Aufgabe und Verwendung des TurbuFlex-Abgaswärmeübertragers:
Mit dem zugelassenen TurbuFlex-Wärmeübertrager kann man grundsätzlich jeden Ofen (Festbrennstofffeuerstätten nach DIN EN 13240) für die Wassererwärmung nutzen, so dass die Wärme, die ansonsten durch den Schornstein entweicht, im Rauchrohr aufgefangen wird, um sie dann ins Heizungssystem zu übertragen. Das spart Energiekosten ein und nutzt
gleichzeitig den regenerativen Brennstoff Holz (CO2-neutral) effizienter aus. Aufbau:
Das Rauchgasrohr mit dem eingeschweißten Wärmeübertrager und der integrierten Leitblecheinheit wird senkrecht auf den Ofenstutzen aufgesetzt. Der Wärmeübertrager ist als Rohrschlange ausgeführt. Die Leitblecheinheit mit den drei Leitblechen wird zur Erzeugung turbulenter Rauchgasströmungen in Längsrichtung zum Ofenrohrverlauf in den Wärmeübertrager eingehängt. Der an den Vorlaufanschluss angeschraubte Anschlussblock dient der sicheren Erfassung der Vorlauftemperatur, um in seltenen Störfällen die gesetzlich vorgeschriebenen Zwangskühlung -hier erstmals ohne separate Kühlschlange- auszuführen. Hoher Wirkungsgrad der Wärmeübertragung:
Die heißen Rauchgase werden durch die schwenkbaren Leitbleche vom Zentrum des Rauchgasrohres in die äußeren Bereiche der Rohrschlange umgelenkt. Dabei durchdringen die Rauchgase die Luftspalte der Rohrschlange und es entstehen intensive Rauchgasturbulenzen, welche die Wärmeübertragung in das Wassersystem mit bis zu 40% der Gesamtofenleistung ermöglichen. Der Grund für den hohen Wirkungsgrad liegt in den drei Brennphasen des Holzes während des Abbrands und der dabei unterschiedlichen freigesetzten Energiemengen sowie der darauf ausgerichteten Konstruktion des TurbuFlex-Systems. Die drei Brennphasen sind wie folgt definiert:
1. Brennphase: Trocknungs- und Entgasungsphase mit Restwasserverdampfung mit einer Holztemperatur von ca. 100°C
2. Brennphase: Pyrolyse- und Entgasungsphase mit der eigentlichen heftigen Zersetzungsreaktionen mit hoher Energiefreisetzung bei Holztemperaturen von 160 bis 600°C, hier verliert das Holz etwa 85% der Masse und es entsteht Holzkohle, Energiefreisetzung der 2. Brennphase liegt bei ca. 67 bis 70%, in dieser Phase ist eine hohe Sauerstoffzufuhr und eine ausreichend lange Reaktionszeit notwendig
3. Brennphase: Langsame Verbrennung der Holzkohle bei kleiner Flamme und ca. 600°C mit dem Endprodukt von 1-2% Asche, Energiegehalt der 3. Brennphase beträgt ca. 30 bis 33%
Das TurbuFlex-System nutzt die 2. Brennphase mit der sehr hohen Energiefreisetzung aus, da die heftigen Verbrennungsreaktionen mit den hohen Abgastemperaturen, die bei gleichzeitig hoher CO2_Freisetzung einhergehen, besonders effizient durch den Abgaswärmetauscher mit der turbulenten Strömung in warmes Wasser übertragen werden. Durch die Leitblechfunktion wird parallel die Verweildauer der Rauchgase im Verbrennungsraum erhöht, so dass dadurch der Verbrennungsprozess verbessert bzw. die Reaktionszeit vergrößert wird. Die Abgastemperatur hinter dem Wärmeübertrager (Kamineintritt) wird durch die Bimetall-Positionsregelung nahezu konstant gehalten. Flexible Anpassung an unterschiedliche Anwendungen und schwankenden Ofenbetrieb:
Die Schwenkwinkel sind von der aktuell auftretenden Rauchgastemperatur abhängig, so dass bei niedrigen Rauchgastemperaturen keine Rauchgasumlenkung erfolgt. Die Schwenkwinkel erhöhen sich automatisch bei steigender Rauchgastemperatur und reduzieren sich bei fallenden Rauchgastemperaturen. Es sind vier verschiedene Einstellpositionen der Bimetallvorspannungen möglich, um das System an unterschiedliche Anwenderbedingungen (Ofenleistung, Rauchgastemperaturen, Kaminzustand) bei der Inbetriebnahme anzupassen. Durch die Leitblechschwenkfunktion erfolgt gleichzeitig eine Rauchgastemperaturregelung, die einen gleichmäßigeren Abbrand und eine längere Verweildauer der Rauchgase im Verbrennungsraum bewirkt. Der Rauchgasstrom und die Umleitung der Rauchgase erfolgt dabei anhand der unterschiedlichen vorliegenden Verbrennungsbedingungen. Durch das geringe Wasservolumen entstehen bei der Wärmeübertragung sehr kleine Zeitkonstanten und negative Einflüsse der Wasserführung aufgrund deren Trägheit auf den Verbrennungsprozess werden minimiert. Daher resultiert eine sehr schnelle Rauchgastemperaturbeeinflussung. Erhöhung Bedienkomfort:
Anhand der oben genannten Gründe wird der Bedienkomfort erhöht. Der Betreiber legt im Wesentlichen nur noch Brennmaterial nach und korrigiert bei Bedarf das Glut –und Aschebett. Die Anzahl der notwendigen Handeingriffe kann reduziert werden, da der Bediener die Luftzufuhr und / oder die Ofenrohrdrosselklappe nicht mehr von Hand einstellen muss, um die optimale Verbrennung bei verschiedenen Verbrennungssituationen zu erzielen. Die Zufuhr der notwendigen Verbrennungsluft wird einfach auf 100% eingestellt. Wettbewerbersituation:
Die mit großen Wassertaschen ausgestatteten Wärmetauscher nutzen besonders die 3. Brennphase aus, die nicht mehr so viel Energie hergibt. Auch haben große Wassertaschen in Brennraumnähe den Nachteil, dass sie viel Energie in einer wesentlich längeren Aufheizzeit (z.B. 150 bis 190 Minuten bei 20 bis 30 l Wasserinhalt) aufnehmen müssen, bis sie heißes Wasser nach dem Anheizen abliefern können. Nachteilig bei den herkömmlichen Wassersystemen ist auch, dass die Temperaturen im Verbrennungsraum stark abgekühlt werden. Das wirkt sich nachteilig auf den Verbrennungsprozess aus. Eine regelungstechnische Einflussnahme auf die Funktion der Wärmeübertragung ist nur durch die Beeinflussung des Wasservolumenstromes (Pumpendrehzahl) möglich.
