CN103968432B - 循环热水燃气灶系统 - Google Patents

Abstract

本发明包括可拆卸式带空腔支腿的燃气采热炉架，有环形采热管铸合在其上，均用耐高温的金属材料铸造制成，燃气采热架被安装在一标准三腔式燃气灶火台上，使其达到与标准燃气灶最完善的结合。当燃气灶工作时，环形采热管可将燃气外圈火焰的副余热量收集后传导至管内，管内水在遇热后膨胀上升，经循环上水管道进入一立式扁长方形保温储水箱，同时，在冷热压差作用下，冷水则从保温储水箱回流到燃气采热炉架的环形采热管内，完成一次水加热循环，这是一种燃气余热回收和冷热水压差效应相结合的技术方法，经此循环持续工作一段时间后，保温储水箱内的冷水将全部被转化为热水，若在没使用燃气灶做饭的情况需用热水，则可点燃外圈燃气II火焰单独生产热水。

Description

循环热水燃气灶系统

一、技术领域

本发明涉及一种循环热水燃气灶系统，用于以三腔式标准燃气灶的外圈火焰副余热量将水加热并储存起来的方法，为家庭提供热用水，属于家用物品或设备。

二、背景技术

目前，市场上也有少量的热水燃气灶，而这些产品大多都存在着要牺牲一定的燃气热能或是收集余热不足或浪费灶台空间的一些产品，有一些则在燃气灶内、灶下或灶缘设水箱，或在灶体上改变标准结构，可谓是五花八门。出现了一些要么效果不明显，要么浪费燃气，要么降低燃气灶能效，要么浪费材料，要么结构笨重凌乱等诸多缺点，这些装置或多或少都缺少一定的标准性、标配性、规范性、美观性、通用性和广泛普及性，至今还没有任何一样该类产品能得到市场广泛认可及应用。

在现代家庭中，热用水主要源自储水式电热水器，或是即热式电热水器，或是燃气热水器，或是太阳能热水器等主要设备，但这些设备皆存在许多不同的缺点。

储水式电热水器的缺点是，用电量大，在使用中存在漏电安全隐患，而在不使用时则需要关闭电源开关、温控开关或拔掉电源线，如忘记上述操作，储水器内的水温降至设置温度时，热水器会自动开启电源进行工作，造成额外浪费用电。

即热式电热水器的使用缺点是，功率太大耗电量过高，使用成本也高，加热元件与负荷电路使用中都存在漏电安全隐患。

燃气热水器的使用缺点是，通常从厨房燃气管改装连接添加的一种设备，因此，它等于在家庭中又添加了一处燃气用火区，也就意味着会多一处危险隐患区，使用时会更多地消耗大量燃气和室内氧气，同时也产生出更多的大量二氧化碳。

太阳能热水器使用缺点是，储水器到室内用水处之间的水管线较长，其内积冷水较多，使用时需要先放掉许多冷水；当有连续阴天、雨雪天或雾霾天气发生时，则不能产生热水，在北方的冬天效率非常低下，因此，该热水器不宜在常年多阴天多雨雪多雾霾的地区应用；还有，由于受本身特性和空间限制，不能够在城市中的多数楼房上被广泛普及安装应用。

现就我国家庭使用各类热水器大概情况，进行综合假设分析(数据不作为任何依据)如下：

假设总计3亿户，按其中四分之一的家庭未使用热水装置，四分之一的家庭使用太阳能，四分之一的家庭使用电热水器(7500万户)，四分之一的家庭使用燃气热水器(7500户)；其中未使用热水装置和使用太阳能的家庭暂不作分析。

使用电热水器家庭7500万户×2度电/天/户×15天(平均月使用天数)×12个月＝270亿度电/年×0.48元/度电＝129.6亿元/年；270亿度电×0.12kg煤/度电(每发1度电的耗煤量)÷1000＝324万吨煤/年。

使用燃气热水器家庭7500万户×1立方米/天/户×15天(平均月使用天数)×12个月＝135亿立方米燃气×2.4元/立方米＝324亿元/年；燃烧135亿立方米燃气×14.3立方米氧气/立方米燃气＝消耗1930.5亿立方米氧气，同时产生：燃烧135亿立方米燃气×1立方米二氧化碳/立方米燃气＝135亿立方米二氧化碳×1.885kg/立方米二氧化碳≈2545万吨二氧化碳/年。

