CN111649479A - 燃烧换热装置、燃气壁挂炉以及燃气热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种燃烧换热装置、燃气壁挂炉以及燃气热水器，其中，该燃烧换热装置包括：控制器；燃烧器，与所述控制器电连接；以及风机，包括风轮和驱动所述风轮转动的电机，所述电机的线圈处设有至少两风速接口，各所述风速接口所对应的线圈匝数不同，各所述风速接口均与所述控制器电连接，所述控制器用以根据所述燃烧器的工作功率选择适配的风速接口导通。本发明技术方案能在避免显著增大燃烧换热装置制造成本的前提下，提高其燃烧负荷调节比(最大负荷与最小负荷之比)。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧换热产品领域，特别涉及一种燃烧换热装置、燃气壁挂炉以及燃气热水器。
背景技术
国家提倡节能减排，近年来对氮化物排放要求提高，如京津等地区都出台了燃气具，锅炉排放的具体标准，氮化物排放4级或5级以上(最高5级70mg/kw*h)。燃气壁挂炉或燃气热水器降低排放的指标主要通过燃烧器的预混，目前的减低氮化物排放的燃烧器主要有全预混燃烧器、浓淡燃烧器和水冷盘管式燃烧器三种，水冷燃烧器作为主要解决方式之一，由于风机的风速固定，而燃烧器的工作功率时时变化，因而两者之间无法有效匹配，以致产生了燃烧负荷调节比(最大负荷/最小负荷)小等缺陷(相较于常规燃烧器)。
目前，为了改善水冷燃烧器的以上缺陷，示例性技术采用配备变频风机的方式，以保证风机的风速与燃烧器的工作功率时时匹配，然而，众所周知，变频风机的制造成本以及控制成本较高，如此，会大大增加燃气壁挂炉或燃气热水器的制造成本。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种燃烧换热装置，旨在解决现有技术中通过变频风机改善水冷燃烧器燃烧负荷调节比小的缺陷，成本过高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的燃烧换热装置，包括：
控制器；
燃烧器，与所述控制器电连接；以及
风机，包括风轮和驱动所述风轮转动的电机，所述电机的线圈处设有至少两风速接口，各所述风速接口所对应的线圈匝数不同，各所述风速接口均与所述控制器电连接，所述控制器用以根据所述燃烧器的工作功率选择适配的风速接口导通。
可选地，各所述风速接口包括低速接口和高速接口，所述低速接口所对应的线圈匝数小于所述高速接口。
可选地，所述控制器的主板设有高速信号端和低速信号端，所述高速信号端用以为所述高速接口提供高速信号，所述低速信号端用以为所述低速接口提供低速信号。
可选地，所述燃烧器具有预设风速切换功率，基于所述燃烧器的工作功率与所述预设风速切换功率的大小关系，所述控制器控制所述低速接口或高速接口导通。
可选地，所述预设风速切换功率包括低速切换功率和高速切换功率，所述低速切换功率大于所述高速切换功率；
基于所述燃烧器的工作功率小于所述低速切换功率，所述控制器控制所述低速接口导通，基于所述燃烧器的工作功率自小于所述低速切换功率增大至大于所述低速切换功率，所述控制器控制所述高速接口导通；
基于所述燃烧器的工作功率大于所述高速切换功率，所述控制器控制所述高速接口导通，基于所述燃烧器的工作功率自大于所述高速切换功率减小至小于所述高速切换功率，所述控制器控制所述低速接口导通。
可选地，所述燃烧换热装置还包括与所述控制器电连接的风压传感器，所述风压传感器用以为所述燃烧换热装置提供风压保护。
可选地，所述风压传感器具有预设低速极限风压值和预设高速极限风压值；
基于所述低速接口导通且所述风压传感器的当前风压值超出所述预设低速极限风压值，所述控制器关闭所述燃烧换热装置；
基于所述高速接口导通且所述风压传感器的当前风压值超出所述预设高速极限风压值，所述控制器关闭所述燃烧换热装置。
可选地，在所述燃烧换热装置的导风路径上，所述燃烧器、风机以及风压传感器依次排布。
本发明还提出一种燃气壁挂炉，包括燃烧换热装置，该燃烧换热装置包括：
控制器；
燃烧器，与所述控制器电连接；以及
风机，包括风轮和驱动所述风轮转动的电机，所述电机的线圈处设有至少两风速接口，各所述风速接口所对应的线圈匝数不同，各所述风速接口均与所述控制器电连接，所述控制器用以根据所述燃烧器的工作功率选择适配的风速接口导通。
本发明还提出一种燃气热水器，包括燃烧换热装置，该燃烧换热装置包括：
控制器；
燃烧器，与所述控制器电连接；以及
风机，包括风轮和驱动所述风轮转动的电机，所述电机的线圈处设有至少两风速接口，各所述风速接口所对应的线圈匝数不同，各所述风速接口均与所述控制器电连接，所述控制器用以根据所述燃烧器的工作功率选择适配的风速接口导通。
