DE2463101C2 - Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeverluste während des Betriebs von kamingebundenen Gas-Raumheizgeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-AS 11 71 551 bekannt.

Den auf dem Markt befindlichen kamingebundenen Gas-Raumheizgeräten wird ein Wirkungsgrad von etwa 65 — 75% und darüber zugeschrieben. Die Feststellung dieses Wirkungsgrades erfolgt dabei gemäß den Normvorschriften unter ganz bestimmten Prüfbedingungen. Diese Prüfbedingungen bestehen in einer Wirkungsgradmessung bei Großstellung des Gerätes und einem Kaminzug von ~ 0,5 mm Wassersäule und einer Messung bei Kleinstellung des Gerätes und einem Kaminzug von ~0,3 mm Wassersäule, bedingt durch die vorgeschriebene vertikale Meßstrecke von 1 m. Die Anmelderin hat nun mehrere Dauerversuche durchgeführt, um festzustellen, ob diese auf Prüfbedingungen beruhenden Wirkungsgradanga.ben den sich in der Praxis tatsächlich ergebenden Werten im wesentlichen entsprechen. Bei diesen Dauerversuchen wurden die Geräte an Kamine angeschlossen und der natürliche Kaminzug keiner Regelung unterworfen. Darüber hinaus wurden die Gerätebrenner praxisnah reguliert, d. h. mittels eines im Aufstellungsraum befindlichen, auf eine übliche Wohntemperatur eingestellten Thermostats. Diese Dauerversuche erbrachten überraschende Ergebnisse. Zwar ließ sich schon von vornherein vermuten, daß die unter Prüfbedingungen ermittelten Wirkungsgrade im praktischen Betrieb nicht voll erreicht werden, nicht jedoch, daß die praktischen Wirkungsgrade derart weit unter den Normwirkungsgraden liegen, nämlich um, je nach Gerätetyp, zwischen 15 und 25% und mehr.

Auf Grund dieser Versuchsergebnisse wurden nun Überlegungen angestellt, welche Ursachen für diese Wirkungsgradverminderungen beim Praxisbetrieb in Frage kommen können. Einen Hinweis zur Klärung dieser Frage ergaben nun Parallelversuche mit sogenannten Außenwand-Gasheizgeräten, bei denen derart beträchtliche Wirkungsgradverminderungen im Praxisbetrieb nicht festzustellen waren. Diese Außenwandgeräte unterscheiden sich nun von den kamingebundenen Geräten insbesondere dadurch, daß praktisch kein Kaminzug vorhanden ist und daß die Geräte gegenüber dem Aufsteliungsraum völlig abgeschlossen sind. Die weiteren Überlegungen richteten sich deshalb darauf, inwieweit der Kaminzug und die Tatsache, daß die kamingebundenen Geräte gegenüber dem Aufstellungsraum of fen sind, insbesondere durch die vorgeschriebene Rückstromsicherung, deren Bereich zwischen Heizkastenausgang und Abgasstutzen in direkter Verbindung mit dem Aufstellungsraum steht, den Wirkungsgrad des Gerätes beeinflußt Sicher ist nun, daß infolge des Kamin zugs in den Kamin nicht nur die Abgase abgesaugt werden, sondern über die Rückstromsicherung auch im Vergleich zu den Abgasen kalte Raumluft des Aufstellungsraumes. Bei der üblichen kompakten Bauart der heutigen Geräte strömt nun diese »Falschluft« von der Öff nung der Rückstromsicherung längs eines Teils der Heizkastenwandung über den Abgasstutzen in den Ka min, wobei eine Erwärmung dieser Luft erfolgt Das Gerät gibt also Wärmeenergie an diese Falschluft ab, ohne daß damit ein Beitrag zur Erwärmung des Aufstellungsraumes und damit ein Beitrag zum Wirkungsgrad des Gerätes geleistet würde, weil die erwärmte Falschluft ja sofort durch den Abgasstutzen und den Kamin abströmt Die an die Falschluft abgegebene Wärmeenergie geht somit eindeutig für den Wirkungsgrad des Gerätes verloren. Der Wärmeverlust wird dabei um so größer sein, je mehr Falschluft erhitzt wird und je stärker diese Erhitzung ist Die Menge an angesaugter Falschluft hängt nun von der Stärke des Kaminzugs und von der gegebenen Abgasmenge ab, die Temperaturerhöhung der Falschluft von der jeweiligen Temperatur der sie aufheizenden Geräteteile und somit von der Abgastemperatur. Damit müßten also die Wirkungsgradverluste um so größer sein, je höher der Kaminzug ist und je weniger Abgas produziert wird (Kleinstellung der Geräte), wobei jedoch diese Abhängigkeit nicht linear ist, weil eine gewisse gegenläufige Wirkung mit Hinblick auf die Gerätetemperatur vorhanden ist. Von der Anmelderin durchgeführte Messungen haben nun diese Annahmen bestätigt. Lediglich als Beispiel sei angeführt, daß ein bestimmter Gerätetyp bei einem Kaminzug von 3,0 mm WS eine Wirkungsgraderniedrigung von 82% (Wirkungsgrad bei 0,5 mm WS Normzug) auf 66% und bei Kleinstellung von 70% (Wirkungsgrad bei 0,3 WS Normzug) auf 49% zeigte, was zusätzlichen Verlusten von etwa 22 bzw. etwa 34% bezogen auf die Prüfwirkungsgrade entspricht. Dr.bei ist darauf hinzuweisen, daß in der Praxis Kaminzüge in der Größe von etwa 3,0 mm WS sehr häufig sind und daß die Geräte überwiegend im Kleinstellungsbereich gefahren werden.