由上述假设综合分析看来，目前在家庭中所采用的水加热技术，每年不但要消耗掉很大的加热成本和资源成本，也对大气环境产生了不小的负作用。

燃气灶在现代家庭中的使用非常普扁，也属于家用必需品，由于受燃气、灶体和厨具等本身的特性所制约，始终无法将使其热能被全效化，平均只有约70％-80％的燃气热能被利用，而另外20％-30％则被白白地损失掉，虽然经多历次技术改进，但却很难突破这个固有性难题。现本发明可将燃气利用率推到一个新的高度，尽最大限度地使其充分发挥效用，减少能源浪费，这是一种既节省又节能环保且又易于普及的标准化家用燃气产品，本发明可在此类产品中担起主力，以可弥补当前在这方面的多处技术不足。

三、发明内容

本发明的主要目的是，提供一种在不影响标准燃气灶的固有作用和热效的前提下，能为家庭提供生活用热水，它充分利用了燃气余热回收的技术并结合冷热水压差的原理，以消除目前所采用技术的上述缺点，可解决一些家庭的使用热水和降低用热水成本的问题，具备成为一种节能省事省钱的标准化创造性产品。

本发明的特性：环形采热管为本发明的技术核心，也可称之为“环能管”，有两层含义：一则其本身就是用于采热的环形管，二则是它收集余热兼负了环保节能的作用。该采热管被完美地铸合在一个带上水空腔和回水空腔的炉架上，用于采集燃气灶外圈I火焰外侧的副余热量，或直接收集外圈燃气II火焰区的热量，来生产热水，并能阻挡该火焰范围的热辐射以减少对操作者的炙烤，结构简单易于加工制造，性能非常稳定、安全可靠，也不会影响到灶台和厨房的整体美观。

本发明的优点，是在不影响燃气灶本身所固有作用和热效的前提下，能将对燃气灶的常损耗热量进行最大限度地收集，从而有效利用燃气灶工作时的副余热量或直接收集热能，将水进行循环加热。环形采热管位于外圈燃气I火焰的外侧，其工作采热时正好挡住外圈燃气外火焰向操作者辐射出的热能，它可以大大降低燃气热辐射对操作者的炙烤作用。在没有使用燃气灶做饭状下，如想获得热水时，可开启外圈燃气II火焰进行独立给水加热。本燃气热水灶系统可替代相当一部分现有的水加热装置，该系统既不影响燃气灶台的美观，也不占用灶台的空间，很适于标准化批量工业制造和大众推广普及使用，它将会在好多方面产生革命性的影响与作用，具有很高的综合环保作用及应用价值，必能成为一套全新的标准的开创性产品设备。

本发明的缺点是，在不使用燃气灶做饭时或做饭用燃气时间过短情况下，不能够生产热水。在此情况下，如获得热水则需要开启外圈燃气II火焰，但它和燃气热水一样需要单独消耗燃气。

本发明包括：由燃气采热炉架，三腔式标准燃气灶，保温储水箱三个主体部分，该三个主体由热循环上水管和回水管封闭联通起来，组成循环热水燃气灶系统。其中燃气采热炉架由耐高温金属材料铸造，它分为环形采热管、空腔上水支腿、空腔回水支腿、支腿及支架盘五个部位，支架盘可铸造成方形或圆形以适于制造出不同造型的循环热水燃气灶，环形采热管用于循环水加热，它的热源取自燃气灶工作时的外圈I火焰副余热区或II火焰区；在三腔式标准燃气灶体上的燃气采热炉上回水口处，设有垂直通体管孔，供循环回水管穿过；保温储水箱由水箱体、冷水接入口、热水接出口、循环上水单向入箱管、循环回水单向出箱口、自动减压排气阀、箱底排气阀、保温层、干电池式电子温度计及温度报警器等组成，它用作收集、存储与提供热水。为了让保温储水箱增加储水量同时，还能与抽油烟机和厨柜及灶台相谐调起来，并达到厨房整体美观的效果，特将它制成立式扁长方形储水箱，为循环热水燃气灶系统所专用，如附中图所示，它的高度与抽油烟机相当，厚度则与橱柜及灶台相一致，宽度将被用来配置不同容量的水箱。

