WO2017102490A1 - Primärwärmetauschereinheit - Google Patents

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WO2017102490A1
WO2017102490A1 PCT/EP2016/080037 EP2016080037W WO2017102490A1 WO 2017102490 A1 WO2017102490 A1 WO 2017102490A1 EP 2016080037 W EP2016080037 W EP 2016080037W WO 2017102490 A1 WO2017102490 A1 WO 2017102490A1
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WO
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heat exchanger
section
exhaust gas
passages
primary
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/080037
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Wodtke
Uwe Schürbrock
Original Assignee
Vaillant Gmbh
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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
    • F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
    • F24H1/43—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes helically or spirally coiled
    • 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
    • F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • 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
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
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    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • F24H9/001—Guiding means
    • F24H9/0026—Guiding means in combustion gas channels
    • F24H9/0031—Guiding means in combustion gas channels with means for changing or adapting the path of the flue gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the invention relates to a primary heat exchanger unit for a calorific value heater for transmitting the heat obtained from the combustion heat to a heat transfer medium.
  • the water vapor-containing exhaust gas is cooled so strongly that the water contained condenses.
  • the condensation is favored here by the introduction of, relative to the exhaust, cold return water in the second section, so that it flows through the heat exchanger elements against the exhaust gas flow direction and leaves the primary heat exchanger unit as a heated supply water in the combustion chamber.
  • the heat exchanger may consist of one or more axially successively arranged tube-shaped heat exchanger modules.
  • the passages through which the exhaust gas is passed through the heat exchanger are very narrow.
  • these narrow passages have the disadvantage that the condensed water is held in part of these passages due to the capillary action and so the Efficiency of the primary heat exchanger unit and thus the condensation rate and thus the efficiency of the condensing boiler is lowered.
  • a disadvantage here is beyond the directed in the lower part of the condensation stage flow of the exhaust gas from outside to inside and the opposite weight of the condensate stream, whereby a partial blockade and thus a reduction of the heat transfer surface available for the condensation is favored.
  • the object of the invention is to develop a primary heat exchanger unit so that a condensate accumulation in the passages avoided wrd and so the efficiency is increased.
  • the flow-optimizing functional elements according to the invention are provided individually or in combination for use in a condensing primary heat exchanger unit with a separate condensation stage for improving the efficiency, in particular in condensing heating operation.
  • the functional elements may be formed by a transformation of the components used in the primary heat exchanger unit and / or the addition of flow-guiding components. Due to the improved condensate drainage is the heat exchanger, a larger heat transfer surface available, since no condensate clogs the passages. As a result, the efficiency, in particular in condensing heating operation, can be increased.
  • flow-conducting bodies are provided in the condensation stage for improved condensate removal.
  • the exhaust gas guided past the heat transfer surface can be channeled and accelerated, whereby the removal of located on the inside of the heat transfer surface condensate is optimized.
  • a body may be described in terms of a circular, oval or polygonal symmetrical or asymmetric body added coaxially or eccentrically in the interior of the condensation stage.
  • the exhaust gas flow is conducted between the surface of the body and the inside of the heat transfer surface and collected from the heat cell in the lower region of the condensation stage.
  • the body may be part of already existing heat exchanger components, for example, as a deep-drawn part of the baffle or as an extension of the molded plastic heat exchanger rear wall or as an insert part are added to the structure by common fastening methods.
  • a body adapted change of the exhaust gas exit window is also provided on the heat exchanger rear wall.
  • a body according to the invention can close off individual regions of the heat transfer surface which favor the targeted removal of the condensate stream.
  • These bodies can, as described above, be part of existing components of the heat exchanger or be added separately to the structure and be positioned on, between or in front of the heat exchanger surface.
  • flow-conducting bodies are arranged at the condensation stage for the rectified exhaust gas and condensate flow. For this purpose, for example, the lower part of the condensation stage is separated, so that the exhaust gas from the combustion chamber passes only over the upper part of the condensation stage in the rear part of the heat exchanger, flows through from outside to inside.
  • the separation is generated by a diaphragm or a corresponding component which is located below in the region of the baffle between the housing of the primary heat exchanger unit and the heat exchanger.
  • the panel may be part of existing components or an additionally introduced component.