Nun war es bereits vorbekannt, beispielsweise aus der BE-PS 6 46 365, in den Abgasstutzen eine Schwenkklappe einzubauen, die den Strömungsquerschnitt des Abgasstutzens in direkter Abhängigkeit vom Kaminzug verändert, derart, daß mit steigendem Kaminzug der Strömungsquerschnitt kleiner wird. Eine wirksame Verminderung der obenerwähnten Wärmeverluste ist jedoch damit, wie Versuche ergeben haben, nicht möglich, weil die Zugklappe so eingestellt werden muß, daß stets ein derartiger Mindestquerschnitt des Abgasstutzens erhalten bleibt, daß die Abgase auch bei maximaler Belastungseinstellung des Geräts (Großstellung) staufrei abziehen können. Damit aber ist die Zugklappe, jedenfalls im hier interessierenden Sinne, dann nahezu wirkungslos, wenn das Gerät mit mittlerer oder, wie in der Praxis meist der Fall, niedrigerer Belastung (Kleinstellung) gefahren wird. Weiterhin ist aus der DE-PS

914 779 eine thermisch gesteuerte Abgasklappe bekannt, die mit Hilfe einer Bimetall-Spirale in Abhängigkeit von der Abgas temperatur gesteuert wird, derart, daß — unabhängig vom Kaminzug — der Strömühgsquerschnitt des Abgasstutzens um so .uehr verringert wird, je geringer die Abgastemperatur ist 1st eine derartige thermisch gesteuerte Klappe optimal aul das jeweilige Gerät abgestimmt, dann kann zwar eine gewisse Verminderung der Wärmeverluste erreicht werden, jedoch sind Sajch hier die Grenzen der Wirksamkeit schnell erreicht Diese Klappen müssen nämlich so eingestellt werden, daß für jede Abgastemperatur (Belastungseinstellung des Gerätes) ein derartiger Mindestquerschnitt des Abgasstutzens erhalten bleibt daß auch bei minimalem Kaminzug die jeweils anfallenden Abgase staufrei abziehen können. Die Wirksamkeit dieser thermisch gesteuerten Abgasklappe ist also dann äußerst begrenzt wenn, wie in der Praxis meist der Fall, mittlere oder höhere Kaminzüge existieren. Auch die aus DE-PS 16 79 638 bekannte, thermisch gesteuerte Abgasklappe kann nicht durch einen mehr oder minder großen Sog mechanisch in irgendeiner Weise verstellt werden. Die mittelbare Erttgegenwirkung des Kaminzugs auf die Klappenstellung, hervorgerufen durch eine gewisse Kühlwirkung der durch die Rückstromsicherung angesaugten Raumluft ist dabei sehr gering und führt bei Kleinstellung des Gerätes überhaupt nicht zu einer Regelung. Ferner war es aus der Zeitschrift »IKZ«, Heft 5, 1964, Seiten 364 bis 368, insbesondere Seite 366, Abb.5, bekannt, in den Abgasstutzen vrn kamingebundenen Warmwasser-Gasfeuerstätten mechanisch gesteuerte Absperrklappen einzubauen, die beim Außerbetriebsetzen der Feuerstätte geschlossen werden, um ein Auskühlen des Gerätes, d. h. insbesondere des erwärmten Wasservorrates, zu vermeiden. Zur Verminderung der Wärmeverluste von Gas-Raumheizgeräten während des Betriebs können diese Absperrklappen nicht beitragen. Dies gilt auch für Geräte nach der DE-OS 23 09 539, die eine Bimetallklappe und eine handverstellbare Drosselklappe aufweisen, weil diese für konstante Zugbedingungen (Kamin mit mechanischer Absaugung) bestimmten Geräte keine Anpassung an die sich fortlaufend ändernden Zugbedingungen von Kaminen mit natürlichem Auftrieb erlauben.

