一种具有自适应功能的燃气采暖热水炉的制作方法

本发明涉及一种热水炉，更具体地说是涉及一种具有自适应功能的燃气采暖热水炉。

背景技术

当燃气采暖热水炉在用户家里安装时，因安装烟管长度的影响，以及可能在使用过程中外在风压的变化，或燃气压力的变化，或因使用一段期间后管路受空气杂质，燃气杂质的阻塞影响，燃烧系统的相关参数可能发生变化与原来出厂的设定值产生偏移，这将可能对机器产生不良的影响，甚至影响产品性能，可靠性和产品的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有自适应功能的燃气采暖热水炉，解决了采暖炉由于外在风压或风量变化，海拔高度的差异，烟管安装长度的不同或阻塞等产生的燃烧不完全等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有自适应功能的燃气采暖热水炉，包括热水炉壳体，所述热水炉壳体的上部设有空气入口管道和排烟管，所述空气入口管道进入热水炉壳体后与进气管相连，所述进气管的左侧设有主控板，所述主控板上设有mcu，所述进气管的右侧连接有混合装置，所述混合装置的右侧连接有风机马达组，所述风机马达组与入口输送管相连；所述排烟管内置有烟温传感装置，侦测排烟温度的变化大小，并将烟温信号传递到主控板，通过主控板内的mcu监测烟温大小，并参照软件数据库比较判断燃烧系统中的过剩空气率的变化状况。

优选的，所述热水炉壳体的下部设有燃气入口管道，所述燃气入口管道进入热水炉壳体后与比例阀相连，所述比例阀的上端与混合装置相连，所述风机马达组的上端通过入口输送管与燃烧器相连，空气与燃气在混合装置里混合均匀后，风机马达组将混合气体经过入口输送管输送至燃烧器，所述排烟管进入热水炉壳体后与热换器组相连，燃气燃烧产生的废气经过排烟管排出热水炉壳体。

优选的，所述燃烧器的外部环绕有热换器组，所述热换器组是由螺旋状的环形盘管所构成，环形盘管间设有间隙，所述热换器组的下端左侧设有冷凝水管道、采暖热水管道，所述热换器组的下端右侧设有采暖回水管道，所述采暖回水管道的中部设有水泵。

优选的，所述采暖热水管道的下端设有三通阀，所述三通阀的右侧连接有板式热换器，所述板式热换器的左右两侧分别连接有卫生出水口管、卫生入水口管，所述卫生出水口管上设有出水温度传感装置，用于检测卫生用水的出水温度，所述卫生入水口管上设有入水流量传感装置、入水温度传感装置，用于检测卫生用水的入水温度和入水流量，并将相关信号传到主控板。

优选的，所述燃烧器上方设有火焰感知针，火焰感知针检测火焰电流大小，并通过主控板上的火焰检知回路将火焰电流信号传回主控板，通过主控板内的mcu监测燃烧工况，并参照软件数据库比较判断燃烧系统中的过剩空气率的变化状况，判定燃烧系统是否符合良好燃烧范围，进行调整风机马达组的转数。

优选的，所述主控板与水泵、比例阀、风机马达组、火焰感知针、出水温度传感装置、入水流量传感装置、入水温度传感装置电连接，主控板检测卫生用水的出水、入水温度信号，以及入水流量信号，演算出水功率并与目标功率做比较，当两者有差异时，主控板将执行比例阀的前馈制控制和后馈pid控制，使水温达到目标设定值。

优选的，所述冷凝水管道的上端连接有冷凝水收集盒，所述冷凝水管道的下端设有恒吸管，冷凝水经过恒吸管排出热水炉壳体。

优选的，所述采暖回水管道的中部设有水泵，所述采暖回水管道的右侧还设有膨胀水箱，所述采暖热水管道与采暖回水管道之间设有旁通管，所述旁通管设置在板式热换器的上侧。

本发明的有益效果：该燃气采暖热水炉解决了采暖炉由于外在风压或风量变化，海拔高度的差异，烟管安装长度的不同或阻塞等所产生的燃烧不完全等问题，同时解决了因环境面燃气一次侧压力变动所产生的侧压力变化异常燃烧，影响采暖炉的性能和稳定性，可靠性等问题，保持低废气排放，保护环境空气质量，提高产品可靠性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出了本发明的结构示意图。

