Verbrennungsofen

Abstract

 Die Erfindung richtet sich auf einen Verbrennungsofen für feste Brennstoffe wie bspw. Holz oder Kohle, mit einer Einrichtung zur Speicherung von Wärme außerhalb des Brennraums und dessen Wandung, wobei der Verbrennungsofen zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich der Einrichtung zur Speicherung von Wärme, thermisch isoliert ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung richtet sich auf einen Verbrennungsofen für feste Brennstoffe wie bspw. Holz oder Kohle, mit einer Einrichtung zur Speicherung von Wärme außerhalb des Brennraums und dessen Wandung.

[0002] Verbrennungsöfen für feste Brennstoffe werden üblicherweise von Hand mit Brennmaterial geschürt. Da die meisten Brennstoffe wie Holz, Kohle, Briketts zumeist vergleichsweise rasch verbrennen, erfordert ein solcher Betrieb ein sehr häufiges Nachschüren. Während des raschen Abbrandes heizt sich der Ofen sehr stark auf, was einerseits wegen der dabei entstehenden großen Hitze als unangenehm empfunden wird und andererseits zu einem großen Energieverlust infolge der heißen Abgase führt. Andererseits läßt sich der Brennvorgang zwar durch Reduzierung der Luftzufuhr etwas drosseln; dadurch entstehen jedoch große Mengen giftiger Gase wie bspw. Kohlenmonoxid, so dass dieses nicht zu empfehlen ist.

[0003] Deshalb wurde bereits in der DE 10 2008 007 819 A1 vorgeschlagen, innerhalb einer Außenverkleidung des Ofens eine Schüttung aus wärmespeicherndem mineralischen Material einzubringen, so dass die Wärmeabgabe gleichmäßiger wird. Einer derartigen Wärmespeicherung sind jedoch Grenzen gesetzt, weil dadurch die Außenverkleidung extrem heiß wird, so dass Personen der Gefahr ausgesetzt sind, sich bei kleinen Unachtsamkeiten schlimmste Verbrennungen zuzuziehen. Die Maßgabe, dass daher die Temperatur an der Außenverkleidung nicht zu hoch werden darf, begrenzt andererseits auch das Wärmespeichervermögen dieser Anordnung ganz beträchtlich.

[0004] Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, einen gattungsgemäßen Ofen derart weiterzubilden, dass bei normalem Abbrand die abgegebene Wärme weder zu einer übermäßigen Hitzeabgabe noch zu einer Überhitzung des Ofens führt, sondern dass die Wärme gespeichert und allmählich abgegeben wird, ohne dass dabei überhöhte und möglicherweise gefährliche Temperaturen an der Ofenoberfläche auftreten.

[0005] Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass der Verbrennungsofen zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich der Einrichtung zur Speicherung von Wärme, thermisch isoliert ist.

[0006] Der erfindungsgemäße Wärmespeicher ist in der Lage, die bei einem Nachschüren kurzzeitig anfallende, hohe Heizleistung aufzunehmen, ohne diese sofort an die Umgebung abzugeben und ohne eine Überhitzung des Ofens selbst. Anschließend kann die gespeicherte Wärme langsam und gleichmäßig abgegeben werden, ggf. sogar steuer- oder gar regelbar. Dabei ist die Temperatur des Wärmespeichers von der Temperatur der Ofenoberfläche infolge der erfindungsgemäßen thermischen Isolation in hohem Maße abgekoppelt, d.h., selbst wenn sich der Wärmespeicher bspw. auf 180 °C, 200 °C oder gar auf 250 °C aufheizen sollte, wobei er eine entsprechende Wärmemenge aufnimmt, bleibt die Temperatur an der äußeren Ofenoberfläche deutlich unterhalb von 100 °C, bspw. unterhalb von 60 bis 70 °C, also in einem für Personen nicht übermäßig gefährlichen Bereich. Das thermische Isolationsmaterial hat jedenfalls ein geringeres Wärmeleitvermögen als das die Wärme speichernde Material der verwendeten Wärmespeichereinrichtung, vorzugsweise nur das halbe Wärmeleitvermögen als jenes oder weniger.

[0007] Es hat sich als günstig erwiesen, dass die Einrichtung zur Speicherung von Wärme sich seitlich und/oder oberhalb des Brennraums befindet. Dort kann sie einerseits von der Brennkammer direkt aufgeheizt werden, besonders aber auch von einem evtl. durch die Wärmespeichereinrichtung hindurch laufenden Abluft-Abzug.

[0008] Weitere Vorteile ergeben sich daraus, dass die Einrichtung zur Speicherung von Wärme aus einer Schüttung und/oder aus einem oder mehreren Festkörpern besteht, insbesondere aus einem Material mit hoher Wärmespeicherkapazität. Hier haben sich vor allem mineralische Materialien bewährt, bspw. Schamotte, Ton oder Magnesit, Speckstein oder Forsterit, Keramik, Steingut, etc., oder Gemische dieser Substanzen.

