CN111336682A - 多工况节能燃气采暖热水炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多工况节能燃气采暖热水炉，包括壳体，设于壳体内的加热仓、水箱以及位于壳体侧方的进水端、出水端，还包括位于壳体内且并联连接至进水端与出水端的第一流体通路和第二流体通路，水箱连接于第二流体通路内；加热仓内设有连接外部燃气管的燃烧装置，加热仓内壁设有至少一个延伸入水箱的导热装置，第一流体通路与燃烧装置并列设置。该多工况节能燃气采暖热水炉采用可以通过两个流体通路的协同作用实现高效大流量高热水到小流量较低温的热量多种工况的适应工作，实现可以一个热水炉同时提供小流量较稳定低能耗的地暖/暖气片的供热以及提供大流量较高热量的洗碗/洗澡的供水，并利用这样多工况的切换实现供水效率和能耗的平衡。

Description

多工况节能燃气采暖热水炉

技术领域

本发明涉及燃气采暖热水炉领域，更具体的说涉及一种多工况节能燃气采暖热水炉。

背景技术

燃气采暖热水炉具有强大的家庭中央供暖功能，能满足多居室的采暖需求，燃气采暖热水炉的保暖功能受当地气候条件以及建筑物保温状况这两个因素影响。现有的燃气采暖热水炉大多为冷水加热直出式，不带水箱以减小体积并且减少热能损耗，并且为了满足所有采暖设备同时使用的需求，加热机构必须做成高功率型，而高功率的加热机构在仅少量采暖设备使用时相比较于较低功率的加热机构能耗更高。如果为了节能使用低功率型加热机构，则需要使用水箱来储水，以满足大用水量时使用。而水箱储水的缺点是加热后会逐渐降温，造成热能损失，在面对洗澡、泡澡等短时间需要大量较高温度的水的情况下供水能力受到储水量的限制，尤其在较大的房屋或使用人数较多时无法满足即时使用的需求。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种多工况节能燃气采暖热水炉，该多工况节能燃气采暖炉可以根据不同的热水水量/水温使用需求方便地调节运行烧水的工况，从而具有较高的供水效率和良好的燃气能耗表现。具体的说，该多工况节能燃气采暖热水炉可以通过两个流体通路供水量动态调节的协同作用实现满足大流量稳定供水到小流量低耗供水等多种工况的供水工作，即可以实现一个热水炉可以满足小流量、稳定低能耗的地暖/暖气片的供水以及满足大流量高温的洗碗/洗澡的供水，并通过这样多工况的切换实现供水效率和能耗的平衡。

本发明的具体技术方案如下，一种多工况节能燃气采暖热水炉，包括壳体，设于所述壳体内的加热仓、水箱以及位于壳体侧方的进水端、出水端，还包括位于所述壳体内且并联连接至所述进水端与出水端的第一流体通路和第二流体通路，所述水箱连接于所述第二流体通路内；所述加热仓内设有连接外部燃气管的燃烧装置，所述加热仓内壁设有至少一个延伸入所述水箱的导热装置，所述第一流体通路与所述燃烧装置并列设置。

由此，可以通过第一流体通路(并列于燃烧装置直接加热)和第二流体通路(连接水箱，通过导热装置加热水箱中的水)分别通过直接加热和间接加热的方式提供不同的工作工况，即至少有以下两种处于两级的工况：在需要小流量较稳定低能耗的地暖/暖气片的供热时，燃烧装置以小功率工作，通过导热装置加热上方的水箱中的水，以较低的能耗提供足以供暖的热量，此时只通过第二流体通路供水；在需要提供大流量较高热量的洗碗/洗澡的供水时，外部水分直接供入第一流体通路直接受热从而提供大流量高温度的供水，此时只通过第一流体通路供水。进一步的，还可以通过控制并联的两个流体通路之间的流量控制实现高低温水的混合流出，从而实现更多级的工况。在运行时，主要通过水箱的大容量的特点保证热水的供给量，以第一流体通路的直接烧水实现更高温和更大流量的提供，同时保证供水温度和供水量。

作为本发明的进一步优选，所述导热装置包括容纳腔和至少一根通过第一连接端和第二连接端连通所述容纳腔形成回路的导热管，所述容纳腔内部分填充有冷媒，所述第一连接端的端口位于所述容纳腔上端，所述第二连接端的端口位于所述冷媒的液面以下。