本发明技术方案通过于燃烧换热装置风机的电机线圈处设置至少两风速接口，各所述风速接口所对应的线圈匝数不同，改变接入风机驱动电路中的线圈匝数，即可有效改变风机的转速，从而使风机的转速更好地适配燃烧器的工作功率；可以理解，相较于示例性技术中采用变频风机改变风机转速的技术方案，本发明的技术方案设计简单，能有效降低燃烧换热装置整体的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明燃气壁挂炉一实施例的结构示意图；
图2为图1中风机电机的线圈的结构示意图；
图3为图1中燃烧器工作功率与风机风速之间关系的坐标示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 机壳 | 11 | 控制器 |
| 12 | 燃烧器 | 13 | 风机 |
| 131 | 风轮 | 14 | 线圈 |
| 141 | 输入接口 | 142 | 高速接口 |
| 143 | 低速接口 | 15 | 风压传感器 |
| 2 | 燃气供应管路 | 21 | 燃气比例阀 |
| 3 | 采暖供水管路 | 4 | 采暖回水管路 |
| 5 | 生活热水供水管路 | 6 | 生活冷水供水管路 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种燃烧换热装置。应当说明的是，该燃烧换热装置可以应用于燃气壁挂炉、燃气热水器等燃烧换热产品，本发明不限于此。以下以燃气壁挂炉为例，介绍本发明的技术方案：
在本发明实施例中，参照图1和图2，该燃烧换热装置包括：
控制器11；
燃烧器12，与控制器11电连接；以及
风机13，包括风轮131和驱动风轮131转动的电机，电机的线圈14处设有至少两风速接口，各风速接口所对应的线圈14匝数不同，各风速接口均与控制器11电连接，控制器11用以根据燃烧器12的工作功率选择适配的风速接口导通。
参照图1，容易理解的是，燃气壁挂炉包括机壳1、及与机壳1连通的进风管，控制器11、燃烧器12以及风机13均设于机壳1内，且风机13靠近机壳1与进风管的连通口设置，本实施例中，风机13自身配置有嵌套于进风管内并朝外伸出的排烟管，如此，进风管的内周面与排烟管外周面之间的间隙用于进风，而排烟管内用于排烟。例如但不限于，该燃烧器12为工作功率变化较大的水冷燃烧器12，燃气壁挂炉还包括与水冷燃烧器12配套的燃气供应管路2、采暖供水管路3、采暖回水管路4、生活冷水供水管路6、生活热水供水管路5、循环泵、主换热器、板式换热器、三通阀等；可以理解，燃气供应管路2与燃烧器12相连，且设置有用以调节燃烧器12处燃气量的燃气比例阀21。在供暖循环水系统中，循环水由采暖回水管路4流入燃气壁挂炉，在经过循环泵后，循环水杯送至燃烧器12中的盘管与火焰根部温度换热，换热后流至主换热器进行加热，根据供暖/热水需求，三通阀切换连接不同通道，若需要供暖时，循环水直接通过采暖供水管路3流出壁挂炉，若需要热水时，循环热水流进板式换热器中，与接入板式换热器中的生活冷水供暖管路6换热。为了避免各管路在接入机壳1的过程中与进风管产生干涉，本实施例中，燃气供应管路2、采暖回水管路4、采暖供水管路3、生活热水供水管路5、生活冷水供水管路6均设于机壳1上远离进风管的一侧，通常地，进风管设于机壳1的顶部，则燃气供应管路2、采暖回水管路4、采暖供水管路3、生活热水供水管路5、生活冷水供水管路6均通过机壳1底部接入；当然，于其他实施例中，各燃气、供水管路还可按照其他方式接入机壳1内，本设计不限于此。
参照图2，可以理解，风速接口指代线圈14的输出接口，当然线圈14还具有与输入接口141；本发明的燃气壁挂炉按照启动功率开启后，控制器11根据外部设备热水/采暖需求计算出当前所需工作功率，并根据该工作功率调节燃气比例阀21，控制提供给燃烧器12的燃气量，燃烧器12开始燃烧，同时，控制器11还根据该工作功率选择风机13的电机线圈14上适配的风速接口导通，以接入不同匝数的线圈14，改变风机13的转速，使风机13的转速与燃烧器12的工作功率相匹配，而由于供暖循环水系统中循环水水温的变化，燃烧器12后续的功率也会发生变化，控制器11还会时时根据燃烧器12的工作功率选择与之相匹配的风速接口导通，如此，有效解决燃烧器12的烟气CO超标、不易点火等问题。本发明的技术方案相当于增大了风机13的风速范围，在最大风速一定的情况下(整个线圈14全部导通)，相当于减小了最小风速，而通过上述分析可知，风机13的风速与燃烧器12的工作功率可以理解为呈正相关，则本发明的技术方案相当于减小了燃烧器12能达到的最小功率，在燃烧器12能达到的最大功率不变的情况下，增大了燃烧换热装置的燃烧负荷调节比(最大功率/最小功率)。
本发明技术方案通过于燃烧换热装置风机13的电机线圈14处设置至少两风速接口，各风速接口所对应的线圈14匝数不同，改变接入风机13驱动电路中的线圈14匝数，即可有效改变风机13的转速，从而使风机13的转速更好地适配燃烧器12的工作功率；可以理解，相较于示例性技术中采用变频风机13改变风机13转速的技术方案，本发明的技术方案设计简单，能有效降低燃烧换热装置整体的制造成本。
