EP3096093A1 - Heizgerät - Google Patents

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EP3096093A1
EP3096093A1 EP16168731.4A EP16168731A EP3096093A1 EP 3096093 A1 EP3096093 A1 EP 3096093A1 EP 16168731 A EP16168731 A EP 16168731A EP 3096093 A1 EP3096093 A1 EP 3096093A1
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EP
European Patent Office
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heat transfer
exhaust gas
heater according
gas flue
combustion chamber
Prior art date
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EP16168731.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3096093B1 (de
Inventor
Norbert Volkmann
Ulas Sahin
Denis Lange
Alexander Guhl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Viessmann Werke GmbH and Co KG
Original Assignee
Viessmann Werke GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F24H1/28—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes
    • F24H1/287—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes with the fire tubes arranged in line with the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • F24H9/001—Guiding means
    • F24H9/0026—Guiding means in combustion gas channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/04—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of sheet metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0024—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for combustion apparatus, e.g. for boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/10—Secondary fins, e.g. projections or recesses on main fins

Definitions

  • the invention relates to a heater according to the preamble of patent claim 1.
  • a heater of the type mentioned is from the patent document EP 0 632 239 A1 known.
  • This heater consists of a combustion chamber and a trained to conduct hot, generated in the combustion chamber flue gas flue gas, which has an inlet region and an outlet region and is connected to the combustion chamber via the inlet region and wherein in the hot gas to heat transfer from the hot exhaust gas to the Schugaszug spaced from each other, a wall thickness having heat transfer ribs are arranged.
  • These heat exchanger fins which may be formed, for example, as an aluminum extruded profile or also from a folded sheet metal, extend in cross section unchanged from the inlet region to the outlet region.
  • the Schugaszug itself is surrounded outside in a known manner by the heater flowing through the heating circuit water.
  • the invention has for its object to improve a heater of the type mentioned.
  • a heater is to be created with a further improved heat transfer in the field of Schushippes from the exhaust gas to the Schunikwaser.
  • the wall thickness of the heat transfer ribs and / or the distances of the heat transfer ribs from one another are greater than those on the outlet region side.
  • the solution according to the invention is thus characterized by the fact that structural measures are taken on the heating flue, which take into account a cooling off between the inlet and outlet area exhaust gas flow.
  • a thicker-walled heat transfer rib is optionally used than at the exit region and / or with regard to the larger gas volume at higher temperatures at the inlet region a greater distance between the heat transfer rib than at the exit region selected.
  • the heater shown in the figures consists in a conventional manner of a combustion chamber 1 and a trained to guide hot, formed in the combustion chamber 1 with a not-shown burner exhaust gas flue 2, wherein it has an inlet region 2.1 and an outlet region 2.2 and is connected to the combustion chamber 1 via the inlet region 2.1 and wherein in the heating gas 2 for heat transfer from the hot exhaust gas to the heating flue 2 spaced apart, a wall thickness having heat transfer ribs 3 are arranged of a metallic material ,
  • the combustion chamber 1 is connected to a plurality of (here four) heating gas trains 2 through which the exhaust gas flows.
  • the Schugaszug 2 itself has in this case a (approximately) rectangular cross-sectional area with a length and a width, wherein the length corresponds to a multiple of the width.
  • the heating gas 2 is formed connected via the outlet region 2.2 with an exhaust gas collecting chamber 4.
  • the combustion chamber 1 is arranged above the heating gas train 2 and this above the exhaust gas collecting chamber 4.
  • the exhaust gas collection chamber 4 is in turn in a known manner (and therefore not shown separately) connected to a chimney of a building or the like.
  • FIG. 2 shows the still relatively thick-walled and with comparatively large distance from each other arranged heat transfer ribs 3 in the inlet region 2.1 (section AA).
  • FIG. 3 shows the comparatively thin-walled and with comparatively small distance from each other arranged heat transfer ribs 3 in the outlet region 2.2 (section BB).
  • FIGS. 1 to 3 thus a basic constellation.
  • the decrease in the volume of the exhaust gas with increasing distance from the combustion chamber 1 thus, again expressed in other words, according to the invention provided that a) the wall thickness of the heat transfer fin 3 with increasing distance from the combustion chamber. 1 is formed smaller and / or that b) the distance between the heat transfer ribs 3 is formed smaller with increasing distance from the combustion chamber 1.