  • the exhaust gas is passed over an upper area a first time through the heat exchanger and passed with the resulting condensate a second time through a lower area and fed via a deflection in the primary heat exchanger unit of the exhaust gas discharge.
  • FIG. 1 condensing primary heat exchanger unit with separate condensation stage according to the prior art
  • Figure 2 body for deflecting the exhaust gas flow in the condensation stage
  • FIG. 3 Body for deflecting the exhaust gas flow in the condensation stage
  • FIG. 4 eccentric body for deflecting the exhaust gas flow in the condensation stage
  • Figure 5 eccentric body for deflecting the exhaust gas flow in the condensation stage
  • FIG. 8 rectified exhaust gas and condensate flow
  • FIG. 9 rectified exhaust gas and condensate flow
  • Figure 1 illustrates a condensing primary heat exchanger unit with separate condensation stage according to the prior art.
  • a fuel gas-air mixture is supplied to a burner 2 during operation.
  • the mixture is burned and flows as exhaust gas radially outward through the passages 6 between the pipe sections 5 of the heat exchanger in the first section 3.
  • a seen in the flow direction behind the burner 2 arranged partition wall 10 causes the exhaust gas behind the partition wall 10 flows through in a second portion radially from outside to inside through the passages between the pipe sections of the heat exchanger in the second section 4.
  • the arrows 13 and 14 represent the lower and upper exhaust gas flow path. Subsequently, the exhaust gas is discharged via the exhaust gas discharge 11.
  • the heat exchanger enclosure 12 encloses the heat exchangers 3, 4 and carries the exhaust gases.
  • the heat exchanger in the first section 3 and in the second section 4 is formed from one or more tube coils. Via distributor chambers 9, these coiled tubing are hydraulically connected to each other, the cold return water of the heat transfer medium to which the heat is transferred, first flows from the heat transfer medium supply 7 through the heat exchanger in the second section 4 and then through the heat exchanger in the first section 3. Subsequently, the heated heat transfer medium is removed via the heat transfer medium discharge 8. This ensures that the fuel gas is cooled to the heat exchanger in the second section 4 so far that condensed water vapor condenses and gives off more heat.
  • Figures 2 and 3 and Figures 4 and 5 represent a detail of a variant of the primary heat exchanger unit according to the invention in cross-section and in longitudinal section. Subsequently and in the description of the other figures, the differences from the primary heat exchanger unit of Figure 1 will be explained.
  • a displacer 16 is provided in the inside cavity within the coil forming the heat exchanger in the second section 4.
  • the displacer 16 is designed to exert a throttling action on the exhaust gas flow through the heat exchanger in the second section in such a way that the flow resistance through the passages 6 between the pipe sections 5 of the heat exchanger in the second section 4 varies over the circumference.
  • the displacer 16 is designed such that the flow resistance in the lower region is lower than in the upper region Area is. This is done by forming an upper gap 21 and a lower gap 22 between the displacer 16 and the inside of the helix of the tube-shaped heat exchanger in the second section 4, the lower gap being larger than the upper gap.
  • the exhaust gas flow flows at a higher flow velocity in the lower exhaust gas flow path 13 than in the upper exhaust gas flow path 14. Due to the higher flow velocity, the passages 6 are blown free of condensate. As a result, condensate accumulation is avoided.
  • the displacer 16 has a free space 17 which forms the lower gap 22 and through which the exhaust gas preferably flows in and the exhaust gas discharge 11 flows in.
  • this is achieved in that the displacer is arranged eccentrically within the heat exchanger in the second section 4, so that the lower gap 22 is greater than the upper gap 21. The effect is the same as in the embodiment in FIGS. 2 and 3.
  • an aperture 20 is provided in the lower region, which prevents an outwardly inwardly directed flow of the exhaust gas in the region of the heat exchanger in the second section 4. It is thereby achieved that the exhaust gas flows from the outside to the inside only in the upper region corresponding to the upper exhaust gas flow path 14 and in the lower region corresponding to the lower exhaust gas flow path 13 from inside to outside and thus flows from top to bottom. As a result, the condensate is conveyed downwards both by the weight force and by the flow in the lower region and does not accumulate in condensate accumulations 15 as shown in FIG.
