DE2716346A1

DE2716346A1 - Feuerstellen-heizsystem

Info

Publication number: DE2716346A1
Application number: DE19772716346
Authority: DE
Inventors: Ernest Weldon Williamson
Original assignee: FARMINGTON; PRUITT GEB PHIPPS OLETA GRACE
Current assignee: FARMINGTON; PRUITT GEB PHIPPS OLETA GRACE
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1977-04-13
Publication date: 1977-12-22
Also published as: JPS52154234A; CA1095796A; GB1543529A; JPS5616336B2; DE2716346C2

Description

Liedl, Nöth, Zeiller

Palei /ni-alif München 22 ■ Steinsdorfstraße "2 1 - Il Telefui, 089 / 29 84

B 8203

ERNEST WELDON WILUAMSON 2001 Lynwood Drive, Farmington, New Mexiko/U.S. A.

und

OLETA GRACE PRUITT 2001 Lynwood Drive, Farmington, New Mexiko/U.S.A.

Feuerstellen-Heizsystem

Die Erfindung betrifft ein Feuerstellen-Heizsystem, insbesondere ein solches, das sich zur Anwendung beim Heizen von Wohnungen oder sonstigen menschlichen Aufenthaltsorten bzw. -räumen und dgl. eignet und eine für eine Feuerstelle vorgesehene Feuerungseinrichtung von außerordentlich verbesserter Leistungsfähigkeit verwendet.

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Im Hinblick auf die derzeit fühlbaren verschiedenen Engpässe und Schwierigkeiten bei der Brennstoffversorgung und auch ganz allgemein im Hinblick auf die Energieknappheit wird große Aufmerksamkeit auf Alternatiwerfahren zum Heizen von Wohnungen und anderen Gebäuden usw. gerichtet. Weiterhin sind auch viele Baugebilde, wie beispielsweise Berghütten, Bauernhäuser und dgl., an fernab gelegenen Stellen angeordnet, an denen, allenfalls bis auf Heizöl (LPG), das manchmal über große Entfernungen hinweg herangeschafft werden muß, keinerlei Gas und möglicherweise auch keinerlei Elektrizität zu Heizzwecken zur Verfügung steht. Es ist demgemäß ein Bedürfnis für ein System, beispielsweise ein solches, bei dem eine Kaminfeuerungseinrichtung oder dgl. zur Anwendung gelangt, gegeben, das zum Heizen der genannten Baugebilde verwendet werden kann.

Ausführungsbeispiele von Heizsystemen, die Feuerungseinrichtungen für Feuerstellen verwenden, sind in US-PS 373 333, US-PS 1 352 371, US-PS 1 576 899, US-PS 2 006 279, US-PS 2 048 675 und US-PS 2 172 beschrieben. Diese bekannten Systeme und Feuerungseinrichtungen für Feuerstellen stellen verschiedene Versuche bzw. Vorschläge dar, um das Problem zu lösen, wie ein wirksames Heizen von Wohnräumen und dgl. mittels einer Feuerstelle zu erreichen sei.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Feuerstellen-Heizsystem von einfacher, jedoch zuverlässiger Konstruktion zu schaffen, mit dem in wirksamer und leistungsfähiger Weise ein menschlicher Wohnraum oder anderer menschlicher Aufenthaltsraum geheizt werden kann. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Schaffung eines Feuerstellen-Heizsystems unter Verwendung einer Feuerstellen-Feuerungseinrichtung von einfacher, jedoch robuster und leistungsfähiger Ausbildung. Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Schaffung eines Heizsystems, das in wirksamer Weise den Ausgleich zwischen einer

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Vielzahl von Wärmeübertragungsvorrichtungen ermöglicht, um dadurch bei einem zu heizenden Bauwerk, Wohnraum oder dgl. eine gleichförmige Heizung zu erzielen.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.

