Wohnraumofen für feste Brennstoffe zur Heizung eines Wohnraums und davon entfernten Räumen sowie zur Heizung von sanitärem Warmwasser

Die Erfindung betrifft einen Wohnraumofen für feste Brennstoffe für Sanitärwasserheizung mittels Boiler und für Raumheizung über Ofen-Abstrahlwärme, auf Wunsch gebläseforcierter Warmluft und vorwiegend über Heizwasser mittels Radiatoren; mit einem oberen Brennraum bzw Holzfüllraum über dem Rostboden, und mit dem eigentlichen Brennraum bzw Holzgasverbrennungsraum unter dem Rostboden, mit primärer und sekundärer Verbrennungsluftzufuhr, und mit Abgasabfuhr aktiviert allein durch den natürlichen Schornsteinzug, ohne Abgasgebläse, weil dieses im Wohnraum stören würde.

Bekannt sind Wohnraumöfen mit Kesselfunktion (Wasserheizung), wo der Wasser-Wärmetauscher am Brennraumhimmel oder an den Seitenwänden fix angebracht ist und vom direkten Brennraumfeuer beheizt wird, mit und ohne sichtbares Feuer.

Bekannt sind sogenannte Holzvergaseröfen ohne sichtbares Feuer, die im Heizraum montiert werden und die Abgase elektronisch gesteuert mittels Ventilator abführen. Alle Mantelwände und auch die Vordertüre sind dabei abstrahlfrei wärmegedämmt; aufgeheizt wird lediglich das Kesselwasser.

Das Ziel der Erfindung ist ein Ofen, der vorwiegend in einem Wohnraum aufgestellt wird, zwei Mal sichtbares Feuer hat, diesen Raum mit Abstrahlwärme und Warmluft direkt heizt und die übrigen Räume des Hauses mittels Heizwasser mit sanitärem Warmwasser und Raumheizung versorgen kann, und dabei einen so hohen Wirkungsgrad und eine so saubere Abgasverbrennung in Bezug auf CO, CO2, HC, Staub hat, dass er den verlangten Normwerten für Zulassungen und Beitragsförderungen entspricht; dass er auch noch ohne störendes Abgasgebläse arbeitet, und ohne Elektronik funktioniert, d.h. auf diese verzichtet. Sofern in einem Haus der Kaminzug sehr schlecht ist, kann natürlich ein Abgasgebläse verwendet werden.

Dieses Ziel wird erreicht mit einem Ofen mit zwei verglasten Türen, mit ungedämmten Außenwänden zwecks Wärmeabstrahlung, auf Wunsch mit Warmluftgebläse im Ofensockel, mit eingebautem austauschbarem Heizkessel und mit seinem effektiven ideal dosierten Nachverbrennungs-Brennsystem, welches allein durch Naturzug aktiviert und in Funktion gehalten wird.

Durch das Vorbeiströmen der heißen durch Nachverbrennung sauberen Abgase an den Wassertaschen des Heizkessels wird dessen Heizwasser aufgeheizt, welches über Heizkörper die entfernt liegenden Räume und über einen Boiler oder Boilerwärmetauscher das sanitäre Warmwasser aufheizt.

Um mit einem Wohnraumofen einen hohen Wirkungsgrad und eine möglichst rückstandsfreie und saubere Verbrennung der Brennstoffe zu erreichen, werden diese gezielt dort, wo die Verbrennung geschieht, mit primärer und sekundärer Luftzugabe versorgt, und in einem unteren Brennraum bei hoher Temperaturentwicklung verbrannt, bevor die Abgase den Wasserwärmetauscher durchlaufen und das Heizungswasser aufheizen.

Das Holz und andere feste Brennstoffe werden im oberen Brennraum angezündet. Um den für die Rauchgasnachverbrennung nötigen natürlichen Kaminzug zu bekommen, und um ein Glutbett für die Holzvergasung aufzubauen, wird zuerst eine direkte Rauchabzugsklappe vom oberen Brennraum Richtung Schornstein geöffnet und der Schornstein erwärmt.

Damit die Abgase bei offener Drehklappe in der Aufheizfase nicht zu heiß in den Schornstein gelangen, und damit beim Öffnen der oberen Tür zum Holznachlegen kein Rauch ausströmt, ist unter dem oberen Brennraumhimmel (4a) und unter der Drehklappe (6) ein Rauchleitblech (1d) angebracht, das bei offener Drehklappe das Abgas nach hinten zur Öffnung des Leitbleches saugt. Wird zum Kochen auf der Herdplatte eine hohe Temperatur verlangt, kann unter der Drehklappe im Leitblech ein Fenster geöffnet werden.

