DE2803388A1

DE2803388A1 - Kombinierter konvektions- und waermespeicherofen

Info

Publication number: DE2803388A1
Application number: DE19782803388
Authority: DE
Inventors: Brian Carter
Original assignee: PRL SOC
Current assignee: PRL SOC
Priority date: 1977-02-04
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1978-08-10
Also published as: GB1591036A; DE7802324U1; DE2803388C2; FR2379773B1; FR2379773A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen kombinierten Konvektions- und Wärmespeicherofen .

Wärmespeicheröfen arbeiten derart, daß ein Wäremespeicher mit billigem Nachtstrom aufgeheizt wird, wobei der Wärmespeicher einen Speicherblock aus wärmeabsorbierendem Material -gewöhnlich Beton- aufweist. Während des Tages wird die Stromzufuhr unterbrochen, und der Wäremespeicherblock gibt die gespeicherte Wär-ITG an die Umgebung ab.

Ein Nachteil solcher Wärmespeicheröfen besteht darin, daß sie schwierig zu regulieren sind. Wenn Hochleistungs-Wärmespeichercf en verwendet werden ind eine erhebliche Wärmemenge während der Nacht gespeichert wird, dann ist die Temperatur des Wärmespeichers am Morgen sehr hoch, und eine beachtliche Wärmemenge wird abgegeben. Dies kann insbesondere dann unangenehm sein, wenn die 1.'"'.'·--.rbjngstemperatur hoch ist. Wenn dagegen ein Wärmespeicherofen niedriger Leistung verwendet wird und während der Nacht eine hivin: Wärmemenge gespeichert wird, dann kann die Heizleistung cki \,ämespeicherofens am Nachmittag unzureichend sein.

Zur Vermeidung dieses Problems wurde es bereits vorgeschlagen, einen Wärmespeicherofen mittlerer Leistung mit einem Konvektionscfen 2'ü kombinieren. Der Konvektionsofen wird nur dann -eventuell '•o;. Har.d oder automatisch- eingeschaltet, wenn die abgegebene Leistung des Wärmespeicherofens erhöht werden muß.

Es ist zv/eckmäßig, den Konvektionsofen und den Wärmespeicherofen zusammenzuschalten. Gemäß einem früheren Vorschlag wurde einfach das Gehäuse eines konventionellen Wärmespeicherofens in Berührungskontakt mit dem Gehäuse eines konventionellen Konvektionsofens gebracht, um eine kombinierte Einheit herzustellen. Diese Anordnung ist jedoch in der Praxis unzweckmäßig gewesen.

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Ein konventioneller Wärmespeicherofen enthält den Wärmespeicher, in welchem die Heizelemente montiert sind, das Gehäuse und mehrere Wärmeisolierungen, die schichtweise zwischen dem Wärmespeicher und dem Gehäuse angeordnet sind. Die Wärme tritt durch die Isolierung hindurch vom Wärmespeicher zum Gehäuse aus. Das Gehäuse erwärmt die Umgebung durch Strahlung und Konvektion. Das Gehäuse kann daher insbesondere am frühen Morgen relativ heiß sein. Aus Sicherheitsgründen darf die Maximaltemperatur eines Ofengehäuses ein bestimmtes Maximum nicht übersteigen. Die einzige Möglichkeit, die Gehäusetemperatur bei einem vorgegebenen Wärmespeicher eines konventionellen Wärmespeicherofens zu reduzieren besteht darin, daß die Isolierung verstärkt wird.

Es ist ebenso notwendig, dafür zu sorgen, daß die Betriebstemperatur des Gehäuses eines Konvektionsofens nicht zu hoch wird. Es sind daher sowohl die Wärmespeicheröfen als auch die Konvektionsöfen derart dimensioniert, daß die Gehäusetemperaturen unter normalen Betriebsbedingungen einen vorbestimmten Maximalwert nicht übersteigen. Es wurde festgestellt, daß sich die Gehäuse gegenseitig aufheizen, wenn ein konventioneller Wärmespeicherofen einfach neben einen konventionellen Konvektionsofen gesetzt wird. Die sich dabei ergebende Temperaturverteilung der Gehäuse ist ungleichmäßig, und es können sehr hohe örtliche Temperaturen auftreten. Dies kann für den praktischen Betrieb nicht zugelassen werden, da Beschädigungen auftreten können. Um dies zu vermeiden, kann im Wärmespeicherofen eine stärkere Isolierung vorgesehen werden. Dadurch ergibt sich jedoch eine Beeinflussung der Wärmecharakteristik des Ofens, und es tritt der weitere Nachteil auf, daß der Raumbedarf und der Selbstkostenpreis erhöht werden.

