• Wandventilator

Holz ist eine der kostengünstigsten Heizquellen. Pro Raummeter verheiztem Holz ergibt sich eine Ersparnis von ca. 50€ (gegenüber Gas oder Öl) [1]. Viele Kaminöfen besitzen für ein schönes Flammenbild eine Heizleistung zwischen 7-9KW. Dies ist eine Heizleistung mit der mehr als nur ein Raum beheizt werden kann. Als grobe Faustregel gilt, dass 1KW ca. für 10 Quadratmeter Wohnfläche reicht.

Mit Hilfe des Wandventilatorsystems kann die erzeugte Wärme in den benachbarten Flur transport werden, um so bei verbleibender, angenehmer Raumtemperatur, die volle Heizleistung des Ofens nutzen zu können.

Der Wandventilator besitzt bei maximaler Einstellung eine Förderleistung von ca. 100 m³/Stunde; das würde bei einer 30m² großen Stube mit einer Deckenhöhe von 2.50m bedeuten, daß das System keine Stunde benötigt, um die komplette Raumluft auszutauschen.

Stellen wir eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung an:

Ersparnis/Jahr = 50€/Raummeter * verheiztes Holzmenge/Jahr

Je mehr Holz verheizt wird, um höher fällt die jährliche Ersparnis aus. In dem meisten Fällen wird mit dem Kaminofen jedoch neben der Zentralheizung aufgrund der anfallenden Arbeit nur zugeheizt.

• Bei 4-5 Raummeter würde sich eine Ersparnis zwischen 200-250€/Jahr ergeben (für viele Haushalte eine typische Holzmenge).
• Bei einer realisierten Holzmenge von 6-7 Raummeter würde es eine Ersparnis zwischen 300-350 €/Jahr bedeuten. Die 6-7 Raummeter stellen meiner Einschätzung nach für die meisten Anwendungsfälle eine Obergrenze der Brandmenge dar (wegen des Aufwands und der Abhängigkeit zum ständigen Befüllens des Ofens mit Holz).

Das Raumumluftsystem bildet eine interessante Kosteneinsparmöglichkeit passend zur typischen Nutzung des Kaminofens, die sich nach wenigen Heizperioden bezahlt gemacht hat.

• Ofenventilator

Die Raumerwärmung wurde mit laufender und ausgeschalteter Ofenumluft aufgezeichnet. Für die Effizienzbestimmung wurde das Ofenumluft als Nachrüstsystem benutzt. Für das integrierte System würde sich aufgrund des größeren Luftdurchsatzes eine höhere Steigerung ergeben. Es wurde in beiden Versuchsanordnungen die gleiche Holzmenge unter gleichen Bedingungen verheizt. Das Temperaturprofil ist ein Maß für die abgestrahlte Wärme. Da der Wirkungsgrad des Ofens abhängig vom Lastbereich ist, wurde die Effizienzsteigerung für die Betriebsfälle schwache und starke Befeuerung ermittelt.

Die Effizientsteigerung bestimmt sich wie folgt:

WKG_an / WKG_aus = ∫dt T_an(t) / ∫dt T_aus(t),

wobei WKG der Wirkungsgrad des jeweiligen Zustands, T die Temperaturdifferenz bezogen auf die mittlere Umgebungstemperatur und t die Zeit ist.

1.Raumerwärmung bei starker Befeuerung:
Konditionen:
Verbrannt wurden jeweils 15kg Holz. Der Raum war geschlossen. Die Temperatur wurde in einem Abstand von ca. 2m vom Ofen gemessen (Keine direkt Wärmestrahlung auf das Thermometer). Es wurde ein USB TemperaturDatalogger (DL-100) verwendet, um den Temperaturverlauf aufzuzeichnen. Eine Messung erfolgte alle 30 Sekunden.

Folgende Temperaturverläufe wurden gemessen:



Zur Ermittlung der Effizienzsteigerung wurden die Flächen unterhalb der DeltaTemperaturkurve ermittelt.
Die Fläche unterhalb der Referenzkurve beträgt 95.89 und die bei laufenden Ofenventilator 127,5.
Aus ihrem Verhältnis bestimmt sich das Verhältnis der Wirkungsgrade:

Es wurde eine Steigerung des GesamtWirkungsgrads von 33,0% gemessen.

Diese Steigerung des Gesamtwirkungsgrads wurde durch eine Steigerung in der Konvektionswärme erzielt.
Bei einem Verhältnis Konvektionswärme zu Strahlungswärme von 40,0 : 60,0 ergibt sich eine
Steigerung des Wirkungsgrads der Konvektionswärme von 82,4%.

2.Raumerwärmung bei schwacher Befeuerung:
Konditionen:
Verbrannt wurden jeweils 5kg Holzbriketts im selben Raum. Der Raum war geschlossen. Die Temperatur wurde in einem Abstand von ca. 2m vom Ofen mit 2 verschiedenen Thermometern (A und B) gemessen (Keine direkt Wärmestrahlung auf die Thermometer); Die Thermometer befanden sich an unterschiedlichen Orten.

Folgende Temperaturverläufe wurden ermittelt:



Bestimmt wurden die Flächen unterhalb der jeweiligen DeltaTemperaturkurve.

Die Fläche unterhalb der Referenzkurve beträgt 59,14 (Thermometer A) und 59,30 (Thermometer B)
und die bei laufendem Ofenventilator: 67,89 (Thermometer A) und 68,07 (Thermometer B).

Es wurde eine Steigerung des GesamtWirkungsgrads durch die OfenUmluft von 14,8% (Thermometer A), 14,8% (Thermometer B) gemessen.

Diese Steigerung des Gesamtwirkungsgrads wurde durch eine Steigerung in der Konvektionswärme erzielt.
Bei einem Verhältnis Konvektionswärme zu Strahlungswärme von 40,0 : 60,00 ergibt sich eine
Steigerung des Wirkungsgrads der Konvektionswärme von 37,0% (Thermometer A), 36,9% (Thermometer B).

3.Bestimmung der Steigerung des Wirkungsgrads über die Verdunstung:
Alternative wurde bei einer schwachen bis mittleren Befeuerung die Effizienzsteigerung durch Verdunstungsmessungen bestimmt (Ein derartiges Verfahren findet Anwendung bei der Heizenergieverbrauchsermittlung in Mehrfamilienhäusern).
Es wurde für die beiden Betriebszustände (System ein- und ausgeschaltet) ein Gefäss mit 60g Wasser über die Konvektionsöffnung des Ofens gestellt. In beiden Fällen wurden 12 Kg Holz verheizt.


Die Verdunstung ist mit laufendem Ofenventilator um 40% höher als ohne.

[1] Zugrunde gelegt für die Ersparnis von 50€/Raummeter werden folgende Werte:
1 Raummeter Holz besitzt einen Heizwert von ca. 2100KWh. Bei einem typischen Wirkungsgrad des Ofens von 80% werden ca. 1700KWh als Wärmemenge genutzt.
Der Preis für 1KWh aus Gas oder Öl liegt derzeitig bei 6.5ct/KWh. Somit fallen beim Erzeugen der gleichen Wärmemenge aus Öl oder Gas Kosten in Höhe von 110€ an. Als Einkaufpreis für den Raummeter Holz wurden 60€ angesetzt.