NL1035654C2

NL1035654C2 - Warmtewisselaar.

Info

Publication number: NL1035654C2
Application number: NL1035654A
Authority: NL
Inventors: Peter Jan Cool
Original assignee: Intergas Heating Assets B V
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-12
Also published as: JP5679968B2; US20110108253A1; WO2010002255A1; UA105008C2; KR20110022049A; JP2011526996A; PT2318772T; RU2516041C2; ES2587600T3; RU2011103730A; CA2729538C; CA2729538A1; PL2318772T3; EP2318772B1; US8757103B2; KR101581486B1; EP2318772A1

Description

Warmtewisselaar

Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar die uit een enkel stuk warmtegeleidend 5 materiaal vervaardigd is, omvattende lamellen voor de geleiding van een fluïdum en voor het overdragen van warmte tussen het fluïdum en de warmtewisselaar.

Verder heeft onderhavige uitvinding betrekking op een wateropwarminrichting voor het verwarmen van water.

10 Tevens heeft onderhavige uitvinding betrekking op een combiketel voor het opwarmen van tapwater en cv-water.

Onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselaar.

Warmtewisselaars vinden toepassing in vele koel- en 15 verwarmingsinrichtingen. Bekende verwarmingsinrichtingen zijn bijvoorbeeld een verwarmingsketel voor het verwarmen van het centrale-verwarmingswater (cv-water) in een centrale-verwarmingsinstallatie (cv-installatie) en een geiser of boiler voor het verwarmen van tapwater.

20 Omwille van ruimtetechnische redenen is het voordelig om een gecombineerde inrichting toe te passen voor het opwarmen van zowel het water voor de cv-installatie, als het tapwater in de vorm van een zogeheten combiketel.

Doordat slechts een enkele warmtegenerator, zoals een 25 brander nodig is, wordt ruimte uitgespaard. Daarnaast heeft het weglaten van de tweede brander een kostentechnisch voordeel.

Een verdere verbetering is het vervaardigen van de warmtewisselaar uit een stuk, waardoor de vervaardiging 30 minder stappen vergt.

Een warmtewisselaar is voorts compacter te maken door de warmteoverdracht te vergroten, waardoor met een kleinere warmtewisselaar volstaan kan worden. Het is bekend om de uitwisseling van warmte in warmtewisselaars te 1035654 2 vergroten door het contactoppervlak van de warmtewisselaars te vergroten door deze te voorzien van lamellen.

Ondanks bovenstaande verbeteringen bestaat er nog steeds behoefte om verwarm- en koelinrichtingen compacter te 5 maken en daarnaast de inrichting om economische en technische redenen zo eenvoudig mogelijk te houden. Derhalve heeft onderhavige uitvinding tot doel een verwarm- dan wel koelinrichting te verschaffen die compacter is dan de inrichtingen uit de stand der techniek zonder de inrichting 10 veel complexer te maken.

De onderhavige uitvinding bereikt dit doel door een warmtewisselaar te verschaffen, die uit een enkel stuk warmtegeleidend materiaal vervaardigd is, omvattende lamellen voor de geleiding van een fluïdum en voor het 15 overdragen van warmte tussen het fluïdum en de warmtewisselaar, waarbij tussen de lamellen dwarslamellen zijn voorzien die zich uitstrekken in een richting overwegend dwars op de lamellen over een afstand die minder is dan de afstand tussen de lamellen en in een richting 20 hoofdzakelijk dwars op de stroomrichting van het fluïdum, waarbij de dwarslamellen om en om nabij of aan naast elkaar gelegen lamellen zijn aangebracht, teneinde een tussen de lamellen stromend fluïdum een meanderend pad te laten beschrijven tussen de lamellen, waarbij de heen-en-25 weergaande zijwaartse richting hoofdzakelijk loodrecht op de lamellen staat.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is de warmtewisselaar vervaardigd uit een enkel stuk metaal, bijvoorbeeld aluminium. Door een giettechniek toe te passen 30 is deze warmtewisselaar zo eenvoudig vervaardigbaar.

Indien een dergelijke warmtewisselaar volgens de uitvinding wordt toegepast, lenen de lamellen aan de warmtewisselaar zich uitstekend om in de stroom van een fluïdum geplaatst te worden. De lamellen worden in dat geval 3 zo geplaatst dat de longitudinale as van de lamellen in de stroomrichting van het fluïdum ligt. Het contactoppervlak tussen fluïdum en warmtewisselaar wordt zodoende vergroot evenals de overdracht van warmte tussen fluïdum en 5 warmtewisselaar.

