CN212299067U - 一种炉灶余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及节能灶具领域，公开了一种炉灶余热回收系统，利用循环水从炉灶内回收利用余热，包括设置在炉灶内收集余热的取热装置，以及与取热装置连接用于储存热能并供人使用的蓄热装置；还包括监测控制系统，所述监测控制系统包括监测取热装置温度的温控探头和温控器，所述温控器控制取热装置动作。本申请将取热装置直接设置在炉灶内，从最靠近热源的位置回收余热，提高回收率，且使用监测控制系统控制取热装置的工作，实现智能化的监测和控制。

Description

一种炉灶余热回收系统

技术领域

本申请涉及节能灶具领域，具体涉及一种炉灶余热回收系统。

背景技术

炉灶在使用过程中，炉膛内燃烧时产生的热能中有一部分以热辐射等形式损失，特别是农村用柴火灶，由于热源集中度低，大部分热能被浪费。为了节能环保，提高热能利用率，需要专门回收炉灶余热的装置，现有的余热回收系统往往是从烟道收集烟气中的余热来实现余热回收的目的，回收效率低，没有从根本回收处理余热，因此，需要能直接从炉膛内回收余热的装置。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的热能浪费以及从烟道回收热能不够充分的问题，本申请提供一种炉灶余热回收系统。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种炉灶余热回收系统，利用循环水从炉灶内回收利用余热，包括设置在炉灶内收集余热的取热装置，以及与取热装置连接用于储存热能并供人使用的蓄热装置；还包括监测控制系统，所述监测控制系统包括监测取热装置温度的温控探头和温控器，所述温控器控制取热装置动作。

现有技术中的炉灶余热回收主要从烟道中的烟气中交换热能，热交换效率低，且从炉灶内损失的余热依然没被回收，热能浪费的现象依然存在。本方案使用取热装置直接从炉灶内部回收余热，在最靠近热源的位置将未被炊具利用的热能回收，实现回收率的最大化。取热装置将回收的热能传递到蓄热装置，蓄热装置储存热能便于取用。

此外，本方案中使用监测控制系统实现对余热回收系统的智能控制，减少人为干预，优化使用感。具体的，通过温控探头检测温度的方式来确认是否有余热需要被回收，当需要取热装置工作时，温控器控制取热装置工作，本方案中包括但不仅限于使用温控探头和温控器，使用温度传感器和单片机等其他元件同样能实现工作状态的监测和控制。

进一步的，所述取热装置包括沿炉灶内壁弯折盘绕设置的取热管，所述取热管内有循环水流收集炉灶内余热；所述温控探头设在取热管的出水段，所述取热管的入水段设有使水在取热管内流动的循环泵，所述温控器连接循环泵控制循环泵启停。

本方案使用水作为取热介质，将取热装置设置成在炉灶内的取热管，取热管弯折盘绕能增加水流在炉灶内的行程，水流与炉灶内的余热之间充分进行热交换。此外，取热管贴合炉灶内壁设置，避免取热管影响炊具受热。

取热管上的循环泵的启停控制了取热装置的工作状态，循环泵启动，则水在取热管内流动，循环泵停止，则取热管中没有流动水，而循环泵与温控器连接，使温控探头、温控器和循环泵形成完整的控制路线，循环泵根据温控探头的探测结果动作。达到自动控制的效果，有效减少人为干预，优化使用体验。

值得说明的是，本方案中的温控器和循环泵连接，通过温控器来控制循环泵的启停，而现有温控器既可以实现全自动控制，同时也具有手动控制的功能，便于使用者在有其他需求的时候手动控制取热装置动作，例如，温控探头探测到取热管上温度降低时，循环泵受自动控制停止，但实际炉灶内还有余热时，使用者可以启动循环泵使其继续回收余热，直到余热回收过程结束后手动关闭循环泵。

进一步的，所述取热管依次分为可拆卸连接固定的入水段、位于炉灶内的取热段和出水段，所述取热段为多个并列连接到入水段和出水段的管道。本方案将取热管分为可拆卸连接的三个部分，使取热管不仅便于拆卸进行更换损坏的部分，同时取热管中位于炉灶内的取热段为多个并列管道，则入水段和出水段为与取热段配合的分流管的形状，这种形式使水流从入水段进入取热段时会由于分流降低流速，适当延长水在炉灶内保留时间，充分回收炉灶内的余热。

