一种燃气热水器和防冻控制方法与流程

本发明属于燃气热水器技术领域，具体地说，涉及一种燃气热水器和防冻控制方法。

背景技术：

燃气热水器一般指壁挂燃气快速热水器，采用燃气作为主要能源材料，通过燃烧产生高温热量，并将热量传递给流经热交换器的冷水，从而实现制备热水的目的的一种燃气用具，与电热水器、太阳能热水器相并列的三大热水器之一。

在北方的冬季，市售燃气热水器水箱或管路冻裂的情形时有发生，即热水器在通电待机状态下，外界环境温度低于0℃，特别是强冷的倒灌风通过烟管进入水箱时，如果此时箱体或管路内有残留水将凝固结冰，进而破坏箱体或管路，导致热水器漏水的问题出现，尤其当用户不在时，冻裂的水箱会一直漏水，不仅破坏地板，甚至影响楼下其他住户。

目前，燃气热水器的防冻措施主要是采取在箱体或管路外壁安装加热体，一般为加热电阻，通过箱体或管路上的温控器来控制该加热体进行加热。申请号为201610318594.x的中国专利公开了一种利用水泵和加热电阻防冻的燃气热水器及方法，提供了一种能够利用水泵使热水器内的水进行循环，并通过加热电阻加热的方式来实现整个水路防冻的利用水泵和加热电阻防冻的热气热水器及方法。通过加热电阻发热，这样只能进行局部加热，无法实现水流的流动，也就无法实现对整个水路的保护，而配有循环水功能的燃气热水器，燃气热水器和循环管路内的水可以进行循环并加热，可以用于热水器的整机防冻，但是防冻加热电阻成本较高，并且往往是大功率，高压电，更容易有安全隐患。

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，提供一种循环防冻的燃气热水器和控制方法，通过温度传感器监测热交换器、进水管和出水管内的水温，判断是否启动回水泵或燃烧器工作，实现燃气热水器和循环管路的整体防冻。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明的第一方面提出了一种防冻燃气热水器，包括：热交换器，在热交换器的下方设置有燃烧器，热交换器的两端分别与进水管和出水管相连，进水管上安装有水流量传感器和第一温度传感器，出水管上安装有第二温度传感器，热交换器上安装有第三温度传感器。

进一步，热交换器上安装有由u型管和盘管一体连接构成的换热管，在u型管与盘管连接处设有第三温度传感器；优选的，第三温度传感器设置在u型管上、处于与盘管连接处；优选的，盘管与进水管相连、u型管与出水管相连。

进一步，出水管与进水管之间设置有一与换热管相并联的回水管和进水管之间安装有一控制水流自出水管向进水管方向回流的回水泵；优选的，回水管上安装有保证管路内水流仅相进水管段单向流动的单向阀；优选的，回水管路上设有控制管路通断的控制阀。

本发明的第二方面提出了一种防冻控制方法，设有上述第一方面所述的燃气热水器，包括：在燃气热水器的进水温度、出水温度和热交换器处的水流温度中的任一低于设定值后，控制燃气热水器中的水流在热交换器、出水管、回水管、进水管之间循环流动。

进一步，在燃气热水器进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温中的任一小于或等于第一温度值时，回水泵启动，回水管、进水管、热交换器和出水管中的水持续内循环流动一定时间t1。

进一步，在燃气热水器内水流内循环流动时间t1后，对燃气热水器进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温进行检测，在任一检测值仍小于或等于第一温度值时，启动燃烧器对热交换器内循环水流进行加热；优选的，在燃气热水器内水流内循环流动时间t1后，对燃气热水器进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温进行检测，在任一检测值大于第一温度值、小于或等于第三温度值时，燃气热水器内水流再持续内循环一定时间t2。

进一步，在燃气热水器内水流内循环流动时间t2内，对燃气热水器进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温进行检测，在进水管内的水温和出水管内的水温均大于第三温度值时，回水泵停止运转，燃气热水器处于待机状态；优选的，在燃气热水器内水流内循环流动时间t2后，对燃气热水器进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温进行检测，在任一检测值大于第一温度值、小于或等于第三温度值时，启动燃烧器对热交换器内循环水流进行加热。

