一種燃氣壁掛爐及具有其的熱水供應系統的製作方法

2023-06-07 18:19:22 2

本實用新型涉及壁掛爐技術領域，具體涉及一種燃氣壁掛爐及具有其的熱水供應系統。

背景技術：

常規燃氣壁掛爐以燃氣為主要能源，通常具有提供採暖熱水和生活熱水的雙重功能。通常地，根據季節變換，燃氣壁掛爐可以切換工作模式。例如，在夏季模式時，燃氣壁掛爐採暖功能關閉，其僅用於為用戶提供生活熱水；在冬季模式時，燃氣壁掛爐的採暖功能和提供生活熱水的功能均開啟，以供採暖及生活用水之需。

但是，在冬季模式下，目前常用的燃氣壁掛爐均設置為生活熱水優先，即，當用戶需要生活用水時，燃氣壁掛爐優先用於為生活熱水提供熱量，而停止加熱供暖用水。當用戶開啟生活用水功能時間過長或頻次過多時，燃氣壁掛爐無法兼顧採暖及生活用水所需，容易導致室內採暖熱量不足，室溫下降，給用戶帶來不舒適的使用體驗。

技術實現要素：

為了解決現有技術存在的上述問題，本實用新型提供了一種燃氣壁掛爐及具有其的熱水供應系統。目的在於，使燃氣壁掛爐能夠同時提供用於採暖及日常使用的熱水，避免由於日常使用的熱水用量過大導致採暖空間換熱量不足、溫度降低的問題。

本實用新型所採用的技術方案為：

一種燃氣壁掛爐，包括：

換熱器，所述換熱器包括用於與燃氣燃燒產生的煙氣進行熱量交換的第一通路和第二通路，所述第一通路和所述第二通路均能夠使流體通過、且互不連通；

第一進水管和第一出水管，所述第一進水管和所述第一出水管分別與所述第一通路的兩端相連通，形成第一供熱單元；

第二進水管和第二出水管，所述第二進水管和所述第二出水管分別與所述第二通路的兩端相連通，形成第二供熱單元；

所述第一供熱單元和所述第二供熱單元能夠分別獨立地、或同時地輸出熱源。

優選地，所述第一供熱單元提供用於取暖的第一水流，待加熱的所述第一水流通過所述第一進水管流入所述第一通路、並與所述煙氣進行換熱，之後由所述第一出水管流出；

所述第二供熱單元提供用於使用的第二水流，待加熱的所述第二水流通過所述第二進水管流入所述第二通路、並與所述煙氣進行換熱，之後由所述第二出水管流出。

優選地，還包括內管，所述內管包括第一端和第二端，所述第一端與所述第一進水管相連通，所述第二端與所述第一出水管相連通；所述內管與所述第一供熱單元形成水流循環迴路；

所述第二進水管上的一部分管段被設置為能夠容納所述內管從中穿過的外管，所述外管的內壁與所述內管的外壁之間夾設形成空腔，待加熱的所述第二水流在進入所述第二通路之前、能夠通過所述空腔並與所述內管進行換熱。

優選地，所述第二端與所述第一出水管通過三通閥門相連接，所述三通閥門能夠使所述第一出水管內的所述第一水流沿所述第一出水管流出、或流入所述內管。

優選地，所述第一進水管處設置有變速水泵，所述變速水泵能夠改變所述第一供熱單元內的水流流速。

優選地，所述第二進水管處設置有用於監測水流量的流量傳感器，所述第一出水管處設置有用於監測水溫的第一溫度傳感器，所述第二出水管處設置有用於監測水溫的第二溫度傳感器。

