EP2851628A2 - Heat exchanger module with cyclone fins and heat exchanger cell formed from this module - Google Patents

Heat exchanger module with cyclone fins and heat exchanger cell formed from this module Download PDF

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Publication number
EP2851628A2
EP2851628A2 EP14181702.3A EP14181702A EP2851628A2 EP 2851628 A2 EP2851628 A2 EP 2851628A2 EP 14181702 A EP14181702 A EP 14181702A EP 2851628 A2 EP2851628 A2 EP 2851628A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
medium
heat exchanger
cell
module
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14181702.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2851628A3 (en
Inventor
Turgut Yilmaz
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2851628A2 publication Critical patent/EP2851628A2/en
Publication of EP2851628A3 publication Critical patent/EP2851628A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to condensation heat exchangers.
  • the invention relates in particular to condensation heat exchangers designed for gas-fired condensing boilers.
  • the main purpose of the invention is efficient heat transfer between two media, i. the transmission of sensible and latent heat energy from a high temperature heating gas to low temperature water.
  • a Kondensations slaughterhouse is one of the main components of a gas-fired combi boiler and should ensure efficient heat energy transfer from the burned gas to the house water and / or central heating water, so that the predetermined temperature is maintained at the extraction point.
  • Key design and functional features include modularity and compact size, low pressure drop, high overall heat transfer coefficient and efficient transfer of latent heat energy.
  • an expedient and feasible condensation heat cell for commercial heating appliances such as wall-mounted boilers in addition to the features mentioned also some critical aspects such as dimensioning, cost manufacturability, leak safety, life, etc. to be considered.
  • each module should deliver a certain amount of heat transfer energy, regardless of the number of modules that make up the complete heat cell.
  • each module should be expertly, e.g. by means of precision welding, be connected to the other.
  • the condensation heat exchanger is made of a flat sheet of metallic material with a laminated layer of polypropylene film. Each condensation heat exchanger is provided with a serpentine condensation flow channel formed in the laminated flat metallic material sheet such that the polypropylene layer is on the side of the exhaust gas / condensate environment, thus protecting the metal from corrosion.
  • the exchanger has an exhaust duct with inspection access opening and is surrounded by heat exchanger walls.
  • the exchanger walls have a surface structured by rows of nubs, which protrude from the walls and extend at right angles to the direction of the gas flow. In the direction of the gas flow, nubs of adjacent rows are each arranged in gap and have an inlet section of continuously increasing cross-section.
  • European patent no. EP0546969B1 refers to a cylindrical shell to be cooled by a cooling liquid.
  • the cylinder has a large diameter and has a smooth outer surface which is at least partially provided with heat exchange ribs which are kept under tension by overlapping at least partially in regions.
  • the invention further comprises a method for the production of such sheaths and an apparatus for carrying out this method.
  • the invention no. DE10038624 discloses a heat transfer tube with twisted inner ribs.
  • the heat transfer tube provided with a number of spiral inner ribs symmetrically rotated about the longitudinal axis, has a clearance between the free ends of the ribs and the axis.
  • the ratio of the distance to the inner diameter of the tube is 1:12 to 1: 3.
  • the spiral ribs are all twisted in the same direction and have the same twist length.
  • the ribs are in the shape of an equilateral triangle or a tooth.
  • the tube is made of metal or plastic.
  • the ribs disclosed in this application differ significantly in shape from the cyclone ribs of the present invention.
  • the in the application no. DE10038624 revealed ribs are designed for the flow of liquids. In this way, the formation of turbulence in liquids can be achieved.
  • the fins disclosed in the present application are specifically arranged at suitable intervals to allow the flow of gaseous media.
  • the angle of inclination between the ribs and the inner surface of the module to which the ribs are connected is very small, so that for a gaseous medium greater contact with the ribs and the inner surface of the module is made possible.
  • the main object of the present invention is to develop the new method of transferring heat energy between gas and water by creating a cyclone (vortex) movement of the gas, thereby enabling the design and development of more efficient, compact and economical heat cells.
  • the main idea is to create a longer path for the exhaust gas to increase thermal energy transfer in a given volume.
  • cyclone (vortex) channels are opened within the heat cell.
  • the total number, the vortex angle and the Height of the channels are the most critical geometrical parameters that influence the pressure drop and the velocity of the exhaust gas, the total heat transfer coefficient and the thermal performance of the heat cell.
  • the corresponding geometric parameters can be adapted during the design process of the heat cell.
  • the embodiment proposed in this specification allows more efficient heat transfer between the exhaust gas and the central heating water thanks to the swirling motion of the exhaust gas through the spiral channels.
  • Such a helical formation of the channels prolongs the path that the exhaust travels in a certain volume, which at the same time creates a larger heat exchange surface.
  • a compact and at the same time efficient heat cell can be produced with less raw material expenditure, whereby the manufacturing costs are reduced compared to conventional heat cells.
  • the forced convection through the side walls of the heat cell can be enhanced, whereby a uniform and efficient heat transfer between two media can be maintained throughout the heat cell.
  • the thermal performance and the effective heat transfer coefficient can be increased.
  • the pressure drop is another important design parameter for condensation heat cells. From a process engineering point of view, the Pressure drop should be kept as low as possible to reduce operating costs, such as by the power consumption for fan and / or pump. Reducing the pressure drop also reduces the negative fouling and erosion effects over the life of the heat cell.
  • Preliminary computational studies have shown that the pressure drop across the gas side of the proposed design is significantly less compared to integrated stave heat cells. The results of the preliminary computational studies showed that the pressure drop gradually decreased (43%) compared to a conventional conventional heat cell module with round ribs.
  • the heat exchanger module (or heat exchanger modules) comprises a buffer disposed in its center, the buffer being provided with a pressure relief opening in the bottom to allow for pressure increase due to the expansion of the air in the bottom Buffer to maintain pressure equalization.
  • the cylindrical structure surrounding the burner module comprises an inner housing and an outer housing surrounding the inner housing, as well as a housing between the inner and the outer housing designed channel for a second medium.
  • the burner module also consists of a second media channel which surrounds the burner module and is configured between the inner and outer housings.
  • the heat exchanger cell according to the invention further comprises fins connected to the inner housing, which extend from the inner housing in the direction of the buffer and thus form channels for the first medium, which are spirally formed and thus allow circulation of the first medium within the KMermoduls.
  • the outer channel for the second medium in a spiral shape and at a certain angle, allowing a slight inclination from the bottom to the top and having the shape of a recess whose width is greater than their depth is.
  • the inner and outer casings are provided with a vertical inner channel for the second medium, formed by extending the heat cell towards the burner located in the central part, to allow the flow of the second medium with this inner channel for the second medium being connected to the outer channel of the heat cell for the second medium via a connecting channel.
  • the heat exchanger module further comprises at least one channel inlet for the second medium, which allows the second medium to enter the cell, and at least one channel outlet for the second medium, which allows it to exit the cell.
  • the burner module each comprises a channel inlet and a channel outlet for the second medium configured with the same structure as in the heat exchanger module.
  • the invention further comprises a lid which covers the burner module at the top and which is sealed in the center to the burner and at the edges to the inner and outer casings, the lid being provided with a circular inlet for the first medium through which the first medium can flow.
  • the second medium in the cell moves in a manner such that it would swirl in a direction opposite to the vortex direction of the first medium.
  • the invention also relates to a heater comprising a heat exchanger cell having the features set forth above.
  • the present invention is an easily applicable novel embodiment of a heat cell (1) which allows modularity. It proposes two different embodiments of the heat exchanger modules (20), which are the inventive Form heat cell (1). The first of these will be in the FIGS. 1 to 4 , the second in the Figures 5 and 6 shown.
  • each heat exchanger module (20) substantially comprises: a cylindrical inner casing (3); Ribs (21) extending at certain intervals from the housing (3) towards the center and connected to said inner housing (3) in cyclone form; and an outer casing (2) surrounding the inner casing (3).
  • the first top-down flowing medium (F1) is a warm gas which, when passing the media channels (22) formed between the ribs (21), performs a naturally circulating movement due to the structure of the ribs (21) and within the module (20) comes into contact with all the ribs (21) and the entire inner surface of the housing (3). Since the ribs (21) are formed so that the channels have a spiral configuration, a longer path is provided here for the circulation of the first medium (F1) within a certain volume range, thereby providing a larger surface area for heat transfer.
  • FIG. 3 shows the module (20) without the outer housing (2). While the warm first medium (F1) in the module (20) flows from top to bottom, flows a cold second medium (F2) in a cyclic movement in the outer channel for the second medium (231) from bottom to top and leaves the module ( 20) with elevated temperature.
  • the outer channel for the second medium (231) is preferably embedded in the outer wall of the inner casing (3) in the form of a recess extending transversely to the casings (2, 3) and at a certain angle so as to form a closed channel as soon as possible the outer housing (2) the inner Covered housing (3).
  • the structure of the outer channel for the second medium (231) is in FIG. 1 and FIG. 4 shown in section.
  • the outer channel for the second medium (231) extends transversely between the inner housing (3) and the outer housing (2) so as to circumnavigate the housing (3), rising slightly from bottom to top ,
  • the in FIG. 1 It can be seen that the width (L) of the outer channel (231) is dimensioned larger than its depth (T) and thus the surface for the heat exchange between the second medium (F2) flowing through the outer channel (231). and the first medium (F1) circulating between the ribs (21). This increases directly proportional to the heat exchange surface and the amount of heat exchange.
  • the outer channel for the second medium (231) can also be formed by the combination of two half-channels, which are for example symmetrically incorporated into the contact surfaces of the outer housing (2) and the inner housing (3).
  • FIG. 2 shows, formed on the outer housing (2), the channel inlet for the second medium (24) and the channel outlet for the second medium (25).
  • the second medium (F2) after entering from the channel inlet (24) into the outer channel for the second medium (231), preferably flows along the outer wall of the inner casing (3) in a swirling motion in the opposite direction to the swirling direction of the first medium (F1), then leaves the module (20) through the duct outlet (25) and flows into the upper heat exchanger module (20) or the burner module (10).
  • these connections can be provided between the passages and channels (231) on the outside of the outer housing (2), they can also on the inside of the outer housing (2) are provided.
  • the second medium enters the heat cell (1) through the lowermost module (20) and, after being heated, exits the heat cell (1) from the top burner module (10).
  • the entrance-exit directions of the first medium (F1) and the second medium (F2) into and out of the module (20) and the directions of their cyclical movement within the module (20) are completely opposite each other.
  • the purpose of this is to bring the heated second medium (F2) from below into the uppermost area of the module (20), where the first medium (F1) is in its warmest condition, and then to reduce the temperature difference between these two media and thus to prevent condensation of the water vapor in the first medium (F1).
  • FIG. 1 is the perspective view of a longitudinal section of the heat exchanger cell (1) according to the invention.
  • the total number of modules (20) of the heat cell (1) which is formed by combining a certain number of modules (20), also determines the maximum power of this cell (1). Accordingly, the number of modules (20) of the heat exchanger cell (1) may vary depending on the purpose of use and the size of the area to be heated.
  • the heat exchanger cell (1) comprises substantially: at least one burner module (20) connected to the heat exchanger module (20) from above and at least one buffer (40) arranged at the center of the heat exchanger modules (20) in FIG is arranged such that it is not connected to the ribs (21), but only touches them.
  • the buffer (40) is a preferably made of ceramic or stainless steel member having a hollow interior and a wall thickness of 2-4 mm and is resistant to high temperatures.
  • a pressure relief port (41) is provided to provide compensation in the event of pressure increase due to the expansion of the air in the buffer.
  • the burner module (10) is similar in terms of its housing (2, 3) the heat exchanger module (20); however, instead of the ribs (21), it comprises at least one burner (30) arranged above the buffer (40) but at a distance from it.
  • the module (10) is provided with a lid (12), said lid (12) sealingly in the center with the burner (30) and at the edges with the inner housing (3) and the outer housing (2) connected is.
  • In the center of the lid (12) is a circular inlet for the first medium (13) so that the first medium (F1) which would enter the burner (30) can flow therethrough.
  • the burner module (10) has channels for the second medium (11) with the same structure as in the heat exchanger module (20).
  • the second medium (F2) enters these channels (11) through the outer channel for the second medium (231) of the lower heat exchanger module (20) to which the burner module (10) is connected, while the second medium ( F2) from the burner module (10) through the channel outlet for the second medium (15), which is also located on the outer housing (2).
  • the channel inlet for the second medium (14), which allows its entry, is not shown in the drawings.
  • the buffer (40) used in the first embodiment in the middle part of the heat cell (1) is not present. Instead, a vertical inner channel is provided for the second medium (232) for the flow of the second medium (F2).
  • This inner channel for the second medium (232) is formed by an extension of the inner housing (3) and the outer housing (2) in the direction of the in the middle of the heat cell (1) located burner (30), wherein the channel (232 ) is connected via the connecting channel (233) to the outer channel (231) of the heat exchanger module (20), which forms the lowest part of the heat cell (1).
  • each heat exchanger module (20) in each heat exchanger module (20), the central ends of the fins (21) are not exposed as in the first described embodiment of the heat cell (1) but with the cylindrical structure formed in the center via the inner casing (3). connected. In this way, both on the outer wall and the central wall of the module (20) a larger heat transfer area between the hot and the cold medium can be formed.
  • the circulation of the second medium (F2) proposed in this embodiment is also different.
  • the second medium (F2) enters the inner channel for the second medium (232) in the middle of the heat cell (1) through the channel for the second medium (24), and after it has entered the inner channel for the second medium (232 ) by flowing up and down, it flows through the communication channel (233) further into the outer channel for the second medium (231).
  • the second medium (F2) flowing through the outer channel for the second medium (231) follows the path described for the first embodiment and therefore leaves the heat cell (1) in a heated state through the second medium channel outlet (10) in the burner module (10). 15).
  • This path of the second medium (F2) is in FIG. 6 indicated by arrows.
  • the thermal power and the effective heat transfer coefficient can be determined by the Incorporation of small-sized surface enlargements, such as round ribs, can be increased on the inner side walls.
  • the invention is useful in the design and development of next generation condensation heat cells for wall-mounted combi steamers. Similarly, the invention can be used for the development of heat cells in other applications in which a gas-fired burner system is used.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeaustauscherzelle, die mindestens ein Brennermodul mit integriertem Brenner und mindestens ein Wärmeaustauschermodul mit in bestimmten Intervallen zyklonförmig gestalteten Zyklonrippen zur Erzielung des Wärmeaustausches umfasst, und auf ein Heizgerät mit dieser Zelle.The present invention relates to a heat exchanger cell comprising at least one burner module with integrated burner and at least one heat exchanger module with cyclone ribs cyclone-shaped at certain intervals for achieving the heat exchange, and to a heater with this cell.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kondensationswärmeaustauscher.The present invention relates to condensation heat exchangers.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Kondensationswärmeaustauscher, die für gasbeheizte Brennwertanlagen konzipiert sind. Hauptzweck der Erfindung ist die effiziente Wärmeübertragung zwischen zwei Medien, d.h. die Übertragung von fühlbarer und latenter Wärmeenergie von einem Heizgas hoher Temperatur auf Wasser niedriger Temperatur.The invention relates in particular to condensation heat exchangers designed for gas-fired condensing boilers. The main purpose of the invention is efficient heat transfer between two media, i. the transmission of sensible and latent heat energy from a high temperature heating gas to low temperature water.

