具备零冷水和采暖热水同时使用的采暖炉及控制方法与流程

1.本发明涉及采暖炉制造技术领域，特别涉及具备零冷水和采暖热水同时使用的采暖炉及控制方法。


背景技术：

2.现有采暖炉制造技术在生活热水使用或者零冷水功能运转的过程中，采暖功能会暂时停止，在热水使用时间过长时，由于采暖停止供热时间长而造成室内温度下降明显。
3.而且，现有采暖炉在热水功能或者零冷水功能频繁的运转和停止的过程中，会造成室内温度波动，用户使用的舒适性体验不佳。
4.因此，如何使采暖炉具有更高的燃烧效率和烟气余热回收能力，能够采暖热水同时使用成为本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供具备零冷水和采暖热水同时使用的采暖炉及控制方法，实现的目的是具备零冷水和采暖热水同时使用的功能，具有更高的燃烧效率和烟气余热回收能力，更适应当前节能减排的环境需求，能够采暖热水同时使用，能够通过智能控制三通阀的步进位置，减小热水使用时采暖功能暂时关闭造成的采暖舒适性影响。
6.为实现上述目的，本发明公开了具备零冷水和采暖热水同时使用的采暖炉，包括全预混燃气燃烧系统；所述全预混燃气燃烧系统包括燃烧器，以及依次与所述燃烧器连接的风机和文丘里预混装置；
7.所述文丘里预混装置用于对燃气和空气进行混合；
8.所述风机用于将所述文丘里预混装置内混合后的所述燃气和所述空气抽出并输入所述燃烧器；
9.所述燃烧器燃烧后产生的烟气输入气-水热交换器，通过所述气-水热交换器与采暖水循环系统内的采暖水进行热交换；
10.所述气-水热交换器的进口与所述采暖水循环系统的回水端连接，获取完成放热后返回的所述采暖水，并且通过进水三通阀与水-水交换器中放热部分的出口连接，通过所述进水三通阀控制所述水-水交换器中放热部分的出口与所述气-水热交换器的进口的连通和断开；
11.所述气-水热交换器向外输出采暖水的出口通过三通管与所述水-水交换器中放热部分的进口连接；
12.所述水-水交换器用于将所述采暖水与生活用水进行热交换，加热所述生活用水；
13.所述生活用水在包括热水循环泵的生活用水循环管路内循环；
14.所述生活用水循环管路通过外部敷设的循环管路，设置循环加热装置实现零冷水输出。
15.优选的，所述燃烧器燃烧后产生的烟气在经过所述气-水热交换器的一次换热和二次冷凝换热后形成低温烟气，最后通过所述燃烧器顶部的排烟口排出。
16.优选的，所述气-水热交换器和所述进水三通阀之间的管路设有采暖循环泵，用于向所述气-水热交换器中输入所述采暖水。
17.优选的，所述生活用水包括输入所述水-水交换器中吸热部分的加热支路，以及与所述加热支路并联的冷水支路；
18.所述加热支路和所述冷水支路的输入口均依次与热水循环泵，以及调节阀连接，输出口均与旁通伺服阀连接。
19.优选的，所述水-水交换器中吸热部分的出口设有板换温度传感器；所述旁通伺服阀的输出口设有热水出水温度传感器；
20.所述生活用水输入所述加热支路和所述冷水支路的总管设有进水温度传感器；
21.所述热水出水温度传感器和所述进水温度传感器的差值用于计算热水所需的热负荷；
22.所述板换温度传感器和所述热水出水温度传感器均与控制所述旁通伺服阀开度的控制器连接，根据所述板换温度传感器采集温度和所述热水出水温度传感器采集温度之间的差控制所述旁通伺服阀的开度。
23.优选的，所述气-水热交换器的所述采暖水输入端和输出端分别设有采暖出水温度传感器和采暖回水温度传感器；
24.所述采暖出水温度传感器和所述采暖回水温度传感器所采集到的温度之间的差用于与用户设定的采暖温度进行对比，以计所述全预混燃气燃烧系统所需的热负荷。
25.本发明还提供具备零冷水和采暖热水同时使用的采暖炉的控制方法，包括仅作为采暖功能使用、仅作为生活热水功能使用，或者采暖功能和生活热水功能同时使用；
26.在仅作为采暖功能使用时，所述进水三通阀切换外部采暖回水一侧，采暖循环按照大循环系统运行，即所述进水三通阀切换至所述水-水交换器中放热部分的出口与所述气-水热交换器的进口处于关闭的状态，使采暖水循环系统的总进水端进入的水经过所述气-水热交换器，在所述气-水热交换器中与所述燃烧器产生的高温烟气经过充分换热，升高采暖水温度，高温的采暖水通过采暖水循环系统的总出水端至外部采暖循环系统，通过如地暖或散热片供室内采暖使用；