图2示出了本发明的原理示意图。

图3示出了本发明的流程示意图。

图4示出了本发明的不同烟管长度的自适应功能测试数据表。

图5示出了本发明的不同燃气压力下的自适应功能测试数据表。

图6示出了本发明的不同烟管堵塞程度下的自适应功能测试数据表。

图7示出了本发明的不同吹风方向下的自适应功能测试数据表。

附图标记说明：空气入口管道1；排烟管2；热水炉壳体3；进气管4；主控板5；热换器组6；入口输送管7；混合装置8；冷凝水管道9；采暖热水管道10；恒吸管11；三通阀12；出水温度传感装置13；卫生出水口管14；板式热换器15；燃气入口管道16；卫生入水口管17；入水温度传感装置18；入水流量传感装置19；旁通管20；水泵21；比例阀22；风机马达组23；采暖回水管道24；膨胀水箱25；火焰感知针26；燃烧器27；冷凝水收集盒28；烟温传感装置29。

具体实施方式

为了使本发明解决的技术问题、采用的技术方案、取得的技术效果易于理解，下面结合具体的附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1-4所示，一种具有自适应功能的燃气采暖热水炉，包括热水炉壳体3，所述热水炉壳体3的上部设有空气入口管道1和排烟管2，所述空气入口管道1进入热水炉壳体3后与进气管4相连，所述进气管4的左侧设有主控板5，所述主控板5上设有mcu，所述进气管4的右侧连接有混合装置8，所述混合装置8的右侧连接有风机马达组23，所述风机马达组23与入口输送管7相连；所述排烟管2内置有烟温传感装置29，侦测排烟温度的变化大小，并将烟温信号传递到主控板5，通过主控板5内的mcu监测烟温大小，并参照软件数据库比较判断燃烧系统中的过剩空气率的变化状况。

具体而言，所述热水炉壳体1的下部设有燃气入口管道16，所述燃气入口管道16进入热水炉壳体1后与比例阀22相连，所述比例阀22的上端与混合装置8相连，所述风机马达组23的上端通过入口输送管7与燃烧器27相连，空气与燃气在混合装置8里混合均匀后，风机马达组23将混合气体经过入口输送管7输送至燃烧器27，所述排烟管2进入热水炉壳体1后与热换器组6相连，燃气燃烧产生的废气经过排烟管2排出热水炉壳体1。

具体而言，所述燃烧器27的外部环绕有热换器组6，所述热换器组6是由螺旋状的环形盘管所构成，环形盘管间设有间隙，所述热换器组6的下端左侧设有冷凝水管道9、采暖热水管道10，所述热换器组6的下端右侧设有采暖回水管道24，所述采暖回水管道24的中部设有水泵21。

具体而言，所述采暖热水管道10的下端设有三通阀12，所述三通阀12的右侧连接有板式热换器15，所述板式热换器15的左右两侧分别连接有卫生出水口管14、卫生入水口管17，所述卫生出水口管14上设有出水温度传感装置13，用于检测卫生用水的出水温度，所述卫生入水口管17上设有入水流量传感装置19、入水温度传感装置18，用于检测卫生用水的入水温度和入水流量，并将相关信号传到主控板5。

具体而言，所述燃烧器27上方设有火焰感知针26，火焰感知针26检测火焰电流大小，并通过主控板5上的火焰检知回路将火焰电流信号传回主控板5，通过主控板5内的mcu监测燃烧工况，并参照软件数据库比较判断燃烧系统中的过剩空气率的变化状况，判定燃烧系统是否符合良好燃烧范围，进行调整风机马达组23的转数。

具体而言，所述主控板5与水泵21、比例阀22、风机马达组23、火焰感知针26、出水温度传感装置、入水流量传感装置、入水温度传感装置电连接，主控板检测卫生用水的出水、入水温度信号，以及入水流量信号，演算出水功率并与目标功率做比较，当两者有差异时，主控板5将执行比例阀22的前馈制控制和后馈pid控制，使水温达到目标设定值。

具体而言，所述采暖回水管道24的右侧还设有膨胀水箱25，所述采暖热水管道10与采暖回水管道24之间设有旁通管20，所述旁通管20设置在板式热换器15的上侧。

具体而言，所述冷凝水管道9的上端连接有冷凝水收集盒28，所述冷凝水管道9的下端设有恒吸管11，冷凝水11经过恒吸管排出热水炉壳体3。

设置旁通管20的目的是，在当采暖热水管10上的热水，流至外部的地暖系统，或散热片采暖系统回路的管路发生阻塞等异常现象时，采暖热水就经由旁通管20回流至采暖回水管道24侧，热水炉不至于干烧，有效的保护热水炉。