Stand der TechnikState of the art

Eine Kondensationswärmeaustauscherzelle ist einer der Hauptbestandteile eines gasbeheizten Kombiboilers und soll eine effiziente Wärmeenergieübertragung vom verbrannten Gas auf das Hauswasser und/oder Zentralheizungswasser gewährleisten, so dass die vorbestimmte Temperatur an der Entnahmestelle eingehalten wird. Zu den wichtigsten Konstruktions- und Funktionsmerkmalen gehören Modularität und kompakte Größe, geringer Druckabfall, ein hoher Gesamt-Wärmeübergangskoeffizient und eine effiziente Übertragung latenter Wärmeenergie. Für die Entwicklung einer zweckmäßigen und realisierbaren Kondensationswärmezelle für kommerzielle Heizgeräte wie z.B. wandmontierte Boiler sind außer den genannten Merkmalen auch einige kritische Gesichtspunkte wie z.B. die Dimensionierung, kostengünstige Herstellbarkeit, Lecksicherheit, Lebensdauer usw. zu berücksichtigen.A Kondensationswärmeaustauscherzelle is one of the main components of a gas-fired combi boiler and should ensure efficient heat energy transfer from the burned gas to the house water and / or central heating water, so that the predetermined temperature is maintained at the extraction point. Key design and functional features include modularity and compact size, low pressure drop, high overall heat transfer coefficient and efficient transfer of latent heat energy. For the development of an expedient and feasible condensation heat cell for commercial heating appliances such as wall-mounted boilers in addition to the features mentioned also some critical aspects such as dimensioning, cost manufacturability, leak safety, life, etc. to be considered.

Im Allgemeinen ist für Hersteller und Endabnehmer (Kunden) eines der wichtigsten erforderlichen bzw. erwünschten Merkmale einer Kondensationswärmezelle deren Modularität. Die Modularität einer Wärmezelle bedeutet, dass sie in einem gewünschten Wärmeleistungsbereich eingesetzt werden kann, der den Benutzern eine wirtschaftliche Heizlösung bietet. Außerdem ermöglicht Modularität für die Hersteller eine erhebliche Kosten- und Zeiteffizienz bei der Massenfertigung einer Wärmezelle. So kann zum Beispiel die maximale Leistung einer Wärmezelle während des Fertigungsprozesses auf einfache Weise mittels der Anzahl der in einem Heizgerät zu vereinenden Module eingestellt werden. Allerdings stellen die Konstruktions- und Fertigungsprozesse für eine modulare Kondensationswärmezelle sehr anspruchsvolle Aufgaben dar. Vor allem soll jedes einzelne Modul einen bestimmten Betrag an Wärmeübertragungsenergie liefern, unabhängig von der Anzahl der Module, welche die komplette Wärmezelle bilden. Weiterhin sollte im Interesse eines schnellen, reibungslosen und wirtschaftlichen Fertigungsprozesses jedes Modul auf fachmännische Weise, z.B. mittels Präzisionsschweißung, mit dem anderen verbunden werden.In general, for manufacturers and end users (customers), one of the most important or desirable features of a condensation heat cell is their modularity. The modularity of a heat cell means that it can be used in a desired heat output range that offers users an economical heating solution. In addition, modularity allows manufacturers significant cost and time efficiency in the mass production of a heat cell. For example, the maximum power of a heat cell during the manufacturing process can be easily adjusted by means of the number of modules to be combined in a heater. However, the design and manufacturing processes for a modular condensation heat cell are very challenging tasks. Most importantly, each module should deliver a certain amount of heat transfer energy, regardless of the number of modules that make up the complete heat cell. Furthermore, in the interests of a fast, smooth and economical manufacturing process, each module should be expertly, e.g. by means of precision welding, be connected to the other.

Zur Erreichung der vorgenannten Zwecke wurden zahlreiche Wärmezellenmodelle für Gasboiler entwickelt.To achieve the aforementioned purposes, numerous heat cell models have been developed for gas boilers.