[0009] Eine weitere Konstruktionsvorschrift sieht vor, dass die Einrichtung zur Speicherung von Wärme aus mehreren Formteilen besteht, die aufeinander setzbar sind, vorzugsweise aus Formteilen mit einem O-förmigen oder C-förmigen Querschnitt. Durch Aufeinandersetzen derartiger, bspw. ringförmiger Formteile kann im Inneren jeweils ein Hohlraum geschaffen werden, der die Funktion einer Brennkammer oder eines Rauchabzugs od. dgl. übernehmen kann. Natürlich könnte bspw. die Brennkammer durch einen in einen derartigen Hohlraum eingebrachten Einsatz gebildet werden; bei entsprechender Stabilität könnte aber ggf. auch die Innenwand des Hohlraums selbst diese Funkton übernehmen.

[0010] Bevorzugt ist der Spalt zwischen an- oder aufeinander gesetzten Formteilen abgedichtet, bspw. mittels einer Wolle, insbesondere mit Mineral- oder Glaswolle. Dadurch ist das Entweichen heißer Gase vollständig ausgeschlossen.

[0011] Ferner kann in oder an den Formteilen eine Wärmestrahlung reflektierende Fläche, Schicht oder Beschichtung vorgesehen sein, so dass auch über Strahlung keine Wärme abgegeben wird, somit die gespeicherte Wärme über einen maximalen Zeitraum hinweg zurückgehalten und gespeichert bleiben kann. Die Wärmestrahlung reflektierende Schicht kann bspw. eine Farbe mit Infrarotstrahlung reflektierenden Partikeln sein. Als Material kommen bspw. Perlglanzpigmente in Betracht, ferner Glimmer oder andere mineralische Pigmente, sowie Titandioxid oder andere Metalle oder deren Oxide. Es ist besonders darauf zu achten, dass ein diese Pigmente ggf. bindendes Bindemittel bis zu wenigstens 300 °C stabil sein sollte.

[0012] Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die mit einer reflektierenden Fläche, Schicht oder Beschichtung versehenen Bereiche des Verbrennungsofens, insbesondere der Einrichtung zur Speicherung von Wärme, zumindest abschnittsweise eine die Wärmestrahlung nach innen reflektierende und dabei bündelnde Gestalt aufweisen, bspw. die Gestalt eines Paraboloids oder eines Ausschnitts aus einem Zylinder mit einer bereichsweise parabolischen Grundfläche. Eine solche Ausgestaltung erlaubt es, im Inneren des erfindungsgemäßen Verbrennungsofens besonders heiße Stellen zu erzeugen, nämlich im Bereich eines oder mehrerer Brennpunkte der parabolischen Flächen, wo sodann bspw. eine optimale, d.h. vollständige (Nach-) Verbrennung stattfinden kann.

[0013] Deshalb besteht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, dass der/die Brennpunkt(e) oder Brennbereich(e) eines oder mehrerer die Wärmestrahlung nach innen reflektierende und dabei bündelnden Flächen in oder nahe dem Brennraum, oder einer Nachverbrennungskammer oder einem Rußfilter oder eines Abzugs liegt (-en), so dass eine möglichst vollständige Verbrennung erreicht wird. Sofern sich die Lage derartiger Brennpunkte nur in begrenzter Form beeinflussen läßt, kann bspw. (je) ein Abzugskanal oder ein Rußfilter od. dgl. an der betreffenden Stelle platziert werden.

[0014] Im Übrigen ist darauf hinzuweisen, dass derartige Flächen mit dem Effekt einer Bündelung der Wärmestrahlung sowohl im Bereich der den Ofen seitlich umgebenden Mantelfläche angeordnet sein können, um die Wärmestrahlung von dort in etwa horizontaler Richtung in das Innere des Ofens zurückzuwerfen, als auch an der Oberseite des Ofens oder an dessen Unterseite, um von dort die Wärmestrahlung in vertikaler Richtung nach Innen zu reflektieren. Mit "Oberseite" ist dabei vorzugsweise "oberhalb einer Wärmespeichereinrichtung" gemeint, und mit "Unterseite" jedenfalls "unterhalb der Brennkammer".

[0015] Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die thermische Isolation aus einer Wolle besteht, bspw. Mineral- oder Glaswolle, und/oder aus Formteilen und/oder aus einer in einem oder mehreren Hohlräumen aufgenommenen Schüttung eines pulverförmigen Materials. Derartige mineralische Stoffe sind chemisch sehr beständig. Durch die zwischen den Wollfasern eingeschlossene Luft wird die Wärmeleitung weiter reduziert.

