CN109269087A - 燃气热水炉及其监控调节方法、采暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气热水炉及其监控调节方法、采暖系统，其中方法包括：获取所述燃气热水炉的供电电压；获取所述燃气热水炉的负荷需求；根据所述负荷需求确定所述燃气热水炉的风机的目标电压；根据所述供电电压将所述风机的电压调整至所述目标电压；以及根据所述负荷需求调整所述燃气热水炉的燃气比例阀开度至目标开度；其中，所述目标电压和所述目标开度均与所述负荷需求相匹配。上述方法能够避免出现风量过量无法着火或者风量不足燃烧不充分的问题发生，且能够确保供电电压波动下的风机稳定输出，有效提升了燃气热水炉的运行稳定性。

Description

燃气热水炉及其监控调节方法、采暖系统

技术领域

本发明涉及燃气热水炉技术领域，特别是涉及一种燃气热水炉及其监控调节方法、采暖系统。

背景技术

燃气热水炉使用燃气燃烧加热水，以向室内或者其他需要采暖场所的分户提供采暖和生活热水。传统的燃气热水炉经常出现风量与燃料不匹配导致风量过量无法着火或者风量不足燃烧不充分的问题发生，导致整个燃气热水炉的运行稳定性较差。

发明内容

基于此，有必要针对传统的燃气热水炉经常出现风量与燃料不匹配导致风量过量无法着火或者风量不足燃烧不充分的问题发生，导致整个燃气热水炉的运行稳定性较差的问题，提供一种燃气热水炉及其监控调节方法、采暖系统。

一种燃气热水炉的监控调节方法，包括：获取所述燃气热水炉的供电电压；获取所述燃气热水炉的负荷需求；根据所述负荷需求确定所述燃气热水炉的风机的目标电压；根据所述供电电压将所述风机的电压调整至所述目标电压；以及根据所述负荷需求调整所述燃气热水炉的燃气比例阀开度至目标开度；其中，所述目标电压和所述目标开度均与所述负荷需求相匹配。

上述燃气热水炉的监控调节方法，会根据获取到的燃气热水炉的供电电压和负荷需求来调整风机电压以及燃气比例阀的开度。风机电压调整会改变风机转速，从而使得风机提供的风量以及燃气比例阀提供的燃气与负荷需求匹配，避免出现风量过量无法着火或者风量不足燃烧不充分的问题发生，且能够确保供电电压波动下的风机稳定输出，有效提升了燃气热水炉的运行稳定性。

在其中一个实施例中，所述获取所述燃气热水炉的负荷需求的步骤包括：获取所述燃气热水炉的当前出水水温和设定出水水温；在所述当前出水水温未达到所述设定出水水温时，所述负荷需求为100％；在所述当前出水水温达到所述设定出水水温时，所述负荷需求为当前负荷需求量与所述燃气热水炉的满负荷之比；所述当前负荷需求量根据所述燃气热水炉的进水温度和出水温度以及水流量确定。

在其中一个实施例中，在所述根据所述负荷需求确定所述燃气热水炉的风机的目标电压的步骤之前，还包括获取所述负荷需求与所述目标电压的对应关系的步骤；所述根据所述负荷需求确定所述燃气热水炉的风机的目标电压的步骤为，根据所述负荷需求在所述对应关系中查找所述目标电压。

在其中一个实施例中，还包括：根据所述目标电压确定所述风机的目标转速范围；实时监测所述风机的转速；以及在所述风机的转速不在所述目标转速范围内时，控制所述燃气热水炉停机。

在其中一个实施例中，在所述根据所述负荷需求调整所述燃气热水炉的燃气比例阀开度至目标开度的步骤之前，还包括获取所述负荷需求与所述目标开度的对应关系的步骤；所述根据所述负荷需求调整所述燃气热水炉的燃气比例阀开度至目标开度的步骤为，根据所述负荷需求在所述对应关系中查找所述目标开度。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：获取所述燃气热水炉的烟管中的监控气体的浓度；所述监控气体包括一氧化碳和二氧化碳中的至少一种；根据所述目标电压确定所述监控气体的浓度范围；以及在所述监控气体的浓度超过所述浓度范围时，控制所述燃气热水炉停机。

