[0001] Die Erfinding betrifft eine bevorzugt als Kachelofen ausgebildete Heizeinrichtung
zum Erzeugen von Warmluft zur Raumbeheizung und zum Gewinnen von Warmwasser, wie sie
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im einzelnen angegeben ist.
[0002] Heizeinrichtungen, die wie Kachelöfen primär zum Zwecke der Raumbeheizung dienen,
entwickeln bei ihrem Betrieb häufig Wärme im Überschuß, die anderweitig nutzbar gemacht
werden kann. Eine in diesem Zusammenhang übliche Nutzungsform ist dabei die Gewinnung
von Warmwasser, das entweder als solches verbraucht oder in eine Zentralheizungsanlage
eingespeist werden kann.
[0003] Soweit für die Warmwassergewinnung vorgesehene Zusatzeinrichtungen wie Wasserkessel
oder Boiler unmittelbar mit der Heizeinrichtung selbst zusammengebaut werden, bedarf
es zusätzlich des Einbaus gesonderter und meist kostspieliger Sicherheitseinrichtungen,
um auch bei einer Störung in der Kaltwasserzufuhr oder bei längerer Unterbrechung
der Warmwasserabnahme selbst eine lokale Überhitzung in der Gesamtanlage auszuschließen.
Getrennt angeordnete Zusatzeinrichtungen, die im Störungsfalle einfach abgetrennt
werden können, weisen wegen der dann notwendigen zusätzlichen Leitungen zwangsläufig
einen verminderten Wirkungsgrad für die Gesamtwärmenutzung auf.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, die sich gleichzeitig durch einen hohen Wirkungsgrad bei
der Ausnutzung der eingesetzten Primärwärme und durch einen stets sicheren und zuverlässigen
Betrieb auch ohne den Einbau kostspieliger zusätzlicher Sicherheitseinrichtungen insbesondere
elektrischer Art auszeichnet.
[0005] Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Ausbildung der Heizeinrichtung,
wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0006] Die Erfindung führt im Gesamtergebnis zu einer Heizeinrichtung, die bei einfacher
baulicher Gestaltung die Vorzüge einer optimalen Ausnutzung des zur Erzeugung der
Primärwärme in der Heizkammer verbrannten Brennstoffs und eines jede Überhitzungsgefahr
ausschließenden Betriebs in sich vereint. Dabei ist der Normalfall für die Erzielung
des Warmluftstroms ein gemischter Betrieb mit einer Kombination aus Zwangsumlauf
unter Gebläseantrieb und Schwerkraftwirkung, während bei stillstehendem Gebläse ein
reiner Schwerkraftbetrieb aufrechterhalten bleibt, der die gesamte Warmluft in Bewegung
hält und jeden gefährlichen Wärmestau vermeidet. Stets aber ist eine volle Ausnutzung
der aufgewandten Primärwärme zur Warmlufterzeugung sichergestellt. Dazu bedarf es
keiner gesonderten elektrischen Sicherheitseinrichtungen.
[0007] Für die weitere Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr auf die
Zeichnung Bezug genommen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Erfindung
veranschaulicht ist. Dabei zeigen in der Zeichnung:
Fig. 1 eine Heizeinrichtung gemäß der Erfindung in einer teilweise aufgeschnittenen
Vorderansicht
und
Fig. 2 die Heizeinrichtung von Fig. 1 in einer wiederum teilweise aufgeschnittenen
Seitenansicht.
[0008] Alle Darstellungen in der Zeichnung sind schematisch gehalten, und für die Bezeichnung
gleicher Bauteile finden in allen Figuren der Zeichnung die gleichen Bezugszahlen
Verwendung.
[0009] Die in der Zeichnung dargestellte Heizeinrichtung besitzt ein Gehäuse 12, das in
seinem oberen Teil äußerlich in Form eines normalen Kachelofens ausgebildet ist und
in seinem unteren Teil zusätzlich auf die Gewinnung von Warmwasser mittels Überschußwärme
eingerichtet ist.