由此，通过冷媒在容纳腔内吸收加热仓内的热量气化并通过第一连接端第一连接端进入导热管，在导热管中流动的气态冷媒进入位于水箱的段落时与水箱内的水分换热液化，从而实现传热效果，从而相比单纯的铜芯热管具有更好的传热效果并可以以能耗更低的状态运行(冷媒只要有热量供给就能实现气液变换，单纯铜芯在温度较低时无法实现向水箱内长路径的加热效果)。进一步的，第一连接端和第二连接端在高度方向的设置使得通过冷媒的液压作用就实现了整个导热管的单向循环，即：气化的冷媒因密度较小，直接从第一连接端向上进入导热管中，同时气态冷媒的气压使得在导热管中即使出现提前凝结的冷媒液滴也会也会受压向第二连接端方向移动，从而实现单向的气液流动和循环。其中的冷媒可以为氟利昂、氨、丙酮中的一种。尤其在水箱中加热完成后的保温过程中，冷媒的特性使得只要保持其气液换热循环就能给水分持续供热保温，而非通过反复烧水加热-冷却的方式实现保温，具有更好的设备寿命友好性和低能耗性能。

作为本发明的进一步优选，所述导热管还包括第一管段、第二管段和第三管段，所述第一管段和第三管段分别呈由所述第一连接端和第二连接端向所述水箱方向的一体延伸，所述第二管段伸入所述水箱内且其两端分别连接所述第一管段和第三管段，所述第一管段和第三管段外壁包围设有保温层。

由此，实现单向循环的回路由三个不同的管段实现，其中通过在第一管段和第三管段上包围设置保温层(尤其是第一管段)使得冷媒不会在移动路径上就与外部空气换热造成加热效率的下降。

作为本发明的进一步优选，其特征在于：所述第二管段包括第一分管、第二分管和第三分管，所述第一分管和第三分管分别由所述第一管段和第三管段的端部向所述水箱内延伸，所述第二分管为两端分别连接所述第一分管和第三分管的弯管。

由此，第二管段通过三个分管连接组合的结构呈现在水箱内具有较大接触面的弯折管路，具有良好的换热效率，提高对大容量的水箱中的水分的加热效果。

作为本发明的进一步优选，所述第一分管呈由其与所述第一管段连接端向水平面下斜的延伸，所述第三分管呈由其与所述第三管段连接端向水平面上斜的延伸。

由此，根据冷媒液化换热的原理，气态的冷媒在进入第一分管内后，即开始在其内壁与外壁的低温水实现换热将水分加热，即其从气态转化为液态并放热加热水分，液化后的冷媒液滴即在第一分管和第三分管的结构作用下，在重力作用下既可以自然的向第三管段流动实现回流，从而使得整个导热管结构无需单向阀、泵等结构即可完成自行循环，结构简单，换热效率高，能耗低。

作为本发明的进一步优选，所述加热仓包括上下对置的排气板和进气板以及上下两端分别沿所述排气板和进气板边缘设置围合的侧板，所述燃烧装置和第一流体通路呈位于所述加热仓内的水平线性延伸。

由此，加热仓围合形成了下侧进气供给燃烧装置燃烧并从上侧排气的结构，通过围合提供了一定的区域内保温能力，使得对第一流体通路和容纳腔具有更好的加热作用。线性设置燃烧装置和第一流体通路使得布置结构更简单，加热效率更高。

作为本发明的进一步优选，所述燃烧装置包括基体和在所述基体表面沿其线性延伸方向并列设置的多组燃烧嘴，所述多组燃烧嘴中至少有一组指向所述第一流体通路，所述基体通过调节阀连接所述燃气管，各组所述燃烧嘴并联连接所述调节阀。

由此，通过调节阀可以实现多组燃烧嘴可控数量、燃气流量的工作，从而在不同工况下提供不同的加热功率，实现高效率、能耗低的运行。

作为本发明的进一步优选，所述侧板呈由与所述进气板连接处向与所述排气板连接于的向内倾斜，所述容纳腔侧面贴合于所述侧板内侧。

由此，形成了由进气向排气方向气体流通路径的截面积渐小的结构，从而可以进一步结合冷热空气密度不同分层的原理在加热仓内实现烟囱效应，截面接渐小的结构可以使得气体流速随其渐小而渐快，进一步强化烟囱效应，使得燃烧加热的进排气运行效率提高。

