DE8529355U1

DE8529355U1 - Heat exchangers for obtaining heat from flue gases

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Publication number: DE8529355U1
Application number: DE19858529355
Authority: DE
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Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1985-11-28

Description

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Heat exchangers for obtaining heat from flue gases

Die Neuerung betrifft einen Wärmetauscher für die Wärmege-¹ •innung aus Rauchgasen, insbesondere von mit Brennstoff betriebenen Heizeinrichtungen, mit Kanälen für die Führung des fcaüchgases und eines die Wärme des Rauchgases wenigstens teilweise aufnehmenden Warmetransportfluids.The innovation relates to a heat exchanger for Wärmege- ¹ • guild from flue gases, in particular with fuel-powered heating devices, with channels for guiding the fcaüchgases and a heat of the flue gas at least partly receiving heat transport fluid.

Härmetauscher dieser Art sind bekannt und werden vor allem in Verbindung mit neueren Heizeinrichtungen eingesetzt, wo- |>ei der Wärmetauscher z.B. in einen Heizkessel integriert ist oder, wie dies meist der Fall ist, als eigene Baueinheit im Verlauf des Rauchgaszuges unmittelbar an die Heizeinrichtung angeschlossen ist.Heat exchangers of this type are known and are mainly used Used in connection with newer heating devices, where the heat exchanger is e.g. integrated in a boiler is or, as is usually the case, as a separate structural unit is directly connected to the heating device in the course of the flue gas flue.

•achtteilig ist bei derartigen Wärmetauschern, daß eine Nachtüstung bereits vorhandener Heizeinrichtungen hiermit nicht <>der nur mit großem Aufwand möglich ist. Dies liegt daran, 4läß Heizeinrichtungen im allgemeinen platzsparend und auf #ngstem Raum untergebracht sind, was dazu führt, daß z.B. fcauliche Veränderungen, eine Versetzung der bestehenden Heizeinrichtung und umfassende Änderungen an der zugehörigen Installation erforderlich werden, wenn ein Wärmetauscher der oben angegebenen Art nachträglich eingebaut werden soll.• There are eight parts with such heat exchangers that retrofitting Existing heating devices hereby not <> which is only possible with great effort. This is because 4läß heating devices in general space-saving and on # are housed in a fearful space, which leads to e.g. fcaual changes, a relocation of the existing heating system and extensive changes to the associated one Installation required if a heat exchanger of the type specified above is retrofitted shall be.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es bei einer Abkühlung der Rauchgase unter eine bestimmte Temperatur zuAnother disadvantage is that it increases when the flue gases cool below a certain temperature

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einer Versottung des Schornsteins kömmt. Dies führt mit der Zeit zu erheblichen Schäden am Schornstein und am angrenzenden Mauerwerk.a sooting of the chimney comes. This leads with significant damage to the chimney and the adjacent masonry.

Bs stellt sich daher die Aufgabe, einen Wärmetauscher der j eingangs genannten Art zu schaffen, der die angeführtenBs is therefore the task of a heat exchanger j to create the type mentioned at the beginning, which the listed

Nachteile vermeidet und der insbesondere eine Nachrüstung bestehender Heizeinficntungen mit geringem Aufwand erlaubtAvoids disadvantages and, in particular, allows existing Heizeinficntungen to be retrofitted with little effort

und der eine Schornsteinversottung ausschließt.and which excludes chimney soot.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt neuerungsgemäß durch einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art, der ein das obere Ende des Abgasschornsteins für die Rauchgase der Heizeinrichtung bildender Auf- bzw. Einsatz ist, bei dem der Kanal für die Führung des Rauchgases ein im wesentlichen vertikal verlaufendes Rohrstück ist, und wobei der Kanal für die Führung des Wärmetransportfluids eine in wärmeleitendem Kontakt mit dem Rohrstück außen an diesem angebrachte Rohrschlange ist.The solution to this problem is achieved according to the invention by a heat exchanger of the type mentioned above, which is a top or insert forming the upper end of the exhaust chimney for the flue gases of the heating device, in which the channel for guiding the flue gas is a substantially vertically extending pipe section, and wherein the channel for guiding the heat transport fluid is in thermally conductive contact with the pipe section on the outside this is attached pipe coil.

