CN109357394A - 一种多风机并联式燃气热水器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于热水器技术领域，公开了一种多风机并联式燃气热水器，包括燃烧室，还包括：至少两个风机，设置于所述燃烧室下方并与所述燃烧室内的火排相对应；控制装置，用于调节至少两个所述风机的工作转速。本发明还公开了上述多风机并联式燃气热水器的控制方法。本发明通过设置至少两个风机，采用并联的方式对燃烧室内的火排供风，由于设置至少两个风机，可以采用较低转速运行多个风机的方式来满足风量要求，因此风机运行噪音更低，提高了用户舒适度。通过控制装置控制至少两个风机的工作转速，使得风机以调节好的工作转速运行，能够实现对火排的均匀供风，提高了送风的均匀性和利用效率，改善了燃气热水器的燃烧工况。

Description

一种多风机并联式燃气热水器及控制方法

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，尤其涉及一种多风机并联式燃气热水器及控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，家庭生活对于大升速的燃气热水器的需求越来越高，目前市场上的大升速燃气热水器主要是以强排式下鼓供风式燃气热水器为主。而随着产水能力的提升，燃气热水器热负荷的增大，燃气热水器燃烧所需的空气量也同时跟着增加。为了满足燃烧工况对于空气量的需求，在风机出口面积一定的条件下，现有的燃气热水器只能提高风机转速。然而提高风机转速的同时，会带来以下问题：

1、随着风机转速的提高，风机噪音会变大，导致用户舒适度差，体验不佳。

2、燃气热水器因结构布置的限制，风机口的布置位置很难对每个单片火排实现均匀供风。然而在提高风机转速后，正对供风口位置的火排单片，受到高速流动的二次空气的干扰，燃烧工况变差，火焰不稳定，且容易出现单片火排纵向不同位置火焰高度不一致。而远离进风口位置的火排单片二次供风可能会不足，从而导致燃烧不完全，并且燃气热水器在满负荷状态下因二次空气供给不均衡会导致烟气中的CO等有毒气体指标偏高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多风机并联式燃气热水器及控制方法，以解决现有提高风机风速导致的噪音大以及送风不均匀的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种多风机并联式燃气热水器，包括燃烧室，还包括：

至少两个风机，设置于所述燃烧室下方并与所述燃烧室内的火排相对应；

控制装置，用于调节至少两个所述风机的工作转速。

作为优选，还包括均连接于所述控制装置的温度采集装置和流量采集装置，所述温度采集装置用于采集所述燃气热水器的进水温度信号以及出水温度信号，所述流量采集装置用于采集进水口的水流量信号。

作为优选，还包括压力采集装置，所述压力采集装置连接于所述控制装置，用于采集外界的风压信号。

作为优选，至少两个所述风机均为变频风机。

作为优选，所述燃烧室内的火排同时开启，至少两个所述风机分别对同样数量的所述火排供风；

或者，所述燃烧室内的火排分段设置，分段设置的火排选择性开启，且选择性开启的每段的所述火排同时开启，至少两个所述风机分别对应于各段的所述火排，并对所对应的所述火排供风。

本发明还提供一种多风机并联式燃气热水器的控制方法，包括：

通过控制装置调节燃烧室下方的至少两个风机的工作转速，以对燃烧室内的火排均匀供风。

作为优选，所述通过控制装置调节燃烧室下方的至少两个风机的工作转速包括：

计算需要的燃气量，并根据计算的燃气量以及空燃比，计算风机总风量Q；

根据所述风机总风量Q以及每个要运行的风机的流量分配系数A_i，获取每个要运行的风机的工作风量Q_i；

根据每个要运行的风机的工作风量Q_i和工作压力P，获取每个要运行的风机的工作转速；

以每个要运行的风机的工作转速运行对应的所述风机。

作为优选，所述计算需要的燃气量包括：

通过温度采集装置采集进水温度和出水温度，通过流量采集装置采集进水流量，根据所述进水温度、所述出水温度以及所述进水流量计算所需的热负荷；

根据所述热负荷以及燃气的热值，计算需要的燃气量。

作为优选，所述工作压力P通过以下方法获得：

通过压力采集装置采集外界的风压；

根据采集的风压和所述燃气热水器的系统阻力之和，得到所述工作压力P。

作为优选，所述燃烧室内的火排同时开启时，每个要运行的风机的工作风量Q_i均相同。

作为优选，在所述燃烧室内的火排分段设置，分段设置的火排选择性开启，且选择性开启的每段的火排同时开启时，还包括：根据所述热负荷确定要开启的火排，并根据确定开启的火排，确定要运行的风机。

