本发明涉及流体加热器技术领域，涉及一种燃气采暖炉，具体地说，涉及一种可以提升冷凝效果的冷凝式燃气采暖炉。
背景技术：
目前市场上在售的部分预混式“ip型”燃气采暖热水炉，基本使用交流风机作为燃烧所用风量的输送单元，同时交流风机也与余热回收模块结合以促进余热回收模块的冷凝效果。然而将交流风机作为采暖炉风机时，其速度固定或调节范围较窄，当采暖炉在不同功率燃烧时，其所输送的风量一样会导致采暖炉在不同功率段燃烧时的热效率不一致，无法保证空燃比始终保持在最优比状态，且随着功率的降低会引起热效率下降，进而导致资源的浪费；同时，交流风机与余热回收模块结合的采暖炉产品，在采暖炉低于额定功率工作时，随着烟气中氧含量的增加，余热回收装置的冷凝效果降低，且采暖炉工作功率越小，余热回收装置的冷凝效果越差。另外，与直流风机相比，交流风机在应用于采暖炉时，其转化成有用功的效率偏低，即：欲得到相同的风量，交流风机比直流风机所需要的电功率更大，或者体积更大，而电功率或体积的增加，会使得采暖炉耗能增加或者采暖炉体积变大，导致所耗资源量增多。
有鉴于此特提出本发明。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种由无感无刷直流风机与余热回收装置结合构成核心节能部件的大气平衡冷凝式燃气采暖炉，直流风机风速可调且为闭环反馈，可实现采暖炉在不同功率下均保持高效率，空燃比保持定值，从而彻底解决了因交流风机风速固定或调节范围窄造成的采暖炉随功率下降导致效率下降的问题，避免了能源浪费；另一方面，通过控制直流风机的风量来增加余热回收装置在低于额定功率下对水蒸气的冷凝效果，从而使其冷凝效果更佳，且节约了能源；除此之外，风机电控板与风机本体分离且风机本体内无感应元件，风机本体可适应恶劣环境，使得该采暖炉可广泛应用于各种使用环境中。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
本发明公开了一种冷凝式燃气采暖炉，包括主换热器、燃气阀、燃烧器、燃烧腔、集烟罩、烟道、壳体、循环水泵，还包括直流风机和余热回收装置，所述直流风机为无感无刷直流风机，包括风机电控板和风机本体，所述风机本体与风机电控板分离，安装在主换热器和余热回收装置之间；所述风机电控板随采暖炉燃烧功率的变化实时调节风机本体的转速，控制燃烧过程的空燃比保持不变。
进一步地，所述燃烧腔底部设有燃烧器，上部靠近风机本体设有主换热器，底部燃烧器燃烧产生的高温烟气与上部主换热器在所述燃烧腔内进行换热，所述高温烟气与主换热器换热后形成低温烟气。
进一步地，所述风机本体与主换热器之间设有集烟罩，所述风机本体一端通过集烟罩收集来自燃烧腔的低温烟气，一端与余热回收装置相连输送低温烟气。
进一步地，所述余热回收装置一端通过集烟罩与风机本体相连，一端与烟道相连，所述余热回收装置对来自集烟罩的低温烟气进行余热回收，再通过烟道将余热回收后的烟气排出。
进一步地，所述采暖炉通过风机电控板实时控制风机本体的转速，所述风机本体与余热回收装置结合促进余热回收装置与低温烟气的冷凝换热效果。
进一步地，所述烟道与余热回收装置相连，穿过壳体伸出采暖炉外，所述烟道上还设有烟气安全限温器。
进一步地，所述余热回收装置还设有进水口和出水口，所述进水口与循环水泵相连接，所述出水口与主换热器相连。
进一步地，所述主换热器一端与余热回收装置出水口相连，一端接采暖炉热水出水口，所述热水出水口包括生活热水出水口和采暖热水出水口。
进一步地，所述直流风机的风机电控板安装在电控板元器件的限温范围内，或与整机电控板整合在一起。
进一步地，所述采暖炉还设有冷凝液收集装置，所述冷凝液收集装置与余热回收装置相连，通过冷凝水排出口将收集到的冷凝水排出采暖炉外。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、该冷凝式燃气采暖炉采用了由无感无刷直流风机与余热回收装置结合构成的核心节能部件，直流风机的调速范围更宽且可实现闭环反馈控制，通过控制直流风机的风量来保持采暖炉无论何种功率燃烧下空燃比均为定值，燃烧效率不变，从而彻底解决了因交流风机风速固定或调节范围窄造成的采暖炉随功率下降导致效率下降的问题，使其工作效率提高且更加节省能源；
2、另一方面，通过风机电控板实时控制风机本体的风速，再将风机本体与余热回收装置结合，可以有效促进余热回收装置的余热回收换热效果以及在低于额定功率下对水蒸气的冷凝效果，使其冷凝换热效果更佳：与交流风机相比，直流风机可以无极调速，当燃烧冷凝设备在低于额定燃烧状态下时可有效降低过剩空气系数，提高冷凝水析出的露点温度，增加了燃烧冷凝设备的冷凝效果；
