一种自发电燃气壁挂炉的制作方法

本发明属于加热装置领域，具体涉及一种自发电燃气壁挂炉。

背景技术：

随着科学技术的发展，人们的生活水平越来越高，壁挂炉作为一种常用的取暖和加热装置已经被广泛应用。

壁挂炉的工作原理具体为：设于壁挂炉内的燃烧器燃烧燃气产生高温烟气流，高温烟气流流经换热器，对换热器内循环水进行加热，从而产生热水供使用者使用。壁挂炉还具有防冻保护、防干烧保护、意外熄火保护、温度过高保护、水泵防卡死保护等多种安全保护措施。壁挂炉的温度可以自由控制，当无人在家时，可以将壁挂炉的温度降低，以减少天然气的消耗。

在实际使用过程中发现，壁挂炉中通过换热器换热后排出的烟气仍然具有较多热量，高温烟气并未在换热器内充分进行热交换便由出风口排出，这样意味着换热器的热交换效率较低，并且壁挂炉内的热循环水路存在很大水压。目前市场上的燃气壁挂炉均未考虑到温差与水压的充分利用。

专利cn110542201a公开了一种壁挂炉。所述壁挂炉包括：壁挂炉主体，设置有供烟气通过的烟道；换热器，安装在烟道中，与通过烟道中的烟气换热；以及气流调节装置，气流调节装置安装在壁挂炉主体的烟道上，对流经换热器的烟气气流进行扰动，并在与烟气气流垂直对应的垂直截面内，降低垂直截面不同区域上不同烟气气流之间的流速差，进而通过降低垂直截面不同区域上不同烟气气流之间的流速差。该专利未能充分利用温差，导致热量损失。

专利cn209246395u公开了一种壁挂炉，包括风压开关(1)和风机(2)，所述风压开关(1)和所述风机(2)之间设置有连通管(3)，且部分或全部所述连通管(3)与热源进行热交换。该专利对于供暖循环水路的水压未能很好利用。

所以提供一种有效利用烟气热量和循环水路水压的燃气壁挂炉具有广阔的市场应用前景和重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种自发电燃气壁挂炉，可充分利用热能和水压进行自主发电，并能一机多用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种自发电燃气壁挂炉，所述壁挂炉包括壁挂炉壳体、集烟罩、燃烧器、主换热器和储电组件，所述集烟罩和储电组件均位于壁挂炉壳体内，所述燃烧器和主换热器均位于集烟罩内，所述燃烧器位于主换热器的下方，所述壁挂炉壳体上设有燃气入口、采暖用冷水入口、烟气出口和采暖用热水出口，所述燃气入口和燃烧器相连通，所述烟气出口和集烟罩相连通，所述主换热器连接采暖用冷水入口和采暖用热水出口，所述集烟罩的外侧壁上设有多个与储电组件电连接的温差发电片。集烟罩具有两个作用：一个是排壁挂炉壳体内产生的烟气，二是当壁挂炉出现漏气时能将燃气及时排出。在主换热器中，燃烧器燃烧后产生的火焰对主换热器进行加热，得到高温热水。温差发电片安装在集烟罩的两侧，利用集烟罩里侧与外侧的温差进行发电，发的得到的电能存储在储能组件中，为壁挂炉提供工作电压。主换热器采用现有技术中常用的产品，集烟罩采用支架(支架可以是螺栓也可以是钢架等，下同)固定在壁挂炉壳体内，主换热器和燃烧器采用支架固定在集烟罩内。

所述温差发电片，主要是一个温差电偶，包括冷端和热端，均由半导体材料(包括p型半导体材料和n型半导体材料)制成，当冷热两端有温差产生时，p型半导体材料热端空穴的热运动高于冷端，则空穴从高温端向低温端扩散，形成电势差；n型半导体材料热端电子的热运动高于冷端，则电子从高温端向低温端扩散，形成电势差。在构成的回路中，当复合半导体材料两端有温差存在时，便产生电动势形成电流。温差发电片采用现有技术中常用的产品。

