Cheminéeofen

Abstract

 Der Chemineeofen mit Verbrennungsraum (3) für eine Befeuerung mit Scheitholz weist im oberen Teil des Ofens über dem Verbrennungsraum (3) zusätzlich einen Wärmetauscher in Form eines rohrförmigen Körpers zum Aufheizen von gasförmigen oder flüssigen Wärmetransportmedien auf, wobei dieser Körper von einem bezüglich seiner Längsachse verschiebbarem Mantelrohr (4) umgeben ist, welches allein oder zusammen mit dem Wärmetauscher bis auf die Feuerstelle (6) absenkbar ist, um in abgesenkter Stellung einen reduzierten Verbrennungsraum für Pelletverbrennung abzugeben

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Cheminéeofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Für Kleinheizsysteme im Energiesparbereich sind automatische Holzheizungen bis heute kaum je zur Anwendung gekommen. Schnitzelheizungen z.B. lassen sich bei sehr geringem Brennstoffbedarf nicht rationell einbauen. Die feinere und gleichmässigere Herstellungsart eines sog. Pellet-Granulats erlaubt hingegen eine exakte Mengenregulierung auch in kleinen Bereichen. So ist es nicht verwunderlich, wenn dieser saubere und ökologische Brennstoff aus naturbelassenem Holz gerade in diesem Bereich zunehmende Beachtung findet. Die zahlreichen Versuche, mit Cheminéeöfen ein Pelletfeuer ähnlich dem echten Scheitholzfeuer hinter grosser Glasscheibe echte Kaminfeuerromantik zu erzielen, konnten allerdings nicht erfüllt werden. Für den Dauerbetrieb im Heizungseinsatz ist wohl dieses stetige Sichtfeuer besonders durch den Tag kaum gefragt, umso mehr die etwas fahrige, nervöse Flamme kaum dem entspricht, was man sich von einem gemütlichen Kaminfeuer verspricht.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine vollautomatische Heizung und das behagliche Kaminfeuer in einem Cheminéeofen so zu vereinen, dass die Heizung unauffällig und zuverlässig arbeitet und ein attraktives Cheminée bei Bedarf trotzdem jederzeit zur Verfügung steht. Mit einem solchen Cheminéeofen soll auf kleinem Raum ein eigentliches Behaglichkeitszentrum im eigenen Wohnraum installiert werden können.

[0004] Diese Aufgabe wird bei einem Cheminéeofen der eingangs definierten Art auf überraschend einfache Weise erfindungsgemäss durch die konstruktiven Merkmale gemäss dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0005] Die Lösung der gestellten Aufgabe liegt in einer integrierten Doppelbefeuerung und ergibt sich somit in der Schaffung von zwei für unterschiedliche (Holz-) Brennstoffe möglichst optimalen Verbrennungsräumen, welche im üblichen Gehäuse eines Cheminéeofens untergebracht sind. Die dafür erforderlichen Bauelemente können durch einfache Umstellung in die ihnen zugeordnete Position gebracht werden um auf diese Wiese zwei sehr verschiedene Funktionen zu erfüllen.

[0006] Die wechselbare Beschickungsart mit zwei verschiedenen Holzbrennstoffen innerhalb desselben Feuerraumes ist Grundlage für ein unterschiedliches Brennverhalten und die damit verbundenen Möglichkeit einerseits ein automatisch gesteuertes Pelletfeuer bedarfsgerecht zu betreiben, andererseits durch einfache Umstellung den Feuerraum für ein attraktives Cheminéefeuer freizulegen. Während das auf der Feuerstelle bzw. dem Feuerboden stehende Mantelrohr in Verlängerung mit dem Wärmetauscher zusammen den idealen Brennraum mit hoher Wasserwärmenutzung bildet, gibt es in seiner Gegenposition in hochgeschobenem Zustand in grosszügiger Weise den Feuerraum für ein behagliches Cheminéefeuer frei, da parallel zum Mantelrohr gleichzeitig auch das Cheminéefenster hochgeschoben wird. Die Befeuerung mit Scheitholz erfolgt in konventioneller Weise durch Anfeuern und Nachlegen von Brennholz. Da bei dieser Abbrandweise die Rauchgase nicht nur das Innere des Abzugssystems durchströmen, welches vor allem der Wassererwärmung zugute kommt, sondern gemäss ihrem grösseren Rauchgasvolumen auch das äussere Umfeld des Mantelrohrs bestreichen, wird auf diese Weise ein beträchtlicher Wärmeanteil über den Verkleidungsmantel des Cheminées an den entsprechenden Raum übertragen. Diese Lösung macht das Cheminéefeuer ebenfalls zu einer sympathischen Übergangsheizung mit anhaltender Speicherfähigkeit auch an kühlen Sommertagen.

