هدف از اختراع حاضر اين است كه محيط متخلخلي متناسب با محفظه احتراق مشعله شعله آزاد موجود طراحي و ساخته شود و احتراق در اين محيط متخلخل رخ دهد. با اين كار مي‌توان راندمان حرارتي مبدل موجود را افزايش و ميزان آلاينده‌ها را كاهش دهيم. نحوه طراحي محيط متخلخل در اين نوع احتراق بسيار مهم است چراكه ضخامت موثر محيط متخلخل نبايد از چند سانتي‌متر تجاوز كند و از طرفي به‌علت افزايش دماي شعله بايد به نسبت هم‌ارزي‌هاي نزديك استوكيومتري رسيد كه اين خطر وقوع پديده برگشت شعله را در پي دارد. مهم‏ترين فاكتورهاي در نظر گرفته شده در طراحي محيط متخلخل: • طراحي يك لايه محيط متخلخل به‏منظور پيش‏گرمايش • انتخاب تخلخل مناسب براي ناحيه پيش‏گرمايش به‏نحوي كه امكان تشكيل شعله در اين ناحيه نباشد. • انتخاب بهينه ضخامت ناحيه احتراق در احتراق سطحي به‌منظور گرمايش يكنواخت، شعله بايد به طور يكنواخت روي سطح محيط متخلخل ايجاد شود. سپس راندمان حرارتي و ميزان آلاينده‌ها مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در واقع با طراحي محيط متخلخل مناسب مي‌توان گفت كه مشعل شعله آزاد موجود به يك مشعل متخلخل تابشي با آلاينده كم تبديل خواهد شد. نتايج نيز حاكي از آن است كه با ايجاد شعله سطحي در مشعل متخلخل مي‌توان راندمان حرارتي تا ميزان 8/5 درصد افزايش داد. همچنين ميزان NOx به كم‌تر از ppm 10 كاهش مي‌يابد.