燃气热水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及燃气热水器技术领域，具体而言，涉及一种燃气热水器和用于燃气热水器的控制方法。

背景技术

燃气热水器采用的燃烧方式主要为有焰燃烧，即，燃气和空气在燃烧装置中不预先进行混合，而是分别将它们送进燃烧室中，并在其中边混合边燃烧，这种燃烧产生的火焰较长，并有鲜明的轮廓。有焰燃烧属于扩散燃烧，由于其活化能较高、燃烧速度慢、燃烧不完全，导致热效率下降。此外，有焰燃烧火焰的气体辐射量较小，以对流换热为主要传热方式，能源利用率较低。在有焰燃烧方式下，由于燃烧的不同部位与空气接触的差异，导致燃烧的完全程度和温度也不同，例如，高温区由于温度高而导致空气中的氧气和氮气反应生成NOx污染物；低温区由于燃烧不完全而产生CO、碳氢化合物和焦油等有害物质。

总而言之，有焰燃烧方式不仅能源利用率不高，而且燃烧过程所排放的污染物较多，是造成雾霾天气频发的主要原因之一。为此，出现了催化燃烧方式，避免了火焰燃烧的缺点，降低了污染物的排放，具有起燃温度低、能耗低和燃烧稳定等优势，被认为是理想的燃烧方式。

催化燃烧是燃料在催化剂表面进行的完全氧化反应。在催化燃烧反应过程中，反应物在催化剂表面形成低能量的表面自由基，生成振动激发态产物，并以红外辐射方式释放出能量；在反应完全进行的同时，通过催化剂的选择性来有效地抑制生成有毒有害物质的副反应发生，基本上不产生或很少产生NOx、CO和HC等污染物。催化燃烧应用于燃气热水器时，主要是将燃烧反应控制在火孔内催化剂表面进行(由表面自由基引发),燃烧时可达到完全无火焰燃烧状态。

相关技术中的无焰燃烧燃气热水器属于中温催化燃烧,燃烧温度为600℃-1000℃,催化燃烧器的温度等于其燃烧温度。当燃气热水器关闭、停止燃气供给时，催化燃烧器的温度依然较高，不仅浪费能源，而且影响催化器以及热水器其他零部件的寿命，还使得热水器的停水温升高，影响用户的使用舒适性和安全性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种燃气热水器，所述燃气热水器具有能源利用率高、使用寿命长、舒适性和安全性高等优点。

本发明还提出一种用于所述燃气热水器的控制方法。

根据本发明第一方面实施例的燃气热水器，所述燃气热水器具有燃气进口、进水口和出水口且包括：燃烧系统，所述燃烧系统与所述燃气进口连通；循环水路，所述循环水路上设有循环泵、第一热交换器和缓冲罐，所述循环水路通过所述热交换装置实现与所述燃烧系统的热交换；工作水路，所述工作水路分别与所述进水口和所述出水口连通；第二热交换器，所述第二热交换器分别与所述循环水路和所述工作水路相连以实现所述循环水路和所述工作水路之间的热交换。

根据本发明实施例的燃气热水器，燃烧系统产生的高温烟气通过第一热交换器加热循环水路中的液体，缓冲罐用于储存燃烧系统产生的余热，通过循环泵的作用让第一热交换器吸收的热量均匀地分布于循环水路内，防止局部高温，同时，工作水路中的冷水经过第二热交换器与循环水路中的液体进行热交换，从而达到加热的目的。通过这种间接加热方式，能够降低因燃烧不稳定带来的水温波动，并且，利用缓冲罐来储存和释放燃烧系统的余热，不仅可以充分利用余热加热水，以快速地达到用户所需的温度，保证能源的合理利用、节省能源，而且可以延长燃烧系统的寿命，还解决了停水温升高的问题。

另外，根据本发明实施例的燃气热水器还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述燃气热水器还包括：控制装置，所述循环泵与所述控制装置通讯；用于获取进水温度的第一检测件、用于获取所述缓冲罐的温度的第二检测件和用于获取所述第一热交换器的温度的第三检测件，所述第一检测件、所述第二检测件和所述第三检测件分别与所述控制装置通讯。

在本发明的一些具体实施例中，所述燃气热水器还包括：用于检测所述循环水路的流量的第四检测件，所述第四检测件与所述控制装置通讯。

在本发明的一些实施例中，所述燃气热水器还包括：用于检测所述工作水路的流量的第五检测件，所述第五检测件与所述控制装置通讯。

根据本发明的一些实施例，所述燃烧系统包括：燃烧室，所述燃烧室内设有预混器、预热燃烧器、催化燃烧器，所述循环水路穿设于所述燃烧室，所述第一热交换器设在所述燃烧室内且位于所述催化燃烧器上方；风机，所述风机分别与所述燃气进口和所述预混器连通。