[0007] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch etwas näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen erfindungsgemässen Cheminéeofen mit hochgeschobenem Mantelrohr, in Explosivdarstellung,

Fig. 2

die Anordnung gemäss Fig. 1 mit abgesenktem Mantelohr,

Fig. 3

Details zur Kopplung zwischen den Bewegungen von Mantelrohr und Deckel auf der Brennschale, im Schnitt entlang der Längsachse des Mantelrohrs,

Fig. 4

einen Wärmetauscher mit längs gewickeltem Rohrnetz in perspektivischer teilweise transparenter Darstellung, und

Fig. 5

einen Wärmetauscher mit quer gewickeltem Rohrnetz in perspektivischer teilweise transparenter Darstellung.

[0008] Fig. 1 zeigt einen Cheminéeofen mit für die Scheitholzverbrennungs-Betriebsart hochgeschobenem Mantelrohr 4. Der Cheminéeofen umfasst ein Gehäuse 1 zu dem auch die vom Gehäuse entfernt dargestellte untere Frontpartie 1' sowie die obere Frontpartie 1" gehören. Das Gehäuse 1 definiert im Zustand mit montierter unterer Frontpartie 1' und montierter oberer Frontpartie 1" den Innenraum 5 des Cheminéeofens. Im unteren Bereich des Innenraums 5 befindet sich der Verbrennungsraum 3 dessen Innenwände mit einer Verkleidung 8 aus Wärmespeichersteinen versehen sind und auf dessen Boden sich eine Feuerstelle 6 befindet. Eine ringförmige Einfassung 7 begrenzt die Feuerstelle 6. Im oberen Teil des Ofens ist ein nicht dargestellter Rauchgasabzug vorhanden.

[0009] Im Boden des Verbrennungsraums 3 ist eine in Fig. 3 dargestellte perforierte oben offene Brennschale für die in Fig. 2 beschriebene Pelletverbrennung angeordnet, welche für die Befeuerung mit Scheitholz durch einen Deckel 11 abgedeckt ist, um zu verhindern dass z.B. keine Verbrennungsrückstände des Scheitholzes in die Brennschale gelangen und deren Perforation verstopfen.

[0010] Der Deckel 11 ist vorzugsweise klappbar oder schwenkbar ausgeführt. Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um die Verschiebebewegung des Mantelrohrs 4 mit der Klapp- bzw. der Schwenkbewegung des Deckels 11 zu koppeln (siehe Fig. 3). Die Kopplung zwischen Verschiebebewegung des Mantelrohrs 4 mit der Klapp- bzw. Schwenkbewegung des Deckels 11 erfolgt derart, dass, wenn sich das Mantelrohr 4 in der oberen Position befindet, der Deckel 11 die Öffnung der Brennschale verschliesst.

[0011] Vorzugsweise sind (nicht dargestellte) Mittel vorgesehen, um die Kopplung der Verschiebebewegung des Mantelrohres 4 mit der Klapp- bzw. der Schwenkbewegung des Deckels 11 aufzuheben.

