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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Heizleistung von Kaminofen erfassen


Autor: Henk (Gast)
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Hallo Leute, ich habe einen geschlossenen Ofen daheim und würde gern die 
Heizleistung (möglichst in kW) feststellen können. Leider habe ich noch 
gar keinen wirklichen Ansatz, welche Sensorik ich dafür bräuchte.

Also natürlich schonmal mindestens einen Temperatursensor und weiter? 
Stehe derzeit noch auf dem Schlauch, wie man aus Hitzeentwicklung die 
Leistung ermitteln kann. Vermutlich brauche ich noch die 
Außentemperatur, irgendwie einen Wert für den Wärmeschwund und die 
beheizte Fläche, aber all das wechselt ja ständig durch öffnen von Türen 
oder auch Inbetriebnahme anderer Heizaggregate. :-(

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Stell den Ofen in ein Kühlaggregat und miss die Leistung, die du 
brauchst, um die Temperatur konstant zu halten... ;-)

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Henk schrieb:
> Stehe derzeit noch auf dem Schlauch, wie man aus Hitzeentwicklung die
> Leistung ermitteln kann.

Kein Wunder; so einfach wird es auch nicht gehen.

Es gibt mehrere Ansätze:
- Energiebilanz: Man erfasst, was an Brennstoff zugeführt wird
  (Holzmasse, Restfeuchtigkeit, Heizwert) und was an Wärme
  verloren geht (Massestrom im Kamin, Wärmekapazität dort,
  Temperatur).
  Aus der Differenz ergibt sich die abgegebene Leistung.
- Messung der abgegebenen Leistung: Es werden für die
  verschiedenen Bereiche der Umgebung (direkt abstrahlende
  Flächen, Wärmedurchgang in Mauer, Abgabe in Heizungswasser...)
  einzeln die Wärmeströme erfasst und addiert.
- ähnlich eine Messung der Gesamtwärmeabgabe des Hauses,
  ggf. um andere Wärmequellen reduziert (Personen, Kerzen,
  Haustiere, el. Verbraucher...)

Keiner dieser Wege erscheint mir so, daß man mit wenig
Aufwand zu vernünftigen Zahlen käme.

Nur mit einer Temperatur wird es aber nur Kaffeesatzlesen.

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Lothar Miller schrieb:
> Stell den Ofen in ein Kühlaggregat und miss die Leistung, die du
> brauchst, um die Temperatur konstant zu halten... ;-)

so ähnlich (nur nicht mit einem Kühlschrank, sondern z.B. eine
Art Aquarium mit konst. T und Messung der dafür nötigen Wärmeabgabe)
kann man in der Tat so etwas messen.
Die praktische Umsetzung im Wohnzimmer bleibt spannend.

Autor: Henk (Gast)
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Hehe okay, dann ist das ganze also wirklich so kompliziert wie ich es 
mir dachte. Mich würde halt interessieren, wieviel kW mein Ofen denn 
produziert, wenn das Datenblatt des Ofens 6kW zulässt.

Autor: maulwurf (Gast)
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Hallo Henk
Wie wärs mit einem Vergleich.
Mach die Heizung aus und lass den Raum auf sagen wir 10 Grad abkühlen.
Dann mach den Ofen an un mess die Zeit , die er braucht um den Raum auf 
eine höhere Temperatur aufzuheizen (evt. 20 Grad).
Das wiederholst du mit 3 Konvektoren a 2 KW und vergleichtst die Zeit.
Damit hast du zumindest eine Hausnummer.
Dieser ist um so besser, je länger die Zeit.
Gruss Bernd

Autor: Vermutung (Gast)
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Henk schrieb:
> wenn das Datenblatt des Ofens 6kW zulässt.

Wenn er glüht, dann sinds ca. 8kw.
Wenn Du Glanzruß produzierst, nur ca. 4kw
Wenn Du normal brennst dann etwa 6kw
so what?

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Dann brauchst du das nicht auf 1% genau.

Ich habe das bei mir mal mit einem Standardholz gemacht (saubere
Buche, gleich nach Schneiden lange genug gelagert - keine
verfaulten Anteile, wenig Restfeuchtigkeit).
Dafür bekommmt man leicht den Heizwert raus (z.B. im Dubbel).
Ungefähren Massestrom und Temperatur im Kamin bekommt man raus,
auch wenn das gar nicht soviel ausmacht, bei mir zumindest.
Die Holzmasse hatte ich einfach mal einen Tag bzw. 8 oder 10
Stunden gewogen vor dem Nachheizen und aufsummiert.

P = Holzmasse*spez.Heizwert/8...10Stunden - Kaminverlust

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Du könntest bei bekannter Außentemperatur eine Messreihe der 
Zimmertemperatur bei Einsatz eine Heizlüfters mit bekannter Leistung bei 
verschiedenen Stufen machen. Dann weist Du, wie groß der Wärmeverlust 
des Zimmers ist. Und damit auch die abgegebene Leisung des Ofens

Autor: Henk (Gast)
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Problem: "Das Zimmer" kann alles zwischen 20 und 140m² sein, je nachdem 
welche Türen offen sind.

