一种带有监测预警功能的采暖炉外置易更换空气过滤装置的制作方法

1.本发明属于燃气采暖热水炉用燃烧空气过滤领域，尤其涉及一种带有监测预警功能的壁挂炉外置易更换空气过滤装置。


背景技术：

2.采暖炉在燃烧时，空气中污染物(如pm2.5、pm10、so2、nox、粉尘、颗粒物等)通过给排气管进入采暖炉燃烧时，在燃烧化学反应作用下，易在热交换器上形成坚硬的附着物引发局部过热，导致水侧易形成水垢引发局部过热恶性循环，最终热交换器点蚀烧漏。长时间运行后，采暖炉的风机和燃烧器混合气入口处会积聚大量灰尘和颗粒物，导致供气阻力增大，燃烧恶化，堵塞严重时造成点火失败、回火、热负荷过低等现象。
3.目前，市场流通领域的采暖炉大多不具有燃烧用空气过滤功能，具有空气过滤功能的过滤器主要分为两种安装方式，一种安装在给排气烟管连接处，另一种安装于风机入口处。这两种过滤器都存在两个突出的问题，其一，过滤器表面积有限，过滤能力有限；其二，过滤器更换需要由专业售后人员进行操作。以上两点对采暖炉的日常使用造成诸多不便。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提出一种带有监测预警功能的采暖炉外置易更换空气过滤装置，该装置可过滤采暖炉燃烧用空气，保证燃烧用空气的清洁性。同时，可以监测过滤器的状态对过滤器的过滤棉进行更换提醒，且过滤棉易拆卸、清洗、更换、安装，过程中不用拆解机器，从而可保证机器使用的安全性，节省用户售后服务费用。
5.如上构思，本发明所采用的技术方案是：一种带有监测预警功能的采暖炉外置易更换空气过滤装置，空气过滤装置主体上连接排烟管，空气过滤装置主体内安装空气过滤盒，其特征在于：所述空气过滤装置主体上制有用于连接采暖炉空气外管的采暖炉空气进口、制有用于连接采暖炉烟气内管的采暖炉烟气出口、连接有用于连接排烟管的排烟管空气外管和排烟管烟气内管。
6.优选地，所述空气过滤装置主体内部设置有左、右两个空气过滤盒。
7.优选地，所述空气过滤装置主体内设置有左、右两个空气过滤盒安装槽并分别设置空气过滤盒固定用插槽。
8.优选地，所述空气过滤装置主体内设置用于连接排烟管和采暖炉烟气出口的内置烟管。
9.优选地，所述空气过滤盒由空气过滤盒弹性插片、空气过滤盒外侧挡板、空气过滤盒滤芯安装处、空气过滤盒镂空出口、空气过滤盒两侧挡板、空气过滤盒内侧挡板和空气滤芯组成，所述空气过滤盒底部设置空气过滤盒外侧挡板，该挡板左右两侧分别设置有空气过滤盒弹性插片。
10.优选地，所述空气滤芯选用g4等级的初效过滤器，过滤粒径5.0 μm的颗粒，过滤器
表面积为0.24m2，平均计重效率91％，容尘量 120g/m2。
11.与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
12.1、本发明所述的排烟管空气外管和所述采暖炉空气进口分别连接排烟管和采暖炉的空气外管，可将室外燃烧用空气通过排烟管经空气过滤装置过滤后进入采暖炉进行燃烧。所述排烟管烟气内管和所述采暖炉烟气出口分别连接排烟管和采暖炉的烟气内管，用于采暖炉的燃烧产物通过空气过滤装置的内置烟管进入排烟管，将燃烧产物排出室外。
13.2、本发明通过设置空气过滤盒使得室外燃烧用空气通过排烟管经过空气过滤盒进入采暖炉之前，空气中污染物(如pm2.5、pm10、 so2、nox、粉尘、颗粒物等)被过滤，避免空气中的污染物进入采暖炉，影响气燃烧器、热交换器、风机等部件的正常运行，从而大大延长了其使用寿命。
14.3、本发明所述的空气过滤盒底部设置空气过滤盒外侧挡板，该挡板左右两侧分别设置有空气过滤盒弹性插片，可方便和空气过滤盒固定用插槽弹性配合，密封性好，安装方便。
15.4、本发明所述的空气过滤盒的镂空出口设计，使得过滤面积大、空气流通均匀、阻力小。
16.5、本发明安装在采暖炉顶端的给排气连接处，内置有空气进风通道，空气滤芯选用g4等级的初效过滤器，过滤粒径5.0μm的颗粒，过滤器表面积为0.24m2，平均计重效率91％，容尘量120g/m2，内过滤面积接近于炉截面大小，过滤面积大，容尘率高且不易堵塞，使用寿命长。
17.6、本发明可利用采暖炉所使用的气流监控装置来监控其运行情况，即通过风压传感器检测进排风通道是否堵塞，提示空气过滤器更换，且可由用户自行更换，打开空气过滤盒即可更换内置的过滤棉。
