CN106369805B - 一种冷凝式燃气热水器及余热回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷凝式燃气热水器，包括燃烧室、排烟管、主换热器、冷凝换热器和余热回收装置，所述的余热回收装置包括热管模块，热管模块一端位于冷凝换热器和排烟管之间的排烟通道中，另一端位于热水器的进水端。所述的余热回收装置还包括吸热模块和放热模块，吸热模块设于排烟通道内，放热模块设于排烟通道的外部，热管模块连接吸热模块和放热模块。本发明利用热管将冷凝式燃气热水器所排废气的余热传递预热冷凝式燃气热水器的进水。采用本发明使冷凝式燃气热水器的高温烟气的废热可以充分的回收利用，提升冷凝式燃气热水器的热效率，同时节能环保，结构简单，成本小。

Description

一种冷凝式燃气热水器及余热回收方法

技术领域

本发明涉及热水器领域，具体是燃气热水器，尤其是一种具有余热回收功能的冷凝式燃气热水器及余热回收方法。

背景技术

燃气热水器是一种采用燃气作为主要能源材料，通过燃气燃烧产生的高温热量传递到流经热交换器的冷水达到所需温度的热水，具有能够即开即用，并且占地面积小等优点，目前家庭中普遍使用燃气热水器，由于现有市场上的燃气热水器是把进水管盘绕在燃烧室外部，通过进水管与燃烧室外壁换热加热冷水，被初步加热的水在通过换热室里的主换热器时进一步被加热至设定的温度。经过主换热器换热后的烟气通过排烟管排出机外，所排出的废气中还保持着较高的温度，直接被排除，同时高温废气所携带的热量就白白的浪费了，还对环境造成严重的污染，尤其是温室效应。

现有技术中，如申请号：00520074840.9“燃气热水器废气余热回收装置”。该发明提供了一种燃气热水器废气余热回收装置，可以与燃气热水器配套使用。该装置设置在热水器废气经过的部位，充分利用废气的热量，提高了热利用率，节约了能源。该燃气热水器废气余热回收装置为与烟道相适配的换热器，该换热器设有进水口与出水口。换热器采用与燃气热水器烟道外径相适配的套管式结构或内置于烟道内的水箱式结构。其在废气经过的部位设置，该装置可以有效地收集热量，并对自来水初始加温,然后再送入燃气加热系统。该发明尽管进行了废气的回收，但是其使用水作为热交换的介质不能够有效的利用废气的热量，还是会浪费很大一部分的热量，造成资源的浪费和环境的污染。另外，现有的冷凝式燃气热水器所排烟气温度低于燃气热水器所排烟气，但冷凝式燃气热水器所排烟气温度仍然较高并且带有大量的热量流失。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明的目的为克服现有技术的不足，提供一种冷凝式燃气热水器，在冷凝换热器 和排烟管之间的排烟通道中设有余热回收装置，该余热回收装置使用了热管装置，通过热管装置将热烟气携带的热量传递到进水管处用以预热冷水，通过热管装置的高效传热的功能充分回收利用高温烟气中的热量，并且不仅节能，还可以减少排到环境中的热量，兼具环保效果，同时该冷凝式燃气热水器具有结构简单，回收利用率高的特点。

本发明的另一目的在于提供该冷凝式燃气热水器的余热回收方法。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：一种冷凝式燃气热水器，包括燃烧室、排烟管、排烟通道、主换热器、冷凝换热器和余热回收装置，其特征在于：所述的余热回收装置包括热管模块，热管模块一端位于冷凝换热器和排烟管之间的排烟通道中，另一端位于热水器的进水端。

进一步的，所述的余热回收装置还包括吸热模块和放热模块，吸热模块设于排烟通道内，放热模块设于排烟通道的外部，热管模块连接吸热模块和放热模块。

进一步的，所述的热管模块设有至少一个热管，热管为管状结构，一端为吸热端，另一端为放热端，吸热端与吸热模块连接进行吸热蒸发，放热端与放热模块连接进行放热冷凝。

进一步的，所述的吸热模块设有至少一通孔，热管吸热端配合插接在通孔内。

进一步的，所述的吸热模块为翅片式换热结构，换热翅片与沿排烟方向平行设置，两相邻换热翅片之间具有排烟间隙，吸热模块设有两通孔，热管模块设有两L形热管，热管吸热端与通孔一一对应插接，吸热端与换热翅片垂直设置。