根据本发明第二方面实施例的用于第一方面实施例所述的燃气热水器的控制方法，包括：

当所述燃气热水器关水或熄火时，获取所述第一热交换器的温度；

判断所述第一热交换器的温度是否小于等于预设温度：

如果是，则关闭所述循环泵，关闭所述燃气热水器；否则，开启所述循环泵，直至所述第一热交换器的温度小于等于所述预设温度时，关闭所述循环泵，关闭所述燃气热水器；

当所述燃气热水器启动时，分别获取所述缓冲罐内储存的热量和加热所需热负荷；

判断所述缓冲罐内储存的热量是否满足加热要求：

如果是，则开启所述循环泵，直至所述缓冲罐内储存的热量耗完时，所述燃气热水器进入工作状态；否则，所述燃气热水器进入工作状态。

根据本发明实施例的燃气热水器的控制方法，使得燃气热水器的能源利用率高、使用寿命长、舒适性和安全性高。

根据本发明的一些实施例，根据所述缓冲罐的温度计算所述缓冲罐内储存的热量。

根据本发明的一些实施例，根据进水温度、所述工作水路的水流量和用户设定温度计算加热所述热负荷。

根据本发明的一些实施例，根据所述循环水路的水流量判断所述缓冲罐内储存的热量是否耗完。

根据本发明的一些实施例，所述燃气热水器进入工作状态包括：

判断点火控制是否正常：

如果是，则判断预热控制是否正常：

如果是，则判断催化燃烧控制是否正常：

如果是，则直到停止或熄火时，关闭所述燃气热水器；

否则，关闭所述燃气热水器；

否则，关闭所述燃气热水器；

否则，关闭所述燃气热水器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的燃气热水器的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的燃气热水器的流程图；

图3是根据本发明实施例的燃气热水器的工作流程图。

附图标记：

燃气热水器10、燃气进口11、进水口12、出水口13、循环水路100、循环泵110、第一热交换器120、缓冲罐130、工作水路200、第二热交换器300、控制装置400、第一检测件510、第二检测件520、第三检测件530、第四检测件540、第五检测件550、燃烧室610、预混器611、预热燃烧器612、催化燃烧器613、风机620、燃气比例阀630、机壳700。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的燃气热水器10。

如图1所示，根据本发明实施例的燃气热水器10，燃气热水器10具有燃气进口11、进水口12和出水口13且包括：燃烧系统、循环水路100、工作水路200和第二热交换器300。

具体而言，燃烧系统与燃气进口11连通。循环水路100上设有循环泵110、第一热交换器120和缓冲罐130，循环水路100通过热交换装置实现与燃烧系统的热交换。工作水路200分别与进水口12和出水口13连通。第二热交换器300分别与循环水路100和工作水路200相连以实现循环水路100和工作水路200之间的热交换。

下面参照图2描述根据本发明实施例的燃气热水器10关水或熄火后的流程图。

如图2所示，燃气热水器10关水或熄火后，判断第一热交换器120的温度是否小于等于预设温度：如果第一热交换器120的温度大于预设温度，则开启循环泵110，直到第一热交换器120的温度小于等于预设温度时，关闭循环泵110，燃气热水器10停机；如果第一热交换器120的温度小于等于预设温度，则关闭循环泵110，燃气热水器10停机。

下面参照图3描述根据本发明实施例的燃气热水器10启动后的工作流程图。

如图3所示，燃气热水器10启动后，判断缓冲罐130内储存的热量是否满足加热要求：如果满足，则开启循环泵110，直到缓冲罐130内储存的热量耗尽时，燃气热水器10进入工作状态；否则，燃气热水器10进入工作状态。