18.7、加装本发明的采暖炉控制程序可以预设保养预警风压值为 p3，风压上限值设置为p4，即可在过滤器完全堵塞之前，提醒用户对过滤器进行维护清洗或更换。当风压值超过p4时，采暖炉启动安全保护，停机熄火。同时，程序上还设置风压值低于p2，提示设备排烟管需要保养，提醒用户对采暖炉和空气过滤器进行维护保养，当风压值低于p1时，采暖炉启动安全保护，停机熄火。p3设定为250pa、 p4设定为300pa、p2设定为115pa、p1设定为110pa。
附图说明
19.图1是加装本发明的采暖炉自动监测本发明的控制程序原理框图；
20.图2是本发明空气过滤器模拟不同堵塞面积风压值测试情况示意图；
21.图3是本发明空气过滤器模拟不同风机供电电压下风压值测试情况示意图；
22.图4是本发明不同耐久时间后两台测试样品的额定折算热负荷变化情况示意图，其中，图a)为供/回水温度为80℃/60℃的测试状态示意图，图b)为供/回水温度为50℃/30℃的测试状态示意图；
23.图5是不同耐久时间后两台测试样品的热效率变化情况示意图，其中，图a)为供/回水温度为80℃/60℃的测试状态示意图，图b)为供/回水温度为50℃/30℃的测试状态示意图；
24.图6是不同耐久时间后两台测试样品的co排放变化情况示意图，其中，图a)为供/
回水温度为80℃/60℃的测试状态示意图，图b) 为供/回水温度为50℃/30℃的测试状态示意图；
25.图7是本发明与燃气采暖热水炉相配合的结构示意图；
26.图8是本发明空气过滤装置的结构示意图；
27.图9是本发明空气过滤装置主体结构的三视图，其中，图a)为主视图、图b)为仰视图、图c)为俯视图，图d)为侧视图；
28.图10是图7的a-a向剖视图；
29.图11是本发明实施例所述的空气过滤装置过滤盒的三视图，其中，图a)为主视图、图b)为俯视图、图c)为俯视图；
30.图12是本发明空气滤芯的示意图；
31.图中：1、空气过滤装置；2、采暖炉；3、排烟管；4、空气过滤装置主体；5、空气过滤盒；6、排烟管空气外管；7、排烟管烟气内管；8、空气过滤盒固定用插槽；9、空气过滤盒安装槽；10、采暖炉空气进口；11、采暖炉烟气出口；12、内置烟管；13、空气过滤盒弹性插片；14、空气过滤盒外侧挡板；15、空气过滤盒滤芯安装处；16、空气过滤盒镂空出口；17、空气过滤盒两侧挡板；18、空气过滤盒内侧挡板；19、空气滤芯。
具体实施方案
32.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
34.如图7～图12所示，本发明提供一种带有监测预警功能的采暖炉外置易更换空气过滤装置，所述空气过滤装置1主体4上连接排烟管，且空气过滤装置主体4内安装空气过滤盒5。所述空气过滤装置主体 4上安装有用于连接排烟管3的排烟管空气外管6和排烟管烟气内管 7、制有用于连接采暖炉2空气外管(图中未示出)的采暖炉空气进口10、制有用于连接采暖炉2烟气内管(图中未示出)的采暖炉烟气出口11。其中，所述排烟管空气外管6和所述采暖炉空气进口10 分别连接排烟管3和采暖炉2的空气外管(图中未示出)，用于将室外燃烧用空气通过排烟管3经空气过滤装置4过滤后进入采暖炉2进行燃烧。所述排烟管烟气内管7和所述采暖炉烟气出口11分别连接排烟管3和采暖炉2的烟气内管(图中未示出)，用于采暖炉2的燃烧产物通过空气过滤装置4的内置烟管12进入排烟管3，将燃烧产物排出室外。
35.优选地，所述空气过滤器装置主体4内设置有左右两个空气过滤盒安装槽9，并分别设置空气过滤盒固定用插槽8，安装拆卸方便。空气过滤装置内过滤面积接近于炉截面大小，过滤面积大，容尘率高且不易堵塞，使用寿命长。
36.优选地，所述空气过滤盒5由空气过滤盒弹性插片13、空气过滤盒外侧挡板14、空气过滤盒滤芯安装处15、空气过滤盒镂空出口16、空气过滤盒两侧挡板17、空气过滤盒内侧挡板18和空气滤芯19组成，所述空气过滤盒5底部设置空气过滤盒外侧挡板14，该挡板左右两侧分别设置有空气过滤盒弹性插片13，可方便和空气过滤盒固定用插槽8弹性配合，密封性好，安装方便。空气过滤盒镂空出口 16镂空设计，过滤面积大，空气流通均匀，阻力小。
37.优选地，所述空气滤芯19选用g4等级的初效过滤器，过滤粒径 5.0μm的颗粒，过滤器表面积约为0.24m2，平均计重效率91％，容尘量120g/m2。