工作原理，空气从空气入口管道1内进入进气管3，燃气从燃气入口管道16进入比例阀22，空气与燃气在混合装置8里混合均匀后，经由混合装置8进入入口输送管7内，空气和燃气进入燃烧器27内充分混合，风机马达组23将混合气体经过入口输送管7输送至燃烧器27，燃气燃烧产生的废气经过排烟管2排出热水炉壳体3；所述燃烧器27上方设有火焰感知针26，火焰感知针26检测火焰电流大小，并通过主控板5上的火焰检知回路将火焰电流信号传回主控板5，通过主控板5内的mcu监测燃烧工况，并参照软件数据库比较判断燃烧系统中的过剩空气率的变化状况，判定燃烧系统是否符合良好燃烧范围，进行调整风机马达组23的转数。

主控板检测卫生用水的出水、入水温度信号，以及入水流量信号，演算出水功率并与目标功率做比较，当两者有差异时，主控板5将执行比例阀22的前馈制控制和后馈pid控制，使水温达到目标设定值。

为了更好的说明和理解本发明的技术特点，在本实施例中还给出了各种状态下的实验数据，具体实验数据可以参考图4-7。

从图4中的实施例数据，可以观察到实施例的采暖热水炉烟管长度从1米1弯到2米3弯的条件下，通过系统内部的自适应控制调节风机转数和比例阀电流值，过剩空气率控制在36.0％-40.9％之间；燃烧废气排放co的浓度维持在59ppm以下，远低于国家标准(gb25034-2010)中所规定之不高于1000ppm的排放值；nox浓度维持在7ppm以下，远低于国家标准(gb25034-2010)中所规定的5级不高于70mg/kw·h(天然气12t：1ppm＝1.7554mg/kw·h)的排放值要求。生活热水模式的燃烧净效率始终维持在98.2％以上，远高于城镇建设标准(cj/t395-2012)中热水模式热效率不小于96％的要求。

从图5中的实施例数据，可以观察到燃气压力从1500pa到3500pa的变化条件下，通过系统内部的自适应功能调节风机转数和比例阀电流值，过剩空气率控制在35.50％-40.9％之间；燃烧废气排放co的浓度维持在36ppm以下，远低于国家标准(gb25034-2010)中所规定之不高于1000ppm的排放值；nox浓度维持在7ppm以下，远低于国家标准(gb25034-2010)中所规定的5级不高于70mg/kw·h(天然气12t：1ppm＝1.7554mg/kw·h)的排放值要求。生活热水模式的燃烧净效率始终维持在98.2％以上，远高于城镇建设标准(cj/t395-2012)中热水模式热效率不小于96％的要求。

从图6中的实施例数据，可以观察到烟管从全开到堵塞80％的条件，通过系统内部的自适应功能调节风机转数和比例阀电流值，过剩空气率控制在36.4％-40.0％之间；燃烧废气排放co的浓度维持在66ppm以下，远低于国家标准(gb25034-2010)中所规定之不高于1000ppm的排放值；nox浓度维持在7.6ppm以下，远低于国家标准(gb25034-2010)中所规定的5级不高于70mg/kw·h(天然气12t：1ppm＝1.7554mg/kw·h)的排放值要求。生活热水模式的燃烧净效率始终维持在98.0％以上，远高于城镇建设标准(cj/t395-2012)中热水模式热效率不小于96％的要求。

图7中的实施例数据，可以观察到从烟管出风口以水平方向4个不同角度，0度、30度、60度、90度等逆向吹风，模拟采暖热水炉在使用过程中承受不同方向的风压，本实施例通过系统内部的自适应功能调节风机转数和比例阀电流值的自动控制，过剩空气率控制在27.3％-33.8％之间；燃烧废气排放co的浓度维持在47ppm以下，远低于国家标准(gb25034-2010)中所规定之不高于1000ppm的排放值；nox浓度维持在7.7ppm以下，远低于国家标准(gb25034-2010)中所规定的5级不高于70mg/kw·h(天然气12t：1ppm＝1.7554mg/kw·h)的排放值要求。生活热水模式的燃烧净效率始终维持在98.2％以上，远高于城镇建设标准(cj/t395-2012)中热水模式热效率不小于96％的要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。