从燃气采热炉架上水口以热循环上水管连接至保温储水箱，用热循环回水管从保温储水箱接出后并穿过燃气灶体，再回接到燃气采热炉架回水口上，形成整个热水循环系统，该系统可提供双路循环热水或单路循环热水两种方法，用户可根据自家燃气灶的日常使用量来确定选配。双路循环热水即配两个燃气采热炉架，可用任意一个灶眼加热，也能用双灶眼同时给水加热，单路循环热水仅只有一个燃气采热炉架用作生产热水，另一个即为普通炉架。

四、附图说明

图1是嵌入式双路循环热水燃气灶系统前视图

图2是从图1中A-A向下剖切图

图3是图2中燃气采热炉架与III腔火盖平面关系的放大示意图

图4是图3中B-B剖切图

图5是图3中C-C纵切面图

图6是嵌入式双路循环热水燃气灶系统右视图

图7是台式单路循环热水燃气灶系统前视图

图8是从图7D-D向下剖切图

图9是方形燃气采热炉架俯视图

图10是图9E-E纵切面图

图11是方形燃气采热炉架右视图

图12是方形燃气采热炉架后视图

图13是方形燃气采热炉架透视图

图14是圆形燃气采热炉架俯视图

图15是图14F-F纵切面图

图16是圆形燃气采热炉架右视图

图17是圆形燃气采热炉架前视图

图18是圆形燃气采热炉架透视图

图19是嵌入式双路循环热水燃气灶系统——应用场景示意图

图20是台式单路循环热水燃气灶系统——应用场景示意图

图21是嵌入式双路循环热水燃气灶系统——暗装管道场景图

各图中的部件部位编号说明：1燃气采热炉架，2三腔式标准燃气灶，3保温储水箱，4冷水接入口，5冷水入箱管，6热循环回水单向出箱口，7采热炉架回水接口，8采热炉架上水接口，9热循环上水单向入箱管，10热水接出口，11干电池式电子温度表，12自动减压排气阀，13排气阀，14热循环回水闸阀，15热循环上水闸阀，16泄水阀，17冲洗阀，18环形采热管，19空腔回水支腿，20空腔上水支腿，21支腿，22安装孔，23螺丝钉，24三档位点火旋钮，25I腔火盖，26II腔火盖，27III腔火盖，28外圈燃气I火焰，29外圈燃气II火焰，30台式循环热水燃气灶腿，31灶体垂直管孔，32热循环上水管，33热循环回水管，34不锈金属波纹管，35温度报警器，36热水出箱口，37保温层，38水箱体，39支架盘，40坡度，41方形燃气采热炉架，42圆形燃气采热炉架，43台式循环热水灶下管安装高度，44嵌入式双路循环热水燃气灶，45台式单路循环热水燃气灶，46嵌入式循环热水灶下管安装高度，47灶台固定孔，48热给水管，49即热给水管，50热水龙头，51即热水龙头，52橱柜，53抽油烟机，54洗碗盆。

五、具体实施方式

燃气采热炉架1由环形采热管18、空腔回水支腿19、空腔上水支腿20、支腿21和支架盘39组成，分别用耐高温金属材料铸造后再焊接成为一体，其造型有方形采热炉架41和圆形采热炉架42两种。环形采热管18的管腔与空腔回水支腿19和空腔上水支腿2焊合后变为一个同腔体，环形采热管须按坡度40标示方向保持不小于1/100的坡度，以利于热水循环，环形采热管18截面为椭圆形管，角度上缘外倾下缘内敛，倾角度与外圈燃气I火焰28相平行为佳，它的底部要保持对准外圈燃气II火焰29，用来单独给水加热。支架盘39上留置四个安装孔22，用于螺丝钉23能与标准燃气灶2固定在一起，以保持稳固。燃气采热炉架回水接口7和上水接口8用于连接热循环水管道。