进一步的，所述蓄热装置包括用于储存水的保温桶，所述取热管的出水一端连接保温桶；所述监测控制系统还包括分别监测保温桶内水位和水温的水位传感器和温度传感器，以及与水位传感器和温度传感器连接并控制进入余热回收系统水量的微控制单元。

取热管的出水端连接保温桶，使与炉灶内余热产生热交换之后的水直接进入保温桶，保温桶储存热水便于使用者取用。为了实现智能化的控制，设置传感器监测保温桶内的水位和水温，控制单元根据监测结果控制水量。相比较的，现有余热回收系统通过人为检查保温桶的水位和水温来控制水量，不仅精确度低，且无法做到随时监测，获取信息不方便。本方案中的传感器实现了对保温桶的实时监测，且监测结果精确可靠。

进一步的，所述取热管的入水一端连接保温桶，所述保温桶上还连接有用于向保温桶内注入冷水的进水管以及将保温桶内热水排出作生活用水的排水管。

本方案将取热管的出水端和入水端都连接到保温桶，使水在保温桶与取热管之间形成内循环，避免保温桶的容量不足以容纳进入余热回收系统中的水。具体的，当取热管的入水端与外部供水连接时，若炉灶的使用时间较长，则不断有冷水进入取热管，回收余热后排入到保温桶中，保温桶有容量不足的风险，且冷水只在炉灶内经过一次，温度升高幅度较低。而本方案使水在保温桶和取热管之间反复循环，不仅受到保温桶容量限制的影响较小，还能使水充分与炉灶内产生热交换，温度提升幅度大。

进一步的，所述进水管上设有与微控制单元连接的电磁阀。本方案通过控制电磁阀来控制进入余热回收系统的水流，电磁阀是控制流体的自动化基础元件，本方案中的电磁阀与微控制单元连接，受微控制单元的控制，使得电磁阀能根据温度传感器和水位传感器的监测结果受微孔单元控制开闭，实现智能化控制。使用不同种类的电磁阀能实现不同的控制效果，例如：单向电磁阀能实现水流通路的开闭控制，流量控制阀能控制水流速度等。

进一步的，所述进水管上设有前置过滤器，所述取热管的出水段设有后置过滤器。前置过滤器对进入余热回收系统的水进行过滤，根据现有的过滤器，可以滤除水中细小的沙粒、余氯等，防止余热回收系统中水中的杂质较多，长时间使用后形成水垢影响或堵塞管路。后置过滤器对经过炉灶加热后的水进行二次过滤，不仅能解决前置过滤器过滤不充分的问题，还能使保温桶内待使用的热水更加洁净。

进一步的，所述排水管上设有增压泵和第一开关。

进一步的，所述取热管的入水段和出水段管道上分别设有第二开关和第三开关。在炉灶未产生余热时，使用第二开关和第三开关关闭水流进入取热管的通路能避免保温桶中的水通过取热管散发热能，造成能量损耗

进一步的，所述微控制单元连接显示器。通过显示器显示温度传感器和水位传感器测得保温桶内的水温和水位，便于使用者掌握实时信息，并在需要手动控制时，便于根据显示结果进行控制动作。

本申请的有益效果是：

(1)将取热装置直接设置在炉灶内，从最靠近热源的位置回收余热，提高余热回收率。

(2)使用监测控制系统控制取热装置的工作，实现智能化的监测和控制。

(3)将水用作热能存储介质，水的比热容高，储热效果好，且加热后的水可以直接作为生活用水使用，便捷度较高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请中取热管在炉灶中的示意图；

图2是本申请的整体示意图；

图3是本申请中监测控制系统的原理框图；

图中：1-炉灶；2-取热管；3-循环泵；4-温控探头；5-温控器；6-保温桶；7-电磁阀；8-进水管；9-增压泵；10-排水管；11-水位传感器；12-温度传感器；13-控制箱。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

