1. Gebiet der Erfindung
[0001] Die Erfindung betrifft einen Kamin für Feuerungsanlagen, insbesondere für gas-oder
ölbeheizte Heizungsanlagen.
2. Stand der Technik
[0002] Gebäude werden meistens durch Verbrennung von Kohlenwasserstoffen wie Erdöl, Erdgas
oder Kohle geheizt. Das dabei entstehende Kohlendioxid ist mitverantwortlich für den
Treibhauseffekt. Das Zurückhalten des Kohlendioxids würde aber einen derart großen
Energieaufwand erfordern, dass es sich von der Energiebilanz her nicht mehr lohnte,
die Kohlenwasserstoffe zu verbrennen. Um die Luftverschmutzung möglichst niedrig zu
halten und unsere Ressourcen an fossilen Brennstoffen zu schonen, ist es wichtig,
den Verbrauch an Brennmaterial zu reduzieren.
[0003] Da die Kohlenwasserstoffe aus lebender Substanz entstanden, enthalten sie eine große
Menge an Kohlenstoff und in geringeren Mengen eine Vielzahl weiterer Stoffe, wie zum
Beispiel Schwefel und Stickstoff.
[0004] Diese Stoffe gelangen bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen in das Verbrennungsgas.
Das Verbrennungsgas enthält daher neben Wasserdampf, Kohlendioxid, Russ, Schwefeloxiden
und Stickoxiden auch Schwefelsäure. Die Stickstoffoxide entstehen größtenteils aus
Stickstoff, welcher ebenfalls aus der Verbrennungsluft stammt.
[0005] Im Gegensatz zum Kohlendioxid und zu den Stickoxiden können Wasserdampf, Russ, Schwefeloxide
und Schwefelsäure mit geeigneten Mitteln aber hohem technischen und energetischen
Aufwand zumindest teilweise zurückgehalten werden.
[0006] Herkömmliche Kamine sind entweder aus Schamotte gemauert oder bestehen aus Edelstahl.
Diese Materialien sind nicht genügend korrosionsfest und versotten, wenn das Verbrennungsgas
darin kondensieren würde, d.h. sie über längere Zeit einem flüssigen, sauren Kondensat
mit pH-Werten von 1,5 - 3,7 ausgesetzt sind.
[0007] Die Temperaturen in solchen herkömmlichen Kaminen dürfen daher nicht unter den Taupunkt
des Verbrennungsgases fallen, um eine Kondensation des Verbrennungsgases zu verhindern.
Bei herkömmlichen Kaminen wird daher die Temperatur des Verbrennungsgases am Kessel
so eingestellt, dass es im Kamin zu keiner Kondensation und daher keiner Versottung
kommt.
[0008] Dies hat zur Folge, dass die Verbrennungsgase vollständig in die Atmosphäre geleitet
werden, was eine hohe Verschmutzung der Atmosphäre sowie ein hoher Energieverlust
bedeutet.
[0009] Seit einiger Zeit werden daher Kamine aus hochwertigen Kunststoffen wie PVDF (Polyvinylidenfluorid)
eingesetzt, welche der Einwirkung des Kondensats standzuhalten vermögen. Hier wird
eine Kondensation der Verbrennungsgase bewusst zugelassen und dabei ein großer Teil
der Energie, welche im Verbrennungsgas gebunden ist, zurück gewonnen. Man spricht
daher auch von sog. Kondensationskaminen. Zusätzlich kann ein großer Teil der im Rauchgas
enthaltenen, umweltbelastenden Stoffe wie beispielsweise Schwefelsäure, unverbrannte
Kohlenwasserstoffe, Wasserdampf und Russ im Kaminrohr zurückgehalten werden.
[0010] Die Energieeinsparung, die sich durch einen geringeren Bedarf an Brennstoff zeigt,
dieser Technik beruht auf verschiedenen Faktoren. Zunächst kann bei Kondensationskaminen
die Heizkesselabgastemperatur auf ein Minimum abgesenkt werden. Bei der sog. Brennwert-Technik
kann die Temperatur des Abgases beim Austritt aus dem Heizkessel nur etwa 30-40 °C
und bei der Niedertemperatur-Technik etwa 90-140 °C betragen. Eine Absenkung der Rauchgastemperatur
bedeutet eine effizientere Nutzung der Verbrennungswärme zum Aufheizen des Wärmeträgers
(meist Wasser) und eine Einsparung an teurem Brennstoff. Kondensationskamine erlauben
dabei erstmals die Heizkessel mit der vom Hersteller vorgeschriebenen Mindestkesselwassertemperatur
zu betreiben, aus der dann die tiefstmöglichste Abgastemperatur und daraus wieder
der höchstmögliche Wirkungsgrad der Feuerungsanlage resultiert.
[0011] Zusätzlich findet eine weitere Abkühlung des Rauchgases im Kondensationskamin statt,
welches bei dieser Technik nicht wärmeisoliert ist und von einströmender frischer
Verbrennungsluft umströmt wird. Dabei wird die am Kaminrohr des Kondensationskamins
entlang strömende frische und Umgebungstemperatur-kalte Verbrennungsluft vorgewärmt.
Durch die Abkühlung der Verbrennungsgase gelangt ein großer Teil derselben zur Kondensation,
wobei die Kondensationswärme wiederum an die frische Verbrennungsluft abgegeben wird.
[0012] Die derart vorgewärmte frische Verbrennungsluft wird dann zum Betrieb des Heizkessels
verwendet und somit die Wärme der Verbrennungsgase wiederverwendet.
[0013] Im Kamin entsteht bei der Kondensation der Verbrennungsgase ein flüssiges, stark
säurehaltiges Kondensat, welches den Kaminwänden entlang nach unten fließt. Am Fuß
des Kaminrohrs wird das Kondensat gefangen und in einen Neutralisationsbehälter geleitet,
der die Schadstoffe bindet und neutralisiert. Dieser Neutralisationsbehälter enthält
üblicherweise einem Aktivkohlefilter sowie ein Neutralisationsgranulat, welches die
Säuren des Kondensats neutralisiert. Als Neutralisationsgranulat wird entweder chemisch
hergestelltes Kalziumkarbonat oder natürlicher Kalk verwendet. Nach der Neutralisation
entsteht aus dem Kondensat reines unbedenkliches Wasser, das in die Kanalisation geleitet
wird. Beispielsweise entsteht so aus einem Liter verbranntem Öl 0,8 Liter Kondensat,
das nicht als Abgas in die Umwelt abgegeben wird.
[0014] Die
DE 3421 112 A1 beschreibt einen Kondensationskamin, welcher für die Anwendung der Technik des kalten,
nassen, kondensierenden Kamins eingesetzt wird. Dieser Kamin entfaltet seinen größten
Wirkungsgrad hinsichtlich Wärmerückgewinnung und Verbrennungsgasreinigung bei Heizungssystemen
für kleinere Gebäude. Bei größeren Gebäuden mit entsprechend höherem Energiebedarf
und einer größeren Menge an Verbrennungsgas ist die Effizienz dieses Kondensationskamins
nicht optimal.