Das erfindungsgemäße Feuerstellen-Heizsystem weist eine Feuerstellen-Feuerungseinrichtung auf, die mit einer Wärmeübertragungseinrichtung und einer Fluidquelle verbunden ist, um ein von der Fluidquelle aufgenommenes Fluid zu erwärmen bzw. zu erhitzen und das erhitzte Fluid zur Wärmeübertragungsvorrichtung bzw. Wärmetauschvorrichtung zu transportieren und dadurch ein Gebäude oder dgl., in dem die Wärmeübertragungsvorrichtung angeordnet ist, zu heizen. Die Feuerungseinrichtung weist Heizschlangen auf, die einen Gitterrost bilden und sich auf einem gekrümmten bzw. gewundenen Weg sowohl in weitgehend horizontaler als auch weitgehend vertikaler Ebene derart erstrecken, daß sie teilweise ein auf den Heizschlangen aufgebautes Feuer umgeben, um dadurch einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen dem Feuer und dem durch die Heizschlangen hindurchgeleiteten Fluid zu erreichen.

Das erfindungsgemäße Feuerstellen-Heizsystem ist demgemäß versehen mit einer Feuerstellen-Feuerungseinrichtung, die in einer offenen Feuerstelle, beispielsweise einem Kamin, angeordnet werden kann, um ein durch die Feuerungseinrichtung hindurchgeleitetes Fluid zu erhitzen, einer Fluidspeichereinrichtung, die mit der Feuerungseinrichtung verbunden ist, um Fluid zu dieser Feuerungseinrichtung zu leiten, und einer Wärmeübertragungseinrichtung, die mit der Feuerungseinrichtung verbunden ist und von dieser das erhitzte Fluid aufnimmt,

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sowie einem Raum, in dem die Wärmeübertragungsvorrichtung angeordnet ist, heizt.

Die Wärmeübertragungseinrichtung ist vorteilhafterweise als Radiator ausgebildet, der mit dem Fluidspeicher verbunden ist, wobei letzterer vorzugsweise die Form eines Tanks oder eines ähnlichen Behälters aufweist, um dadurch das Fluid zum Fluidspeicher zurückführen und dort nicht nur speichern, sondern auch wieder in den Kreislauf einführen zu können, so daß dadurch insgesamt mit der Feuerungseinrichtung, dem Fluidspeicher und der Wärmeübertragungseinrichtung ein geschlossenes System gebildet wird.

Die Wärmeübertragungseinrichtung weist vorzugsweise eine Vielzahl von Radiatoren oder dgl. sowie eine entsprechend große Anzahl von parallel mit den Radiatoren verbundenen Leitungen auf, die im Bypaß an den Radiatoren vorbeigeführt sind, um die Einregelung des Fluidstroms durch das System zu ermöglichen und zu gewährleisten, daß das System ausgeglichen ist und der jeweils zu heizende Raum die Wärme gleichförmig von der Vielzahl der Radiatoren aufnimmt. Weiterhin können in Verbindung mit den Bypaßleitungen geeignete Ventile, beispielsweise thermostatische Ventile, verwendet werden, um ein automatisches Steuerungssystem zu erhalten.

Die Feuerstellen-Feuerungseinrichtung ist vorzugsweise aus einem kontinuierlichen Teil gebildet, das in eine Vielzahl von Heizschlangen gebogen ist, die ihrerseits über dem Boden der Feuerstelle angeordnet werden können, um für das Fluid einen gekrümmten bzw. gewundenen Strömungsweg durch die Feuerstelle hindurch zu bilden und ein wirksames Erhitzen des Fluids zu gewährleisten. Weiterhin ist vorteilhafterweise ein Teil der Heizschlangen in einer horizontalen Ebene angeordnet, während ein anderer Teil der Heizschlangen in einer

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weitgehend vertikalen Ebene angeordnet ist, so daß sie teilweise ein Feuer umgeben, das auf den Heizschlangen, die einen Gitterrost bilden, angeordnet ist. Hierdurch wird insgesamt die dem Feuer ausgesetzte wirksame Oberfläche der Heizschlangen vergrößert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 im horizontalen Schnitt in Draufsicht einen

mit dem Feuerstellen-Heizsystem versehenen Raum;

