CN110057098B - 一种节能容积式热水器 - Google Patents

Abstract

本发明属于热水器技术领域，具体公开了一种节能容积式热水器，包括热水器本体、主水箱、燃烧装置和换热烟道，所述主水箱位于热水器本体内，所述主水箱设有出水口，所述燃烧装置和换热烟道位于主水箱内，所述燃烧装置外罩有供空气进入的集烟腔；所述换热烟道呈蛇形且换热烟道一端与集烟腔连通；所述热水器本体下部设有预热水箱，所述预热水箱设有进水口和排烟口；所述预热水箱内设有预热管道；烟气经换热烟道可进入预热管道，所述预热管道与排烟口连通；所述预热水箱与主水箱连通。本容积式热水器能够有效利用热水器中产生的高温烟气与尾气余热，提高能源的利用率，避免浪费。

Description

一种节能容积式热水器

技术领域

本发明属于热水器技术领域，具体公开了一种节能容积式热水器。

背景技术

容积式热水器就是指通过各种物理原理，在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置。热水器按照原理不同可分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、磁能热水器和空气能热水器等。

容积式燃气热水器(简称热水器)是采用燃气作为能源，通过燃气燃烧产生的热量对水加热，使水温达到生活、采暖、生产工艺等要求的设备。商用燃气热水器容积大(一般储水容积大于300L)，额定热负荷可达99kW，适用于高档住宅、公寓、餐厅、学校、宾馆、工厂、商业办公场所、医院和娱乐休闲等诸多场所。商用燃气热水器能够满足大量、持续、舒适用水要求。

容积式燃气热水器一般设有容水的水箱，水箱内设有换热烟道和燃烧装置，燃烧装置点燃燃气，燃气燃烧产生高温烟气通过换热烟道对水箱内的水进行加热并从出水口排出供人们使用。实际使用中发现，用于对水箱中水加热的换热烟道流路较短、换热面积也较小，不能充分将烟气热量与水箱中的水进行热交换，排出热水器的烟气仍然具有较高的温度，而这些热量不能得到充分的利用，导致能源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能容积式热水器，本容积式热水器能够有效利用热水器中产生的高温烟气，提高能源的利用率，避免浪费。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种节能容积式热水器，包括热水器本体、主水箱、燃烧装置和换热烟道，所述主水箱位于热水器本体内，所述主水箱设有出水口，所述燃烧装置和换热烟道位于主水箱内，所述燃烧装置外罩有供空气进入的集烟腔；所述换热烟道呈蛇形且换热烟道一端与集烟腔连通；所述热水器本体下部设有预热水箱，所述预热水箱设有进水口和排烟口；所述预热水箱内设有预热管道；烟气经换热烟道可进入预热管道，所述预热管道与排烟口连通；所述预热水箱与主水箱连通。

采用本基础方案的工作原理如下：本方案中，进水口外接冷水。冷水通过进水口进入到预热水箱内，并经预热水箱预热后进入到主水箱内。在热水器本体内设置的主水箱用于储存热水，在需要使用时，热水经过主水箱的出水口排出供商业或生活使用等。主水箱内的燃烧装置对燃气进行燃烧由此对主水箱里的水加热，燃气燃烧过程中产生的高温烟气经集烟腔进入到换热烟道内对主水箱内的热水进行加热，高温烟气经过换热烟道后变成低温烟气进入到预热管道内，利用低温烟气温度与预热水箱里的水的温度差，通过预热管道对预热水箱内的水进行加热，这样可以提高能源利用率，减少能量消耗，进而达到节能的效果。

采用本方案的有益效果在于：

1.本方案中的换热烟道呈蛇形，与现有技术中呈直线的换热烟道相比，一方面增大了换热烟道在主水箱内的换热面积，即增大了换热烟道与主水箱内的水的接触面积，提高了换热效果；另一方面，也延长了烟气在换热烟道内流动的时间，也进一步提高了换热效果。