实施例1：

一种炉灶余热回收系统，利用循环水从炉灶1内回收利用余热，包括设置在炉灶1内收集余热的取热装置，以及与取热装置连接用于储存热能并供人使用的蓄热装置；还包括监测控制系统，所述监测控制系统包括监测取热装置温度的温控探头4和温控器5，所述温控器5控制取热装置动作。

工作原理如下：

炉灶1内设置的取热装置进行余热的回收，蓄热装置对回收的热能进行储存便于利用。温控探头4实时监测取热装置的温度，即监测取热装置的工作状态，当探测到温度较高时，温控器5控制取热装置开始回收余热；当温度较低时，温控器5控制取热装置停止工作，避免取热装置持续工作造成额外的电能浪费。

值得说明的是，水仅仅是作为储存热能的一种介质，在灶具领域，是常用的且成本较低的蓄热介质，除水之外，还有多种蓄热介质，如相变材料和蒸汽等。取热装置回收余热则需要一种介质与炉灶1产生的热能进行热交换，例如辐射换热器，辐射换热器可以收集炉灶1内的余热，然后将其用于加热水，使热能得以保存，辐射换热器的空间结构较为简洁，不会占用炉灶1内过多空间，且热交换效率高，释热率高。取热装置还可以直接用水作为与炉灶1进行热交换的介质，例如在炉灶1内设置水管，管内的水直接与余热进行热交换，这种方法能直接将热交换后被加热的水直接投入使用，更加方便快捷。

值得说明的是，温控探头4作为传感器仅仅能探测取热装置的温度，温控探头4的设置位置和温控器5型号或功能的选择决定监测控制系统的功能。例如：当温控探头4设置在取热装置上靠近炉灶1的位置时，探测到的温度不仅是取热装置的温度，其探测结果还能反应出炉灶1的温度，使用全自动控制温控器5来控制取热装置的工作状态，能实现监测控制系统对取热装置的全自动控制。若温控探头4设置在取热装置上远离炉灶1的位置，则温控探头4的探测结果更接近取热装置内水的温度，反映的是取热装置的实时工作状态，则当开始使用炉灶1时，若取热装置内没有水或水温较低，温控探头4无法触发温控器5，则无法自动启动取热装置开始工作，需要人工控制启动取热装置。

实施例2:

本实施例在实施例1的基础上，对取热装置进行了进一步的优化与限定。

如图1所示，所述取热装置包括沿炉灶1内壁弯折盘绕设置的取热管2，所述取热管2内有循环水流用以收集炉灶1内余热；所述温控探头4设在取热管2的出水段，所述取热管2的入水段设有使水在取热管2内流动的循环泵3，所述温控器5连接循环泵3控制循环泵3启停。

工作原理如下：

冷水从取热管2的入水一端进入，流经取热管2在炉灶1内的一段时，与炉灶1内部产生热交换，回收炉灶1内没有被炊具利用的热能。取热管2上的循环泵3能提供压力使水足以在取热管2中流动，当温控探头4探测到取热管2上温度较高时，温控器5控制循环泵3启动，使水在取热管2中流动，与炉灶1内部产生热交换的同时加快热交换效率；当温控探头4探测到取热管2上温度过低时，温控器5控制循环泵3停止。

值得说明的是，取热管2沿炉灶1内壁弯折盘绕设置，使取热管2在炉灶1内的长度尽可能的长，一方面能增大回收余热时，在炉灶1内部流通的水的体积，另一方面能延长水在炉灶1内流通行程。图1示意的炉灶1是农村用柴火灶，取热管2为了配合排烟孔和加柴孔设置为轴向弯折贴合在炉灶1内壁上的形状。炉灶1和取热管2包括但不仅限于如图所示形状，当炉灶1为燃气灶时，取热管2还可以设置为径向盘绕成圆形的结构贴合炉灶1内侧壁。

值得说明的是，温控探头4和温控器5都是现有容易获取的元件，本申请中的温控探头4优选更适用于热水管的磁性温控探头4，温控器5可选择如型号为SM5-LCD等既能自动控制又能手动控制的温控器5。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上，提供另一种取热管的结构。