Fig. 2 vergrößert eine Teilansicht gemäß Linie 2-2

nach Fig. 1;

Fig. 3 vergrößert eine Teilansicht gemäß Linie 3-3

nach Fig. 2 und

Fig. 4 vergrößert einen Schnitt gemäß Linie 4-4

nach Fig. 2.

insbesondere aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist das dargestellte Feuerstellen-Heizsystem 10 eine in einer Feuerstelle 14 bzw. einem Kamin angeordnete Feuerstellen-Feuerungseinrichtung 12 auf, um ein Fluid, beispielsweise Wasser, das durch die Feuerungseinrichtung 12 hindurchgeleitet wird, zu erhitzen. Mit der Feuerungseinrichtung 12 ist ein Fluidspeicher in der Form eines Tanks 16 verbunden, aus dem das Fluid der Feuerungseinrichtung 12 zugeführt werden kann. Mit der Feuerungseinrichtung 12 ist außerdem eine Wärmeübertragungseinrichtung in der Form einer Vielzahl von Radiatoren 18, 20, 22, 24, 26 und 28 verbunden, wobei die Radiatoren vorzugsweise in der darge-

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stellten Weise hintereinander geschaltet sind und das erhitzte Fluid von der Feuerungseinrichtung 12 aufnehmen sowie den dargestellten Raum, beispielsweise das Innere eines konventionellen Gebäudes 30, in dem die Radiatoren 18 bis 28 angeordnet sind, heizen.

Die die Radiatoren 18 bis 28 einschließende Wärmeübertragungsvorrichtung ist außerdem mit demTank 16 verbunden, um das Fluid zum Tank 16 zurückzuführen und es dort zu speichern sowie wieder in den Kreislauf einzuleiten,und zwar derart, daß das Heizsystem 10 in der Form eines geschlossenen Systems vorliegt. Zu diesem Zweck verbindet eine Leitung 32 den Radiator 18 mit dem Auslaß der Feuerungseinrichtung 12, während eine Leitung 34 den Radiator 18 mit dem Radiator 20 verbindet. In gleicher Weise verbindet eine Leitung 36 den Radiator 20 mit dem Radiator 22, während eine Leitung 38 die Verbindung zwischen den Radiatoren 22 und 24 herstellt. Mit der Leitung sind zwei parallele Leitungen 40, 42 verbunden, die ihrerseits jeweils an den Radiator 26 bzw. 28 angeschlossen sind. Die Radiatoren 26, sind über eine Leitung 44 miteinander verbunden, um dadurch von der Leitung 38 über die Radiatoren 26, 28 und zurück zur Leitung 38 einen schlaufenförmigen Kreislauf zu bilden. Eine Leitung 46 verbindet weiterhin den Radiator 24 mit dem Tank 16. Die Radiatoren 18, 20, 22 und 24 sind jeweils mit einer ein Ventil 50 aufweisenden Bypaßleitung 48 versehen, um dadurch die Menge des durch die Radiatoren 18, 20, 22 und 24 hindurchgeleiteten Fluids einregeln und den erforderlichen Ausgleich zwischen den die Wärmeübertragungseinrichtung bildenden Radiatoren 18, 28 erzielen zu können. Im speziellen ist es von Vorteil, wenn die Ventile 50 konventionelle thermostatische Ventile sind, mit denen sich automatisch der vorerwähnte Ausgleich, insbesondere Wärmeenergieausgleich,des Systems erreichen läßt. Es wird daher durch die parallele Anordnung der Leitungen 48 gegenüber den ihnen zugeordneten Radiatoren 18, 20, 22 und 24 die

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Regelung des Fluidstroms durch das System 10 ermöglicht.