Wenn der Schornstein genügend "zieht", und sich etwas Glut gebildet hat, wird die direkte Abgasklappe hermetisch geschlossen. Die Abgase werden jetzt vom natürlichen Kaminzug durch die auf dem Rost liegende Glut und die Düsenöffnungen zum unteren Brennraum gesaugt. Vorher werden sie am Treppenrost gezielt mit Primärluft versorgt. In die Düsen direkt wird noch Sekundärluft eingespeist, die sich mit den glühenden Brennstoffgasen zu einem zündfreudigen Gas-LuftGemisch sättigt und im unteren Brennraum hochtemperaturig verbrennt. Die Brennstoffgase werden dabei viel intensiver und sauberer verbrannt als bei traditionellen Wohnraumöfen, wo ein großer Teil schmutzig, unverbrannt und ungenützt zum Schornstein hin entweicht.

Die heißen Abgase strömen im unteren Brennraum nach hinten und werden am Ende des Tunnels durch ein glühendes Steingitter gesaugt und auf die ganze Ofenbreite verteilt. An der Rückwand des Ofens sind auf der ganzen Ofenbreite zwei oder drei von unten nach oben verlaufende Wassertaschen mit Rippen und mit dazwischen liegendem Gasspalt eingebaut, die oben in zwei übereinander liegende, horizontale Wassertaschen münden. Die heißen Abgase heizen auf dem langen Weg zwischen den vertikal und horizontal angeordneten Wassertaschen das Heizwasser auf und gelangen stark abgekühlt in den Kamin. Dabei ist eine effiziente Wasserheizung und ein hoher Wirkungsgrad des Ofens gewährleistet.

Die heißen Abgase des hinteren aufsteigenden Gasspaltes heizen auch die Luft auf, die in einem Spalt dahinter auf Wunsch ventilatorforciert nach oben strömt und für schnelle und großflächige Warmluft-Raumheizung sorgt. Das Gebläse dafür sitzt im kühlen Ofensockelbereich ganz hinten.

Die Verbrennungsluft für den oberen Brennraum wo die Holzverbrennung und Ausgasung stattfindet und für die Sekundäreinspeisung direkt in die Düsen wird so geführt, dass sie zunächst den Ofensockel kühlt. Sie wird quer durch den Zwischenraum im Ofensockel angesaugt und über eine seitlich unten am Ofen angebrachte thermostatgesteuerte Wippklappe eingelassen und in einen Rundumkanal hinter dem Ofentürerand geschickt, rechts hinauf ober der Türe nach links, links hinunter und unter der Ofentüre nach rechts. Ein Teil der Luft strömt aus Schlitzen des Rundumkanals und dient primär zur Glasspülung und sekundär zur Verbrennung. Der größte Teil strömt aus dem unteren Querkanal unter den treppenförmigen Ofenrost und steht auf dem ganzen Brennraumboden dem darüber liegenden Brenngut für die Verbrennung zur Verfügung. Aus dem unteren Querkanal kann auch dosierbar Sekundärluft direkt in die Düsen eingespeist werden.

Die Verbrennung kann zwei Mal, im oberen Brennraum und im unteren Gasverbrennungstunnel, durch hitzebeständiges Glas hindurch beobachtet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erklärt. Dabei zeigt:

Fig. 1

einen Querschnitt des Ofens

Fig. 2

einen Längsschnitt des Ofens

Fig. 3

eine Draufsicht der Verbrennungsdüse

Fig. 4

einen Querschnitt durch die Verbrennungsdüse und durch den Treppenrost

Fig. 5

einen Längsschnitt druch die Verbrennungsdüse

Der Ofen hat in der gezeigten Ausführung einen oberen Brennraum (1) mit Fronttüre mit hitzebeständigem Glas (1a) und mit seitlichem Metallmantel mit feuerfester innerer Ausmauerung (1c). Nach unten endet er mittig auf die Gasverbrennungsdüsen (3) und seitlich davon auf die Treppenroste (7) mit darunter liegenden Zwischen-Aschefächern (7d) die auf dem Ofenzwischenboden (9) aufliegen. Den Brennraumhimmel bildet eine Wassertasche (4a) die auf der ganzen Ofenbreite von der Ofenrückwand nach vorne verläuft und mit einer Queröffnung mit Drehklappe (6) endet. Daran anschließend endet der Brennraumhimmel vorne mit dem oberen Querkanal des Luft-Rundumkanals (8e), der nach unten Luftauslaßschlitze und Luftleitzungen hat.

Ein wesentlicher Bestandteil des Ofens mit Kesselfunktion ist der Wasserwärmetauscher (4)(5), der austauschbar durch den seitlichen Ofenmantel eingeführt wird. Er besteht aus zwei (oder drei) vertikalen Wassertaschen (4) mit dazwischenliegendem Abgasspalt (5) an der Ofenrückwand, die die ganze Ofenbreite einnehmen und unten von der Decke des unteren Brennraumes (2) bis oben zum Brennraumhimmel reichen, wo sie in zwei horizontal nach vorne fortsetzende Wassertaschen (4a)(4b) übergehen, vor deren unterer vorne quer eine Öffnung mit Drehklappe (6) eingebaut ist. Die untere horizontale Wassertasche (4a) ist mittig mit einem Verbindungsrohr mit der oberen etwas kürzeren Wassertasche (4b) verbunden.