Durch die Neuerung wird erreicht, daß für den Einbau des Wärmetauschers keine baulichen Veränderungen oder sonstigen Maßnahmen größeren Umfanges erforderlich sind. Der Wärmetauscher ist lediglich entsprechend den Maßen des Schornsteins, auf den er gesetzt werden soll, auszuwählen, auf das Ende des Schornsteins aufzusetzen bzw. in dieses einzusetzen und dort zu verankern. Darüber hinaus sind lediglich noch je eine Vorlauf- und Rücklaufleitung für das Wärmetransportfluid zu installieren und mit der vor-The innovation ensures that no structural changes or other changes are required for the installation of the heat exchanger Large-scale measures are required. The heat exchanger is only according to the dimensions of the Chimney on which it is to be placed, to be placed on or in the end of the chimney to be used and anchored there. In addition, there are only one flow and return lines for each to install the heat transfer fluid and to

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handenen Heizeinrichtung zu verbinden. Dabei kann der Wärmetauscher z.B. in den Kreislauf eines Kessels zur Wasseründ/oder Lufterhitzung eingeschaltet oder von der Sole eines Wärmepumpenkreislaufs durchströmt sein. Ein Weiterer Vorteil ist, daß die Rauchgase erst nach dem Durchströmen des Schornsteins abgekühlt werden, wodurch dessen Versottung sicher verhindert wird.to connect existing heating device. The heat exchanger can E.g. switched into the circuit of a boiler for water and / or air heating or from the brine of a Be flowed through the heat pump circuit. Another advantage is that the flue gases are only cooled down after flowing through the chimney, causing it to soot is safely prevented.

I Zürn Schütz gegen einen unerwünschten Wärmeverlust nachI Zürn Schütz against unwanted heat loss

¹J außen und zur Erzielung einer noch weitergehenden Aus- ¹ J outside and to achieve an even more extensive

I nutzung der Rauchgaswärme ist vorgesehen, daß das Rohr-I use of the flue gas heat is provided that the pipe

i| stück mit der Rohrschlange für das erste Wärmetransport-i | piece with the pipe coil for the first heat transport

I fluid unter Ausbildung eines Spaltraumes von einem Außen-I fluid with the formation of a gap from an external

I mantel umgeben ist und daß der so gebildete Spaltraum mitI coat is surrounded and that the gap formed in this way with

Jf mindestens je einer Vor- und einer Rücklaufleitung für einJf at least one supply and one return line for one

I zweites Wärmetransportfluid, vorzugsweise Luft, verbundenI second heat transport fluid, preferably air, connected

|i ist. Die so erwärmte, als zweites Wärmetransportflüid fuh-| i is. The heated as a second heat transfer fluid

I gierende Luft kann unmittelbar zu Raumheizungszwecken ver-Igneous air can be used directly for space heating purposes.

"I wendet werden, sie kann als vorgewärmte Zuluft zu einer"I can be used as preheated supply air to a

e Luftaufheizeinrichtung geleitet werden oder sie kann auche air heating device are passed or it can also

als Wärmequelle einer Wärmepumpe mit Luftwärmetauscher zugeführt werden.be supplied as a heat source to a heat pump with an air heat exchanger.

