储水式燃气采暖热水炉及控制方法与流程

本发明涉及一种加热水装置，具体地说，是涉及一种储水式燃气采暖热水炉及控制方法。

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，并且能够提供大流量恒温卫生热水，供家庭沐浴、厨房等场所使用。现有燃气采暖热水炉大多为即热式采暖热水炉，在使用时需启动加热，水温波动不稳定，且在使用小水量的时候存在不启动加热，加热时间长等问题，使用过程中还存在停水温升的弊端。

现有储水式采暖热水炉大多采用盘管外置水箱方式进行出水，使用高温盘管进行加热，盘管温度过高，容易产生结垢，影响换热效果。家庭安装使用不便安装且安全性较低。若水箱中的水为冷水时, 不能直接使用，需要等待水箱全部加热,加热时间较长。

目前一些方案为了解决加热时间过长的问题，采用电辅助加热，电辅助加热存在功率小，加热不及时，不均匀等缺陷。

技术实现要素：

本发明为了解决现有燃气采暖热水炉采用盘管外置或内置于水箱方式加热存在加热时间长以及盘管结垢影响换热效率的技术问题，提出了一种储水式燃气采暖热水炉，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种储水式燃气采暖热水炉，包括外壳和设置在外壳内的燃烧室、主热交换器、采暖回水管以及采暖出水管，还包括辅热交换器以及水箱，所述水箱具有第一进水管、第二进水管以及出水管，所述出水管与热水管连接，所述第一进水管其中一路与冷水管连接，另外一路与所述辅热交换器的冷侧进口连接，所述第二进水管与所述辅热交换器的冷侧出口连接，所述辅热交换器的热侧进口与所述主热交换器的出口连接，所述辅热交换器的热侧出口与所述主热交换器的进口连接，所述出水管和第二进水管位于所述水箱内且分别延伸至所述水箱的上端部。

进一步的，还包括第一三通阀，第一三通阀的进口与所述主热交换器的出口连接，所述第一三通阀的其中一出口与所述辅热交换器的热侧进口连接，所述第一三通阀的另外一出口与采暖出水管连接，所述主热交换器的进口另外一路与采暖回水管连接。

进一步的，还包括第二三通阀，所述第二三通阀的进口与所述辅热交换器的冷侧出口连接，所述第二三通阀的其中一出口与所述第二进水管连接，另外一出口与所述热水管连接。

进一步的，所述第一进水管通过三通管分别与冷水管和所述辅热交换器的冷侧进口连接。

进一步的，与所述主热交换器的进口所连接的管路中设置有第一水泵。

进一步的，与所述辅热交换器的冷侧进口所连接的管路中设置有第二水泵。

进一步的，所述水箱内设置有用于检测水温的温度传感器。

水箱为承压式水箱，辅热交换器为板式热交换器，

本发明同时提出了一种储水式燃气采暖热水炉控制方法，所述储水式燃气采暖热水炉包括外壳和设置在外壳内的燃烧室、主热交换器、采暖回水管以及采暖出水管，还包括辅热交换器以及水箱，所述水箱具有第一进水管、第二进水管以及出水管，所述出水管与热水管连接，所述第一进水管其中一路与冷水管连接，另外一路与所述辅热交换器的冷侧进口连接，所述第二进水管与所述辅热交换器的冷侧出口连接，所述辅热交换器的热侧进口与所述主热交换器的出口连接，所述辅热交换器的热侧出口与所述主热交换器的进口连接，所述控制方法包括水箱加热模式，用于将水箱中的水加热，该模式包括以下控制步骤：

周期性判断当前是否满足循环加热条件，若满足循环加热条件，则对水箱进行循环加热，包括：燃烧室点火燃烧，控制热水在主热交换器与辅热交换器的热侧之间循环，同时水箱中的水从第一进水管流出至辅热交换器的冷侧，在辅热交换器中换热后从第二进水管循环至水箱中，若不满足循环加热条件，不点火燃烧；