Eines davon wird im US-Patent Nr. 4.738.307 beschrieben. Offenbart wird ein gasbeheiztes Kondensationsheizgerät mit einem korrosionsbeständigen Kondensationswärmeaustauscher. Der Kondensationswärmeaustauscher wird aus einem flachen Blech aus metallischem Werkstoff mit einer auflaminierten Schicht aus Polypropylenfolie gefertigt. Jeder Kondensationswärmeaustauscher ist mit einem in dem laminierten flachen Blech aus metallischem Werkstoff geformten schlangenförmigen Kondensationsdurchflusskanal in der Weise versehen, dass sich die Polypropylenschicht auf der Seite des Abgas/Kondensat-Milieus befindet und so das Metall gegen Korrosion schützt.One of them will be in U.S. Patent No. 4,738,307 described. Disclosed is a gas heated condensation heater with a corrosion resistant condensation heat exchanger. The condensation heat exchanger is made of a flat sheet of metallic material with a laminated layer of polypropylene film. Each condensation heat exchanger is provided with a serpentine condensation flow channel formed in the laminated flat metallic material sheet such that the polypropylene layer is on the side of the exhaust gas / condensate environment, thus protecting the metal from corrosion.

Ein anderer Wärmeaustauscher wird in EP1136764 offenbart. Der Austauscher hat einen Abgaskanal mit Inspektions-Zugangsöffnung und ist von Wärmeaustauscherwänden umgeben. Die Austauscherwände haben eine durch Reihen von Noppen strukturierte Oberfläche, welche von den Wänden abstehen und sich rechtwinklig zur Richtung des Gasstroms erstrecken. In der Richtung des Gasstroms sind Noppen benachbarter Reihen jeweils auf Lücke angeordnet und haben einen Eingangsabschnitt mit kontinuierlich zunehmendem Querschnitt.Another heat exchanger is in EP1136764 disclosed. The exchanger has an exhaust duct with inspection access opening and is surrounded by heat exchanger walls. The exchanger walls have a surface structured by rows of nubs, which protrude from the walls and extend at right angles to the direction of the gas flow. In the direction of the gas flow, nubs of adjacent rows are each arranged in gap and have an inlet section of continuously increasing cross-section.

Das Europäische Patent Nr. EP0546969B1 bezieht sich auf einen zylindrischen Mantel, der durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt werden soll. Der Zylinder weist einen großen Durchmesser auf und besitzt eine glatte Außenoberfläche, die wenigstens teilweise mit Wärmeaustauschrippen versehen ist, welche unter Spannung gehalten werden, indem sie sich mindestens teilweise bereichsweise überlappen. Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren für die Herstellung solcher Mäntel sowie eine Vorrichtung für die Durchführung dieses Verfahrens. Anwendung für die Positionierung von Teilen, die durch ein externes Medium zu kühlen sind, besonders von elektronischen Leistungsgeräten für Transportmittel.European patent no. EP0546969B1 refers to a cylindrical shell to be cooled by a cooling liquid. The cylinder has a large diameter and has a smooth outer surface which is at least partially provided with heat exchange ribs which are kept under tension by overlapping at least partially in regions. The invention further comprises a method for the production of such sheaths and an apparatus for carrying out this method. Application for the positioning of parts to be cooled by an external medium, especially electronic means of transport.

Die Erfindung Nr. DE10038624 offenbart ein Wärmeübertragungsrohr mit gedrallten Innenrippen. Das Wärmeübertragungsrohr, versehen mit einer Anzahl spiralförmiger, symmetrisch um die Längsachse gedrallter Innenrippen, weist einen Abstand zwischen den freien Enden der Rippen und der Achse auf. Das Verhältnis des Abstands zum Innendurchmesser des Rohrs beträgt 1:12 bis 1:3. Die Spiralrippen sind sämtlich in gleicher Richtung gedrallt und haben gleiche Dralllänge. Die Rippen haben die Form eines gleichseitigen Dreiecks oder eines Zahns. Das Rohr besteht aus Metall oder Kunststoff.The invention no. DE10038624 discloses a heat transfer tube with twisted inner ribs. The heat transfer tube, provided with a number of spiral inner ribs symmetrically rotated about the longitudinal axis, has a clearance between the free ends of the ribs and the axis. The ratio of the distance to the inner diameter of the tube is 1:12 to 1: 3. The spiral ribs are all twisted in the same direction and have the same twist length. The ribs are in the shape of an equilateral triangle or a tooth. The tube is made of metal or plastic.

Die in dieser Anmeldung offenbarten Rippen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Form deutlich von den Zyklonrippen der vorliegenden Erfindung. Die in der Anmeldung Nr. DE10038624 offenbarten Rippen sind für den Durchfluss von Flüssigkeiten ausgelegt. Auf diese Weise kann die Bildung von Turbulenzen bei Flüssigkeiten erreicht werden.The ribs disclosed in this application differ significantly in shape from the cyclone ribs of the present invention. The in the application no. DE10038624 revealed ribs are designed for the flow of liquids. In this way, the formation of turbulence in liquids can be achieved.

Demgegenüber sind die in vorliegender Anmeldung offenbarten Rippen speziell in geeigneten Intervallen angeordnet, um den Durchfluss gasförmiger Medien zu ermöglichen. Der Neigungswinkel zwischen den Rippen und der Innenfläche des Moduls, mit der die Rippen verbunden sind, ist sehr klein, so dass für ein gasförmiges Medium ein größerer Kontakt mit den Rippen und der Innenfläche des Moduls ermöglicht wird.In contrast, the fins disclosed in the present application are specifically arranged at suitable intervals to allow the flow of gaseous media. The angle of inclination between the ribs and the inner surface of the module to which the ribs are connected is very small, so that for a gaseous medium greater contact with the ribs and the inner surface of the module is made possible.

Überdies haben vorläufige rechentechnische Untersuchungen gezeigt, dass der Druckabfall durch die Gasseite der vorgeschlagenen Konstruktion im Vergleich zu den Wärmezellen mit integrierten Stabrippen beträchtlich geringer ist. Die Ergebnisse strömungsdynamischer Berechnungen zeigten, dass sich der Druckabfall, verglichen mit einem gleichgroßen konventionellen Wärmezellenmodul mit Rundstabrippen sukzessive um 43% verringerte.Moreover, preliminary computational studies have shown that the pressure drop through the gas side of the proposed construction is considerably less compared to the integrated stabs heat cells. The results of fluid dynamic calculations showed that the pressure drop was successively reduced by 43% compared to a conventional conventional heat cell module with round ribs.

Die oben zitierten Patente umfassen zwar verschiedene Wärmezellenkonstruktionen; die in nachfolgender Beschreibung offenbarte Wärmezelle ist jedoch im Stand der Technik nicht vorhanden.While the above cited patents include various heat cell designs; however, the heat cell disclosed in the following description does not exist in the prior art.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung des neuen Verfahrens der Übertragung von Wärmeenergie zwischen Gas und Wasser durch Erzeugung einer Zyklon(Wirbel)-Bewegung des Gases, wodurch die Konstruktion und Entwicklung effizienterer, kompakterer und wirtschaftlicherer Wärmezellen möglich wird.The main object of the present invention is to develop the new method of transferring heat energy between gas and water by creating a cyclone (vortex) movement of the gas, thereby enabling the design and development of more efficient, compact and economical heat cells.

Der Hauptgedanke dabei ist die Schaffung eines längeren Weges für das Abgas, um die thermische Energieübertragung in einem bestimmten Volumen zu erhöhen. Zu diesem Zweck werden innerhalb der Wärmezelle Zyklon(Wirbel)-Kanäle geöffnet. Die Gesamtzahl, der Wirbelwinkel und die Höhe der Kanäle sind die kritischsten geometrischen Parameter, die den Druckabfall und die Geschwindigkeit des Abgases, den Gesamt-Wärmeübertragungskoeffizienten und die thermische Leistung der Wärmezelle beeinflussen. Je nach den Anforderungen und Einschränkungen wie Wärmeabgabe, Energieeffizienz, Behaglichkeitsniveau und Druckabfall lassen sich die entsprechenden geometrischen Parameter während des Entwurfsprozesses der Wärmezelle anpassen.The main idea is to create a longer path for the exhaust gas to increase thermal energy transfer in a given volume. For this purpose, cyclone (vortex) channels are opened within the heat cell. The total number, the vortex angle and the Height of the channels are the most critical geometrical parameters that influence the pressure drop and the velocity of the exhaust gas, the total heat transfer coefficient and the thermal performance of the heat cell. Depending on the requirements and limitations such as heat output, energy efficiency, comfort level and pressure drop, the corresponding geometric parameters can be adapted during the design process of the heat cell.

Die in dieser Beschreibung vorgeschlagene Ausführungsform ermöglicht dank der Wirbelbewegung des Abgases durch die spiralförmigen Kanäle eine effizientere Wärmeübertragung zwischen dem Abgas und dem Zentralheizungswasser. Eine solche spiralförmige Ausbildung der Kanäle verlängert den Weg, den das Abgas in einem bestimmten Volumen zurücklegt, wodurch gleichzeitig eine größere Wärmeaustauschfläche entsteht. Somit kann eine kompakte und gleichzeitig leistungsfähige Wärmezelle mit weniger Rohmaterialaufwand hergestellt werden, wodurch im Vergleich zu konventionellen Wärmezellen die Fertigungskosten verringert werden.The embodiment proposed in this specification allows more efficient heat transfer between the exhaust gas and the central heating water thanks to the swirling motion of the exhaust gas through the spiral channels. Such a helical formation of the channels prolongs the path that the exhaust travels in a certain volume, which at the same time creates a larger heat exchange surface. Thus, a compact and at the same time efficient heat cell can be produced with less raw material expenditure, whereby the manufacturing costs are reduced compared to conventional heat cells.