Bei der Vorrichtung nach der eingangs erwähnten DE-AS 11 71 551 schließlich ist eine an einer Gelenkwelle hängende Zugbegrenzungsklappe vorgesehen. Zwar ist bei dieser Klappe oberhalb des Gelenkpunktes ein Bimetallstreifen befestigt, der bei Beaufschlagung durch die Abgase die Klappe zu verschwenken vermag, jedoch muß auch hier die Einstellung so erfolgen, daß der Bimetallstreifen die Klappe bei Normzug und Kleinstellung des Geräts in die Stellung minimalen Durchhßquerschnittes verschwenkt bei Großstellung des Gerätes und Normzug dagegen der maximale Durchlaßquerschnitt gewährleistet ist, was zwangsläufig zur Folge hat, daß bei der in der Praxis so häufigen Kleinstellung des Gerätes und einem Ansteigen des Zugs über den Normzug die Klappenstellung sich kaum mehr ändern kann, also keine Regelung erfolgt.

Ausgehend von einer Vorrichtung nach der zuletzt genannten DE-AS 1171 551 ist es deshalb Aufgabe der Erfindung, die Wärmeverluste während des Betriebs wirksamer und für alle Belastungsstellungen der Vorrichtung und alle in der Praxis vorkommenden Kaminzüge zu vermindern. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch gekennzeichnet.

Während des Betriebs arbeitet diese Vorrichtung in der Weise, daß der Strömangsquerschnitt des Abgasstutzens bei allen Belastungsstelhmgen des Gerätes in direkter Abhängigkeit jeweils sowohl von dem herrschenden Kaminzug als auch von der jeweiligen Abgastemperatur fortlaufend derart verändert wird, daß die Abgase stets mit einer im wesentlichen gleichbleibenden Geschwindigkeit die nur geringfügig über der Staubedingung liegt aus dem Gerät in den kamin abströmen. Damit wird erreicht daß unabhängig von der Stärke des Kaminzugs und unabhängig von der Brennereinstellung im wesentlichen nur Geräteabgase in den Kamin abströmen und kein Ansaugen von Raumluft durch die Rückstromsicherung erfolgt

Selbstverständlich wird durch die Erfindung die Wirkung der Rückstromsicherung nicht beeinflußt & h. bei Staubedingung tritt wie vorgeschrieben, das Abgas durch die Rückstromsicherung hindurch in den Aufstellungsraum aus.

Unter Staubedingung soll hier verstanden werden, daß der Kaminzug derart gering ist, daß die Abgase des Gerätes, zumindest teilweise, nicht durch den Kamin abziehen, sondern durch die Rückstromsicherung hindurch in den Aufstellungsraum ausfallen. Bei Staubedingung wird also die Geschwindigkeit der Abgase im Abgasstutzen in Richtung Kamin zu Null oder nahezu Null. Bei der mit der Erfindung angestrebten Bedingung dagegen liegt die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase um einen zwar geringen, aber doch noch so großen Betrag über dem Wert Null, daß kein Abgas aus der Strömungssicherung ausfällt, also das gesamte Abgas in den Kamin gelangt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.