[0016] Im Rahmen dieser oder einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die thermische Isolation wenigstens einen evakuierten Raum auf, vorzugsweise wenigstens einen evakuierten Hohlraum. Da gasförmige Medien die Wärme insbesondere auch durch Konvektion leiten, kann durch Evakuieren des betreffenden Hohlraums die Wärmeleitung weiter gehemmt werden.

[0017] Ein weiteres Konstruktionsmerkmal der Erfindung besteht darin, dass der Abzug des Verbrennungsofens eine oder mehrere Umschalteinrichtungen aufweist, um die Abluft durch verschiedene Kanäle zu leiten. Dadurch kann bspw. je nach Wunsch die Raumluft an dem Rauchabzug entlang strömen oder nicht.

[0018] Die Erfindung bietet die Möglichkeit, wenigstens einen Wärmetauscher vorzusehen für ein flüssiges oder gasförmiges Wärmeübertragungsmedium, bspw. Wasser oder Luft, welcher vorzugsweise mit dem Abzug des Verbrennungsofens und/oder mit der Einrichtung zur Speicherung von Wärme in thermischem Kontakt steht. Flüssige Medien sind bspw. das Strömungmedium innerhalb einer Heizung, oder Brauchwasser, welches als heißes Wasser an einer Verbrauchsstele zur Verfügung steht. Ein gasförmiges Wärmeübertragungsmedium ist bspw. Raumluft, die ebenfalls geeignet ist, die Wärme von dem erfindungsgemäßen Ofen abzutransportieren.

[0019] Die Erfindung zeichnet sich weiterhin aus durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, insbesondere um die Umschalteinrichtung(en) in dem Abzug des Verbrennungsofens und/oder den Fluß eines oder mehrerer Wärmeübertragungsmedien zu steuern oder zu regeln. Dadurch kann einerseits sichergestellt werden, dass sich ein erfindungsgemäßer Ofen nicht überhitzen kann. Bspw. kann rechtzeitig auf eine Raumlufterwärmung umgeschalten werden, und falls dies nicht reicht, könnte durch einen Heißwasserwärmetauscher sogar kaltes Wasser gepumpt werden, um den Ofen abzukühlen.

[0020] Weitere Vorteile bietet ein Ascheraum in oder unterhalb des Brennraums, mit einem verschließbaren Anschluß für einen abnehmbaren Aschekasten. Da der erfindungsgemäße Ofen vorzugsweise rundum thermisch isoliert ist, sollte dies bspw. auch im Bereich der Tür der Fall sein, die bspw. verspiegelt sein kann und/oder isoliert, sowie im Bereich eines Aschekastens. Da andererseits innerhalb des erfindungsgemäßen Ofens infolge des Wärmespeichermediums und der thermischen Isolation nur wenig Platz zur Verfügung steht, ist statt dessen vorgesehen, den Aschekasten aus dem Inneren des Ofens zu verbannen und diesen nur dann anzuschließen, wenn ein zur unmittelbaren Aufnahme der Asche vorgesehener Raum im Ofeninneren gefüllt ist.

[0021] Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass sich der verschließbare Anschluß für einen Aschekasten hinter einer Tür befindet, welche aus Verkleidung und thermischer Isolation gebildet ist. Damit gibt es bei geschlossener Tür auch in diesem Bereich keine Wärmebrücke.

[0022] Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:

Fig. 1

einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verbrennungsofen;

Fig.2

eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einem Vertikalschnitt;

Fig. 3

einen Schnitt durch die Fig. 2 entlang der Linie III - III;

Fig.4

eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer wiederum abgewandelten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5

eine abermals abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einem Vertikalschnitt.

[0023] Der Verbrennungsofen 1 aus Fig. 1 kann bspw. auf dem Fußboden 2 eines Zimmers aufgestellt werden; es kann sich aber auch um einen Heizkessel für eine Zentralheizung handeln, wie er üblicherweise in Kellerräumen anzutreffen ist.

[0024] Der Verbrennungsofen 1 hat vorzugsweise die Gestalt einer vertikalen Säule mit im wesentlichen konstantem Querschnitt. Die in der Figur dargestellte Ausführungsform hat bspw. einen etwa zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Mantel 3. Dies ist jedoch nicht zwingend; der Querschnitt könnte genauso gut auch elliptisch, quadratisch, rechteckig oder vieleckig sein. Am oberen Ende wird der Mantel 3 vorzugsweise durch eine etwa horizontale Abdeckplatte 4 abgeschlossen, am unteren Ende eventuell durch eine ebenfalls vorzugsweise horizontale Bodenplatte 5.

[0025] Während die Grundfläche des Verbrennungsofens 1 etwa 0,5 m² bis 1,0 m² beträgt, liegt die Höhe bspw. etwa in einer Größenordnung zwischen 1,50 m und 2,00 m.

