[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmezelle für ein Heizgerät mit einem von einem
Brennstoff-Luft-Gemisch gespeisten Brenner und einem Primärwärmeaustauscher zur Übertragung
thermischer Energie des Abgases des Brenners auf Heiz- oder Brauchwasser.
[0002] Derartige Wärmezellen werden seit Jahren in der Großserie eingesetzt. Hierbei besteht
der Primärwärmeaustauscher häufig aus einer Rohrwendel. Bei einer gängigen Ausführungsform
wird ein abgeflachtes Rohr zu einer Wendel gebogen, wobei das Rohr über Einprägungen
verfügt, welche als Abstandshalter zur Einhaltung eines definierten Spaltes dienen.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmezelle zu schaffen, deren Primärwärmetauscher
sich durch einfachen Aufbau auszeichnet.
[0004] Erfindungsgemäß wird dies bei einer Wärmezelle gemäß den Merkmalen des unabhängigen
Anspruchs dadurch erreicht, dass der Primärwärmeaustauscher als Plattenwärmeaustauscher
ausgebildet ist, wobei jeweils zwei geformte Platten im zusammengesetzten Zustand
einen Wasserkanal bilden.
[0005] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 2 ergibt sich der Vorteil, dass die
Wasserkanäle innerhalb der Platten unterteilt sind, wodurch eine höhere Strömungsgeschwindigkeit
und somit ein besserer Wärmeübergang erzwungen werden.
[0006] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 3 ergibt sich der Vorteil, dass die
Druckverluste minimiert werden können.
[0007] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, dass die
heißen Abgase zunächst mit dem vorgewärmten Wasser in Berührung kommen, ehe die abgekühlten
Abgase mit dem relativ kalten Rücklauf in Berührung kommen.
[0008] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 5 ergibt sich der Vorteil, dass der
Spalt zwischen zwei Wasserläufen definierten Abstand besitzt.
[0009] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 6 sind die Abstandshalter eingepräger
Bestandteil der Platten.
[0010] Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 7 verjüngt sich der Spalt in Strömungsrichtung,
vornehmlich, um der Abkühlung des Abgases gerecht zu werden. Dies ist in Figur 6 dargestellt.
Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 8 wird der Brennraum durch den Wärmeaustauscher
und den Brenner gebildet.
[0011] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine erfindungsgemäße Wärmezelle im Schnitt,
Figur 2 eine Platte eines Primärwärmeaustauschers in der Draufsicht,
Figur 3 den Primärwärmeaustauscher in einem Schnitt,
Figur 4 die Wärmezelle in einem anderen Schnitt,
Figur 5 eine alternative Bauform des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers
Figur 6 ein Wärmeaustauscher mit sich verjüngendem Spalt sowie
Figur 7 eine besondere Bauform einer Wärmeaustauscherplatte.
[0012] Figur 1 zeigt eine Wärmezelle 1 mit einem Gehäuse 4, einem von einem Gebläse 11 mit
einem Brenngas-Luft-Gemisch gespeisten Brenner 2 sowie einen Primärwärmeaustauscher
3. Zwischen Brenner 2 und Primärwärmeaustauscher 3 befindet sich die Brennkammer 5.
Der Primärwärmeaustauscher 3 besteht aus Platten 10, welche über einen Anschluss für
einen Rücklauf 6 und einen Vorlauf 7 verfügen. Einprägungen 18 unterteilen den Wasserlauf
des Primärwärmeaustauschers 3. Ferner verfügen die Platten 10 über eingeprägte Abstandshalter
8. Das Gehäuse 4 verfügt über einen Abgasleitungsanschluss 9. Im Betrieb durchströmen
die Abgase 13 des Brenners 2 den Brennraum 5 und anschließend den Primärwärmeaustauscher
3 und geben hierbei ihre thermische Energie an den Wasserstrom 14 innerhalb des Primärwärmeaustauschers
3 ab. Die abgekühlten Abgase strömen durch das Gehäuse 4 in den Abgasleitungsanschluss
9.
[0013] Figur 2 zeigt eine Platte 10 inklusive der Position zweier Schnitte A - A bzw. B
- B.