在其中一个实施例中，在所述根据所述目标电压确定所述监控气体的浓度范围的步骤之前，还包括获取所述目标电压与所述监控气体的浓度范围的对应关系的步骤；所述根据所述目标电压确定所述监控气体的浓度范围的步骤为，根据所述目标电压利用所述目标电压与所述监控气体的浓度范围对应关系确定所述监控气体的浓度范围。

在其中一个实施例中，还包括：在所述负荷需求大于预设值时，监测所述燃气热水炉的风压开关的状态；在所述风压开关处于断开状态时，控制所述燃气热水炉停机。

一种燃气热水炉，包括燃烧部分、水路部分、气路部分、检测部分和控制部分；所述燃烧部分包括燃气比例阀；所述水路部分包括进水口和出水口；所述气路部分包括风机和风压开关；所述检测部分包括供电电压检测模块、温度检测模块、风机转速检测模块以及气体浓度检测模块；所述控制部分包括处理器和存储器；所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时可用于执行如前述任一实施例所述的方法的步骤。

一种采暖系统，包括如前述实施例所述的燃气热水炉。

附图说明

图1为一实施例中的燃气热水炉的结构示意图；

图2为一实施例中的燃气热水炉的监控调节方法的流程图；

图3为一实施例中步骤S220的具体流程图；

图4为另一实施例中的燃气热水炉的监控调节方法的局部流程图；

图5为又一实施例中的燃气热水炉的监控调节方法的局部流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例中的燃气热水炉的监控调节方法，用于对燃气热水炉的运行过程中进行控制。在一实施例中，该燃气热水炉可以应用于燃气热水器中。此时，当前采暖水温为采暖出水温度。在另一实施例中，燃气热水炉可以为壁挂式，形成燃气采暖壁挂炉，应用于其他采暖系统中。

图1为一实施例中的燃气热水炉的结构示意图。参见图1，该燃气热水炉包括燃烧部分、水路部分、气路部分、检测部分以及控制部分(图中未示)。其中，燃烧部分包括点火设备102、燃烧器104以及燃气比例阀106。水路部分包括水泵112、防干烧温控器114、采暖水进水口116以及采暖水出水口118。气路部分包括风机122以及风压开关124。检测部分包括供电电压检测模块、温度检测模块、气体浓度检测模块、风机转速检测模块132以及火焰信号检测模块134等。可以理解，燃气热水炉中还包括其他如换热器150等必要的部件。具体地，燃气由控制部分控制开关调节的燃气比例阀106，再到燃烧器104的表面和风机122提供的氧气接触，在点火设备102的作用下点燃，燃烧产生的热烟气通过换热器150加热从采暖水进水口116输入的水，加热后的热水通过水泵112经由采暖水出口118提供给需要采暖的场所采暖或通过自来水管网所具有的动力把热水输送到用水端。

水压力检测模块(图中未示)用于检测燃气热水炉内的水压，供电电压检测模块(图中未示)则用于检测电源的供电电压，温度检测模块(当前未示)用于检测采暖水温，至少用于采集采暖水进口116处的进口水温以及采暖水出口118处的出水水温。风机转速检测模块132用于检测风机的转速也即风机电机的转速。在一实施例中，风机转速检测模块132可以为霍尔传感器。火焰信号检测模块134则用于检测燃气热水炉内的火焰信号。在本实施例中，火焰信号检测模块134为感应针。

控制部分用于对整个燃气热水炉的运行过程进行控制。具体地，控制部分包括存储器和处理器。存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以用于执行一种燃气热水炉的监控调节方法。

图2为一实施例中的燃气热水炉的监控调节方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S210，获取燃气热水炉的供电电压。

供电电压是指向燃气热水炉供电的外部电源所能够提供的电压。比如，当燃气热水炉由电网供电时，供电电压为220V。供电电压可以通过供电电压检测模块进行检测获得后输出给控制器。

