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Stand der Technik Die Wärmespeicherindustrie in Deutschland und Europa wird von Schamott dominiert. Mit seiner Fähigkeit, Wärme aufzunehmen und die gespeicherte Energie als Strahlungswärme wieder abzugeben, ist Schamott insbesondere in Kaminöfen als Wärmespeichermaterial (HSM, Heat Storing Material) seit über einem Jahrhundert beliebt und weit verbreitet, da es kaum sinnvolle Alternativen gibt. Sowohl Produzenten als auch Verbraucher nehmen mit der Nutzung von Schamott jedoch erhebliche Nachteile in Kauf. Ton, der Hauptbestandteil des keramischen Schamotts, wird im Verlauf der Herstellung von Schamott bei 1500°C gebrannt, dann wieder grob zerkleinert, in Form gegossen, verdichtet und bei 1250°C erneut gebrannt. Das ist nicht nur teuer, zeitaufwändig und energieintensiv, sondern aufgrund des hohen CO2-Ausstoßes auch stark umweltbelastend. Beim Verarbeiten wird pro kg Rohstoff etwa 1,5 kg an schädlichem CO2 frei, was bei mehr als 200.000 Tonnen Schamott, der laut aktuellen Statistiken jährlich im Ofenbau verwendet wird, zu über 300.000 Tonnen vermeidbarem CO2-Ausstoß und über einer Terra-Watt-Stunde unnötig verbrauchter Energie führt.
In handelsüblichen Kaminöfen findet Schamott als Verkleidung der Brennkammer und auch als wärmespeichernde Ummantelung, vor allem auf Grund seiner langen Tradition und Mangel an sinnvollen Alternativen weiterhin breite Verwendung, obwohl damit gravierende Nachteile in Kauf genommen werden. Als Speicher wird auch gerne Speckstein angeboten, weil dieser Wärme sehr schnell aufnimmt und der Ofen beim Kunden auch schnell "Wohlfühlwärme" abgibt. Speckstein kann Wärme aus gleichem Grund leider aber auch nicht speichern. Daneben wird auch mit Schamott-Speckstein-Mischungen und Schamott-Graphit-Mischungen versucht die niedrige Wärmeleitzahl von Schamott zu erhöhen, was aber, wie bei Speckstein, aufgrund der unverändert niedrigen Wärmekapazität nur zu einer noch schnelleren Wärmeabgabe führt. |
Nachteile von Schamott
Vorteile von EcoMagHSM
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EcoMagHSM Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Forschungs- und Entwicklungs-Projekt wurde mittlerweile erfolgreich beendet. Damit können mit dem neuen Material ab sofort europaweit verbesserte, günstigere und energiesparende Heiz- und Speichersysteme errichtet werden.
Wegen der deutlich höheren Wärmekapazität nimmt EcoMagHSM Wärme erheblich effizienter auf als alle geprüften Schamott-Mischungen, d.h. die Vergleichstemperaturen in der Abkühlphase liegen bei EcoMagHSM mindestens 20-30% über denen von Schamott.
Der direkte Vergleich der Länge der Entladephase von
EcoMagHSM und den Original-Speichermodulen aus Schamott und Speckstein, zeigt
eine um i.M. 30% verlängerte Entladephase bei identischen
Versuchsparametern. Das neue ökologische Speichermaterial hat gegenüber
Schamott - und auch Speckstein - weitere Vorteile :
*** Hier zeigten auch schwerere Materialien keine besseren
Werte, weil sich die zugeführte Wärmemenge in der grösseren Masse auf
niedrigem Temperatur-Niveau verteilt, so nur wenig zur Raumbeheizung beitragen
kann und durch den Kamin abgeführt wird (die Brennraumzuluftschieber sind nie
dicht). Eine Erhöhung der Rohdichte/Masse bei Schamott brachte
in allen Versuchsreihen bei Schamott praktisch auch deshalb keinen Vorteil, weil Schamotte
generell in der Wärmeaufnahme zu träge und unflexibel
(Strömungsgeschwindigkeiten) sind. Damit ist der Gewichtsvorteil (bis zu 60%
je nach Rezeptur) von EcoMagHSM auch gegenüber extrem schweren Schamotten erheblich, da EcoMag anders als Speckstein/Schamott ein ideal ausgewogenes
Verhältnis von Wärmekapazität und dazu passender Wärmeleitfähigkeit besitzt.