[0012] Unten am Cheminéeofen ist in einer Abteilung des Gehäuses 1 ein Aschebehälter 9 zur Aufnahme von Verbrennungsrückständen vorgesehen, die in bekannter Weise von der Feuerstelle 6 in den Aschebehälter 9 gefördert werden. Die untere Frontpartie 1' weist eine im Zustand der montierten unteren Frontpartie 1' vor der Feuerstelle 6 angeordnete Zugangsöffnung 12 zur Beschickung des Verbrennungsraums 3 mit Scheitholz auf, die mit einer Tür 10 verschlossen und geöffnet werden kann. Die Tür 10 ist optional vorhanden, es ist auch möglich, auf die Tür 10 zu verzichten.

[0013] Im oberen Bereich des Innenraums 5 ist über dem Verbrennungsraum 3 ein Wärmetauscher 18 mit stehendem rohrförmigem Grundkörper vorgesehen, der in der Scheitholzverbrennungs-Betriebsart von dem Mantelrohr 4 umgeben und daher in dieser Abbildung nicht ersichtlich ist. An den in den Fig. 4 und 5 näher beschriebenen Wärmetauscher 18 ist zum Aufheizen von Wasser ein Speicher- oder Heizkreislauf anschliessbar. Die Zuleitung 19 und die Ableitung 20, über welche der Wärmetauscher 18 an den Speicher- bzw. Heizkreislauf angeschlossen ist, sind durch Öffnungen im Gehäuse 1 nach aussen geführt. Das erhitzte, aufsteigende Rauchgas tritt, nachdem es den Grundkörper des Wärmetauschers 18 durchströmt hat, oben aus dem Wärmetauscher 18 aus und gelangt schliesslich zu dem (nicht dargestellten) Rauchgasabzug. Es wird darauf hingewiesen, dass es auch möglich ist, eine Speicherheizung mit oder ohne konvektiven Wärmeabbau zu verwenden. In diesem Falle würde der Grundkörper des Wärmetauschers 18 aus einem einwandigen Rohr beispielsweise aus Stahlblech oder Gusseisen bestehen und als Wärmetransportmedium würde Luft dienen. Grundsätzlich können für den Wärmetauscher 18 neben den erwähnten Wärmetransportmedien Luft bzw. Wasser auch andere geeignete gasförmige oder flüssige Wärmetransportmedien verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass der Querschnitt des rohrförmigen Grundkörpers des Wärmetauschers 18 nicht kreisförmig zu sein braucht, sondern auch eine andere z.B. rechteckige Form besitzen kann. An das äussere Ende des Verbindungsstücks 14 lässt sich ein (nicht dargestelltes) Ofenrohr anschliessen.
Das beispielsweise aus Stahl bestehende Mantelrohr 4 umgibt das koaxial zum Mantelrohr 4 angeordnete und in Fig. 2 sichtbare Aussenrohr 13 des Wärmetauschers 18 in geringem Abstand, so dass ein schmaler Ringspalt zwischen Aussenrohr 13 und Mantelrohr 14 verbleibt und das Mantelrohr mit Spiel teleskopisch um das Aussenrohr 13 bezüglich der Achse des Wärmetauschers 18 verschiebbar ist. Das Mantelrohr 4 lässt sich zwischen einer oberen Position und einer unteren Position verschieben und ist in der oberen und der unteren Position fixierbar. In der hier gezeigten oberen Position des Mantelrohrs 4 kann der Verbrennungsraum 3 zur Befeuerung mit Scheitholz genutzt werden, wobei die Verbrennungsluftzufuhr in bekannter Weise durch (nicht dargestellte) Luftkanäle erfolgt, die in den Verbrennungsraum 3 in dessen unteren Bereich einmünden.

[0014] In einer möglichen Ausführungsform ist die Tür 10 in der unteren Frontpartie 1' verschiebbar gelagert und die Bewegung des Mantelrohrs 4 an die Bewegung der Tür 10 gekoppelt, so dass die Tür 10 die Auf- und Abbewegungen des Aussenrohrs 4 mitmacht.
Die Kopplung erfolgt derart, dass wenn das Mantelrohr 4 die obere Position einnimmt, die Tür 10 vollständig oberhalb der Zugangsöffnung 12 angeordnet ist, so dass der Verbrennungsraum 3 nach vorne geöffnet ist und das Scheitholzfeuer von Aussen betrachtet werden kann. Am Cheminéeofen sind (nicht dargestellte) Mittel vorgesehen, um die Kopplung der Verschiebebewegung des Mantelrohres 4 mit jener der Tür 10 aufzuheben.