2.发明人经过多年研究发现，烟气在换热烟道内流通时，更多的是烟气与换热烟道接触的部分换热效果好，而处于换热烟道烟气中心部位的烟气则因为没有和换热烟道接触从而导致其内部温度仍然较高，换热效果不理想。本方案中，将换热烟道设置呈蛇形状，这样当烟气在换热烟道内流通时，每经过一个拐角就改变一次流动方向，并且烟气经过拐角的时候能够与拐角产生碰撞，使靠近换热烟道管壁的烟气与位于换热烟道中间位置的烟气产生混合，进而使换热烟道内的烟气温度均匀，有效的利用了换热烟道中间位置的烟气温度，提高了热交换率。

3.烟气在主水箱内经换热烟道换热后，虽然温度有所降低，但是仍然具有较高的温度(高时可达到60℃-70℃)，这些具有较高温度的烟气现在多为直接排放，造成了能量的浪费。而本技术方案中设置了预热水箱，烟气经换热烟道后进入到预热管道内，对预热水箱内的水(进入到预热水箱内的水的温度为室温，一般不超过25℃，低时只有几度)进行加热。当主水箱内需要加水时，就可以加入预热水箱内的水，由于预热水箱内的水吸收了烟气的余热，使进入主水箱内的水温升高(一般可到35℃以上)，而从排烟口排出的烟气温度可低至10℃左右，从预热水箱进入主水箱内的水能够更快的被加热到主水箱需要的温度(一般为50-60℃)，大大缩短了加热的时间，充分利用了烟气的热量，从而有效的节省了能源。

4.在燃烧装置外罩设有集烟腔，一方面集烟腔有利于空气进入燃烧装置，利于燃气均匀充分燃烧并增加了换热面积，另一方面，燃烧装置燃烧时通过集烟腔对水加热，同时产生的高温烟气会经过集烟腔到换热烟道内，这样不会造成高温烟气的散失，进而提高了能源利用率。

进一步，所述换热烟道的拐角为直角。将换热烟道的拐角设置成直角，能够增强烟气的混合碰撞效果，烟气经直角的拐角后，碰撞后混合的更加均匀，有利于高温烟气的热量被水充分吸收。

进一步，所述预热管道呈蛇形且预热管道的拐角处为直角。这样排出的烟气经过预热管道的时候能够在其拐角处改变流动方向，不仅延长了换热的时间，增加了烟气流动的距离，而且也使预热管道内的烟气充分混合，使烟气的余热得到充分的利用和吸收。

进一步，还包括烟气室，所述烟气室位于主水箱内，所述换热烟道远离集烟腔的一端与烟气室连通，高温烟气经烟气室进入预热管道。相比于直接将预热管道与换热烟道连通，设置烟气室可以集中换热烟道排出的烟气，增加换热面积，使烟气的余热得到充分的利用，提高能源利用率。

进一步，还包括第一集烟室、第二集烟室和连通管，所述第一集烟室位于预热水箱上端，所述第二集烟室位于预热水箱下端，所述连通管两端分别与烟气室和第一集烟室连通，所述预热管道两端分别与第一集烟室和第二集烟室连通，所述第二集烟室与排烟口连通。第一集烟室和第二集烟室的设置一方面可以收集烟气并增加换热面积，防止烟气过快被排出，从而能够较大程度的延长烟气与预热水箱内的换热时间，另一方面，第一集烟室和第二集烟室增大了与水的接触面积，换热效果更好。

进一步，所述热水器本体中部设有进风区，所述进风区侧壁设有多个进风孔，所述进风区与集烟腔连通。空气通过进风孔进入到进风区后再进入集烟腔内供燃烧装置燃烧，可以提高燃气的燃烧效果。

进一步，还包括风机，所述风机位于烟气室内。风机可以使烟气被吸入到换热烟道及烟气室内后送入到预热管道，减少烟气散失而使热量流失，提高了热量的利用率；而且风机可以使更多的空气进入到集烟腔内，有助于燃气充分燃烧，充分释放热量。