Da bei einem weitgehenden Wärmeentzug zumindest ein Teil der Rauchgase kondensiert, ist wenigstens eine im Inneren des Rohrstückes in dessen unterem Teil angeordnete Kondensatsammelrinne, ein am tiefsten Punkt der Rinne angeschlossenes Kondensatableitungsrohr und ein am anderen Ende des Kondensatableitungsrohres angeschlossener Kon-Since at least some of the flue gases condense in the event of extensive heat extraction, at least one is inside of the pipe section in its lower part arranged condensate collecting channel, one condensate drain pipe connected to the lowest point of the gutter and one to the other At the end of the condensate drainage pipe

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densat-Sammel- und/oder Neutralisationsbehälter vorgesehen. Hierdurch wird eine Versottung des Schornsteins sicher vermieden und außerdem wird durch Verringerung der Abgasmenge und Sammlung bzw. Neutralisation des Kondensats eine deutlich verminderte ümweBelastung durch Rauchgase erreicht.densat collection and / or neutralization tank provided. This reliably prevents sooting of the chimney and also reduces the amount of exhaust gas and collection or neutralization of the condensate significantly reduces the pollution caused by smoke gases.

Um eine möglichst große Wärmeaustauschfläche bei geringer Bauhöhe zu erreichen, ist vorgesehen, daß mit der Rohrschlange fluidseitig in Verbindung stehende Wärmetauschrohre quer durch das Innere des die Führung für das Rauchgas bildende Rohrstückes verlaufen. Ziim Schutz gegen die aggressiven Rauchgase und um auch die Wärmeabgabe an das zweite Wärmetransportfluid ?u effektivieren, sind zweckmäßig jeweils eines oder mehrere der quer durch das Rohrstück verlaufenden Wärmetauschrohre unter wärmeleitendem Kontakt von mit dem Spaltraum luftseitig in Verbindung stehenden, etwa vertikal oder leicht geneigt angeordnetenIn order to have the largest possible heat exchange surface at low To achieve overall height, it is provided that heat exchange tubes which are in communication with the tube coil on the fluid side run transversely through the interior of the pipe section forming the guide for the flue gas. Ziim protection against the aggressive flue gases and also to make the heat dissipation to the second heat transfer fluid more effective are expedient in each case one or more of the heat exchange tubes running transversely through the pipe section under thermally conductive Contact with the gap on the air side in connection, arranged approximately vertically or slightly inclined

Wärmetauschtaschen umgeben. Dabei steigen vorteilhaft die Wärmetauschrohre bzw. -taschen in Strömungsrichtung des darin geführten Fluids an, um innerhalb des Wärmetauschers eine von der Thermik unterstützte Strömung der Wärmetransportfluide zu erreichen.Surrounded by heat exchanger pockets. The heat exchange tubes or pockets advantageously rise in the flow direction of the fluids guided therein to a flow of the heat transport fluids supported by the thermal within the heat exchanger to reach.

Ein weiteres Mittel zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche bei Verringerung der -. .vroße besteht darin, daß auf der Innenseite des Rohrstückes und auf der Außenseite der WärmetäUächtäschen öberflächenvergrößernde Lamellen angeordnet sind. Dabei können die Lamellen sowohl in Stifömungsridhtung der Rauchgase als auch quer dazu angeordnetAnother means of increasing the heat exchange area while reducing the -. .great is that on the inside of the pipe section and on the outside of the heat exchangers, surface-enlarging fins are arranged. The lamellas can be used in stifömungsridhtung the flue gases as well as arranged across it

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sein. Bei der ersten Anordnung wird der Zug des Schornsteins am wenigsten vermindert, während bei der zweiten Anordnung durch Verwirbelung der Rauchgase ein besonders intensiver Wärmeaustausch erzielt wird.be. The first arrangement reduces the draft of the chimney the least, while the second Arrangement by swirling the flue gases a particularly intensive heat exchange is achieved.

Zur Vereinfachung der erforderlichen LeitungsinstalL?>tion und zugleich 2ur Vermeidung von Wärmeverlusten auf dem Leitungsweg sind die Vor- und/oder Rücklaufleitungen der Wärmetransprotfluide vorteilhaft in wärmeleitendam Kontakt zum Schornstein in diesem oder diesen wenigstens teilweise umgebend geführt.To simplify the necessary line installation and at the same time to avoid heat loss on the The flow and / or return lines of the heat transfer fluids are advantageously in thermally conductive contact led to the chimney in this or this at least partially surrounding it.