[0015] Fig. 2 zeigt den Cheminéeofen mit für die Pelletverbrennungs-Betriebsart abgesenktem Mantelrohr 4, wobei nun das Aussenrohr 13 des Wärmetauschers 18 ersichtlich ist.

[0016] In der unteren Position setzt das Mantelrohr 4 auf dem Boden des Verbrennungsraums 3 auf und umschliesst die Feuerstelle 6, wobei das obere Ende des Mantelrohres 4 das untere Ende des Aussenrohrs 13 umfasst. Damit ist in der unteren Position des Mantelrohrs 4 ein Pelletverbrennungsraum abgegrenzt, dessen Volumen gegenüber dem Raum, der zur Scheitholzverbrennung bei hochgefahrenem Mantelrohr 4 zur Verfügung steht, reduziert und ideal für einen effizienten Einsatz des Wärmetauschers 18 geeignet ist. In der maximal abgesenkten Position des Mantelrohrs 4 ist der Spalt zwischen unterer Stirnseite des Mantelrohrs 4 und Boden des Verbrennungsraums 3 dicht geschlossen, so dass keine Luft oder Rauch zwischen Mantelrohr 4 und Boden des Verbrennungsraums 3 aus dem Pelletverbrennungsraum entweichen kann. Zur noch besseren Abdichtung dieses Spaltes zwischen Mantelrohr 4 und Boden des Verbrennungraums 3 kann man (nicht dargestellte) Dichtungselemente vorsehen. Ebenso können im Überlappungsbereich zwischen Mantelrohr4 und Aussenrohr 13 Dichtungen z.B. in Form von Manschetten vorgesehen werden um in diesem Überlappungsbereich den Ringspalt zwischen Mantelrohr 4 und Aussenrohr 13 abzudichten.

[0017] Nach Erreichen der unteren Position des Mantelrohres 4, d.h. nach dessen Aufsetzen auf dem Boden des Verbrennungsraums 3 und ggf. dessen erfolgter Arretierung, erfolgt ein Signal an eine (nicht dargestellte) Regeleinrichtung, damit durch diese die automatische Pelletverbrennung eingeleitet werden kann, wobei Zündung und Dosierung der Brennstoffzufuhr,die Zuführung von Verbrennungsluft in den Pelletverbrennungsraum und die Rauchgasförderung von der Regeleinrichtung geregelt werden. Die Beschickung der Feuerstelle 6 erfolgt durch einen bekannten (nicht dargestellten)Schneckenantrieb mit dem Pellets aus einem ausserhalb des Cheminéeofens angeordneten (nicht dargestellten) Vorratsbehälter zur Feuerstelle 6 gefördert werden.

[0018] Die angesprochene optional vorhandene Kopplung der Bewegungen zwischen Mantelrohr 4 und Tür 10 erfolgt derart, dass wenn sich das Mantelrohr 4 in der unteren Position befindet, die Tür 10 in der Position ist, in der sie die Zugangsöffnung 12 dicht schliesst. Die Tür 10 ist beispielsweiseaus Blindglas oder Metallblech ausgeführt, so dass sie die Sicht in den Verbrennungsraum 3 verwehrt, der mit dem darin befindlichen Mantelrohr 4 keinen attraktiven Anblick bieten würde. Aus Sicherheitsgründen beginnt die Regeleinrichtung mit der automatischen Pelletbefeuerung nach Erhalt eines Freigabesignals, das erst gesendet wird, nachdem die Tür 10 vollständig geschlossen ist.

[0019] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verschiebung des Mantelrohrs 4 gemeinsam mit dem Wärmetauscher 18.