参照图2，本实施例中，各风速接口包括低速接口143和高速接口142，低速接口143所对应的线圈14匝数小于高速接口142。可以理解，如此设置，仅需在电机的线圈14处额外设置一接口，避免将电机设计的过于复杂，以致燃烧换热装置的整体成本过高。应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，为了使风速更好地适配燃烧器12的工作功率，也可将风机13的风速划分为更多区间，即设置二个以上的风速接口。
本实施例中，控制器11的主板设有高速信号端和低速信号端，高速信号端用以为高速接口142提供高速信号，低速信号端用以为低速接口143提供低速信号。可以理解，当燃烧器12的工作功率较大时，主板导通高速接口142，高速信号端根据设定的逻辑为风机13提供高风速，而当燃烧器12的工作功率较小时，主板导通低速接口143，低速信号端根据设定的逻辑为风机13提供低风速。需要说明的是，本设计不限于此，风机13的高速接口142和低速接口143也可共用一信号端，而仅通过线圈14的匝数不同，改变风机13的风速。
参照图3，进一步地，燃烧器12具有预设风速切换功率，基于燃烧器12的工作功率与预设风速切换功率的大小关系，控制器11控制低速接口143或高速接口142导通。应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，还可通过其他方式实现低速接口143和高速接口142的切换。具体地，预设风速切换功率包括低速切换功率Q1((最大功率-最小功率)*设定百分比1+最小功率)和高速切换功率Q2((最大功率-最小功率)*设定百分比2+最小功率)，低速切换功率Q1大于高速切换功率Q2；基于燃烧器12的工作功率Q小于低速切换功率Q1，控制器11控制低速接口143导通，基于燃烧器12的工作功率Q自小于低速切换功率Q1增大至大于低速切换功率Q1，控制器11控制高速接口142导通；基于燃烧器12的工作功率Q大于高速切换功率Q2，控制器11控制高速接口142导通，基于燃烧器12的工作功率Q自大于高速切换功率Q2减小至小于高速切换功率Q2，控制器11控制低速接口143导通；容易理解的是，该Q1和Q2值由燃气壁挂炉工作时产生的烟气量所决定，可以理解，如此设置，决定风机13高速运行的工作功率范围与决定风机13低速运行的工作功率范围部分重合，有利于避免在燃气壁挂炉的工作过程中，风机13反复切换风速，降低主板与风机13之间的控制成本。应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，预设风速切换功率设置为Q3，基于燃烧器12的工作功率Q小于Q3，控制器11控制低速接口143导通，基于燃烧器12的工作功率Q大于Q3，控制器11控制高速接口142导通。
参照图1，为了对燃气壁挂炉进行有效的风压保护，常规的燃气壁挂炉中往往还设有风压开关，风压开关的原理是基于设置位置处的风压机械式的驱动开关开启或关闭(燃气壁挂炉正常工作时，风压开关开启，燃气壁挂炉出现烟道故障时，风压开关关闭，以使燃气壁挂炉停止工作)，本实施例中，由于风机13的风速范围增大，以致风压的量程范围增大，仍使用风压开关进行风压保护，易发生误报的现象，因此，本发明燃气壁挂炉的机壳1内还设有与控制器11电连接的风压传感器15，风压传感器15将检测的风压值转换为对应的风压信号传输给控制器11，并在风压信号大于控制器11内设的预设信号时，使燃气壁挂炉停止工作。另外，本实施例中，在燃烧换热装置的导风路径上，燃烧器12、风机13以及风压传感器15依次排布，具体地，从进风管与排烟管之间形成的通道进入的空气，因风机13抽力，通过燃烧器12燃烧，再由排烟管排出。风压传感器15一端检测风机13内部一点处的压力，另一端可以检测风机13内部另一点压力作为压差，或者检测风机13外部压力作为压差；应当说明的是，虽然图1中风压传感器15设置在靠近机壳与进风管的连通口处，但是其检测部延伸至风机13处，以检测风机13处的风压。
进一步地，风压传感器15具有预设低速极限风压值和预设高速极限风压值；基于低速接口143导通且风压传感器15的当前风压值P超出预设低速极限风压值，控制器11关闭燃烧换热装置；基于高速接口142导通且风压传感器15的当前风压值P超出预设高速极限风压值，控制器11关闭燃烧换热装置。可以理解，预设低速极限风压值包括预设低速最大风压值P1和预设低速最小风压值P2，预设高速极限风压值包括预设高速最大风压值P3和预设高速最小风压值P4，即风机13处于低速状态时，当前风压值P应该处于P1至P2之间，而当风机13处于高速状态时，当前风压值P应该处于P3至P4之间；可以理解，风压传感器15的风压检测也是分区间的，对于风机13的低速区间，风压传感器15检测的当前风压值在大于P1后，控制器11即控制燃气壁挂炉停止工作，而对于风机13的高速区间，风压传感器15检测的当前风压值在大于P4后，控制器11即控制燃气壁挂炉停止工作。需要说明的是，在进行风压传感器15的取值测试时，无论是风机13在低速运行状态还是高速运行状态下，都应避免烟气CO超标，因而还需对排烟管降电压，测试烟气CO超标前的风压值P5，使任意风机13状态下的当前风压值P均应该大于测试烟气CO超标前的风压值P5。