[0026] Im unteren Teil des Verbrennungsofens 1 befindet sich die eigentliche Brennkammer 6, welche bspw. von vorne durch eine nicht dargestellte Tür mit festem Brennmaterial, bspw. Holz, Kohle oder Briketts, beschickt werden kann. Die zum Verbrennungsvorgang erforderliche Luftzufuhr erhält die Brennkammer 6 durch einen unteren Lufteintritt und einen oberen Luftaustritt, welche ebenfalls in der Zeichnung nicht wiedergegeben sind. Vorzugsweise befinden sich der Luftein- und -austritt an der Rückseite des Verbrennungsofens und können bspw. als den Mantel 3 durchsetzende Anschlüsse ausgebildet sein, von denen insbesondere der oben liegende Luftaustritt zum Einstecken oder sonstigen Anschluß eines Ofenrohrs ausgebildet sein kann, welches sodann die Verbindung zu einem Kamin herstellt.

[0027] Oberhalb der Brennkammer 6 befindet sich eine Einrichtung 7 zur Zwischenspeicherung der Verbrennungswärme.

[0028] Das Kernstück der Wärmespeicherungseinrichtung 7 bilden mehrere Speicherkörper 8, 9, 10 aus einem wärmefesten Material, vorzugsweise mit einer hohen Wärmespeicherkapazität. Das Material sollte bis über 300 °C stabil sein. Geeignet ist bspw. Schamotte, Ton oder Magnesit. Die Speicherkörper 8 bis 10 können bspw. aus einem Pulver gepreßt sein und/oder mit einem Bindemittel verfestigt sein. Diese Speicherkörper 8 bis 10 haben bspw. jeweils eine ringförmige bzw. hohlzylindrische Gestalt und sind konzentrisch ineinander angeordnet. Jeder Speicherzkörper 8 bis 10 hat bspw. eine Höhe von etwa 1 m, vorzugsweise zwischen 0,5 m und 1,5 m. Die zylindermantelförmigen Speicherkörper 8 bis 10 haben jeweils eine Stärke von etwa 30 bis 40 mm oder mehr, und einen gegenseitigen (radialen) Abstand von etwa 10 bis 20 mm. Durch die Zwischenräume 11 sind die Speicherkörper 8 bis 10 gegeneinander isoliert; die Zwischenräume 11 zwischen den zylindermantelförmigen Speicherkörpern 8 bis 10 können von Luft durchströmt werden.

[0029] Im Zentrum der Anordnung befindet sich ein vertikaler Kanal 12, worin ein vorzugsweise motorisch angetriebener Propeller 13 od. dgl. angeordnet sein kann, um Luft in dem Kanal 12 nach oben zu saugen. An seinem unteren Ende erweitert sich der Kanal 12, vorzugsweise in Form eines umgestülpten Trichters 14. Die untere Außenkante 15 des Trichters 14 umfaßt den abgeschlossenen Brennraum 6, endet jedoch nicht als freie Kante, sondern setzt sich fort in Form einer Schürze 16, etwa von der Form der Brennkammer 6, jedoch etwas größer als jene, so dass zwischen der Brennkammer 6 und der Schürze 16 ein Zwischenraum verbleibt, wie auch zwischen der Schürze 16 und dem Mantel 3 des Verbrennungsofens 1.

[0030] Diese Anordnung arbeitet wie folgt:

[0031] Während der Heizphase wird der Propeller 13 eingeschalten und sorgt für eine Luftumwälzung innerhalb des Verbrennungsofens 1, und zwar wird Luft innerhalb des Kanals 12 nach oben gesogen. Diese Luft strömte zuvor zwischen der Schürze 16 und der Brennkammer 6 entlang und hat sich dabei aufgeheizt. Innerhalb des Trichters 15 wird der Luftstrom gebündelt. Am oberen Ende des vertikalen Kanals 12 wird die Luft durch die obere Abdeckplatte 4 nach außen umgeleitet und strömt von oben in den Zwischenräumen 11 zwischen den Speicherkörpern 8 bis 10 wieder herab, wobei die Luft ihre Wärme zu einem großen Teil an die Speicherkörper 8 bis 10 abgibt und diese dadurch aufheizt. Die dadurch etwas abgekühlte Luft strömt entlang des Mantels 3 des Verbrennungsofens 1 weiter nach unten, innerhalb des Zwischenraums zwischen der Schürze 16 und dem Mantel 3, bis zu der unteren freien Kante der Schürze 16. Dort gelangt sie wieder in den inneren Zwischenraum, welcher sich unmittelbar an die Brennkammer 6 anschließt und außen von der Schürze 16 begrenzt wird, und wird dabei wieder aufgeheizt - der Kreislauf schließt sich.