Für den Fall, daß der Zug des Schornsteins infolge des Wärmetauscher-Aufsatzes nicht mehr ausreichend groß ist, ist zweckmäßig in dem Rohrstück ein das nichtkondensierte Rest-Rauchgas abfördernder Ventilator angeordnet.In the event that the draft of the chimney is no longer sufficient due to the heat exchanger attachment, a ventilator which removes the non-condensed residual flue gas is expediently arranged in the pipe section.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Neuerung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:A preferred embodiment of the innovation is explained in more detail below with reference to a drawing. Show it in detail:

Figur 1 einen neuerungsgemäßen Wärmetauscher sowie den oberen Teil eines Schornsteins im Vertikalschnitt undFigure 1 shows a heat exchanger according to the innovation and the upper part of a chimney in vertical section and

Figur¹ 2 den Wärmetauscher im Querschnitt entlang der Linie Ii - Il in Figur 1.FIG. ¹ 2 shows the heat exchanger in cross section along the line II-II in FIG.

Wie die Figur Zeigt/ ist der neuerungsgemäße WärmetauscherAs the figure shows / is the heat exchanger according to the innovation

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als Aufsatz auf das obere Ende eines Schornsteins 2 aufgesetzt, durch dessen Innenraum 21 heiße Rauchgase nach oben steigen. Der Aufsatz 1 besteht im wesentlichen aus einem vertikal verlaufenden, eine Fortsetzung des Innenraums 21 des Schornsteins 2 bildenden Rohrstück 11, das auf seiner Außenseite eine Rohrschlange 3 zur Führung eines ersten Warmetransportfluids trägt. Das Rohrstück 11 und die Rohrschlange 3 sind auf ihrer Außenseite von einem Mantel 12 umgeben, wodurch ein Spaltraum 13 gebildet wird, der zur Führung eines zweiten Warmetransportfluids, vorzugsweise Luft, dient. Die Zu- und Abfuhr der Warmetransportfluide erfolgt durch Vor- und Rücklaufrohre 32 und 31 bzw. 15 und 1ö, die mit der Rohrschlange 3 bzw. dem Spaltraum 13 verbunden sind. Zur Vereinfachung der Installation und zur Vermeidung von Wärmeverlusten sind diese Rohre 32, 31, 15 und 16 zweckmäßig im Inneren 21 des Schornsteine 2 geführt, wobei sie dort mehrfach auf und ab laufen können. Im Innenraum des Rohrstückes 11 sind quer durch dieses verlaufend Wärmetauschrohre 3¹ angeordnet, die mit der Rohrschlange fluidseitig in Verbindung stehen. Die Wärmetauschrohre 3' sind unter wärmeleitendem Kontakt von im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Wärmetauschtaschen 4 umgeben, die somit ebenfalls quer durch den Innenraum 10 des Rohrstückes 11 verlaufen. Die Wärmetauschtaschen weisen relativ große, vertikal verlaufende Außenflächen auf und sind an ihrem oberen und unterem Ende jeweils strömungsgünstig ausgeformt. Der nicht von den WärmetauaichfOhren 3' eingenommene Innenraum 43 der Wärmetauschtaschen 4 ist luftseitig mitplaced as an attachment on the upper end of a chimney 2, through the interior 21 hot flue gases rise upwards. The attachment 1 consists essentially of a vertically extending pipe section 11 which forms a continuation of the interior 21 of the chimney 2 and which carries on its outside a pipe coil 3 for guiding a first heat transport fluid. The pipe section 11 and the pipe coil 3 are surrounded on their outside by a jacket 12, as a result of which a gap 13 is formed which is used to guide a second heat transport fluid, preferably air. The supply and discharge of the heat transport fluids takes place through supply and return pipes 32 and 31 or 15 and 10, which are connected to the pipe coil 3 and the gap 13. To simplify the installation and to avoid heat losses, these pipes 32, 31, 15 and 16 are expediently guided in the interior 21 of the chimney 2, where they can run up and down several times. In the interior of the pipe section 11, heat exchange pipes 3 ¹ are arranged running transversely through it and are connected to the pipe coil on the fluid side. The heat exchange tubes 3 ′ are surrounded, with heat-conducting contact, by two heat exchange pockets 4 in the exemplary embodiment shown, which thus likewise run transversely through the interior 10 of the pipe section 11. The heat exchanger pockets have relatively large, vertically extending outer surfaces and are each shaped in a flow-favorable manner at their upper and lower ends. The interior space 43 of the heat exchanger pockets 4 that is not occupied by the heat exchange pipes 3 'is on the air side with