[0015] Weiterhin werden Heizungsanlagen auch bei Kondensationskaminen intermittierend betrieben,
d.h. im Laufe eines Tages wird der Brenner des Kessels mehrmals gestartet und wenn
genügend Wasser erwärmt wurde wieder komplett abgeschaltet. Durch die Startphasen
entstehen bei diesem intermittierenden Betrieb vermehrte Emissionen und der Gesamtwirkungsgrad
ist verbesserungswürdig.
[0016] Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe die Energie- und Umwelteffizienz eines
Kondensationskamins insbesondere bei großen Heizungsanlagen zu verbessern.
3. Zusammenfassung der Erfindung
[0017] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Patentansprüche 1, 12
und 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
[0018] Insbesondere wird das o.g. Problem durch ein Kaminsystem gelöst, aufweisend ein äußeres
Kaminrohr aus einem Kunststoffmaterial mit einem ersten Durchmesser, ein inneres Kaminrohr
aus einem Kunststoffmaterial mit einem zweiten Durchmesser, wobei der zweite Durchmesser
kleiner ist als der erste Durchmesser; und das innere Kaminrohr innerhalb des äußeren
Kaminrohrs angeordnet ist; und das Kaminsystem so ausgestaltet ist, dass im Bereich
zwischen innerem Kaminrohr und äußerem Kaminrohr Verbrennungsgase transportiert werden
und innerhalb des inneren Kaminrohrs Frischluft transportiert wird.
[0019] Die Anmelderin hat erkannt, dass bei Kaminen für große Heizungsanlagen, die einen
entsprechend großen Querschnitt für die große Menge an Verbrennungsgas aufweisen müssen,
oft nur eine unvollständige Kondensation am außen gekühlten Kaminrohr eintritt, und
ein großer Teil der Verbrennungsgase als "heißer Kern" in die Atmosphäre entweicht.
Die Gase des heißen Kerns kommen gar nicht mit dem Kaminrohr in Kontakt und kondensieren
somit nicht. Hierbei geht viel an Wärme verloren und es werden immer noch viele Schadstoffe
in die Umwelt abgegeben.
[0020] Dadurch, dass nun zusätzlich ein inneres Kaminrohr innerhalb eines äußeren Kaminrohrs
angeordnet wird, und die Verbrennungsgase in dem Ringspalt zwischen den Kaminrohren
geführt wird, vergrößert sich einerseits die Kontaktfläche der Kaminrohre zu den Verbrennungsgasen.
Andererseits kann kein heißer Kern entstehen, da der mögliche maximale Abstand der
Verbrennungsgase zur Kontaktfläche der Kaminrohre entscheidend verringert wird. Bildlich
gesprochen befindet sich an der Stelle des früheren heißen Kerns nun das innere Kaminrohr,
durch das zudem kalte Frischluft zur Heizanlage geleitet wird. Es wird daher kalte
Frischluft inmitten der heißen oder warmen Abgase geleitet und so vorgeheizt. Somit
wird ein Großteil der Wärmeenergie der Abgase zurückgewonnen. Gleichzeitig kondensieren
durch diese Anordnung der Kaminrohre die Verbrennungsgase besonders gut, so dass die
Umwelt noch besser geschont wird.
[0021] Zudem wird die Frischluft an der höchst möglichen Stelle angesaugt, hat also gerade
in Städten mit den wenigsten Feinstaubpartikeln und somit der bestmöglichen Qualität.
Feinstaubpartikel sind im Heizkessel zusammen mit daran kondensierender Schwefelsäure
für Lochfraß verantwortlich. Durch die Ansaugung der Frischluft an der höchst möglichen
Stelle am Gebäude oder Kamin, wird daher auch der Heizkessel geschont.
[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kaminsystem wie ein Gegenstrom-Wärmetauscher
ausgebildet und die Wärme der Verbrennungsgase wird zum Vorheizen der Frischluft verwendet,
wobei die warmen Verbrennungsgase durch das innere Kaminrohr hindurch Wärme an die
Frischluft übertragen und diese aufheizen. Das Kaminsystem nutzt somit das von der
Wärmeübertragung günstige Prinzip des Gegenstrom-Wärmetauschers, so dass selbst bei
schon weiter oben im Kamin vorgewärmter Frischluft weiter unten immer noch Wärme an
diese übertragen werden kann und somit die erreichbare Temperatur der Frischluft maximiert
wird und die Abgastemperatur weiter sinkt.
[0023] Bevorzugt kondensieren die Verbrennungsgase durch die Wärmeübertragung an die Frischluft
an dem inneren Kaminrohr. Die dabei entstehende Kondensationswärme wird dabei zusätzlich
zum Erwärmen der Frischluft verwendet. Gleichzeitig verbleiben durch die Kondensation
der Verbrennungsgase flüssige Komponenten wie Schwefelsäure, schwefelige Säure oder
Wasserdampf im Kamin, binden dort zusätzlich Ruß und können aufgefangen und neutralisiert
werden. Sie gelangen somit nicht in die Umwelt.
[0024] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das innere Kaminrohr Abschnitte
aus flexiblem Rohr auf. Durch Abschnitte aus flexiblem Rohr weist das innere Kaminrohr
eine wesentlich größere Oberfläche auf, als wenn es nur aus einem glatten Rohr bestehen
würde. Weiterhin weisen flexible Rohre verglichen mit Glattrohren eine dünnere Wandstärke
auf. Daher ist der Wärmeübertragung und Kondensation an flexiblem Rohr wesentlich
besser als an einem glatten Rohr. Daneben sorgt ein flexibles Rohr mit seiner welligen
Oberfläche für Verwirbelungen der entlang streichenden Verbrennungsgase was nachteiligen
Randeffekten entgegenwirkt.
[0025] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das innere Kaminrohr mittels Abstandshaltern
aus Kunststoff im äußeren Kaminrohr angeordnet, wobei die Abstandshalter an Abschnitten
aus Glattrohr des inneren Kaminrohrs befestigt sind. Um das innere Kaminrohr im äußeren
Kaminrohr anzuordnen sind am inneren Kaminrohr Abstandshalter angebracht, die das
innere Kaminrohr im äußeren Kaminrohr zentrieren. Um ein Verkippen des inneren Kaminrohrs
zu verhindern und um die Befestigung der Abstandshalter zu erleichtern, sind sie bevorzugt
an Abschnitten aus Glattrohr und nicht an den Abschnitten aus flexiblem Rohr angebracht.
Da die Abstandshalter sich im Bereich der kondensierenden Verbrennungsgase befinden,
sind sie ebenfalls aus entsprechendem Kunststoff hergestellt. Als zusätzlicher Effekt
verwirbeln die Abstandshalter die Verbrennungsgase, was wiederum eine verbesserte
Wärmeübertragung zur Folge hat.