3、同时，应用于所述燃气采暖炉的直流风机为无感无刷直流风机，风机电控板与风机本体分离，风机电控板安装在低于电控板元器件限温能够容许的区域范围内即可，或与整体电控板整合在一起，同时，风机本体内无感应元件，能适应高温环境。该设计使得风机本体可应用到环境恶劣的环境中，采暖炉在恶劣的环境下依然实现正常工作；
4、应用于该采暖炉的无感无刷直流风机使用正弦波驱动变换风速，相较方波而言，正弦波驱动使得风速变化更平缓，可以有效降低风机噪音。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是本发明实施例中冷凝式采暖炉的结构示意图。
图中：1、风机本体；2、余热回收装置；3、主换热器；4、燃气阀；5、燃烧器；6、燃烧腔；7、集烟罩；8、烟道；9、壳体、10、烟气安全限温器；11、循环水泵；12、冷凝液收集装置；21、进水口；22、出水口。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明采暖炉中，可燃能源为可燃气体，在燃烧腔6内进行燃烧提供热量。混合气中空气与燃料之间的质量的比例称为空燃比，一般用每克燃料燃烧所消耗的空气克数来表示。从理论上说，每克燃料完全燃烧所需的最少的空气克数，叫作理论空燃比。当实际空燃比大于理论值时，气多料少，燃烧完全且功率较小；当实际空燃比小于理论值时，气少料多，燃烧不完全且功率较大。所以在燃烧的过程中，根据燃烧的环境和需求，实时调整保持适宜的空燃比可以有效促进燃烧和节约能源。由于可燃气体在燃烧腔6内燃烧需要适宜量的空气，但又因为采暖炉工作环境和情况的不同会导致燃烧效率的变化，故此处需要风机本体1来提供适宜风量以保证空燃比维持不变，从而使得燃烧充分并避免能源浪费。
另一方面，为了高效利用可燃气体所产生的高温气体，在采暖炉中还设有余热回收装置2，用于回收利用与主换热器3换热后形成的低温气体。而余热回收装置2在换热过程中，当低温烟气温度冷却到一定程度会产生冷凝水。此处引入一个概念进行说明：露点温度，指空气在水汽含量和气压不变的条件下，冷却到饱和时的温度，形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。露点温度不是一个固定值，它会随着烟气中的水蒸气分压和过剩空气系数变化而变化：水蒸气分压与露点温度呈正比，过剩空气系数与露点温度呈反比。若想增加冷凝效果，需降低过剩空气系数，而过剩空气系数又与空气中的氧含量呈正相关，通过降低烟气中的氧含量可有效降低空气系数。故需要风机本体1的配合以提供适宜的风量来增加冷凝效果，以便顺利析出冷凝水进行收集排出。
实施例一
如图1所示，为一种冷凝式采暖炉的结构示意图。本实施例所述一种可以精确控制风量且增加冷凝效果的燃气冷凝式两用采暖炉，为“ip”型燃气采暖热水设备，可以提供生活用水和采暖用水两路水供给。一路是生活用水供给，直接使用可燃能源的燃烧热量加热水，然后将加热的热水提供给使用者，主要用于生活日常；一路是采暖用水，采暖用水用于提升采暖空间的温度，设于采暖炉内的采暖用水水路与采暖空间的水路是相连的：采暖炉将换热介质(此处为液态水)加热，然后加热的高温换热介质通过设于采暖空间的管道等媒介与外部介质进行换热，外部介质的温度相应升高，而管道媒介内的高温换热介质温度降低，降温的换热介质又通过采暖炉的循环水泵11流回采暖炉进行再加热，从而实现源源不断的高温换热介质供应，从而达到采暖空间的采暖效果。
该采暖炉的主要器件包括风机本体1、余热回收装置2、主换热器3、燃气阀4、燃烧器5、燃烧腔6、集烟罩7、烟道8、壳体9和循环水泵11，还包括水路循环系统。其中，直流风机为无感无刷直流风机，内无位置传感器，包括风机电控板与风机本体1，风机电控板与风机本体1分离。在采暖炉结构设置上，风机本体1设于主换热器3和余热回收装置2之间，风速可调。主换热器3设于燃烧腔6的上部，燃烧腔6底部设有燃烧器5。由于风机本体1处于主换热器3和余热回收装置2两者之间，风机电控板通过精确控制风机本体1的转速，一方面可以在不同的燃烧功率下促进燃烧腔6的燃烧空燃比保持不变，另一方面可以增加另一侧余热回收装置2在低于额定功率下的冷凝效果。与现有交流风机作为风量输送单元的冷凝机相比，低于额定负荷下的烟气中的氧含量会逐步增多，且最小负荷时烟气中的氧含量最多，据上述理论，此时的过剩空气系数最大，即露点温度最低，故此时烟气的冷凝效果最差。故与交流风机相比，采用直流风机，风量可以无极调速，在低于额定燃烧状态下的烟气氧含量均可以低于使用交流风机对应功率下的氧含量，即降低过剩空气系数，进而提高露点温度，增加使用直流风机的燃烧冷凝设备冷凝效果。