Anstelle dieser geschilderten Wassertaschen verwenden wir auch Wassertaschen, bei denen das Abgas durch rechteckige, ovale oder runde Rohre durchzieht und die Rohre außen, in einer Hülle eingebaut, rundum mit Heizwasser umspült werden.

Für die Versorgung des Ofens mit Verbrennungsluft ist unten seitlich am Ofen eine Öffnung mit thermostatisch gesteuerter Drehklappe (8a) vorgesehen. Die Öffnung führt in einen inneren seitlich angebauten nach vorne verlaufenden Kanal (8b), der vorne in einen Rundumkanal mündet, welcher hinter dem Ofentürerand rechts nach oben führt, ober der Türe nach links verläuft (8e), dort in einen Fallkanal mündet und sich unter der Türe in einen Querkanal nach rechts fortsetzt und dort endet (8d). Der Rundumkanal hat zum Ofentüreglas hin Schlitze für Warmluftauslaß zur Glasspülung und Primär-Verbrennung. Der untere Querkanal (8d) hat zu den zwei Luftschächten unter den Treppenrosten (7d) hin Öffnungen für die Primär-Lufteinspeisung (auf Wunsch mit Primärluftklappen) und er hat dosierbare Öffnungen für Sekundärlufteinspeisung direkt in die Verbrennungsdüsen Fig. 4 (3)(3d)(3d-3b).

Zum Auffangen der am Treppenrost (7) durchfallenden Asche werden in die zwei Schächte (7d) Aschebehälter eingegeben.

Zwecks Schnellheizung des Ofenaufstellraumes ist in der Ofenrückwand ein Luftspalt (10) vorgesehen, der am Ofensockel in den Warmluftventilator (10a) mündet und oben an der Decke des Ofens austritt.

Oben vorne am Ofen über der Klappe (6) ist eine abnehmbare Herdplatte (11) zum Kochen und Warmstellen eingelassen. Sie dient nach Abnahme auch zum Reinigen der oberen horizontalen Abgaskanäle (5a).

Zum Reinigen der vertikalen Gasschlitze (5) kann der Deckel (5c) geöffnet werden.

Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 zeigen eine Draufsicht, einen Querschnitt und einen Längsschnitt der Gasverbrennungsdüsen (3), Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Treppenrostes (7) und der Düse (3).

Die Gasverbrennungsdüse (3) ist von oben gesehen ein rechteckiger Metallkörper mit mittigem rechteckigem Schlitz Fig. 3. In der Länge des Schlitzes hat der Düsenkörper zu seiner Schlitzmitte hin eine Aufgiebelung, die im Profil gesehen einem Hausgiebel gleichsieht, Fig. 4 (3a). Auf der Hinterseite (Unterseite) sind außerhalb der Schmalseiten des Schlitzes zwei durchgehende Kanäle Fig. 3, Fig 4 (3d), deren zwei Seitenwändeenden auf dem Brennraumboden Fig 1+2 (9) aufliegen. Von den zwei Kanälen führen kleine Öffnungen in den zentralen Düsenschacht (3d-3b).

Fig. 4 zeigt daß die kurzen Seiten des rechteckigen Düsenschachtes ab den unteren Ecken der Aufgiebelung (3a) nach unten zunächst geradlinig, dann konisch konvergent (3c) und zuletzt wieder geradlinig verlaufen. Fig. 5 zeigt, daß auch die Langseiten des Düsenschachtes unterhalb der Aufgiebelung (3a) zunächst geradlinig (3b) dann konisch konvergent (3c) und zuletzt wieder geradlinig verlaufen. Von vorne nach hinten gesehen hat der Ofen hintereinandergereiht mehrere Gasverbrennungsdüsen Fig. 3.

Links und rechts der Düsen (3) hat der Ofen auf seiner ganzen Brennraumtiefe einen treppenförmigen Rost Fig. 4 (7)(7a)(7b) (7c) dessen zur Ofenachse hin geneigte Stufen zu den dortigen Düsen hin absteigen. Auf den Stufenkanten aufliegend verlaufen von oben nach unten geradlinige Verbindungsstäbe (7c). Aus den Luftschächten unter dem Treppenrost (7d) durch die Luftspalten zwischen den Stufen (4b) saugen sich die Düsen auf kürzestem Weg die Verbrennungsluft zum glühenden Brenngut und gewährleisten so ein zündfreudiges Luft-Gas-Gemisch mit effektiver sauberer Verbrennung.

Der Brennvorgang im unteren Brennraum (2) kann durch das verglaste Türchen (1b) hindurch beobachtet werden. Nach Öffnen dieses Türchens (1b) kann auch die Asche dort entnommen werden.

Zur Beobachtung des Brennvorgangs bzw der Ausgasung im oberen Brennraum (1) wird auch die obere Fronttüre (1a) mit einer Glasscheibe versehen.

Im hintersten Bereich des unteren Brennraumes hat der Ofen ein auswechselbares Gitter (2a) aus hoch hitzebeständigen Steinen oder Spezialmetallen, wobei die Gasspalten dem Ofenzug entsprechend dimensioniert werden.