  • the said change from zone to zone can be carried out continuously or else, which is structurally simpler, stepwise.
  • the heating gas 2 flows through the exhaust gas on the one hand and on the other hand surrounded by water (in particular heating circuit water) is also preferably provided for a particularly good heat transfer that one between The exhaust gas and the water disposed wall of the heating gas 2 has a wall thickness which is smaller than the smallest wall thickness of the heat transfer rib 3 is formed.
  • the wall of the hot gas flue 2 is formed from a metallic sheet material.
  • the heater according to the invention in which also a wall of the hot gas flue 2 and the heat transfer fins 3 are formed as separate components, particularly preferably provided that the heat transfer ribs 3 as support of the wall of the hot gas flue 2 against the pending from the outside water pressure are formed.
  • the heat transfer ribs 3 are preferably in one (see in particular FIG. 2 ) or multi-row (see in particular FIG. 3 ) and multiple S-shape arranged in the hot gas flue 2, wherein the proviso "multiple” simply means that several S-shapes are arranged in a row in the longitudinal direction.
  • the heater according to the invention is to be operated as a so-called condensing boiler to achieve high efficiency, it is also particularly preferred that the Schugaszug 2 and / or the heat transfer fins 3 is formed from a resulting from the exhaust condensate material or are.
  • FIGS. 4 and 5 a further embodiment of the hot gas flue invention is shown.
  • This Thompsongaszug is characterized in that the heat transfer ribs 3 in a - relative to a flow of hot exhaust gas - central region of the Schugaszuges 2 have more distance to the inlet region 2.1 of the Schugaszuges 2 than at an edge region of the Schugaszuges 2. Expressed again in other words, a notch is thus provided in the central region of the heat transfer ribs 3 at the entry region.
  • this heating gas 2 has a total of three different zones.
  • the entry-area heat transfer ribs 3 are shown, which, in order to be able to withstand the hot exhaust gas, are correspondingly thick-walled and arranged at a relatively large distance from one another.
  • the heat transfer ribs 3 in the middle and outlet areas are significantly thinner walls and arranged at a smaller distance from each other.
  • FIG. 4 provided that the heat transfer fins 3 a zone (ie in a region in which the wall thickness and the distance of the heat transfer fins 3 does not change) from two, seen in the flow direction of the hot exhaust gas successively arranged sections 3.1, 3.2 are formed, wherein between the sections 3.1, 3.2 a gap is provided and the sections 3.1, 3.2 are preferably arranged with offset from one another.
  • This proviso serves to swirl the flow in this zone to increase the heat transfer again.
  • webs 3.3 are provided between the heat transfer rib 3, in particular in a central area of the hot gas flue 2, based on a flow of the hot exhaust gas. This proviso again serves to improve the heat transfer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, umfassend eine Brennkammer (1) und einen zur Führung von heißem, in der Brennkammer (1) erzeugtem Abgas ausgebildeten Heizgaszug (2), wobei dieser einen Eintrittsbereich (2.1) und einen Austrittsbereich (2.2) aufweist und mit der Brennkammer (1) über den Eintrittsbereich (2.1) verbunden ausgebildet ist und wobei im Heizgaszug (2) zur Wärmeübertragung vom heißen Abgas auf den Heizgaszug (2) zueinander beabstandete, eine Wandstärke aufweisende Wärmeübertragungsrippen (3) angeordnet sind. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass auf Seiten des Eintrittsbereichs (2.1) wahlweise die Wandstärke der Wärmeübertragungsrippen (3) und/oder die Abstände der Wärmeübertragungsrippen (3) zueinander größer als auf Seiten des Austrittsbereichs (2.2) ausgebildet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Heizgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein Heizgerät der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument EP 0 632 239 A1 bekannt. Dieses Heizgerät besteht aus einer Brennkammer und einem zur Führung von heißem, in der Brennkammer erzeugtem Abgas ausgebildeten Heizgaszug, wobei dieser einen Eintrittsbereich und einen Austrittsbereich aufweist und mit der Brennkammer über den Eintrittsbereich verbunden ausgebildet ist und wobei im Heizgaszug zur Wärmeübertragung vom heißen Abgas auf den Heizgaszug zueinander beabstandete, eine Wandstärke aufweisende Wärmeübertragungsrippen angeordnet sind. Diese Wärmetauscherrippen, die zum Beispiel als Aluminiumstrangpressprofil oder auch aus einem gefalteten Blech gebildet sein können, erstrecken sich dabei im Querschnitt unverändert vom Eintrittsbereich bis zum Austrittsbereich. Der Heizgaszug selbst ist außen in bekannter Weise von das Heizgerät durchströmenden Heizkreiswasser umgeben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizgerät der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll ein Heizgerät mit einer weiter verbesserten Wärmeübertragung im Bereich des Heizgaszuges vom Abgas auf das Heizkreiswaser geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Heizgerät der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
  • Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass auf Seiten des Eintrittsbereichs wahlweise die Wandstärke der Wärmeübertragungsrippen und/oder die Abstände der Wärmeübertragungsrippen zueinander größer als auf Seiten des Austrittsbereichs ausgebildet sind.
  • Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung somit dadurch aus, dass am Heizgaszug bauliche Maßnahmen ergriffen werden, die einer sich zwischen dem Eintritts- und Austrittsbereich abkühlenden Abgasströmung Rechnung tragen. Auf Seiten des Eintrittsbereichs, also dort wo die Temperatur des Abgases noch vergleichsweise hoch ist, wird dabei wahlweise eine dickwandigere Wärmeübertragungsrippe als am Austrittsbereich eingesetzt und/oder mit Blick auf das größere Gasvolumen bei höheren Temperaturen am Eintrittsbereich ein größerer Abstand zwischen den Wärmeübertragungsrippe als am Austrittsbereich gewählt. Diese Maßnahmen führen insbesondere in Kombination miteinander, was unten noch genauer erläutert wird, zu einem an die jeweilige Temperatur des sich im Heizgaszugverlauf abkühlenden Abgases optimal angepassten Heizgaszug.
  • Die bezüglich der Variation der Wandstärke auf der Hand liegende alternative Lösung, nämlich einfach seitens des Eintrittsbereichs ein temperaturbeständigeres Material als am Austrittsbereich vorzusehen, ist dabei für die Lösung der gestellten Aufgabe insofern nicht zielführend, als die Verarbeitung unterschiedlicher Materialen im Verlauf des Heizgaszuges aufwändig und absehbar mit Problemen wegen unterschiedlicher Wärmeausdehnungen der unterschiedlichen Materialen verbunden wäre.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Heizgerät einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigt
    • Figur 1
    schematisch das erfindungsgemäße Heizgerät mit einer Brennkammer, mit vier von Heizkreiswasser umschlossenenen Heizgaszügen und mit einer Abgassammelkammer;
    Figur 2
    schematisch im Schnitt die vier Heizgaszüge gemäß Figur 1 auf Höhe des Eintrittsbereiches (Schnitt A-A);
    Figur 3
    schematisch im Schnitt die vier Heizgaszüge gemäß Figur 1 auf Höhe des Austrittsbereiches (Schnitt B-B);
    Figur 4
    perspektivisch einen zum besseren Verständnis halb geöffneten Heizgaszug mit insgesamt drei Zonen;
    Figur 5
    eine Ausschnittsvergrößerung zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4; und
    Figur 6
    ebenfalls vergrößert (und auch halb geöffnet) eine weitere Ausführungsform mit Stegen zwischen den eintrittsbereichsseitigen Wärmeübertragungsrippen.
  • Das in den Figuren dargestellte Heizgerät besteht in an sich bekannter Weise aus einer Brennkammer 1 und einem zur Führung von heißem, in der Brennkammer 1 mit einem nicht extra dargestellten Brenner erzeugtem Abgas ausgebildeten Heizgaszug 2, wobei dieser einen Eintrittsbereich 2.1 und einen Austrittsbereich 2.2 aufweist und mit der Brennkammer 1 über den Eintrittsbereich 2.1 verbunden ausgebildet ist und wobei im Heizgaszug 2 zur Wärmeübertragung vom heißen Abgas auf den Heizgaszug 2 zueinander beabstandete, eine Wandstärke aufweisende Wärmeübertragungsrippen 3 aus einem metallischen Material angeordnet sind.