Außerdem kann, auf Grund der zentrifugalen Trägheitseffekte der Wirbelbewegung des Abgases, die Zwangskonvektion durch die Seitenwände der Wärmezelle verstärkt werden, wodurch innerhalb der gesamten Wärmezelle eine gleichmäßige und effiziente Wärmeübertragung zwischen zwei Medien aufrechterhalten werden kann.In addition, due to the centrifugal inertial effects of the swirling motion of the exhaust gas, the forced convection through the side walls of the heat cell can be enhanced, whereby a uniform and efficient heat transfer between two media can be maintained throughout the heat cell.

Weiterhin können in einer alternativen Ausführungsform durch Einbau einiger kleindimensionierter Oberflächenvergrößerungen an den inneren Seitenwänden, z.B. Rundstabrippen, die thermische Leistung und der effektive Wärmeübertragungskoeffizient erhöht werden.Furthermore, in an alternative embodiment, by incorporating some small-sized surface enlargements on the inner sidewalls, e.g. Rundstabrippen, the thermal performance and the effective heat transfer coefficient can be increased.

Neben den Merkmalen, die sich auf die thermische Leistung beziehen, stellt der Druckabfall einen weiteren wichtigen Konstruktionsparameter für Kondensationswärmezellen dar. Aus verfahrenstechnischer Sicht sollte der Druckabfall so gering wie möglich gehalten werden, um die Betriebskosten, wie z.B. durch den Stromverbrauch für Lüfter und/oder Pumpe zu verringern. Durch eine Verringerung des Druckabfalls verringern sich auch die negativen Verschmutzungs- und Abtragseffekte während der Lebensdauer der Wärmezelle. Die vorläufigen rechentechnischen Untersuchungen haben gezeigt, dass der Druckabfall über die Gasseite der vorgeschlagenen Konstruktion im Vergleich zu den Wärmezellen mit integrierten Stabrippen beträchtlich geringer ist. Die Ergebnisse der vorläufigen rechentechnischen Untersuchungen zeigten, dass sich der Druckabfall, verglichen mit einem gleichgroßen konventionellen Wärmezellenmodul mit Rundstabrippen, sukzessive verringerte (43%).In addition to the features that relate to the thermal performance, the pressure drop is another important design parameter for condensation heat cells. From a process engineering point of view, the Pressure drop should be kept as low as possible to reduce operating costs, such as by the power consumption for fan and / or pump. Reducing the pressure drop also reduces the negative fouling and erosion effects over the life of the heat cell. Preliminary computational studies have shown that the pressure drop across the gas side of the proposed design is significantly less compared to integrated stave heat cells. The results of the preliminary computational studies showed that the pressure drop gradually decreased (43%) compared to a conventional conventional heat cell module with round ribs.

Die vorläufigen Ergebnisse aus der Analyse strömungsdynamischer Berechnungen haben gezeigt, dass die vorgeschlagene Konstruktion in der Lage ist, eine hohe Leistung, z.B. 35 kW abzugeben, ohne dass dabei Probleme mit siedendem Wasser in den Kanälen und unerwünscht hohe Temperaturen an den Dichtflächen (an den Kanalflächen, an denen Gas entlangströmt) entstehen.The preliminary results from the analysis of fluid dynamics calculations have shown that the proposed design is capable of providing high performance, e.g. 35 kW, without causing problems with boiling water in the channels and undesirably high temperatures at the sealing surfaces (at the channel surfaces, where gas flows along) arise.

Auch hier haben die Ergebnisse strömungsdynamischer Berechnungen gezeigt, dass, während an den Rippen des konventionellen Wärmezellenmodells Oberflächenbereiche mit hoher Temperatur auftreten, in dem hier vorgeschlagenen Modell niedrige Temperaturen beobachtet werden. Auf diese Weise würde sich auch der durch hohe Temperatur verursachte gasseitige Materialabtrag verringern.Again, the results of fluid dynamics calculations have shown that while high temperature surface areas occur at the fins of the conventional heat cell model, low temperatures are observed in the model proposed here. In this way, the gas side caused by high temperature material removal would decrease.

Eine ungleichmäßige Temperaturverteilung (ungleichförmiger Wärmefluss) bildet für zylindrische Wärmezellen/Module (50) gemäß dem Stand der Technik nach Figur 7 ein unvermeidbares Problem, nämlich auf Grund der Anordnung der runden Endrippen (51) an der Innenwand in nur einer Richtung. Mit der vorgeschlagenen Wärmezellenkonfiguration kann dagegen eine gleichmäßige Wärmeflussverteilung durch die Wände zwischen dem Abgas und dem Zentralheizungswasser erreicht werden. Die Temperaturverteilung über diese Wände wird ebenfalls durch Tests bestätigt.An uneven temperature distribution (non-uniform heat flux) is produced for cylindrical heat cells / modules (50) according to the prior art FIG. 7 an unavoidable problem, namely due to the arrangement of the round end ribs (51) on the inner wall in one direction only. By contrast, with the proposed heat cell configuration, uniform heat flow distribution through the walls between the exhaust gas and the central heating water can be achieved. The Temperature distribution across these walls is also confirmed by tests.

Dieselben Tests belegen auch, dass an den Rippen des konventionellen Wärmezellenmodells Oberflächenbereiche mit hoher Temperatur vorhanden sind, welche den Materialabtrag und die thermische Ermüdung der Rippen beschleunigen. Dagegen ist auf den Oberflächen der Zyklon-Wärmezelle eine niedrigere Temperatur festzustellen, wodurch sich die zu erwartende Lebensdauer der Wärmezelle erhöht.The same tests also demonstrate that there are high temperature surface areas on the fins of the conventional heat cell model which accelerate material removal and thermal fatigue of the fins. In contrast, on the surfaces of the cyclone heat cell to determine a lower temperature, which increases the expected life of the heat cell.

Die vorgenannten Aufgaben und Vorteile gemäß der Erfindung lassen sich durch die Merkmale gemäß den Hauptansprüchen 1 und 13 erreichen. Weitere nützliche Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen offenbart.The aforementioned objects and advantages according to the invention can be achieved by the features according to the main claims 1 and 13. Further useful embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauscherzelle zur Erzielung eines Wärmeaustausches zwischen einem ersten Medium und einem zweiten Medium, dadurch gekennzeichnet, dass es

  • ein Brennermodul, in das ein Brenner integriert ist, und
  • mindestens ein Wärmeaustauschermodul mit in bestimmten Intervallen in Zyklonform
konfigurierten Rippen zur Erzeugung eines Wärmeaustauschs umfasst.The invention relates to a heat exchanger cell for achieving a heat exchange between a first medium and a second medium, characterized in that it
  • a burner module, in which a burner is integrated, and
  • at least one heat exchanger module with at certain intervals in cyclone form
configured ribs for generating a heat exchange comprises.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Wärmeaustauschermodul (bzw. umfassen die Wärmeaustauschermodule) einen in seiner (bzw. ihrer) Mitte angeordneten Puffer, wobei der Puffer mit einer Druckentlastungsöffnung im Boden versehen ist, um im Falle einer Druckerhöhung auf Grund der Ausdehnung der Luft im Puffer den Druckausgleich aufrechtzuerhalten.In one embodiment of the invention, the heat exchanger module (or heat exchanger modules) comprises a buffer disposed in its center, the buffer being provided with a pressure relief opening in the bottom to allow for pressure increase due to the expansion of the air in the bottom Buffer to maintain pressure equalization.

In einer grundlegenden Ausführungsform der Erfindung umfasst die das Brennermodul umgebende zylindrische Struktur ein inneres Gehäuse und ein äußeres Gehäuse, welches das innere Gehäuse umgibt, sowie einen zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse gestalteten Kanal für ein zweites Medium. In gleicher Weise besteht das Brennermodul auch aus einem Kanal für ein zweites Medium, welcher das Brennermodul umgibt und zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse konfiguriert ist.In a basic embodiment of the invention, the cylindrical structure surrounding the burner module comprises an inner housing and an outer housing surrounding the inner housing, as well as a housing between the inner and the outer housing designed channel for a second medium. Likewise, the burner module also consists of a second media channel which surrounds the burner module and is configured between the inner and outer housings.

Die erfindungsgemäße Wärmeaustauscherzelle umfasst ferner mit dem inneren Gehäuse verbundene Rippen, welche sich vom inneren Gehäuse in Richtung des Puffers erstrecken und damit Kanäle für das erste Medium bilden, welche spiralförmig ausgebildet sind und so eine Zirkulation des ersten Mediums innerhalb des Wärmeaustauschermoduls ermöglichen.The heat exchanger cell according to the invention further comprises fins connected to the inner housing, which extend from the inner housing in the direction of the buffer and thus form channels for the first medium, which are spirally formed and thus allow circulation of the first medium within the Wärmeaustauschermoduls.

Zusätzlich dazu verläuft an der Außenwand des inneren Gehäuses quer zum Gehäuse der äußere Kanal für das zweite Medium, und zwar in Spiralform und mit einem bestimmten Winkel, der eine leichte Neigung von unten nach oben ermöglicht und die Form einer Vertiefung aufweist, deren Breite größer als ihre Tiefe ist.In addition, on the outer wall of the inner housing, transverse to the housing, the outer channel for the second medium, in a spiral shape and at a certain angle, allowing a slight inclination from the bottom to the top and having the shape of a recess whose width is greater than their depth is.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ohne Verwendung eines Puffers sind das innere und das äußere Gehäuse mit einem senkrechten inneren Kanal für das zweite Medium ausgestattet, welcher durch Verlängerung der Wärmezelle in Richtung des in deren Mittelteil befindlichen Brenners gebildet ist, um den Durchfluss des zweiten Mediums zu ermöglichen, wobei dieser innere Kanal für das zweite Medium mit dem äußeren Kanal der Wärmezelle für das zweite Medium über einen Verbindungskanal verbunden ist.In an alternative embodiment of the invention without the use of a buffer, the inner and outer casings are provided with a vertical inner channel for the second medium, formed by extending the heat cell towards the burner located in the central part, to allow the flow of the second medium with this inner channel for the second medium being connected to the outer channel of the heat cell for the second medium via a connecting channel.