De dwarslamellen die aangebracht zijn op de lamellen zorgen er vervolgens voor dat de afgelegde weg van het fluïdum tussen de lamellen vergroot wordt. Daarnaast wordt de doortocht door de lamellen verkleind, hetgeen leidt 10 tot een hogere stroomsnelheid van het fluïdum tussen de lamellen. Het effect van de langere afgelegde weg van het fluïdum tussen de lamellen en de vergrote stroomsnelheid door de geringere doortocht doen elkaar grotendeels teniet. Verrassenderwijs wordt de mate van warmtewisseling tussen 15 fluïdum en warmtewisselaar, sterker beïnvloed door de vergrote stroomsnelheid dan door het veranderen van het voor warmtewisseling ter beschikking staande contactoppervlak.

Het is dus voordeliger gebleken om bij gelijkblijvende totaalomvang van de warmtewisselaar de lamellen verder uit 20 elkaar te plaatsen en daarmede het contactoppervlak verminderend, ten gunste van het aanbrengen van dwarslamellen, die een hogere stroomsnelheid veroorzaken.

In een verdere voordelige uitvoeringsvorm blijkt het warmteuitwisselende effect nog verder vergroot te worden 25 door de stroomsnelheid van het fluïdum te verhogen ten opzichte van de situatie zonder dwarslamellen. Het is voordelig om de stroomsnelheid te bevorderen met een ventilator. Ondanks een kortere verblijftijd van het fluïdum tussen de lamellen, wordt er meer warmte uitgewisseld bij 30 een hogere stroomsnelheid van het fluïdum in het geval dat de lamellen van dwarslamellen zijn voorzien in vergelijking met een warmtewisselaar zonder dwarslamellen, maar met een ongeveer gelijk warmtewisselend oppervlak.

4

In weer een verdere uitvoeringsvorm strekken de dwarslamellen zich benedenstrooms over een groter deel van de afstand tussen twee naast elkaar gelegen lamellen uit dan bovenstrooms. Benedenstrooms is het fluïdum verder afgekoeld 5 en neemt het fluïdum minder volume in waardoor de stroomsnelheid en dus de warmteoverdracht zou dalen. Door benedenstrooms de doortocht te verkleinen, door de dwarslamellen zich verder uit te laten strekken, kan voor dit effect gecompenseerd worden, en wordt de hogere 10 stroomsnelheid en derhalve de hogere warmteoverdracht gehandhaafd.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat de warmtewisselaar volgens de uitvinding verder een eerste leiding voor het geleiden van een tweede, fluïdum, welke 15 leiding in het enkele stuk warmtegeleidend materiaal van de warmtewisselaar is uitgespaard. De tweede leiding leent zich uitstekend voor het koelen respectievelijk verwarmen van het tweede fluïdum.

In een specifieke voorkeursuitvoeringsvorm wordt 20 warmte van het eerste fluïdum dat langs de lamellen van de warmtewisselaar via met name de lamellen overgedragen aan de warmtewisselaar. De nabij de lamellen aangebrachte dwarslamellen zijn verantwoordelijk voor een grotere warmtewisseling tussen fluïdum en warmtewisselaar teneinde 25 een zo groot mogelijke hoeveelheid warmte per volume-eenheid fluïdum te kunnen overdragen aan de warmtewisselaar. Op zijn beurt draagt de warmtewisselaar de warmte weer over aan het tweede fluïdum in de leiding. Hierdoor wordt op efficiënte wijze een indirecte overdracht van warmte bewerkstelligd van 30 het eerste fluïdum naar het tweede fluïdum.

In een specifieke alternative uitvoeringsvorm is de richting van de warmteoverdracht tegengesteld aan de richting, zoals beschreven bij de vorige uitvoeringsvorm. In dit geval staat het tweede fluïdum, dat door de eerste 5 leiding stroomt, warmte af aan de warmtewisselaar. De warmtewisselaar verwarmt vervolgens het eerste fluïdum dat tussen de lamellen doorstroomt.

In een voordelige andere uitvoeringsvorm zijn de 5 dwarslamellen op de lamellen aangebracht, zodat er voldoende thermisch contact is tussen de lamellen en de dwarslamellen. Dit heeft het bijkomstige effect dat de dwarslamellen bijdragen aan het vergroten van het contactoppervlak tussen de warmtewisselaar en het eerste fluïdum.