  • An optional horizontal shutter 23 at half height between the outside of the heat exchanger in the second section 4 and the heat exchanger casing 12 prevents overflow of the exhaust gas to be cooled on the outer circumference of the heat exchanger in the second section. 4

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Primärwärmetauschereinheit für ein Brennwert-Heizgerät, umfassend einen Wärmetauscher zur Übertragung der aus der Verbrennung gewonnene Wärme vom Abgas auf ein Wärmeträgermedium und umfassend eine Kondensatableitung, wobei der Wärmetauscher Durchgänge aufweist, durch die das Abgas strömt. Erfindungsgemäß umfasst der Primärwärmetauscher in dem Bereich, in dem im Betrieb Kondensation auftritt, strömungsführende Elemente für das Abgas, die so angeordnet und ausgebildet sind, dass das Abgas so geführt wird, dass eine Verstopfung der Durchgänge durch aufgrund von Kapillarwirkung festgehaltenes Kondenswasser verringert wird.

Description

Primärwärmetauschereinheit
[0001 ] Die Erfindung betrifft eine Primärwärmetauschereinheit für ein Brennwert-Heizgerät zur Übertragung der aus der Verbrennung gewonnene Wärme auf ein Wärmeträgermedium.
[0002] Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Primärwärmetauschereinheit wird das Abgas in einer im wesentlichen zylindrischen Primärwärmetauschereinheit in einem ersten Abschnitt zunächst von einer zentral angeordneten Brennkammer radial von innen nach außen durch die Durchgänge oder Lücken zwischen jeweils zwei benachbarten Rohrabschnitten eines rohrwendelförmigen Wärmetauschers, der von einem Wärmeträgermedium durchströmt wird, geleitet und anschließend in einem zweiten Abschnitt, der durch eine Trennwand im Inneren des rohrwendelförmigen Wärmetauschers von dem ersten Abschnitt getrennt ist, radial und vollumfänglich von außen durch einen zweiten Abschnitt des rohrwendelförmigen Wärmetauschers durch die Durchgänge wieder nach innen geführt, wobei das wasserdampfhaltige Abgas so stark abgekühlt wird, dass das enthaltene Wasser kondensiert. Begünstigt wird die Kondensation hierbei durch das Einbringen des, relativ zum Abgas, kalten Rücklaufwassers im zweiten Abschnitt, so dass es durch die Wärmeübertragerelemente entgegen der Abgasströmungsrichtung strömt und im Bereich der Brennkammer die Primärwärmetauschereinheit als erhitztes Vorlaufwasser verlässt. Dabei kann der Wärmetauscher aus einem oder aus mehreren axial hintereinander angeordneten rohrwendelförmigen Wärmetauschermodulen bestehen.
[0003] Um eine hohe Effizienz der Primärwärmetauschereinheit zu erreichen, sind die Durchgänge, durch die das Abgas durch den Wärmetauscher geführt wird, sehr schmal. Diese schmalen Durchgänge haben jedoch den Nachteil, dass das kondensierte Wasser aufgrund der Kapillarwirkung in einem Teil dieser Durchgänge festgehalten wird und so die Effizienz der Primärwärmetauschereinheit und damit auch die Kondensationsrate und somit den Wirkungsgrad des Brennwert-Heizgeräts gesenkt wird.
[0004] Nachteilhaft hierbei ist darüber hinaus die im unteren Teil der Kondensationsstufe gerichtete Strömung des Abgases von außen nach innen und die entgegengerichtete Gewichtskraft des Kondensatstroms, wodurch eine partielle Blockade und somit eine Reduzierung der für die Kondensation zur Verfügung stehenden Wärmeübertragungsfläche begünstigt wird.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Primärwärmetauschereinheit so weiterzubilden, dass eine Kondensatanhäufung im Bereich der Durchgänge vermieden wrd und so die Effizienz gesteigert wird.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Primärwärmetauschereinheit gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße zusätzliche Verwendung von strömungsführenden Elementen in Form von Umlenkkörpern und/oder Einlegteilen sowie Änderungen an Austrittsöffnungen wird der Abgasstrom im zweiten Abschnitt kanalisiert durch den Wärmetauscher geleitet. Durch die dadurch entstehende Erhöhung der Abgasströmungsgeschwindigkeit wird ein erhöhter Druck auf das sich sammelnde Kondensat ausgeübt, wodurch die Kondensatableitung begünstigt wird.