所述壁挂炉壳体上还设有与主换热器相连通的生活用热水出口，既能为房屋供暖，又能提供为用户充足的生活热水，一机两用。

所述主换热器和采暖用热水出口之间设有热水主管，所述热水主管上设有与生活用热水出口相连通的热水支管。热水主管上可设有水泵进行热水的泵出。

所述采暖用冷水入口和主换热器之间设有冷水主管，所述冷水主管上设有循环水泵，所述冷水主管上还设有冷水支管，所述冷水支管的端部设有膨胀水箱。循环水泵为燃气壁挂炉水循环的动力装置，提供水循环的动力和克服壁挂炉的阻力，用来保证整个壁挂炉水的正常循环。膨胀水箱在整个壁挂炉中起缓冲压力波动及部分给水的作用，用来吸收工作介质因温度变化增加的那部分体积，吸收壁挂炉因阀门、水泵等开和关所引起的水锤冲击，以及夜间少量补水使供水系统主泵(即循环水泵)休眠从而减少用电，延长循环水泵使用寿命。循环水泵和膨胀水箱均采用支架固定在壁挂炉壳体内。

所述壁挂炉还包括设于壁挂炉壳体内的辅助换热器，所述冷水主管和热水支管均与辅助换热器相连通。所述辅助换热器位于集烟罩的下方。辅助换热器采用支架固定在壁挂炉壳体内，辅助换热器采用现有技术中常用的产品。

所述壁挂炉壳体上还设有与主换热器相连通的采暖用回水入口，使管道形成回路，所述采暖用回水入口和主换热器之间设有回水管道。采暖用回水入口可与采暖用热水出口及生活用热水出口相连通，当热水器开始工作时或结束工作时，此时从采暖用热水出口及生活用热水出口出来的水温度较低，无法进行取暖使用，此时可以将这些温度较低的水回抽至采暖用回水入口进行利用，当从采暖用热水出口及生活用热水出口出来的水温度达到要求时，切断与采暖用回水入口的连通即可。

所述燃气入口、采暖用冷水入口、采暖用热水出口、生活用热水出口和采暖用回水入口处均设有压电陶瓷，所述压电陶瓷与储电组件电连接。压电陶瓷基于压电效应进行发电，压电效应是材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷的现象。所述压电陶瓷安装在各入口和各出口的内侧，当水路存在水流水压或气路存在燃气气压时，压电陶瓷发电元件产生电流，控制器通过整流、稳压后存储在电池组中，为壁挂炉整体的工作提供工作电压。压电陶瓷的用量需根据功率极限选择，一般为0.3w/khz/cm^{^}3，压电陶瓷的输出电荷与压电陶瓷的面积和受到的压力有关(一般壁挂炉的水路水压为1.2-1.5mbar)，压电陶瓷产生的电荷量为：q＝d·f，其中d为压电陶瓷的压电系数，f为压力。压电陶瓷采用现有技术中常用的产品。

所述储电组件包括控制器以及与控制器电连接的电池组，所述控制器与温差发电片和压电陶瓷电连接，所述控制器中设有整流电路、电容和稳压充电电路，电池组用于存储温差发电片和压电陶瓷所发电得到的电能，为壁挂炉提供工作电压。控制器置于壁挂炉壳体内部的下方，电池组也置于壁挂炉壳体内部的下方，电池组的单位为毫安时(mah)，选用锂电池，当锂电池容量为1000ma，输出电流为1ma，则可输出电流1000h，本发明中的锂电池选用100ah容量。电池组可以拆卸，当电池中电量充足时，可以将蓄满电能的电池组用于其他家用电器供电，充分利用电能。

所述燃气入口和燃烧器之间设有燃气管道，所述集烟罩和烟气出口之间设有烟气管道，所述燃气管道上设有燃气比例阀，所述烟气管道上设有风机。风机位于壁挂炉的出烟口位置，可增加烟气气流在烟气管道中流通的动力，风机上设有开关，只有壁挂炉进行工作时，风机才启动。燃气比例阀、循环水泵、风机等均与控制器电连接，便于在启动时各个组件的协同合作。