[0010] In seinem oberen Teil enthält das Gehäuse 12 eine Heizkammer 3, die als primäre Wärmequelle
für die Warmlufterzeugung und die Warmwassergewinnung in der Heizeinrichtung dient.
In dieser Heizkammer 3 kann zur Wärmeerzeugung Gas, Öl oder ein fester Brennstoff
verbrannt werden. Die bei diesem Verbrennungsvorgang entstehenden Rauchgase verlassen
die Heizkammer 3 über einen Rauchgasabzug 11, der oben aus dem Gehäuse 12 austritt.
Auf ihrem Wege durch das Gehäuse 12 von der Heizkammer 3 zum Rauchgasabzug 11 durchströmen
die Rauchgase nacheinander zwei Wärmetauscher 4 und 5, die der Ausnutzung der im Rauchgas
enthalten Restwärme zur Warmlufterzeugung diesen.
[0011] Rund um die Heizkammer 3 und die Wärmetauscher 4 und 5 ist im Gehäuse 12 ein erster
Warmluftkreis I ausgebildet, dessen Luft durch die von der Heizkammer 3 und die Wärmetauscher
4 und 5 abgegebene Wärme aufgeheizt wird. Zu dieser ersten Warmluftkreis I gehört
weiter ein im Gehäuse 12 unterhalb der Heizkammer 3 angeordneter Wärmetauscher 1,
der über in der Zeichnung nicht eigens dargestellte Wasserleitungen mit Kaltwasser
gespeist werden kann, das sich im Wärmetauscher 1 unter Wärmeaustausch mit der Warmluft
im Warmluftkreis I erwärmt. Das so erhaltene Warmwasser kann über ebenfalls in der
Zeichnung nicht eigens gezeigte weitere Wasserleitungen abgezogen werden, wobei dieses
Warmwasser entweder beispielsweise im Rahmen einer Hauswasserversorgung unmittelbar
genutzt oder in eine Zentralheizungsanlage eingespeist werden kann.
[0012] Der Warmluftstrom durch den Wärmetauscher 1 im Warmluftkreis I wird mit Hilfe eines
Gebläses 2 erzeugt, das unterhalb des Wärmetauschers 1 angeordnet ist und die Warmluft
durch den Wärmetauscher 1 hindurchsaugt und anschließend in einen Umluftkanal 15
hineindrückt, der im Gehäuse 12 nach oben führt und mittels einer Absperrklappe 6
abgesperrt werden kann, die nur bei laufendem Gebläse 2 geöffnet ist. Der Antrieb
des Gebläses 2 erfolgt mittels eines darunter liegenden Elektromotors 13, dessen
Einschalten gleichzeitig ein Öffnen der Absperrklappe 6 bewirkt. Bei laufendem Gebläse
2 kommt es so im Warmluftkreis I zur Ausbildung eines geschlossenen Luftkreislaufs
durch den Wärmetauscher 1 und den Umluftkanal 15 hindurch und an der Heizkammer 3
und den darüber angeordneten Wärmetauschern 4 und 5 vorbei.
[0013] Außer an den Wärmetauscher 1 für die Warmwassergewinnung kann die Warmluft des ersten
Warmluftkreises I ihre Wärme an einen im Gehäuse 12 gesondert vorgesehenen zweiten
Warmluftkreis II abgeben, der den ersten Warmluftkreis I im Gehäuse 12 außen umgibt.
Dieser zweite Warmluftkreis II dient zur Abgabe von Warmluft für Heizungszwecke, und
der hat dazu wenigstens einen im unteren Bereich des Gehäuses 12 vorgesehenen Einlaß
14 für zu erwärmende Raumluft aus der Umgebung und einen im oberen Bereich, bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel in der Decke des Gehäuses 12 angeordneten Auslaß
7 für den Warmluftaustritt in die Umgebung.