进一步的，两热管吸热端之间的距离为翅片横置长度的1/3-1/2。

进一步的，两热管吸热端之间的距离大于放热端的距离。

进一步的，所述的放热模块设有至少两通孔，一通孔与进水端管路配合插接，其它通孔与热管放热端配合插接，优选的，放热模块为翅片式换热结构。

进一步的，所述的冷凝式燃气热水器还设有流量传感器和温度传感器，流量传感器设于热水器的进水管上且位于放热模块的下方，温度传感器设于热水器的出水管上。

本发明所述冷凝式燃气热水器的余热回收方法，利用热管将冷凝式燃气热水器所排废气的余热传递预热冷凝式燃气热水器的进水。

本发明所述冷凝式燃气热水器包括有燃烧室、排烟管、排烟通道、主换热器和余热回收装置，冷凝式燃气热水器工作时，燃气比例阀根据设定温度调节燃气进气量，风机根据燃气进气量调整转速，以控制进入燃烧室的空气量，燃气由燃气分配器分配后与空气混合，在燃烧室燃烧，产生大量的高温烟气通过排烟通道，余热回收装置和排烟管。燃气燃烧产生的高温烟气的热量大部分由主换热器吸收，另外一部分烟气显热和水蒸气潜热被冷凝换热器吸收。经过两次换热，烟气温度降到80至100摄氏度，然后由余热回收装置第三次吸收，最后的一部分随排烟管排出。本发明冷凝式燃气热水器首先余热回收装置吸收烟气余热传递预热进水管的进水，然后通过冷凝换热器第二次预热有余热回收装置预热的进水，最后通过主换热器加热达到目标水温，由出水管流出供用户直接使用。本发明中的冷凝式燃气热水器所排出的废气的温度远远低于普通的冷凝式燃气热水器，能够充分有效的回收废气的余热，并且达到节能减排的效果。

采用本发明所述的技术方案后，带来以下有益效果：

1、本发明所述的冷凝式燃气热水器通过热管模块实现充分的高温废气的余热回收。

2、本发明所述冷凝式的燃气热水器通过回收余热来预热冷水，提高了冷凝式燃气热水器的热效率。

3、本发明所述的冷凝式燃气热水器很大程度的减少排到环境中的废热，达到了节能减排的目的，同时保护了环境。

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

图1：本发明冷凝式燃气热水器的结构示意图；

图2：本发明冷凝式燃气热水器的余热回收装置结构示意图；

图3：本发明冷凝式燃气热水器的另一种余热回收装置结构示意图；

图4：本发明冷凝式燃气热水器的热管模块工作原理示意图；

其中：1、冷凝式燃气热水器，2、燃烧室，3、排烟管，4、排烟通道，5、主换热器，6、余热回收装置，7、热管模块，8、吸热模块，9、放热模块，10、通孔，11、换热翅片，12、盘管式换热结构，13、进水管，14、出水管，15、流量传感器，16、温度传感器，17、冷凝换热器，18热管，19、吸热端，20、中部，21、放热端，22、风机，23、燃气比例阀，24、进气管，25、热管管壳，26、吸液芯，27、集水装置，28、排水 管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明所述的一种冷凝式燃气热水器的余热回收方法，利用热管将冷凝式燃气热水器所排废气的余热传递预热冷凝式燃气热水器的进水。

实施例一

如图1所示，所述的一种冷凝式燃气热水器1，包括燃烧室2、排烟管3、排烟通道4、主换热器5、冷凝换热器17和余热回收装置6，所述的余热回收装置6包括热管模块7，热管模块7一端位于冷凝换热器17和排烟管3之间的排烟通道4中，另一端位于冷凝式燃气热水器1的进水端。

本实施例中，冷凝式燃气热水器1工作时，燃气比例阀23根据设定温度调节燃气进气管24的进气量，风机22根据进气量调整转速，以控制进入燃烧室2的空气量，燃气由燃气分配器分配后与空气混合，在燃烧室2燃烧，产生大量的高温烟气通过排烟通道4，余热回收装置6和排烟管3。燃气燃烧产生的高温烟气的热量大部分由主换热器5吸收，另外一部分烟气显热和水蒸气潜热由冷凝换热器17吸收，经过两次换热，烟气温度降到80至100摄氏度，然后由余热回收装置6第三次吸收，最后的一部分随排烟管3排出，冷凝式燃气热水器1所排出的废气的温度远远低于普通的冷凝式燃气热水器1，能够充分有效的回收废气的余热，并且达到节能减排的效果。

