CN220771387U - 冷凝式燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冷凝式燃气热水器，包括：燃烧器、换热组件、冷凝组件、总进水管以及总出水管，燃烧器、换热组件、冷凝组件的内腔依次连通。其中，换热组件包括主换热器，主换热器具有主换热器进水口和主换热器出水口；冷凝组件包括依次串联的冷凝器进水管、冷凝换热器和冷凝器出水管；主换热器进水口、冷凝器进水管和总进水管交汇连接；主换热器出水口、冷凝器出水管和总出水管交汇连接。通过高温烟气依次流经换热组件、冷凝组件，在主换热器内水流与烟气之间的温差大，流入冷凝换热器的烟气也具有更高的温度，既能减少冷凝换热器内冷凝水的产生，又能提高主换热器的换热效率。

Description

冷凝式燃气热水器

技术领域

本申请涉及热水器领域，特别是涉及一种冷凝式燃气热水器。

背景技术

在现有技术中，冷凝燃气热水器与普通燃气热水器相比，增设了冷凝换热器(下称冷凝器)，通过吸收高温烟气的热量而预热冷水。从而提高了热转换效率，节约了燃气费用。冷凝式燃气热水器由于需要利用烟气中的潜热，因而降低了排烟温度，从而产生冷凝水，并且烟气中的酸性气体会溶于冷凝水，从而形成酸性冷凝水，冷凝水过多会对连接冷凝器的进水管产生较为严重的腐蚀。

为了解决产生冷凝水过多的问题，现有的一些冷凝式热水器在原有基础上增设了旁通管，旁通管的两端分别连接热水器的进水管和出水管，这样在进水管的中一部分水会被旁通管分流，导致进入冷凝器和主换热器的水流量变小，而热负荷不变的情况下，水温会升高，从主换热器中流向冷凝器的烟气温度也会更高，因此能减少冷凝水的产生。但是这种冷凝式热水器，由于从进水管流入的冷水会先经过冷凝器，而冷凝器的烟气温度更高，使得流入主换热器的水温也会变高，从而使得主换热器的烟气与水温温差变小，主换热器内的烟气热量得不到有效利用，导致整体换热效率下降。

实用新型内容

本申请所解决的技术问题是要提供一种冷凝式燃气热水器，其既能减少冷凝换热器内冷凝水的产生，又能提高主换热器的换热效率。

上述技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种冷凝式燃气热水器，包括：燃烧器、换热组件、冷凝组件、总进水管以及总出水管，燃烧器、换热组件、冷凝组件的内腔依次连通；

其中，换热组件包括主换热器，主换热器具有主换热器进水口和主换热器出水口；

冷凝组件包括依次串联的冷凝器进水管、冷凝换热器和冷凝器出水管；

主换热器进水口、冷凝器进水管和总进水管交汇连接；

主换热器出水口、冷凝器出水管和总出水管交汇连接。

本申请的冷凝式燃气热水器，与背景技术相比所产生的有益效果：由于所述主换热器进水口、所述冷凝器进水管和所述总进水管交汇连接，所以总进水管的水流会被分流成两个部分，一部分直接流入主换热器，另一部分流入冷凝换热器，与现有技术相比，流入冷凝换热器的水不再经过主换热器，而是直接流向总出水管，因此可以保证流入主换热器的都是未经换热的冷水，从而增大了主换热器内的水流与烟气之间的温差，提高了烟气的热量传递效率，同时，由于流入主换热器的水被分流，导致主换热器内的水流量降低，在同等负荷下，能够升高更高的温度，使流入冷凝换热器的烟气也具有更高的温度，从而能够有效降低冷凝换热器内冷凝水的产生。以上实施，既能减少冷凝换热器内冷凝水的产生，又能提高主换热器的换热效率。另外，由于被冷凝进水管分流的水也会被冷凝换热器换热，而现有技术被旁通管分流的水会直接流向出水管，不会被换热，因此可以进一步提高冷凝式燃气热水器的整体换热效率。