[0014] Bei laufendem Gebläse 2 im ersten Warmluftkreis I sind die beiden Warmluftkreise
I und II voneinander getrennt, und die Lufterwärmung im zweiten Warmluftkreis II,
der keine unmittelbare Berührung mit der Heizkammer 3 hat, erfolgt dann unter Wärmeübergang
durch die Trennwände zwischen den beiden Warmluftkreisen I und II hindurch, wobei
der erste Warmluftkreis I einen Primärkreislauf und der zweite Warmluftkreis II einen
Sekundärkreislauf für Warmluft darstellt. Die von der Heizkammer 3 und den Wärmetauschern
4 und 5 an den ersten Warmluftkreis I abgegebene Wärme wird bei diesem Betriebszustand
der Heizeinrichtung teils an Luft im zweiten Warmluftkreis II und teils an Wasser
im Wärmetaucher 1 abgegeben, wobei es keiner Stelle zu einem unerwünschten Wärmestau
kommen kann.
[0015] Bei abgeschaltetem Elektromotor 13, also stillstehendem Gebläse 2 und geschlossener
Absperrklappe 6 erfolgt kein nennenswerter Wärmeübergang von der Warmluft im Warmluftkreis
I auf Wasser im Wärmetauscher 1. Stattdessen ist für diesen Betriebszustand der Heizeinrichtung,
der insbesondere auch bei einer Störung in der Kaltwasserzufuhr zum Wärmetauscher
1 oder bei einer langanhaltenden Unterbrechung der Warmwasserentnahme aus dem Wärmetauscher
1 gegeben ist, eine gesteigerte Wärmeabgabe vom Warmluftkreis I an den Warmluftkreis
II vorgesehen. Dazu dient ein Klappensystem, das eine unmittelbare Verbindung der
beiden Warmluftkreis I und II und damit ein Einströmen von Warmluft aus dem ersten
Warmluftkreis I in den zweiten Warmluftkreis II und einen Eintritt von Kaltluft in
den ersten Warmluftkreis I ermöglicht.
[0016] Zu diesem Klappensystem gehören bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine unten
im Gehäuse 12 nahe dem Einlaß 14 für zu erwärmende Raumlauft in der Trennwand zwischen
den beiden Warmluftkreisen I und II vorgesehene Einlaßklappe 8 für einen Kaltlufteintritt
auch in den ersten Warmluftkreis I und eine oben im Gehäuse 12 nahe dem Auslaß 7 für
den Warmluftaustritt in die Umgebung in der Trennwand zwischen den Warmluftkreisen
I und II angeordnete Auslaßklappe 9. Zwischen der Einlaßklappe 8 und der Auslaßklappe
9 besteht eine betriebsmäßige Kopplung über ein in der Zeichnung durch eine gestrichelte
Linie angedeutetes Koppelgestänge 16, das für ein gleichzeitiges Öffnen bzw. Schließen
beider Klappen 8 und 9 sorgt. Dieses Öffnen bzw. Schließen zum Verbinden bzw. Trennen
der beiden Warmluftkreise I und II erfolgt mit Hilfe eines Stellantriebs 10, der seinerseits
betriebsmäßig mit dem Elektromotor 13 für den Antrieb des Gebläses 2 gekoppelt ist,
wobei eine Aktivierung des Stellantriebs 10 im Sinne eines Öffnens der Klappen 8
und 9 und damit einer Verbindung der beiden Warmluftkreise I und II miteinander nur
dann erfolgt, wenn der Elektromotor 13 nicht läuft und das Gebläse 2 entsprechend
stillsteht. Bei laufendem Gebläse 2 dagegen ist nur die Absperrklappe 6 geöffnet,
während die Klappen 8 und 9 geschlossen gehalten werden.