本发明的有益效果：通过设置至少两个风机，采用并联的方式对燃烧室内的火排供风，由于设置至少两个风机，可以采用较低转速运行多个风机的方式来满足风量要求，因此风机运行噪音更低，提高了用户舒适度。通过控制装置控制至少两个风机的工作转速，使得风机以调节好的工作转速运行，能够实现对火排的均匀供风，提高了送风的均匀性和利用效率，改善了燃气热水器的燃烧工况。

附图说明

图1是本发明实施例一的多风机并联式燃气热水器的结构示意图；

图2是本发明实施例一的火排与风机对应的状态示意图；

图3是本发明实施例一的多风机并联式燃气热水器的控制方法的流程图；

图4是本发明实施例一风机的转速与风量、风压之间的性能曲线图；

图5是本发明实施例二的多风机并联式燃气热水器的控制方法的流程图。

图中：

1、燃烧室；2、风机；3、火排；4、控制装置；5、进气管；6、热交换室；7、进水管；8、出水管；9、烟管；10、压力采集装置。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

图1为本实施例的多风机并联式燃气热水器的结构示意图，图2为本实施例的火排与风机对应的状态示意图，如图1和图2所示，本实施例的多风机并联式燃气热水器包括燃烧室1、至少两个风机2、火排3、控制装置4、进气管5、热交换室6、进水管7、出水管8以及烟管9，其中：

上述火排3置于燃烧室1内，且连通有进气管5，热交换室6位于燃烧室1上方，且分别连通于进水管7和出水管8，烟管9位于热交换室6上方，用于排出烟气。在上述进水管7处设有流量采集装置(图中未示出)以及温度采集装置(图中未示出)，其中流量采集装置用于采集进水管7内的水流量，温度采集装置用于采集进水管7处的进水温度。

在出水管8处设有温度采集装置(图中未示出)，该温度采集装置用于采集出水管8处的出水温度。上述烟管9处设有压力采集装置10，该压力采集装置10用于采集外界的风压信号，具体的，该风压信号包括大气静压和风速动压。本实施例中，上述温度采集装置可以是现有技术中常见的温度传感器，流量采集装置可以是流量传感器，压力采集装置10可以是压力传感器。

上述燃气热水器还包括有控制装置4，该控制装置4连接于上述火排3、风机2、流量采集装置、温度采集装置以及压力采集装置10，其能够根据上述流量采集装置、温度采集装置以及压力采集装置10分别采集的水流量信号、进水温度信号、出水温度信号以及风压信号，来调节至少两个所述风机2的工作转速，以使得至少两个风机2对火排3进行均匀供风。

本实施例中，上述风机2设置有至少两个，且至少两个风机2采用并排布置于燃烧室1下方，通过设置多个风机2，可以采用较低转速运行多个风机2的方式来满足风量要求，因此风机2运行噪音更低，提高了用户舒适度。

进一步的，本实施例中，上述风机2可以是变频风机，通过变频风机的设置，能够根据需要调节转速，以实现不同风量的供风要求。

本实施例中，上述风机2均为鼓风机，其设置于燃烧室1下方，用于向燃烧室1内送入空气。

可参照图2，上述燃烧室1内的火排3分段设置，即多个多排分成若干段，且若干段的火排3可以根据用户需要选择性开启其中一段或多段火排3，且开启的每段所包含的火排3同时开启，上述至少两个风机2中，每个风机2均对应一段火排3，并对该对应的一段火排3进行供风。

本实施例还提供一种多风机并联式燃气热水器的控制方法，其适用于上述的多风机并联式燃气热水器，具体的，可参照图3，该控制方法包括以下步骤：

S10、计算需要的燃气量。

具体的，是通过进水管7处的温度采集装置采集进水温度，通过出水管8处的温度采集装置采集出水温度，通过进水管7处的流量采集装置采集进水流量，其中上述出水温度与用户设定的出水温度相同。