所述第一进水管用于水箱加热模式中当热水管输出热水时为所述水箱补水。

进一步的，水箱加热模式中，当前是否满足循环加热条件的判断方法为：检测水箱中实际水温，并将其与设定水温相比较，若实际水温小于设定水温，则满足循环加热条件，否则，不满足。

进一步的，所述的储水式燃气采暖热水炉还包括第二三通阀，所述第二三通阀的进口与所述辅热交换器的冷侧出口连接，所述第二三通阀的其中一出口与所述第二进水管连接，另外一出口与所述热水管连接，所述控制方法还包括直供热水模式，该模式包括以下控制步骤：

控制所述第二三通阀的进口与所述热水管连通，当检测到水流量不小于设定阈值时，燃烧室点火燃烧，控制热水在主热交换器与辅热交换器的热侧之间循环，同时冷水管中的水进入至辅热交换器的冷侧，在辅热交换器中换热后从热水管中流出。

进一步的，水箱加热模式下，当热水管输出热水时，若同时满足循环加热条件，还包括计算热需求功率的步骤，并将热需求功率与采暖热水炉的最大功率比较，若热需求功率不大于最大功率，则对水箱进行循环加热，否则，切换至直供热水模式。

进一步的，在由水箱加热模式自动切换至直供热水模式之后，若检测到热水管不再输出热水，则切换回水箱加热模式。

进一步的，所述的储水式燃气采暖热水炉还还包括第一三通阀，所述第一三通阀的进口与所述主热交换器的出口连接，所述第一三通阀的其中一出口与所述辅热交换器的热侧进口连接，所述第一三通阀的另外一出口与采暖出水管连接，所述主热交换器的进口另外一路与采暖回水管连接，所述控制方法还包括采暖模式，当执行采暖模式时，控制所述第一三通阀的进口与所述采暖出水管连通。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的储水式燃气采暖热水炉，首先，通过设置位于水箱外部的辅热交换器，可以将水箱中的水循环至辅热交换器进行加热，避免了盘管式加热产生结垢导致换热效率低的问题。其次，通过水箱设置第二进水管，且出水管和第二进水管位于水箱内且分别延伸至所述水箱的上端部，当水箱中的水温较低时，第二进水管输出地热水先输入至水箱的顶部，然后经出水管流出，供给用户使用，有助于缩短用户等待热水时间。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1是本发明所提出的储水式燃气采暖热水炉的一种实施例系统原理图。

其中，11、外壳，12、燃烧室，13、主热交换器，14、采暖回水管，15、采暖出水管，16、辅热交换器，17、水箱，18、第一进水管，19、第二进水管，20、出水管，21、热水管，22、冷水管，23、第一三通阀；24、第二三通阀；25、第一水泵，26、第二水泵，27、高温水温度传感器，28、低温水温度传感器，29、补水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，本实施例提出了一种储水式燃气采暖热水炉，如图1所示，包括外壳11和设置在外壳11内的燃烧室12、主热交换器13、采暖回水管14以及采暖出水管15，还包括辅热交换器16以及水箱17，水箱17具有第一进水管18、第二进水管19以及出水管20，出水管20与热水管21连接，第一进水管18其中一路与冷水管22连接，另外一路与辅热交换器16的冷侧进口a连接，第二进水管19与辅热交换器16的冷侧出口b连接，辅热交换器16的热侧进口c与主热交换器13的出口e连接，辅热交换器16的热侧出口d与主热交换器的进口f连接，出水管20和第二进水管19位于水箱17内且分别延伸至水箱17的上端部。本实施例的储水式燃气采暖热水炉包括水箱加热模式，用于对水箱中的水进行加热，当满足加热条件时，燃烧室点火，流经主热交换器13的水在主热交换器13进行加热，然后进入辅热交换器16的热侧，与辅热交换器16的冷侧中的水进行换热，然后循环至主热交换器，水箱17中的水经第一进水管18流入至辅热交换器16的冷侧中，在辅热交换器16中吸热，从第二进水管19流回至水箱中，通过设置位于水箱17外部的辅热交换器16，可以将水箱17中的水循环至辅热交换器16中进行加热，避免了目前水箱采用盘管式加热产生结垢导致换热效率低的问题。其次，通过水箱设置第二进水管19，且出水管20和第二进水管19位于水箱内且分别延伸至所述水箱的上端部，当水箱中底部的水温较低时，第二进水管输出的热水先输入至水箱的顶部，然后经出水管20流出，供给用户使用，有助于缩短用户等待热水时间。再次，当水箱17中的热水符合设定温度无需加热时，用户使用的热水从热水管流出，冷水管中的冷水从第一进水管18为水箱17补水，减少采暖热水炉的启动次数，减少耗气量，且在小流量的使用状态下，也能供给热水。