[0014] Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Primärwärmeaustauscher 3. Jeweils zwei Platten
10 bilden Wasserkanäle 17. Durch die eingeprägten Abstandshalter 8 werden definierte
Spalte 16 gebildet, durch welche die Abgase des Brenners 2 strömen können. Die Wasserkanäle
17 sind durch die Einprägungen 18 unterteilt. Nicht dargestellt sind Dichtmittel zwischen
den Berührungsstellen der Einprägungen 18. Hierzu können beispielsweise Kupferfolien
dienen, welche in einem Ofen zerschmelzen und somit zu einer formschlüssigen Verbindung
beitragen.
[0015] Figur 4 zeigt einen anderen Schnitt durch die Wärmezelle 1. Die Wasserkanäle 17 des
Primärwärmeaustauschers 3 sind an den Rücklauf 6 und den Vorlauf 7 jeweils parallel
angeschlossen. Bei der dargestellten Anschlussform ergibt sich der Vorteil, dass der
Wasserkanal 17, welcher als erstes an den Rücklauf 6 angeschlossen ist, auf der Vorlaufseite
als letztes angeschlossen ist. Somit werden alle Wasserkanäle 17 gleichmäßig mit gleichem
Druckverlust durchströmt. Die Brennkammer 5 wird ferner über Dämmplatten 12 zum Gehäuse
4 begrenzt.
[0016] Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Primärwärmeaustauscher 3 im Schnitt mit anders
gestalteten Platten 10, wobei besonders auffällig im Vergleich zur anderen Varianten
ist, dass die zusammengesetzten Platten 10 nicht identisch sind.
[0017] Figur 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Primärwärmeaustauscher 3 mit Spalten 16, welche
in Strömungsrichtung des Abgases schmaler werden. Da das Abgas im Wärmeaustauscher
3 abgekühlt wird und demnach eine höhere Dichte aufweist; der Volumenstrom also geringer
wird, und ferner der Wärmeaustauscher nach außen seine Querschnittsfläche erhöht,
kann somit die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden, um einen hohen Wärmeübergang
zu ermöglichen.
[0018] Figur 7 zeigt eine Platte 7 mit kuppelförmiger Innenkontur.
1. Wärmezelle (1) für ein Heizgerät mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch gespeister Brenner
(2), einem Primärwärmeaustauscher (3) zur Übertragung thermischer Energie des Abgases
des Brenners (2) auf Heiz- oder Brauchwasser, wobei in einem Gehäuse (4) der Brenner
(2) und der Primärwärmeaustauscher (3) derartig angeordnet sind, dass das Abgas des
Brenners (2) beim Betrieb den Primärwärmeaustauscher (3) durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärwärmeaustauscher (3) als Plattenwärmeaustauscher ausgebildet ist, jeweils
2 profilierte Platten (10) im zusammengesetzten Zustand einen Wasserkanal (17) des
Primärwärmeaustauschers (3) bilden und das Abgas des Brenners (2) zwischen den Platten
(10) zweier benachbarter Wasserkanäle (17) durch Spalte (16) strömt.
2. Wärmezelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) über Einprägungen (18) verfügen, welche die Wasserkanäle (17) unterteilen.
3. Wärmezelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkanäle (17) des Primärwärmeaustauschers (3) vom Rücklauf (6) zum Vorlauf
(7) parallel durchströmt werden.
4. Wärmezelle (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase des Brenners (2) zunächst die Wasserkanäle (17), welche in den Vorlauf
(7) münden und dann die Wasserkanäle (17) welche an den Rücklauf (6) angeschlossen
sind, überströmen.
5. Wärmezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) über Abstandshalter (8) zur Einhaltung eines definierten Spaltes
(16) verfügen.
6. Wärmezelle (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (8) in die Platten (10) eingeprägt sind.
7. Wärmezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) so gestaltet sind, dass die Spalte (16) für das Abgas in Strömungsrichtung
des Abgases schmaler werden.
8. Wärmezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) ein U-förmiges, sichelförmiges oder kuppelförmiges Innenprofil aufweisen
und gemeinsam mit dem Brenner (2) und gegebenenfalls zusätzlichen Dämmplatten (12)
den Brennraum (5) abgrenzen.