27.在仅作为生活热水功能使用时，所述暖水循环系统的所述采暖水的输入端关闭，所述进水三通阀切换至所述水-水交换器中放热部分的出口与所述气-水热交换器的进口连通的状态，采暖热水进入小循环，生活热水的冷水进水进入所述水-水交换器，与流经所述水-水交换器的采暖小循环热水充分换热，生活热水温度升高后输出；
28.在采暖功能和生活热水功能同时使用，所述暖水循环系统的所述采暖水的输入端打开，所述进水三通阀切换至所述水-水交换器中放热部分的出口与所述气-水热交换器的进口处于连通状态至关闭状态之间的位置，保持采暖外部循环和采暖小循环同时开启状态，达到采暖、热水同时使用的功能。
29.本发明的有益效果：
30.本发明相较于普通大气式燃烧的采暖炉而言，具有更高的燃烧效率和烟气余热回收能力，更适应当前节能减排的环境需求，能够采暖热水同时使用，能够通过智能控制三通
阀的步进位置，减小热水使用时采暖功能暂时关闭造成的采暖舒适性影响。
31.本发明备零冷水和采暖热水同时使用功能的采暖炉可以有效减少采暖循环的频繁启停，在改善热水使用舒适性的同时，减小热水使用时采暖功能暂时关闭造成的采暖舒适性影响。
32.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
33.图1示出本发明一实施例中全预混燃气燃烧系统的结构示意图。
34.图2示出本发明一实施例的结构示意图。
35.图3示出本发明一实施例作为采暖功能使用时的状态示意图。
36.图4示出本发明一实施例作为生活热水功能使用时的状态示意图。
37.图5示出本发明一实施例作为采暖热水同时使用时的状态示意图。
具体实施方式
38.实施例
39.如图1和图2所示，具备零冷水和采暖热水同时使用的采暖炉，包括全预混燃气燃烧系统；全预混燃气燃烧系统包括燃烧器14，以及依次与燃烧器14连接的风机13和文丘里预混装置12；
40.文丘里预混装置12用于对燃气和空气进行混合；
41.风机13用于将文丘里预混装置12内混合后的燃气和空气抽出并输入燃烧器14；
42.燃烧器14燃烧后产生的烟气输入气-水热交换器24，通过气-水热交换器24与采暖水循环系统内的采暖水进行热交换；
43.气-水热交换器24的进口与采暖水循环系统的回水端连接，获取完成放热后返回的采暖水，并且通过进水三通阀21与水-水交换器34中放热部分的出口连接，通过进水三通阀21控制水-水交换器34中放热部分的出口与气-水热交换器24的进口的连通和断开；
44.气-水热交换器24向外输出采暖水的出口通过三通管与水-水交换器34中放热部分的进口连接；
45.水-水交换器34用于将采暖水与生活用水进行热交换，加热生活用水；
46.生活用水在包括热水循环泵33的生活用水循环管路内循环；
47.生活用水循环管路通过外部敷设的循环管路，设置循环加热装置实现零冷水输出。
48.本发明能够实现采暖热水同时使用的功能，与传统采暖炉三通阀只能切换到热水侧或者采暖侧相比，进水三通阀21可调节进水三通阀21控制水-水交换器34中放热部分的出口与气-水热交换器24的进口之间的任意开度，可以根据用户需求，在满足热水用水需求的同时减小热水使用对采暖温度的影响。
49.燃烧器14的燃气输入管路通常还设有燃气阀11进行控制。
50.包括热水循环泵33的生活用水循环管路的循环加热装置能够使采暖炉到热水用水点的管路中可保持有设定温度的热水，实现零冷水功能，避免常规采暖炉在热水用水点
阀门开启时，采暖炉才开始启动加热，用水点需要等待管路中存量冷水流出后才可获得热水的缺点，可以保持热水管路中水温接近用户设定温度，随时开启随时有热水使用。
51.在实际应用中还可以根据用户使用习惯可以设置单次热水循环功能，或者一直保持水温的标准循环功能，以及根据用户日常生活习惯每日特定时间段开启的循环预约功能等。
52.在某些实施例中，燃烧器14燃烧后产生的烟气在经过气-水热交换器24的一次换热和二次冷凝换热后形成低温烟气，最后通过燃烧器14顶部的排烟口排出。
53.在某些实施例中，气-水热交换器24和进水三通阀21之间的管路设有采暖循环泵22，用于向气-水热交换器24中输入采暖水。