  • Wie beim eingangs genannten Stand der Technik ist auch beim erfindungsgemäßen Heizgerät, um eine ausreichende Abgasmenge aus der Brennkammer 1 abführen zu können, vorgesehen, dass die Brennkammer 1 mit mehreren (hier vier), parallel vom Abgas durchströmten Heizgaszügen 2 verbunden ausgebildet ist. Der Heizgaszug 2 selbst weist dabei eine (etwa) rechteckige Querschnittsfläche mit einer Länge und mit einer Breite auf, wobei die Länge einem Vielfachen der Breite entspricht.
  • Außerdem ist in an sich bekannter Weise vorgesehen, dass der Heizgaszug 2 über den Austrittsbereich 2.2 mit einer Abgassammelkammer 4 verbunden ausgebildet ist. Dabei ist weiterhin die Brennkammer 1 oberhalb des Heizgaszuges 2 und dieser oberhalb der Abgassammelkammer 4 angeordnet. Die Abgassammelkammer 4 ist ihrerseits in bekannter Weise (und daher nicht extra dargestellt) mit einem Kamin eines Gebäudes oder dergleichen verbunden.
  • Wesentlich für das erfindungsgemäße Heizgerät ist nun, dass auf Seiten des Eintrittsbereichs 2.1 wahlweise die Wandstärke der Wärmeübertragungsrippen 3 und/oder die Abstände der Wärmeübertragungsrippen 3 zueinander größer als auf Seiten des Austrittsbereichs 2.2 ausgebildet sind.
  • Wie eingangs erläutert, führen diese Maßgaben zu einem Heizgerät, bei dem einerseits die Wärmeübertragungsrippen 3 im Eintrittsbereich 2.1 den noch hohen Temperaturen des Abgases gut standhalten können und bei dem andererseits mit Hilfe von dünnwandigen Wärmeübertragungsrippen 3 im Austrittsbereich 2.2 für eine besonders gute wärmeübertragung gesorgt ist.
  • In den Figuren ist dabei ein Heizgaszug 2 mit zwei verschiedenen Zonen dargestellt. Figur 2 zeigt die noch vergleichsweise dickwandigen und mit vergleichweise großer Distanz zueinander angeordneten Wärmeübertragungsrippen 3 im Eintrittsbereich 2.1 (Schnitt A-A). Figur 3 zeigt dagegen die vergleichsweise dünnwandigen und mit vergleichsweise kleiner Distanz zueinander angeordneten Wärmeübertragungsrippen 3 im Austrittsbereich 2.2 (Schnitt B-B).
  • Wie ohne weiteres verständlich zeigen die Figuren 1 bis 3 somit eine Grundkonstellation. Zu Umsetzung der erfindungsgemäßen Lösung können aber auch Heizgaszüge 2 mit mehr als zwei Zonen vorgesehen sein. Um einerseits den Temperaturbelastungen und andererseits der Abnahme des Volumens des Abgases mit zunehmender Distanz von der Brennkammer 1 gerecht zu werden, ist somit, nochmals in anderen Worten ausgedrückt, erfindungsgemäß vorgesehen, dass a) die Wandstärke der Wärmeübertragungsrippe 3 mit zunehmendem Abstand von der Brennkammer 1 kleiner werdend ausgebildet ist und/oder dass b) der Abstand zwischen den Wärmeübertragungsrippen 3 mit zunehmendem Abstand von der Brennkammer 1 kleiner werdend ausgebildet ist. Die genannte Veränderung von Zone zu Zone kann dabei kontinuierlich oder auch, was konstruktiv einfacher ist, stufenweise erfolgen.
  • Wie der Vergleich der Figuren 2 und 3 zeigt, ist weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass eine senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Abgases im Heizgaszug 2 orientierte Durchlassfläche 2.3 für das Abgas im Eintrittsbereich 2.1 größer als im Austrittsbereich 2.2 ausgebildet ist.
  • Bezüglich der Dimensionierung der Bauteile des erfindungsgemäßen Heizgerätes, bei dem außerdem, wie oben bereits erwähnt, der Heizgaszug 2 einerseits vom Abgas durchströmt und andererseits von Wasser (insbesondere Heizkreiswasser) umgeben ausgebildet ist, ist ferner für eine besonders gute Wärmeübertragung bevorzugt vorgesehen, dass eine zwischen dem Abgas und dem Wasser angeordnete Wandung des Heizgaszuges 2 eine Wandstärke aufweist, die kleiner als die kleinste Wandstärke der Wärmeübertragungsrippe 3 ausgebildet ist. Hierzu ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass die Wandung des Heizgaszuges 2 aus einem metallischen Blechmaterial gebildet ist.