[0007] Die erfindungsgemäßen Strömungsoptimierenden Funktionselemente sind einzeln oder kombiniert zur Anwendung in einer kondensierenden Primärwärmetauschereinheit mit separater Kondensationsstufe zur Verbesserung des Wirkungsgrades, insbesondere im kondensierenden Heizbetrieb, vorgesehen. Die Funktionselemente können durch eine Umgestaltung der in der Primärwärmetauschereinheit verwendeten Bauteile und/oder dem Hinzufügen strömungsführender Bauteile gebildet werden. [0008] Durch die verbesserte Kondensatableitung steht dem Wärmetauscher eine größere Wärmeübertragerfläche zur Verfügung, da kein Kondensat die Durchgänge verstopft. Hierdurch kann die Effizienz, insbesondere im kondensierenden Heizbetrieb, gesteigert werden.
[0009] In einer ersten Variante sind strömungsleitende Körper in der Kondensationsstufe zur verbesserten Kondensatabfuhr vorgesehen.
[0010] Durch das Einbringen eines Körpers im Inneren der Kondensationsstufe kann das an der Wärmeübertragungsfläche vorbeigeführte Abgas kanalisiert und beschleunigt werden, wodurch der Abtransport des an der Innenseite der Wärmeübertragungsfläche befindlichen Kondensats optimiert wird. Ein solcher Körper kann in Form eines kreisrunden, ovalen oder mehreckigen symmetrischen oder asymmetrischen Körpers beschrieben werden, der koaxial oder exzentrisch im Innenraum der Kondensationsstufe hinzugefügt wird. Die Abgasströmung wird hierbei zwischen der Oberfläche des Körpers und der Innenseite der Wärmeübertragerfläche geleitet und im unteren Bereich der Kondensationsstufe gesammelt aus der Wärmezelle geführt. Der Körper kann Bestandteil bereits bestehender Wärmeübertragerbauteile sein, beispielsweise als Tiefziehteil des Umlenkblechs oder als Erweiterung der aus Kunststoff geformten Wärmeübertragerrückwand oder als Einsatzteil dem Aufbau durch gängige Befestigungsverfahren hinzugefügt werden. Hierbei ist ebenso eine dem Körper angepasste Änderung des Abgasaustrittsfensters an der Wärmeübertragerrückwand vorgesehen.
[001 1 ] Des Weiteren kann ein erfindungsgemäßer Körper einzelne Bereiche der Wärmeübertragerfläche verschließen, die die gezielte Abfuhr des Kondensatstroms begünstigen. Auch diese Körper können, wie oben beschrieben, Bestandteil vorhandener Bauteile des Wärmeübertragers sein oder separat dem Aufbau hinzugefügt werden und auf, zwischen oder vor der Wärmeübertragerfläche positioniert werden. [0012] In einer zweiten Variante sind strömungsleitende Körper an der Kondensationsstufe zur gleichgerichteten Abgas- und Kondensatströmung angeordnet. Dazu wird beispielsweise der untere Teil der Kondensationsstufe separiert, sodass das Abgas aus der Brennkammer nur über den oberen Teil der Kondensationsstufe in den hinteren Teil des Wärmetauschers gelangt, von außen nach innen durchströmt..
[0013] Die Separierung wird durch eine Blende oder ein entsprechendes Bauteil, das sich unten im Bereich des Umlenkblechs zwischen dem Gehäuse der Primärwärmetauschereinheit und Wärmetauscher befindet, erzeugt. Die Blende kann Bestandteil bestehender Bauteile oder ein zusätzlich eingebrachtes Bauteil sein. Durch das Einbringen eines solchen Körpers wird der Abgasstrom gezielt durch einen oberen, nicht blockierten Bereich des Wärmetauschers in den inneren Bereich der Kondensationsstufe geführt. Erfindungsgemäß wird die Abgas-Abfuhr in den unteren Bereich der Rückwand, außerhalb der Kondensationsstufe verlegt, wodurch das Abgas durch den unteren Teil der Kondensationsstufe geführt und anschließend durch die Abgas-Abfuhr nach außen.