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dem Spaltraum 13 zwischen dem Rohrstück 11 und der Ummantelung 12 verbunden und dient zur Führung und Erwärmung des zweiten Wärmetransportfluids. Zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche sind in Strömungsrichtung der Rauchgase verlaufende Lamellen 14 bzw. 41 an der Innenseite des Rohrstückes 11 bzw. an der Außenseite der Wärmetauschtaschen 4 angebracht. Auf den aufeinander zu weisenden Flächen der beiden Wärmetauschtaschen 4 sind als Seispiel für eine zweite Ausführungsmöglichkeit Lamellen 42 quer zur Strömungsrichtung unc. teilweise ineinander greifend angeordnet. Hierdurch wird der Rauchgasstrom zu einem mäandeycrierenden Verlauf gezwungen, was eine Wirbelbildung und damit intensive Wärmeabgabe an die querstehenden Lamellen 42 ergibt. Zum Ausgleich der Zugverminderung des Schornsteins durch den Aufsatz ist in dessen oberem Teil 17 ein Ventilator 6 angebracht, der über einen Motor 61 angetrieben wird und die Restrauchgase aus dem Aufsatz herausfördert. Im unteren Teil des Wärmetauschers 1 ist eine umlaufende Kondensat-Sammelrinne 5 angeordnet, die von den Wänden des Wärmetauschers abtropfendes Rauchgas-Kondensat auffängt und durch eine Abführleitung 51 zu einem Kondensat-Sammelund/od2r Neutralisationsbehälter (nicht dargestellt) führt. Weiterhin sind am unteren Teil des Wärmetauschers 1 die angeschlossenen Vor- bzw. Rücklaufleitungen 15 und 16 für das zweite Wärmetransportfluid zu erkenmn, die zur Vereinfachung der Installation und zur Vermeidung von Wärmeverlüöten innerhalb des Schornsteins 2 in dessert Innenraum 21 geführt sind.the gap 13 between the pipe section 11 and the casing 12 connected and is used to guide and heat the second heat transport fluid. To enlarge the The heat exchange surface are fins 14 and 41 on the inside of the flue gases running in the direction of flow Pipe section 11 or on the outside of the heat exchanger pockets 4 attached. On the mutually facing surfaces of the two heat exchanger pockets 4 are shown as examples for a second possible embodiment, lamellae 42 transverse to the direction of flow unc. partially interlocking arranged. As a result, the flue gas flow is forced into a meandering course, which creates a vortex and thus intensive heat dissipation to the transverse slats 42 results. To compensate for the draft reduction of the chimney by the essay is in the upper part 17 a Fan 6 attached, which is driven by a motor 61 and conveys the residual smoke gases out of the attachment. In the lower part of the heat exchanger 1, a circumferential condensate collecting channel 5 is arranged, which from the walls of the The heat exchanger collects dripping flue gas condensate and through a discharge line 51 to a condensate collecting and / od2r Neutralization tank (not shown) leads. Furthermore, the connected to the lower part of the heat exchanger 1 To see flow and return lines 15 and 16 for the second heat transfer fluid, for simplification the installation and to avoid heat soldering are guided within the chimney 2 in dessert interior 21.