  • Noch etwas genauer betrachtet, ist bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät, bei dem außerdem eine Wandung des Heizgaszuges 2 und die Wärmeübertragungsrippen 3 als separate Bauteile ausgebildet sind, besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Wärmeübertragungsrippen 3 als Abstützung der Wandung des Heizgaszuges 2 gegen den von außen anstehenden Wasserdruck ausgebildet sind.
  • Im Unterschied zum vorgenannten Stand der Technik ist darüber hinaus zur weiteren Verbesserung der Wärmeübertragung im Heizgaszug 2 für einen direkten Kontakt des Abgases mit einer Wandung des Heizgaszuges 2 ein von den Wärmeübertragungsrippen 3 freigelassener Wandbereich 2.4 am Heizgaszug 2 vorgesehen. Es gibt somit im Heizgaszug 2 einerseits direkt mit den Wärmeübertragungsrippen 3 in Kontakt stehende und diese abstützende Wandbereiche 2.5 und andererseits entsprechend frei gelassende Wandbereiche 2.4. Dabei sind, wie die Figuren zeigen, die Wärmeübertragungsrippen 3 vorzugsweise in ein- (siehe insbesondere Figur 2) oder mehrreihiger (siehe insbesondere Figur 3) und vielfacher S-Form im Heizgaszug 2 angeordnet, wobei die Maßgabe "vielfach" dabei einfach bedeutet, dass mehrere S-Formen in Längsrichtung aneinander gereiht angeordnet sind.
  • Da das erfindungsgemäße Heizgerät zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades als so genanntes Brennwertgerät betrieben werden soll, ist ferner besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Heizgaszug 2 und/oder die Wärmeübertragungsrippen 3 aus einem einem aus dem Abgas resultierenden Kondensat widerstehenden Material gebildet ist bzw. sind.
  • In den Figuren 4 und 5 ist ferner ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heizgaszug dargestellt. Dieser Heizgaszug zeichnet sich dadurch aus, dass die Wärmeübertragungsrippen 3 in einem - bezogen auf eine Strömung des heißen Abgases - Zentralbereich des Heizgaszuges 2 mehr Abstand zum Eintrittsbereich 2.1 des Heizgaszuges 2 als an einem Randbereich des Heizgaszuges 2 aufweisen. Nochmals mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit am Eintrittsbereich eine Ausklinkung im mittleren Bereich der Wärmeübertragungsrippen 3 vorgesehen.
  • Diese Maßgabe bringt den Vorteil mit sich, dass sich das heiße, insbesondere im Zentralbereich in den Heizgaszug einströmende Abgas zunächst etwas abkühlen kann, bevor es mit den Wärmeübertragungsrippe 3 in Kontakt kommt. Gleichzeitig ist aber durch die im weniger mit heißem Abgas beaufschlagten Randbereich etwas verlängerte Ausbildung der Wärmeübertragungsrippen 3 nach wie vor für eine ausreichende Abstützung der Wandung des Heizgaszuges 2 gesorgt.
  • In Figur 4 ist im übrigen gut erkennbar, dass dieser Heizgaszug 2 insgesamt drei verschiedene Zonen aufweist. Im vorderen Bildbereich sind die eintrittsbereichsseitigen Wärmeübertragungsrippen 3 dargestellt, die, um dem heißen Abgas gut widerstehen zu können, entsprechend dickwandig ausgebildet und mit vergleichsweise großem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Wärmeübertragungsrippen 3 im mittleren und austrittsseitigen Bereich sind deutlich dünnwandiger und mit geringerem Abstand zueinander angeordnet.