作为本发明的进一步优选，所述加热仓内表面设有至少覆盖于所述侧板与进气板表面的反射层和隔热层，所述隔热层设于所述反射层与所述加热仓内表面之间。

由此，反射层可以提供将燃烧装置燃烧产生的热量反射减少散失的效果，同时其反射热量作用于第一流体通路和容纳腔后也可以提高加热的热效率。进一步的设置隔热层可以防止热量向外的散失，进一步提高热效率。

作为本发明的进一步优选，所述第一流体通路和第二流体通路两端并联连接处各设有三通流量控制阀，所述出水端设有温度传感器。

由此，通过设置温度传感器可以监控出水端第一流体通路和第二流体通路混合的水流的温度，配合设置微机控制装置，可以电连接靠近出水端的三通流量控制阀，调节两个流体通路供水量并从而调节出水温度。进一步的靠近进水端的三通流量控制阀可以控制进入两个流体通路的水流量，从而改变相应的通断工作工况。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.根据不同的用水需求(工况)可以动态地进行供水工况的调节，并可通过三通流量控制阀实现连续、适应性高的工况调节，供水速度快、供水稳定、供水量充足(有水箱提供储备热水)；

2.适应不同用水需求的调温性能强，通过三通流量控制阀调节两个并列的流体通路从而调节水量/水温的混合比例从而实现多级调温效果；

3.节能性能好，低温工况下少量燃气消耗即可向水箱内供热保温，同时进一步采用冷媒气液相变进行供热可以更高效的收集、传递加热仓内余热使水箱保温；

4.导热装置容纳腔的连接结构实现冷媒液封，无需单向阀、动力泵等结构即可实现冷媒的单向循环，提高传热效率，结构简单；

5.加热仓提供的烟囱效应结构、隔热反射结构提供良好的加热效果和较高的热效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的加热仓处结构示意图；

图3为本发明的容纳腔处侧视结构示意图；

图4为本发明的第二管段处结构示意图；

图5为本发明的燃烧装置处正视截面结构示意图；

图6为本发明的燃烧装置处侧视截面结构示意图；

图中各项标记为：1-壳体，11-进水端，12-出水端，2-加热仓，21-排气板，22-进气板，23-侧板，24-反射层，25-隔热层，3-水箱，4-第一流体通路，5-第二流体通路，6-燃烧装置，61-基体，62-燃烧嘴，63-调节阀，64-燃气管，7-导热装置，71-容纳腔，72-第一连接端，73-第二连接端，74-导热管，741-第一管段，742-第二管段，7421-第一分管，7422-第二分管，7423-第三分管，743-第三管段，744-保温层，75-冷媒，81-三通流量控制阀，82-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、2、3、4、5、6所示，本实施例的多工况节能燃气采暖热水炉，包括围绕式的壳体1，固定安装在壳体1内并由下向上依次安装的加热仓2、水箱3以及位于壳体1侧方设置的进水端11、出水端12，在设置在具有地暖管路/暖气片的情况下，进水端11连接自来水管路和地暖/暖气片的回水管，出水端12连接房屋内的用水管路。同时还包括位于壳体1内且并联连接在进水端11与出水端12之间的第一流体通路4和第二流体通路5，水箱3连接于第二流体通路5内，从而通过第二流体通路5实现其自身的进出水。加热仓2内安装有连接外部燃气管64的燃烧装置6，加热仓2内壁固定安装有两个延伸入水箱3的导热装置7，第一流体通路4与燃烧装置6并列设置。

请参考图3，在本实施例中，导热装置7包括一个空腔壳体结构的容纳腔71和一根通过第一连接端72和第二连接端73连通容纳腔71形成回路的导热管74(在其他优选实施方式中，可以为两组或以上数量的以同样形式连接在容纳腔71上的导热管，从而提供对水箱更高的加热效率)，容纳腔71内部的容积部分填充有氟利昂或氨或丙酮中一种制成的冷媒75，第一连接端72的端口密封焊接于容纳腔71上端，第二连接端73的端部从容纳腔71顶部穿过并向其内延伸，其端口位于冷媒75的液面以下并受到液封。

在本实施例中，导热管74还包括依次焊接形成密封连接的第一管段741、第二管段742和第三管段743，其中第一管段741和第三管段743分别呈由第一连接端72和第二连接端73向水箱3方向的焊接后呈一体延伸，它们之间的第二管段742从侧面伸入水箱3内且其两端分别连接第一管段741和第三管段743，第一管段741和第三管段743外壁包围设有铝箔泡棉制成的保温层744。