[0032] Wenn die Hitzeentwicklung in der Brennkammer 6 infolge Herabbrennens des Brennmaterials abnimmt, kann der Propeller 13 abgeschalten werden - die Wärme bleibt in den Speicherkörpern 8 bis 10 gespeichert. Um ein Abkühlen über die Außen- bzw. Mantelfläche 3 so weit als möglich zu reduzieren, kann der Mantel 3 zumindest im Bereich der Wärmespeicherungseinrichtung 7 thermisch isoliert sein, insbesondere durch einen evakuierten Hohlraum 17. Zu diesem Zweck ist der Mantel 3 in diesem Bereich außen von einem zweiten Mantel 18 in einem Abstand umgeben, und der zweite Mantel 18 ist an seiner Ober- und Unterkante jeweils dicht mit dem Mantel 3 verbunden, um den Hohlraum 17 vollständig abzuschließen. Dieser Hohlraum 17 kann sodann evakuiert sein, so dass sich eine optimale Isolationswirkung ergibt. Der Mantel 3 und/oder der zweite Mantel 18 können aus geschweißtem Edelstahl bestehen. An der Außenseite des zweiten Mantels 18 könnten bspw. Peltierelemente angeordnet sein, um durch die Temperaturdifferenz zwischen dem Verbrennungsofen 1 und der Umgebung Strom zu erzeugen und damit bspw. den Propeller 13 zu betreiben.

[0033] Für eine gezielte Entnahme von Wärme aus der Wärmespeicherungseinrichtung 7 kann ein Gebläse od. dgl. vorgesehen sein, welches Luft durch die Wärmespeicherungseinrichtung saugt und in erwärmtem Zustand wieder ausbläst. Hierzu könnte bspw. der Propeller 13 verwendet werden, wenn an einer Stelle des Mantels 3 ein Lufteintritt und an einer anderen Stelle ein Luftaustritt geöffnet wird.

[0034] Ferner könnte innerhalb des Luftkreislaufs oder auch oberhalb der Abdeckplatte 4 ein Wärmetauscher vorgesehen sein, um die gespeicherte Wärme bei Bedarf bspw. an ein Strömungsmedium in einer Zentralheizung zu übertragen und damit ein ganzes Haus zu heizen, oder um damit Warmwasser zu erzeugen.

[0035] Ferner kann in dem Abgasstrang, also in und/oder an einem Ofenrohr oder in und/oder an einem Kamin eine Wärmepumpe angeordnet sein, um das Abgas zusätzlich zu kühlen und die entzogene Wärme der Wärmespeicherungseinrichtung 7 zuzuführen, und/oder ein Rußpartikelfilter.

[0036] Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 wiedergegeben. Dargestellt ist ein Verbrennungsofen 21 mit einem thermischen Isolationsmaterial 22, das den Verbrennungsofen 21 mehr oder weniger vollständig einhüllt, insbesondere im Bereich von dessen Mantel 23, der oberen Abdeckplatte 24 und einer unterseitigen Bodenplatte 25. Das thermische Isolationsmaterial 22 umhüllt dabei sowohl die Brennkammer 26 als auch die Wärmespeichereinrichtung 27.

[0037] Diese besteht bei dem Verbrennungsofen 21 aus mehreren Formkörpern 28, welche in vertikaler Richtung aufeinander getürmt sind. Dabei haben einige Formkörper 28 eine 0-förmige bzw. ringförmige oder zweifach zusammenhängende Gestalt, insbesondere im oberen Bereich des Verbrennungsofens, wo ein Abzug 29 für die Rauchgase vorgesehen ist. Im unteren Bereich des Verbrennungsofens gibt es eine größere Ausnehmung, welche den Umrissen der Brennkammer 26 entspricht und durch Formkörper 28 mit entsprechend großer Ausnehmung gebildet wird. Im Bereich der Ofentür haben die Formkörper 28 gar eine C-förmige, einfach zusammenhängende Gestalt.

[0038] Zwischen den aufeinander gelegten Formkörpern 28 ist je eine Dichtung vorgesehen, bspw. in Form von bspw. scheibenförmig gepresster Stein- oder Mineralwolle oder Glaswolle od. dgl.

[0039] Im Bereich des Abzugs kann eine radiale Erweiterung vorgesehen sein, innerhalb der bspw. eine Rohrwendel 30 untergebracht ist, in welcher bspw. Brauchwasser zirkulieren kann, um von den heißen Abgasen erhitzt zu werden. Damit sich diese Rohrwendel 30 nicht mit Rußpartikeln zusetzt, kann innerhalb der Rohrwendel 30 ein Ofenrohr angeordnet sein, welches die Abgase zentrisch durch die Rohrwendel 30 hindurchführt, ohne dass dieselbe in direkter Berührung mit den Rauchgasen gelangt.