10 In een verdere uitvoeringsvorm strekken de dwarslamellen zich uit in een richting hoofdzakelijk dwars op de lamellen.

In weer een verdere uitvoeringsvorm verschaft de uitvinding een warmtewisselaar, verder omvattende een tweede 15 leiding voor het geleiden van een derde fluïdum, welke leiding in het enkele stuk warmtegeleidend materiaal van de warmtewisselaar is uitgespaard. Het voordeel van de tweede leiding is dat er warmteuitwisseling kan plaatsvinden tussen een drietal fluïda. Een specifiekere uitvoeringsvorm waarin 20 dit op voordelige wijze wordt toegepast, is de hierna genoemde combiketel voor het verwarmen van zowel cv-water, als tapwater.

In verschillende uitvoeringsvormen nemen de eerste en tweede leiding in de warmtewisselaar verschillende vormen 25 aan. Bij voorkeur vormen de leidingen een zo lang mogelijk pad door de warmtewisselaar om een zo lang mogelijke verblijftijd te realiseren. Hiermee wordt een betere warmteuitwisseling verkregen. Teneinde een compacte warmtewisselaar te krijgen is het voordelig om de leiding 30 niet als een enkele rechte doorgang door de warmtewisselaar uit te voeren, maar als meerdere door bochten met elkaar verbonden rechte doorgangen, of alternatief een enkele gebogen doorgang. Voorts kunnen de bochten in de warmtewisselaar zelf aangebracht zijn, echter om 6 fabricagetechnische redenen is het meestal eenvoudiger om meerdere rechte doorgangen te realiseren, die buiten de warmtewisselaar met elkaar verbonden worden door bochtvormige pijpstukken.

5 In een voorkeursuitvoeringsvorm verschaft de onderhavige uitvinding een warmtewisselaar, waarbij de leiding een holle geleider omvat van een tweede warmtegeleidend materiaal, welke holle geleider hoofdzakelijk aansluitend omsloten wordt door de 10 warmtewisselaar. Een dergelijke uitvoeringsvorm kan bijvoorbeeld vervaardigd worden door als holle geleider een pijp te nemen. Vervolgens wordt de warmtewisselaar bijvoorbeeld om ten minste een deel van de pijp gegoten door de pijp in een matrijs te plaatsen, waarna de 15 warmtewisselaar gevormd wordt door de matrijs te vullen met bijvoorbeeld een gesmolten metaal bij een temperatuur die lager is dan het smeltpunt van de pijp. Op deze wijze is het ook eenvoudiger om eventuele bochten in de leiding binnen de warmtewisselaar te laten vallen.

20 In een specifieke uitvoeringsvorm wordt een warmtewisselaar verschaft, waarbij de dwarslamellen zich aanzienlijk minder uitstrekken in de ruimte tussen de lamellen dan de helft van de afstand tussen twee naast elkaar gelegen lamellen.

25 In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt een warmtewisselaar, waarbij de dwarslamellen zich tot halverwege de naast gelegen lamel uitstrekken in de ruimte tussen de lamellen.

Ten einde een zo groot mogelijk contactoppervlak 30 te creëeren voor warmteuitwisseling, dient de warmtewisselaar van een zo groot mogelijk aantal lamellen voorzien te worden. Bij een gegeven omvang van de warmtewisselaar leidt het vergroten van het aantal lamellen echter tot het dichter bij elkaar plaatsen van de lamellen, 7 waardoor de doorgang tussen de lamellen steeds nauwer wordt. Indien de doorgang tussen de lamellen te nauw wordt, wordt de doorstroming van het fluïdum tussen de lamellen op negatieve wijze beïnvloed. Met name in situaties waarbij het 5 fluïdum een damphoudend gasmengsel is, zoals bijvoorbeeld verbrandingsgassen, zal condensvorming tussen de lamellen bij een te nauwe doorgang tussen de lamellen de doorstroming van het fluïdum hinderen. Daarnaast stelt de gekozen techniek voor het vervaardigen van de warmtewisselaar met 10 lamellen eveneens een grens aan de afstand tussen de lamellen. Het aanbrengen van dwarslamellen tussen de lamellen versterkt deze invloed nog eens. Voor een gegeven ontwerp is dus een minimale afstand tussen de lamellen benodigd om nog een goede doorstroming van het fluïdum te 15 garanderen. De aanwezigheid van dwarslamellen vergroten deze minimale afstand. Voorts wordt deze minimale afstand verder vergroot naarmate de dwarslamellen zich in de richting dwars op de lamellen verder uitstrekken. Deze afstand waarover de lamellen zich uitstrekken is dus om praktische redenen ook 20 begrenst. Aanvraagster heeft proefondervindelijk vastgesteld dat de minimale afstand tussen de lamellen verminderd met de afstand waarover de dwarslamellen zich uitstrekken, 3 mm bedraagt. In dit geval bleek de gekozen spuitgiettechniek de beperkende factor te zijn. Bij een kleinere afstand zal op 25 een gegeven moment echter ook de doorstroming van het fluïdum tussen de lamellen in negatieve zin beïnvloed worden.