请参考图4，在本实施例中，第二管段742包括依次焊接连接成型的第一分管7421、第二分管7422和第三分管7423，第一分管7421和第三分管7423分别由第一管段741和第三管段743的端部向水箱3内延伸，且它们部分伸入水箱3内，伸入水箱3内后，由第二分管7422两端分别连接第一分管7421和第三分管7423，且第二分管7422整体呈现水平向水箱3内伸入的结构。第二分管7422在本实施例中其为近似于半圆形的弯管结构，在其他优选实施方式中可以为螺旋形等具有更大的与水箱3内水分接触面积更大的弯管结构。

在本实施例中，第一分管7421呈由其与第一管段741连接端向水平面下斜的延伸，第三分管7423呈由其与第三管段743连接端向水平面上斜的延伸。

请参考图2，在本实施例中，加热仓2呈四方台结构(在其他优选实施方式中也可以为圆台或其他结构)其包括上下对置的排气板21和进气板22以及上下两端分别沿排气板21和进气板22边缘设置焊接围合的侧板23，排气板21和进气板22都为具有过滤棉等净化组件的栅格板，排气板21向外通过烟管(图中未示出)延伸至室外排气，燃烧装置6和第一流体通路4呈位于加热仓2内的水平直线结构的线性延伸，燃烧装置6和第一流体通路4相互平行。

在本实施例中，侧板23呈由与进气板22连接处向与排气板21连接处的向内倾斜，容纳腔71侧面贴合于侧板23内侧。

在本实施例中，加热仓2内表面设有至少覆盖于侧板23与进气板22表面的反射层24和隔热层25，隔热层25设于反射层24与加热仓2内表面之间，本实施例中的隔热层25为石棉层，反射层24为铝箔层。

请参考图5、6，在本实施例中，燃烧装置6包括基体61和在基体61表面沿其线性延伸方向并列设置的三组燃烧嘴62(对应的点火装置可以为一般常用的燃气点火结构(图中未示出))，每组包括多个孔状/喷口状结构的燃烧嘴结构，其中基体61呈长方体结构，每组燃烧嘴62呈沿长方体长边方向的延伸，三组燃烧嘴62分别设置在长边方向的左右上三面，其中位于上面的燃烧嘴62指向第一流体通路4，左右两侧的燃烧嘴62指向两侧的容纳腔71，基体61通过调节阀63连接燃气管64，各组燃烧嘴62并联连接调节阀63，调节阀63在本实施例中为多个阀体组成，包括位于各组燃烧嘴连接管路之间的比例阀，在其他优选实施方式中也可以为单个两位多通电磁/气动阀结构。

在本实施例中，第一流体通路4和第二流体通路5两端并联连接处各设有电控的三通流量控制阀81，其中出水端12的管路边/内设有温度传感器82。三通流量控制阀81、温度传感器82、调节阀63之间通过微机控制装置电连接。

在工作时，至少有以下三种工况：

第一种：在给地暖/暖气片供水为房屋供暖时，需要较小流量的热水循环，此时调节阀63只给燃烧装置6的左右两侧的燃烧嘴62供气，这两组燃烧嘴62燃烧主要指向容纳腔71供热，容纳腔71中的部分冷媒75受热气化，并沿导热管74的各段从第一连接端72上升进入第二管段742，在第二管段742中气态冷媒与外侧的水换热液化，加热水箱3的水并液化后单向回流至容纳腔71。在供暖时，通过整体供热管路上连接的泵结构实现水循环，同时三通流量控制阀81使得只有第二流体通路5连通，即只用水箱3内水供水，在装置的最初运行阶段，需要通过进水端11向水箱3内补入外部自来水，在供暖水路充满水完成循环后即可进一步调低燃烧装置6的功率即可实现低能耗、维持温度效果好的工作运行。

第二种：在短时间大流量高温度的用水情况下(如洗碗等)，三通流量控制阀81使得只有第一流体通路4连通，对应第一流体通路4的燃烧嘴62以较大的供气量工作，直接烧出大流量的热水进行供水。