本实施例中，所述的余热回收装置6还包括吸热模块8和放热模块9，吸热模块设于排烟通道4内，放热模块9设于排烟通道4的外部，热管模块7连接吸热模块8和放热模块9。所述的吸热模块8吸收冷凝式燃气热水器1排出的高温废气的热量，然后通过热管装置7的传导，最后通过放热模块9预热进水管中的冷水，然后流入冷凝换热器17进行第二次预热，最后流入主换热器5达到目标水温后从出水管14流出供用户直接使用。

本实施例中，冷凝换热器17包括翅片式换热结构且翅片式换热结构设于排烟通道4内，换热翅片11与排烟方向平行设置，换热翅片11设有与水管配合的通孔10，冷凝换热器17还设有集水装置27和排水管28，收集冷凝换热器17和余热回收装置6所产生 的冷凝水，并通过排水管28排出。

本实施例中，所述的主换热器5包括翅片式换热结构和盘管式换热结构12，翅片式换热结构设于排烟通道4内，换热翅片11与排烟方向平行设置，盘管式换热结构12盘绕在翅片式换热结构至燃烧室2之间的排烟通道4外部，进水管13依次通过冷凝换热器17、盘管式换热结构12和翅片式换热结构后与出水管14连通。通过放热模块9预热后的水，通过冷凝换热器17进一步预热，然后通过盘管式换热结构12和翅片式换热结构达到所需的温度，最后从出水管14流出供用户使用。

本实施例中，所述的冷凝式燃气热水器还设有流量传感器15和温度传感器16，流量传感器15设于热水器的进水管13上且位于放热模块9的下方，温度传感器16设于热水器的出水管14上。能够监测冷凝式燃气热水器1的进水量和出水的温度。

本实施例中，所述的热管模块7设有至少一个热管18，热管18为管状结构，一端为吸热端19，另一端为放热端21，吸热端19与吸热模块8连接进行吸热蒸发，放热端21与放热模块9连接进行放热冷凝。所述的吸热模块7设有至少一通孔10，热管吸热端19配合插接在通孔10内。所述的吸热模块7设于主换热器5和排烟管3之间。吸热模块7为翅片式换热结构，设置在排烟通道的内部，并且与冷凝式燃气热水器1所排高温废气充分的接触换热。

实施例二

如图2所示，所述的吸热模块8为翅片式换热结构，换热翅片11与沿排烟方向平行设置，两相邻换热翅片11之间具有排烟间隙，吸热模块8设有两通孔10，热管模块7设有两L形热管18，热管吸热端19与通孔10一一对应插接，吸热端19与换热翅片11垂直设置。

本实施例中，所述的热管模块7中两热管吸热端19之间的距离为换热翅片11横置长度的1/3-1/2。

本实施例中，所述的两热管吸热端19之间的距离大于放热端20的距离。

本实施例中，所述的放热模块9设有至少两通孔10，一通孔10与进水端管路配合插接，其它通孔10与热管放热端21配合插接，所述的放热模块9为换热器，该换热器为梯形结构，设有三个通孔10，通孔10所在圆心构成三角形结构，进水管13设置在放热模块9内侧且被两热管18紧靠。

本实施例中，所述的热管模块7中为了充分的利用废气余热，从而设置两根热管18，相隔的设置在吸热模块8的换热翅片11上，并且距离相隔尽量大，能够保证冷凝式燃气热水器1的排烟的通畅和最大限度的增大高温废气和热管18之间的接触面积，提高废热利用率。

实施例三

如图3所示，所述余热回收装置6中的放热模块9使用的是翅片式换热结构。

实施例四

如图4所示，所述的热管9是一种传热装置，充分的利用热传导原理与相变介质的快速热传递性质，通过热管18将高温废气的热量迅速传递到排烟通道外，通过热管18的高导热能力，能够充分的将冷凝式燃气热水器1中的废气余热回收并预热进水。热管18由热管管壳25和吸热芯26组成，热管18包括吸热端19，传导过程20和放热的21，吸热端19吸收热量，热管18内介质受热蒸发，蒸汽在压差的作用下沿蒸汽腔流向热端18的放热端21冷凝放出热量，热量通过浸满工作液的吸液芯26和热管管壁25传出并预热进水，所述为热管18完成将冷凝式燃气热水器1的废气余热传递到进水的过程，最后工作液凝结在吸液芯26通过毛细抽吸力的作用下流回吸热端19。反复循环工作，不断的将冷凝式燃气热水器的废气余热传递到进水管13并预热进水。