Im Diagramm links zeigt die rote EcoMag-Kurve einen um über
30% leichteren Speicherstein (99B), der deshalb eine höhere Temperatur
erreicht und sein deutlich niedrigeres Gewicht/Volumen dennoch gegenüber dem
Original-Speicher aus Schamott überkompensieren kann. Das Diagramm zeigt auch, dass der Temperaturverlauf von
EcoMagHSM, trotz eines niedrigeren max. Temperaturniveaus frühzeitig den
Temperaturverlauf der Schamott-Speichersteine überschneidet, da die
Kerntemperatur der Schamott-Speichersteine, aufgrund der niedrigeren
spezifischen Wärmekapazität und der damit verbundenen geringeren gespeicherten
Wärmeenergie pro Kelvin, schneller sinkt. Die größere Wärmespeicherkapazität
der EcoMagHSM-Steine ist gegenüber den Schamott-Steinen, soviel höher, dass
die ebenfalls höhere Wärmeleitzahl und eine damit einhergehende schnellere
Wärmeabgabe, überkompensiert werden kann. EcoMag Demonstrator ][ Die konventionellen Öfen mit Schamott-Speicher sind in Anbetracht der modernen Lebensumstände aufgrund extremer Trägheit (Aufheizzeit 8 h) nicht mehr zeitgemäß. Gewünscht werden heutzutage umweltschonende Öfen mit geringer Aufheizzeit von weniger als 2 h und deutlich längerer Abkühlzeit (z.B. Wärmeabgabe durch EcoMagHSM um mind. 20-30% verlängert). Das neue Wärmespeichermaterial kann
nicht nur die ökologischen und sozialen Aspekte befriedigen, sondern auch die
ökonomischen Ansprüche erfüllen, da es
30% effizienter in der
Wärmespeicherung und gleichzeitig mindestens 30%
günstiger in der Herstellung ist. Darüber hinaus ist es bei
vergleichbarer Druckfestigkeit i.M. 30% leichter
und somit günstiger im Transport und auch ideal für Renovierungen und
Sanierungen von Altbauten.
Der
Brennraum
des neuen EcoMag-Kombiofens - Demonstrator II - erhält
vorgewärmte Verbrennungsluft
über einen Schlitz an der Rückwand des Ofens. Die Rauchgase werden
durch eine EcoMagHSM-Prallplatte
umgelenkt, was den Verbrennungsvorgang deutlich begünstigt, und
passieren dann erst noch den Nachheizkasten,
bevor sie in den Kamin gelangen. Dabei wird die von Brenner und Nachheizkasten
erhitzte Konvektionsluft durch das
Hypokausten-System aus EcoMagHSM-Speichersteinen
geführt und heizt auch dieses schnell auf :
Der hier dargestellte
Kombi-Ofen wurde täglich max. 2 Stunden mit ca. 10kg Holz angeheizt. Seine
Temperatur blieb bis zum nächsten Anheizen - also 22 Stunden - mind. 10°C über
Raumtemperatur.
EcoMagHSM (Test-Produktion)
Beim aktuellen EcoMagHSM Stein kompensiert EcoMagHSM die Differenz der Speichermasse - der Schamott Stein ist ca. 25% schwerer - mit seiner höheren Wärmekapazität und kann auch in diesem speziellen Fall mit deutlich weniger Speichermasse vergleichbare Wärmespeichereigenschaften realisieren. Bei identischer Masse übertrifft der EcoMagHSM den deutlich schwereren Schamott Stein bei der Wärmespeicherung wieder um ca. 30% (s.a.: spez. Wärmekapazität + Rohdichte + Masse).
*** Die höhere Rohdichte/Masse beim Schamott bringt dem Schamottstein auch hier praktisch keinen Vorteil. Die Oberflächen-Temperatur von EcoMagHSM steigt in der Anheizphase aufgrund der höheren Wärmekapazität (s. Grafik oben) langsamer, weil die Wärme erst nach innen in das deutlich grössere Wärmereservoir geleitet wird.
Anders als Schamotte besitzt EcoMagHSM ein ausgewogenes Verhältnis von Wärmekapazität und dazu passender Wärmeleitfähigkeit. Deshalb nimmt EcoMagHSM Wärme auch effizienter auf als alle vom IBP geprüften Schamottmischungen. Die 30% höhere Wärmeleitfähigkeit ermöglicht ein schnelles Befüllen des Speichers. Zusammen mit der um 30% höheren Wärmekapazität wird durch den effizienten Wärmetransport in das Material dessen Oberflächen-Temperatur niedrig gehalten. Die geringere Oberflächen-Temperatur beschleunigt die Wärmeaufnahme und führt auch damit zur höheren EcoMagHSM Kerntemperatur. In der Abkühlphase verhindert das zur Raumtemperatur flachere Temperaturgefälle eine verfrühte (s. Aufheizphase HBO+) bzw. zu schnelle Wärmeabgabe. EcoMagHSM unterschreitet die Grenztemperatur deshalb auch um 30% später.