Autor: Peter Roth (gelb)
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Bei uns kann der Ofen statt der Kacheln auch einen Wärmetauscher 
speisen.
Der Wasser-Inhalt des Wärmetauschers ist bekannt (46 Liter), der 
Temperaturanstieg des Wassers (°C pro Minute) wird gemessen.

Rechenaufgabe: wieviel Heizleistung führt zu 3°C pro Minute?
(unter 2°C / Minute ist die Reinigung des Wärmetauschers fällig)

Grüße, Peter

Autor: Peter (Gast)
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Peter Roth schrieb:
> Rechenaufgabe: wieviel Heizleistung führt zu 3°C pro Minute?
> (unter 2°C / Minute ist die Reinigung des Wärmetauschers fällig)

und in den Raum wird dabei keine Wärme abgegeben?

Autor: Henk (Gast)
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Leider habe ich (noch) keinen wasserführenden Kamin, somit fällt das 
weg. Ich denke mal, ich vergesse das dann lieber... ;-)

Autor: Sam .. (sam1994)
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Peter Roth schrieb:
> Rechenaufgabe: wieviel Heizleistung führt zu 3°C pro Minute?
> (unter 2°C / Minute ist die Reinigung des Wärmetauschers fällig)

4.19KJ/(Kg*K)*46Kg*3K = 578.22KJ

578KJ / 120s = ~4.82KW

PS: Wie verhindert man die Formatierung (  46Kg  3K)? Gibts da sowas 
wie [unformated]?

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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pre

Autor: Henk (Gast)
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ich hab da sone komische idee, könnte man nicht direkt am ofen über 
tempsensoren an boden und decke und vielleicht noch einen windsensor 
irgendwie rückrechnen?

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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komische Idee, ja.
Geht nämlich nicht.

Autor: Henk (Gast)
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Okay, dann stelle ich die Ansprüche mal zurück und versuche nur die 
ungefähre Leistung des Ofens zu bestimmen. Das sollte doch per 
Temperatursensor direkt am Ofengehäuse und einer Referenzmessung bei 
"Volldampf" klappen?

Autor: Gregor B. (gregor54321)
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schau noch mal bei 17:01
Dort steht es schon genauer, als es mit höherem Aufwand zu messen wäre.

Die Abgegebene Leistung entspricht etwa dem, was Du vorn rein steckst.

Ein Scheit hat nicht 10kW; 6kW wird also etwa dem "Ladevolumen" deines 
Ofens entsprechen.

Nennleistung = Summe(zugeführte Holzenergie)-Summe(VerlusteDurchAbzug)

Autor: Henk (Gast)
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Problem: die zugeführte Holzenergie kann und will ich aber nicht 
dauerhaft feststellen - mal ist es Eiche, mal Buche, mal Briketts...

Autor: Henk (Gast)
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Sinn des ganzen sollte es übrigens sein, meiner Hausautomatisierung 
diese Energiequelle noch beizubringen. Alles andere wird bereits 
überwacht und angezeigt, wollt mir halt gern in der Garage 
beispielsweise signalisieren lassen, wenn der Ofen kurz vorm ausgehen 
ist.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Die Wärmekapazität von flüssigem Wasser ist c=4187 J/(Kg*K).
Man braucht 4187 Joule um 1Kg wasser um 1K zu erhitzen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Eigenschaften_des_Was...

Du misst also die "Kalttemperatur" deines Wassers (überall gleiche 
Temperatur!). Dann heizt Du mit Volllast die Wassertasche um 10K und 
nimmst
die Zeit.

Für 42l Wasser brauchst Du bei 10K Überhöhung also 1,758440 MJ.

3,6 MJ sind eine Kilowattstunde (kWh).

Die Wassertasche benötigt also 0,489 kWh.

Wenn Du für 10K 30 Minuten benötigst, hast Du 1kW Heizleistung.

Das ist nur die Heizleistung der Wassertasche. Also wieviel von Deinem 
Holzfeuer in das Wasser geht.

(Ich hoffe, ich habe mich hier nicht verrechnet).


Genauso kannst Du natürlich auch einen Raum berechnen. Hier musst Du 
aber auch mitrechnen, dass zunächst der Heizkörper aufgeheizt werden 
muss, dann die Wände, sowie alle anderen Gegenstände im Raum. Danach die 
Luft. Das hat alles eine unterschiedliche Wärmekapazität.

Hier kannst Du also nur berechnen, wie groß die Leistung der Heizkörper 
ist, um die Luft aufzuheizen.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Henk schrieb:
> beispielsweise signalisieren lassen, wenn der Ofen kurz vorm ausgehen
> ist.

Kamera vorm Ofen mit Bilderkennung. Wenn keine Flamme mehr, ist das 
Feuer aus. Wenn die Helligkeit unter einem bestimmten Wert, ist auch 
keine Glut mehr da.