優選地，所述第一通路和所述第二通路沿所述煙氣的流動方向依次設置，使所述煙氣能夠先與所述第一通路進行換熱，再與所述第二通路進行換熱。

優選地，所述第二通路包括多條並聯設置的換熱管，且多條所述換熱管排列設置於垂直煙氣流動方向的平面上，流經所述第二通路內的流體能夠由多條所述換熱管進行分流。

優選地，所述第一通路為蛇形管式結構；所述換熱器由銅質材料製成。

優選地，所述第一通路和所述第二通路成叉排布置，以提高所述換熱器與所述煙氣之間的換熱效率。

一種熱水供應系統，包括所述的燃氣壁掛爐。

本實用新型的有益效果為：

1、所述燃氣壁掛爐包括具有第一通路和第二通路的換熱器，所述第一通路和所述第二通路能夠分別與燃燒產生的煙氣進行熱量交換且互不連通，使得第一供熱單元和第二供熱單元能夠分別獨立地、或同時地輸出熱源，因此不會出現當所述第一供熱單元工作時，所述第二供熱單元停止工作；或當所述第二供熱單元工作時，所述第一供熱單元停止工作的問題，從而保證燃氣壁掛爐能夠達到同時為兩種不同的目的提供熱源的效果。

2、所述燃氣壁掛爐還包括內管和套設於所述內管外部的外管，所述內管將所述第一供熱單元連通形成水流循環迴路，使得，當所述第二供熱單元工作、且所述第一供熱單元不工作時，所述第一供熱單元內的第一水流在所述水流循環迴路中循環流動，在所述內管處，所述第一水流能夠與所述外管內的所述第二水流進行熱量交換，不僅能夠降低所述第一水流的溫度，避免第一供熱單元被持續加熱而出現幹燒過熱的問題，還能夠對所述外管內的第二水流進行預熱，從而提高所述第二水流的出水溫度，增強燃氣壁掛爐加熱生活用水的能力，並可提高燃氣利用效率。

3、所述熱水供應系統能夠單獨提供使用熱水，或在提供採暖用熱水的同時提供使用熱水，有效避免在使用熱水消耗量過大時，採暖空間出現換熱量不足，溫度下降的問題。

附圖說明

圖1是本實用新型所述燃氣壁掛爐的結構示意圖；

圖2是本實用新型所述換熱器的主視圖；

圖3是本實用新型所述換熱器的右視圖；

圖4是本實用新型所述換熱器的仰視圖。

圖中：1、換熱器；2、第一進水管；3、第一出水管；4、第二進水管；5、第二出水管；6、內管；7、外管；8、三通閥門；9、變速水泵；10、流量傳感器；11、第一通路；12、第二通路；13、第一溫度傳感器；14、第二溫度傳感器；15、換熱管；16、風機；17、燃氣比例閥；18、膨脹水箱。

具體實施方式

為進一步闡述本實用新型為達成預定目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖以及較佳實施例，對依據本實用新型申請的具體實施方式、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。在下述說明中，一或多個實施例中的特定特徵、結構或特點可由任何合適形式組合。

如圖1所示，本具體實施方式涉及一種燃氣壁掛爐，包括：

換熱器1，所述換熱器1包括用於與燃氣燃燒產生的煙氣進行熱量交換的第一通路11和第二通路12，所述第一通路11和所述第二通路12均能夠使流體通過、且互不連通；

第一進水管2和第一出水管3，所述第一進水管2和所述第一出水管3分別與所述第一通路11的兩端相連通，形成第一供熱單元；

第二進水管4和第二出水管5，所述第二進水管4和所述第二出水管5分別與所述第二通路12的兩端相連通，形成第二供熱單元；

所述第一供熱單元和所述第二供熱單元能夠分別獨立地、或同時地輸出熱源。圖1中空心箭頭的指示方向為所述煙氣的流動方向。

所述換熱器1設置為雙通路的形式，使所述第一通路11和所述第二通路12能夠分別直接與燃燒產生的煙氣進行熱量交換，同時加熱所述第一通路11和所述第二通路12內的流體，使得第一供熱單元和第二供熱單元能夠分別獨立地、或同時地輸出熱源。因此，不會出現當所述第一供熱單元工作時，所述第二供熱單元停止工作；或當所述第二供熱單元工作時，所述第一供熱單元停止工作的問題，從而保證燃氣壁掛爐能夠達到同時為兩種不同的目的提供充足熱源的效果。