[0020] Die optional vorhandene Kopplung zwischen Verschiebebewegung des Mantelrohrs 4 mit der Klapp- bzw. der Schwenkbewegung des Deckels 11 erfolgt derart, dass, wenn sich das Mantelrohr 4 in der unteren Position befindet, der Deckel 11 die Öffnung der Brennschale freigibt.

[0021] Fig. 3 zeigt Details zur Kopplung zwischen den Bewegungen von Mantelrohr 4 und Deckel 11 im Schnitt entlang der Längsachse des Mantelrohrs 4. Dargestellt sind im Wesentlichen die bei der Kopplung zwischen der vertikalen Bewegung von Mantelrohr 4 und der Schwenkbewegung des Deckels 11 beteiligten Elemente bzw. Bauteile. An der im Boden des Verbrennungsraums 3 angeordneten Brennschale 21 ist ein mit dem Deckel 11 verbundener Bolzen 23 drehbar gelagert. Am Mantelrohr 4 ist ein Kopplungsteil 22 und am Deckel 11 ist ein Stab 24 von halbkreisförmigem Querschnitt befestigt. Ist das Mantelrohr 4 so weit angehoben, dass das Kopplungsteil 22 und der Stab 24 voneinander entfernt sind, befindet sich der Deckel 11 in waagerechter Position.
Wird das Mantelrohr 4 abgesenkt, so drückt das Kopplungsteil 22 mit seinem freien Ende den Stab 24 nach unten, wobei der Deckel 11 um die durch den Bolzen 23 definierte Achse geschwenkt, aus seiner horizontalen Lage ausgelenkt wird und die Öffnung in der Brennschale 21 frei gibt. Wird das Mantelrohr 4 hochgeschoben, kehrt der Deckel 11 wieder in seine horizontale Lage zurück. Die gestrichelten Linien deuten die Position von Mantelrohr 4, Deckel 11 und Kopplungsteil 22 an, wenn das Mantelrohr 4 bis in die Nähe des Bodens des Verbrennungsraums abgesenkt ist. Durch die runde Form des Stabes 24 wird ein Abrollen des Stabs 24 am freien Ende des Kopplungsteils 22 ermöglicht.

[0022] Fig. 4 zeigt einen Wärmetauscher 18 mit längs gewickeltem Rohrnetz 17 in perspektivischer teilweise transparenter Darstellung. Der Wärmetauscher 18 umfasst ein zylinderförmiges Innenrohr 16, um das ein beispielsweise aus Kupfer bestehendes wendelartiges Rohrnetz 17 gewickelt ist, an dessen Enden ein Speicher- oder Heizkreislauf anschliessbar ist. Das das Rohrnetz 17 durchströmende Wasser wird von der Verbrennungswärme erhitzt und die aufgenommene Wärme über den Speicher- oder Heizkreislauf Verbrauchern wie Warmwasserbereitern oder Heizkörpern zugeführt. Die Wicklung erfolgt in diesem Beispiel längs d.h. die Rohrleitung verläuft wendelartig abwechselnd entlang der Aussen- und Innenseite des Innenrohrs 16. Das koaxial zum Innenrohr 16 angeordnete Aussenrohr 13 begrenzt den Wärmetauscher 18 nach aussen. Aussenrohr 13 und Innenrohr 16 bestehen beispielsweise aus Stahl.

[0023] Fig. 5 zeigt einen Wärmetauscher 18 mit quer gewickeltem Rohrnetz, der abgesehen von der anderen Wicklung des Rohrnetzes 17, dem Wärmetauscher 18 gemäss Fig. 4 entspricht. Die Wicklung des Rohrnetzes 17 erfolgt in diesem Beispiel quer zur Längsachse des Wärmetauschers 18, d.h. die Rohrleitung verläuft schraubenlinienförmig entlang der Innenseite des Innerohrs 16.