三腔式标准燃气灶2按国家通用燃气灶标准制作，在它与采热炉架回水接口7的结合处，留置一个灶体垂直管孔31供热循环回水管33通过，双路循环热水燃气灶44需要设置两个垂直管孔31，而单路循环热水燃气灶则设置一个。

由水箱体38与水箱保温层37组成保温储水箱3，在保温储水箱3上方左外侧设有冷水接入口4和热水接出口10，在热水接出口10上装有自动减压排气阀12，在水箱内设有冷水入箱管5，箱底设有热循环回水单向出箱口6和热循环上水单向入箱管9，在热循环回水出口的管上装有排气阀13，干电池式电子温度表11被安装在水箱正面偏下方，其探针透入保温储水箱内。

安装步骤：从采热炉架上水接口8处，用热循环上水管32和不锈钢金属波纹管34(它具有调整幅度作用，如在安装时能准确布线量管，可将金属波纹管略去)连接，再经不锈钢金属波纹管34和热循环上水单向入箱管9相接，完成热循环上水安装；用不锈钢金属管34和热循环回水单向出箱口6对接，然后以热循环回水管33下引至燃气灶底，再用横接管水平延接至灶体垂直管孔31的下方，热循环回水管33穿过灶体垂直管孔31与空腔回水支腿19进行对接，完成热循环回水安装，至此，即安装完成整个循环热水燃气灶系统装置。安装中注意事项：灶下横接管与嵌入式循环热水灶下管安装高度46应保持在50厘米左右，与43台式循环热水灶下管安装高度约35厘米左右为宜，并在横接管上安装泄水阀16，在循环水管道上还要安装热循环回水闸阀14和热循环上水闸阀15，于灶台上方一定的高处安装冲洗阀17，均用于保养和维修用。

附加配置，如有家庭在燃气灶旁设有洗碗盆54，可在此位置增加安装热水管48和即热水管49，分别在热水管和即热水管上安装热水龙头50和即热水龙头51，来解决做饭临时用热水，这部分为建议配置。如厨房灶台设计中无需这些装置，可不予配装。

使用方法：从冷水接入口4向保温储水箱3内注满水，打开燃气灶三档位点火旋钮24点着燃气，调旋钮至做饭常用火，此时的外圈燃气I火焰28开始对环形采热管18进行热辐射，采热管内的冷水被传导加热后向上升流，从其出口经热循环上水管32和热循环上水单向入箱管9进入保温储水箱3，在冷热水压差对流的作用下，当一侧热水上升的同时，另一侧冷水会从热循环回水单向出箱口6流出，经热循环回水管33和采热炉架回水接口7回流至环形采热管18内，完成一个循环热水过程，经如此反复循环加热后，保湿储水箱内3的冷水将全部被转化为热水，在这个过程当中，外圈燃气II火焰处于被关闭状态，它仅在特殊需要时开启。

当做饭中水还未被加热时，需要临时热水，可拧开即热水龙头51取用，水冷热度与旋拧龙头大小相关，可自行调节；当保温箱内水已被加热，厨房如需热水则可从热水龙头50取用；当在没有使用燃气灶或做饭时间过短而水未能被加热时，如需要洗澡等大量热水，可调节三档位点火旋钮24至第三档开启外圈燃气II火焰，此时的小圈火和外圈燃气I火焰会自动关闭，外圈燃气II火焰会直接给环形采热管18加热，待达到设定温度报警器35响起时，关掉燃气即可。

当水温在能满足使用的状态下，热水接出口10所引接到的所有热水用具均有热水供使用，使用热水的同时，冷水则会从冷水接入口4补充进来。当保温储水箱3的热水被用尽后，则需要待下一次做饭时再产生热水或开启外圈燃气II火焰专门给水加热，这时则需要单独额外消耗燃气。