[0040] In ähnlicher Form kann am Außenumfang der Formkörper 28 eine Rohrwendel 31 vorgesehen sein, bspw. für das wässrige Wärmeübertragungsmedium einer Zentralheizung. Das Rohr dieser Rohrwendel 31 kann bspw. in eine wendelförmig am Außenumfang der Formkörper entlang laufende Nut eingelegt sein. Sofern im Bereich der Brennkammer 26 eine Ofentür vorgesehen ist, wird das Rohr 31 auf dieser Höhe bspw. entlang der Mantelfläche der C-förmigen Formkörper 28 mäanderförmig hin und her geführt.

[0041] Außerhalb dieser Rohrwendel 31 ist bspw. ein Infrarotstrahlung reflektierendes Medium angeordnet, bspw. eine oder mehrere Schichten einer Metallfolie. Alternativ dazu kann auch der Außenumfang der Formkörper 28 selbst mit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht versehen sein, bspw. mit einer Farbe mit entsprechenden Pigmenten, insbesondere Perlglanzpigmenten. Derartige reflektierende Schichten können sich bspw. auch auf der Oberseite der Abdeckplatte 24 und/oder an der Unterseite der Bodenplatte 25 befinden.

[0042] Ferner ist die thermische Isolation 22 an der Außenseite der Formkörper 28 angeordnet, vorzugsweise außerhalb einer dortigen Rohrwendel 31 und auch vorzugsweise außerhalb einer ggf. vorhandenen reflektierenden Schicht. Diese thermische Isolation 22 besteht vorzugsweise aus Matten von Stein- oder Mineralwolle oder Glaswolle. Bspw. kann eine derartige Matte auch auf einer Seite mit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht versehen sein, bspw. mit einer Metallfolie.

[0043] In der Querschnittsdarstellung aus Fig. 3 ist zu erkennen, dass der Verbrennungsofen 21 weder kreisrund ist noch eckig, Vielmehr haben die Formkörper 28 an ihrer äußeren Mantelseite einen Querschnitt, der aus mehreren Parabelsegmenten 32 zusammengesetzt ist, im dargestellten Beispiel aus vier (es können aber auch bspw. drei oder fünf sein oder gar noch mehr). Infolge der an dieser Außenseite 33 anliegenden, Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht wird die reflektierte Wärmestrahlung gebündelt, und zwar in linienförmigen Bereichen, welche sich in vertikaler Richtung erstrecken, und zwar jeweils in den Brennpunkten der vier Parabelsegmente 32. Dort wird der Ofen also besonders heiß sein. Wenn nun bspw. der Abzug 29 entlang eines derartigen linienförmigen Brennpunktbereichs verläuft, so werden die Rauchgase nochmals extrem aufgeheizt und es findet ggf. eine Nachverbrennung statt.

[0044] Eine weitere Besonderheit des Verbrennungsofens 21 ist, dass im Abzug 29 wenigstens eine Umschaltmöglichkeit 34 vorgesehen ist, um die Rauchgase bei Bedarf umzuleiten in einen Seitenkanal 35. Dieser führt zunächst in horizontaler Richtung etwa radial nach außen und dann außerhalb der Wärmespeichereinrichtung 27 nach oben (mit durchgezogenen Linien dargestellte Kanalführung 36) oder zunächst nach unten und dann nach oben (gestrichelt angedeutete Kanalführung 37).

[0045] Insbesondere der vertikal aufsteigende Kanalabschnitt 36, 37 kann mit nach außen bspw. sternförmig weisenden Leitblechen 38 versehen sein, welche eine große Oberfläche aufweisen.

[0046] Der betreffende Kanalabschnitt 36, 37 ist ferner von einer Einhausung 39 umgeben, die ebenfalls mit einer Isolation umgeben sein könnte, was jedoch nicht zwingend ist. Die Einhausung 39 hat im unteren Bereich eine Zuluftöffnung 40, ggf. mit einem Gebläse bzw. Lüfter 41, während am oberen Ende eine Luftauslaßöffnung 42 vorgesehen ist, bspw. mit durch eine Klappe 42 3verschließbar. Hier kann durch Ein- oder Ausschalten des Lüfters 41 der Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft aktiv gesteuert werden. Die oberseitige Klappe 43 verhindert, dass aus der Einhausung 39 bei abgeschaltetem Lüfter 41 durch Konvektion übermäßig Wärme entweichen kann.

[0047] Die Umschaltungeinrichtung 34 zwischen dem Haupt-Abzug 29 und dem Seitenkanal 35 kann bspw. eine einfache Klappe sein. Besser wäre eventuell ein Schieber, der auf einer horizontalen Führung verschiebbar ist und jeweils eine von zwei benachbarten Öffnungen freigibt, die andere jedoch verschließt. Dabei könnte dieser Schieber außerdem derart gestaltet sein, dass er bei einem inneren Überdruck - bspw. einer Verpuffung od. dgl. - sich vorübergehend anheben kann, um den Überdruck durch beide Kanäle entweichen zu lassen.