[0026] Bevorzugt weist auch das äußere Kaminrohr Abschnitte aus flexiblem Rohr und/oder
an seiner Außenwandung Rillen zur Oberflächenvergrößerung auf. Auch dies trägt zu
einer verbesserten Wärmeübertragung und Kondensation bei.
[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das äußere Kaminrohr aus einem Profilband
gewickelt. Gewickelte Kaminrohre können in jedem beliebigen Durchmesser hergestellt
werden und weisen eine für die Wärmeübertragung günstige, mit Rillen versehene äußere
Oberfläche auf.
[0028] Bevorzugt ist das äußere Kaminrohr in einem Stützschacht oder Stützrohr angeordnet
und im Bereich zwischen Stützschacht oder Stützrohr und äußerem Kaminrohr wird ebenfalls
Frischluft transportiert. Damit werden die Verbrennungsgase auch von außen gekühlt,
bzw. Frischluft auch am äußeren Kaminrohr aufgeheizt und somit viel Verbrennungsenergie
zurück gewonnen.
[0029] Dabei übertragen die warmen Abgase bevorzugt weiterhin durch das äußere Kaminrohr
hindurch Wärme an die Frischluft und heizen diese auf.
[0030] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwischen dem Stützschacht oder
Stützrohr und dem äußeren Kaminrohr Abstandshalter angeordnet. Diese Abstandshalter
zentrieren das äußere Kaminrohr in dem Stützschacht oder Stützrohr und sogen für einen
Bereich in dem Frischluft angesaugt und aufgeheizt werden kann. Gleichzeitig wird
eine direkte Wärmeleitung zwischen äußerem Kaminrohr und Stützschacht oder Stützrohr
vermieden.
[0031] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kunststoffinaterial des inneren
und äußeren Kaminrohres und der Abstandshalter ein säurebeständiger Kunststoff, bevorzugt
PVDF. PVDF ist dauerhaft säurebeständig und als Kunststoffmaterial für Kaminrohre
für einen Temperaturbereich bis 160°C zugelassen.
[0032] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kaminsystem einen Kaminabschluss auf,
wobei das innere Kaminrohr in ein Querrohr übergeht, das sich durch die Wand des äußeren
Kaminrohrs hindurch erstreckt. Durch den bevorzugten Kaminabschluss wird sichergestellt,
dass durch das innere Kaminrohr lediglich Frischluft angesaugt wird und keine Verbrennungsgase
angesaugt werden.
[0033] Bevorzugt geht das Querrohr in einen Ansaugstutzen über, der nach unten in Richtung
Boden gerichtet ist. Da der Ansaugstutzen nach unten in Richtung Boden gerichtet ist
kann kein Regenwasser in das innere Kaminrohr eindringen und auch keine Vögel hineinfallen.
[0034] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Frischluft mittels eines Ventilators
mindestens durch das innere Kaminrohr einem Heizraum zugeführt. Wenn das Kaminsystem
sehr lang ist, wie beispielsweise bei Hochhäusern, muss die Frischluft mittels eines
Ventilators durch das Kaminsystem gesaugt werden. Durch die lange Wärmetauscherstrecke
wird dabei die Wärme der Verbrennungsgase zu einem sehr hohen Grad genutzt.
[0035] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind im Bereich zwischen innerem Kaminrohr
und äußerem Kaminrohre Kondensationskörper angeordnet, die eine Kondensation und Wärmeübertragung
der Verbrennungsgase erleichtern. Die Kondensationskörper werden von den Verbrennungsgasen
durchströmt und dienen als Kondensationskeime. Sie nehmen bei der Kondensation Wärme
auf, die sie durch Wärmeleitung an die beiden Kaminrohre zur Erwärmung der Frischluft
abgeben.
[0036] Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Großkaminsystem aufweisend mehrere
Kaminsysteme, wie sie vorstehend beschrieben wurden, wobei die Kaminsysteme gemeinsam
in einem einzigen Stützschacht und/oder in einem einzigen Stützrohr angeordnet sind.
Damit können auch Großkamine beispielsweise für die Industrie, Kraftwerke oder Müllverbrennungsanlagen
als Gegenstrom-Wärmetauscher eingesetzt werden und somit der Gesamtwirkungsgrad einer
solchen Anlage wesentlich verbessert werden. Möglich ist auch eine Umrüstung schon
bestehender Großkamine zu diesem Zeck.
[0037] Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer
Heizungsanlage bestehend aus Kessel mit Brenner und Kaminsystem, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte aufweist:
- a. Betreiben eines Kaminsystems nach dem Prinzip eines Gegenstrom-Wärmetauschers zum
Vorwärmen der zum Betrieb der Heizungsanlage verwendeten Frischluft durch die warmen
Verbrennungsgase der Heizungsanlage;
- b. Ansaugen der zum Betrieb der Heizungsanlage verwendeten Frischluft durch das Kaminsystem;
und
- c. Betreiben des Brenners in einer kontinuierlichen, modulierenden Betriebsart, so
dass der Brenner über die gesamte Heizperiode im Dauerbetrieb arbeitet.
[0038] Ein Kondensationskamin, der nach dem Prinzip eines Gegenstrom-Wärmetauschers die
Frischluft für die Verbrennung des Brennstoffs vorwärmt, kann besonders effektiv zusammen
mit einem Kessel und Brenner eingesetzt werden, wenn der Brenner nicht dauernd an-
und abgeschaltet wird. Zur Regulierung der Leistung der Heizungsanlage wird der Kessel
stattdessen in einer kontinuierlichen modulierenden Betriebsart betrieben, also lediglich
die momentane Leistung des Brenners erhöht oder erniedrigt aber im Betrieb nie abgeschaltet.
Der Brenner läuft mit niedriger Leistung im Dauerbetrieb, wird also in der Heizperiode,
ca. von September bis ca. März, über mehrere Monate im Regelfall nicht abgeschaltet.
Eine Nachtabsenkung, bei der der Brenner ausgeschaltet wird, findet nicht statt. Dies
sorgt dafür, dass das Kaminsystem, sowie der Heizraum nie auskühlt und dadurch stets
vorgewärmte Frischluft verbrannt wird. Da keine großen Temperaturschwankungen oder
-sprünge gegeben sind, steigt die Effektivität der Heizungsanlage stark an. Auskühl-
und Stillstandswärmeverluste der Anlage werden vermieden, wodurch Anfahrtsphasen unter
Volllast des Brenners entfallen. Wegen des mit großen Vorteilen behafteten Dauerbetriebs
des Brenners, wurden in Versuchen mit Testanlagen Brennstoffeinsparungen von bis zu
25% erzielt.
[0039] Selbstverständlich braucht die absolute Leistung des Brenners in der erfindungsgemäßen
kontinuierlichen modulierenden Betriebsart auch nur viel geringer zu sein, als bei
konventionellen intermittierenden Systemen.