该采暖炉工作时，首先打开燃气阀4释放可燃燃气，可燃燃气经燃烧器5点燃燃烧，在燃烧腔6燃烧产生高温烟气，高温烟气与位于燃烧腔6上部的主换热器3内液体换热介质进行换热。此过程中，风机本体1为燃烧过程输送风量，风机电控板随采暖炉燃烧功率的变化实时调节风机本体1的转速，控制燃烧过程的空燃比始终保持定值，提高燃烧效率，节约能源。此处，会造成采暖炉燃烧功率变化的因素包括外界风压、温度等环境因素，或烟道阻塞、燃烧器不畅等内部因素。
在风机本体1与主换热器3之间设有集烟罩7，该集烟罩7主要用于收集产生于燃烧腔6内的烟气。可燃燃气燃烧产生的高温烟气与主换热器3内的液体换热后形成低温烟气，集烟罩7收集低温烟气，并通过与余热回收装置2相连的一端将低温烟气输送到余热回收装置2。
由于余热回收装置2主要功能为将低温烟气与内部水路管道中的液体进行换热实现余热回收，在该换热过程中低温烟气温度再次下降会形成冷凝液附着在内部水路管道外壁上，由于气温降到露点以下是水汽凝结的必要条件，故此时风机电控板实时控制风机本体1的转速，增大风速提供适宜风量，降低余热回收装置2周围温度，使得水汽达到饱和，以便顺利析出冷凝水，此时风机本体1促进了余热回收装置2在低于额定功率下的冷凝效果；同时风机本体1调节风速，可以促进低温烟气在烟气流动通道中加速流动，单位时间内与余热回收装置2的接触总面积增大，又促进了余热回收装置2的换热效果。
完成余热回收的烟气通过与余热回收装置2相连的烟道8排出室外。该烟道8穿过壳体9伸出采暖炉外，上面还设有烟气安全限温器10，用于检测排出的烟气温度，防止出现烟气过高的问题。
本实施例所述风机本体1变换风速方法为正弦波驱动变化，相较方波而言，正弦波驱动使得风速变换更平缓，可以有效降低风机噪音。
实施例二
本实施例为对上述实施例一的进一步限定，余热回收装置2设有进水口21和出水口22，进水口21与循环水泵11相连，出水口22与主换热器3相连。且其出水口22的水平高度低于进水口21的水平高度，以方便液体流出。系统内部液体(即换热介质)经循环水泵11首先由进水口21进入余热回收装置2，在余热回收装置2内与低温烟气换热后经出水口22进入主换热器3。主换热器3一端与余热回收装置2出水口22相连，一端接热水出水口。系统内部液体在主换热器3内与高温烟气进行换热后，再经系统内部管道由热水出水口流出。此处的热水出水口包括生活热水出水口和采暖热水出水口。
实施例三
本实施例为对上述实施例一的进一步限定：直流风机的电控板与风机本体1分离，该电控板安装在电控板元器件限温能够容许的区域内即可正常工作。由于风机本体1与风机电控板相比，其适应的温度范围更广泛，消除了风机电控板的环境适应性影响后，使得该直流风机的采暖炉可以应用到恶劣环境进行工作。优选的，直流风机的风机电控板与采暖炉整体电控板整合在一起，电控板的集中设计使得外界的控制操作更方便简易。
优选的，所述风机本体1内无感应元件，在采暖炉工作过程中，即便是经过换热后的低温烟气其温度仍高达150℃，风机本体1的环境温度会受之影响高达80℃，再加之风机本体1运行过程中的机械运行升温及低温烟气传导给风机电机的热量，风机电机处的温度可能高达130℃，若采用带有感应元件和电控装置的无刷直流风机的话，在此环境中会出现故障或导致故障率升高。基于此，本发明的风机本体1为无感无刷直流风机，内无感应元件及电控装置，可以有效地避免高温对风机本体1的影响。故风机本体1的适用环境不受感应元件适用范围的影响，可以抵御高温环境。进一步优选的，本实施例所述的无感无刷直流风机，即风机本体1应用到温度不高于180℃的环境下。
实施例四
本实施例为对上述实施例一的进一步限定：采暖炉的余热回收装置2在与低温烟气换热的过程中会形成冷凝水，冷凝水附着在内部管道介质上，长期不排出会对内部器件的功能造成影响。为消除冷凝水附着无法排出对采暖炉工作造成的影响，该采暖炉还设有冷凝液收集装置12，所述冷凝液收集装置12与余热回收装置2相连，收集换热后形成的冷凝水，当收集到的冷凝水达到一定量时通过设于其上的冷凝水排出口将冷凝水排出。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。