本实施例中，为了保证热管模块7的热传导效率，热管18的管体材质使用铜、铜合金、铝合金、不锈钢或其他传导效率高的材料。

本发明通过利用热管模块7的高效导热能力，通过吸热装置8与冷凝式燃气热水器1所排高温废气充分的接触，充分的回收废气所带热量，并通过放热装置9将热量传递给进水管预热进水，实现了冷凝式燃气热水器1废气余热的高效回收利用，减少了冷凝式燃气热水器11排到环境中的热量，达到了节能减排的效果，同时提高了冷凝式燃气热水器的能源利用率。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种冷凝式燃气热水器，包括燃烧室、排烟管、排烟通道、主换热器、冷凝换热器和余热回收装置，其特征在于：所述的余热回收装置包括热管模块，热管模块一端位于冷凝换热器和排烟管之间的排烟通道中，另一端位于热水器的进水端；

所述的余热回收装置还包括吸热模块和放热模块，吸热模块设于排烟通道内，放热模块设于排烟通道的外部，热管模块连接吸热模块和放热模块；

所述的热管模块设有至少一个热管，热管为管状结构，一端为吸热端，另一端为放热端，吸热端与吸热模块连接进行吸热蒸发，放热端与放热模块连接进行放热冷凝；

所述的放热模块设有至少两通孔，一通孔与进水端管路配合插接，其它通孔与热管放热端配合插接；

所述的吸热模块为翅片式换热结构，换热翅片与沿排烟方向平行设置，两相邻换热翅片之间具有排烟间隙，吸热模块设有两通孔，热管模块设有两L 形热管，热管吸热端与通孔一一对应插接，吸热端与换热翅片垂直设置；所述的两L形热管吸热端之间的距离为翅片横置长度的1/3-1/2；

所述的主换热器包括翅片式换热结构和盘管式换热结构，翅片式换热结构设于排烟通道内，盘管式换热结构盘绕在翅片式换热结构至燃烧室之间的排烟通道外部；

所述的热管由热管管壳和吸热芯组成，所述热管包括吸热端、传导中部和放热端，吸热端吸收热量，热管内介质受热蒸发，蒸汽在压差的作用下沿蒸汽腔流向放热端冷凝放出热量，热量通过浸满工作液的吸热芯和热管管壳传出并预热进水，热管完成将冷凝式燃气热水器的废气余热传递到进水的过程，最后工作液凝结在吸热芯通过毛细抽吸力的作用下流回吸热端。

2.根据权利要求1 所述的一种冷凝式燃气热水器，其特征在于：所述放热模块为梯形结构，设有三个通孔，通孔所在圆心构成三角形结构，热水器的进水管设置在放热模块内侧且被两热管紧靠。

3.根据权利要求1 所述的一种冷凝式燃气热水器，其特征在于：所述的放热模块为翅片式换热结构。

4.根据权利要求1 所述的一种冷凝式燃气热水器，其特征在于：所述的吸热模块设有至少一通孔，热管吸热端配合插接在通孔内。

5.根据权利要求1 所述的一种冷凝式燃气热水器，其特征在于：所述的两热管吸热端之间的距离大于放热端的距离。

6.根据权利要求1 所述的一种冷凝式燃气热水器，其特征在于：所述的冷凝式燃气热水器还设有流量传感器和温度传感器，流量传感器设于热水器的进水管上且位于放热模块的下方，温度传感器设于热水器的出水管上。

7.一种具有上述权利要求1-6任一项所述的冷凝式燃气热水器的余热回收方法，其特征在于：利用吸热模块吸收冷凝式燃气热水器所排废气的余热通过热管传递给放热模块预热冷凝式燃气热水器的进水，放热模块预热后的水，通过冷凝换热器进一步预热，然后通过盘管式换热结构和翅片式换热结构达到所需的温度，供用户使用。

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