[0040] Durch den Wegfall der Startphasen des Brenners entstehen zudem viel weniger Schadstoffe,
als während des intermittierenden Start-Stop-Betriebs des Standes der Technik, der
in den üblichen Betriebsweisen zum Teil nur etwa 5 - 10 Minuten dauert.
[0041] Bevorzugt ist das Kaminsystem ein erfindungsgemäßes Kaminsystem, wie es oben beschrieben
wurde.
[0042] Bevorzugt wird Frischluft zum Betreiben der Heizungsanlage innerhalb des zweiten
Kaminrohrs angesaugt. Dies verbessert, wie oben beschrieben, besonders bei großen
Kaminquerschnitten für große Heizungsanlagen die Wärmeübertragung von den Verbrennungsgasen
zur Frischluft.
[0043] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird weitere Frischluft zum Betreiben
der Heizungsanlage zusätzlich unmittelbar außerhalb des ersten Kaminrohrs angesaugt.
[0044] Bevorzugt enthält der Brenner Düsen, die 20% - 30% kleiner sind, als Düsen, die nach
konventioneller Auslegung der Heizungsanlage verwendet werden würden. Damit kann der
Brenner im Dauerbetrieb betrieben werden, ohne dass zu viel Wärme erzeugt wird, die
nicht abgeführt werden kann.
[0045] Im Regelfall, reicht bei richtiger Dimensionierung der Düsen die Regelung der Brennstoffzufuhr,
also die modulierende Betriebsart des Brenners aus, um während der Heizperiode auf
den schwankenden Wärmebedarf zu reagieren. Der Brenner wird in der Heizperiode lediglich
in seltenen Extremfällen abgeschaltet, beispielsweise, wenn bei sehr milder Witterung
keine Wärme mehr abgeführt werden kann, also wenn alle Wärmespeicher aufgefüllt sind
und alle Wohnungen entsprechen ihrer Thermostate voll geheizt sind.
[0046] Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnung
[0047] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Hilfe der Zeichnung
beschrieben. In denen zeigt:
- Fig. 1:
- eine schematische Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Kaminsystem;
- Fig. 2:
- einen schematischen Längsschnitt durch einen oberen Kaminabschluss eines erfindungsgemäßen
Kaminsystems;
- Fig. 3:
- einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kaminsystem;
- Fig. 4:
- eine prinzipielle Darstellung einer Heizungsanlage mit erfindungsgemäßem Kaminsystem;
und
- Fig. 5:
- eine schematische Querschnittsansicht eines Großkaminsystems mit mehreren eingebrachten
erfindungsgemäßen Kaminsystemen.
5. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
[0048] Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert.
[0049] Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Kaminsystem
1. Das Kaminsystem 1 besteht aus einem äußeren Kaminrohr 10, in dem in etwa konzentrisch
ein inneres Kaminrohr 20 eingebracht ist. Am inneren Kaminrohr 20 sind Abstandshalter
26 befestigt, die das innere Kaminrohr 20 im äußeren Kaminrohr 10 zentrieren. Das
äußere Kaminrohr 10 selbst ist wiederum über Abstandshalter 12 in einem Stützschacht
50 oder in einem vorhandenen isolierten Edelstahl-Kaminrohr 52 zentriert. Durch diese
Anordnung ergeben sich Bereiche 30, 32, 34, in denen Gase transportiert werden können.
In dem Bereich 30, der als Ringspalt zwischen äußerem Kaminrohr 10 und innerem Kaminrohr
20 ausgebildet ist, werden die heißen Verbrennungsgase von einem Kessel 110 nach oben
transportiert. Im Bereich 32, der sich innerhalb des inneren Kaminrohrs 20 befindet,
wird Frischluft nach unten zum Brenner 120 transportiert.
[0050] Bevorzugt, kann auch im Bereich 34, der sich zwischen dem äußeren Kaminrohr 10 und
dem Stützschacht 50 oder dem Edelstahl-Kaminrohr 52 befindet, Frischluft zum Brenner
120 transportiert werden. Der Transport der Frischluft ist in Figur 2 durch die Pfeile
42 angeordnet. Der Transport der heißen Verbrennungsgase ist in Figur 2 durch die
Pfeile 40 dargestellt. Damit findet eine Kondensation an der Innenwand des äußeren
Kaminrohrs 10 statt, wobei die außen am äußeren Kaminrohr 10 vorbeiströmende Luft
42 erwärmt wird.
[0051] Das erfindungsgemäße Kaminsystem 1 eignet sich damit sehr gut zur Umrüstung bestehender
Kaminsysteme. Bei bestehenden Kaminsystem nach dem Stand der Technik ist in vielen
Fällen in den in Fig. 1 dargestellten oft gemauerten Stützschacht 50 bereits ein nach
außen isoliertes Edelstahlrohr 52 eingezogen worden. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße
Kaminsystem 1 in dieses schon vorhandene Edelstahlrohr 52 eingezogen, das dann als
ein Stützrohr 52 fungiert. Das äußere Kaminrohr 10 ist dann mittels der Abstandshalter
12 in dem Stützrohr 52 zentriert.
[0052] Eine solche Nachrüstung innerhalb eines schon bestehenden Kamins ist auch deshalb
möglich, weil sich durch die Absenkung der Temperatur der Verbrennungsgase 40 am Kessel
und durch die weitere Abkühlung der der Verbrennungsgase 40 im Kaminsystem 1 sich
verglichen mit konventionellen Systemen wesentlich geringere Volumenströme an Verbrennungsgasen
40 ergeben. Der Querschnitt des Ringspalts 30, in dem die Verbrennungsgase 42 transportiert
werden, kann und muss daher viel geringer sein, als beispielsweise der Querschnitt
eines konventionellen Edelstahl-Kaminrohrs 52.
[0053] Insgesamt ergibt sich durch eine derartige Anordnung der Kaminrohre 10, 20 und die
gegenläufige Führung von Frischluft 42 und Verbrennungsgasen 40 ein Gegenstromwärmetauscher,
in welchem die Frischluft 42 von den entgegenströmenden Verbrennungsgasen 40 aufgeheizt
wird. Dabei werden den heißen Verbrennungsgasen 40 Wärme entzogen, die der zur Verbrennung
des Brennstoffs notwendigen Frischluft 42 zugeführt wird. Insgesamt wird die üblicherweise
in die Umgebung abgegebene und damit verlorene Wärme der Verbrennungsgase durch ein
derartiges Kaminsystem nutzbar gemacht, wodurch beträchtliche Energieeinsparungen
erzielt werden.
[0054] Versuche haben gezeigt, dass auf diese Weise eine Temperaturerhöhung der Frischluft
42 um 30°K möglich ist. Dabei verlassen die verbleibenden Verbrennungsgase das Kaminsystem
1 mit lediglich ca. 10 - 30°C und nicht mit 160 - 180°C wie bei einem konventionellen
trockenen Kaminsystem.