进一步，在燃气热水器内水流内循环过程中，对燃气热水器进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温进行检测，在进水管内的水温和出水管内的水温均大于第三温度值时，回水泵停止运转，燃气热水器处于待机状态。

进一步，在燃气热水器保持待机状态时，每间隔一定时间t3，对燃气热水器进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温进行检测，在任一检测值低于第一温度值后，控制燃气热水器中的水流在热交换器、出水管、回水管、进水管之间循环流动；优选的，对燃气热水器进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温进行检测，在任一检测值低于第二温度值后，对燃气热水器进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温进行实时检测；在任一检测值均高于第二温度值时，燃气热水器继续保持待机状态；优选的，第三温度值大于第二温度值大于第一温度值。

进一步，具体包括如下步骤：

s1，在热水器处于待机状态时，第一温度传感器检测进水管的水温，第二温度传感器检测出水管的水温，第三温度传感器检测热交换器内的水温；

s2，判断进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温检测值是否小于或等于第一温度值，如果是，则进入s3；否则，进入s4；

s3，启动回水泵，回水管、进水管、换热管和出水管中的水进行内循环；持续内循环流动时间t1后，判断进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温检测值是否小于或等于第一温度值；如果是，则进入s5，否则进入s6；

s4，判断进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温检测值是否满足，大于第一温度值、小于或等于第二温度值；如果是，则进入s7；否则，进入s9；

s5，回水泵继续运行，启动燃烧器燃烧对换热管路中的水进行加热，回水管、进水管、热交换器和出水管中的水进行内循环，当进水管内的水温、出水管内的水温均大于或等于第三温度值后，进入s8；

s6，判断进水管内的水温、出水管内的水温和热交换器内的水温检测值是否满足：大于第一温度值，小于第三温度值，如果是，则进入s7，否则进入s8；

s7，回水泵运行，回水管、进水管、热交换器和出水管中的水进行内循环；在热水器内循环流动的持续时间段t2内，进水管内的水温、出水管内的水温检测值均大于或等于第三温度值后，进入s8；若在在热水器内循环流动的持续时间段t2内，进水管内的水温、出水管内的水温检测值依然小于第三温度值，进入s5；

s8，回水泵停止运转，进入保温状态；

s9，燃气热水器继续保持待机状态。

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。

在热交换器、进水管和出水管上分别设置温度传感器，能够全方位监测整个循环水路的水温状况，特别是热交换器上的温度传感器，设置在强冷的倒灌风通过烟管进入水箱时，温度下降较快的位置，可以进行实时监测，防止温度骤降导致箱体或者管路凝固结冰而冻裂。

在出水管与进水管之间设有回水管，回水管上安装有回水泵与进水管连接，当任何一个温度传感器监测到的温度达到回水管路循环条件或燃烧器点火条件，即启动回水泵或燃烧器工作，使回水管、进水管、热交换器和出水管循环起来，保证热水器在通电待机状态下，热水器和整个循环水路不会结冰。

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是本发明中的燃气热水器的结构连接示意图。

图2是本发明中的燃气热水器的内部结构示意图。

图中主要元件说明：1-进水管；2-出水管；3-热交换器；4-燃烧器；5-水流量传感器；6-温度传感器；7-回水管；8-回水泵；9-单向阀；10-控制阀；31-换热管，311-u型管，312-盘管；61-第一温度传感器，62-第二温度传感器，63-第三温度传感器；91-进水单向阀，92-回水单向阀；101-进水控制阀，102-出水控制阀，103-回水控制阀，104-冷水控制阀。

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。

实施例一

现有技术中燃气热水器的防冻措施主要是在进水管和出水管之间设置回水管，通过频繁启动燃烧器燃烧对热交换器的水管进行加热，实现燃气热水器的防冻保护，或者采取在箱体或管路外壁安装加热体，一般为加热电阻，通过箱体或管路上的温控器来控制该加热体进行加热，但是加热电阻只能进行局部加热，无法实现水流的流动，也就无法实现对整个水路的保护，而且加热电阻成本较高，功率大，高压电，更容易有安全隐患。