所述燃气比例阀由两个安全通断阀和一个比例调节阀组成，能够即时开通或关断气源，或在气源开通状态下，根据热负荷的不同需求，即时减小或增大燃气流量。

所述燃烧器包括火排和多个点火针，所述火排包括自下而上依次连通的引射入口、引射通道和喷火部，所述点火针临近喷火部设置，燃烧器中还包括感应针，感应针可与点火针一体设置，也可单独设置。燃烧器采用现有技术中常用的产品。

本发明在现有的燃气壁挂炉基础上，增加了可发电的温差发电片和压电陶瓷，当壁挂炉点火开关进入工作状态的时候，先使集烟罩内形成负压差，之后通入燃气和冷水，启动燃烧器和主换热器，冷水便会被加热成热水。温差发电片利用集烟罩两侧的温差进行发电，压电陶瓷充分利用水压和气压进行发电，共同为壁挂炉提供工作电压。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点和积极效果：

1.本发明将温差发电技术与压电陶瓷技术相结合，有效利用燃气燃烧后烟气热量和供暖循环水路水压发电，控制系统通过整流、稳压后存储在锂电池中，为壁挂炉提供工作电压，节能环保。

2.本发明装置中的锂电池可以拆卸，当电池中电量充足时，可以将蓄电池用于其他家用电器供电，充分利用电能。

3.辅助换热器可以使热量得到更有效的利用。

4.本发明提供的壁挂炉可以一机两用，既能为房屋供暖，又能提供为用户充足的生活热水。

附图说明

图1为自发电燃气壁挂炉的结构示意图；

图2为温差发电片、压电陶瓷及储电组件的连接关系示意图。

图中：1-集烟罩；2-主换热器；3-温差发电片；4-点火针；5-燃气比例阀；6-辅助换热器；7-控制器；8-烟气管道；9-风机；10-膨胀水箱；11-燃烧器；12-循环水泵；13-电池组；14-压电陶瓷；15-壁挂炉壳体；16-热水主管；17-热水支管；18-冷水主管；19-冷水支管；20-燃气管道；21-回水管道；a-采暖用热水出口；b-生活用热水出口；c-燃气入口；d-采暖用冷水入口；e-采暖用回水入口；f-烟气出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1、2所示，一种自发电燃气壁挂炉，壁挂炉包括壁挂炉壳体15、集烟罩1、燃烧器11、主换热器2、储电组件、辅助换热器6(辅助换热器6位于集烟罩1的下方)，集烟罩1和储电组件均位于壁挂炉壳体15内，燃烧器11和主换热器2均位于集烟罩1内，燃烧器11位于主换热器2的下方，壁挂炉壳体15上设有燃气入口c、采暖用冷水入口d、烟气出口f、采暖用热水出口a、生活用热水出口b和采暖用回水入口e，燃气入口c和燃烧器11相连通，烟气出口f和集烟罩1相连通，主换热器2连接采暖用冷水入口d和采暖用热水出口a，生活用热水出口b和主换热器2相连通，采暖用回水入口e和主换热器2相连通，储电组件包括控制器7以及与控制器7电连接的电池组13，控制器7中设有整流电路、电容和稳压充电电路，集烟罩1的外侧壁上设有多个与控制器7电连接的温差发电片3，燃气入口c、采暖用冷水入口d、采暖用热水出口a、生活用热水出口b和采暖用回水入口e处均设有与控制器7电连接的压电陶瓷14。

主换热器2和采暖用热水出口a之间设有热水主管16，热水主管16上设有与生活用热水出口b相连通的热水支管17，采暖用冷水入口d和主换热器2之间设有冷水主管18，冷水主管18上设有循环水泵12，冷水主管18上还设有冷水支管19，冷水支管19的端部设有膨胀水箱10，冷水主管18和热水支管17均与辅助换热器6相连通，燃气入口c和燃烧器11之间设有燃气管道20，集烟罩1和烟气出口f之间设有烟气管道8，采暖用回水入口e和主换热器2之间设有回水管道21。燃气管道20上设有燃气比例阀5，燃气比例阀5由两个安全通断阀和一个比例调节阀组成，烟气管道8上设有风机9。

燃烧器11包括火排和多个点火针4，火排包括自下而上依次连通的引射入口、引射通道和喷火部，点火针4临近喷火部设置。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。