Projekt 06872/01

Entwicklung eines festbrennstoffbeheizten Wärmespeicherofens

Projektdurchführung

Olsberg Hermann Everken GmbH
Hüttenstr. 38
59939 Olsberg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Fördervorhabens ist es, einen feststoffbeheizten Wärmespeicherofen zu entwickeln, der sich durch die Möglichkeit einer kontrollierten Wärmespeicherung und Wärmeabgabe auszeichnet. Dazu soll um die mit Holz beheizte Brennkammer ein mit mineralischer Feststoffschüttung versehener Speicher angeordnet werden. Der Speicher soll direkt über die beiden Kammerwände bzw. über einen im Abgasstrom der Brennkammer angeordneten Wärmeübertrager aufgeladen werden. Der Speicher- und Entladebetrieb soll temperaturabhängig gesteuert werden, um somit nahezu gleichbleibende Raumlufttemperatur gewährleisten zu können. Zum kontrollierten Entladebetrieb soll ein elektrisches Gebläse eingesetzt werden.
Durch diese Entwicklung soll ermöglicht werden, die beim Abbrand von Stückholz verfahrensbedingt kurzfristig freiwerdende hohe Wärme zu speichern und später bedarfsgerecht den Wohnräumen zuzuführen. Dadurch wird einerseits der Nutzungsgrad der Holzfeuerung erhöht, anderseits ermöglicht, die Holzfeuerung emissionsoptimiert unabhängig von der aktuellen Wärmeanforderung zu betreiben.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMit drei unterschiedlichen Versuchsaufbauten wurden zahlreiche Untersuchungen zu den Möglichkeiten der Beladung von Feststoffwärmespeichern durchgeführt.
Beim 1. Aufbau wurde der Wärmespeicher mit integriertem Heizeinsatz und außenliegendem Wärmetauscher installiert, wobei der Speicher mit üblichen Speichersteinen von Elektro-Speicherheizgeräten beschickt war. Um einen besseren Wärmeübergang zu erzielen, wurden anschließend die quaderförmigen Speichersteine durch eine Kugelschüttung ersetzt. Die Wärme aus dem Speicher wurde über Luftkanäle an die Kachel-Außenwand geleitet. Das Umschalten von Direkt- auf Speicherheizung erfolgte über ein 3-Wegeventil. Das Entladen des Speichers auf die Kachelfläche ergab jedoch eine zu geringe Temperaturerhöhung der Kachelfläche von nur ca. 5 K.
Beim 2. Versuchsaufbau wurde die Kachelfläche nur während der Befeuerung über die Wärmeabgabe des Heizeinsatzes erwärmt. Die Restwärme der Heizgase wurde gespeichert und später als Warmluft dem Raum zugeführt. Dabei wurden die Abgasverluste wesentlich und die Abgastemperaturen auf ca. 160 °C reduziert. Die gespeicherte Wärmemenge konnte nicht deutlich erhöht werden.
Der 3. Aufbau unterschied sich vom vorgenannten insofern, als daß vorhandene Anlagenkomponenten, wie Ventilatoren und Nachheizkasten, Verwendung fanden.


Ergebnisse und Diskussion

Die gespeicherte Wärmemenge reicht zur Beheizung eines sogenannten Niedrigenergie-Hauses aus.
Bei einem Projektgespräch mit potentiellen Kachelofenbauern zeigten sich diese im Hinblick auf die energetische Betrachtung durchaus zufrieden. Jedoch müßte vor Aufnahme der Serienproduktion noch in praktischen Versuchen vor Ort (z. B. Musteranlagen in 2 oder 3 Häusern) die Anwendbarkeit überprüft bzw. bestätigt werden.


Fazit

Die Ergebnisse zeigten, daß die Grundidee (Umweltentlastung und Speicherung von aus Festbrennstoffen resultierender Wärme mit gezielter Wärmefreigabe) durchaus in die Praxis umgesetzt werden könnte.
Darüber hinaus ergaben sich bei den zahlreichen Versuchen noch weitere, wertvolle Daten, die bei anderen Heizgeräten einfließen werden.

Trotz der grundsätzlich positiven Ergebnisse wurde im Licht des noch bestehenden Entwicklungsbedarfes von einer Weiterverfolgung des Vorhabens abgesehen. Dies wird mit einem Markteinbruch während der Projektlaufzeit begründet.