen Generatoren sind Wärmestromregulierer 19 und 19.2 sowohl auf der Heissseite als auch auf der Kaltseite vorgesehen.In 6 is a side view of the heat exchanger 4 shown above the exhaust stream 7 , wherein in each case the thermoelectric generators 6.1 and 6.2 are provided and the flow connection 12 and the return port 13 , Between the thermoelectric generators are heat flow regulators 19 and 19.2 provided both on the hot side and on the cold side.

Claims (8)

Vorrichtung zum Verbrennen fester Brennstoffe, insbesondere Kamin- oder Kachelofen, Kamineinsatz oder dergleichen, mit einem Verbrennungsluftanschluss und mit einem an eine Abgasführung (3, 7) angeschlossenen Brennraum (1), wobei im Bereich der Abgasführung (3, 7) oder im Bereich des Brennraumes (1) zumindest ein Wärmeübertragungsflächen aufweisendes Teil zur Wärmeübertragung an ein Medium vorgesehen ist, wobei das Teil zur Wärmeübertragung mit zumindest einem thermoelektrischen Generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20) wärmeleitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil zur Wärmeübertragung zumindest eine Vorrichtung (4) zur Führung von Wasser aufweist, dass dem thermoelektrischen Generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20) ein Funktionsmodul (21) zugeordnet ist, dass der Betrieb des Funktionsmoduls über eine Steuervorrichtung (16) regelbar ist und dass das Funktionsmodul (21) als eine mit Gleichstrom oder Wechselstrom betreibbbare Umwälzpumpe (18) für einen Wasserkreislauf ausgebildet ist.Device for burning solid fuels, in particular fireplace or tiled stove, fireplace insert or the like, with a combustion air connection and with a to an exhaust system ( 3 . 7 ) connected combustion chamber ( 1 ), wherein in the area of the exhaust system ( 3 . 7 ) or in the area of the combustion chamber ( 1 ) at least one heat transfer surfaces having part for heat transfer to a medium is provided, wherein the part for heat transfer with at least one thermoelectric generator ( 6.1 . 6.2 . 6.3 . 6.4 . 20 ) is thermally conductively connected, characterized in that the part for heat transfer at least one device ( 4 ) for guiding water, that the thermoelectric generator ( 6.1 . 6.2 . 6.3 . 6.4 . 20 ) a functional module ( 21 ), that the operation of the functional module via a control device ( 16 ) and that the functional module ( 21 ) as a DC or AC circulating pump ( 18 ) is designed for a water cycle. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil zur Wärmeübertragung zumindest eine Vorrichtung (11) zur Führung von Luft aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the part for heat transfer at least one device ( 11 ) for guiding air. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet dass dem thermoelektrischen Generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20) zumindest ein Wärmeregulierer (19) zur Regelung des Wärmestromes zugeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the thermoelectric generator ( 6.1 . 6.2 . 6.3 . 6.4 . 20 ) at least one heat regulator ( 19 ) is assigned to control the heat flow. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistungsabgabe des thermoelektrischen Generators (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20) durch die Steuervorrichtung (16) regelbar ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electric power output of the thermoelectric generator ( 6.1 . 6.2 . 6.3 . 6.4 . 20 ) by the control device ( 16 ) is controllable. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem thermoelektrischen Generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20) ein Energiespeicher (14) zugeordnet ist.Apparatus according to claim 4, characterized in that the thermoelectric generator ( 6.1 . 6.2 . 6.3 . 6.4 . 20 ) an energy store ( 14 ) assigned. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem elektrischen Generator (6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 20) ein Inverter zugeordnet ist. Device according to claim 5, characterized in that the electric generator ( 6.1 . 6.2 . 6.3 . 6.4 . 20 ) An inverter is assigned. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeregulierer (18) als Wärmeleitelement wie eine Wärmerippe ausgebildet ist.Device according to claim 6, characterized in that the heat regulator ( 18 ) is designed as a heat conducting element as a heat rib. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeregulierer (19) als Regelvorrichtung für die Regelung des Wärmestromes ausgebildet ist.Device according to claim 7, characterized in that the heat regulator ( 19 ) is designed as a control device for the control of the heat flow.
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