第三种：在洗澡这种长时间大总量、大流量的用水情况下，三通流量控制阀81同时连通第一流体通路4和第二流体通路5，主要用水箱3水供水，同时配合第一流体通路4的现烧水通过三通流量控制阀81的流量调配作用调节温度；进一步的可以在水箱3内设置液位感应器，通过其液位的监控调节两个通路的供水比例，更高效、动态地调节能耗表现。同时在常态烧热的水箱水的供应下，洗澡不会出现刚放水时水不热的问题，舒适性更好。

上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.多工况节能燃气采暖热水炉，包括壳体(1)，设于所述壳体(1)内的加热仓(2)、水箱(3)以及位于壳体(1)侧方的进水端(11)、出水端(12)，其特征在于：还包括位于所述壳体(1)内且并联连接至所述进水端(11)与出水端(12)的第一流体通路(4)和第二流体通路(5)，所述水箱(3)连接于所述第二流体通路(5)内；所述加热仓(2)内设有连接外部燃气管(64)的燃烧装置(6)，所述加热仓(2)内壁设有至少一个延伸入所述水箱(3)的导热装置(7)，所述第一流体通路(4)与所述燃烧装置(6)并列设置。

2.根据权利要求1所述的多工况节能燃气采暖热水炉，其特征在于：所述导热装置(7)包括容纳腔(71)和至少一根通过第一连接端(72)和第二连接端(73)连通所述容纳腔(71)形成回路的导热管(74)，所述容纳腔(71)内部分填充有冷媒(75)，所述第一连接端(72)的端口位于所述容纳腔(71)上端，所述第二连接端(73)的端口位于所述冷媒(75)的液面以下。

3.根据权利要求2所述的多工况节能燃气采暖热水炉，其特征在于：所述导热管(74)还包括第一管段(741)、第二管段(742)和第三管段(743)，所述第一管段(741)和第三管段(743)分别呈由所述第一连接端(72)和第二连接端(73)向所述水箱(3)方向的一体延伸，所述第二管段(742)伸入所述水箱(3)内且其两端分别连接所述第一管段(741)和第三管段(743)，所述第一管段(741)和第三管段(743)外壁包围设有保温层(744)。

4.根据权利要求3所述的多工况节能燃气采暖热水炉，其特征在于：所述第二管段(742)包括第一分管(7421)、第二分管(7422)和第三分管(7423)，所述第一分管(7421)和第三分管(7423)分别由所述第一管段(741)和第三管段(743)的端部向所述水箱(3)内延伸，所述第二分管(7422)为两端分别连接所述第一分管(7421)和第三分管(7423)的弯管。

5.根据权利要求4所述的多工况节能燃气采暖热水炉，其特征在于：所述第一分管(7421)呈由其与所述第一管段(741)连接端向水平面下斜的延伸，所述第三分管(7423)呈由其与所述第三管段(743)连接端向水平面上斜的延伸。

6.根据权利要求1所述的多工况节能燃气采暖热水炉，其特征在于：所述加热仓(2)包括上下对置的排气板(21)和进气板(22)以及上下两端分别沿所述排气板(21)和进气板(22)边缘设置围合的侧板(23)，所述燃烧装置(6)和第一流体通路(4)呈位于所述加热仓(2)内的水平线性延伸。

7.根据权利要求6所述的多工况节能燃气采暖热水炉，其特征在于：所述燃烧装置(6)包括基体(61)和在所述基体(61)表面沿其线性延伸方向并列设置的多组燃烧嘴(62)，所述多组燃烧嘴(62)中至少有一组指向所述第一流体通路(4)，所述基体(61)通过调节阀(63)连接所述燃气管(64)，各组所述燃烧嘴(62)并联连接所述调节阀(63)。

8.根据权利要求6所述的多工况节能燃气采暖热水炉，其特征在于：所述侧板(23)呈由与所述进气板(22)连接处向与所述排气板(21)连接于的向内倾斜，所述容纳腔(71)侧面贴合于所述侧板(23)内侧。

9.根据权利要求6所述的多工况节能燃气采暖热水炉，其特征在于：所述加热仓(2)内表面设有至少覆盖于所述侧板(23)与进气板(22)表面的反射层(24)和隔热层(25)，所述隔热层(25)设于所述反射层(24)与所述加热仓(2)内表面之间。

10.根据权利要求1所述的多工况节能燃气采暖热水炉，其特征在于：所述第一流体通路(4)和第二流体通路(5)两端并联连接处各设有三通流量控制阀(81)，所述出水端(12)设有温度传感器(82)。

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