54.在某些实施例中，生活用水包括输入水-水交换器34中吸热部分的加热支路，以及与加热支路并联的冷水支路；
55.加热支路和冷水支路的输入口均依次与热水循环泵33，以及调节阀31连接，输出口均与旁通伺服阀36连接。
56.在实际应用中，加热支路和冷水支路内的生活用水通过热水循环泵33泵入，并通过调节阀31调节数量，在经过热水循环泵后分为加热支路和冷水支路两路，加热支路中生活用水完成热交换升温后与冷水支路内的冷水一起进入旁通伺服阀36，在旁通伺服阀36混合后，经过生活用水的出水口输送至用水末端。
57.当使用热水循环功能时，热水出水口的混合热水通过外部管路及外部单向阀，输送回流至热水进水口，热水循环泵33则用于克服管路阻力损失，保持热水循环管路热水流动并保持恒定的热水温度。
58.在某些实施例中，水-水交换器34中吸热部分的出口设有板换温度传感器35；旁通伺服阀36的输出口设有热水出水温度传感器37；
59.生活用水输入加热支路和冷水支路的总管设有进水温度传感器32；
60.热水出水温度传感器37和进水温度传感器32的差值用于计算热水所需的热负荷；
61.板换温度传感器35和热水出水温度传感器37均与控制旁通伺服阀36开度的控制器连接，根据板换温度传感器35采集温度和热水出水温度传感器37采集温度之间的差控制旁通伺服阀36的开度。
62.在用户使用热水时，经过热水循环泵后的进水分两路，一路进入水水交换器34，与流经水水交换器34的采暖小循环热水充分换热，生活热水温度升高，到达旁通伺服阀36，经过热水循环泵的另一路冷水直接到达旁通伺服阀36，生活热水两路在旁通伺服阀36混合后，经过热水出水口输送至用水末端，根据用户的设定的需求出水温度，系统判断板板换温度传感器35和热水出水温度传感器37，通过调整热负荷以达到需求温度，当进水温度高，出水温度设定较低时，系统调整热负荷到最小热负荷仍不能满足设定温度需求时，可通过调节旁通伺服阀36的开度，调整冷水和热水的混合比例，获得满足用户需求的设定温度。另外，在有生活热水需求时，采暖炉燃烧系统可通过自动启停燃气燃烧加热系统，在燃烧和不燃烧两种状态下，通过旁通伺服阀36实时调节热水两分支路的流量配比，以保证燃烧和不燃烧的状态都能得到满足用户需求的设定温度。常规采暖炉在燃烧和不燃烧切换时会造成水温急剧变化，所以只能达到以最小热负荷燃烧，而不能做到低于最小热负荷的以下的产热需求的舒适温度控制。
63.在某些实施例中，气-水热交换器24的采暖水输入端和输出端分别设有采暖出水温度传感器25和采暖回水温度传感器23；
64.采暖出水温度传感器25和采暖回水温度传感器23所采集到的温度之间的差用于与用户设定的采暖温度进行对比，以计全预混燃气燃烧系统所需的热负荷。
65.上述技术手段能够使采暖炉更加便于精确控温和快速达到用户所需使用的工况。
66.如图3至5所示，本发明还提供具备零冷水和采暖热水同时使用的采暖炉的控制方法，包括仅作为采暖功能使用、仅作为生活热水功能使用，或者采暖功能和生活热水功能同时使用；
67.在仅作为采暖功能使用时，进水三通阀21切换外部采暖回水一侧，采暖循环按照大循环系统运行，即进水三通阀21切换至水-水交换器34中放热部分的出口与气-水热交换器24的进口处于关闭的状态，使采暖水循环系统的总进水端进入的水经过气-水热交换器24，在气-水热交换器24中与燃烧器14产生的高温烟气经过充分换热，升高采暖水温度，高温的采暖水通过采暖水循环系统的总出水端至外部采暖循环系统，通过如地暖或散热片供室内采暖使用；
68.在仅作为生活热水功能使用时，暖水循环系统的采暖水的输入端关闭，进水三通阀21切换至水-水交换器34中放热部分的出口与气-水热交换器24的进口连通的状态，采暖热水进入小循环，生活热水的冷水进水进入水-水交换器34，与流经水-水交换器34的采暖小循环热水充分换热，生活热水温度升高后输出；
69.在采暖功能和生活热水功能同时使用，暖水循环系统的采暖水的输入端打开，进水三通阀21切换至水-水交换器34中放热部分的出口与气-水热交换器24的进口处于连通状态至关闭状态之间的位置，保持采暖外部循环和采暖小循环同时开启状态，达到采暖、热水同时使用的功能。
70.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。