In der erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherzelle umfasst das Wärmeaustauschermodul weiterhin mindestens einen Kanaleinlass für das zweite Medium, der den Eintritt des zweiten Mediums in die Zelle ermöglicht, sowie mindestens einen Kanalauslass für das zweite Medium, der dessen Austritt aus der Zelle ermöglicht.In the heat exchanger cell according to the invention, the heat exchanger module further comprises at least one channel inlet for the second medium, which allows the second medium to enter the cell, and at least one channel outlet for the second medium, which allows it to exit the cell.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Brennermodul jeweils einen Kanaleinlass und einen Kanalauslass für das zweite Medium, die mit derselben Struktur wie im Wärmeaustauschermodul konfiguriert sind.In a further embodiment of the invention, the burner module each comprises a channel inlet and a channel outlet for the second medium configured with the same structure as in the heat exchanger module.

Die Erfindung umfasst weiterhin einen Deckel, welcher das Brennermodul oben abdeckt und welcher in abgedichteter Weise in der Mitte mit dem Brenner und an den Rändern mit dem inneren und dem äußeren Gehäuse verbunden ist, wobei der Deckel mit einem kreisrunden Einlass für das erste Medium versehen ist, durch welchen das erste Medium fließen kann.The invention further comprises a lid which covers the burner module at the top and which is sealed in the center to the burner and at the edges to the inner and outer casings, the lid being provided with a circular inlet for the first medium through which the first medium can flow.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Wärmeaustauschverfahren, welches mittels der die oben genannten Merkmale aufweisenden Wärmeaustauscherzelle durchgeführt wird und folgende Arbeitsschritte umfasst:

  • das durch den Einlass für das erste Medium in das Brennermodul eingetretene erste Medium wird, während es durch das Brennermodul strömt, aufgeheizt, wonach es in das Wärmeaustauschermodul übertritt;
  • das im Wärmeaustauschermodul zirkulierende erste Medium vollführt eine zirkulierende Bewegung, während es die Kanäle für das erste Medium durchströmt, wobei diese Kanäle zwischen den Rippen gebildet werden, die in Verbindung mit dem Gehäuse und von diesem ausgehend sich in bestimmten Intervallen zyklonförmig zur Mitte hin erstrecken, und wobei das erste Medium in Kontakt mit den Rippen und der Oberfläche des inneren Gehäuses innerhalb des Moduls in Kontakt kommt und diese erwärmt;
  • das zweite Medium tritt durch den Kanaleinlass des Wärmeaustauschermoduls für das zweite Medium in die Zelle ein, durchläuft den äußeren Kanal für das zweite Medium in einer Wirbelbewegung von unten nach oben bzw. den Kanal für das zweite Medium, wodurch sich die Temperatur des zweiten Mediums mittels der Wärme der Rippen und des inneren Gehäuses erhöht;
  • das erwärmte zweite Medium verlässt die Zelle durch den Kanalauslass des Brennermoduls für das zweite Medium.
The invention further relates to a heat exchange method which is carried out by means of the heat exchanger cell having the above-mentioned features and comprises the following steps:
  • the first medium that has entered the burner module through the inlet for the first medium, as it flows through the burner module, is heated, after which it passes into the heat exchanger module;
  • the first medium circulating in the heat exchanger module performs a circulating movement as it passes through the channels for the first medium, these channels being formed between the ribs which, in conjunction with the housing and extending therefrom, extend at certain intervals cyclone-shaped toward the center, and wherein the first medium comes into contact with and heats the fins and the surface of the inner housing within the module;
  • the second medium enters the cell through the channel inlet of the second medium heat exchange module, traverses the outer channel for the second medium in a swirling motion from bottom to top, and the second medium channel, respectively, whereby the temperature of the second medium increases the heat of the ribs and the inner housing;
  • the heated second medium exits the cell through the channel outlet of the burner module for the second medium.

In dem oben beschriebenen Verfahren bewegt sich das zweite Medium in der Zelle in einer Weise, dass es in einer Richtung entgegengesetzt zur Wirbelrichtung des ersten Mediums wirbeln würde.In the method described above, the second medium in the cell moves in a manner such that it would swirl in a direction opposite to the vortex direction of the first medium.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Heizgerät, welches eine Wärmeaustauscherzelle mit den oben dargelegten Merkmalen umfasst.The invention also relates to a heater comprising a heat exchanger cell having the features set forth above.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die strukturellen und typischen Merkmale der Erfindung werden verständlicher mit Hilfe der nachstehend genannten Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Für die Beurteilung sollten daher die Zeichnungen und die ausführliche Beschreibung mit in Betracht gezogen werden.

  • Figur 1 ist die Perspektivansicht des Längsschnitts der Wärmeaustauscherzelle gemäß vorliegender Erfindung;
  • Figur 2 ist die Perspektivansicht eines der Wärmeaustauscherzellenmodule gemäß vorliegender Erfindung;
  • Figur 3 ist die Perspektivansicht, welche auch die Wasserkanäle eines der Wärmeaustauscherzellenmodule gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
  • Figur 4 ist die Perspektivansicht des Längsschnitts eines der Wärmeaustauscherzellenmodule gemäß vorliegender Erfindung;
  • Figur 5 ist die Perspektivansicht des Längsschnitts einer alternativen Ausführungsform der Wärmeaustauscherzelle gemäß vorliegender Erfindung;
  • Figur 6 zeigt die Bewegung des zweiten Mediums in der Zelle in einer alternativen Ausführungsform der Wärmeaustauscherzelle gemäß vorliegender Erfindung;
  • Figur 7 ist eine Perspektivansicht der Draufsicht des gebräuchlichen Wärmeaustauschermoduls gemäß dem Stand der Technik.
The structural and typical features of the invention will become more apparent with the aid of the drawings below and the detailed description with reference to the drawings. The drawings and the detailed description should therefore be taken into account for the assessment.
  • FIG. 1 Fig. 3 is the perspective view of the longitudinal section of the heat exchanger cell according to the present invention;
  • FIG. 2 Figure 3 is a perspective view of one of the heat exchange cell modules of the present invention;
  • FIG. 3 Fig. 3 is the perspective view which also shows the water channels of one of the heat exchange cell modules according to the present invention;
  • FIG. 4 Figure 3 is a perspective view of the longitudinal section of one of the heat exchange cell modules of the present invention;
  • FIG. 5 Figure 3 is a perspective view of the longitudinal section of an alternative embodiment of the heat exchanger cell of the present invention;
  • FIG. 6 Figure 3 shows the movement of the second medium in the cell in an alternative embodiment of the heat exchanger cell according to the present invention;
  • FIG. 7 is a perspective view of the top view of the conventional heat exchanger module according to the prior art.

Bezugszahlenreference numerals

11
Wärme(austauscher)zelleHeat (exchangers) cell
22
äußeres Gehäuseouter casing
33
inneres Gehäuseinner casing
1010
Brennermodulburner module
1111
Kanal für das zweite MediumChannel for the second medium
1212
Deckelcover
1313
Einlass für das erste MediumInlet for the first medium
1414
Kanaleinlass für das zweite MediumChannel inlet for the second medium
1515
Kanalauslass für das zweite MediumDuct outlet for the second medium
2020
Wärmeaustauschermodulheat exchange module
2121
StabrippeStaff rib
2222
Kanal für das erste MediumChannel for the first medium
231231
äußerer Kanal für das zweite Mediumouter channel for the second medium
232232
innerer Kanal für das zweite Mediuminner channel for the second medium
233233
Verbindungskanalconnecting channel
2424
Kanaleinlass für das zweite MediumChannel inlet for the second medium
2525
Kanalauslass für das zweite MediumDuct outlet for the second medium
3030
Brennerburner
4040
Pufferbuffer
4141
DruckentlastungsöffnungPressure relief opening
5050
Wärmezelle/Modul (Stand der Technik)Heat cell / module (prior art)
5151
Endrippeend rib
F1F1
erstes Mediumfirst medium
F2F2
zweites Mediumsecond medium
TT
Tiefe des äußeren Kanals für das zweite MediumDepth of the outer channel for the second medium
LL
Breite des äußeren Kanals für das zweite MediumWidth of the outer channel for the second medium
Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die vorliegende Erfindung ist eine leicht anwendbare neuartige Ausführungsform einer Wärmezelle (1), welche Modularität ermöglicht. Vorgeschlagen werden zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Wärmeaustauschermodule (20), welche die erfindungsgemäße Wärmezelle (1) bilden. Die erste davon wird in den Figuren 1 bis 4, die zweite in den Figuren 5 und 6 dargestellt.The present invention is an easily applicable novel embodiment of a heat cell (1) which allows modularity. It proposes two different embodiments of the heat exchanger modules (20), which are the inventive Form heat cell (1). The first of these will be in the FIGS. 1 to 4 , the second in the Figures 5 and 6 shown.

Für die erste Ausführungsform der Modulgruppen ist es zunächst erforderlich, das Wärmeaustauschermodul (20) unabhängig von der Wärmezelle (1) zu beschreiben. Figur 2 zeigt die Perspektivansicht eines der Wärmeaustauschermodule (20), welche eine Wärmezelle (1) bilden. Danach umfasst jedes Wärmeaustauschermodul (20) im Wesentlichen: ein zylinderförmiges inneres Gehäuse (3); Rippen (21), welche sich in bestimmten Intervallen vom Gehäuse (3) zur Mitte hin erstrecken und mit diesem inneren Gehäuse (3) in Zyklonform verbunden sind; sowie ein äußeres Gehäuse (2), welches das innere Gehäuse (3) umgibt.For the first embodiment of the module groups, it is first necessary to describe the heat exchanger module (20) independently of the heat cell (1). FIG. 2 shows the perspective view of one of the heat exchanger modules (20), which form a heat cell (1). Thereafter, each heat exchanger module (20) substantially comprises: a cylindrical inner casing (3); Ribs (21) extending at certain intervals from the housing (3) towards the center and connected to said inner housing (3) in cyclone form; and an outer casing (2) surrounding the inner casing (3).