[0014] Durch die gleichgerichtete Abgas- und Kondensatströmung wird eine optimale Kondensatabfuhr ohne Blockaden des Wärmetauschers gewährleistet und somit die Effizienz gesteigert. Durch partielle Abgrenzung des Zutritts zur Kondensationsstufe wird das Abgas über einen oberen Bereich ein erstes Mal durch den Wärmetauscher geleitet und mit dem anfallenden Kondensat ein zweites Mal durch einen unteren Bereich geleitet und über einen Umlenkung in der Primärwärmetauschereinheit der Abgas-Abfuhr zugeführt.
[0015] Zur gleichmäßigen Verteilung des Abgasstroms aus der Brennkammer ist erfindungsgemäß eine optimierte Führung des Abgases aus dem vorderen Bereich in den hinteren Kondensationsbereich notwendig. Um eine optimale Verteilung zu erhalten, kann der durch den Steg abgedeckte Bereich vergrößert oder verkleinert werden. Eine weitere Verbesserung lässt sich durch das Anbringen von Horizontalblenden auf der Außenseite des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt erreichen.
[0016] Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert.
Es stellen dar:
Figur 1 : Kondensierende Primärwärmetauschereinheit mit separater Kondensationsstufe gemäß dem Stand der Technik
Figur 2: Körper zur Umlenkung der Abgasströmung in der Kondensationsstufe
Figur 3: Körper zur Umlenkung der Abgasströmung in der Kondensationsstufe
Figur 4: Exzentrischer Körper zur Umlenkung der Abgasströmung in der Kondensationsstufe
Figur 5: Exzentrischer Körper zur Umlenkung der Abgasströmung in der Kondensationsstufe
Figur 6: Blockierender Körper zur gezielten Kondensatabfuhr
Figur 7: Blockierender Körper zur gezielten Kondensatabfuhr
Figur 8: Gleichgerichtete Abgas- und Kondensatströmung
Figur 9: Gleichgerichtete Abgas- und Kondensatströmung
[0017] Figur 1 stellt eine kondensierende Primärwärmetauschereinheit mit separater Kondensationsstufe gemäß dem Stand der Technik dar. Über eine Brenngasgemisch-Zufuhr 1 wird im Betrieb ein Brenngas-Luft-Gemisch einem Brenner 2 zugeführt. An dem zylinderförmigen Brenner 2 wird das Gemisch verbrannt und strömt als Abgas radial nach außen durch die Durchgänge 6 zwischen dem Rohrabschnitten 5 des Wärmetauschers im ersten Abschnitt 3. Eine in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Brenner 2 angeordnete Trennwand 10 bewirkt, dass das Abgas hinter der Trennwand 10 in einem zweiten Abschnitt radial von außen nach innen durch die Durchgänge zwischen dem Rohrabschnitten des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt 4 durchströmt. Die Pfeile 13 und 14 stellen den unteren und oberen Abgas-Strömungsweg dar. Anschließend wird das Abgas über die Abgas-Abfuhr 1 1 abgeführt. Die Wärmetauscher-Umhüllung 12 umschließt die Wärmetauscher 3, 4 und führt die Abgase. [0018] Der Wärmetauscher im ersten Abschnitt 3 und im zweiten Abschnitt 4 wird aus einer oder aus mehreren Rohrwendeln gebildet. Über Verteilerkammern 9 werden diese Rohrwendeln hydraulisch so miteinander verbunden, das kaltes Rücklaufwasser des Wärmeträgermediums, auf das die Wärme zu übertragen ist, zunächst von der Wärmeträgermedium-Zufuhr 7 durch den Wärmetauscher im zweiten Abschnitt 4 und danach durch den Wärmetauscher im ersten Abschnitt 3 strömt. Anschließend wird das erwärmte Wärmeträgermedium über die Wärmeträgermedium-Abfuhr 8 abgeführt. Dadurch wird erreicht, dass das Brenngas am Wärmetauscher im zweiten Abschnitt 4 soweit abgekühlt wird, dass enthaltener Wasserdampf kondensiert und weitere Wärme abgibt. Das dabei entstehende Kondensat wird durch eine hier nicht dargestellte Kondensatsabführung abgeführt. Es ist jedoch möglich, das im unteren Bereich zwischen den Rohrabschnitten der Rohrwendel aufgrund der Kapillarwirkung Kondensatansammlungen 15 entstehen. Dies wird dadurch begünstigt, dass in diesem Bereich das Abgas von unten nach oben strömt bzw. ein Druckgefälle von unten nach oben vorliegt, das der Gewichtskraft der Kondensatansammlungen 15 entgegenwirkt.