由于第一进水管18的作用一是在水箱未进行加热且正在输出热水时，为水箱进行补充冷水作用，另外一作用是在对水箱进行循环加热时，水箱中的低温水从第一进水管18流出至辅热交换器16，换热后的高温水从第二进水管19流回至水箱，无论何种模式，都要求第一进水管18伸入至水箱中的高度不宜过高，优选伸入水箱17的底部，既能够在前者中防止流入的冷水破坏水温分层，又能够在后者中将位于下方的低温水循环出进行加热。

水箱17优选为承压式水箱，可以在为用户输出热水时同时进行自动补水。

由于本采暖热水炉的主要用途用于采暖，其次提供生活用水，因此，本实施例中的生活用水管路应当接入采暖循环管路中，以方便安装，如图1所示，还包括第一三通阀23，第一三通阀23的进口与主热交换器13的出口e连接，第一三通阀23的其中一出口与辅热交换器16的热侧进口c连接，第一三通阀23的另外一出口与采暖出水管15连接，主热交换器13的进口另外一路与采暖回水管14连接，采暖回水管14与主热交换器13的进口f连接。本采暖热水炉的采暖模式与生活热水加热模式不能同时进行，当运行采暖模式时，控制将第一三通阀23的进口与采暖出水连通，也即将主热交换器13的出口与采暖出水管15连通，此时从主热交换器13流出的热水不流经辅热交换器16，而是进入采暖管道中循环换热，然后经采暖回水管14和主热交换器13的进口f循环至主热交换器13中。当运行加热生活用水模式时，控制将第一三通阀23的进口与辅热交换器16的热侧进口c连通，也即将主热交换器13的出口与辅热交换器16的热侧进口c连通，此时从主热交换器13流出的热水进入辅热交换器16的热侧，用于为冷侧中的水进行换热，与此同时水箱17中的水依次经第一进水管、辅热交换器16的冷侧、第二进水管进行循环加热。

水箱17中的水加热至设定温度之后，为了能够为用户提供恒温的热水，一般水箱17具有保温功能，也即，当水温下降至设定的温度下限值时，需要再次启动循环加热，因此能够随时提供恒温的热水。

当选择使用水箱17蓄热水模式时，需要将水箱17中的全部水加热至设定温度，将会消耗掉较多的能量，当用户热水使用量低时，其不需要选择蓄热水模式，或者用户热水需求量较大时，通过将热水输入至水箱，再提供给用户使用无法满足大的热需求，为了向用户提供更多的模式选择，本实施例的采暖热水炉还包括第二三通阀24，第二三通阀24的进口与辅热交换器16的冷侧出口b连接，第二三通阀24的其中一出口与第二进水管19连接，另外一出口与热水管21连接。当将第二三通阀24的进口与第二进水管19连通时，也即将辅热交换器16的冷侧出口b与第二进水管19连通，根据水路流向可以对水箱中的水进行加热，当将第二三通阀24的进口与热水管21连通时，也即将辅热交换器16的冷侧出口b与热水管21直接连通，经辅热交换器16输出的热水不经水箱，直接提供给用户使用，此时由冷水管为辅热交换器16的冷侧提供输入冷水。用户可以根据实际需要选择相应的工作模式。