In een specifieke uitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt een wateropwarminrichting voor het 30 verwarmen van water verschaft, omvattende: een verwarmingselement voor het genereren van warmte; een warmtewisselaar voor het opnemen van door het verwarmingselement gegenereerde warmte; aanvoerverbindingsmiddelen die verbonden zijn met de 8 aanvoerzijde van de in de warmtewisselaar gegoten leiding voor het fluïdum en die verbindbaar zijn met een aanvoerleiding voor water; en afvoerverbindingsmiddelen die verbonden zijn met de afvoerzijde van de in de 5 warmtewisselaar gegoten leiding voor het fluïdum en die verbindbaar zijn met een afvoerleiding voor opgewarmt water. In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat het verwarmingselement een brander die gas verbrand. De warme verbrandingsgassen worden langs de warmtewisselaar, en met name tussen de 10 lamellen door geleid, waardoor de warme verbrandingsgassen warmte af staan aan de lamellen, en op deze wijze aan de warmtewisselaar. Een wateraanvoer die verbonden is met de aanvoerverbindingsmiddelen voert water aan naar de leiding in de warmtewisselaar. De warmte uit de warmtewisselaar 15 warmt het water in de leiding op. Het opgewarmde water verlaat vervolgens de leiding in de warmtewisselaar via een afvoer die verbonden is met de afvoerverbindingsmiddelen.

In een specifiekere uitvoeringsvorm omvat de wateropwarminrichting een warmwatertoestel voor tapwater. In 20 een andere uitvoeringsvoim omvat de wateropwarminrichting een cv-ketel voor het opwarmen van cv-water voor een centrale verwarming.

In weer een verdere uitvoeringsvorm verschaft de uitvinding een combiketel voor het opwarmen van tapwater en 25 cv-water, omvattende een warmwatertoestel, het warmwatertoestel omvattende een warmtewisselaar, waarbij de eerste leiding voorzien is voor het geleiden van het tapwater, en de tweede leiding voor het geleiden van het cv-water. Deze uitvoeringsvorm is zeer voordelig aangezien 30 combiketels uit de stand der techniek over het algemeen gebruik maken van een driewegklep om te selecteren of de warmte die door de warmtewisselaar is opgenomen, gebruikt wordt voor het verwarmen van cv-water, of voor het verwarmen van tapwater. Door de warmtewisselaar te voorzien van zowel 9 een leiding voor het cv-water, als voor het tapwater, kan de driewegklep achterwege blijven en kunnen zowel cv-water als tapwater tegelijkertijd opgewarmd worden.