[0019] Die Figuren 2 und 3 sowie die Figuren 4 und 5 stellen ein Detail jeweils einer Variante der erfindungsgemäßen Primärwärmetauschereinheit im Querschnitt und im Längsschnitt dar. Nachfolgend und in der Beschreibung der weiteren Figuren werden die Unterschiede zu der Primärwärmetauschereinheit aus Figur 1 erläutert.
[0020] In dem innenseitigen Hohlraum innerhalb der den Wärmetauscher im zweiten Abschnitt 4 bildenden Rohrwendel ist ein Verdränger 16 vorgesehen. Der Verdränger 16 ist so ausgeführt, dass er eine Drosselwirkung auf den Abgasstrom durch den Wärmetauscher im zweiten Abschnitt in der Weise ausübt, dass der Strömungswiderstand durch die Durchgänge 6 zwischen den Rohrabschnitten 5 des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt 4 über den Umfang gesehen variiert. Dabei ist erfindungsgemäß der Verdränger 16 so ausgeführt, dass der Strömungswiderstand im unteren Bereich geringer als im oberen Bereich ist. Dies erfolgt dadurch, dass zwischen Verdränger 16 und der Innenseite der Wendel des rohrwendelförmigen Wärmetauschers im zweiten Abschnitt 4 ein oberer Spalt 21 und ein unterer Spalt 22 gebildet werden, wobei der untere Spalt größer als der obere Spalt ist. Dadurch wird erreicht, dass der Abgasstrom mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit im unteren Abgas-Strömungsweg 13 als im oberen Abgas- Strömungsweg 14 strömt. Durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit werden die Durchgänge 6 von Kondensat freigeblasen. Dadurch wird eine Kondensatsansammlung vermieden. In dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 und 3 wird dies dadurch erreicht, dass der Verdränger 16 einen Freiraum 17 aufweist, der den unteren Spalt 22 bildet und durch den bevorzugt das Abgas einströmt und der Abgas-Abfuhr 1 1 zuströmt. In dem Ausführungsbeispiel in Figur 4 und 5 wird dies dadurch erreicht, dass der Verdränger exzentrisch innerhalb des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt 4 angeordnet ist, so dass der untere Spalt 22 größer als der obere Spalt 21 ist. Die Wirkung ist dieselbe, wie in dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 und 3.
[0021 ] In Figur 6 und 7 ist ein einzelner unterer Bereich der Wärmeübertragerfläche des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt 4 durch eine Abdeckung 19 verschlossen. Dadurch wird der untere Abgas-Strömungsweg 13 um diese Abdeckung 19 herum geleitet, wodurch höhere Strömungsgeschwindigkeit und an den seitlichen Kanten der Abdeckung 19 auftreten und das Kondensat weggeblasen wird.
[0022] In den Figuren 8 und 9 ist jeweils wieder in Querschnitt und Längsschnitt einer weiteren alternativen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Primärwärmetauschereinheit dargestellt. Zusätzlich zu der Trennwand 10 ist im unteren Bereich eine Blende 20 vorgesehen, die eine von außen nach innen geführte Strömung des Abgases im Bereich des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt 4 verhindert. Dadurch wird erreicht, dass das Abgas ausschließlich im oberen Bereich entsprechend dem oberen Abgas-Strömungsweg 14 von außen nach innen strömt und im unteren Bereich entsprechend dem unteren Abgas-Strömungsweg 13 von innen nach außen und somit von oben nach unten strömt. Dadurch wird das Kondensat sowohl durch die Gewichtskraft als auch durch die Strömung im unteren Bereich nach unten gefördert und sammelt sich nicht in Kondensatansammlungen 15 wie in Figur 1 dargestellt an. Eine optionale Horizontalblende 23 auf halber Höhe zwischen der Außenseite des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt 4 und der Wärmetauscher-Umhüllung 12 verhindert ein überströmen des abzukühlenden Abgases am Außenumfang des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt 4.