由于第一进水管18需要与冷水管连接，用于为水箱17补充冷水，同时需要与辅热交换器16的冷侧入口连接，用于将水箱中的低温水循环至辅热交换器中进行加热，本实施例中优选第一进水管18通过三通管分别与冷水管22和辅热交换器16的冷侧进口a连接。

当燃烧室12点火燃烧时，在主热交换器13中的水必须是循环流动的，本实施例中在该循环管路中通过设置第一水泵25，实现驱动水循环流动，由于主热交换器13中流出的为高温水，经过换热后流回的为低温水，为了延长水泵的使用寿命，优选第一水泵25设置在与主热交换器13的进口所连接的管路中。当采暖热水炉启动时，第一水泵25相应开启。

同理的，辅热交换器16的冷侧中所循环流动的水可以通过设置第二水泵26驱动，优选第二水泵26设置在与辅热交换器的冷侧进口所连接的管路中，该部分管路中流动的水位低温水。

采暖热水炉处于水箱加热模式时，判断何时开启循环加热的判断条件应当以水箱中的水温为依据，因此，水箱17内设置有用于检测水温的温度传感器。为了提高判断精度，或者执行不同的判断逻辑时采用不同的判断条件，优选水箱17中设置多个温度传感器，至少包括位于水箱上层的高温水温度传感器27和位于水箱下层的低温水温度传感器28，例如，对水箱进行循环加热时，当水箱底部温度达到设定温度时，说明水箱中的全箱温度均已达到设定温度，则停止燃烧加热，整机进入待机状态，同时对水箱进行保温，当水箱顶部温度低于重启温度时，说明水箱中的全箱温度均已低于重启温度，需要再次启动采暖热水炉。为了防止频繁启动采暖热水炉，重启温度应当低于设定温度，如：重启温度=设定温度-△T，其中△T＞0。

本实施例中的辅热交换器16优选采用板式热交换器实现，但不限于板式热交换器，其他能够实现本换热需求的现有热交换器均属于本发明专利的保护范围。

实施例二，本实施例提出了一种储水式燃气采暖热水炉控制方法，本实施例中所采用的储水式燃气采暖热水炉如图1所示，包括外壳11和设置在外壳11内的燃烧室12、主热交换器13、采暖回水管14以及采暖出水管15，还包括辅热交换器16以及水箱17，水箱17具有第一进水管18、第二进水管19以及出水管20，出水管20与热水管21连接，第一进水管18其中一路与冷水管22连接，另外一路与辅热交换器16的冷侧进口a连接，第二进水管19与辅热交换器16的冷侧出口b连接，辅热交换器16的热侧进口c与主热交换器13的出口e连接，辅热交换器16的热侧出口d与主热交换器的进口f连接，出水管20和第二进水管19位于水箱17内且分别延伸至水箱17的上端部。该采暖热水炉控制方法的控制方法包括水箱加热模式，用于将水箱中的水加热，该模式包括以下控制步骤：

周期性判断当前是否满足循环加热条件，若满足循环加热条件，则对水箱17进行循环加热，其中，循环加热包括：燃烧室12内的燃烧组件点火燃烧，控制热水在主热交换器13与辅热交换器16的热侧之间循环，同时水箱17中的水从第一进水管18流出至辅热交换器16的冷侧，在辅热交换器16中换热后从第二进水管19循环至水箱17中，若不满足循环加热条件，不点火燃烧；

第一进水管18用于水箱加热模式中当热水管21输出热水时为水箱17补水。

本实施例的采暖热水炉控制方法，通过设置位于水箱17外部的辅热交换器16，可以将水箱17中的水循环至辅热交换器16中进行加热，避免了目前水箱采用盘管式加热产生结垢导致换热效率低的问题。其次，通过水箱设置第二进水管19，且出水管20和第二进水管19位于水箱内且分别延伸至水箱的上端部，当水箱中底部的水温较低时，第二进水管输出的热水先输入至水箱的顶部，然后经出水管20流出，供给用户使用，有助于缩短用户等待热水时间。再次，当水箱17中的热水符合设定温度无需加热时，用户使用的热水从热水管流出，冷水管中的冷水从第一进水管18为水箱17补水，减少采暖热水炉的启动次数，减少耗气量，且在小流量的使用状态下，也能供给热水。