Volgens een verder aspect van de uitvinding wordt 5 een werkwij ze verschaft voor het vervaardigen van een warmtewisselaar, omvattende: het verschaffen van een matrijs voor het vervaardigen van een warmtewisselaar uit een enkel stuk warmtegeleidend materiaal, waarbij de matrijs ten minste omvat: een opening voor het ontvangen van een aanvoer 10 van een in te gieten leiding voor het geleiden van een fluïdum en een opening voor het ontvangen van een af voer van een in te gieten leiding voor het geleiden van een fluïdum, en waarbij de matrijs uitsparingen omvat voor het integraal vormen van lamellen aan de warmtewisselaar en waarbij de 15 uitsparingen voor de lamellen wederom voorzien zijn van uitsparingen voor het vormen van dwarslamellen op dan wel nabij de lamellen, zodanig dat de dwarslamellen zich uitstrekken in een richting hoofdzakelijk dwars op de lamellen over een afstand die minder is dan de afstand 2 0 tussen de lamellen en in een richting hoofdzakelijk dwars op de voorziene stroomrichting van het tussen de te vormen lamellen te laten stromen fluïdum, waarbij de dwarslamellen om en om nabij of aan naast elkaar te vormen lamellen zijn aangebracht, teneinde een tussen de te vormen lamellen 25 stromend fluïdum een meanderend pad te laten beschrijven tussen de lamellen, waarbij de heen-en-weergaande zijwaartse richting hoofdzakelijk loodrecht op de lamellen staat; het aanbrengen van een leiding voor het geleiden van een fluïdum in de matrijs, waarbij de aanvoer van de leiding ontvangen 30 wordt door de opening in de matrijs voor de aanvoer en de afvoer van de leiding ontvangen wordt door de opening in de matrijs voor de afvoer; het aanbrengen van een verwijderbare, nagenoeg onsamendrukbare kern in de leiding voor het fluïdum; het vullen van de matrijs met ten minste 10 een warmtegeleidend materiaal of een materiaal dat tenminste in de matrijs om te vormen is tot een warmtegeleidend materiaal; het behandelen van de vulling van de matrijs teneinde een warmtewisselaar te verkrijgen van een enkel 5 stuk warmtegeleidend materiaal; het verwijderen van de matrijs van de warmtewisselaar; en het verwijderen van de kern uit de leiding voor het fluïdum.

Een geschikt proces om deze werkwijze in toe te passen is bijvoorbeeld een spuitgietproces voor het vormen 10 van een warmtewisselaar volgens de uitvinding, waarbij een gesmolten metaal, zoals bijvoorbeeld aluminium onder druk in de matrijs met de daarin aangebrachte leiding van bijvoorbeeld koper gebracht wordt. Het vloeibare metaal stolt vervolgens in de matrijs waardoor de warmtewisselaar 15 zijn vorm aanneemt waarin door de vorm van de matrijs de lamellen met dwarslamellen gevormd zijn.

In een ander geschikt proces voor deze werkwijze wordt niet zozeer gebruik gemaakt van spuitgieten, maar van gieten bij atmosferische druk. Voor de vakman is het 20 duidelijk dat de werkwijze volgens de uitvinding toegepast kan worden in elk proces waarin met behulp van een matrijs vorm gegeven wordt aan de warmtewisselaar. Te denken valt bijvoorbeeld aan het vullen van de matrijs met een granulaat, waarna het granulaat in de matrijs op een 25 temperatuur gebracht wordt waarbij het granulaat smelt. Na afkoeling en stolling is wederom een warmtewisselaar met lamellen en dwarslamellen verkregen die uit een enkel stuk vervaardigd is. Alternatief kunnen twee stoffen in de matrijs gebracht worden, die al dan niet na een verdere 30 behandeling, zoals bijvoorbeeld een thermische behandeling, met elkaar een reactie aangaan, waardoor een warmtewisselaar verkregen wordt volgens de uitvinding.

11

Aan de hand van de bij gevoegde figuren, worden onderstaand verdere uitvoeringsvormen en voordelen van de onderhavige uitvinding gegeven, waarin tonen:

Figuur 1: een axonometrisch aanzicht van een 5 warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvinding voorzien van aan- en afvoerleidingen voor CV-water en tapwater;

Figuur 2: een axonometrisch aanzicht van de warmtewisselaar uit figuur 1 zonder externe leidingen;

Figuur 3: een axonometrisch aanzicht van een 10 "uitgesneden" lamel uit de warmtewisselaar van figuur 1; en

Figuur 4A-4C: een schematische weergave van een drietal configuraties van de dwarslamellen volgens de uitvinding.

Een warmtewisselaar 10 (figuur 1) is vervaardigd 15 uit een enkel stuk aluminium. De warmtewisselaar 10 is met behulp van spuitgieten vervaardigd.