随后上述进水温度、出水温度以及进水流量信息被传递给控制装置4，控制装置4根据进水温度、出水温度以及进水流量计算所需的热负荷，之后根据热负荷以及燃气的热值，计算需要的燃气量。

S20、计算风机总风量Q。

在步骤S10计算出需要的燃气量后，根据该燃气量以及充分燃烧需要的空燃比(出厂前已设置好)，计算出所需要的空气量，也就是风机2需要提供的风量，即风机总风量Q。

S30、根据热负荷确定要开启的火排3，并根据确定开启的火排3，确定要运行的风机2。

于本实施例中，上述火排3为分段设置，因此，在步骤S10获得了所需的热负荷后，需要根据热负荷，确定分段燃烧的火排组合，即控制装置4根据预先存储好的热负荷-火排组合对应表，来确定具体开启哪几段火排3。

在确定开启的火排组合后，根据要开启的那几段火排3，确定与其对应的风机2是哪些，即为要运行的风机2。

S40、获取每个要运行的风机2的工作风量Q_i。

即根据步骤S20获得的风机总风量Q以及每个要运行的风机2的流量分配系数A(其根据不同风机2，有所不同)，来确定每个要运行的风机2的工作风量Q_i，具体的，可根据公式Q_i＝A×Q来获得。

需要说明的是，在本实施例中，至少两个风机2中，每个风机2的流量分配系数A可以是均不相同，也可以根据需要选择部分不同。

S50、获取每个要运行的风机2的工作转速。

在步骤S40获得每个要运行的风机2的工作风量Q_i后，根据每个要运行的风机2的工作风量Q_i和工作压力P，即可获得每个要运行的风机2的工作转速w。

具体的，上述工作压力P可以采用以下方法获得：即通过压力采集装置10采集外界风压，控制装置4根据采集的外界风压和燃气热水器的系统阻力，将两者求和后，即得到工作压力P。本实施例中，上述系统阻力是在出厂前已经测量好的，其可以采用通过向管道吹风的方式来获得，具体获得方式为现有技术，不再赘述。

随后根据预先存储好的风机2的转速与风量、风压之间的性能曲线图，以及工作风量Q_i和工作压力P，即可获得每个风机2的工作转速。本实施例中，上述风机2的转速与风量、风压之间的性能曲线图如图4所示，其横坐标为风量Q_i，纵坐标为工作压力P，即系统阻力与外界风压之和。上述风量Q_i与工作压力P之间的关系形成一函数关系曲线，图中，在该函数关系曲线中会涉及多个坐标点(如图中所示的点A、点B等)，其中每个坐标点均会对应一个转速(对应关系预先存储在控制装置内)，如点A对应一个转速w1，点B对应一个转速w2，因此，通过获取的工作风量Q_i和工作压力P，即可获取到该工作风量Q_i和工作压力P在函数关系曲线上的坐标点，进而根据该坐标点与转速的对应关系，即可获得风机2的工作转速。

S60、以工作转速运行对应的风机2。

即在开启要运行的风机2时，控制装置4根据获取的要运行的风机2的工作转速，控制风机2以其对应的工作转速进行运行，达到所需要的均匀供风的目的。

在本实施例中，通过上述控制方法，在满足相同风量、风压等工况前提下，相比传统的单风机热水器，多风机并联运行时需要的转速更低，因此风机2噪音也更低，提高了用户舒适度。而且在全负荷状态下，能够较好地实现对每个单片火排3实现均匀供风。

此外，本实施例的分段火排3的结构形式，通过上述控制方法，能够根据不同分段的燃烧工况，控制相应的风机2开启运行，提高了风机2送风的均匀性和利用效率，使整机的燃烧工况得到了改善。

实施例二

本实施例提供了一种多风机并联式燃气热水器，其与实施例一的区别在于：本实施例的燃烧室1内的火排3为整段式燃烧方式，即所有的火排3同时开启，此时至少两个风机2分别对同样数量的火排3供风，即火排3根据风机2的数量分成若干段，每段的火排3数量均相同，且每段火排3均由一个风机2供风。在燃烧时，所有火排3同时开启，相应的，所有的风机2也同时开启。通过每个风机2对应的火排3数量均相同，且每个风机2均同时开启，能够确保风机2送风的均匀性和利用效率，使整机的燃烧工况得到了改善。