[0055] Daneben ist das Kaminsystem 1 so ausgebildet, dass die Verbrennungsgase 40 im Ringspalt
30 zwischen innerem Kaminrohr 20 und äußerem Kaminrohr 10 kondensieren, so dass die
kondensierenden Bestandteile nicht mehr in die Umwelt gelangen, sondern aufgefangen
und neutralisiert werden können. Daher trägt das erfindungsgemäße Kaminsystem 1 auch
zu einer erheblichen Verringerung der Emissionen der Heizungsanlage 100 bei.
[0056] Das innere Kaminrohr 20, das äußere Kaminrohr 10 sowie die Abstandshalter 26, die
das innere Kaminrohr 20 im äußeren Kaminrohr 10 beabstanden, müssen dem stark säurehaltigen
Kondensat (Schwefelsäure bzw. schweflige Säure) dauerhaft widerstehend können. Sie
sind daher bevorzugt aus Polyvinylidenflourid (PVDF) einem hoch säurebeständigen und
temperaturbeständigen Kunststoff hergestellt. Da die Abstandshalter 12 zwischen äußerem
Kaminrohr 10 und Stützschacht 50 oder Stützrohr 52 dieser Säurebelastung nicht ausgesetzt
sind, kann hierfür ein kostengünstigerer Kunststoff oder Edelstahl verwendet werden.
[0057] Figur 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen oberen Kaminabschluss
60 eines Kaminsystems 1. Wie dargestellt, geht das innere Kaminrohr 20 in ein Querrohr
62 über, das hier bevorzugt bogenförmig ausgebildet ist. Das Querrohr 62 durchdringt
das äußere Kaminrohr 10 und gegebenenfalls den Stützschacht 50 oder ein zusätzliches
Stützrohr 52 und erstreckt sich ins Freie. Am Ende geht das Querrohr 62 in einen Ansaugstutzen
64 über, der nach unten in Richtung Boden gerichtet ist. Dadurch wird verhindert,
dass Regenwasser oder Vögel in das innere Kaminrohr 20 eindringen können. Gleichzeitig
wird durch diese Anordnung sichergestellt, dass keine Verbrennungsgase als Frischluft
angesaugt werden.
[0058] In Figur 2 sind die Durchmesser D1 des äußeren Kaminrohrs 10 sowie der Durchmesser
D2 des inneren Kaminrohrs 20 lediglich schematisch dargestellt. Je nach Größe der
Heizungsanlage, Länge des Kamins, verwendetem Brennstoff, etc. müssen die Durchmesser
anhand der benötigten Querschnitte individuell berechnet werden. Bei großen Heizungsanlagen
für Hochhäuser mit Kaminlängen von beispielsweise 50 Metern kann das äußere Kaminrohr
einen Durchmesser D1 von beispielsweise 315 mm aufweisen, wobei das innere Kaminrohr
in solch einem Fall einen Durchmesser von 80 - 100 mm aufweisen kann. Damit verringert
sich die maximal mögliche Entfernung der Verbrennungsgase 40 zu den Kondensationsoberflächen
des inneren 20 und äußeren Kaminrohrs 10 auf ein Maß, das eine zuverlässige Wärmeübertragung
und Kondensation ermöglicht. Ein im Kamin aufsteigender Abgasstrom mit einem "heißen
Kern" von Verbrennungsgasen 40 wird somit ausgeschlossen.
[0059] Wie in Figur 3 zu sehen, kann zur Vergrößerung der zur Kondensation und Wärmeübertragung
zur Verfügung stehenden Oberfläche das innere Kaminrohr 20 aus Abschnitten aus flexiblem
Rohr 22 gebildet sein, die durch Abschnitte aus Glattrohr 24 getrennt sind. Das flexible
Rohr 22 hat den Vorteil, dass durch seine wellige Oberfläche die Größe der Oberfläche
im Vergleich zu einem Glattrohr stark erhöht ist, was die Wärmeübertragung und Kondensation
begünstigt. Übliche flexible Rohre weisen eine etwa 3-mal größere Oberfläche verglichen
mit gleichlangen Glattrohren auf. Daneben haben flexible Rohre verglichen mit Glattrohren
eine geringere Wandstärke, die bevorzugt lediglich 1/3 der Wandstärke von entsprechenden
Glattrohren beträgt. Weiterhin entstehen durch die wellige Oberfläche kleine Turbulenzen
der entlangstreichenden Gase, die eine laminare Strömung aufbrechen und somit zusätzlich
die Wärmeübertragung zwischen heißen Verbrennungsgasen 40 und kalter Frischluft 42
begünstigen.
[0060] Die Abstandshalter 26 zwischen innerem Kaminrohr 20 und äußerem Kaminrohr 10 sind
an Abschnitten aus Glattrohr 24 des inneren Kaminrohrs 20 befestigt. Die Abstandshalter
26 bestehen bevorzugt aus kurzen Rohrabschnitten, die hochkant an die Abschnitte aus
Glattrohr 24 angeschweißt werden. Der ursprüngliche Durchmesser der Abstandshalter
26 wird so gewählt, dass sie das innere Kaminrohr 20 unter Spannung im äußeren Kaminrohr
20 zentrieren. Bevorzugt werden jeweils drei Abstandshalter 26 an einem Abschnitt
aus Glattrohr 24 befestigt. Die Abschnitte aus Glattrohr 24 können eine Länge von
ca. 10 cm aufweisen, wobei die Abschnitte aus flexiblem Rohr 22 eine Länge von ca.
2 Metern aufweisen können.
[0061] Um das äußere Kaminrohr 10 ebenfalls im Stützschacht 50 oder einem zusätzlichen Stützrohr
(nicht dargestellt) zu zentrieren und einen Bereich 34 zu schaffen, in dem zusätzlich
Frischluft 42 angesaugt werden kann, sind am äußeren Kaminrohr 10 Abstandshalter 12
vorgesehen, die das äußere Kaminrohr im Stützschacht 50 zentrieren. Die Abstandshalter
12 bestehen ebenfalls aus geeigneten Rohrabschnitten oder Metallringen.
[0062] Wie in Figur 3 dargestellt, können im Ringspalt 30 zwischen äußerem Kaminrohr 10
und innerem Kaminrohr 20 zusätzlich Kondensationskörper 70 angeordnet sein, die üblicherweise
gitterförmige oder hohle Füllkörper aus PDVF Kunststoff sind, und die als Kondensationskeime
für die Verbrennungsgase 40 dienen. Die Kondensationskörper 70 leiten die Kondensationswärme
der Verbrennungsgase 40 per Wärmeleitung sowohl an das innere als auch an das äußere
Kaminrohr 10, 20.