De warmtewisselaar 10 omvat een aantal lamellen 20 (zie ook figuur 2 en 3) . Nabij de warmtewisselaar 10 wordt een brander of groep van branders 12 aangebracht. De 20 branders 12 worden zo gepositioneerd ten opzichte van de lamellen 2 0 dat de warme verbrandingsgassen van de van de brander 12 langs de lamellen 20 stromen en warmte overdragen wordt aan de lamellen 20, waarmee de warmtewisselaar 10 opgewarmd wordt. De lamellen 20 zijn voorzien van 25 dwarslamellen 24 die loodrecht op de lamellen 20 staan. Voorts staan de dwarslamellen 24 loodrecht op de stroomrichting van de verbrandingsgassen. Naast het vergroten van het contactoppervlak tussen verbrandingsgassen en warmtewisselaar 10, zorgen de dwarslamellen 24 vooral 30 voor het verkleinen van de doortocht, waardoor de verbrandingsgassen een grotere stroomsnelheid krijgen. Daarnaast zorgen zij voor het vergroten van de af te leggen weg voor de verbrandingsgassen in de warmtewisselaar 10, waardoor in geringe mate ook de verblijftijd van de 12 verbrandingsgassen tussen de lamellen 20 toeneemt, zonder dat de warmtewisselaar 10 in afmetingen toeneemt. Deze maatregel heeft tot gevolg dat er een grotere hoeveelheid warmte wordt overgedragen van de verbrandingsgassen naar de 5 warmtewisselaar 10.

Om een eventueel mogelijke negatieve beïnvloeding van de stroming van de verbrandingsgassen rondom de branders 12 zoveel mogelijk te vermijden zijn nabij de branders 12 op de lamellen 20 geen dwarslamellen 24 aangebracht. In een 10 andere uitvoeringsvorm zijn de dwarslamellen 24 echter over de volle lengte van de lamellen 20 aangebracht.

De warmtewisselaar in de getoonde uitvoeringsvorm heeft afmetinging van circa 500x300x100 mm. De temperatuur van de verbrandingsgassen die de warmtewisselaar 10 verlaat 15 (R) is maximaal 70 °C bij een wateraanvoertemperatuur van 60 °C en een waterafvoertemperatuur van 80 °C en bij vollastverwarmingsbedrijf. Ter vergelijking: bij een vergelijkbare warmtewisselaar zonder dwarslamellen 24, maar met een vergelijkbaar oppervlak ten behoeve van de 20 warmtewisseling, hebben de verbrandingsgassen een temperatuur van 110 °C bij het verlaten (R) van de warmtewisselaar 10. De warmtewisselaar 10 met dwarslamellen 24 heeft aanzienlijk meer warmte opgenomen uit de verbrandingsgassen. Het rendement van de warmtewisselaar 25 zonder dwarslamellen is 96,5 % (Hi) bij vollast CV en watertemperatuur van 60 °C aan de aanvoer (van de warmtewisselaar) en 80 °C aan de afvoer (van de warmtewisselaar) . De warmtewisselaar met dwarslamellen heeft daarentegen een rendement van 98,0 % (Hi). De aanduiding 30 "Hi" geeft aan dat uitgegaan is van de onderste verbrandingswaarde van aardgas bij de rendementsbepaling.

De warmtewisselaar 10 is om een eerste groep leidingen 16 heengegoten, welke leidingen 16 van koper zijn. Deze leidingen 16 zijn bedoeld om cv-water door de 13 warmtewisselaar 10 te leiden, teneinde het cv-water op te warmen. Een tweede groep leidingen 18 is bedoeld voor tapwater. De leidingen 18 van de tweede groep zijn eveneens van koper.

5 De leidingen 16 van de eerste groep worden buiten de warmtewisselaar 10 met elkaar verbonden met behulp van U-bochten, zodat deze leidingen gezamenlijk een lange leiding vormen voor het cv-water. Aan een eerste leiding 16 wordt een aanvoerleiding (CVk) voor cv-water bevestigd voor het 10 naar de warmtewisselaar leiden van de retourstroom van cv-water afkomstig uit het cv-systeem van bijvoorbeeld een woning. Vervolgens loopt het cv-water door de eerste leiding 16, via een U-bocht naar een tweede leiding 16, en wederom via een U-bocht naar een derde leiding 16, enzovoorts tot de 15 laatste leiding 16, welke op een afvoerleiding (CVw) is aangesloten. Via deze afvoerleiding (CVw) wordt het in de warmtewisselaar 10 opgewarmde cv-water weer het cv-systeem ingestuurd naar de radiatoren. Op bekende wijze wordt de circulatie van het cv-water gegenereerd door een pomp die in 20 dit circuit is opgenomen.