Um das Arbeitsfluid durch das geschlossene System 10 zu zirkulieren, ist eine konventionelle Pumpe 52 mit der Leitung 46 und mit einer zum Tank 16 führenden Leitung 54 derart verbunden, daß sie zwischen dem Tank 16 und dem Radiator 24, der den letzten Radiator in der Reihe der hintereinander geschalteten Radiatoren darstellt, angeordnet ist. Eine Leitung 56 verbindet den Tank 16 mit dem Einlaß der Feuerungseinrichtung 12. Weiterhin ist der Tank 16 vorteilhafterweise mit einer Einlaß- bzw. Zufuhrleitung 58 versehen, um zum Ausgleich von natürlicherweise sich ergebenden Verlusten dem System 10 Fluid zuführen zu können.

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, weist die Feuerungseinrichtung ein kontinuierliches Teil auf, das in eine Vielzahl von oberhalb des Bodens 62 der Feuerstelle 14 angeordneten Heizschlangen 60 gebogen ist, um einen gekrümmten bzw. gewundenen Weg für das Arbeitsfluid durch die Feuerstelle 14 hindurch zu bilden. Im einzelnen weist die Feuerungseinrichtung 12 einen Ständer 64 auf, der die Heizschlangen lagert und einen durch eine Vielzahl von Beinen 68 getragenen horizontalen Rahmen 66 besitzt. Von dem horizontalen Rahmen 66 aus erstrecken sich zwei oder eine beliebige andere Anzahl von vertikalen Elementen 70 derart, daß sie eine Lagerungsfläche für einen Teil der Heizschlangen 60 bilden. Das bedeutet, daß die Heizschlangen 60 sowohl auf dem horizontalen Rahmen 66 als auch an den vertikalen Elementen 70 angeordnet sind und demgemäß teilweise ein Feuer umgeben, das auf den Heizschlangen 60, beispielsweise mittels der Holzscheite L, gebildet ist. Auf diese Weise bilden die Heizschlangen 60 in Verbindung mit dem Ständer 64 einen Gitterrost für das in der Feuerstelle 14 gebildete Feuer.

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Vorteilhafterweise ist dem Speichertank 16 eine Hilfsheizeinrichtung 72 zugeordnet, um dadurch zu ermöglichen, daß mittels des Systems 10 eine konstante Temperatur auch dann aufrechterhalten werden kann, wenn, beispielsweise während der Morgenstunden, das Feuer in der Feuerstelle 14 ausgegangen ist. Weiterhin weist aufgrund des Umstandes, daß die Hilfsheizeinrichtung 72 vorgesehen ist, das System 10 auch die Eigenschaft eines Notheizsystems oder Bereitschaftssystems auf, so daß der War meübertragungs vor richtung, d.h. den Radiatoren, sowie gegebenenfalls auch den Heißwasseranschlüssen des betreffenden Raumes immer dann Wärmeenergie bzw. Heißwasser zugeführt werden kann, wenn beispielsweise die Feuerstelle 14 aus irgendeinem Grund, beispielsweise aus einem Mangel an geeignetem Brennmaterial nicht in Betrieb genommen werden kann oder die Benutzer des imGebäude 30 befindlichen Raums noch nicht angekommen und das Feuer in der Feuerstelle 14 entzündet haben. Diese Heizeinrichtung 72 kann mittels Flüssiggas, beispielsweise Propan, Butan und dgl., oder mittels Heizöl oder eines ähnlichen Brennstoffs betrieben werden und weist daher eine auf dem Gebiet der Gas- und Ölheizeinrichtungen bekannte Konstruktion auf. Weiterhin kann die Heizeinrichtung 72 mit einem nicht dargestelltem Thermostat versehen sein, der derart eingestellt ist, daß er die Heizeinrichtung 72 automatisch «inschaltet, wenn die Wassertemperatur an beispielsweise dem durch die Feuerungseinrichtung 12 gebildeten Feuerrost bis auf eine vorbestimmte Temperatur abfällt oder diese unterschreitet.

