CN101196342A - 一种冷凝式燃气热水器及烟气流动方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷凝式燃气热水器，其内的主换热器(7)和次换热器(8)从下往上依次排列，主换热器(7)和次换热器(8)的水路由管道相连，其特征在于：次换热器(8)的下端一体形成有集水腔(8－1)，在次换热器(8)的外部罩有烟罩，在次换热器(8)中部设置有排烟筒，所述排烟筒下端与集水腔(8－1)相通，其上端伸出次换热器外。本发明结构简单，热效率高，集热交换、冷凝水收集及排烟功能一体。

Description

一种冷凝式燃气热水器及烟气流动方式

技术领域

本发明涉及一种燃气快速热水器，更具体地说是涉及一种冷凝式燃气快速热水器及烟气布局方式。

背景技术

在当今能源日趋紧张，价格不断攀升的情况下，冷凝式燃气快速热水器由于比普通燃气快速热水器热效率高12％以上而受到各方面的重视，现在已有多家公司推出冷凝式热水器，但现在的冷凝式燃气快速热水器的换热器及烟气流动的布局方式主要有两种，都各有不足。

冷凝式燃气快速热水器的换热器一般采用两个换热器，这样可降低成本。进行第一次换热的换热器称为主换热器，大部分的热量交换在此换热器完成，该换热器的结构与普通热水器的换热器相同。进行第二次换热的换热器称为次换热器，主要是将烟气中的水蒸汽的热量置换出来，在此过程中会产生大量的冷凝水，该冷凝水具有一定的酸性，因此该换热器必须能耐腐蚀，成本比一般换热器高。而且冷凝水必须收集起来排出热水器。

现在冷凝式燃气快速热水器的换热器的布局方式第一种方式是将主换热器和次换热器从下到上排列，两层换热器之间设置了冷凝水收集装置，烟气在两个换热器流动时都是由下往上，此种布局最大的问题是冷凝水产生的最多的地方是在在次换热器的上部，当冷凝水顺着吸热片往下流时，会在吸热片表面形成水膜，且烟气与冷凝水是相对运动，就更易产生水膜，水膜会产生水膜热阻，恶化烟气与水之间的传热，造成冷凝式燃气快速热水器热效率降低。并且其冷凝水收集装置复杂。

第二种方式是将主换热器和次换热器从上到下排列，烟气也从上到下流动，该布局到是可以大大减轻水膜的形成，其冷凝水收集装置相对简单，但其燃烧火焰也是向下，不利于火焰稳定控制，且整机结构更为复杂。

发明内容

针对现有冷凝式燃气快速热水器的换热器及烟气流动布局方式的主要问题，本发明提供一种减少水膜的形成，利于火焰稳定控制的冷凝式燃气快速热水器中及烟气流动的布局方式。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种冷凝式燃气热水器，其内的燃烧室、主换热器和次换热器从下往上依次排列，主换热器和次换热器的水路由管道相连，次换热器的下端一体形成有集水腔，在次换热器的外部罩有烟罩，在次换热器中部设置有排烟筒，所述排烟筒下端与集水腔相通，其上端伸出次换热器外。

所述烟罩由前盖板、后盖板、左挡板、右挡板构成框架结构。

所述排烟筒由左侧板、右挡板在主换热器中形成，左侧板和右挡板的上端与烟罩的前盖板、后盖板的上端分别连接形成密封排烟腔。

所述集水腔上连接有冷凝水排出管，冷凝水排出管上连接有冷凝水中和装置。

一种冷凝式燃气快速热水器的烟气流动布局方式为，火焰向上燃烧，燃烧产生的高温烟气由下往上流经主换热器，从主换热器上来的烟气经过次换热器与烟罩的间隙上升到次换热器上方，再向下流动经过次换热器，最后从次换热器中部的排烟筒排出。

一种冷凝式燃气快速热水器，包括外壳以及安装在外壳内的控制器、水流量传感器、气路控制阀、风机、燃烧室、燃烧器、主换热器、次换热器、点火装置、感应装置、进水管、出水管、进水温度传感器、出水温度传感器、主次换热器连接管、冷凝水排出管、冷凝水中和装置。气路控制阀与燃烧装置中的燃气管路相连，保证燃气按要求送到燃烧器，水流量传感器与进水管相连，进水管与二次换热器的进水端相连，次换热器的出水端与主换热器的进水端相连，主换热器的出水端与出水管相连，进出水管上都装有温度传感器。风机与燃烧室的底部开口连通，主交换器为与燃烧室上方，次换热器又位于主热交换器上方，点火装置位于燃烧室右侧，在燃烧器的上方，感应装置位于燃烧装置的中间，也在燃烧器上方。冷凝水排出管与次换热器的集水腔相连，水流量传感器、气路控制阀、风机、进出水温度传感器都与控制器电连接。所述次换热器为一多功能换热器，集热交换、冷凝水收集及排烟功能一体，其表面设有防止冷凝水酸性腐蚀的保护层。所述冷凝水排出管设有冷凝水中和处理装置。所述气路控制阀为比例阀。