De leidingen 18 van de tweede groep zijn op vergelijkbare wijze als de leidingen 16 van de eerste groep met elkaar verbonden via U-bochten. Zodoende wordt ook voor het tapwater een voldoende lange leiding gecreëerd om het 25 tapwater op te warmen met de warmte die door de warmtewisselaar 10 is opgenomen uit de verbrandingsgassen afkomstig van de branders 12. Het tapwater komt via een aanvoerleiding (TWk) die bijvoorbeeld met een openbaar waterleidingnet is verbonden in de eerste leiding 18. Via 30 een U-bocht wordt het tapwater vervolgens naar een tweede leiding 18 geleid, enzovoorts, totdat het opgewarmde tapwater uit de laatste leiding 18 de warmtewisselaar verlaat en via een afvoerleiding (TWw) naar de tappunten in bijvoorbeeld een woning wordt geleid.

14

Door de mate waarin de dwarslamellen 24 zich in de ruimte tussen de lamellen 20 uitstrekken te vergroten, wordt het effect van de dwarslamellen 24 vergroot. Vergelijk figuur 4A en 4B, waarbij in figuur 4A de dwarslamellen 24 5 zich over een beperkt gedeelte van de afstand tussen naast elkaar gelegen lamellen 20 uitstrekken. In figuur 4B strekken de dwarslamellen 24 zich verder uit, waardoor het meanderend pad 32 dat door de verbrandingsgassen gevolgd wordt een langere weg definieerd, dan in figuur 4A, waardoor 10 de verblijftijd tussen de lamellen 20 vergroot wordt. Indien de dwarslamellen 24 zich echter te ver uitstrekken, dan wordt de stroming van de verbrandingsgassen teveel belemmerd.

Het is ook voordelig om een warmtewisselaar 10 van 15 een bepaalde afmeting, te voorzien van een zo groot mogelijk aantal lamellen 20 om het contactoppervlak tussen verbrandingsgassen en warmtewisselaar 10 (via de lamellen 20) zo groot mogelijk te maken. Daarbij komen de lamellen 20 dichter bij elkaar te staan. Indien de lamellen 20 te dicht 20 bij elkaar komen te staan, dan wordt echter wederom de stroming van de verbrandingsgassen tussen de lamellen 20 teveel belemmerd waardoor de warmtewisselaar minder warmte overdraagt. Vergelijk figuur 4C met figuren 4A en 4B.

Het effect van de warmtewisselaar is in figuur 4B 25 het grootst. In deze figuur bedraagt de doortocht 50% en is daarnaast de afgelegde weg het grootst. Het effect is het kleinst in figuur 4A. De doortocht in figuur 4A is kleiner dan in figuur 4C (en figuur 4B) en de afgelegde weg is gelijk aan de afgelegde weg in figuur 4C.

30 Aanvraagster heeft proefondervindelijk vastgesteld dat een minimale ruimte van 3 mm tussen een lamel 20 en een dwarslamel 24 nodig is om de stroming van de verbrandingsgassen niet te veel te belemmeren.

15

De in deze beschrijving gegeven en in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen zijn slechts bij wijze van voorbeeld gegeven. Het moge voor de vakman duidelijk zijn dat velerlei aanpassing en wijzigingen mogelijk zijn binnen 5 het bereik van de onderhavige uitvinding. Voorts zal het voor de vakman duidelijk zijn dat de gegeven en getoonde uitvoeringsvormen gecombineerd kunnen worden om nieuwe uitvoeringsvormen volgens de uitvinding te verkrijgen. De gevraagde bescherming wordt dan ook bepaald door de 10 navolgende conclusies.

1035654

Claims

1. Warmtewisselaar die uit een enkel stuk warmtegeleidend materiaal vervaardigd is, omvattende 5 lamellen voor de geleiding van een fluïdum en voor het overdragen van warmte tussen het fluïdum en de warmtewisselaar, waarbij tussen de lamellen dwarslamellen zijn voorzien welke integraal uit hetzelfde enkele stuk 10 warmtegeleidend materiaal vervaardigd zijn als de warmtewisselaar, en welke zich uitstrekken in een richting overwegend dwars op de lamellen over een afstand die minder is dan de afstand tussen de lamellen en in een richting hoofdzakelijk dwars op de stroomrichting van het fluïdum, 15 waarbij de dwarslamellen om en om nabij of aan naast elkaar gelegen lamellen zijn aangebracht, teneinde een tussen de lamellen stromend fluïdum een meanderend pad te laten beschrijven tussen de lamellen, waarbij de heen-en-weergaande zijwaartse richting hoofdzakelijk loodrecht op de 20 lamellen staat.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, verder omvattende een eerste leiding voor het geleiden van een tweede, fluïdum, welke leiding in het enkele stuk 25 warmtegeleidend materiaal van de warmtewisselaar is uitgespaard.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 2, verder omvattende een tweede leiding voor het geleiden van een 30 derde fluïdum, welke leiding in het enkele stuk warmtegeleidend materiaal van de warmtewisselaar is uitgespaard.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 2 of 3, waarbij de leiding een holle geleider omvat van een tweede warmtegeleidend materiaal, welke holle geleider hoofdzakelijk aansluitend omsloten wordt door de 5 warmtewisselaar.