水箱加热模式中，当前是否满足循环加热条件的判断方法为：检测水箱中实际水温，并将其与设定水温相比较，若实际水温小于设定水温，则满足循环加热条件，否则，不满足，也即不点火加热。

循环加热条件判断贯穿于水箱加热模式中，可以是未用热水状态，进行静态循环加热，也可以是正在使用热水状态，如果正在使用热水时，同时满足了循环加热条件，则同样开启循环加热。

水箱17中的水加热至设定温度之后，为了能够为用户提供恒温的热水，一般水箱17具有保温功能，也即，当水温下降至设定的温度下限值时，需要再次启动循环加热，因此能够随时提供恒温的热水。

对水箱17进行保温状态中，当水箱温度低于重启温度时，需要再次启动采暖热水炉。为了防止频繁启动采暖热水炉，重启温度应当低于设定温度，如：重启温度=设定温度-△T，其中△T＞0。

当选择使用水箱17蓄热水模式时，需要将水箱17中的全部水加热至设定温度，将会消耗掉较多的能量，当用户热水使用量低时，其不需要选择蓄热水模式，或者用户热水需求量较大时，通过将热水输入至水箱，再提供给用户使用无法满足大的热需求，为了向用户提供更多的模式选择，储水式燃气采暖热水炉还包括第二三通阀24，第二三通阀24的进口与辅热交换器16的冷侧出口b连接，第二三通阀24的其中一出口与第二进水管19连接，另外一出口与热水管21连接，控制方法还包括直供热水模式，该模式包括以下控制步骤：

控制第二三通阀的进口与所述热水管连通，当检测到水流量不小于设定阈值时，燃烧室点火燃烧，控制热水在主热交换器与辅热交换器的热侧之间循环，同时冷水管中的水进入至辅热交换器的冷侧，在辅热交换器中换热后从热水管中流出。经辅热交换器16输出的热水不经水箱，直接提供给用户使用，用户可以根据实际需要选择相应的工作模式。

若用水量较大，热水出水流量大于采暖热水炉启动流量，采暖热水炉将直接启动加热，冷水由冷水进水口进入，通过三通阀进入辅热交换器中进行加热，热水先经第二三通阀24输入水罐中，除去水温波动，由热水出水口流出，供给用户使用，通过水箱的缓冲可以消除停水温升的弊端。

水箱加热模式下，当热水管输出热水时，若同时满足循环加热条件，还包括计算热需求功率的步骤，并将热需求功率与采暖热水炉的最大功率比较，若热需求功率不大于最大功率，说明采暖热水炉当前可以通过水箱提供输出用户所需温度的热水，则对水箱进行循环加热，否则，切换至直供热水模式。

热需求功率根据用户设定温度、当前温度以及水流量计算得到。最大功率是指采暖热水炉所能够达到的最大加热功率。

在由水箱加热模式自动切换至直供热水模式之后，若检测到热水管不再输出热水，则切换回水箱加热模式。

由于本采暖热水炉的主要用途用于采暖，其次提供生活用水，因此，本实施例中的生活用水管路应当接入采暖循环管路中，以方便安装，如图1所示，还包括第一三通阀23，第一三通阀23的进口与主热交换器13的出口e连接，第一三通阀23的其中一出口与辅热交换器16的热侧进口c连接，第一三通阀23的另外一出口与采暖出水管15连接，主热交换器13的进口另外一路与采暖回水管14连接，采暖回水管14与主热交换器13的进口f连接，所述控制方法还包括采暖模式，当执行采暖模式时，控制第一三通阀23的进口与采暖出水管15连通。此时从主热交换器13流出的热水不流经辅热交换器16，而是进入采暖管道中循环换热，然后经采暖回水管14和主热交换器13的进口f循环至主热交换器13中。

冷水管22还通过补水管29与主热交换器13的进口连接，补水管29中设置有电磁阀，当需要为主热交换器13中循环水补水时，打开电磁阀。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。