13. Holzenergie-Symposium!

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1 13. Holzenergie-Symposium! Leitung:!Prof. Dr. Thomas Nussbaumer!!Verenum Zürich und Hochschule Luzern! Patronat:!Bundesamt für Energie! Ort:!ETH Zürich! Datum:!Zürich, 12. September 2014! Verenum

2 Zeichenforschung und Semiotik Zur Bedeutung unserer Verpackung Berlin, den Sturzbrandfeuerung für Kaminöfen Technik und Anwendungen Prof. Dr.- Ing. Wolfgang Wiest Fachhochschule Südwes;alen Holzenergie- Symposium, Zürich,

3 Agenda Einleitung Randbedingungen für die Feuerungstechnik von Kaminöfen Auslegung von Kaminofenfeuerungen mit Sturzbrand Ergebnisse am Beispiel Bionic Fire Zusammenfassung

4 Stückholzverbrennung und Schadsto>ildung: Verbrennungsablauf und ParBkelbildung Schadstoffe: CO, CnHm, NOx Schadstoffe: CO, NOx anorg. ParWkel

5 Feuerungstechnik: Schadstoffarme und effiziente Verbrennung Temperatur in der Primärverbrennung moderat: à Brennstoffumsatz durch die PrimärluZzufuhr steuerbar, Vermeidung der Verdampfung von Mineralstoffen LuIstufung Primär- / SekundärluI: à Minimierung der SWckoxidbildung aus Brennstoff- SWckstoff à LuZüberschuss für vollständigen Ausbrand SekundärluIbeimischung zwischen Primär- und Sekundärverbrennung: à Vollständiger für Ausbrand mit geringem LuZüberschuss Sekundärverbrennung auf hoher Temperatur à enge Verweilzeitverteilung für gleichmäßigen und vollständigen Ausbrand AustriLstemperatur des Rauchgases niedrig à hoher Wirkungsgrad

6 Feuerungstechnik in kleinen Holzkesseln: Unterbrand/Sturzbrand zwei Brennkammern Beispiel: HDG Bavaria Quelle: Lasselsberger, BLT Wieselburg, 2006

7 Der Kaminofenmarkt: Heizmöbel- Design Feuerungstechnik ist im Hintergrund

8 Feuerungstechnik von Kaminöfen: Randbedingungen des Marktes Der Markt besbmmt: Bessere Feuerungstechnik ist notwendig aber nicht hinreichend für Erfolg Design für verschiedene SBlrichtungen: Primäres Kaudriterium ist Design als Wohnraumaccessoire AuthenBsches Feuererlebnis: Große Sichtscheiben ohne Kondensat und Staub / Ruß Strom- und geräuschloser Betrieb: Atmosphäre des ursprünglichen Feuers und Autarkie von Elektro- Netz Sichere und komfortable Betriebsweise: Fehlbedienung durch ungeschulte Gelegenheitsnutzer gering halten Kleine Heizleistung, schnelles AuTeizen: Einzelraum- Heizung, emissionsarmer Betrieb erst bei Betriebstemperatur

9 Bionic Fire: AWka Rais Global Mind: IntegraBon von Technik, MarkeBng und Design Design- und Qualität ProporWonen, Material, Gestaltung marktgerecht und zielgruppenorienwert Feuerinszenierung mit großer Sichtscheibe Technik im Hintergrund, Sicht auf Sturzbrand: Markt- Differenzierung Stromloser Betrieb Anheizen im Oberbrand: Aufau des Naturzugs Anheizklappe öffnet bei Beschickung automawsch Primärbrennkammer passend für 25 cm- Scheite und 4.6 kw Nennleistung

10 Sturzbrandfeuerung im Kaminofen: Auslegungsprinzipien Nennleistung Auslegung für 12 Pa Schornsteinzug nach EN stawonärer Betrieb PrimärluI ca % der GesamtluZ von oben ca. 20 % von hinten im Bereich der Glut SekundärluI ca % radial verteilt im Mischerdom zwischen den Brennkammern Verteilung variiert mit Glutbeh Sekundärbrennkammer Ausbrandzone für Verweilzeit > 0,4 Sekunden

11 Sturzbrand Kaminofen Bionic Fire: Betriebsweise und Bimetallsteuerung Anheizen im Oberbrand, nur Primärbrennkammer akbv PrimärluZ aus Mischer und von hinten, SekundärluZ von oben à schnelles Aujeizen der kompakten Brennkammer Umschaltung in Sturzbrand durch Bimetall: typisch nach 45 Minuten, gegen Ende des ersten Abbrands Unterbrand - Maximalleistung Aujeizen mit erhöhter Leistung à schnelleres Aujeizen, Vermeidung Emissionspeak nach Umschalten Unterbrand - Nennleistung Bimetall steuert PrimärluZ: Leistungsreduzierung mit Erreichen der Betriebstemperatur à Schutz vor Überhitzen bei Überladung, Zusatzleistung bei Abkühlung

12 Sturzbrand Kaminofen Bionic Fire: Temperaturverteilung auf der Seitenverkleidung

13 Sturzbrand Kaminofen Bionic Fire: Temperaturverteilung auf der Scheibe

14 Sturzbrand Kaminofen Bionic Fire: Wärmestromverteilung Verteilung des Wärmestroms berechnet aus Temperaturverteilung und Wärmestrom- Messung Einfachglas: 380 W KonvekBon Strahlung Summe Front 17,8 % 21,7 % 39,5 % Seiten 27,2 % 8,3 % 35,6 % Rückseite 10,8 % 3,8 % 14,6 % Oberseite 4,0 % 1,9 % 5,9 % 30 cm Rauchrohr 2,1 % 2,4 % 4,5 % 62,0 % 38,0 % Doppelglas, IR: 178 W

15 Sturzbrand Kaminofen Bionic Fire: AuTeizung im Prüfstand: 12 Pa, Nennleistung EN Bauartzulassung, Danish InsBtute of Technology: CO : 242 ppm; Staub: 4 mg/m 3 ; Wirkungsgrad: 86% NS- 3058: ParWkelemission: 0,68 g/h

16 Zusammenfassung Bessere Feuerungstechnik ist für die Senkung der Emissionen notwendig und hat sich bei Heizkesseln bewährt Randbedingungen seitens Markt und Design erfordern feuerungstechnisch Kompromisse, sind aber die hinreichenden Bedingungen für Kundenakzeptanz Die Vorteile der Unterbrandtechnik lassen sich auch in Kaminöfen nutzbar machen AutomaWk für Unterbrand und PrimärluZ erhöht Bedienkomfort und Sicherheit signifikant 15