步骤S220，获取燃气热水炉的负荷需求。

负荷需求是指当前负荷需求量与燃气热水炉的满负荷之间的比例。当前负荷需求量可以根据燃气热水炉的当前出水水温和设定出水水温确定。

图3为一实施例中的步骤S220的具体流程图，其包括以下子步骤：

步骤S222，获取燃气热水炉的当前出水水温和设定出水水温。

当前出水水温也即指采暖出水口处的水温，可以由温度传感器等检测模块进行检测。设定出水水温可以预先存在系统内，也可以由用户根据当前的需求进行设定输入至控制器。

步骤S224，判断当前出水水温是否达到设定出水水温。

在当前出水水温达到设定出水水温时，执行步骤S226，反之执行步骤S228。

步骤S226，将当前负荷需求量与燃气热水炉的满负荷之比作为负荷需求。

当前负荷需求量可以根据燃气热水炉的出水温度和进水温度以及水流量确定。具体地：

q＝cm△t。

其中，q表示当前负荷需求量，c表示水的比热容，m表示质量，△t表示出水温度和进水温度的温差。

将计算得的当前负荷需求量与燃气热水炉的满负荷之比作为负荷需求，也即负荷需求为一个百分比。

步骤S228，将负荷需求设置为100％。

当出水温度没有达到设定出水温度时，设定负荷需求为100％，也即需要燃气热水炉满负荷运行。

通过上述流程可以计算获取得到燃气热水炉的负荷需求。

步骤S230，根据负荷需求确定燃气热水炉的风机的目标电压。

风机的电压决定了风机转速，因此通过对风机电压的调整可以实现对风机转速的调整，进而对风机所提供的氧气量进行调整控制。因此，在负荷需求已知的情况下，可以根据该负荷需求确定风机的目标电压。

步骤S240，根据供电电压将风机的电压调整至目标电压。

可以通过调压电路实现供电电压到目标电压之间的转换。具体地，可以通过交流斩波调压方法来实现供电电压到目标电压之间的转换，也即在燃气热水炉中增设交流斩波调压模块。例如，目标电压为160V时：如果检测到的供电电压为220V，则斩波宽度需要20％就能够使得风机电压为160V；如果检测到供电电压为200V，则斩波宽度需要40％，才能使得风机电压为160V；如果检测到供电电压为160V时，则无需斩波调节。可以理解，当目标电压为170V或者180V时，也需要根据输入的供电电压调整斩波宽度来实现对风机电压的调节。

传统的燃气热水炉采用固定电压定速风机，没有电源电压检测模块来对供电电压进行检测，也并不会设置风机电压调压模块对风机电压进行调整。因此，风机转速会随供电电压波动。电源电压偏低时，控制系统无法感知及时调节，燃气比例阀开度仍根据负荷调节，容易出现风机转速慢，燃气阀开度大的情况，从而导致点不着火、爆燃或者供养不足燃烧不完全、排放超标等问题。电源电压偏高时，风机一直以最大转速运行，负荷需求低时，燃气比例阀开度小，但风机仍是保持最高转速运转，从而使得燃烧效率地下，甚至无法点着火。

在本实施例中，会根据负荷需求和供电电压来调整燃气热水炉的风机电压，以使得燃气热水炉的风机电压至目标电压。目标电压下的风机能够提供的氧气量与负荷需求相匹配，从而可以确保燃烧过程的稳定性，且风机电压不由供电电压决定，不会出现风机电压随供电电源进行波动的情况发生，可以提高系统的运行稳定性。

步骤S250，根据负荷需求调整燃气热水炉的燃气阀比例开度至目标开度。

通过对燃气比例阀的开度进行调节，以使得燃气比例阀位于目标开度时可以实现对输入至燃烧器内的燃气流量的控制，以使得输入的燃气所提供的负荷与负荷需求相适应。此时，风机电压以及燃气比例阀的开度均与负荷需求相互匹配，也即风量与燃气相互匹配，从而确保燃烧过程中不会出现氧气不足燃料过剩导致燃烧不充分甚至点不着火的问题发生，或者由于氧气过多燃料不足导致燃烧效率低下，甚至无法着火的问题发生。其中，步骤S250可以与步骤S240同步进行或者在步骤S240之前，当然也可以在步骤S230之前执行。

上述燃气热水炉的监控调节方法，会根据获取到的燃气热水炉的供电电压和负荷需求来调整风机电压以及燃气比例阀的开度。风机电压调整会改变风机转，从而使得风机提供的风量以及燃气比例阀提供的燃气与负荷需求匹配，避免出现风量过量无法着火或者风量不足燃烧不充分的问题发生，且能够确保供电电压波动下的风机稳定输出，有效提升了燃气热水炉的运行稳定性。