Ansprüche

1. Cheminéeofen mit einem Gehäuse (1) mit einem Verbrennungsraum (3) für eine Befeuerung mit Scheitholz, dessen Innenwände ggf. mit einer Verkleidung (8) aus Speicherelementen versehen sind, wobei im unteren Teil des Ofens die Feuerstelle (6) und ggf. Verbrennungsluftzuführungen angeordnet sind, ferner mit einer vor der Feuerstelle (6) liegenden Zugangsöffnung (12) sowie mit einem im oberen Teil des Ofens vorgesehenen Rauchgasabzug, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Teil des Ofens über dem Verbrennungsraum (3) zusätzlich ein Wärmetauscher (18) in Form eines stehenden rohrförmigen Grundkörpers angeordnet ist, an welchen zum Aufheizen von gasförmigen oder flüssigen Wärmetransportmedien ein Speicher oder ein Heizkreislauf anschliessbar ist, dass ferner ein den Wärmetauscher (18) in geringem Abstand umgebendes Mantelrohr (4), welches bezüglich der Achse des rohrförmigen Wärmetauschers (18) allein oder zusammen mit dem Wärmetauscher (18) verschiebbar ist, vorgesehen ist, wobei das Mantelrohr (4), mit seinem unteren Ende die Feuerstelle (6) und zumindest den unteren Abschnitt des Wärmetauschers (18) nach wie vor umgebend, auf den Boden des Verbrennungsraums (3) absenkbar ist, um einen im Vergleich zum Verbrennungsraum (3) für Scheitholz reduzierten Verbrennungsraum für Pelletverbrennung abzugrenzen und dass eine Einrichtung zur automatischen Beschickung der Feuerstelle (6) mit Pellets bei abgesenktem Mantelrohr (4) vorgesehen ist.

2. Cheminéeofen nach Anspruch 1 bei welchem zum Verschliessen der Zugangsöffnung (12) eine Tür (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Verschiebebewegung des genannten Mantelrohrs (4) mit der Öffnungs- bzw. Schliessbewegung der Tür (10) zum Verbrennungsraum (3) des Ofens zwangsläufig zu koppeln.

3. Cheminéeofen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Entfernung von Verbrennungsrückständen aus dem Ofen vorgesehen sind.

4. Cheminéeofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrösserung der Wärmeaufnahmefläche an der Innenwand des rohrförmigen Wärmetauschergrundkörpers ein Rohrnetz (17), insbesondere ein Kupferrohrnetz, zum Durchströmen mit den aufheizbaren gasförmigen oder flüssigen Wärmetransportmedien vorgesehen ist.

5. Cheminéeofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Wärmetauscher (18) und das diesen umgebende Mantelrohr (4) zylindrische Rohre, beispielsweise aus Stahl sind.

6. Cheminéeofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden des Verbrennungsraums (3) eine Brennschale für Pelletverbrennung angeordnet ist, welche für die Befeuerung mit Scheitholz durch einen klappbaren oder schwenkbaren Deckel (11) abgedeckt ist, wobei vorzugsweise Mittel vorgesehen sind, um die Verschiebebewegung des Mantelrohrs (4) mit der Klapp- bzw. der Schwenkbewegung des Deckels (11) zwangsläufig zu koppeln und wobei vorzugsweise Mittel vorgesehen sind, um die zwangsläufige Kopplung der Verschiebebewegung des Mantelrohres (4) mit der Klapp- bzw. Schwenkbewegung des Deckels (11) aufzuheben.

7. Cheminéeofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die zwangsläufige Kopplung der Verschiebebewegung des Mantelrohres (4) mit jener der Tür (10) zum Verbrennungsraum (3) des Ofens aufzuheben.

8. Cheminéeofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur ggf. automatischen Regelung von Zündung und/oder dosiertem Brennstoffnachschub und/oder Verbrennungsluftzufuhr und/oder der Rauchgasförderung im Pelletverbrennungsmodus vorgesehen sind.

9. Cheminéeofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tür (10) zum Verbrennungsraum (3) des Ofens ein Blindglasfenster oder ein Stahlblech umfasst.

Zeichnung