  • Außerdem ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 vorgesehen, dass die Wärmeübertragungsrippen 3 einer Zone (also in einem Bereich, in dem sich die Wandstärke und der Abstand der Wärmeübertragungsrippen 3 nicht ändert) aus zwei, in Strömungsrichtung des heißen Abgases gesehen hintereinander angeordneten Abschnitten 3.1, 3.2 gebildet sind, wobei zwischen den Abschnitten 3.1, 3.2 ein Spalt vorgesehen ist und die Abschnitte 3.1, 3.2 vorzugsweise mit Versatz zueinander angeordnet sind. Diese Maßgabe dient dazu, die Strömung in dieser Zone zu verwirbeln, um die Wärmeübertragung nochmals zu steigern.
  • Mit Verweis auf Figur 6 ist schließlich bevorzugt vorgesehen, dass zwischen den Wärmeübertragungsrippe 3, und zwar insbesondere in einem - bezogen auf eine Strömung des heißen Abgases - Zentralbereich des Heizgaszuges 2, Stege 3.3 vorgesehen sind. Auch diese Maßgabe dient nochmals zur Verbesserung der Wärmeübertragung.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkammer
    2
    Heizgaszug
    2.1
    Eintrittsbereich
    2.2
    Austrittsbereich
    2.3
    Durchlassfläche
    2.4
    Wandbereich
    2.5
    Wandbereich
    3
    Wärmeübertragungsrippe
    3.1
    Abschnitt
    3.2
    Abschnitt
    3.3
    Steg
    4
    Abgassammelkammer

Claims (10)

  1. Heizgerät, umfassend eine Brennkammer (1) und einen zur Führung von heißem, in der Brennkammer (1) erzeugtem Abgas ausgebildeten Heizgaszug (2), wobei dieser einen Eintrittsbereich (2.1) und einen Austrittsbereich (2.2) aufweist und mit der Brennkammer (1) über den Eintrittsbereich (2.1) verbunden ausgebildet ist und wobei im Heizgaszug (2) zur Wärmeübertragung vom heißen Abgas auf den Heizgaszug (2) zueinander beabstandete, eine Wandstärke aufweisende Wärmeübertragungsrippen (3) angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf Seiten des Eintrittsbereichs (2.1) wahlweise die Wandstärke der Wärmeübertragungsrippen (3) und/oder die Abstände der Wärmeübertragungsrippen (3) zueinander größer als auf Seiten des Austrittsbereichs (2.2) ausgebildet sind.
  2. Heizgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Abgases im Heizgaszug (2) orientierte Durchlassfläche (2.3) für das Abgas im Eintrittsbereich (2.1) größer als im Austrittsbereich (2.2) ausgebildet ist.
  3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wandstärke der Wärmeübertragungsrippe (3) mit zunehmendem Abstand von der Brennkammer (1) kleiner werdend ausgebildet ist.
  4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Abstand zwischen den Wärmeübertragungsrippen (3) mit zunehmendem Abstand von der Brennkammer (1) kleiner werdend ausgebildet ist.
  5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Heizgaszug (2) einerseits vom Abgas durchströmt und andererseits von Wasser umgeben ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine zwischen dem Abgas und dem Wasser angeordnete Wandung des Heizgaszuges (2) eine Wandstärke aufweist, die kleiner als die kleinste Wandstärke der Wärmeübertragungsrippe (3) ausgebildet ist.
  6. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Wandung des Heizgaszuges (2) und die Wärmeübertragungsrippen (3) als separate Bauteile ausgebildet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wärmeübertragungsrippen (3) als Abstützmittel zur Druckstabilisierung der Wandung des Heizgaszuges (2) ausgebildet sind.
  7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Heizgaszug (2) für einen Kontakt des Abgases mit einer Wandung des Heizgaszuges (2) ein von den Wärmeübertragungsrippen (3) freigelassener Wandbereich (2.4) am Heizgaszug (2) vorgesehen ist.
  8. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Heizgaszug (2) und/oder die Wärmeübertragungsrippen (3) aus einem einem aus dem Abgas resultierenden Kondensat widerstehenden Material gebildet ist bzw. sind.
  9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wärmeübertragungsrippen (3) in ein- oder mehrreihiger und vielfacher S-Form im Heizgaszug (2) angeordnet sind.
  10. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Heizgaszug (2) eine rechteckige Querschnittsfläche mit einer Länge und mit einer Breite aufweist, wobei die Länge vorzugsweise einem Vielfachen der Breite entspricht.
EP16168731.4A 2015-05-21 2016-05-09 Heizgerät Active EP3096093B1 (de)

Priority Applications (1)

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