根据本发明实施例的燃气热水器10，燃烧系统产生的高温烟气通过第一热交换器120加热循环水路100中的液体，缓冲罐130用于储存燃烧系统产生的余热，通过循环泵110的作用让第一热交换器120吸收的热量均匀地分布于循环水路100内，防止局部高温，同时，工作水路200中的冷水经过第二热交换器300与循环水路100中的液体进行热交换，从而达到加热的目的。通过这种间接加热方式，能够降低因燃烧不稳定带来的水温波动，并且，利用缓冲罐130来储存和释放燃烧系统的余热，不仅可以充分利用余热加热水，以快速地达到用户所需的温度，保证能源的合理利用、节省能源，而且可以延长燃烧系统的寿命，还解决了停水温升高的问题。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，燃气热水器10还包括：控制装置400、第一检测件510、第二检测件520和第三检测件530。循环泵110与控制装置400通讯。第一检测件510用于获取进水温度，第二检测件520用于获取缓冲罐130的温度，第三检测件530用于获取第一热交换器120的温度。第一检测件510、第二检测件520和第三检测件530分别与控制装置400通讯。其中，缓冲罐130的温度是指缓冲罐130的壁的温度或缓冲罐130内水的温度。

在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，燃气热水器10还包括：用于检测循环水路100的流量的第四检测件540，第四检测件540与控制装置400通讯。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，燃气热水器10还包括：用于检测工作水路200的流量的第五检测件550，第五检测件550与控制装置400通讯。

可以理解，可以根据以下公式计算热量：Q＝cm△t。其中，Q表示物体具有的热量，c表示物体的比热容，m表示物体的质量，△t表示物体的温度。第一检测件510、第二检测件520、第三检测件530可以分别为温度传感器，第四检测件540和第五检测件550可以为流量传感器。例如，第一检测件510安装在进水口12处，第二检测件520安装于缓冲罐130，第三检测件530安装于第一热交换器120，第四检测件540安装在进水口12处，第五检测件550安装在循环泵110和缓冲罐130之间。

如此，控制装置400根据进水温度、工作水路200的水流量和用户设定温度来计算所需热负荷，并根据缓冲罐130的温度计算其储存的热量，根据循环水路100的水流量判断缓冲罐130储存的热量是否用完，同时根据第一热交换器120的温度判断是否开启循环泵110。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，燃烧系统包括：燃烧室610和风机620，燃烧室610内设有预混器611、预热燃烧器612、催化燃烧器613，循环水路100穿设于燃烧室610，热交换装置120设在燃烧室610内，且热交换装置120位于催化燃烧器613上方。风机620分别与燃气进口11和预混器611连通，例如，风机620与燃气进口11之间可以设有燃气比例阀630。由此，燃气比例阀630控制燃气供给，风机620提供空气，两者通过预混器611后进入预热燃烧器612，在预热燃烧器612上进行点火燃烧，加热催化燃烧器613，当催化燃烧器613的温度达到600℃以上时，加大空气的量以达到一定的脱火线速度，从而在催化燃烧器613上实现无焰催化燃烧。第一热交换器120吸收催化燃烧器613产生的热量，达到加热水的目的。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，燃气热水器10还包括：机壳700，机壳700上设有燃气进口11、进水口12和出水口13，燃烧系统、循环水路100、工作水路200分别安装在机壳700上。

根据本发明实施例的燃气热水器10的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

如图2和图3所示，根据本发明第二方面实施例的用于第一方面实施例所述的燃气热水器10的控制方法，包括：

当燃气热水器10关水或熄火时，获取第一热交换器120的温度；

判断第一热交换器120的温度是否小于等于预设温度：

如果是，则关闭循环泵110，关闭燃气热水器10；否则，开启循环泵110，直至第一热交换器120的温度小于等于预设温度时，关闭循环泵110，关闭燃气热水器10；

当燃气热水器10启动时，分别获取缓冲罐130内储存的热量和加热所需热负荷；

判断缓冲罐130内储存的热量是否满足加热要求：

如果是，则开启循环泵110，直至缓冲罐130内储存的热量耗完时，燃气热水器10进入工作状态；否则，燃气热水器10进入工作状态。

根据本发明实施例的燃气热水器10的控制方法，能够有效地利用催化燃烧器613的余热去预热第一热交换器120里的水，再次使用时能够快速地达成用户所需温度，使得燃气热水器10的能源利用率高、使用寿命长、舒适性和安全性高。

根据本发明的一些实施例，根据缓冲罐130的温度计算缓冲罐130内储存的热量，根据进水温度、工作水路200的水流量和用户设定温度计算加热热负荷，根据循环水路100的水流量判断缓冲罐130内储存的热量是否耗完。

根据本发明的一些实施例，燃气热水器10进入工作状态包括：

判断点火控制是否正常：

如果是，则判断预热控制是否正常：

如果是，则判断催化燃烧控制是否正常：

如果是，则直到停止或熄火时，关闭燃气热水器10；

否则，关闭燃气热水器10；

否则，关闭燃气热水器10；

否则，关闭燃气热水器10。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，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。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。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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，还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发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。