38.本发明通过设置空气过滤盒5，使得室外燃烧用空气通过排烟管 3经过空气过滤盒5，进入采暖炉2之前，空气中污染物(如pm2.5、 pm10、so2、nox、粉尘、颗粒物等)被过滤，避免空气中的污染物进入采暖炉，影响气燃烧器、热交换器、风机等部件的正常运行，大大延长了其使用寿命。
39.具体的，加装本发明的采暖炉控制程序可以预设保养预警风压值为p3，风压上限值设置为p4，即可在过滤器完全堵塞之前，提醒用户对过滤器进行维护清洗或更换。当风压值超过p4时，采暖炉启动安全保护，停机熄火。同时，程序上还设置风压值低于p2，提示设备排烟管需要保养，提醒用户对采暖炉和空气过滤器进行维护保养，当风压值低于p1时，采暖炉启动安全保护，停机熄火。p3设定为 250pa、p4设定为300pa、p2设定为115pa、p1设定为110pa。
40.本发明的各项测试结果为：
41.(1)采暖炉空气过滤器风压性能测试
42.模拟不同堵塞面积的空气过滤器进行风压性能测试，通过采暖炉内自带的风压传感器检测额定热负荷下运行时，不同堵塞面积的空气过滤器风压值大小，实验测试数据如图2所示。堵塞过程中，风压传感器检测的风压值随着空气过滤器堵塞面积的增大而逐渐增大，堵塞面积越大，风压值变化越明显。空气过滤器初始状态下，采暖炉风压传感器测试风压为210pa；当堵塞面积达到70％时，风压升至218pa；当堵塞面积达到90％时，风压升至245pa。
43.因此，根据空气过滤器模拟不同堵塞面积风压值测试结果，对于本次研究设计选用的空气过滤器材质和过滤器结构，可将采暖炉程序设置保养预警风压值为p3，风压上限值设置为p4，即可在过滤器完全堵塞之前，提醒用户对过滤器进行维护清洗或更换；当风压值超过 p4时，采暖炉启动安全保护，停机熄火。
44.依据国家标准gb25034-2020《燃气采暖热水炉》要求，按照给、排气压力检测方法，采用降低风机供电电压的方法，对装有空气过滤器的采暖炉进行模拟排烟口堵塞过程的风压值变化测试。实验测试过程中，固定采暖炉风机转速，使其维持在6000r/min下运行，并逐步将风机供电电压降低，测试风压值变化，如图3所示。
45.随着风机供电电压逐步降低，采暖炉风压值逐步降低，当供电电压低于115v时，风机启动保护并停止运转，此时采暖炉熄火，对应的风压值为112pa。因此，考虑到排烟管堵塞可能出现的情况，在采暖炉控制程序上设置风压值低于p2提示设备排烟管需要保养，提醒用户对采暖炉和空气过滤器进行维护保养；当风压值低于p1时，采暖炉启动安全保护，停机熄火。
46.(2)采暖炉性能实验测试
47.选取了两台同规格型号的采暖炉，其中一台加装空气过滤器，另一台保持原有状态，对两台采暖炉分别进行热负荷、热效率、烟气和耐久性能的测试，对比两者之间的差别情况。
48.经过两个阶段的耐久性能实验后，分别对实验机(装有空气过滤器)和对比机(原机型)进行供/回水温度为80℃/60℃和50℃/30℃ (冷凝状态)两种实验状态下的热负荷、
热效率和co排放性能测试，各测试结果分别列于图4、图5、图6。
49.从热负荷的耐久表现来看，实验机热负荷耐久后基本保持与初始状态相当的热负荷水平，对比机的热负荷有轻微的下降，降幅1.5％，基本上可认为两台测试样品，经过131天耐久测试后，热负荷基本保持稳定不变。
50.通过热效率的测试数据，一定程度上反应出加装空气过滤器的采暖炉热水性能的变化比未加装空气过滤器的采暖炉的要小。
51.从co排放的耐久表现来看，在供/回水温度为80℃/60℃和50℃ /30℃(冷凝状态)两种实验状态下，实验机和对比机的co排放数据变化均不大，基本保持在0.005％～0.007％的水平。
52.(3)耐久后结构对比
53.通过对比实验机和对比机两个阶段耐久测试后各内部结构情况，可以确定对于全预混采暖炉加装空气过滤器后，能有效降低空气系统和燃烧系统积灰情况，同时对于热交换器表面也可以减少烧结点的积聚，整体上可以延长采暖炉的使用寿命，降低零部件结构的保养频次。
54.本发明的未述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
55.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。