Das erste, von oben nach unten strömende Medium (F1) ist ein warmes Gas, welches beim Passieren der zwischen den Rippen (21) gebildeten Medienkanäle (22) auf Grund der Struktur der Rippen (21) eine natürlich zirkulierende Bewegung vollführt und innerhalb des Moduls (20) mit allen Rippen (21) und der gesamten inneren Oberfläche des Gehäuses (3) in Kontakt kommt. Da die Rippen (21) so ausgebildet sind, dass die Kanäle eine spiralförmige Konfiguration aufweisen, wird hier für die Zirkulation des ersten Medium (F1) innerhalb eines bestimmten Volumenbereichs ein längerer Weg zur Verfügung gestellt, wodurch eine größere Oberfläche für die Wärmeübertragung geschaffen wird.The first top-down flowing medium (F1) is a warm gas which, when passing the media channels (22) formed between the ribs (21), performs a naturally circulating movement due to the structure of the ribs (21) and within the module (20) comes into contact with all the ribs (21) and the entire inner surface of the housing (3). Since the ribs (21) are formed so that the channels have a spiral configuration, a longer path is provided here for the circulation of the first medium (F1) within a certain volume range, thereby providing a larger surface area for heat transfer.

Figur 3 zeigt das Modul (20) ohne das äußere Gehäuse (2). Während das warme erste Medium (F1) im Modul (20) von oben nach unten strömt, strömt ein kaltes zweites Medium (F2) in einer zyklischen Bewegung im äußeren Kanal für das zweite Medium (231) von unten nach oben und verlässt das Modul (20) mit erhöhter Temperatur. Der äußere Kanal für das zweite Medium (231) ist vorzugsweise in die Außenwand des inneren Gehäuses (3) in Form einer quer zu den Gehäusen (2, 3) und in einem bestimmten Winkel verlaufenden Vertiefung eingelassen, so dass ein geschlossener Kanal entsteht, sobald das äußere Gehäuse (2) das innere Gehäuse (3) bedeckt. Die Struktur des äußeren Kanals für das zweite Medium (231) ist in Figur 1 und Figur 4 im Schnitt dargestellt. FIG. 3 shows the module (20) without the outer housing (2). While the warm first medium (F1) in the module (20) flows from top to bottom, flows a cold second medium (F2) in a cyclic movement in the outer channel for the second medium (231) from bottom to top and leaves the module ( 20) with elevated temperature. The outer channel for the second medium (231) is preferably embedded in the outer wall of the inner casing (3) in the form of a recess extending transversely to the casings (2, 3) and at a certain angle so as to form a closed channel as soon as possible the outer housing (2) the inner Covered housing (3). The structure of the outer channel for the second medium (231) is in FIG. 1 and FIG. 4 shown in section.

Auf Grund des Winkels verläuft der äußere Kanal für das zweite Medium (231) in Querrichtung zwischen dem inneren Gehäuse (3) und dem äußeren Gehäuse (2) dergestalt, dass er das Gehäuse (3) umrunden würde und dabei leicht von unten nach oben ansteigt. Dem in Figur 1 gezeigten Schnitt ist zu entnehmen, dass die Breite (L) des äußeren Kanals (231) größer bemessen ist als seine Tiefe (T) und sich somit die Oberfläche für den Wärmeaustausch zwischen dem durch den äußeren Kanal (231) strömenden zweiten Medium (F2) und dem zwischen den Rippen (21) zirkulierenden ersten Medium (F1) vergrößert. Dadurch vergrößert sich direkt proportional zu der Wärmeaustauschfläche auch der Betrag des Wärmeaustauschs.Due to the angle, the outer channel for the second medium (231) extends transversely between the inner housing (3) and the outer housing (2) so as to circumnavigate the housing (3), rising slightly from bottom to top , The in FIG. 1 It can be seen that the width (L) of the outer channel (231) is dimensioned larger than its depth (T) and thus the surface for the heat exchange between the second medium (F2) flowing through the outer channel (231). and the first medium (F1) circulating between the ribs (21). This increases directly proportional to the heat exchange surface and the amount of heat exchange.

Da ein solcher Kanal (231) lediglich in die Außenwand des inneren Gehäuses (3) eingearbeitet ist, ist auch die Herstellung einfach und problemlos möglich. Übrigens kann in alternativen Ausführungsformen der Erfindung der äußere Kanal für das zweite Medium (231) auch durch die Kombination zweier Halbkanäle gebildet werden, die beispielsweise symmetrisch in die Kontaktflächen des äußeren Gehäuses (2) und des inneren Gehäuses (3) eingearbeitet werden.Since such a channel (231) is incorporated only in the outer wall of the inner housing (3), the production is simple and easy. Incidentally, in alternative embodiments of the invention, the outer channel for the second medium (231) can also be formed by the combination of two half-channels, which are for example symmetrically incorporated into the contact surfaces of the outer housing (2) and the inner housing (3).

Figur 2 zeigt, gestaltet am äußeren Gehäuse (2), den Kanaleinlass für das zweite Medium (24) und den Kanalauslass für das zweite Medium (25). Gemäß der Erfindung strömt das zweite Medium (F2), nachdem es vom Kanaleinlass (24) in den äußeren Kanal für das zweite Medium (231) eingetreten ist, vorzugsweise entlang der Außenwand des inneren Gehäuses (3) in einer Wirbelbewegung in entgegengesetzter Richtung zur Wirbelrichtung des ersten Mediums (F1), verlässt sodann das Modul (20) durch den Kanalauslass (25) und strömt in das obere Wärmeaustauschermodul (20) oder das Brennermodul (10). Während diese Verbindungen zwischen den Durchlässen und Kanälen (231) außen am äußeren Gehäuse (2) vorgesehen werden können, können sie jedoch auch auf der Innenseite des äußeren Gehäuses (2) vorgesehen werden. Kurz gesagt, das zweite Medium tritt in die Wärmezelle (1) durch das unterste Modul (20) ein und verlässt nach seiner Erwärmung die Wärmezelle (1) aus dem zuoberst befindlichen Brennermodul (10). FIG. 2 shows, formed on the outer housing (2), the channel inlet for the second medium (24) and the channel outlet for the second medium (25). According to the invention, the second medium (F2), after entering from the channel inlet (24) into the outer channel for the second medium (231), preferably flows along the outer wall of the inner casing (3) in a swirling motion in the opposite direction to the swirling direction of the first medium (F1), then leaves the module (20) through the duct outlet (25) and flows into the upper heat exchanger module (20) or the burner module (10). However, while these connections can be provided between the passages and channels (231) on the outside of the outer housing (2), they can also on the inside of the outer housing (2) are provided. In short, the second medium enters the heat cell (1) through the lowermost module (20) and, after being heated, exits the heat cell (1) from the top burner module (10).

Im Allgemeinen sind die Eintritts-Austritts-Richtungen des ersten Mediums (F1) und des zweiten Mediums (F2) in das Modul (20) und aus demselben sowie die Richtungen ihrer zyklischen Bewegung innerhalb des Moduls (20) einander völlig entgegengesetzt. Der Zweck davon ist, das erwärmte zweite Medium (F2) von unten in den obersten Bereich des Moduls (20) zu bringen, wo das erste Medium (F1) sich in seinem wärmsten Zustand befindet, und dann die Temperaturdifferenz zwischen diesen beiden Medien zu verringern und somit eine Kondensation des Wasserdampfs im ersten Medium (F1) zu verhindern. Darüber hinaus ist es erwünscht, dass die Kondensation am unteren Teil der Wärmezelle (1) stattfindet. Die Gastemperatur wird deshalb in den auslassnahen Bereichen so weit wie möglich verringert.In general, the entrance-exit directions of the first medium (F1) and the second medium (F2) into and out of the module (20) and the directions of their cyclical movement within the module (20) are completely opposite each other. The purpose of this is to bring the heated second medium (F2) from below into the uppermost area of the module (20), where the first medium (F1) is in its warmest condition, and then to reduce the temperature difference between these two media and thus to prevent condensation of the water vapor in the first medium (F1). In addition, it is desirable that the condensation takes place at the lower part of the heat cell (1). The gas temperature is therefore reduced as much as possible in the outlet areas.

Figur 1 ist die Perspektivansicht eines Längsschnitts der erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherzelle (1). Die Gesamtzahl der Module (20) der Wärmezelle (1), die durch Kombination einer bestimmten Anzahl von Modulen (20) gebildet wird, legt auch die maximale Leistung dieser Zelle (1) fest. Demgemäß kann die Anzahl der Module (20) der Wärmeaustauscherzelle (1) je nach dem Verwendungszweck und der Größe des zu beheizenden Bereiches variieren. FIG. 1 is the perspective view of a longitudinal section of the heat exchanger cell (1) according to the invention. The total number of modules (20) of the heat cell (1), which is formed by combining a certain number of modules (20), also determines the maximum power of this cell (1). Accordingly, the number of modules (20) of the heat exchanger cell (1) may vary depending on the purpose of use and the size of the area to be heated.