[0063] Je nach Durchmesser der verwendeten Kaminrohre 10, 20, können diese auf unterschiedliche
Weise hergestellt sein. Kleinere Durchmesser werden üblicherweise durch Extrusion
hergestellt, wobei größere Durchmesser - ab ca. 400 mm - aus einem Profilband gewickelt
werden können, das spiralförmig aufeinandergeschweißt wird und somit ein beliebig
großes und beliebig langes Kaminrohr ergibt. Diese Wickeltechnik hat für die vorliegende
Anwendung als Kaminrohr weiterhin den Vorteil, dass dadurch unter Umständen eine nicht
glatte Oberfläche entsteht, die ähnlich einem flexiblen Rohr die Kondensation der
Verbrennungsgase sowie den Wärmeübergang auf die Frischluft 42 verbessert.
[0064] Figur 4 zeigt schematisch eine Heizungsanlage 100, die an ein Kaminsystem 1 angeschlossen
ist. In einem Heizraum 150, der als Puffer für die zur Verbrennung notwendigen Frischluft
42 dient befindet sich ein Heizkessel 110, üblicherweise zum Erwärmen von Wasser,
der mit einem Brenner 120 beheizt wird. Bei der Verbrennung des Brennmaterials, beispielsweise
Gas, Öl oder Holzpellets entstehen heiße Verbrennungsgase 40, die innerhalb des äußeren
Kaminrohrs 10 in Richtung Umwelt geleitet werden. Beim Durchströmen des Kaminsystems
1 kondensieren die heißen Verbrennungsgase 40 insbesondere an der Außenwand des inneren
Kaminrohrs 20 und wärmen dabei Frischluft 42 auf, die durch das innere Kaminrohr 20
transportiert wird. Das dabei entstehende Kondensat wird im unteren Bereich des Kaminrohrs
10 aufgefangen und in eine Neutralisationsbox 140 geleitet, die einen Aktivkohlefilter
sowie ein Neutralisationsgranulat (Kalkstein) enthält. Durch die Neutralisationsbox
140 wird das schwefelsäurehaltige Kondensat gereinigt und neutralisiert, so dass reines
Wasser entsteht, das in die Kanalisation geleitet werden kann.
[0065] Je nach verwendeten Rohrquerschnitten D1, D2 und der Länge des Kaminsystems 1 ist
es notwendig, einen Ventilator 30 vorzusehen, der mindestens die Frischluft durch
das innere Kaminrohr 20 ansaugt und dem Heizraum 150 zuführt. Daneben kann der Ventilator
130 auch Frischluft außerhalb des Kaminrohrs 10 im Bereich 34 ansaugen und dem Heizraum
150 zuführen (in Fig. 4 nicht dargestellt).
[0066] Wichtig für eine effektive Wärmerückgewinnung aus den Verbrennungsgasen 40 ist, dass
zum Betrieb der Heizungsanlage nur vorgewärmte Frischluft 42 verwendet wird, die durch
das Kaminsystem 1 zugeführt wird. Daher wird der Heizraum 150 im Wesentlichen über
das Kaminsystem 1 belüftet. Zum Druckausgleich kann der Heizraum 150 aus Sicherheitsgründen
aber auch weitere Belüftungsöffnungen aufweisen, die allerdings lediglich Kleinstmengen
an Frischluft in den Heizraum 150 hereinlassen. Bevorzugt sind solche Belüftungsöffnungen
mit beweglichen Vorhängen verschlossen, die zwar für den erwünschten Druckausgleich
sorgen, aber die Wärmeabstrahlverluste des Heizraums 150 minimieren.
[0067] Daneben ist es vorteilhaft, den Brenner 120 in einer kontinuierlichen, modulierenden
Betriebsart zu betreiben, so dass der Brenner 120 während der Heizperiode, also ca.
von September bis März, im Regelfall nicht abgeschaltet wird. Eine Nachtabsenkung,
bei der der Brenner üblicherweise über mehrere Stunden abgeschaltet wird, findet ebenfalls
nicht statt. Insbesondere soll der Brenner 120 durch eine Regelung der Brennstoffzufuhr
lediglich in seiner Leistung variiert, also moduliert werden und nicht dauernd an-
oder abgeschaltet werden, wie dies bei konventionellen Heizungsanlagen der Fall ist.
Zu diesem Zweck werden in den Brenner um ca. 20% - 30% kleinere Düsen eingesetzt,
verglichen mit Düsen, die bei konventioneller Auslegung der Heizungsanlage verwendet
würden, um im Betrieb eine wesentlich geringere Leistung zu erzeugen. So wird beispielsweise
ein Ölkessel mit einer Nennleistung von 1250 kW durch kleinere Düsen auf eine Nennleistung
von 800 kW reduziert. Damit kann der Ölkessel modulierend in einem Leistungsbereich
von beispielsweise 200 - 800 kW betrieben werden, wodurch Abschaltungen des Brenners
während der Heizperiode im Regelfall nicht vorkommen. Der Brenner wird somit im Wesentlichen
im Dauerbetrieb gefahren.
[0068] Bei der Verwendung eines Kaminsystem 1, das nach dem Prinzip eines Gegenstromwärmetauschers
funktioniert und welches die verwendete Frischluft 42 vorwärmt, ist es in Summe betrachtet
energetisch günstiger, den Brenner 120 im Dauerbetrieb, wenngleich auch mit sehr geringer
Leistung, zu betreiben. Dadurch kühlt weder der Heizraum 150 noch das entsprechend
dimensionierte Kaminsystem 1 aus.
[0069] In Fig. 5 ist ein Großkaminsystem 2 schematisch im Querschnitt dargestellt. Es umfasst
ein Stützrohr 52 oder alternativ einen Stützschacht, welches ein schon vorhandenes
umzurüstendes Großkamin üblicher Bauart sein kann. Großkamine werden beispielsweise
in der Industrie, bei Kraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen eingesetzt und können
Kaminhöhen von 100m und mehr erreichen. Üblicherweise ist der Kaminzug mit einem isolierten
Edelstahl-Kaminrohr ausgekleidet. Auch ein derartiges Großkamin kann zu einem erfindungsgemäßen
Kaminsystem umgerüstet werden und zur Wärmerückgewinnung verwendet werden.
[0070] Zu diesem Zweck werden in das ggf. schon vorhandene Edelstahl-Kaminrohr 52, das als
Stützrohr 52 verwendet wird, mehrere erfindungsgemäße Kaminsysteme 1 eingezogen, die
jeweils ein äußeres Kaminrohr 10 und ein inneres Kaminrohr 20 umfassen. Das Stützrohr
52 kann beispielsweise einen Durchmesser von 3 m aufweisen, wobei die sieben äußeren
Kaminrohre 10 jeweils beispielsweise einen Durchmesser von 315 mm oder mehr aufweisen
können. Die eingezogenen Kaminsysteme 1 werden als Pakete zusammengefasst und entsprechend
innerhalb des Stützrohrs 52 befestigt.