在其中一个实施例中，换热组件还包括主换热器进水管和主换热器出水管，主换热器进水管、主换热器和主换热器出水管依次串联；

主换热器进水管和冷凝器进水管均与总进水管交汇连接，且主换热器进水管和冷凝器进水管并联设置；

主换热器出水管和冷凝器出水管均与总出水管交汇连接，且主换热器出水管和冷凝器出水管并联设置。

在其中一个实施例中，冷凝组件还包括集液箱，集液箱具有容腔以及连通容腔的入口、出口和排水口，冷凝换热器收容于容腔内；

入口与换热组件的排风口连接，入口在竖直方向上的高度高于排水口在竖直方向上的高度，且入口处的轴线方向与竖直方向之间形成一夹角。

在其中一个实施例中，冷凝组件、换热组件、燃烧器自上而下依次布置；

其中，换热组件位于燃烧器的正上方，冷凝组件的正投影落在换热组件外。

在其中一个实施例中，还包括风机，风机连通燃烧器、换热组件、冷凝组件的内腔，且风机位于燃烧器的下游。

在其中一个实施例中，风机位于换热组件与冷凝组件之间，风机的进风口连接换热组件的排风口，风机的出风口连接冷凝组件的入口。

在其中一个实施例中，风机为蜗壳风机，进风口处的气流方向与出风口处的气流方向之间形成一夹角。

在其中一个实施例中，主换热器进水管、冷凝器进水管和总进水管的交汇点靠近主换热器出水口设置。

在其中一个实施例中，总进水管上安装有第一温度传感器及水流量传感器，第一温度传感器和水流量传感器均位于总进水管与冷凝器进水管的交接点上游。

在其中一个实施例中，总出水管上有第二温度传感器，第二温度传感器位于总出水管与冷凝器出水管的交接点下游。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的冷凝式燃气热水器的结构示意图。

图2为本申请一实施例提供的冷凝式燃气热水器的内部结构示意图。

图3为本申请一实施例提供的冷凝式燃气热水器的水流流动示意图。

图4为本申请一实施例提供的冷凝式燃气热水器的气流流动示意图。

图5为本申请一实施例提供的冷凝式燃气热水器的冷凝液流动示意图。

附图标记：

10、总进水管；

11、第一温度传感器；12、水流量传感器；

21、换热组件；22、冷凝组件；23、烟口；

211、主换热器；212、主换热器进水管；213、主换热器出水管；

221、冷凝换热器；222、冷凝器进水管；223、冷凝器出水管；224、排水管；225、集液箱；

30、燃烧器；

31、热源；32、燃气管；

40、总出水管；

41、第二温度传感器；42、三通接头；

50、风机；

51、进风口；52、出风口。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”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，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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“上方”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1示出了本申请一实施例中的冷凝式燃气热水器的结构示意图。本申请的一些实施例提供一种冷凝式燃气热水器，包括：燃烧器30、换热组件21、冷凝组件22以及烟口23，燃烧器30、换热组件21、冷凝组件22的内腔依次连通。结合图2，图2示出了本申请一实施例中的冷凝式燃气热水器的内部结构示意图。燃烧器30包括热源31及燃气管32，燃气管32用于输送燃气，将燃气供给热源31燃烧以生成高温烟气，高温烟气沿气道流经换热组件21、冷凝组件22，高温烟气依次在换热组件21、冷凝组件22进行热交换，最终降温后的烟气从烟口23中排出。

其中，换热组件21包括主换热器211，主换热器211具有主换热器进水口和主换热器出水口，主换热器进水口和主换热器出水口分别连接冷凝式燃气热水器的总进水管10和总出水管40。冷水从总进水管10进入主换热器211，高温烟气将其携带的热能传递到主换热器211内冷水中，使得主换热器211内的水液温度上升。

而由于高温烟气内热能的逐渐流失，使得烟气的温度逐渐下降，进而导致换热组件21内部难以保持在一较高温度环境下时，烟气中的水蒸汽在温度不高的环境下难以维持气态，水蒸汽会冷凝成水珠附着在换热组件21内壁及主换热器211的外壁上。而随着小水珠汇聚成大液滴，附着的大液滴会从换热组件21内壁及主换热器211的外壁滴落。滴落的液滴难以避免地会落在位于主换热器211下方的燃烧器30上。液滴会影响热源31的正常燃烧。同时，烟气中还包含有酸性气体，酸性气体溶于液滴后成为具有腐蚀性的冷凝液，冷凝液受自身重力作用滴落到燃烧器30上后容易腐蚀燃烧器30表面，长此以往将缩短燃烧器30的使用寿命。