在一实施例中，在步骤S230之前还包括获取负荷需求与目标电压的对应关系的步骤。该对应关系可以直接存在燃气热水炉内部，也即燃气热水炉内还设有存储装置来存储该对应关系。系统的处理器可以直接调用该关系，从而根据负荷需求来查找与之对应的目标电压，在其他的实施例中，对应关系还可以存储在外部服务器中，从而在需要使用时通过通讯设备与该外部服务器进行通信以获取该对应关系。例如，在一具体实施例中，负荷需求与目标电压的对应关系如下：当负荷需求为1％～30％时，目标电压也即风机供给电压为160V；当负荷需求为31％～45％时，目标电压也即风机供给电压为170V；当负荷需求为46％～60％时，目标电压也即风机供给电压为180V；当负荷需求为61％～80％时，目标电压也即风机供给电压为190V；当负荷需求为81％～100％时，目标电压也即风机供给电压为200V。

在一实施例中，燃气比例阀开度的确定也可以预先存储负荷需求与对应的燃气比例阀的目标开度的对应关系，从而在确定了负荷需求后利用该对应关系查找得到对应的目标开度。

在一实施例中，上述方法还包括以下步骤，如图4所示：

步骤S310，根据目标电压确定风机的目标转速范围。

风机正常运转过程中，一定风机电压对应一定的风机转速。目标转速范围也即在风机在目标电压下的允许转速范围。在一实施例中，可以先将目标电压与目标转速范围的对应关系进行存储。可以存储在系统内部也可以存储系统外部，需要时向系统或者系统外部获取即可。因此，在获取到目标电压后即可利用该对应关系确定目标转速范围。

在一实施例中，目标电压和目标转速范围的对应关系如下：目标电压为160V时：风机转速范围为(1600±30)rpm；目标电压为170V时：风机转速范围为(1700±30)rpm；目标电压为180V时：风机转速范围为(1800±30)rpm；目标电压为190V时：风机转速范围为(1900±30)rpm；目标电压为200V时：风机转速范围为(2000±30)rpm。

步骤S320，实时监测风机的转速。

风机转速可以通过风机转速监测模块比如霍尔传感器等来进行监测。在燃气热水炉的运行过程中实时对风机的转速进行监测，以确保风机转速始终满足设定要求。

步骤S330，判断风机的转速是否在目标转速范围内。

当风机故障或者烟管被堵塞的情况下，风机转速会发生异常，因此可以通过对风机转速进行监测及时了解风机以及整个系统的运行状态，并及时发现异常状态。当风机转速不在目标转速范围内时，执行步骤S340，否则返回执行步骤S310。

步骤S340，控制燃气热水炉停机。

具体地，控制燃气阀断开后断开燃气热水炉的供电，在检测不到火焰信号后控制水泵以及风机延时关闭。控制风机延时关闭是为了尽可能排除掉燃烧室内的废气，控制水泵延时关闭是为了让热水继续循环充分散热。风机和水泵的延时关闭时长可以根据需要进行设定，确保燃气热水炉的安全性即可。

在一实施例中，在负荷需求大于预设值时，还需要监测燃气热水炉的风压开关的状态。预设值可以根据实际情况进行设定。在本实施例中，将预设值为30％。当负荷需求小于30％时，风机所产生的气压不足以让风压开关闭合，因此低于该比例时，不需要对风压开关的状态进行监测，而仅仅通过霍尔传感器对风机转速进行监测即可。当风压开关处于断开状态时，通常是由于风机停转或者烟道堵塞等问题发生，因此需要控制燃气热水炉停机。停机操作在前述实施例中已经提及，此处不赘述。

在一实施例中，上述方法还包括如图5所示中的步骤：

步骤S410，获取燃气热水炉的烟管中的监控气体的浓度。

燃气热水炉的烟管用于向外排除燃烧过程中产生的烟气。燃烧过程中的烟气通常包括二氧化碳、一氧化碳、氮化物以及粉尘等。本实施例中，对烟气中的二氧化碳或者一氧化碳、又或者对二者的浓度同时进行监测，也即将一氧化碳、二氧化碳中的至少一种作为监控气体。监控气体的浓度可以通过气体浓度检测模块进行监测。