[0017] Je nach der Stellung der Klappen 6, 8 und 9 befindet sich die Heizeinrichtung somit
entweder in einem kombinierten Betriebszustand mit durch das Gebläse 2 bewirktem Zwangsumlauf
der Warmluft im ersten Warmluftkreis I und Schwerkraftströmung der Warmluft im zweiten
Warmluftkreis II oder in einem reinen Schwerkraftbetrieb mit Warmluftströmung allein
unter Schwerkrafteinwirkung sowohl im ersten Warmluftkreis I als auch im zweiten
Warmluftkreis II. In beiden Betriebsfällen ist jeweils sichergestellt, daß der erhaltene
Warmluftstrom ausreicht, einen unerwünschten Wärmestau in der Heizeinrichtung zu vermeiden,
ohne daß es dazu gesonderter elektrischer Sicherheitseinrichtung bedarf.
1. Heizeinrichtung, vorzugsweise in der Form eines Kachelofens, zum Erzeugen von Warmluft
zur Raumbeheizung und zum Gewinnen von Warmwasser mit einer Heizkammer für eine Verbrennung
von Brennstoff als Wärmequelle für wenigstens einen Luftkreislauf und mit einem zum
einen mit zu erwärmendem Wasser und zum anderen über ein Gebläse mit mittels der Heizkammer
erhaltener Warmluft speisbaren ersten Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Gehäuse (12) ein die Heizkammer (3) umschließender und
den ersten Wärmetauscher (1) enthaltender erster Warmluftkreis (I) und ein Raumluft
aus der Umgebung aufnehmender und Warmluft an die Umgebung abgebender zweiter Warmluftkreis
(II) in Wärmeaustausch miteinander stehen und über ein in Abhängigkeit vom Betriebszustand
des Gebläses (2) öffnendes und schließendes Klappensystem (8, 9) unmittelbar miteinander
zu verbinden sind.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Warmluftkreis
(II) den ersten Warmluftkreis (I) im Gehäuse (12) von außen umgibt und mit einem unteren
Einlaß (14) für zu erwärmende Raumluft und einem oberen Auslaß (7) für einen Warmluftaustritt
in die Umgebung auf reinen Schwerkraftbetrieb eingerichtet ist.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Warmluftkreis
(I) den ersten Wärmetauscher (1) unterhalb der Heizkammer (3) angeordnet enthält und
noch unterhalb des ersten Wärmetauschers (1) eine in den zweiten Warmluftkreis (II)
im Bereich von dessen Einlaß (14) für zu erwärmende Raumluft öffnende Einlaßklappe
(8) und oberhalb der Heizkammer (3) eine in den zweiten Warmluftkreis (II) insbesondere
im Bereich von dessen Auslaß (7) für den Warmluftaustritt in die Umgebung mündende
Auslaßklappe (9) aufweist, wobei diese Klappen (8 und 9) unter betriebsmäßiger Kopplung
miteinander immer dann öffnen, wenn das Gebläse (2) nicht in Betrieb ist, bei laufendem
Gebläse (2) dagegen geschlossen sind.
4. Heizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßklappe (8)
und die Auslaßklappe (9) für die Verbindung zwischen dem ersten Warmluftkreis (I)
und dem zweiten Warmluftkreis (II) über ein Koppelgestänge (16) mechanisch miteinander
verbunden und an einen gemeinsamen Stellantrieb (10) angeschlossen sind, der seinerseits
elektrisch mit dem Antriebsmotor (13) für das Gebläse (2) gekoppelt ist und nur bei
dessen Stillstand im Sinne einer Klappenöffnung in Betrieb geht.
5. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Warmluftkreis (I) im Anschluß an das in Strömungsrichtung gesehen hinter
dem ersten Wärmetauscher (1) liegende Gebläse (2) einen Umluftkanal (15) mit einer
Absperrklappe (6) aufweist, die nur bei laufendem Gebläse (2) geöffnet ist.
6. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Warmluftkreis (I) oberhalb der Heizkammer (3) wenigstens einen zweiten
Wärmetauscher (4, 5) zur Ausnutzung der Restwärme des aus der Heizkammer (3) austretenden
Rauchgases für eine zusätzliche Lufterwärmung enthält.
7. Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Wärmetauscher (1) im Wasserkreislauf einer Zentralheizung und/oder
einer Hauswasserversorgung liegt.