在相关燃气热水器中，换热组件21位于燃烧器30的正上方。一方面，由于高温烟气的密度低，使得高温烟气具有向上漂浮的特性，将换热组件21设于燃烧器30的上方，能够利用燃烧器30生成的高温烟气自身特性移动，在不对高温烟气牵引的前提下，高温烟气能够向上漂浮经过换热组件21内的主换热器211。另一方面，将换热组件21设于燃烧器30的正上方时，能够方便热源31的热辐射直接照射到主换热器211上。在高温烟气传递热能的同时热源31也能够直接加热主换热器211内的水体。但是，这也导致了换热组件21内冷凝的液滴受自身重力下落时直接滴落在燃烧器30。

为了解决烟气在换热组件21冷凝的问题，相关的燃气热水器内配置冷凝器，烟气在冷凝器中冷凝，以防止烟气在换热器内冷凝。但是，在实际使用时发现，倘若在换热器的换热效率较高时，烟气温度下降严重，烟气仍然会在换热器内冷凝。而倘若降低换热器的换热效率，将换热器内烟气保持在一较高的温度下，那么为了保证总出水管40内热水温度需要燃烧更多的燃气，导致燃气能源的浪费，造成使用成本增高。

在本方案中，冷凝组件22、换热组件21、燃烧器30自上而下依次布置，以便于烟气能够依靠自身向上浮动的特性，烟气依次经过换热组件21、冷凝组件22。其中，换热组件21位于燃烧器30的正上方，冷凝组件22的正投影落在冷凝组件22外，避免冷凝组件22、换热组件21、燃烧器30的连接口部分重合，使得冷凝组件22内的冷凝液回落到燃烧器30上。

换热组件21位于燃烧器30的正上方为换热组件21的正投影落在燃烧器30内。正投影落为自上而下方向的投影。

进一步地，冷凝组件22包括冷凝换热器221和集液箱225，冷凝换热器221的两水口连接冷凝器进水管222及冷凝器出水管223，使得冷凝器进水管222、冷凝换热器221、冷凝器出水管223依次串联；冷凝器进水管222连接总进水管10，冷凝器出水管223连接总出水管40。

虽然在图中未示出，但是可以理解地，优选地，主换热器进水口、冷凝器进水管222和总进水管10交汇连接，且主换热器出水口、冷凝器出水管223和总出水管40交汇连接。

参阅图3，图3示出了本申请一实施例中的冷凝式燃气热水器的水流流动示意图。换热组件21还包括主换热器进水管212和主换热器出水管213，主换热器进水管212和主换热器出水管213分别与主换热器211的两水口连接，使得主换热器进水管212、主换热器211和主换热器出水管213依次串联。其中，主换热器进水管212和冷凝器进水管222均与总进水管10交汇连接，主换热器进水管212和冷凝器进水管222并联设置，主换热器出水管213和冷凝器出水管223均与总出水管40交汇连接，主换热器出水管213和冷凝器出水管223并联设置。总进水管10的冷水将分别供给主换热器211、冷凝换热器221。同时，主换热器211、冷凝换热器221同时与总出水管40连接，使得在主换热器211、冷凝换热器221内流动的液体最终会在总出水管40内完成汇流。从换热组件21排出的烟气进入到冷凝组件22后，烟气中剩余的热量会传递到冷凝换热器221的水体内，主换热器211、冷凝换热器221的水体最终汇合，从而保证燃气的热效率。示例性的，主换热器进水管212、冷凝器进水管222通过三通接头42与总进水管10交汇。主换热器出水管213、冷凝器出水管223通过另一三通接头42与总出水管40交互。三通接头42靠近主换热器211的主换热器出水口设置，即三通接头42与总出水管40的出水口之间的距离较远，使得主换热器211、冷凝换热器221内的水体能够更快汇合，以便于在汇合水体到达总出水管40的出水口之前有充分的时间和距离来混合。

由于主换热器进水口、冷凝器进水管222和总进水管10交汇连接，所以总进水管10的水流会被分流成两个部分，一部分直接流入主换热器211，另一部分流入冷凝换热器221，与现有技术相比，流入冷凝换热器221的水不再经过主换热器211，而是直接流向总出水管40，因此可以保证流入主换热器211的都是未经换热的冷水，从而增大了主换热器211内的水流与烟气之间的温差，提高了烟气的热量传递效率，同时，由于流入主换热器211的水被分流，导致主换热器211内的水流量降低，在同等负荷下，能够升高更高的温度，使流入冷凝换热器221的烟气也具有更高的温度，从而能够有效降低冷凝换热器221内冷凝水的产生。这样既能减少冷凝换热器221内冷凝水的产生，又能提高主换热器211的换热效率。另外，由于被冷凝器进水管222分流的水也会被冷凝换热器221换热，而现有技术被旁通管分流的水会直接流向出水管，不会被换热，因此可以进一步提高冷凝式燃气热水器的整体换热效率。