本发明还提出一种燃气热水器，该燃气热水器包括燃烧换热装置，该燃烧换热装置的具体结构参照上述实施例，由于本燃气热水器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种燃烧换热装置，其特征在于，包括：
控制器；
燃烧器，与所述控制器电连接；以及
风机，包括风轮和驱动所述风轮转动的电机，所述电机的线圈处设有至少两风速接口，各所述风速接口所对应的线圈匝数不同，各所述风速接口均与所述控制器电连接，所述控制器用以根据所述燃烧器的工作功率选择适配的风速接口导通。
2.如权利要求1所述的燃烧换热装置，其特征在于，各所述风速接口包括低速接口和高速接口，所述低速接口所对应的线圈匝数小于所述高速接口。
3.如权利要求2所述的燃烧换热装置，其特征在于，所述控制器的主板设有高速信号端和低速信号端，所述高速信号端用以为所述高速接口提供高速信号，所述低速信号端用以为所述低速接口提供低速信号。
4.如权利要求2所述的燃烧换热装置，其特征在于，所述燃烧器具有预设风速切换功率，基于所述燃烧器的工作功率与所述预设风速切换功率的大小关系，所述控制器控制所述低速接口或高速接口导通。
5.如权利要求4所述的燃烧换热装置，其特征在于，所述预设风速切换功率包括低速切换功率和高速切换功率，所述低速切换功率大于所述高速切换功率；
基于所述燃烧器的工作功率小于所述低速切换功率，所述控制器控制所述低速接口导通，基于所述燃烧器的工作功率自小于所述低速切换功率增大至大于所述低速切换功率，所述控制器控制所述高速接口导通；
基于所述燃烧器的工作功率大于所述高速切换功率，所述控制器控制所述高速接口导通，基于所述燃烧器的工作功率自大于所述高速切换功率减小至小于所述高速切换功率，所述控制器控制所述低速接口导通。
6.如权利要求1至5任意一项所述的燃烧换热装置，其特征在于，所述燃烧换热装置还包括与所述控制器电连接的风压传感器，所述风压传感器用以为所述燃烧换热装置提供风压保护。
7.如权利要求6所述的燃烧换热装置，其特征在于，所述风压传感器具有预设低速极限风压值和预设高速极限风压值；
基于所述低速接口导通且所述风压传感器的当前风压值超出所述预设低速极限风压值，所述控制器关闭所述燃烧换热装置；
基于所述高速接口导通且所述风压传感器的当前风压值超出所述预设高速极限风压值，所述控制器关闭所述燃烧换热装置。
8.如权利要求6所述的燃烧换热装置，其特征在于，在所述燃烧换热装置的导风路径上，所述燃烧器、风机以及风压传感器依次排布。
9.一种燃气壁挂炉，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的燃烧换热装置。
10.一种燃气热水器，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的燃烧换热装置。
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|---|---|---|---|---|
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| CN104807067A (zh) * | 2014-01-24 | 2015-07-29 | 樱花卫厨（中国）股份有限公司 | 卫浴采暖设备中燃烧系统和风机的智能控制方法 |
| CN107328017A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-11-07 | 苏州贝艾尔净化科技有限公司 | 新风系统进风档位差异化控制方法 |
| CN108626781A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-10-09 | 万家乐热能科技有限公司 | 一种大功率燃气采暖热水炉控制系统及控制方法 |
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-
2019
- 2019-03-04 CN CN201910162934.8A patent/CN111649479A/zh active Pending
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