如图1至图2所示，本发明第一方面提出了一种燃气热水器，包括热交换器3，在热交换器3的下方设置有燃烧器4，热交换器3的两端分别与进水管1和出水管2相连，进水管1上安装有水流量传感器5和第一温传感器61，出水管2上安装有第二温传感器62，热交换器3上安装有第三温传感器63，热交换器3上安装有由u型管311和盘管312一体连接构成的换热管31，盘管312与进水管1相连、u型管311与出水管2相连，在u型管311与盘管312连接处设有第三温传感器63。

优选的，第三温传感器63设置在u型管311上、处于与盘管312连接处，在最靠近换热管31的u型管311的盘管312上，也可以安装温度传感器，盘管312为直管具有方便夹持的优势，但是换热管31的u型管311与盘管312的连接处距离烟管较近，在强冷的倒灌风通过烟管时，换热管31的温度下降非常快，需要对此处温度进行实时监测，防止温度骤降导致箱体或者管路凝固结冰而冻裂，热交换器3上的温度传感器为贴壁式结构，可以避免热交换器3漏水。

在此技术方案中，出水管2与进水管1之间设置有一与换热管31相并联的回水管7和进水管1之间安装有一控制水流自出水管2向进水管1方向回流的回水泵8。

优选的，回水管7路上安装有保证管路内水流仅相进水管1单向流动的单向阀92，回水管7路上设有控制管路通断的控制阀103，在燃气热水器的出水管2与进水管1之间设置有一回水管7，回水管7上安装有单向阀92，回水管7路和进水管1路之间安装有一回水泵8，使热水器出水管2、单向阀92、回水泵8相连形成回路，热交换器3的换热管31路、进水管1和出水管2上均设置有温度传感器，根据温度传感器反馈的信息来控制回水泵8或燃烧器4运行，回水泵8用于驱动回水管7、换热管31和出水管2中水的循环。

通过上述技术方案，燃气热水器在待机状态时，进水管1、出水管2和热交换器3上的温度传感器也能实时检测进水管1内的水温、出水管2内的水温及热交换器3的温度，保证温度监控无死角，通过温度传感器反馈的信息来控制回水泵8或燃烧器4运行循环防冻，确保整个燃气热水器及回水管7路的不会被冻住。

实施例二

如图2所示，本发明还提供了一种设有上述燃气热水器的防冻控制方法，包括：在燃气热水器的进水温度、出水温度和热交换器3处的水流温度中的任一低于设定值后，控制燃气热水器中的水流在热交换器3、出水管2、回水管7、进水管1之间循环流动。

在上述技术方案中，第一温传感器61实时检测进水管1内的水温，第二温传感器62实时检测出水管2内的水温，第三温传感器63实时检测热交换器3的温度，当进水管1内的水温、出水管2内的水温及热交换器3的温度均小于或等于第一温度值，回水泵8启动，回水管7路、换热管31路和出水管2路中的水进行内循环1min，进水管1内的水温、出水管2内的水温及热交换器3的温度仍均小于或等于第一温度值，启动燃烧器4对热交换器进行加热，直至进水管1内的水温和出水管2内的水温大于第三温度值，燃烧器4关闭，回水泵8停止运转，处于保温状态。

当进水管1内的水温、出水管2内的水温及热交换器3的温度均低于或等于第一温度值，回水泵8启动，回水管7路、换热管31路和出水管2路中的水进行内循环1min，进水管1内的水温、出水管2内的水温及热交换器3的温度均大于第一温度值、小于或等于第三温度值，回水管7路、换热管31路和出水管2路中的水进行内循环10min，如果进水管1内的水温、出水管2内的水温及热交换器3的温度仍然小于第三温度值，启动燃烧器4对热交换器进行加热，直至进水管1内的水温和出水管2内的水温大于第三温度值，燃烧器4关闭，回水泵8停止运转，处于保温状态；如果进水管1内的水温和出水管2内的水温大于第三温度值，回水泵8停止运转，处于保温状态。