5. Warmtewisselaar volgens een van de conclusies 1-4, waarbij de dwarslamellen zich aanzienlijk minder uitstrekken in de ruimte tussen de lamellen dan de helft van 10 de afstand tussen twee naast elkaar gelegen lamellen.

6. Warmtewisselaar volgens een van de conclusies 1-4, waarbij de dwarslamellen zich tot halverwege de naast gelegen lamel uitstrekken in de ruimte tussen de lamellen. 15

7. Wateropwarminrichting voor het verwarmen van water, omvattende: een verwarmingselement voor het genereren van warmte; 20 een warmtewisselaar volgens een van de conclusies 1-6, voor het opnemen van door het verwarmingselement gegenereerde warmte; aanvoerverbindingsmiddelen die verbonden zijn met de aanvoerzijde van de in de warmtewisselaar gegoten leiding 25 voor het fluïdum en die verbindbaar zijn met een aanvoerleiding voor water; en afvoerverbindingsmiddelen die verbonden zijn met de afvoerzijde van de in de warmtewisselaar gegoten leiding voor het fluïdum en die verbindbaar zijn met een 30 afvoerleiding voor opgewarmt water.

8. Combiketel voor het opwarmen van tapwater en cv-water, omvattende een warmwatertoestel volgens conclusie 7, het warmwatertoestel omvattende een warmtewisselaar volgens een van de conclusies 3-6, waarbij de eerste leiding voorzien is voor het geleiden van het tapwater, en de tweede leiding voor het geleiden van het cv-water.

9. Werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselaar, omvattende: het verschaffen van een matrijs voor het vervaardigen van een warmtewisselaar uit een enkel stuk warmtegeleidend materiaal, waarbij de matrijs ten minste 10 omvat: een opening omvat voor het ontvangen van een aanvoer van een in te gieten leiding voor het geleiden van een fluïdum en een opening voor het ontvangen van een 15 afvoer van een in te gieten leiding voor het geleiden van een fluïdum, en waarbij de matrijs uitsparingen omvat voor het integraal vormen van lamellen aan de warmtewisselaar en waarbij de uitsparingen voor de lamellen wederom voorzien 20 zijn van uitsparingen voor het vormen van dwarslamellen op dan wel nabij de lamellen, zodanig dat de dwarslamellen zich uitstrekken in een richting hoofdzakelijk dwars op de lamellen over een afstand die minder is dan de afstand tussen de lamellen en in een richting hoofdzakelijk dwars op 25 de voorziene stroomrichting van het tussen de te vormen lamellen te laten stromen fluïdum, waarbij de dwarslamellen om en om nabij of aan naast elkaar te vormen lamellen zijn aangebracht, teneinde een tussen de te vormen lamellen stromend fluïdum een meanderend pad te laten beschrijven 30 tussen de lamellen, waarbij de heen-en-weergaande zijwaartse richting hoofdzakelijk loodrecht op de lamellen staat; het aanbrengen van een leiding voor het geleiden van een fluïdum in de matrijs, waarbij de aanvoer van de leiding ontvangen wordt door de opening in de matrijs voor de aanvoer en de afvoer van de leiding ontvangen wordt door de opening in de matrijs voor de afvoer; het aanbrengen van een verwijderbare, nagenoeg onsamendrukbare kern in de leiding voor het fluïdum; 5 het vullen van de matrijs met ten minste een warmtegeleidend materiaal of een materiaal dat tenminste in de matrijs om te vormen is tot een warmtegeleidend materiaal; het behandelen van de vulling van de matrijs 10 teneinde een warmtewisselaar te verkrijgen van een enkel stuk warmtegeleidend materiaal; het verwijderen van de matrijs van de warmtewisselaar; en het verwijderen van de kern uit de leiding voor 15 het fluïdum.