[0071] Die Verbrennungsgase 40 werden in den jeweiligen Ringspalten 30 zwischen äußerem
10 und innerem Kaminrohr 20 geführt, wobei innerhalb der inneren Kaminrohre 20 und
außerhalb der äußeren Kaminrohre 10 zu erwärmende Frischluft 42 transportiert wird,
die der Heiz- oder Verbrennungsanlage zugeführt wird. Die Verringerung des Gesamtquerschnitts
für den Transport der Verbrennungsgase 40 wird wiederum durch eine stark verringerte
Abgastemperatur sowie durch eine Massenstromreduktion durch Kondensation möglich,
vorteilhafterweise sowohl beim Eintritt in das Großkamin 2 als auch durch die weitere
Abkühlung der Verbrennungsgase 42 im Großkamin 2.
[0072] In Fig. 5 sind beispielhaft sieben Kaminsysteme 1 dargestellt, die als Kaminrohr-Paket
innerhalb eines einzelnen Stützrohres 52 angeordnet sind. Selbstverständlich kann
die Anzahl, Anordnung und Größe der mehreren Kaminsysteme 1 in einem Großkamin 2 je
nach Anwendung und Volumen der Verbrennungsgase 40 variiert werden.
Bezugszeichenliste
[0073]
- 1
- Kaminsystem
- 2
- Großkamin
- 10
- äußeres Kaminrohr
- 12
- Abstandshalter
- 20
- inneres Kaminrohr
- 22
- Abschnitte aus flexiblem Rohr
- 24
- Abschnitte aus Glattrohr
- 26
- Abstandshalter
- 30
- Bereich zwischen innerem Kaminrohr und äußerem Kaminrohr, Ringspalt
- 32
- Bereich innerhalb des inneren Kaminrohrs
- 34
- Bereich zwischen äußerem Kaminrohr und Stützschacht
- 40
- Verbrennungsgase
- 42
- Frischluft
- 50
- Stützschacht
- 52
- Edelstahl-Kaminrohr / Stützrohr
- 60
- Kaminabschluss
- 62
- Querrohr
- 64
- Ansaugstutzen
- 70
- Kondensationskörper
- 100
- Heizungsanlage
- 110
- Kessel
- 120
- Brenner
- 130
- Ventilator
- 140
- Neutralisationsbox
- 150
- Heizungsraum
[0074] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben:
- 1. Kaminsystem (1) aufweisend:
- a. ein äußeres Kaminrohr (10) aus einem Kunststoffmaterial mit einem ersten Durchmesser
(D1);
- b. ein inneres Kaminrohr (20) aus einem Kunststoffmaterial mit einem zweiten Durchmesser
(D2), wobei der zweite Durchmesser (D2) kleiner ist als der erste Durchmesser (D1);
und
- c. das innere Kaminrohr (20) innerhalb des äußeren Kaminrohrs (10) angeordnet ist;
und
- d. das Kaminsystem (1) so ausgestaltet ist, dass im Bereich (30) zwischen innerem
Kaminrohr (20) und äußerem Kaminrohr (10) Verbrennungsgase (40) transportiert werden;
und
- e. innerhalb des inneren Kaminrohrs (20) Frischluft (42) transportiert wird.
- 2. Kaminsystem gemäß Nummer 1, wobei das Kaminsystem (1) als ein Gegenstrom-Wärmetauscher
ausgebildet ist und die Wärme der Verbrennungsgase (40) zum Vorheizen der Frischluft
(42) verwendet wird, wobei die warmen Verbrennungsgase (40) durch das innere Kaminrohr
(20) hindurch Wärme an die Frischluft (42) übertragen und diese aufheizen.
- 3. Kaminsystem gemäß einer der Nummern 1 - 2, wobei die Verbrennungsgase (40) durch
die Wärmeübertragung auf die Frischluft (42) an dem inneren Kaminrohr (20) kondensieren.
- 4. Kaminsystem gemäß einer der Nummern 1 - 3, wobei das innere Kaminrohr (20) Abschnitte
aus flexiblem Rohr (22) aufweist.
- 5. Kaminsystem gemäß einer der Nummern 1 - 4, wobei das innere Kaminrohr (20) mittels
Abstandshaltern (26) aus Kunststoff im äußeren Kaminrohr (10) angeordnet ist und wobei
die Abstandshalter (26) an Abschnitten aus Glattrohr (24) des inneren Kaminrohrs (20)
befestigt sind.
- 6. Kaminsystem gemäß einer der Nummern 1 - 5, wobei das äußere Kaminrohr (10) Abschnitte
aus flexiblem Rohr aufweist und/oder an seiner Außenwandung Rillen zur Oberflächenvergrößerung
aufweist.
- 7. Kaminsystem gemäß einer der Nummern 1 - 6, wobei das äußere Kaminrohr (10) aus
einem Profilband gewickelt ist.
- 8. Kaminsystem gemäß einer der Nummern 1 - 7, wobei das äußere Kaminrohr (10) in einem
Stützschacht (50) und/oder einem Stützrohr (52) angeordnet ist und im Bereich (34)
zwischen Stützschacht (50) oder Stützrohr (52) und äußerem Kaminrohr (10) ebenfalls
Frischluft (42) transportiert wird.
- 9. Kaminsystem gemäß Nummer 8, wobei die warmen Verbrennungsgase (40) weiterhin durch
das äußere Kaminrohr (10) hindurch Wärme an die Frischluft (42) übertragen und diese
aufheizen.
- 10. Kaminsystem gemäß einer der Nummern 8 oder 9, wobei zwischen dem Stützschacht
(50) oder Stützrohr (52) und dem äußeren Kaminrohr (10) Abstandshalter (12) angeordnet
sind.
- 11. Kaminsystem gemäß einer der vorherigen Nummern, wobei das Kunststoffmaterial des
inneren (20) und/oder äußeren Kaminrohres (10) und/oder der Abstandshalter (26) ein
säurebeständiger Kunststoff, bevorzugt PVDF, ist.
- 12. Kaminsystem gemäß einer der vorherigen Nummern, weiterhin aufweisend einen Kaminabschluss
(60), wobei das innere Kaminrohr (20) in ein Querrohr (62) übergeht, das sich durch
die Wand des äußeren Kaminrohrs (10) hindurch erstreckt.
- 13. Kaminsystem gemäß Nummer 12, wobei das Querrohr (62) in einen Ansaugstutzen (64)
übergeht, der nach unten, in Richtung Boden, gerichtet ist.
- 14. Kaminsystem gemäß einer der vorherigen Nummern, wobei die Frischluft (42) mittels
eines Ventilators (130) mindestens durch das innere Kaminrohr (20) einem Heizraum
(150) zugeführt wird.
- 15. Kaminsystem gemäß einer der vorherigen Nummern, wobei im Bereich (30) zwischen
innerem Kaminrohr (20) und äußerem Kaminrohr (10) Kondensationskörper (70) angeordnet
sind, die eine Kondensation und Wärmeübertragung der Verbrennungsgase (40) erleichtern.
