一种壁挂炉及控制方法与流程

1.本发明涉及壁挂炉技术领域，更具体的是涉及一种壁挂炉及控制方法。


背景技术：

2.现有壁挂炉产品的供暖和洗浴功能必须分开独立运行。壁挂炉均为洗浴功能优先，当在供暖模式下有洗浴需求时，套管式壁挂炉立即停止供暖水泵运转，板换式壁挂炉由于原用的电动三通阀仅支持在系统大循环和板换小循环之间切换，无法使两个循环通道同时保持有水，故而只能将供暖水从系统大循环切换至板换小循环，以确保洗浴热水的恒温性能。供暖状态下，在洗浴用水期间，供暖水经过板换小循环保障洗浴水换热，供暖系统大循环无水流量，静止的系统供暖水无法通过锅炉加热，其散热量无法维持室内温度稳定，从而降低采暖舒适性。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种结构简单，在保障热水恒温性能的同时，提升采暖舒适性的壁挂炉。
4.本发明的另一目的是提供一种壁挂炉的控制方法。
5.本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种壁挂炉，其特征在于，它包括壳体、风机、供暖出水探头、燃气比例阀、步进电机三通阀、控制器、洗浴出水探头、洗浴进水探头、供暖变频水泵、水流传感器、洗浴直流水泵、分段电磁阀、燃烧器、主换热器、板式换热器，主换热器的输入端连接有供暖回水管道，主换热器的输出端连接有供暖出水管道，板式换热器连接有冷水进水管道、洗浴出水管道, 板式换热器通过其阀体连接于供暖回水管道和供暖出水管道之间，步进电机三通阀的行程位置直接影响供暖循环流量，流量与行程的比例特性越高、一致性越强，则越有利于控制器输出匹配燃烧负荷。
6.步进电机三通阀连接供暖出水管道，步进电机三通阀有一通路引出供暖出水管件，供暖变频水泵连接有供暖回水管件。
7.洗浴直流水泵和水流传感器、洗浴进水探头分别设置在冷水进水管道上，洗浴出水探头设置在洗浴出水管道上。
8.作为上述方案的进一步说明，所述供暖回水探头设置在供暖回水管道上，用于检测供暖回水温度。
9.进一步地，燃烧器与主换热器对应，燃烧器连接有燃气管路，燃气比例阀设置在燃气管路上，控制器连接控制燃气比例阀，分段电磁阀设置在燃烧器上，用于支持多分段燃烧。
10.进一步地，供暖变频水泵连接在供暖回水管件上，供暖变频水泵的输入信号为制造商规定频率范围内的方波信号，输入信号占空比在规定范围内，供暖变频水泵同步输出固定频率的方波反馈信号，其占空比与流量成比例特性。
11.一种壁挂炉的控制方法，其特征在于，它包括如下步骤。
12.a1、供暖状态下，控制器由水流传感器的信号检测到洗浴用水需求，结合洗浴出水探头、洗浴进水探头的温度信号，以及用户设定的洗浴目标温度，计算洗浴的燃烧负荷需求p1。
13.a2、若洗浴负荷需求p1大于等于壁挂炉设定的最大燃烧负荷pmax，则控制器控制输出最大燃烧负荷。
14.a3、若洗浴负荷需求p1小于壁挂炉设定的最大燃烧负荷pmax。
15.a3.1、当洗浴目标温度tw≥供暖目标温度tc时，根据热传导原理，必须控制燃烧负荷使供暖实际出水温度tout大于tw，即tout＞tc，才能获取实际出水温度为tw的洗浴热水；当控制器含室内温度探头或连接有室内温控器时，可由房间温度信号判断是否需要在洗浴期间继续保持供暖循环，否则，控制步进电机三通阀动作，逐渐加大在系统大循环侧的开口，同时控制供暖变频水泵的转速，以不影响洗浴热水恒温性能为基准，匹配供暖循环总流量与燃烧负荷，维持tout＜c+k℃。
16.a3.2、当洗浴目标温度tw＜供暖目标温度tc时，由供暖出水探头与供暖回水探头的温度信号、供暖变频水泵的流量信号及用户设定的供暖目标温度可计算出供暖燃烧负荷需求p2。
17.a4、洗浴用水完成后，控制燃烧负荷为锅炉的最小负荷，以当前各信号条件判断执行后续指令。
18.进一步地，在步骤a3.2中，若p1+p2≥pmax，则控制器输出最大负荷pmax，控制步进电机三通阀打开系统大循环，调节电机动作步数并控制供暖变频水泵9匹配供暖循环总流量，以维持洗浴热水恒温性能，同时使供暖实际出水温度tout尽可能的接近供暖目标温度tc。
19.进一步地，在步骤a3.2中，若p1+p2＜pmax，则控制器输出负荷（p1+p2），控制步进电机三通阀动作步数，提高供暖变频水泵转速、匹配供暖循环总流量，使洗浴热水恒温性能及供暖实际出水温度均满足用户需求。
20.本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是。
21.本发明采用步进电机三通阀替换电动三通阀，调节系统大循环和板换小循环的通道开口大小，使供暖水可同时在大、小通道循环，实现供暖、洗浴功能同时运行；用供暖变频水泵替换交流定速水泵，使循环总水流量可调，且与燃烧负荷相匹配，在控制步进电机三通阀动作使供暖、洗浴同时运行后，仍能获得用户期望的洗浴水温和供暖水温，从而在保障热水恒温性能的同时，提升采暖舒适性。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图。