Gemäß der Erfindung werden die vorstehenden Nachteile in unterschiedlicher Weise beseitigt. Anstatt daß der Zwischenraum zwischen dem Wärmespeicher und dem Gehäuse des Wärmespeicherofens mit einem isolierenden Material ausgefüllt wird, wird ein Luftraum vorgesehen. Außerdem werden ein oder mehrere Konvektionsheizelemente im gleichen Gehäuse untergebracht.

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Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß der Wärmespeicher von Luft umströmt wird, und während die Luft in dem Gehäuse aufsteigt, nimmt sie Wärme von dem Wärmespeicher' durch Konvektion auf. Dies geschieht im Gegensatz zu den konventionellen Wärmespeicheröfen, bei denen die Wärme dadurch vom Wärmespeicher an das Gehäuse abgegeben wird, daß sie durch die Isolierung zum Gehäuse geleitet wird.

Gemäß der Erfindung wird ein Ofen vorgeschlagen, der ein Gehäuse mit an der Oberseite und im unteren Bereich angeordneten Belüftungsöffnungen aufweist, durch welche die Konvektionsluft hinduchtreten kann. In dem Gehäuse befindet sich ein Wärmespeicher, welcher einen Wärmespeicherblock sowie darin angeordnete elektrische Heizelemente aufweisen. Der Wärmespeicher wird vorteilhaft von einem Luftraum umgeben, der es ermöglicht, daß die Konvektionsluft zwischen dem Wärmespeicher und dem Gehäuse hindurchtreten kann. Schließlich sind gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ein oder mehrere zusätzliche Konvektionsheizelemente vorgesehen, die in dem Gehäuse außerhalb des Wärmespeichers angeordnet sind.

Vorzugsweise ist das oder jedes Konvektionsheizelement unterhalb des Wärmespeichers angeordnet. Hierdurch wird die vorhandene Konvektionsströmung der Luft begünstigt, und es wird eine gleichmäßige Temperatur-Verteilung des Gehäuses erzielt.

Die vorbeschriebene Vorrichtung weist den weiteren Vorteil auf, daß es möglich wird, eine gewünschte Gehäuse-Temperatur in einfacher Weise dadurch zu erzielen, daß das Gehäuse für einen vorgegebenen Wärmespeicher bestimmte Gesamtabmessungen erhält. Wenn also die Gehäusehöhe vergrößert wird, dann wird die Gehäusetemperatur niedriger sein. Es ist ferner möglich, daß in dem Gehäuse Temperatursensoren vorgesehen werden, mittels welchen der Konvektionsofen steuerbar ist, sowie ein Temperaturwächter, der dafür sorgt, daß die Energiezufuhr dann unterbrochen wird, wenn die Temperatur des Gehäuses zu hoch ansteigt.

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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Wärmespeicher von einer Isolierungsschicht umschlossen ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 Eine perspetivische Ansicht eine erfindungsgemäßen Ofens, teilweise im Schritt dargestellt, und

Fig. 2 eine schematische Querschnittansicht durch den in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ofen.

Wie dies aus Fig. 1 zu entnehmen ist, weist der Ofen ein kastenförmiges Metallgehäuse 1 auf. Das Gehäuse ist freistehend ausgebildet und besitzt im unteren Bereich an der Vorderseite und an der Rückseite Belüftungsöffnungen. Die vorderen dargestellten Belüftungsöffnungen sind mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. An der Oberseite des Metallgehäuses 1 sind weitere AustrittsÖffnungen 3 vorgesehen.

Innerhalb des Metallgehäuses ist ein Wärmespeicher 4 angeordnet. Dieser Wärmespeicher besteht aus einem Stapel Speicherblöcken 5, die aus Beton bestehen. Es sind vier Blocklagen vorgesehen. Zwischen den beiden unteren Blocklagen ist ein ü-förmiges Heizelement 6 angeordnet. Zwischen den beiden oberen Blocklagen ist ein ähnliches Heizelement 7 gelagert. Der Wärmespeicher weist ferner eine Lage aus Isoliermaterial 8 auf, welches den von den Speicherblöcken 5 gebildeten Stapel umschließt.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung handelt es sich um einen Wärmespeicherofen. Wenn in der Nacht Billigstrom verfügbar ist, dann werden die Heizelemente 6 und 7 mit der Stromquelle verbunden, damit der von den Speicherblöcken 5 gebildete Stapel aufgeheizt wird. Die Stromversorgung wird am Morgenabgeschaltet, und die aufgeheizten Blöcke geben die Wärme an

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die Luft ab.

Unter dem Wärmespeicher 4 ist ein Paar Konvektionsheizelemente 9 angeordnet. Diese Heizelemente besitzen V-förmige Leitflächen, wie sie in der Patentanmeldung P 27 o23 741 (Britische Patentanmeldung 27 64 76) zum Beispiel beschrieben sind.