- 16. Großkaminsystem (2) aufweisend mehrere Kaminsysteme (1) gemäß einer der vorherigen
Nummern, wobei die Kaminsysteme (1) gemeinsam in einem einzigen Stützschacht (50)
und/oder in einem einzigen Stützrohr (52) angeordnet sind.
- 17. Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage (100) bestehend aus Kessel (110) mit
Brenner (120) und Kaminsystem (1), aufweisend die folgenden Schritte:
- a. Betreiben eines Kaminsystems (1) nach dem Prinzip eines Gegenstrom-Wärmetauschers
zum Vorwärmen der zum Betrieb der Heizungsanlage (100) verwendeten Frischluft (42)
durch die warmen Verbrennungsgase (40) der Heizungsanlage (100);
- b. Ansaugen der zum Betrieb der Heizungsanlage (100) verwendeten Frischluft (42) durch
das Kaminsystem (1); und
- c. Betreiben des Brenners (120) in einer kontinuierlichen, modulierenden Betriebsart,
so dass der Brenner (120) über die gesamte Heizperiode im Wesentlichen im Dauerbetrieb
arbeitet.
- 18. Verfahren gemäß Nummer 17, wobei das Kaminsystem (1) ein Kaminsystem (1) gemäß
einer der Nummern 1 - 16 ist.
- 19. Verfahren gemäß Nummer 18, wobei Frischluft (42) zum Betreiben der Heizungsanlage
(100) innerhalb des inneren Kaminrohrs (20) angesaugt wird.
- 20. Verfahren gemäß einer der Nummern 18 oder 19, wobei weitere Frischluft (42) zum
Betreiben der Heizungsanlage (100) zusätzlich unmittelbar außerhalb des äußeren Kaminrohrs
(10) angesaugt wird.
- 21. Verfahren gemäß einer der Nummern 17 - 20, wobei der Brenner (120) Düsen enthält,
die 20% - 30% kleiner sind, als Düsen die nach konventioneller Auslegung der Heizungsanlage
(100) verwendet werden würden.
1. Kaminsystem (1) aufweisend:
a. ein äußeres Kaminrohr (10) aus einem Kunststoffmaterial mit einem ersten Durchmesser
(D1);
b. ein inneres Kaminrohr (20) aus einem Kunststoffmaterial mit einem zweiten Durchmesser
(D2), wobei der zweite Durchmesser (D2) kleiner ist als der erste Durchmesser (D1);
und
c. das innere Kaminrohr (20) innerhalb des äußeren Kaminrohrs (10) angeordnet ist;
und
d. das Kaminsystem (1) so ausgestaltet ist, dass im Bereich (30) zwischen innerem
Kaminrohr (20) und äußerem Kaminrohr (10) Verbrennungsgase (40) transportiert werden;
und
e. innerhalb des inneren Kaminrohrs (20) Frischluft (42) transportiert wird.
2. Kaminsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Kaminsystem (1) als ein Gegenstrom-Wärmetauscher
ausgebildet ist und die Wärme der Verbrennungsgase (40) zum Vorheizen der Frischluft
(42) verwendet wird, wobei die warmen Verbrennungsgase (40) durch das innere Kaminrohr
(20) hindurch Wärme an die Frischluft (42) übertragen und diese aufheizen.
3. Kaminsystem gemäß einem der Ansprüche 1 - 2, wobei das innere Kaminrohr (20) Abschnitte
aus flexiblem Rohr (22) aufweist.
4. Kaminsystem gemäß einem der Ansprüche 1 - 3, wobei das innere Kaminrohr (20) mittels
Abstandshaltern (26) aus Kunststoff im äußeren Kaminrohr (10) angeordnet ist und wobei
die Abstandshalter (26) an Abschnitten aus Glattrohr (24) des inneren Kaminrohrs (20)
befestigt sind.
5. Kaminsystem gemäß einem der Ansprüche 1 - 4, wobei das äußere Kaminrohr (10) Abschnitte
aus flexiblem Rohr aufweist und/oder an seiner Außenwandung Rillen zur Oberflächenvergrößerung
aufweist.
6. Kaminsystem gemäß einem der Ansprüche 1 - 5, wobei das äußere Kaminrohr (10) in einem
Stützschacht (50) und/oder einem Stützrohr (52) angeordnet ist und im Bereich (34)
zwischen Stützschacht (50) oder Stützrohr (52) und äußerem Kaminrohr (10) ebenfalls
Frischluft (42) transportiert wird.
7. Kaminsystem gemäß Anspruch 6, wobei die warmen Verbrennungsgase (40) weiterhin durch
das äußere Kaminrohr (10) hindurch Wärme an die Frischluft (42) übertragen und diese
aufheizen.
8. Kaminsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kunststoffmaterial des
inneren (20) und/oder äußeren Kaminrohres (10) und/oder der Abstandshalter (26) ein
säurebeständiger Kunststoff, bevorzugt PVDF, ist.
9. Kaminsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Kaminabschluss
(60), wobei das innere Kaminrohr (20) in ein Querrohr (62) übergeht, das sich durch
die Wand des äußeren Kaminrohrs (10) hindurch erstreckt.
10. Kaminsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Frischluft (42) mittels
eines Ventilators (130) mindestens durch das innere Kaminrohr (20) einem Heizraum
(150) zugeführt wird.
11. Kaminsystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Bereich (30) zwischen innerem
Kaminrohr (20) und äußerem Kaminrohr (10) Kondensationskörper (70) angeordnet sind,
die eine Kondensation und Wärmeübertragung der Verbrennungsgase (40) erleichtern.
12. Großkaminsystem (2) aufweisend mehrere Kaminsysteme (1) gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, wobei die Kaminsysteme (1) gemeinsam in einem einzigen Stützschacht (50)
und/oder in einem einzigen Stützrohr (52) angeordnet sind.
13. Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage (100) bestehend aus Kessel (110) mit Brenner
(120) und Kaminsystem (1), bevorzugt einem Kaminsystem gemäß einem der Ansprüche 1
- 12, aufweisend die folgenden Schritte:
a. Betreiben eines Kaminsystems (1) nach dem Prinzip eines Gegenstrom-Wärmetauschers
zum Vorwärmen der zum Betrieb der Heizungsanlage (100) verwendeten Frischluft (42)
durch die warmen Verbrennungsgase (40) der Heizungsanlage (100);
b. Ansaugen der zum Betrieb der Heizungsanlage (100) verwendeten Frischluft (42) durch
das Kaminsystem (1); und
c. Betreiben des Brenners (120) in einer kontinuierlichen, modulierenden Betriebsart,
so dass der Brenner (120) über die gesamte Heizperiode im Wesentlichen im Dauerbetrieb
arbeitet.
14. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei Frischluft (42) zum Betreiben der Heizungsanlage
(100) innerhalb des inneren Kaminrohrs (20) angesaugt wird.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 - 14, wobei der Brenner (120) Düsen enthält,
die 20% - 30% kleiner sind, als Düsen die nach konventioneller Auslegung der Heizungsanlage
(100) verwendet werden würden.