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Figur 2 zeigt den Wärmetauscher 1 im Querschnitt entlang der Linie II - II in Figur 1 * Deutlich zu erkennen ist die Rohrschlange 3, die in ihren Abschnitten 3' durch den ihnenraum 43 deif beiden Wäfmetauschtaschen 4 geführt ist. Das die Rohrschlange 3 haltende, vertikal verlaufende Rohrstück 11 ist in seinem Querschnitt dem Rechteckquerschnitt des Schornsteins angepaßt. Auf seinen vom Rauchgas überstrichenen Flächen trägt es im Querschnitt als Winkel ausgebildete Lamellen 14, die sich in gleicher Form als Lamellen 41 auf den gegenüberliegenden Flächen der Wärmetäüschtaschen 4 wiederfinden. Die beiden aufeinander zu weisenden Außenflächen der beiden Warmetauschtaschen 4 weisen dagegen die bereits vorher beschriebenen qüeifgestellten, ineinander ragenden Lamellen 42 auf. Den äußeren Abschluß des Wärmetauschers 1 bildet die Ummantelung 12, die mit dem Rohrstück 11 den Spaltraüm 13 bildet.Figure 2 shows the heat exchanger 1 in cross section the line II - II in Figure 1 * can be clearly seen the coil 3, which in its sections 3 'through the They room 43 deif two Wäfmetauschaschen 4 is performed. The vertically extending pipe section 11 holding the pipe coil 3 is of the rectangular cross section in its cross section adapted to the chimney. On its surfaces swept by the flue gas, it has a cross-section designed as an angle Slats 14, which are in the same shape as slats 41 on the opposite surfaces of the heat pockets 4 find again. The two outer surfaces of the two heat exchange pockets 4, which face one another, point on the other hand those already described above, into one another protruding lamellae 42. The outer closure of the heat exchanger 1 forms the jacket 12, which is connected to the Pipe section 11 forms the gap 13.

Claims

Protection claims

1. Heat exchangers for extracting heat from flue gases, in particular of fuel-operated heating devices, with channels for the management of the smoke gas and one of the Heat of the flue gas absorbing heat transport fluid,

characterized in that the heat exchanger (1) has a ■ The upper end of the flue gas chimney (2) for the flue gases the heating device forming up or insert is that the channel (10) for the guidance of the flue gas in essentially vertically extending Robrstück (11), and that the channel for the guidance of the heat transfer fluid oine in thermally conductive contact with the pipe section (11) outside is attached to this pipe coil (3).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipe section (11) with the pipe coil (3) for the first Heat transfer fluid is surrounded by an outer jacket (12) with the formation of a gap (13) and that the so formed Gap (13) with at least one feed and one return line (15, 16) for a second heat transport luid, preferably air.

3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized by at least one inside the pipe section (11) in its lower part arranged condensate collecting channel (5) / a condensate drainage pipe connected to the lowest point of the channel (5) (51) and a condensate drain closed at the other end of the condensate discharge pipe (51)

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Collection and / or neutralization container.

4. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that that with the coil (3) on the fluid side connected heat exchange tubes (3 ') across the Inside of the pipe section (11) forming the guide for the flue gas run.

5. Heat exchanger according to claims 1 to 4, characterized in that that in each case one or more of the transversely running through the pipe section (11) heat exchange pipes (3 ') under thermally conductive Contact with the gap (13) connected on the air side, arranged approximately vertically or slightly inclined Heat exchange pockets (4) are surrounded.

6. Heat exchanger according to claims 1 to 5, characterized in that the heat exchange tubes (3 ¹ ) or pockets (4) rise in the flow direction of the fluid guided therein.

7. Heat exchanger according to claims 1 to 6, characterized in that that on the inside of the pipe section (11) and on the outside of the heat exchanger pockets (4) surface-enlarging Lamellae (14, 41, 42) are arranged.

8. Heat exchanger according to claims 1 to 7, characterized in that that the supply and / or return lines (15, 16;

31, 32) of the heat transport fluids in thermally conductive contact to the chimney (2) in this or at least part of this » e are guided around.

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9. WarinefctiUuCher according to claims 1 bit ü, aaciurmi cjeKermaeichnefe / that in the HoftrstUcK (11) a ύαυ, not itondenn-based residual Kauchyas requesting fan (6) is arranged.