本发明中的次换热器作为冷凝式燃气快速热水器的二次换热器，该换热器主要由换热器、集水腔和外罩构成，集水腔一体形成在主换热器的下端，次换热器位于外罩内，在外罩上端安装烟管后其上端处于封闭状态。次换热器与外罩之间的间隙形成烟气通道，排烟筒在次换热器中形成的密封排烟腔也为烟气通道，排烟筒的下端与次换热器下端的集水腔相通，排烟筒的上端伸出次换热器与烟管相通，这样从本发明中次换热器下端来的烟气经次换热器与外罩之间的烟气通道上升到次换热器上端，由于次换热器的外罩处于封闭状态，处于次换热器上端的烟气只能往下流动经吸热片到集水腔，再经次换热器中部的排烟筒排出。另外，由于集水腔位于次换热器的下端，集水腔与吸热片之间有一定距离，这样可以防止冷凝水在集水腔外表面产生。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

1、本发明采用常规的燃烧形式，换热器设置在燃烧器的上方，火焰向上燃烧有利于火焰稳定控制。

2、本发明的次换热器为一多功能换热器，集热交换、冷凝水收集及排烟功能一体，表面设有防止冷凝水酸性腐蚀的保护层，该换热器保证了二次换热时，冷凝水流动的方向与烟气流动的方向均为从上往下流经吸热片，烟气的流动对冷凝水的流动不会产生阻力反而回加速冷凝水向下流动，且冷凝水产生的最多的地方集中在吸热片的下部，因此最大程度的减轻水膜的形成，提高了热效率。

3、本发明的次换热器中的集水腔与吸热片之间有一定距离，将吸热片包在其中，即可将冷凝水全部收集起来排放到热水器外中和处理，又能防止冷凝水在集水腔外表面产生，流到主换热器，损坏主换热器。

4、本发明主控器按水流量传感器和温度传感器提供的水流量大小和水温来控制比例阀的开度，从而实现水的恒温控制。

5、本发明采用强制鼓风式排气，安全可靠。

6、本发明冷凝水排出管设有冷凝水中和处理装置。

4、排烟腔的排烟筒位于热水器中间，方便热水器烟管安装。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中次换热器8的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图3的B-B剖视图；

图5为图3的C-C剖视图；

图6为本发明中次换热器8去掉排烟腔8-5的三维结构示意图。

附图标记说明

1外壳    2控制器    3水流量传感器    4气路控制阀

5风机    6冷凝水中和装置    7主换热器

8次换热器    9点火装置    10感应装置

11进水温度传感器    12出水温度传感器

13进水管    14主次换热器连接管    15出水管

16冷凝水排出管    17燃烧室    18燃烧器    8-1集水腔

8-2吸热片    8-3左挡板    8-4烟道左侧板

8-5排烟腔    8-6烟道右侧板    8-7左挡板

8-8前盖板    8-9后盖板    8-10换热水管

8-11进水管    8-12出水管

KQ----空气    YQ0----燃烧后高温烟气

YQ1----第一次换热后的烟气    YQ2-----第二次换热后的烟气

LN------冷凝水

具体实施方式

由图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种冷凝式燃气快速热水器，包括外壳1、及安装在外壳1内的控制器2、水流量传感器3、气路控制阀4、风机5、冷凝水中和装置6、主换热器7、次换热器8、点火装置9、感应装置10、进水温度传感器11、出水温度传感器12、进水管13、主次换热器连接管14、出水15管、冷凝水排出管16燃烧室17、燃烧器18。热水器其内的燃烧室17、主换热器7和次换热器8从下往上依次排列，主换热器7和次换热器8的水路由管道相连，次换热器8的下端一体形成有集水腔8-1，在次换热器8的外部罩有烟罩，在次换热器8中部设置有排烟筒，所述排烟筒下端与集水腔8-1相通，其上端伸出次换热器外。所述烟罩由前盖板8-8、后盖板8-9、左挡板8-3、右挡板8-7构成框架结构。所述排烟筒由左侧板8-9、右挡板8-7在主换热器中形成，左侧板8-9和右挡板8-7的上端与烟罩的前盖板8-8、后盖板8-9的上端分别连接形成密封排烟腔8-5。所述集水腔8-1上连接有冷凝水排出管16，冷凝水排出管16上连接有冷凝水中和装置6。火焰向上燃烧，燃烧产生的高温烟气由下往上流经主换热器，从主换热器7上来的烟气经过次换热器8与烟罩的间隙上升到次换热器上方，再向下流动经过次换热器，最后从次换热器8中部的排烟筒排出。