本实施例还提供了多风机并联式燃气热水器的控制方法，其适用于本实施例所述的多风机并联式燃气热水器，具体的，可参照图5，该控制方法包括以下步骤：

S10、计算需要的燃气量。

S20、计算风机总风量Q。

S30、获取每个要运行的风机2的工作风量Q_i。

在本步骤中，其区别于实施例一，本步骤中每个风机2的工作风量Q_i均相同，因此，只需要根据风机总风量Q以及风机2的数量，即可获得每个风机2的工作风量Q_i，而无需实施例一中的风机2的流量分配系数A。

S40、获取每个要运行的风机2的工作转速。

S50、以工作转速运行对应的风机2。

本实施例的上述步骤S10、S20、S40以及S50的具体步骤和实施例一的均相同，不再赘述。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种多风机并联式燃气热水器，包括燃烧室(1)，其特征在于，还包括：

至少两个风机(2)，设置于所述燃烧室(1)下方并与所述燃烧室(1)内的火排(3)相对应；

控制装置(4)，用于调节至少两个所述风机(2)的工作转速。

2.根据权利要求1所述的多风机并联式燃气热水器，其特征在于，还包括均连接于所述控制装置(4)的温度采集装置和流量采集装置，所述温度采集装置用于采集所述燃气热水器的进水温度信号以及出水温度信号，所述流量采集装置用于采集进水口的水流量信号。

3.根据权利要求1所述的多风机并联式燃气热水器，其特征在于，还包括压力采集装置(10)，所述压力采集装置(10)连接于所述控制装置(4)，用于采集外界的风压信号。

4.根据权利要求1所述的多风机并联式燃气热水器，其特征在于，至少两个所述风机(2)均为变频风机。

5.根据权利要求1所述的多风机并联式燃气热水器，其特征在于，所述燃烧室(1)内的火排(3)同时开启，至少两个所述风机(2)分别对同样数量的所述火排(3)供风；

或者，所述燃烧室(1)内的火排(3)分段设置，分段设置的火排(3)选择性开启，且选择性开启的每段的所述火排(3)同时开启，至少两个所述风机(2)分别对应于各段的所述火排(3)，并对所对应的所述火排(3)供风。

6.一种多风机并联式燃气热水器的控制方法，其特征在于，包括：

通过控制装置(4)调节燃烧室(1)下方的至少两个风机(2)的工作转速，以对燃烧室(1)内的火排(3)均匀供风。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述通过控制装置(4)调节燃烧室(1)下方的至少两个风机(2)的工作转速包括：

计算需要的燃气量，并根据计算的燃气量以及空燃比，计算风机总风量Q；

根据所述风机总风量Q以及每个要运行的风机(2)的流量分配系数A_i，获取每个要运行的风机(2)的工作风量Q_i；

根据每个要运行的风机(2)的工作风量Q_i和工作压力P，获取每个要运行的风机(2)的工作转速；

以每个要运行的风机(2)的工作转速运行对应的所述风机(2)。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述计算需要的燃气量包括：

通过温度采集装置采集进水温度和出水温度，通过流量采集装置采集进水流量，根据所述进水温度、所述出水温度以及所述进水流量计算所需的热负荷；

根据所述热负荷以及燃气的热值，计算需要的燃气量。

9.根据权利要求7或8所述的控制方法，其特征在于，所述工作压力P通过以下方法获得：

通过压力采集装置(10)采集外界的风压；

根据采集的风压和所述燃气热水器的系统阻力之和，得到所述工作压力P。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述燃烧室(1)内的火排(3)同时开启时，每个要运行的风机(2)的工作风量Q_i均相同。

11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在所述燃烧室(1)内的火排(3)分段设置，分段设置的火排(3)选择性开启，且选择性开启的每段的火排(3)同时开启时，还包括：根据所述热负荷确定要开启的火排(3)，并根据确定开启的火排(3)，确定要运行的风机(2)。