取热管2分为入水段、在炉灶1内的取热段和出水段三部分，三部分之间可以拆卸安装，便于更换损坏的管道。入水段和出水段均从炉灶侧面插入到炉灶中，且入水段和出水段均设置为分流管的形状，炉灶1内的取热段设置为多个管道并列与入水段和出水段连接的形式，取热段通过金属贴片可拆卸固定在炉灶内壁上或直接卡入在炉灶内壁中。当取热管2在炉灶1内设置为并列形式时，水流从入水段进入取热段时会由于分流降低流速，可以使水在炉灶1内保留时间延长，充分回收热能。

与此同时，循环泵3还可以设置为脉冲式泵水的形式，既能使水压足够保持水流在取热管2中流动，又能有效控制水在炉灶1内的保留时间，使水流在取热管2内充分回收热能后，即排出到蓄热装置中。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上，对蓄热装置进行了进一步的优化与限定。

所述蓄热装置包括用于储存水的保温桶6，所述取热管2的出水一端连接保温桶6；所述监测控制系统还包括分别监测保温桶6内水位和水温的水位传感器11和温度传感器12，以及与水位传感器11和温度传感器12连接并控制进入余热回收系统水量的微控制单元。

工作原理如下：

冷水流经在炉灶1内的取热管2一段时，与炉灶1内的热能产生热交换，使冷水被加热后从出水段直接流入保温桶6，使热水被储存在保温桶6中。保温桶6充当蓄热装置的功能，收集储存热水，保温桶6上连接的排水管10便于使用者取用保温桶6中的热水。同时，保温桶6内的水位传感器11实时监测保温桶6内的液位，当保温桶6内水位较高时，则不再让水进入余热回收系统中，避免水量超过保温桶6的容量造成溢出浪费，同时，水位传感器11的设置可以避免人为的监测，优化使用体验。

值得说明的是，在本申请中，水通过取热管2的入水一端进入余热回收系统，取热管1内有循环水流经过，产生循环水流的方式有多种，例如：取热管2的入水端可直接连接冷水输入端，冷水进入取热管2后完成热交换过程，然后以热水的形式排入到保温桶6中，在保温桶6和取热管2的入水一段设置连通管道，使从取热管2留出到保温桶6中的水能重新进入取热管2，再次与炉灶余热发生热交换。

值得说明的是，温度传感器12和水位传感器11的设置均是为了减少使用者手动检测的工作，优化使用体验。申请人提供一种方案，如选择T10R-PT温度传感器和SIN-P260水位传感器，微控制单元选择STM32F103C8T6微控制器。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上，对本申请中的管道设计进行了进一步的优化与限定，提出了另一种在取热管2中形成循环水流的管道设置方式。

如图2所示，所述取热管2的入水一端连接保温桶6，所述保温桶6上还连接有用于向保温桶6内注入冷水的进水管8以及将保温桶6内热水排出作生活用水的排水管10。所述进水管8上设有与微控制单元连接的电磁阀7，所述微控制单元连接显示器。

工作原理如下：

本实施例中冷水先通过进水管8注入到保温桶6中，取热管2的入水端和出水端均与保温桶6连接，使水在通过排水管10排出之前，始终在保温桶6与取热管2之间循环。此外，进水管8上的电磁阀7控制水流进入保温桶6的通路，配合水位传感器11，当水位传感器11探测到保温桶6内水位较低时，微控制单元打开电磁阀7，使冷水注入保温桶6，水位逐渐升高到达预设水位时，微控制单元关闭电磁阀7。需要说明的是，图2中的虚线表示监测控制系统中各元件之间的接线示意。

值得说明的是，微控制单元与显示器连接，显示器显示温度传感器12和水位传感器11的实施监测结果，便于使用者掌握保温桶6内水位和水温的信息。此外，还可以设置控制箱13，将显示器安装在控制箱13上，控制箱13上加入手动控制微控制单元动作的模块，让使用者可以手动控制电磁阀7的开闭。例如，当使用者在短期内用水量较小，而保温桶6的容量相对较大时，在不改变微控制单元参数的情况下，在将水注入保温桶6的过程中，使用者可以观察到水位升高到合适位置时手动关闭电磁阀7。此外，如图3所示，温控器5还可以连接显示器，使取热装置的温度也一同展示在显示器上，便于使用者读取全部信息。