作為一種較佳的實施方式，所述第一供熱單元提供用於取暖的第一水流，待加熱的所述第一水流通過所述第一進水管2流入所述第一通路11、並與所述煙氣進行換熱，之後由所述第一出水管3流出；所述第二供熱單元提供用於使用的第二水流，待加熱的所述第二水流通過所述第二進水管4流入所述第二通路12、並與所述煙氣進行換熱，之後由所述第二出水管5流出。通常地，用戶在使用燃氣壁掛爐時的主要目的在於需要使用熱水和/或進行採暖，將所述第一供熱單元應用於採暖目的，所述第二供熱單元應用於製取使用熱水的目的，使得所述燃氣壁掛爐能夠滿足用戶對於採暖和生活熱水的同時需要。

作為一種較佳的實施方式，所述燃氣壁掛爐還包括內管6，所述內管6包括第一端和第二端，所述第一端與所述第一進水管2相連通，所述第二端與所述第一出水管3相連通；所述內管6與所述第一供熱單元形成水流循環迴路；

所述第二進水管4上的一部分管段被設置為能夠容納所述內管6從中穿過的外管7，所述外管7的內壁與所述內管6的外壁之間夾設形成空腔，待加熱的所述第二水流在進入所述第二通路12之前、能夠通過所述空腔並與所述內管6進行換熱。所述內管6和所述外管7形成相互套設的套管結構，所述外管7的內壁與所述內管6的外壁相對設置，因此形成所述空腔，使所述第二水流能夠從所述空腔中通過。

在所述第二供熱單元工作、且所述第一供熱單元不工作的情況下，所述套管結構用於防止所述第一供熱單元內出現局部幹燒過熱的問題，同時還可以對進入所述第二通路12之前的、待加熱的所述第二水流進行預熱。具體地，在所述水流循環迴路內循環流動的所述第一水流經過所述第一通路11的換熱升溫過程後，流入所述內管6，與在所述空腔內流動的溫度較低的所述第二水流之間發生換熱，使所述第一水流溫度降低，所述第二水流溫度升高。降溫後的所述第一水流沿所述第一進水管2重新流入所述第一通路11，進入下一次循環，如此避免所述第一供熱單元的局部部位被持續加熱而導致水流沸騰、停機的問題。升溫後的所述第二水流沿所述第二進水管4進入所述第二通路12，與所述煙氣進行換熱後由所述第二出水管5流出，以供用戶使用，經過預熱後的所述第二水流的出水溫度更高，有利於提高燃氣壁掛爐加熱所述使用熱水的能力，提高了燃氣利用效率。

作為一種較佳的實施方式，所述第二端與所述第一出水管3通過三通閥門8相連接，所述三通閥門8能夠改變所述第一出水管3內水流的流向，使所述第一出水管3內的所述第一水流沿所述第一出水管3流出、或流入所述內管6。所述第一水流在流經所述第一出水管3時的不同流向分別對應於所述燃氣壁掛爐的不同工作狀態，所述三通閥門8與燃氣壁掛爐的具體工作狀態的對應關係見後文優選實施例說明。

作為一種較佳的實施方式，所述第一進水管2處設置有變速水泵9，所述變速水泵9能夠改變所述第一供熱單元內的水流流速。當需要開啟採暖功能時，所述變速水泵9以中、高速運行，使所述第一供熱單元內所述第一水流的流量和流速均增大，從而提供大量具有較高溫度的所述第一水流以滿足採暖要求。當僅需要開啟制使用熱水功能、無需採暖時，所述變速水泵9以低速運行，使所述第一供熱單元內所述第一水流以較小的流量和較小的流速流動，從而使所述第一水流能夠滿足防幹燒的要求，對於變速水泵9轉速選擇原因的更具體的描述，見本具體實施方式中關於所述熱水供應系統的控制方法的說明。所述變速水泵9通過改變轉速來改變所述第一供熱單元內的水流流速，在本實用新型中，所述變速水泵9以低速運行，指的是所述變速水泵9的轉速為900-1200rpm，所述變速水泵9以中、高速運行時，指的是所述變速水泵9的轉速為1600-2400rpm。