当进水管1内的水温、出水管2内的水温及热交换器3的温度均大于第一温度值、小于或等于第二温度值，回水泵8启动，回水管7路、换热管31路和出水管2路中的水进行内循环10min，如果进水管1内的水温、出水管2内的水温及热交换器3的温度仍然小于第三温度值，启动燃烧器4对热交换器进行加热，直至进水管1内的水温和出水管2内的水温大于第三温度值，燃烧器4关闭，回水泵8停止运转，处于保温状态；如果进水管1内的水温和出水管2内的水温大于第三温度值，回水泵8停止运转，处于保温状态。

当进水管1内的水温、出水管2内的水温及热交换器3的温度均大于第二温度值，燃气热水器保持待机状态。

在上述技术方案中，进水管1的水温、出水管2的水温和热交换器3的温度均小于或等于第一温度值，即点火临界温度，采用先启动回水泵8，驱动回水管7路、换热管31路和出水管2路中水的循环大约1min，若水温仍然低，再启动燃烧器4，减少点火的几率，同时达到防冻的效果。

进水管1的水温、出水管2的水温和热交换器3温度均小于或等于第二温度值，即防冻循环临界温度，回水泵8启动运转，驱动回水管7、换热管31和出水管2中的水循环，当进水管1的水温和出水管2的水温均大于第三温度值，即回水泵8退出临界温度，回水泵8停止运转，未达到回水泵8退出临界温度条件，强制循环运行10min，避免水泵的频繁启停。

本发明涉及的一种防冻控制方法，具体步骤包括：

s1，在热水器处于待机状态时，第一温传感器61检测进水管1的水温，第二温传感器62检测出水管2的水温，第三温传感器63检测热交换器3内的水温；

s2，判断进水管1内的水温、出水管2内的水温和热交换器3内的水温检测值是否小于或等于第一温度值，如果是，则进入s3；否则，进入s4；

s3，启动回水泵8，回水管7、进水管1、换热管31和出水管2中的水进行内循环；持续内循环流动时间t1后，判断进水管1内的水温、出水管2内的水温和热交换器3内的水温检测值是否小于或等于第一温度值；如果是，则进入s5，否则进入s6；

s4，判断进水管1内的水温、出水管2内的水温和热交换器3内的水温检测值是否满足，大于第一温度值、小于或等于第二温度值；如果是，则进入s7；否则，进入s9；

s5，回水泵8继续运行，启动燃烧器4燃烧对换热管31路中的水进行加热，回水管7、进水管1、热交换器3和出水管2中的水进行内循环，当进水管1内的水温、出水管2内的水温均大于或等于第三温度值后，进入s8；

s6，判断进水管1内的水温、出水管2内的水温和热交换器3内的水温检测值是否满足：大于第一温度值，小于第三温度值，如果是，则进入s7，否则进入s8；

s7，回水泵8运行，回水管7、进水管1、热交换器3和出水管2中的水进行内循环；在热水器内循环流动的持续时间段t2内，进水管1内的水温、出水管2内的水温检测值均大于或等于第三温度值后，进入s8；若在在热水器内循环流动的持续时间段t2内，进水管1内的水温、出水管2内的水温检测值依然小于第三温度值，进入s5；

s8，回水泵8停止运转，进入保温状态；

s9，燃气热水器继续保持待机状态。

在上述技术方案中，第一温传感器61实时检测进水管1的水温，第二温传感器62实时检测出水管2的水温，第三温传感器63实时检测热交换器3的换热管31的水温，如果任意温度传感器检测到的温度小于或等于第一温度值，即点火临界温度，采用先启动回水泵8，驱动回水管7、换热管31和出水管2中水的循环大约1min，若水温仍然低，再启动燃烧器4，减少点火的几率，同时达到防冻的效果。

第一温传感器61实时检测进水管1的水温，第二温传感器62实时检测出水管2的水温，第三温传感器63实时检测热交换器3的换热管31路的水温，如果任意温度传感器检测到的温度小于或等于第二温度值，即防冻循环临界温度，回水泵8启动运转，驱动回水管7路、换热管31路和出水管2路中水的循环，当进水管1的水温和出水管2的水温均大于第三温度值，即回水泵8退出临界温度，回水泵8停止运转，未达到回水泵8退出临界温度，强制循环运行10min，避免水泵的频繁启停。

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。