[0048] Der Verbrennungsofen 21' aus Fig. 4 stimmt hinsichtlich Brennkammer 26, Wärmespeichereinrichtung 27, thermischer Isolation 22, Abzugskanal 29 und Seitenkanal 35 mit Umschaltmöglichkeit 34 sowie seitlicher Einhausung 39 mit dem Verbrennungsofen 21 überein.

[0049] Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass hier die Wärmetauscher-Rohrwendel 30' zur Brauchwassererwärmung nicht an dem Haupt-Abzug 29 angeordnet ist, sondern an dem an den Seitenkanal 35 anschließenden Rohrabschnitt 36, 37 innerhalb der Einhausung 39. Hier kann auch eine (weitere) Rohrwendel 44 angeordnet sein, womit bspw. eine Wärmepumpe aus der Abluft Energie gewinnen kann.

[0050] Ferner sind bei diesem Verbrennungsofen 21' an dem Haupt-Abzug 29' fahnenartige, sternförmig nach außen ragende Leitbleche 45 vorgesehen, die sich innerhalb der Formkörper 28' erstrecken. Der Zwischenraum zwischen Leiblechen 45 und Formkörpern 28' kann mit einem leitfähigen Pulver oder Granulat, bspw. Aluminiumpulver, gefüllt sein, um die Einleitung der Abwärme in die Speicher-Formkörper 28' zu begünstigen.

[0051] Der Verbrennungsofen 51 nach Fig. 5 könnte mit einem der vorhergehend beschriebenen Verbrennungsöfen 1, 21, 21' im Wesentlichen baugleich sein. Dargestellt ist vor allem der Bereich der Brennkammer 52, und zwar in einem Vertikalschnitt bei geöffneter Ofentür 53, welche an ihrer Innenseite vorzugsweise thermisch isoliert ist und nicht nur den Weg zur Brennkammer 52 freigibt, sondern nach unten gegenüber der Brennkammer 52 verlängert ist und dadurch auch die Entnahme der Asche aus einer darunter liegenden Kammer erlaubt. Man erkennt, dass unter der eigentlichen Glut 54 ein oder mehrere Roste vorgesehen sind; im Bereich der Glut 54 befindet sich auch eine seitliche Zuluft-Öffnung 55.

[0052] Unterhalb des/der Rosts (-e) verjüngt sich der Boden der Brennkammer 52 in Form eines Trichters 56 bis zu einem etwa kreisförmigen Querschnitt, an welchen sich eine zur Ofentür 53 hin weisende Rutsche 57 anschließt, die an ihrem vorderen, tieferen Ende durch einen vorzugsweise vertikal beweglichen Schieber 58 verschließbar ist. Dort befindet sich ein Anschluß für einen Aschekasten 59.

[0053] Dieser Anschluß hat eine seitlich und unten nach vorne ragende Schürze 60 und wenigstens einen nach oben ragenden Haken 61 od. dgl., bspw. im Bereich der Oberkante einer Schürzenseite 60.

[0054] Der Aschekasten 59 ist in seinem vorderen, offenen Bereich jeweils als Pendant zu diesem Anschluß gestaltet, bspw. mit einem Querschnitt, der gerade zwischen die Schürze 60 hineinpaßt, und mit Verriegelungselementen, welche sich an einem oder mehreren der haken 61 einhängen läßt.

[0055] Sobald der Aschekasten 59 derart an dem Anschluß platziert ist, kann der Schieber 57 geöffnet werden, und die Asche gelangt aus dem Trichter 56 in den Aschekasten 59. Nach Verschließen des Schiebers 57 kann sodann der Aschekasten 59 entnommen und entleert werden.

[0056] Im Bereich der Zuluft-Öffnung 55 können ferner Peltier-Elemente zur Erzeugung von elektrischem Strom angeordnet sein. Deren zu kühlende Fläche ist dabei der Zuluft-Öffnung 55 zugewandt, während ihre zu erwärmende Fläche der Brennkammer 52 zugewandt ist und/oder einer daran anschließenden Wärmespeichereinrichtung.