Gemäß Figur 1 umfasst die erfindungsgemäße Wärmeaustauscherzelle (1) im Wesentlichen: mindestens ein Wärmeaustauschermodul (20), mindestens ein mit dem Wärmeaustauschermodul (20) von oben verbundenes Brennermodul (10) und mindestens einen Puffer (40), der in der Mitte der Wärmeaustauschermodule (20) in einer Weise angeordnet ist, dass er nicht mit den Rippen (21) verbunden ist, sondern diese lediglich berührt. Der Puffer (40) ist ein vorzugsweise aus Keramik oder nichtrostendem Stahl bestehendes Bauteil mit einem hohlen Innenraum und einer Wanddicke von 2-4 mm und ist beständig gegen hohe Temperaturen. Am Boden des Puffers (40) ist eine Druckentlastungsöffnung (41) vorgesehen, um im Fall einer Druckerhöhung auf Grund der Ausdehnung der Luft im Puffer für Ausgleich zu sorgen.According to FIG. 1 The heat exchanger cell (1) according to the invention comprises substantially: at least one burner module (20) connected to the heat exchanger module (20) from above and at least one buffer (40) arranged at the center of the heat exchanger modules (20) in FIG is arranged such that it is not connected to the ribs (21), but only touches them. The buffer (40) is a preferably made of ceramic or stainless steel member having a hollow interior and a wall thickness of 2-4 mm and is resistant to high temperatures. At the bottom of the buffer (40), a pressure relief port (41) is provided to provide compensation in the event of pressure increase due to the expansion of the air in the buffer.

Das Brennermodul (10) ist hinsichtlich seiner Gehäuse (2, 3) dem Wärmeaustauschermodul (20) ähnlich; jedoch umfasst es statt der Rippen (21) mindestens einen Brenner (30), welcher über dem Puffer (40), jedoch in einem Abstand von diesem angeordnet ist. Das Modul (10) ist mit einem Deckel (12) versehen, wobei dieser Deckel (12) in abgedichteter Weise in der Mitte mit dem Brenner (30) und an den Rändern mit dem inneren Gehäuse (3) und dem äußeren Gehäuse (2) verbunden ist. In der Mitte des Deckels (12) befindet sich ein kreisrunder Einlass für das erste Medium (13), so dass das erste Medium (F1), das in den Brenner (30) eintreten würde, hindurchfließen kann.The burner module (10) is similar in terms of its housing (2, 3) the heat exchanger module (20); however, instead of the ribs (21), it comprises at least one burner (30) arranged above the buffer (40) but at a distance from it. The module (10) is provided with a lid (12), said lid (12) sealingly in the center with the burner (30) and at the edges with the inner housing (3) and the outer housing (2) connected is. In the center of the lid (12) is a circular inlet for the first medium (13) so that the first medium (F1) which would enter the burner (30) can flow therethrough.

Das Brennermodul (10) hat Kanäle für das zweite Medium (11) mit derselben Struktur wie im Wärmeaustauschermodul (20). Der Eintritt des zweiten Mediums (F2) in diese Kanäle (11) erfolgt durch den äußeren Kanal für das zweite Medium (231) des unteren Wärmeaustauschermoduls (20), mit dem das Brennermodul (10) verbunden ist, während der Austritt des zweiten Mediums (F2) aus dem Brennermodul (10) durch den Kanalauslass für das zweite Medium (15) erfolgt, welcher sich ebenfalls am äußeren Gehäuse (2) befindet. Der Kanaleinlass für das zweite Medium (14), welcher dessen Eintritt ermöglicht, ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.The burner module (10) has channels for the second medium (11) with the same structure as in the heat exchanger module (20). The second medium (F2) enters these channels (11) through the outer channel for the second medium (231) of the lower heat exchanger module (20) to which the burner module (10) is connected, while the second medium ( F2) from the burner module (10) through the channel outlet for the second medium (15), which is also located on the outer housing (2). The channel inlet for the second medium (14), which allows its entry, is not shown in the drawings.

Auf Grund des breiten Anwendungsbereiches der hierin beschriebenen vorliegenden Erfindung ist es möglich, diverse alternative Anwendungen mit der Funktion dieser Erfindung zu entwickeln. In diesem Zusammenhang wird nachfolgend eine alternative Ausführungsform einer für wandmontierte Kombiboiler bestimmten Kondensationswärmezelle (1) beschrieben.Due to the broad scope of the present invention described herein, it is possible to develop various alternative applications having the function of this invention. In this connection, an alternative embodiment of a condensation heat cell (1) intended for wall-mounted combi steamers will be described below.

In der in Figur 5 dargestellten alternativen Ausführungsform ist der in der ersten Ausführung im Mittelteil der Wärmezelle (1) verwendete Puffer (40) nicht vorhanden. Stattdessen ist ein senkrechter innerer Kanal für das zweite Medium (232) für den Durchfluss des zweiten Mediums (F2) vorgesehen. Dieser innere Kanal für das zweite Medium (232) wird gebildet durch eine Erweiterung des inneren Gehäuses (3) und des äußeren Gehäuses (2) in Richtung des in der Mitte der Wärmezelle (1) befindlichen Brenners (30), wobei der Kanal (232) über den Verbindungskanal (233) mit dem äußeren Kanal (231) des Wärmeaustauschermoduls (20) verbunden ist, welches den untersten Teil der Wärmezelle (1) bildet. Außerdem sind in einer solchen Ausführungsform in jedem Wärmeaustauschermodul (20) die zentralen Enden der Rippen (21) nicht freiliegend wie in der zuerst beschriebenen Ausführungsform der Wärmezelle (1), sondern mit der in der Mitte gebildeten zylindrischen Struktur über das innere Gehäuse (3) verbunden. Auf diese Weise kann sowohl an der Außenwand und der zentral gelegenen Wand des Moduls (20) eine größere Wärmeübertragungsfläche zwischen dem warmen und dem kalten Medium gebildet werden.In the in FIG. 5 illustrated alternative embodiment, the buffer (40) used in the first embodiment in the middle part of the heat cell (1) is not present. Instead, a vertical inner channel is provided for the second medium (232) for the flow of the second medium (F2). This inner channel for the second medium (232) is formed by an extension of the inner housing (3) and the outer housing (2) in the direction of the in the middle of the heat cell (1) located burner (30), wherein the channel (232 ) is connected via the connecting channel (233) to the outer channel (231) of the heat exchanger module (20), which forms the lowest part of the heat cell (1). In addition, in such an embodiment, in each heat exchanger module (20), the central ends of the fins (21) are not exposed as in the first described embodiment of the heat cell (1) but with the cylindrical structure formed in the center via the inner casing (3). connected. In this way, both on the outer wall and the central wall of the module (20) a larger heat transfer area between the hot and the cold medium can be formed.

Die in dieser Ausführungsform vorgeschlagene Zirkulation des zweiten Mediums (F2) ist ebenfalls anders. Gemäß Figur 5 tritt das zweite Medium (F2) durch den Kanaleinlass für das zweite Medium (24) in den inneren Kanal für das zweite Medium (232) in der Mitte der Wärmezelle (1) ein, und nachdem es im inneren Kanal für das zweite Medium (232) durch Auf- und Abströmen zirkuliert, strömt es durch den Verbindungskanal (233) weiter in den äußeren Kanal für das zweite Medium (231). Das den äußeren Kanal für das zweite Medium (231) durchströmende zweite Medium (F2) folgt dem für die erste Ausführungsform beschriebenen Weg und verlässt daher die Wärmezelle (1) in erwärmtem Zustand durch den im Brennermodul (10) befindlichen Kanalauslass für das zweite Medium (15). Dieser Weg des zweiten Mediums (F2) ist in Figur 6 durch Pfeile angezeigt.The circulation of the second medium (F2) proposed in this embodiment is also different. According to FIG. 5 The second medium (F2) enters the inner channel for the second medium (232) in the middle of the heat cell (1) through the channel for the second medium (24), and after it has entered the inner channel for the second medium (232 ) by flowing up and down, it flows through the communication channel (233) further into the outer channel for the second medium (231). The second medium (F2) flowing through the outer channel for the second medium (231) follows the path described for the first embodiment and therefore leaves the heat cell (1) in a heated state through the second medium channel outlet (10) in the burner module (10). 15). This path of the second medium (F2) is in FIG. 6 indicated by arrows.

In einer weiteren Ausführungsform können außerdem die thermische Leistung und der effektive Wärmeübertragungskoeffizient durch den Einbau kleindimensionierter Oberflächenvergrößerungen, wie z.B. Rundstabrippen, an den inneren Seitenwänden erhöht werden.In another embodiment, in addition, the thermal power and the effective heat transfer coefficient can be determined by the Incorporation of small-sized surface enlargements, such as round ribs, can be increased on the inner side walls.

Die Erfindung ist nutzbar für die Konstruktion und Entwicklung von Kondensationswärmezellen der nächsten Generation für wandmontierte Kombiboiler. Ebenso kann die Erfindung für die Entwicklung von Wärmezellen in anderen Anwendungen genutzt werden, in denen ein gasbeheiztes Brennersystem eingesetzt wird.The invention is useful in the design and development of next generation condensation heat cells for wall-mounted combi steamers. Similarly, the invention can be used for the development of heat cells in other applications in which a gas-fired burner system is used.