Um die dem System 10 grundsätzlich eigene Leistungsfähigkeit noch weiter zu steigern, sind die Leitungen, welche die Radiatoren einerseits miteinander sowie andererseits mit der Feuerungseinrichtung 12 und dem Tank 16 verbinden, vorteilhafterweise mit einer Außenschicht einer geeigneten Isolierung 74 versehen. Wie diesbezüglich aus Fig. 4 ersichtlich, umgibt die Isolierung 74 den durch ein Eisen- oder Stahlrohr gebildeten Hauptkörper 76, so daß dadurch ein Verbundgebilde

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geschaffen wird, das insgesamt eine Leitung, im dargestellten Ausführungsbeispiel die Leitung 32, bildet.

Obwohl die beschriebenen Radiatoren 18, 20, 22, 24, 26 und 28 konventionelle Bodenradiatoren sind, können selbstverständlich andere Arten von Radiatoren und auch andere Arten von Wärmeübertragungsvorrichtungen zur Anwendung gelangen. So kann beispielsweise für das Wärmeübertragungsfluid F anstelle von Wasser auch Luft verwendet werden. Falls weiterhin sämtliche Räume oder Teile des zu heizenden Bauwerkes eine vorbestimmte Maximaltemperatur erreicht haben, schaltet sich das Hauptsystem in einfacher Weise ab, indem sämtliche Ventile 50 geöffnet, d.h. in eine solche Stellung verbracht werden, in der die Strömung des Fluids F durch die Radiatoren unterbrochen ist, das Fluid F jedoch mittels der Bypaßleitungen 48 an den Radiatoren vorbeiströmen kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, einige der Ventile 50 ständig in einer solchen Stellung zu lassen, in der das Fluid an den Radiatoren vorbeiströmt, wobei es außerdem möglich ist, Ventile 50 vorzusehen, die kontinuierlich tätig sind, d.h. die ständig teilweise offen und teilweise geschlossen sind, um die Strömung des Fluids in einen Fluidstrom durch die zugeordnete Bypaßleitung 48 und einen verbleibenden Fluidstrom durch den zugeordneten Radiator hindurch aufzuteilen.

Wie aus Vorstehendem deutlich wird, ist das beschriebene Feuerstellen-Heizsystem von einfacher, jedoch robuster Konstruktion und ermöglicht die wirksame Ausnutzung von Wärme, die durch ein offenes Feuer in einer konventionellen Feuerstelle, beispielsweise einem Kamin, erzeugt wird. Weiterhin kann durch Einschluß des Hilfsheizers 42 das beschriebene Heizsystem 10 leicht in ein kontinuierliches Heizsystem umgewandelt werden, das ständig die Temperatur eines Raums oder mehrerer Räume überwacht und die Temperatur im zugeordneten Bauwerk oberhalb eines vorbestimmten Wertes hält.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.} Feuerstellen-Heizsystem, gekennzeichnet durch

a) eine Feuerstellen-Feuerungseinrichtung (12), die zum Erhitzen eines durch die Feuerungseinrichtung (12) strömenden Fluids (F) in einer Feuerstelle (14) installierbar ist,

b) einen Fluidspeicher (16), der mit der Feuerungseinrichtung (12) verbunden ist, um der Feuerungseinrichtung (12) Fluid (F) zuzuführen und einen Speicher für das erhitzte Fluid zu bilden,und

c) eine mit der Feuerungseinrichtung (12) verbundene Wärmeübertragungseinrichtung (18 - 28), die das erhitzte Fluid (F) von der Feuerungseinrichtung (12) aufnimmt und einen Raum, in dem die Wärmeübertragungseinrichtung (18-28) angeordnet ist, heizt.

2. Feuerstellen-Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtung ein Radiator (18) ist, der mit dem Fluidspeicher (16) verbunden ist, um das Fluid (F) zum Fluidspeicher (16) zurückzuführen, dort zu speichern und zur zur Bildung eines geschlossenen Fluidströmsystems (10) wieder in den Kreislauf zurückzuführen.