进一步，所述预热管道有多根，多根预热管道上端分别与第一集烟室连通，预热管道的下端分别与第二集烟室连通。多根预热管道可以增大烟气与预热水箱内的水的接触面积，提高换热效率。

进一步，所述换热烟道设有多根，换热烟道的两端分别与集烟腔和烟气室连通。多根换热烟道可以增大烟气与主水箱内的水的换热面积，提高换热效率。

进一步，所述热水器本体与主水箱之间设有保温层。保温层的设置能够起到保温的作用，减少主水箱内的热水的热量散失。

附图说明

图1为本发明实施例一中一种节能容积式热水器的纵向剖视图；

图2是实施例一种主水箱的内部俯视图；

图3是实施例二的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：热水器本体1、保温层2、主水箱3、集烟腔4、燃烧装置5、烟气室6、风机7、换热烟道8、出水口9、连通管10、连接管11、进风区12、第一集烟室13、进风孔14、预热水箱15、预热管道16、进水口17、第二集烟室18、排烟口19、进风口20。

实施例基本如附图1所示：一种节能容积式热水器，包括热水器本体1、主水箱3、燃烧装置5和换热烟道8。换热烟道8的数量可以为多根，本实施例中为三根。热水器本体1呈长方体型，热水器本体1中部设有隔板，主水箱3位于热水器本体1内且位于隔板上方。主水箱3上端开有出水口9，燃烧装置5位于主水箱3内的左下端，燃烧装置5外罩有供空气进入的集烟腔4。在主水箱3右下端焊接有烟气室6。如图2所示，换热烟道8呈蛇形状，且换热烟道8的拐角处为直角。三根换热烟道8的左端分别与集烟腔4连通，换热烟道8的右端分别与烟气室6连通。在热水器本体1中部为进风区12，进风区12位于隔板下方，进风区侧壁开设有多个进风孔14，在隔板中部开有进风口20，进风区12通过进风口20与集烟腔4连通。空气通过进风孔14进入到进风区12然后再通过进风口20进入到集烟腔4内供燃烧装置5燃烧。

在热水器本体1内还安装有预热水箱15，预热水箱15位于进风区12下方。本实施例中还包括第一集烟室13、第二集烟室18、连通管10和多根预热管道16。本实施例中，预热管道16的数量为五根。第一集烟室13位于预热水箱15上端，第二集烟室18位于预热水箱下端，连通管10两端分别与烟气室6和第一集烟室13连通，五根预热管道16上端分别与第一集烟室13连通，预热管道16的下端分别与第二集烟室18连通，第二集烟室18与排烟口19连通。五根预热管道16可以增大烟气与预热水箱15内的水的接触面积，提高换热效率，而且预热管道16向下设置有利于冷凝水的排出不至于堵塞预热管道16。本实施例中还包括连接管11，预热水箱15通过连接管11与主水箱3连通。

本方案中还包括风机7，风机7位于烟气室6内。风机7可以使烟气被吸入到换热烟道8及烟气室6内后送入到预热管道16，减少烟气散失而使热量流失，提高了热量的利用率；而且风机7可以使更多的空气进入到集烟腔4内，有助于燃气充分燃烧，充分释放热量。热水器本体1与预热水箱15之间、热水器本体1与主水箱3之间均设有保温层2，保温层2的设置能够起到保温的作用，减少主水箱3以及预热水箱15内的热水的热量散失。

预热管道可以是直管也可以呈蛇形。本实施例中将预热管道16也设置为蛇形结构，这样排出的烟气经过预热管道的时候能够在其拐角处改变流动方向，不仅延长了换热的时间，而且增加了烟气流动的距离，使烟气的热量得到充分的利用、吸收。