本发明中的燃烧器18在燃烧室17内的底部，风机5出风口与燃烧室17的底部开口连通，所述气路控制阀4为比例阀，气路控制阀4和风机5提供燃烧所需的燃气和空气。主换热器7设置在燃烧室17内且为位于燃烧器18的上方，次换热器8又在主换热器7上方，主换热器7和次换热器8之间用主次换热器连接管14相连，水流量传感器3与进水管13相连，进水管13与次换热器8的进水端相连，次换热器8的出水端与主换热器7的进水端相连，主换热器7的出水端与出水管15相连，进出水管上都装有温度传感器。点火装置9位于燃烧室17右侧，在燃烧器18的上方，用于将燃气点燃，感应装置10位于燃烧室17的中间，也在燃烧器18上方，保证安全。冷凝水排出管16与次换热器8的集水腔8-1相连，水流量传感器3、气路控制阀4、风机5、进水温度传感器11、出水温度传感器12都与控制器2电连接。集水腔8-1和左右挡板8-3、8-7构成整个次换热器的骨架，它们又和前后盖板8-8、8-9、烟道左右侧板8-4、8-6及排烟腔8-5共同形成烟气通道，换热水管8-10、进水管8-11出水管8-12固定在左右挡板8-3、8-7上，换热水管8-10和吸热片8-2构成换热部分。需要特别提出的是集水腔8-1与吸热片8-2之间有一定距离，防止冷凝水在集水腔8-1外表面产生腐蚀。

本发明的工作原理如下，通电后当热水器接通电源后，主控器2进入自检状态，然后等待水的通过，当水流量传感器3感知到水量大于一定数值时，风机5开始运转，点火装置9放电点火，气路控制阀4打开，点燃大火，如果感应装置10感应到火焰后，放电停止；如果感应装置10未感应到火焰，则放电持续进行，当完成一个周期后再进入再点火状态。在使用过程中，如果有水量或气量的波动导致出水温度的波动，热水器会马上通过气路控制阀4对气量进行调整，从而使出水温度与设定温度一致。在热水器使用前和使用过程中，主控器2通过各个传感器进行监测，如异常，则会关断气源。在运行过程中，燃烧器18燃烧产生高温烟气YQ0，YQ0自下而上流经主换热器7，从主交换器出来的烟气YQ1(温度已经降到200℃左右)从下往上沿前后盖板8-8、8-9和集水腔8-1之间的烟气通道到达吸热片8-2的上方，在从上往下流经吸热片成为YQ2，烟气温度降到露点以下，产生大量冷凝水LN，冷凝水LN顺着吸热片从上往下落进集水腔，由于集水腔8-1底面为一斜面，在其最低处有排水管，冷凝水就顺着集水腔底面从冷凝水排出管16流出(流出前经过冷凝水中和装置6处理，使流出的冷凝水达到环保要求)，同时烟气YQ2继续顺着烟道左右侧板8-4、8-6和集水腔8-1之间的烟气通道自下往上流动，最后通过排烟腔8-5的烟筒排出热水器，同时水经过水流量传感器3和进水管13进入最上层的次换热器8，冷水在上层的次换热器8中吸收烟气YQ1的热能后，由主次换热器连接管14进入主换热器中，水在主换热器中被充分加热后由出水管15流出。

Claims (5)

1.一种冷凝式燃气热水器，其内的燃烧室(17)、主换热器(7)和次换热器(8)从下往上依次排列，主换热器(7)和次换热器(8)的水路由管道相连，其特征在于：次换热器(8)的下端一体形成有集水腔(8-1)，在次换热器(8)的外部罩有烟罩，在次换热器(8)中部设置有排烟筒，所述排烟筒下端与集水腔(8-1)相通，其上端伸出次换热器外。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述烟罩由前盖板(8-8)、后盖板(8-9)、左挡板(8-3)、右挡板(8-7)构成框架结构。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述排烟筒由左侧板(8-9)、右挡板(8-7)在主换热器中形成，左侧板(8-9)和右挡板(8-7)的上端与烟罩的前盖板(8-8)、后盖板(8-9)的上端分别连接形成密封排烟腔(8-5)。

4.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于：所述集水腔(8-1)上连接有冷凝水排出管(16)，冷凝水排出管(16)上连接有冷凝水中和装置(6)。

5.一种冷凝式燃气热水器的烟气布局方式，其特征在于：火焰向上燃烧，燃烧产生的高温烟气由下往上流经主换热器(7)，从主换热器(7)上来的烟气经过次换热器(8)与烟罩的间隙上升到次换热器上方，再向下流动经过次换热器，最后从次换热器(8)中部的排烟筒排出。

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