Typische Kunden für das Endergebnis des Projektes, also für das wärmespeichernde, hitzeresistente Material sind Firmen, die wärmespeichernde Materialien herstellen, Produkte bauen und/oder deren Speichereigenschaften verwerten. Für diesen Markt sind preisgünstige, schadstofffreie und immissionsminimierte Produkte auf der Basis einer energiesparenden und CO2-emissionsarmen Technologie nahezu nicht vorhanden. Um die Transportstrecken zum jeweiligen Einbau-/Verbrauchsort und damit auch die Frachtkosten zu minimieren, kann das Material auch EU-weit von bereits etablierten Herstellern mit Lizenz produziert und verarbeitet werden. Damit würde es dezentral ohne lange Transportwege mit durchgängig positiver Ökobilanz hergestellt. Das flexible Herstellungsverfahren ist gleichermaßen für industrielle Sektoren geeignet und steht für verschiedenste Typen von Heiz- und Speichersystemen zur Verfügung. Hierzu zählen auch elektrische Raumspeicherheizer und Solarthermiespeicher. Unser Material mit der positiven Kombination von ökonomischen und ökologischen Vorteilen kann damit ab sofort im Portfolio der etablierten Hersteller als zusätzliche Alternative zu den erheblich teureren Schamott-Gießmörteln angeboten werden. Der Herstellungspreis des EcoMagHSM-Mörtel wird von aktuellen Rohstoffpreisen und Produktions- und Lizenzart beeinflusst. Die Lizensierung verringert den Einkaufspreis durch direkten Bezug der Rohstoffe.
EcoMagHSM kann auch bei individueller Formgebung und Kleinserien zu einem sehr günstigen Preis von kleinen Industrie-, Ofen- und Heizungsbetrieben ohne grösseren Maschinenaufwand regional hergestellt und verarbeitet werden. Da ein emissionsarm selbstproduzierter Wärme-Speicher aus EcoMagHSM-Mörtel, weder nachgepresst noch gebrannt werden muss, kann er auch mit Importen aus den bekannten Billiglohnländern konkurrieren. | EMERGENZ | SYNERGIE | "Das
Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile" Bei Interesse können Sie sich gerne an uns wenden. Kontakt
EcoMag
Südring 2 - 85457 Wörth - Germany
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EcoMagHSM Mörtel ist ein ungeformtes wärmespeicherndes Erzeugnis und kein Fertig- oder Bau-Produkt. Die Masse enthält keine nach der AstVO kennzeichnungspflichtigen gefährlichen Arbeitsstoffe, d.h. EcoMagHSM Mörtel ist u.E. auch nicht zertifizierungspflichtig nach BauPVO/Bauproduktengesetz oder nach BauPG/Bauregelliste. Es gelten die AGB der EcoMag GmbH. Unsere Produkte sind ausschließlich zur Verwendung bei beruflichen, gewerblichen oder selbstständigen Tätigkeiten (§ 14 BGB) in Forschung, Industrie, Handel, Handwerk und Gewerbe und nicht für Verbraucher (§ 13 BGB) bestimmt.
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EcoMag® is registered trademark and working-title for our new MagnesiaHSM research and development project since 2015. All other trademarks, trade names or company names referenced herein are used for identification only and are the property of their respective owners. All Rights reserved. Please send your questions about EcoMag® only to : WebMaster@EcoMagHSM.eu Copyright's © - EcoMagHSM can replace the traditionally for heat storage used chamotte. All trademarks, trade names or company names referenced herein are used for identification only and are the property of their respective owners. All Rights reserved. The raw materials of EcoMagHSM are available in every EU country and are naturally occurring in 11 EU countries as well. Content : EcoMag, EcoMagHSM, EcoMagFIRE, Schamott, Chamotte, Ofen, Kamin, Kachelofen, Kaminofen, Heizkamin, Pellet, EU, ZIM, Eco, Innovation, Stove, Tiled, Tiled Stove, Kiln, Oven, Schamottersatz, ... |