Die schematische Zeichnung zeigt ein in einen üblichen Abgasstutzen einsetzbares Gehäuse 10 mit Längsschlitz 11, in welchem eine Schwenkachse 12 einer Schwenkklappe 13 längsverschieblich gelagert is*. Die Schwenkklappe 13 ist mit einem Ausgleichsgewicht 14 versehen. An der Schwenkachse 12 greift ein Lenker 15 an, der über eine Anlenkachse 16 mit dem freien Ende einer Bimetall-Spirale 17 verbunden ist, die ihrerseits mittels einer Halterung 18 am Gehäuse 10 befestigt ist.

Wird diese Vorrichtung in einen Abgasstutzen eingesetzt so ist die Schwenkstellung der Schwenkklappe 13 um ihre Achse 12 abhängig vom Kaminzug, d. h. die Klappe schwenkt in eine um so steilere Stellung und beschneidet damit den Durchlaßquerschnitt für die Abgase um so mehr, je stärker der Kaminzug ist. Das Ausgleichsgewicht 14 dient dabei, wie im Falle einer üblichen Zugregelklappe, dazu, die jeweils gewünschte Einstellung vornehmen zu können. Eine zusätzliche Veränderung des Durchlaßquerschnittes für die Abgase ergibt sich dadurch, daß die Schwenkachse 12 und damit die Schwenkklappe 13 im Längsschlitz 11 längsverschiebbar ist, wobei unter der Voraussetzung gleichen Schwenkwinkels der Klappe 13 der Durchlaßquerschnitt für die Abgase um so geringer ist, je weiter die Klappe 13 in der Zeichnung nach links verschoben ist. Diese Längsverschiebung der Klappe 13 wird durch die Bimetall-Spirale 17 über den Lenker 15 gesteuert, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Bimetall-Spirale die Schwenkklappe 13 um so weiter nach links verschiebt, je kalter die die Bimetall-Spirale umspülenden Abgase sind. Bei geeigneter Abstimmung wird somit der Durchlaßquerschnilt für die Abgase um so größer, je kleiner der Kaminzug ist und je heißer (Großstellung) die Abgase sind, während der Durchlaßquerschnitt um so kleiner wird, je höher der Kaminzug ist und je kalter

(Kleinstellung) die Abgase sind. Absolut gesehen wird dabei die Abstimmung so vorgenommen, daß, unter Einhalten einer gewissen Sicherheitstoleranz, die Abgase gerade noch aus dem Gerät in den Kamin abströmen, ohne durch die Rückstromsicherung in den Aufsteliungsraum auszutreten. Damit wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung unabhängig vom Kaminzug und unabhängig von der Brennierstellung stets ein Zustand in etwa entsprechend den eingangs erwähnten Prüfbedingungen gewährleistet, also ein Zustand, welcher im wesentlichen dem optimalen Wirkungsgrad des Gerätes entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Verminderung der Wärmeverluste während des Betriebs von kamingebundenen Gas-Raumheizgeräten, mit einem Abgasstutzen zum Anschließen des Gerätes an einen Kamin mit natürlichem Auftrieb, mit einer dem Abgasstutzen vorgeschalteten, zum Aufstellungsraum hin offenen Rückstromsicherung zum Ableiten der Abgase bei Stau- und Rückstaubedingungen in den Aufstellungsraum und mit einer in den Abgasstutzen eingesetzten Schwenkklappe, deren den Strömungsquerschnitt des Stutzens verändernde Schwenkstellung sowohl durch den Kaminzug als auch durch die Abgastemperatur verstellbar ist, dedurch gekennzeichnet, daß die Schwenkklappe (13) in einem in den Abgasstutzen eingesetzten konischen Gehäuse (10) angeordnet ist und daß deren Schwenkachse (12) in dem konischen Gehäuse (10) längsverschieblich gelagert und zur Längsverschie bung über Lenker (15) mit dem freien Ende einer Bimetall-Spirale (17) verbunden ist