其中，预定温度为主换热器211内的水温上升到一定值，主换热器211内的水体与高温烟气的热交换效率降低。而在高温烟气初始温度不变时，主换热器211的水流量降低，将使得高温烟气温度下降幅度更小，进而使得主换热器211内的水温能够上升的温度更高。

在本方案中，通过冷凝换热器221分流了总进水管10中的一部分水流量，减少主换热器211内的流量，以保证换热组件21内烟气的温度，降低水蒸汽在换热组件21发生冷凝的概率。同时，由于换热组件21内烟气的温度高，使得进入冷凝组件22的烟气温度高。由于冷凝组件22的烟气温度与冷凝换热器221内的水温温度差大，冷凝换热器221内的水温上升高，提高了冷凝换热器221的热交换效率。主换热器211的水体和冷凝换热器221的水体汇流，防止燃气热效率下降，保证燃气的热效率。

更具体地，参阅图4，图4示出了本申请一实施例中的冷凝式燃气热水器的气流流动示意图。集液箱225具有中空的容腔。容腔用于收容冷凝换热器221，并且滴落的冷凝液也收集在该容腔内。集液箱225上还具有至少三个开口，至少三个开口均与容腔相连接，三个开口分别为入口、出口、排水口。出口与烟口23连接，在冷凝组件22进行热交换和冷凝后的烟气从烟口23排出。

结合图5，图5示出了本申请一实施例中的冷凝式燃气热水器的冷凝液流动示意图。入口与换热组件21的排风口连接，换热组件21内的烟气能够进入冷凝组件22。排水口用于排出收集在该容腔内的冷凝液，排水口与一排水管224连接，且排水管224的下游端还能够配置有中和装置，冷凝液排入中和装置中和后再正常排放，能够防止污染。其中，入口在竖直方向上的高度高于排水口在竖直方向上的高度，冷凝液滴落后会积聚在该容腔的底部，在竖直方向上，入口高于排水口设置能够及时通过排水口将冷凝液排出，防止积聚在该容腔的冷凝液倒灌进换热组件21与冷凝组件22之间的气流通道内，甚至是冷凝液倒灌回换热组件21。

示例性地，排水口设于集液箱225的底部，出口设于集液箱225的顶部，即排水口、出口上下分布在集液箱225相对的两端。入口设于集液箱225相邻于底部的侧面上。排水管224为直管，排水管224沿竖直方向设置，使得冷凝液能够顺利从排水管224排出。

进一步地，入口处的轴线方向与竖直方向之间形成一夹角。竖直方向为一自上而下的直线方向，入口处的轴线与竖直方向形成夹角为锐角或直角，冷凝液受自重作用力滴落时，冷凝液难以落入入口，并且冷凝液难以倒灌回入口。示例性的，入口处的轴线方向与竖直方向垂直设置。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，该冷凝式燃气热水器还包括风机50，风机50连通燃烧器30、换热组件21、冷凝组件22的内腔，且风机50位于燃烧器30的下游。通过风机50为燃烧器30产生的烟气提供从换热组件21朝向冷凝组件22移动的驱动力，在风机50为烟气提供驱动力时，燃烧器30、换热组件21、冷凝组件22的布局方式将并不仅限于冷凝组件22、换热组件21、燃烧器30自上而下排布，使得冷凝组件22、换热组件21、燃烧器30布局方式更加丰富，便于使冷凝组件22、换热组件21、燃烧器30布局更加合理。其中，风机50位于燃烧器30的下游为：按烟气流动方向上，风机50在燃烧器30下游，即烟气先经过燃烧器30，后经过风机50。

进一步地，风机50位于换热组件21与冷凝组件22之间，风机50的进风口51连接换热组件21的排风口，风机50的出风口52连接冷凝组件22的入口。风机50抽吸换热组件21内烟气，从而提高换热组件21内烟气的流动速度，通过加快换热组件21内烟气的流动速度，使得风机50更快的将烟气送入冷凝组件22，减少烟气在换热组件21与冷凝组件22传输过程中热能扩散出现的损耗。同时，通过风机50能够将换热组件21内冷凝液抽吸出换热组件21，以避免冷凝液滴落到燃烧器30。