实施例6：

本实施例在实施例4的基础上，加入了过滤器，对管道进行了进一步的优化。

所述进水管8上设有前置过滤器，所述取热管2的出水段设有后置过滤器。

前置过滤器对进入余热回收系统的水进行过滤，主要过滤对象为水中的沙粒、余氯等杂质，避免在余热回收系统的管道中形成水垢，堵塞管道或影响换热效率。后置过滤器进一步过滤吸收水中的杂质，保证使用者从保温桶6取用的水足够洁净。

值得说明的是，当本申请用在农村的柴火灶中时，农村用水除了自来水以外，还有一部分使用就近取用的地下水等，前置过滤器能有效过滤掉水中的大量沙粒和其他杂质，在本申请中更为必要。

实施例7：

本实施例在上述实施例的基础上，进行了进一步的优化与限定。

所述排水管10上设有增压泵9和第一开关。所述取热管2的入水段和出水段管道上分别设有第二开关和第三开关。

排水管10是使用者直接取用保温桶中温水的途径，在排水管10上设置增压泵9适用于排水管10较长的情况，使水压足够将水运送到出口端。取热管2上的第二开关和第三开关便于使用者手动控制水流进出取热管。值得说明的是，当取热管2正在使用时，第二开关和第三开关均处于开启状态。在不使用本申请时，使用第二开关和第三开关关闭水流进入取热管的通路能避免保温桶中的水通过取热管散发热能，造成能量损耗。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种炉灶余热回收系统，利用循环水从炉灶(1)内回收利用余热，其特征在于：包括设置在炉灶(1)内收集余热的取热装置，以及与取热装置连接用于储存热能并供人使用的蓄热装置；

还包括监测控制系统，所述监测控制系统包括监测取热装置温度的温控探头(4)和温控器(5)，所述温控器(5)控制取热装置动作。

2.根据权利要求1所述的一种炉灶余热回收系统，其特征在于：所述取热装置包括沿炉灶(1)内壁弯折盘绕设置的取热管(2)，所述取热管(2)内有循环水流用以收集炉灶(1)内余热；所述温控探头(4)设在取热管(2)的出水段，所述取热管(2)的入水段设有使水在取热管(2)内流动的循环泵(3)，所述温控器(5)连接循环泵(3)控制循环泵(3)启停。

3.根据权利要求2所述的一种炉灶余热回收系统，其特征在于：所述蓄热装置包括用于储存水的保温桶(6)，所述取热管(2)的出水一端连接保温桶(6)；

所述监测控制系统还包括分别监测保温桶(6)内水位和水温的水位传感器(11)和温度传感器(12)，以及与水位传感器(11)和温度传感器(12)连接并控制进入余热回收系统水量的微控制单元。

4.根据权利要求2所述的一种炉灶余热回收系统，其特征在于：所述取热管(2)依次分为可拆卸连接固定的入水段、位于炉灶(1)内的取热段和出水段，所述取热段为多个并列连接到入水段和出水段的管道。

5.根据权利要求3或4任一项所述的一种炉灶余热回收系统，其特征在于：所述取热管(2)的入水一端连接保温桶(6)，所述保温桶(6)上还连接有用于向保温桶(6)内注入冷水的进水管(8)以及将保温桶(6)内热水排出作生活用水的排水管(10)。

6.根据权利要求5所述的一种炉灶余热回收系统，其特征在于：所述进水管(8)上设有与微控制单元连接的电磁阀(7)。

7.根据权利要求5所述的一种炉灶余热回收系统，其特征在于：所述进水管(8)上设有前置过滤器，所述取热管(2)的出水段设有后置过滤器。

8.根据权利要求5所述的一种炉灶余热回收系统，其特征在于：所述排水管(10)上设有增压泵(9)和第一开关。

9.根据权利要求5所述的一种炉灶余热回收系统，其特征在于：所述取热管(2)的入水段和出水段管道上分别设有第二开关和第三开关。

10.根据权利要求3所述的一种炉灶余热回收系统，其特征在于：所述微控制单元连接显示器。

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