水在被加热过程中会产生汽泡，汽泡上升后会聚集到保湿储水箱3内，当达到一定密度压力时，则会经自动减压排气阀12或排气阀13将气体排出，以达到双保险的安全设置。

保养方法：环形采热管18经长时间使用后，因水质不同其内壁会产生不同程度的水垢，如不清除将会影响到采热效果，清洗方法：先关闭热循环回水闸阀14和热循环上水闸阀15，打开泄水阀16将管内水放空然后再将其关闭，再打开冲洗阀17，从冲洗阀17上灌入水垢清洗剂，待一定的时间后，打开泄水阀16将清洗剂放出，再用清水冲一次后关闭泄水阀16和冲洗阀17，再打开热循环回水闸阀14和热循环上水闸阀15保持热循环水路畅通，完成清洗工作。如水质污浊造成环形采热管18严重结垢，不易清洗时，则需要拧开螺丝钉23，分别从灶体上拆开采热炉架回水接口7和采热炉架上水接口8，取下燃气采热炉架1浸泡于清洗液中，待一定时间后，用弹簧钢丝等工具清除其腔内水垢，再按拆卸时的反步骤进行安装即可。建议在该系统使用清洁自来水，当水体有杂质时需要另外增加过滤装置，使水质达到使用要求并符合健康标准。

管道敷设安装方式：该系统中的热循环上水管32或热循环回水管33，均可采明装或暗装两种敷设方式，明装比较简单，根据各设备间的位置确定循环水管线路，沿规划线路在墙面上敷设即可。暗装有些复杂但比较美观，确定保温储水箱3和循环热水燃气灶44的位置后，根据它们之间的关系和方向在墙面标画出热循环上水和回水路线，然后沿标示线于墙壁上开管槽，将水管敷设于槽内，用水泥砂浆填抹平管槽，再装贴墙面瓷砖即可，完成后场景如图21所示。

Claims (4)

1.一种循环热水燃气灶系统，用于在不影响标准燃气灶的固有作用和热效的前提下，能为家庭提供生活用热水，其特征在于，它包括可拆卸式燃气采热炉架、三腔式标准燃气灶和保温储水箱三个主体部分，有一热循环上水管自燃气采热炉架的空腔上水支腿连接至保温储水箱，从保温储水箱有一循环回水管与燃气采热炉架的空腔回水支腿相联通，组成一套循环热水燃气灶系统；可拆卸式燃气采热炉架由支架盘和环形采热管组成，被固定安装在三腔式标准燃气灶上，支架盘上有一个空腔上水支腿和一个空腔回水支腿，支腿的空腔与环形采热管相联通，环形采热管出水方向有一定的坡度以使热水循环顺畅，它被铸合于支架盘上，位于燃气灶II腔火焰的外侧，环形采热管的截面为椭圆状，管上侧倾角与燃气灶II腔火外焰相平行，用于收集燃气灶II腔火外焰的副余热能进行给水加热；三腔式标准燃气灶带有I、II、III腔火盖，I和II腔火盖用作炊事，II腔火盖在炊事工作时其外焰同时给环形采热管提供热能，在没有使用燃气灶的情况下如需获得热水，则要由III腔火盖单独给水加热；保温储水箱呈立式扁长方型，由水箱体、干电池式电子温度表、自动减压排气阀和保温层组成，用于储存燃气采热炉架所提供的热水和供应日常家用热水。

2.根据权利要求1的一种系统，其特征在于，可拆卸式燃气采热炉架由环形采热管、空腔上水支腿、空腔回水支腿、支架盘、支架盘支腿五个部分组成，均以耐高温金属材料分别铸造，再焊制组成；支架盘被制作成方形或圆形，尺寸与标准炉架相同，并留有安装孔，能以螺丝钉固定在燃气灶体上而增加稳定性，由此能够进行拆卸维修。

3.根据权利要求1的一种系统，其特征在于，由冷水接入口、热水接出口、循环上水单向入箱管、循环回水单向出箱口、自动减压排气阀、箱底排气阀、保温层、干电池式电子温度计、温度报警器及水箱体组成保温储水箱，用于水循环、收集热水、储存及供应热水，为循环热水燃气灶系统装置专用。

4.根据权利要求1的一种系统，其特征在于，提供双路或单路热水循环系统，双路循环热水燃气灶下有两路热循环回水管分别与两个燃气采热炉架连通，能用双灶眼给水加热，这两路热水管引出燃气灶后，合并为一支循环上水管与保温储水箱相连接，而单路循环热水燃气灶下仅有一路热循环回水管与一个燃气采热炉架相连接，引出燃气采热炉架后接入保温储水箱，只能用一个灶眼为水进行加热。