示例性的，风机50为蜗壳风机，蜗壳风机的蜗壳状外壳的进风口51和出风口52不在同一直线上，使得进风口51处的气流方向与出风口52处的气流方向之间形成一夹角。

在本申请的一些实施例中，如图2、3所示，总进水管10上安装有第一温度传感器11及水流量传感器12，第一温度传感器11和水流量传感器12均位于总进水管10与冷凝器进水管222的交接点上游。在总进水管10内水体分流前对水温和水流量进行检测，以便于准确地获取该冷凝式燃气热水器工作初始数据。示例性的，第一温度传感器11集成在水流量传感器12上。

同时，总出水管40上有第二温度传感器41，第二温度传感器41位于总出水管40与冷凝器出水管223的交接点下游，且第二温度传感器41位于靠近总出水管40的出水口设置。在主换热器211、冷凝换热器221内的水体汇流后，检测水体温度。而将第二温度传感器41靠近总出水管40的出水口设置，能够保证在主换热器211、冷凝换热器221内的水体充分混合后进行检测，提高检测水温准确性。

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

Claims (10)

1.一种冷凝式燃气热水器，其特征在于，包括：燃烧器(30)、换热组件(21)、冷凝组件(22)、总进水管(10)以及总出水管(40)，所述燃烧器(30)、所述换热组件(21)、所述冷凝组件(22)的内腔依次连通；

其中，所述换热组件(21)包括主换热器(211)，所述主换热器(211)具有主换热器进水口和主换热器出水口；

所述冷凝组件(22)包括依次串联的冷凝器进水管(222)、冷凝换热器(221)和冷凝器出水管(223)；

所述主换热器进水口、所述冷凝器进水管(222)和所述总进水管(10)交汇连接；

所述主换热器出水口、所述冷凝器出水管(223)和所述总出水管(40)交汇连接。

2.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述换热组件(21)还包括主换热器进水管(212)和主换热器出水管(213)，所述主换热器进水管(212)、所述主换热器(211)和所述主换热器出水管(213)依次串联；

所述主换热器进水管(212)和所述冷凝器进水管(222)均与所述总进水管(10)交汇连接，且所述主换热器进水管(212)和所述冷凝器进水管(222)并联设置；

所述主换热器出水管(213)和所述冷凝器出水管(223)均与所述总出水管(40)交汇连接，且所述主换热器出水管(213)和所述冷凝器出水管(223)并联设置。

3.根据权利要求1所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述冷凝组件(22)还包括集液箱(225)，所述集液箱(225)具有容腔以及连通所述容腔的入口、出口和排水口，所述冷凝换热器(221)收容于容腔内；

所述入口与所述换热组件(21)的排风口连接，所述入口在竖直方向上的高度高于所述排水口在竖直方向上的高度，且所述入口处的轴线方向与所述竖直方向之间形成一夹角。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述冷凝组件(22)、所述换热组件(21)、所述燃烧器(30)自上而下依次布置；

其中，所述换热组件(21)位于所述燃烧器(30)的正上方，所述冷凝组件(22)的正投影落在所述换热组件(21)外。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，还包括风机(50)，所述风机(50)连通所述燃烧器(30)、所述换热组件(21)、所述冷凝组件(22)的内腔，且所述风机(50)位于所述燃烧器(30)的下游。

6.根据权利要求5所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述风机(50)位于所述换热组件(21)与所述冷凝组件(22)之间，所述风机(50)的进风口(51)连接所述换热组件(21)的排风口，所述风机(50)的出风口(52)连接所述冷凝组件(22)的入口。

7.根据权利要求6所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述风机(50)为蜗壳风机，所述进风口(51)处的气流方向与所述出风口(52)处的气流方向之间形成一夹角。

8.根据权利要求2所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述主换热器进水管、所述冷凝器进水管(222)和所述总进水管(10)的交汇点靠近所述主换热器出水口设置。

9.根据权利要求8所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述总进水管(10)上安装有第一温度传感器(11)及水流量传感器(12)，所述第一温度传感器(11)和所述水流量传感器(12)均位于所述总进水管(10)与所述冷凝器进水管(222)的交接点上游。

10.根据权利要求8所述的冷凝式燃气热水器，其特征在于，所述总出水管(40)上有第二温度传感器(41)，所述第二温度传感器(41)位于所述总出水管(40)与所述冷凝器出水管(223)的交接点下游。