Um zu sehen, dass die Hitze zu gering ist, reicht ein Abgasthermometer.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Da fällt mir noch etwas ein.

Du kannst auch eine Heizlastberechnung nach EnEV machen (ist nicht 
schwer; ansonsten machen lassen). Da geht die Dämmung des Hauses mit 
Wärmeverlust mit ein. Danach weißt Du, wieviel kW für jeden Raum 
benötigt wird um diesen bei gegebener Außentemperatur auf eine bestimmte 
Temperatur zu halten.
Dies wird gemacht, um die für einen Raum benötigte Heizkörpergröße zu 
bestimmen.

Wenn Deine Heizung es schafft, diese Temperaturen zu halten, so hast Du 
die Leistung Deiner Heizung. Das kannst Du natürlich auch andersherum 
berechnen.
Du hast eine Außentemperatur, die Raumtemperaturen sowie die Größe der 
Heizkörper. Daraus kannst Du berechnen, wie groß die effektive Leistung 
Deiner Heizanlage ist.

Genau das ist aber das, was interessant ist. Was bringt Dir eine 
10MW-Heizung, die vor allem nach Außen heizt und die Räume nicht 
erwärmt.

Autor: Henk (Gast)
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Also benötige ich ein Abgasthermometer? Wo montiert man denn dieses? Ein 
Thermometer vor der Scheibe des Ofens reicht nicht aus?

Autor: MaWin (Gast)
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> Mich würde halt interessieren, wieviel kW mein Ofen denn
> produziert, wenn das Datenblatt des Ofens 6kW zulässt

2kW.

Die 6kW hat der Ofen, wenn er voll mit "Anmachholz" befüllt
wird und im Test des Herstellers dermassen brennt, daß die
Ofenwände glühen und die Flammen das Ofenrohr durchglühen.

Du willst einen Ofen nicht so betreiben, zumal er das nicht
lange aushält und ruck-zuck unansehnlich korrodiert.

Ein 6kW Nennleistungs-Ofen bringt bei normalem Feuer, wo
also so 2 Scheite auf der Glut früher verbrannter Scheite
vor sich hin brennen mit Flammen, die den Brennraum nutzen
bei dem in der Nachbrennkammer das Holzgas durchzündet und
ebenfalls abbrennt, so 2kW.
Einiges an Heizleistung geht auch zum Schornstein raus,
schliesslich muss die Abluft exakt ausreichend Unterdruck
"Sog" produzieren, damit exakt die Menge Frischluft angesaugt
werden kann, die der Ofen zum aufrechterhakten genau dieses
Brandes benötigt. Das ist also ein Gleichgewicht (Energieverlust
durchs Ofenrohr) und letztlich unabhängig vom Ofen.

Bei offener Terassentür ist der Ofen also effizienter (so
89%) als wenn er die Luft durch enge Ritzen ziehen muss.
Allerdings sollte man sowieso einen Ofen mit extra externer
Frischluftzufuhr haben, sonst saugt er ja kalte Luft an
und macht das Zimmer, zumindest das Nebenzimmer, kälter
als wenn er aus ist, sorgt für Zuglauft und da kalte Luft
von draussen trocken ist wird das Zimmer unangemehn trockene
Luft bekommen (unter 30% ist gesundheitsschädlich).

Wenn ich hier RICHTIG Feuer mache, schlagen die Flammen aus
dem 6m hohen Schornstein oben raus und die Luft donnert wie
bei einem Wandbrand, und das sind (geraten weil Eigenbau) 8kW.
Hast du nicht, willst du nicht.

Autor: Henk (Gast)
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Neee, das will ich tatsächlich nicht. =D Dann brauche ich nun also 
Rohranlegefühler (?) oder Sensor vor der Scheibe.

Autor: Henk (Gast)
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Nachtrag: also mit nur 2kW hat mein Ofenbetrieb hier aber auch nix zu 
tun, denn das wäre ja grad mal ein Heizlüfter und da bin ich von der 
Wärmeleistung heftig drüber.

Autor: Einhart Pape (einhart)
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Ich habe schon lange ein Thermoelement im Abgasstrom. Wenn das unter 
350° kommt, dann ist's Zeit nachzulegen.

Autor: Henk (Gast)
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Bin hier grad am messen in verschiedenen Betriebszuständen am Ofenrohr. 
Wüsste halt nicht, wo ich im IM Abgasstrom ein Thermoelement platzieren 
sollte.

Autor: Henk (Gast)
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Mist, mein Temperaturmessgerät bzw. dessen Sensor macht nur 200 Grad und 
da ist das Rohr nun bei mittlerer Befeuerung schon drüber. Da brauch ich 
also wohl etwas sehr spezielles... :-(

Autor: Martin (Gast)
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... Heizleistung von Kaminofen erfassen ...

Einfach 'mal in die Bedienungsanleitung schauen :)

Autor: Henk (Gast)
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die maximale steht auch auf dem Typenschild, wollt aber ja ursprünglich 
die momentane

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