具体实施过程如下，进水口17外接冷水，冷水通过进水口17进入到预热水箱15内，并经预热水箱15预热后进入到主水箱3内。在热水器本体1内设置的主水箱3用于储存热水。当需要对主水箱3内的热水进行加热时，启动燃烧装置5，燃烧装置5开始燃烧燃气，外界的空气经过进风孔14进入到进风区12内，并再次通过进风口20进入到集烟腔4内，供燃气的燃烧。进风孔14和进风区12的设置提高了燃气的燃烧利用率，而集烟腔4的设置一方面使集烟腔4四周与换热烟道8连通且通过进风口20与外面空气连通有利于燃气均匀充分燃烧并增加了换热面积，另一方面，燃烧装置5燃烧时通过集烟腔4对水加热，同时产生的高温烟气会被风机7的吸力经过集烟腔4吸到换热烟道8内，这样不会造成高温烟气的散失，进而提高了能源利用率。烟气在主水箱3内经换热烟道8换热后，虽然温度有所降低，但是仍然具有较高的温度。本实施例中设置了预热水箱15，烟气经换热烟道8后进入到预热管道16内，对预热水箱15内的水进行加热。当主水箱3内需要加水时，就可以通过连接管11加入预热水箱15内的水，由于预热水箱15内的水吸收了烟气的余热，使进入主水箱3内的水温升高，从预热水箱15进入主水箱3内的水能够更快的被加热到主水箱3需要的温度，大大缩短了加热的时间，从而有效的节省了能源。

换热烟道8呈蛇形，与现有技术中呈直线的换热烟道相比，一方面增大了换热烟道8在主水箱3内的换热面积，即增大了换热烟道8与主水箱3内的水的接触面积，提高了换热效果；另一方面，也延长了烟气在换热烟道8内流动的时间，也进一步提高了换热效果。另外当烟气在换热烟道8内流通时，每经过一个拐角就改变一次流动方向，并且烟气经过拐角的时候能够与拐角产生碰撞，使靠近换热烟道8管壁的烟气与位于换热烟道8中间位置的烟气产生混合，进而使换热烟道8内的烟气温度均匀，有效的利用了换热烟道8中间位置的烟气温度，提高了热交换率。

实施例二

如图3所示，本实施例与实施例一的区别在于，在换热烟道内设有多个凸起部，所述凸起部靠近集烟腔的一端为弧形，凸起部中部设有通孔。烟气经过凸起部时，可以混合的更加均匀。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种节能容积式热水器，包括热水器本体、主水箱、燃烧装置和换热烟道，所述主水箱位于热水器本体内，所述主水箱设有出水口，所述燃烧装置和换热烟道位于主水箱内，其特征在于：所述燃烧装置外罩有供空气进入的集烟腔；所述换热烟道呈蛇形且换热烟道的拐角为直角，换热烟道一端与集烟腔连通；所述热水器本体下部设有预热水箱，所述预热水箱设有进水口和排烟口；所述预热水箱内设有预热管道，预热管道呈蛇形且预热管道的拐角处为直角；烟气经换热烟道可进入预热管道，所述预热管道与排烟口连通；所述预热水箱与主水箱连通；还包括烟气室，所述烟气室位于主水箱内，所述换热烟道远离集烟腔的一端与烟气室连通，高温烟气经烟气室进入预热管道；还包括第一集烟室、第二集烟室和连通管，所述第一集烟室位于预热水箱上端，所述第二集烟室位于预热水箱下端，所述连通管两端分别与烟气室和第一集烟室连通，所述预热管道两端分别与第一集烟室和第二集烟室连通，所述第二集烟室与排烟口连通。

2.根据权利要求1所述的一种节能容积式热水器，其特征在于：所述热水器本体中部设有进风区，所述进风区侧壁设有多个进风孔，所述进风区与集烟腔连通。

3.根据权利要求2所述的一种节能容积式热水器，其特征在于：还包括风机，所述风机位于烟气室内。

4.根据权利要求1所述的一种节能容积式热水器，其特征在于：所述预热管道有多根，多根预热管道上端分别与第一集烟室连通，预热管道的下端分别与第二集烟室连通。

5.根据权利要求4所述的一种节能容积式热水器，其特征在于：所述换热烟道设有多根，换热烟道的两端分别与集烟腔和烟气室连通。

6.根据权利要求1所述的一种节能容积式热水器，其特征在于：所述热水器本体与主水箱之间设有保温层。