Claims (15)

Erfindungsgemäße Wärmeaustauscherzelle (1) zur Erzielung eines Wärmeaustauschs zwischen einem ersten Medium (F1) und einem zweiten Medium (F2), gekennzeichnet dadurch, dass sie - ein Brennermodul (10), in welchem der Brenner (30) integriert ist, und - mindestens ein Wärmeaustauschermodul (20), versehen mit in bestimmten Intervallen zyklonförmig angeordneten Rippen (21) für den Wärmeaustausch umfasst. Heat exchanger cell (1) according to the invention for achieving heat exchange between a first medium (F1) and a second medium (F2), characterized in that they - A burner module (10), in which the burner (30) is integrated, and - At least one heat exchanger module (20) provided with at certain intervals cyclically arranged ribs (21) for the heat exchange comprises. Wärmeaustauscherzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschermodul (20) oder die Wärmeaustauschermodule (20) außerdem einen in seiner (bzw. ihrer) Mitte angeordneten Puffer (40) umfasst (bzw. umfassen), wobei der Puffer mit einer in seinem Boden befindlichen Druckentlastungsöffnung (41) ausgestattet ist, um im Fall einer Erhöhung des Druckes auf Grund der Ausdehnung der Luft im Puffer den Ausgleich aufrechtzuerhalten.The heat exchanger cell (1) according to claim 1, characterized in that the heat exchanger module (20) or the heat exchanger modules (20) further comprises a buffer (40) disposed in its center, the buffer having a in its bottom pressure relief opening (41) is provided to maintain the balance in the event of an increase in pressure due to the expansion of the air in the buffer. Wärmeaustauscherzelle (1) nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der das Brennermodul (10) umgebende zylindrische Aufbau ein inneres Gehäuse (3), ein das innere Gehäuse (3) umgebendes äußeres Gehäuse (2) und einen zwischen dem inneren Gehäuse (3) und dem äußeren Gehäuse (2) angeordneten Kanal für das zweite Medium (11) umfasst.Heat exchanger cell (1) according to the preceding claims, characterized in that the cylindrical structure surrounding the burner module (10) comprises an inner housing (3), an outer housing (2) surrounding the inner housing (3) and an inner housing (3). and the outer housing (2) arranged channel for the second medium (11). Wärmeaustauscherzelle (1) nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der das Wärmeaustauschermodul (20) umgebende zylindrische Aufbau ein inneres Gehäuse (3), ein das innere Gehäuse (3) umgebendes äußeres Gehäuse (2) und einen zwischen dem inneren Gehäuse (3) und dem äußeren Gehäuse (2) angeordneten äußeren Kanal für das zweite Medium (231) umfasst.Heat exchanger cell (1) according to the preceding claims, characterized in that the cylindrical structure surrounding the heat exchanger module (20) comprises an inner housing (3), an outer housing (2) surrounding the inner housing (3) and an inner housing (3). and the outer housing (2) arranged outer channel for the second medium (231). Wärmeaustauscherzelle (1) nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem inneren Gehäuse verbundenen Rippen (21) sich vom inneren Gehäuse (3) zu dem Puffer (40) hin erstrecken und, indem sie mit dem inneren Gehäuse (3) verbunden bleiben, Kanäle für das erste Medium (22) bilden, wobei die Kanäle spiralförmig ausgebildet sind und die Zirkulation des ersten Mediums (F1) innerhalb des Wärmeaustauschermoduls (20) gestatten.A heat exchanger cell (1) according to the preceding claims, characterized in that the ribs (21) connected to the inner casing extend from the inner casing (3) to the buffer (40) and remain connected by the inner casing (3) , Channels for the first medium (22), wherein the channels are formed spirally and allow the circulation of the first medium (F1) within the heat exchanger module (20). Wärmeaustauscherzelle (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kanal für das zweite Medium (231) in der Außenwand des inneren Gehäuses (3) verläuft, sich quergerichtet zum Gehäuse (3) hin erstreckt, und zwar spiralförmig und in einem gewissen Winkel, wodurch eine leichte Neigung von unten nach oben ermöglicht wird.A heat exchanger cell (1) according to claim 4, characterized in that the outer channel for the second medium (231) extends in the outer wall of the inner casing (3), extending transversely to the casing (3), spirally and in some degree Angle, allowing a slight slope from bottom to top. Wärmeaustauscherzelle (1) nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kanal für das zweite Medium (231) die Form einer Vertiefung aufweist, dessen Breite (L) größer ist als die Tiefe (T).Heat exchanger cell (1) according to claim 4 and 6, characterized in that the outer channel for the second medium (231) has the shape of a recess whose width (L) is greater than the depth (T). Wärmeaustauscherzelle (1) nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ohne Verwendung des Puffers (40) das innere Gehäuse (3) und das äußere Gehäuse (2) mit einem senkrechten inneren Kanal für das zweite Medium (232) versehen sind, welcher durch Erweiterung der Wärmezelle (1) zum Brenner (30) hin in dessen zentralem Teil gebildet wird, um den Durchfluss des zweiten Mediums (F2) zu ermöglichen, wobei dieser innere Kanal für das zweite Medium (232) mit dem äußeren Kanal für das zweite Medium (231) der Wärmezelle (1) über einen Verbindungskanal (233) verbunden ist.Heat exchanger cell (1) according to the preceding claims, characterized in that in an alternative embodiment of the invention, without the use of the buffer (40), the inner housing (3) and the outer housing (2) are provided with a vertical inner channel for the second medium (232). which is formed by expansion of the heat cell (1) to the burner (30) in its central part to allow the flow of the second medium (F2), said inner channel for the second medium (232) with the outer Channel for the second medium (231) of the heat cell (1) via a connecting channel (233) is connected. Wärmeaustauscherzelle (1) nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschermodul (20) mindestens einen Kanaleinlass für das zweite Medium (24) zur Ermöglichung des Eintritts des zweiten Mediums (F2) in die Zelle (1) und mindestens einen Kanalauslass für das zweite Medium (25) zur Ermöglichung seines Austritts aus der Zelle (1) umfasst.Heat exchanger cell (1) according to the preceding claims, characterized in that the heat exchanger module (20) has at least one channel inlet for the second medium (24) for enabling the heat exchanger module (20) Inflow of the second medium (F2) into the cell (1) and at least one channel outlet for the second medium (25) to allow it to exit the cell (1). Wärmeaustauscherzelle (1) nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennermodul (10) einen Kanaleinlass für das zweite Medium (14) und einen Kanalauslass für das zweite Medium (15) von gleicher Struktur wie im Wärmeaustauschermodul (20) umfasst.Heat exchanger cell (1) according to the preceding claims, characterized in that the burner module (10) comprises a channel inlet for the second medium (14) and a channel outlet for the second medium (15) of the same structure as in the heat exchanger module (20). Wärmeaustauscherzelle (1) nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Deckel (12) umfasst, welcher das Brennermodul (10) von oben abdeckt und abgedichtete Verbindungen in der Mitte mit dem Brenner (30) und an den Rändern mit dem inneren Gehäuse (3) und dem äußeren Gehäuse (12) aufweist.Heat exchanger cell (1) according to the preceding claims, characterized in that it comprises a lid (12) which covers the burner module (10) from above and sealed connections in the middle with the burner (30) and at the edges with the inner housing ( 3) and the outer housing (12). Wärmeaustauscherzelle (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (12) in seiner Mitte einen kreisförmigen Einlass für das erste Medium (13) aufweist, der den Eintritt des ersten Mediums (F1) in den Brenner (30) ermöglicht.Heat exchanger cell (1) according to claim 11, characterized in that the lid (12) has in its center a circular inlet for the first medium (13), which allows the entry of the first medium (F1) in the burner (30). In der Wärmeaustauscherzelle (1) nach Ansprüchen 1-11 ausgeführtes Wärmeaustauschverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfasst: - das durch den Einlass für das erste Medium (13) in das Brennermodul (10) eingetretene erste Medium (F1) wird, während es durch das Brennermodul strömt, aufgeheizt, woraufhin es in das Wärmeaustauschermodul (20) übertritt; - das im Wärmeaustauschermodul (20) zirkulierende erste Medium (F1) vollführt eine zirkulierende Bewegung, während es die Kanäle für das erste Medium (22) durchströmt, welche gebildet werden zwischen den mit dem Gehäuse (3) verbundenen und von diesem ausgehend sich in bestimmten Intervallen zyklonförmig zur Mitte hin erstreckenden Rippen (21), wobei es mit allen Rippen (21) und der Oberfläche des inneren Gehäuses (3) im Modul (20) in Kontakt kommt und diese erwärmt; - das zweite Medium (F2) tritt durch den Kanaleinlass (24) des Wärmeaustauschermoduls (20) für das zweite Medium in die Zelle (1) ein, durchströmt den äußeren Kanal für das zweite Medium (231) in einer Wirbelbewegung von unten nach oben bzw. den Kanal für das zweite Medium (11), wodurch sich die Temperatur des zweiten Mediums (F2) mittels der Wärme der Rippen (21) und des inneren Gehäuses (3) erhöht; und - das erwärmte zweite Medium (F2) verlässt die Zelle (1) durch den Kanalauslass (15) des Brennermoduls (10) für das zweite Medium Heat exchange process carried out in the heat exchanger cell (1) according to claims 1-11, characterized in that it comprises the following process steps: the first medium (F1) entering the burner module (10) through the inlet for the first medium (13), as it flows through the burner module, is heated, whereupon it passes into the heat exchanger module (20); the first medium (F1) circulating in the heat exchanger module (20) performs a circulating movement as it passes through the channels for the first medium (22) which are formed between and connected to the housing (3) Intervals cyclone-shaped to the center extending ribs (21), wherein it with all the ribs (21) and the surface of the inner housing (3) in the module (20) comes into contact and heats it; the second medium (F2) enters the cell (1) through the channel inlet (24) of the second medium heat exchanger module (20), flows through the outer channel for the second medium (231) in a swirling motion from the bottom upwards or downwards the channel for the second medium (11), whereby the temperature of the second medium (F2) increases by means of the heat of the ribs (21) and the inner casing (3); and - The heated second medium (F2) leaves the cell (1) through the channel outlet (15) of the burner module (10) for the second medium Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Medium (F2) die Zelle (1) in einer solchen Weise durchläuft, dass es in entgegengesetzter Richtung zur Wirbelrichtung des ersten Mediums (F1) wirbelt.A method according to claim 13, characterized in that the second medium (F2) passes through the cell (1) in such a way that it swirls in the opposite direction to the swirling direction of the first medium (F1). Heizgerät, welches eine Wärmeaustauscherzelle (1) nach den vorstehenden Ansprüchen umfasst.A heater comprising a heat exchanger cell (1) according to the preceding claims.
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