Bezugszeichenliste

[0057] 

1

Verbrennungsofen

2

Boden

3

Mantel

4

Abdeckplatte

5

Bodenplatte

6

Brennkammer

7

Wärmespeichereinrichtung

8

Speicherkörper

9

Speicherkörper

10

Speicherkörper

11

Zwischenraum

12

Kanal

13

Propeller

14

Trichter

15

Kante

16

Schürze

17

Hohlraum

18

äußerer Mantel

21

Verbrennungsofen

22

thermische Isolation

23

Mantel

24

Abdeckplatte

25

Bodenplatte

26

Brennkammer

27

Wärmespeichereinrichtung

28

Speicher-Formkörper

29

Abzug

30

Rohrwendel

31

Rohrwendel

32

Parabelsegment

33

Außenseite

34

Umschaltmöglichkeit

35

Seitenkanal

36

Kanalführung

37

Kanalführung

38

Leitblech

39

Einhausung

40

Zuluftöffnung

41

Lüfter

42

Luftauslaßöffnung

43

oberseitige Klappe

44

Rohrwendel

45

Leitblech

51

Verbrennungsofen

52

Brennkammer

53

Ofentür

54

Glut

55

Zuluft-Öffnung

56

Trichter

57

Rutsche

58

Schieber

59

Aschekasten

60

Schürze

61

Haken

Ansprüche

1. Verbrennungsofen (1;21;21';51) für feste Brennstoffe wie bspw. Holz oder Kohle, mit einer Einrichtung (7;27;27') zur Speicherung von Wärme außerhalb des Brennraums (6;26;26';52), dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsofen (1;21;21';51) zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich der Einrichtung (7;27;27') zur Speicherung von Wärme, thermisch isoliert ist.

2. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7,27;27') zur Speicherung von Wärme sich seitlich und/oder oberhalb des Brennraums (6;26;26';52) befindet.

3. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7;27;27') zur Speicherung von Wärme aus einem oder mehreren Festkörpern und/oder aus einer in einen Hohlraum einfüllbaren Schüttung besteht, insbesondere aus einem Material mit hoher Wärmespeicherkapazität.

4. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7;27;27') zur Speicherung von Wärme aus mehreren Formteilen (28;28') besteht, die aufeinander setzbar sind, vorzugsweise aus Formteilen (28;28') mit einem 0-förmigen oder C-förmigen Querschnitt.

5. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zwischen an- oder aufeinander gesetzten Formteilen (28;28') abgedichtet ist, bspw. mittels einer Wolle, insbesondere mit Mineral- oder Glaswolle.

6. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Einrichtung (7;27;27') zur Speicherung von Wärme, insbesondere in oder an den Formteilen (28;28'), eine Wärmestrahlung reflektierende Fläche, Lage oder Beschichtung vorgesehen ist.

7. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer reflektierenden Fläche, Lage oder Beschichtung versehenen Bereiche des Verbrennungsofens (1;21;21';51), insbesondere der Einrichtung (7;27;27') zur Speicherung von Wärme, zumindest abschnittsweise eine die Wärmestrahlung nach innen reflektierende und dabei bündelnde Gestalt aufweisen, bspw. die Gestalt eines Paraboloids oder eines Ausschnitts aus einem Zylinder mit einer bereichsweise parabolischen Grundfläche.

8. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Brennpunkt(e) oder Brennbereich(e) eines oder mehrerer, die Wärmestrahlung nach innen reflektierender und dabei bündelnder Flächen in oder nahe dem Brennraum (6;26;26';52), oder einer Nachverbrennungskammer oder einem Rußfilter oder eines Abzugs (29) liegen, so dass eine möglichst vollständige Verbrennung erreicht wird.

9. Verbrennungsofen (1;21;21':51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolation (22) aus einer Wolle besteht, bspw. Mineral- oder Glaswolle, und/oder aus Formteilen und/oder aus einer in einem oder mehreren Hohlräumen aufgenommenen Schüttung eines pulverförmigen Materials.

10. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolation (22) wenigstens einen evakuierten Raum aufweist, vorzugsweise wenigstens einen evakuierten Hohlraum.

11. Verbrennungsofen (1;21:21';51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzug (29) des Verbrennungsofens (1;21;21';51) eine oder mehrere Umschalteinrichtungen (34) aufweist, um die Abluft durch verschiedene Kanäle (29,35,36,37) zu leiten.

12. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wärmetauscher (30,31;44) vorgesehen ist für ein flüssiges oder gasförmiges Wärmeübertragungsmedium, bspw. Wasser oder Luft, welcher vorzugsweise mit dem Abzug des Verbrennungsofens (1;21;21';51) und/oder mit der Einrichtung (7;27;27') zur Speicherung von Wärme in thermischem Kontakt steht.

13. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, um die Umschalteinrichtung(en) (34) in dem Abzug (29;35) des Verbrennungsofens (1;21;21';51) und/oder den Fluß eines oder mehrerer Wärmeübertragungsmedien zu steuern oder zu regeln.

14. Verbrennungsofen (1:21:21';51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Ascheraum in oder unterhalb des Brennraums (6;26;26';52), mit einem verschließbaren Anschluß für einen abnehmbaren Aschekasten (59).

15. Verbrennungsofen (1;21;21';51) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der verschließbare Anschluß für einen Aschekasten (59) hinter einer Tür (53) befindet, welche aus Verkleidung und thermischer Isolation gebildet ist.

Zeichnung