Titelaufnahme

Titel
Innovationen für den Kachelofen - Beitrag zum besseren Verständnis von keramischen Wärmespeichern für Holzfeuerungen / Klaus Buchner
VerfasserBuchner, Klaus
Begutachter / BegutachterinHofbauer, Hermann ; Werner, Andreas
Erschienen2004
UmfangVII, 132 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2004
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Kachelofen / Wärmespeicherung / Wärmeabgabe
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-12687 Persistent Identifier (URN)
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Innovationen für den Kachelofen - Beitrag zum besseren Verständnis von keramischen Wärmespeichern für Holzfeuerungen [6.1 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Wärmegewinnung aus Scheitholz, Hackgut und Holzpellets in Kleinfeuerungsanlagen stellt in Österreich eine wesentliche Alternative zur Nutzung fossiler Energieträger dar. Dabei kommt dem Kachelofen aufgrund seiner typischen Eigenschaften ein bedeutender Stellenwert zu.

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein grundsätzliches Verständnis für die Vorgänge der Wärmespeicherung und Wärmeabgabe bei keramischen Speichern erarbeitet werden.

Neben experimentellen Untersuchungen wurde ein mathematisches Modell zur Beschreibung keramischer Wärmespeicher entwickelt. Ziel war es, einzelne Abschnitte des Kachelofens herauszugreifen und an ihnen die relevanten physikalischen Vorgänge des Wärmetransports durch Konvektion, Leitung und Strahlung aufzuzeigen. Auf eine Modellierung der Verbrennung wurde nicht zurückgegriffen, vielmehr wurden mittels Messungen an Kachelöfen, die den Stand der Technik repräsentieren, die erforderlichen Daten gewonnen.

Basierend auf diesen Überlegungen konnten qualitative Aussagen über Variationen in Dimension und Werkstoff getroffen werden. Anwendung fand dies bei der Bewertung von neuen Kachelofenbauformen (Bauform mit Luftspalt) und bei der Entwicklung eines Pelletkachelofens. Bisherige experimentelle Untersuchungen belegten bereits, dass der Kachelofen mit Luftspalt einen geringeren Wirkungsgrad als jener ohne Luftspalt bei weitgehend überein-stimmender Konstruktion betreffend Brennkammer und Heizzugführung, aufweist. Im Rahmen dieser Arbeit konnten die Einflüsse von Luftspaltbreite, Wanddicke, Werkstoff bzw. Heizzuglänge analysiert, diskutiert und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt werden. Die Entwicklung eines Pelletkachelofens für die kontinuierliche, automatisierte Verbrennung von Holzpellets beseitigt den Nachteil des erhöhten Bedienungsaufwandes, der bei der Befeuerung mit Scheitholz gegeben ist.

Pelletbrenner und Steuereinrichtung ermöglichen den Einsatz des Kachelofens als automatisiertes Heizsystem. Das entwickelte Pelletbrennersystems wurde im Rahmen von Vorortmessungen getestet, dabei konnte die Praxistauglichkeit bestätigt werden.

Zusammenfassung (Englisch)

The heat utilisation of log wood, wood chips and wood pellets in small furnaces is an essential alternative to the use of fossil energy in Austria. Due to the typical behaviour of tile stoves, such firing systems are important for space heating. Within the framework of this thesis, a basic understanding of the heat storage and heat dissipation of ceramic heat storage will be considered.

In order to cope with the problem of ceramic heat storage, an outline of heat storage types is given, with an emphasis on solid heat storage for sensible heat. Based on the characterisation of the flow by the equations for conservation of mass, momentum and energy, a mathematical model of the ceramic storage was developed. The aim of the simulation tool is to point out the relevant physical processes of the heat transfer by convection, conduction and radiation for special sections of the stove. Instead of modelling the combustion of log wood resp. wood pellets, measurements on tile stoves representing the state of the art were done. By means of this mathematical model the effect of the variation of the size and material of the ceramic heat storage was studied within two projects: ("Investigation of double walled tile stoves." and "Development of a pellet stoked tile stove.") Findings show that the air gap of a double walled tile stove influences the heat storage behaviour, causing a smooth surface temperature distribution but a decline in efficiency. In order to avoid this negative effect, variations of the width of the air gap, ceramic mass, material and length of the flue gas tube were carried out.

In order to increase the significance and attractiveness of tile stoves, the integration of a pellet burner with an automatic feeding system was tested. To complete the automation level of this new heating system, a controller was also developed. An additional trial test confirms the feasibility of the developed pellet stoked tile stove.