Bezugszeichenliste
1 Brenngasgemisch-Zufuhr
2 Brenner
3 Wärmetauscher im ersten Abschnitt
4 Wärmetauscher im zweiten Abschnitt
5 Rohrabschnitt
6 Durchgang
7 Wärmeträgermedium-Zufuhr
8 Wärmeträgermedium-Abfuhr
9 Verteilerkammer
10 Trennwand
1 1 Abgas-Abfuhr
12 Wärmetauscher-Umhüllung
13 unterer Abgas-Strömungsweg
14 oberer Abgas-Strömungsweg
15 Kondensatansammlung
16 Verdränger
17 Freiraum
18 Versatz
19 Abdeckung
20 Blende
21 oberer Spalt
22 unterer Spalt
23 Horizontalblende

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Primärwärmetauschereinheit für ein Brennwert-Heizgerät, umfassend einen rohrwendelförmigen Wärmetauscher (3, 4) zur Übertragung der aus der Verbrennung gewonnene Wärme vom Abgas auf ein die Rohrwendeln durchströmendes Wärmeträgermedium, wobei der Wärmetauscher (3, 4) Durchgänge (6) zwischen Rohrabschnitten (5) aufweist, durch die das Abgas strömt, wobei der Wärmetauscher einen Wärmetauscher in einem ersten Abschnitt (3) umfasst, in dem von einem zentral angeordneten Brenner (2) das Abgas radial von innen nach außen durch die Durchgänge (6) führbar ist und wobei der Wärmetauscher einen Wärmetauscher in einem zweiten Abschnitt (4) umfasst, der durch eine Trennwand (10) im Inneren des rohrwendelförmigen Wärmetauschers (3, 4) von dem Wärmetauscher im ersten Abschnitt (3) getrennt ist, in dem das Abgas stromabwärts des ersten Abschnitts von außen durch die Durchgänge (6) nach innen führbar ist, so dass im Betrieb das wasserdampfhaltige Abgas so stark kühlbar ist, dass das enthaltene Wasser kondensieren kann, und umfassend eine Kondensatableitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwärmetauschereinheit in dem Bereich des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt (4) strömungsführende Elemente (16, 19, 20) für das Abgas umfasst, die so angeordnet und ausgebildet sind, dass im Betrieb das Abgas so geführt wird, dass eine Verstopfung der Durchgänge (6) durch im Betrieb aufgrund von Kapillarwirkung festgehaltenes Kondenswasser verringert wird.
2. Primärwärmetauschereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element ein Verdränger (16) ist, der im Inneren der Rohrwendel des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt (4) angeordnet und so ausgebildet ist, dass zwischen dem Verdränger (16) und der Rohrwendel des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt (4) ein oberer Spalt (21 ) und ein unterer Spalt (22) gebildet wird, wobei der untere Spalt (22) größer, bevorzugt mindestens 50% größer ist als der obere Spalt (21 ) ist.
3. Primärwärmetauschereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdränger (16) im Bereich des unteren Spalts (22) einen Freiraum (17) aufweist.
4. Primärwärmetauschereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdränger (16) so exzentrisch innerhalb des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt (4) angeordnet ist, dass der untere Spalt (22) größer als der obere Spalt (21 ) ist.
5. Primärwärmetauschereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element eine Abdeckung (19) ist, der im Inneren der Rohrwendel des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt (4) unten angeordnet ist.
6. Primärwärmetauschereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element eine Blende (20) ist, die in der unteren Hälfte den Spalt zwischen der Trennwand (10) und einer Wärmetauscher-Umhüllung (12) verschließt und den direkten Abgas-Weg in der unteren Hälften vom Wärmetauscher im ersten Abschnitt (3) zum Wärmetauscher im zweiten Abschnitt (4) blockiert, und dass eine Abgas-Abfuhr (1 1 ) zur Abführung des Abgases aus der Primärwärmetauschereinheit in der unteren Hälfte des Abschnitts, in dem der Wärmetauscher im zweiten Abschnitt angeordnet ist, vorgesehen ist, so dass im Betrieb das vom Wärmetauscher im ersten Abschnitt (3) kommende Abgas zunächst von außen nach innen im oberen Bereich durch die Durchgänge (6) des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt (4) und danach von innen nach außen im unteren Bereich durch die Durchgänge (6) des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt (4) strömt.
7. Primärwärmetauschereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt (4) eine Horizontalblende (23) auf halber Höhe zwischen der Außenseite des Wärmetauschers im zweiten Abschnitt (4) und der Wärmetauscher-Umhüllung (12) vorgesehen ist.
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