Aus der Fig.. 1 ist zu entnehmen, daß ein Thermostat 1o sowie ein Handregler 11 einerseits zum Messen der Temperatur der einströmenden Luft und anderseits zum Anschalten der Konvektionshei zelemente 9, falls dies notwendig ist, vorgesehen sind. Außerdem ist ein Temperatürwächter 1o vorgesehen, welcher die Temperatur im oberen Bereich des Gehäuses mißt und die elektrische Stromversorgung abschaltet, falls eine überhitzung auftreten sollte.

In der Fig. 2 ist die Art und Weise dargestellt, in welcher die Luft aufgeheizt wird. Die Luft tritt durch die Belüftungsöffnungen 2 ein, strömt beidseitig an dem Wärmespeicher 4 vorbei und wird durch Konvektion aufgeheizt, um durch die Austrittsöffnungen 3 hindurch wieder in den Raum zurückzuströmen. Wenn die durch den Thermostaten 1o gemessene Temperatur der Luft zu stark abfallen sollte, dann werden die Konvektionsheizelemente 9 eingeschaltet, so daß die einströmende Luft zusätzlich aufgeheizt wird. Da die Konvektionsheizelernente 9 unter dem Wärmespeicher angeordnet sind, begünstigen sie in eingeschaltetem Zustand die Konvektionsströmung der Luft um den Wärmespeicher 4 herum.

Es ist zu erkennen, daß der LuftZwischenraum 13 um den Wärmespeicher 4 herum eine Konvektionsströmung der Luft ermöglicht. Die durch Konvektion aufgeheizte Luftströmung hat nicht nur den Vorteil, daß die Umgebung sehr wirkungsvoll aufgeheizt wird, sondern auch den Vorteil, daß das Gehäuse 1 gegenüber dem Wärmespeicher isoliert wird, so daß die Temperatur des Gehäuses bei einer vorgegebenen Heizleistung relativ klein ist. Außerdem wird durch die vorbeschriebene Vorrichtung eine gleichmäßige Verteilung der Wärme um das Gehäuse herum erzielt. Zum Beispiel kann

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die Temperatur der Blöcke 5 bis auf 300° Celsius ansteigen, während die Temperatur des Gehäuses auf etwa 90° Celsius oder darunter gehalten werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die Details des vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiels beschränkt. Zum Beispiel könnte bei einigen Ausführungsbeispielen die den Wärmespeicher umgebende Isolierungsschicht weggelassen werden. Die Konvektionsheizelemente müssen nicht notwendigerweise unmittelbar unter dem Wärmespeicher angeordnet sein. Es können weitere Wärmespeicherblökke im Stapel angeordnet sein. Die dargestellte Ausführung ist
für einen 1000 Watt-Ofen geeignet, wobei jedes Element 6 und 7 eine Leistungsaufnahme von 500 Watt besitzt. Eine zusätzliche
Blocklage an der Oberseite des Stapels ließe eine größere Wärmespeicherung zu, und jedes Element 6 und 7 könnte zum Beispiel in einem solchen Fall eine Leistungsaufnahme von 750 Watt besitzen. Größere Leistungen können durch weitere Blockstapel und weitere Heizelemente erzielt werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE KLAUS D. KIRSCHNER WOLFGANG GROSSE

DIPL.-PHYSIKER D I P L.-1 N G E N I E U R

HERZOG-WILHELM-STR 17 D-8 MÜNCHEN 2

SOCIETE PRL_r a French Societe Anonyme

3 2 rue du Landy datum: 26. Januar 197 8

933oo Aubervilliers, Frankreich S 3o12 Gs/MH

Kombinierter Konvektions- und Wärmespeicherofen

Patentansprüche

M Λ Ofen mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Wärmespeicher sowie mit einem oder mehreren zusätzlichen Konvektionsheizelementen, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes zusätzliche Konvektionsheizelement (9) innerhalb des Gehäuses (1) jedoch außerhalb des Wärmespeichers (4) angeordnet ist und daß ein den Wärmespeicher (4) umgebender Luftraum (13) vorgesehen ist, der einen Durchtritt der Konvektionsluft zwischen dem Wärmespeicher (4) und dem Gehäuse (1) ermöglicht.
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Konvektionsheizelement (9) unterhalb des Wärmespeichers (4) angeordnet ist.

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3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (4) von einer Isolierschicht (8) umschlossen ist.
4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermostat (1o) vorgesehen ist, welcher das oder jedes Konvektionsheizelement (9) steuert.
5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Temperatur des Gehäuses (1) ansprechender Temperaturwächter (12) vorgesehen ist, der die Energieversorgung zum Ofen unterbricht, wenn die Gehäusetemperatur zu hoch ansteigt.

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