3. Feuerstellen-Heizsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wärmeübertragungseinrichtung (18) und dem Fluidspeicher (16) eine Pumpe (52) angeordnet ist, um das Fluid (F) durch das geschlossene Fluidströmsystem (10) zu zirku τ lieren,und daß der Fluidspeicher (16) mit einem Einlaß (58) versehen ist, um zum Ausgleich von Verlusten dem System (10) Fluid (F) zuzuführen.

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4. Feuerstellen-Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungseinrichtung eine Vielzahl von Radiatoren (18 - 28) und eine entsprechend große Anzahl von Leitungen (48) aufweist, die parallel mit den Radiatoren (18 - 28) verbunden und an diesen in Form einer Bypaßleitung vorbeigeführt sind, um den Fluidstrom durch die Radiatoren wahlweise einzuregeln.

5. Feuerstellen-Heizsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerungseinrichtung (12) ein kontinuierliches Glied aufweist, das in eine Vielzahl von Heizschlangen (60) gebogen ist, wobei die Heizschlangen (60) oberhalb des Bodens (62) der Feuerstellen (14) angeordnet sind und einen gewundenen Weg für das Fluid (F) durch die Feuerstellen (14) bilden.

6. Feuerstellen-Heizsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerungseinrichtung (12) einen die Heizschlangen (16) lagernden Ständer (64) aufweist, der einen weitgehend horizontalen Rahmen (66), zur Lagerung des Rahmens (66) vorgesehene Schenkel (68) und ein sich vom Rahmen (66) weg erstreckendes, weitgehend vertikal angeordnetes Element (70) besitzt, wobei die Heizschlangen (60) sowohl am horizontalen Rahmen (66) als auch entlang des vertikal verlaufenden Elementes (70) angeordnet sind, um ein auf den Heizschlangen (60) gebildetes Feuer teilweise zu umgeben und für das in der Feuerstelle (14) gebildete Feuer einen Gitterrost zu bilden.

7. Feuerstellen-Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerungseinrichtung (12) ein kontinuierliches Glied bzw. Teil aufweist, das in eine Vielzahl von oberhalb des Bodens (62) der Feuerstelle (14) angeordneten Heizschlangen (60) gebogen ist, um einen gewundenen Strömungsweg für das Fluid (F)

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durch die Feuerstellen (14) hindurch zu bilden.

8. Feuerstellen-Heizsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerungseinrichtung (12) einen die Heizschlangen (60) lagernden Ständer (64) aufweist, der einen weitgehend horizontalen Rahmen (66), zur Abstützung des Rahmens vorgesehene Schenkel (68) und ein sich vom Rahmen (66) weg erstreckendes, weitgehend vertikal angeordnetes Element (70) besitzt, wobei die Heizschlangen sowohl am horizontalen Rahmen (66) als auch entlang des vertikal verlaufenden Elementes (70) angeordnet sind, um teilweise ein auf den Heizschlangen (60) aufgebautes Feuer zu umgeben und für das Feuer in der Feuerstelle (14) einen Gitterrost zu bilden.

9. Feuerstellen-Feuerungseinrichtung, gekennzeichnet durch ein kontinuierliches Glied, das in eine Vielzahl von oberhalb eines Bodens (62) einer Feuerstelle (14) angeordneter Heizschlangen (16) gebogen ist, um einen gewundenen Strömungsweg für das Fluid (F) durch die Feuerstellen (14) hindurch zu bilden.

10. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerungseinrichtung (12) einen die Heizschlangen (60) lagernden Ständer (64) aufweist, der einen weitgehend horizontalen Rahmen (66), zum Abstützen des Rahmens vorgesehene Schenkel (68) und ein sich vom Rahmen (66) weg erstreckendes, weitgehend vertikal angeordnetes Element (70) besitzt, wobei die Heizschlangen (60) sowohl am horizontalen Rahmen (66) als auch entlang des vertikal verlaufenden Elementes (70) angeordnet sind, um ein auf den Heizschlangen (60) gebildetes Feuer teilweise zu umgeben und für das Feuer in der Feuerstelle (14) einen Gitterrost zu bilden.

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