步骤S420，根据目标电压确定监控气体的浓度范围。

同样的，可以先获取得到目标电压与监控气体的浓度范围的对应关系。该浓度范围为目标电压下监控气体的正常排放浓度。目标范围与监控气体的浓度范围的对应关系可以在燃气热水炉运行过程中进行测试得到。具体地，令燃气热水炉在额定热输入状态下，达到热平衡。额定热输入状态是指燃气热水炉满负荷运行下的状态，达到热平衡后燃气热水炉的输出处于稳定状态。在达到热平衡后，连续测量一氧化碳和二氧化碳或者二氧化碳的含量。在测量过程中，先调整风机电压，然后对烟管进堵塞，以检测不同电压下的堵塞对监控气体的影响。在对烟管堵塞的过程中，需要确保不会致燃烧产物的回流，也即堵塞物不能让废气排到进风口。调整电压过程可以采用逐渐降低风机的电压的方法，降低风机的工作电压能够使得风机的转速降低，而堵塞排气管会让风机的转速逐渐提高，直到达到风机的额定转速。

步骤S430，判断监控气体的浓度是否超过浓度范围。

当监控气体的浓度超过浓度范围时，显然表示风机异常或者烟管出现了堵塞情况，从而执行步骤S440，否则继续执行步骤S410。

步骤S440，控制燃气热水炉停机，

通常当监控气体的浓度超过浓度范围时，风压开关会自动断开。系统在监测到风压开关自动断开后同样会进入停机，从而进一步提高了系统稳定性。

通过上述方法能够监测烟管的通常以及风机的运行状态，进而确保在系统故障时及时进行调整或者停机处理，提高系统的运行稳定性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种燃气热水炉的监控调节方法，包括：

获取所述燃气热水炉的供电电压；

获取所述燃气热水炉的负荷需求；

根据所述负荷需求确定所述燃气热水炉的风机的目标电压；

根据所述供电电压将所述风机的电压调整至所述目标电压；以及

根据所述负荷需求调整所述燃气热水炉的燃气比例阀开度至目标开度；

其中，所述目标电压和所述目标开度均与所述负荷需求相匹配。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述燃气热水炉的负荷需求的步骤包括：

获取所述燃气热水炉的当前出水水温和设定出水水温；

在所述当前出水水温未达到所述设定出水水温时，所述负荷需求为100％；

在所述当前出水水温达到所述设定出水水温时，所述负荷需求为当前负荷需求量与所述燃气热水炉的满负荷之比；所述当前负荷需求量根据所述燃气热水炉的进水温度和出水温度以及水流量确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述负荷需求确定所述燃气热水炉的风机的目标电压的步骤之前，还包括获取所述负荷需求与所述目标电压的对应关系的步骤；

所述根据所述负荷需求确定所述燃气热水炉的风机的目标电压的步骤为，根据所述负荷需求在所述对应关系中查找所述目标电压。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述目标电压确定所述风机的目标转速范围；

实时监测所述风机的转速；以及

在所述风机的转速不在所述目标转速范围内时，控制所述燃气热水炉停机。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述负荷需求调整所述燃气热水炉的燃气比例阀开度至目标开度的步骤之前，还包括获取所述负荷需求与所述目标开度的对应关系的步骤；

所述根据所述负荷需求调整所述燃气热水炉的燃气比例阀开度至目标开度的步骤为，根据所述负荷需求在所述对应关系中查找所述目标开度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述燃气热水炉的烟管中的监控气体的浓度；所述监控气体包括一氧化碳和二氧化碳中的至少一种；

根据所述目标电压确定所述监控气体的浓度范围；以及

在所述监控气体的浓度超过所述浓度范围时，控制所述燃气热水炉停机。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述根据所述目标电压确定所述监控气体的浓度范围的步骤之前，还包括获取所述目标电压与所述监控气体的浓度范围的对应关系的步骤；

所述根据所述目标电压确定所述监控气体的浓度范围的步骤为，根据所述目标电压利用所述目标电压与所述监控气体的浓度范围对应关系确定所述监控气体的浓度范围。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述负荷需求大于预设值时，监测所述燃气热水炉的风压开关的状态；

在所述风压开关处于断开状态时，控制所述燃气热水炉停机。

9.一种燃气热水炉，包括燃烧部分、水路部分、气路部分、检测部分和控制部分；所述燃烧部分包括燃气比例阀；所述水路部分包括进水口和出水口；所述气路部分包括风机和风压开关；所述检测部分包括供电电压检测模块、温度检测模块、风机转速检测模块以及气体浓度检测模块；其特征在于，所述控制部分包括处理器和存储器；所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时可用于执行如权利要求1～8任一所述的方法的步骤。

10.一种采暖系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的燃气热水炉。