23.图2为电机行程-系统流量示意图。
24.图3为供暖变频水泵的流量反馈特性示意图。
25.附图标记说明：1、风机2、温控器3、供暖出水探头4、燃气比例阀5、步进电机三通阀6、控制器7、洗浴出水探头8、洗浴进水探头9、供暖变频水泵10、水流传感器11、洗浴直流水泵12、板式换热器13、供暖回水探头14、燃烧器15、主换热器16、供暖回水管道17、供暖出水管道18、冷水进水管道19、洗浴出水管道20、膨胀水箱21、供暖出水
管件22、供暖回水管件。
具体实施方式
26.在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
27.此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
28.在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
29.在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
30.下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.如图1-图3所示，本发明是一种壁挂炉，它包括风机1、温控器2、供暖出水探头3、燃气比例阀4、步进电机三通阀5、控制器6、洗浴出水探头7、洗浴进水探头8、供暖变频水泵9、水流传感器10、洗浴直流水泵11、板式换热器12、供暖回水探头13、燃烧器14、主换热器15，主换热器的输入端连接有供暖回水管道16，主换热器的输出端连接有供暖出水管道17，供暖回水管道16外接有膨胀水箱20，板式换热器连接有冷水进水管道18、洗浴出水管道19,板式换热器通过阀体连接于供暖回水管道和供暖出水管道之间，步进电机三通阀的行程位置直接影响供暖循环流量，流量与行程的比例特性越高、一致性越强，则越有利于控制器输出匹配燃烧负荷；步进电机三通阀连接供暖出水管道和板式换热器，步进电机三通阀有一通路引出供暖出水管件21，供暖变频水泵连接有供暖回水管件22；洗浴直流水泵和水流传感器、洗浴进水探头分别设置在冷水进水管道上，洗浴出水探头设置在洗浴出水管道上。所述供暖回水探头设置在供暖回水管道上，用于检测供暖回水温度。燃烧器与主换热器对应，燃烧器连接有燃气管路，燃气比例阀设置在燃气管路上，控制器连接控制燃气比例阀，分段电磁阀设置在燃烧器上，用于支持多分段燃烧。
32.进一步地，供暖变频水泵连接在供暖回水管件上，供暖变频水泵的输入信号为制
造商规定频率范围内的方波信号，输入信号占空比在规定范围内，供暖变频水泵同步输出固定频率的方波反馈信号，其占空比与流量成比例特性。
33.壁挂炉的控制步骤如下。
34.1、供暖状态下，控制器6由水流传感器10的信号检测到洗浴用水需求，结合洗浴出水探头7、洗浴进水探头8的温度信号，以及用户设定的洗浴目标温度，计算洗浴的燃烧负荷需求p1。
35.2、若洗浴负荷需求p1大于等于壁挂炉设定的最大燃烧负荷pmax，则控制器6控制输出最大燃烧负荷。
36.3、若洗浴负荷需求p1小于壁挂炉设定的最大燃烧负荷pmax。
37.3.1、当洗浴目标温度tw≥供暖目标温度tc时，根据热传导原理，必须控制燃烧负荷使供暖实际出水温度tout大于tw，即tout＞tc，才能获取实际出水温度为tw的洗浴热水。因此，考虑房屋采暖舒适性、避免室内温度波动过大，当控制器6含室内温度探头或连接有室内温控器时，可由房间温度信号判断是否需要在洗浴期间继续保持供暖循环；当tout≥tc+k℃时（k的大小可调），不启动供暖，否则，控制步进电机三通阀5动作，逐渐加大在系统大循环侧的开口，同时控制供暖变频水泵9的转速，以不影响洗浴热水恒温性能为基准，匹配供暖循环总流量与燃烧负荷，维持tout＜tc+k℃。
38.3.2、当洗浴目标温度tw＜供暖目标温度tc时，由供暖出水探头3与供暖回水探头13的温度信号、供暖变频水泵9的流量信号及用户设定的供暖目标温度可计算出供暖燃烧负荷需求p2。
39.3.2.1、若p1+p2≥pmax，则控制器6输出最大负荷pmax，控制步进电机三通阀5打开系统大循环，调节电机动作步数并控制供暖变频水泵9匹配供暖循环总流量，以维持洗浴热水恒温性能，同时使供暖实际出水温度tout尽可能的接近供暖目标温度tc。
40.3.2.2、若p1+p2＜pmax，则控制器6输出负荷（p1+p2），控制步进电机三通阀5动作步数，提高供暖变频水泵9转速、匹配供暖循环总流量，使洗浴热水恒温性能及供暖实际出水温度均满足用户需求。
41.4、洗浴用水完成后，控制燃烧负荷为锅炉的最小负荷，以当前各信号条件判断执行后续指令。
42.本发明与现有技术相比，供暖、洗浴可同时运行，在保障热水性能的同时，提升采暖舒适性；供暖变频水泵无级调速，大流量快速采暖，小流量节能降噪。
43.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。