作為一種較佳的實施方式，所述第二進水管4處設置有用於監測水流量的流量傳感器10，所述第一出水管3處設置有用於監測水溫的第一溫度傳感器13，所述第二出水管5處設置有用於監測水溫的第二溫度傳感器14。所述流量傳感器10用於檢測所述第二供熱單元的進水流量信號，所述第二溫度傳感器14用於檢測所述第二供熱單元的出水溫度信號，結合水流量信號和出水溫度信號，可以對所述燃氣熱水器的燃氣用量進行控制，從而得到使出水達到用戶所需溫度。同理，所述第一溫度傳感器13用於傳導由所述第一供熱單元出水的水溫信號，從而保證所述第一供熱單元的出水溫度能夠被調節至設定值。上述傳感器的具體工作過程見後文優選實施例說明。

作為一種較佳的實施方式，所述第一通路11和所述第二通路12沿所述煙氣的流動方向依次設置，使所述煙氣能夠先與所述第一通路11進行換熱，再與所述第二通路12進行換熱。所述第一供熱單元用於提供採暖用水，通常地，採暖用水需要攜帶能夠與整個待採暖空間進行換熱的熱量，因此所需的水量較大。在本較佳的實施方式中，所述第一通路11先與所述煙氣進行換熱，此時煙氣的溫度較高，與所述第一通路11之間的換熱效率更高，有利於提高所述第一供熱單元的出水溫度，提高燃氣壁掛爐的採暖供熱能力。日常使用所需熱水水量較小、所需水溫更低，因此加熱其所需的熱量更少，使所述第二通路12後與所述煙氣進行換熱，即可滿足生活用熱水的需要。

如圖2-4所示，優選地，所述第二通路12包括多條並聯設置的換熱管15，且多條所述換熱管15排列設置於垂直煙氣流動方向的平面上，流經所述第二通路12內的流體能夠由多條所述換熱管15進行分流。待加熱的第二水流在進入所述第二通路12時，分流進入多條所述換熱管15，多條所述換熱管15內的流體能夠同時與煙氣進行熱量交換，不僅增大了上述第二通路12的換熱管長和換熱面積，有效提高所述第二通路12的換熱效率，同時還使得所述第二水流在所述第二通路12內的單向流程及流動時間縮短，從而加快所述第二通路12出熱水的速度，以滿足用戶對於使用熱水快速升溫出水的要求。進一步優選地，多條所述換熱管15平行設置。

優選地，所述第一通路11為蛇形管式結構，有利於增大所述第一通路11的換熱面積，使得用於採暖的所述第一水流能夠與煙氣進行充分換熱，提高燃氣能量利用效率，並提高採暖用所述第一水流的出水溫度，以改善採暖效果。優選地，所述換熱器1由銅質材料製成，所述換熱器1的所述第一通路11和所述第二通路12的管路外側優選設置有散熱翅片，以進一步加強水流與煙氣之間的換熱效果。所述散熱翅片也由銅質材料製成。銅製材料熱導率較高，有利於提高換熱器1的換熱效率，且使用成本較低。

優選地，所述第一通路11和所述第二通路12沿煙氣流動方向成叉排布置，以提高所述換熱器1與所述煙氣之間的換熱效率。更具體地，所述第一通路11和所述第二通路12沿所述煙氣的流動方向成叉排布置，需要說明的是，當所述第一通路11設置為蛇形管狀結構，所述第一通路11的各個相鄰管段之間夾有間隔空間，多條所述換熱管15分別與所述間隔空間對應設置，即為所述的叉排布置方式(見圖2-4)。該種叉排布置方式使得所述第一通路11和所述第二通路12能夠對所述煙氣的流動產生更大的擾動，降低所述煙氣的流動速度，並使所述煙氣能夠分別與所述第一通路11和所述第二通路12進行更充分的換熱，從而提高所述換熱器1的換熱效率，達到強化換熱的目的。

本具體實施方式還涉及一種熱水供應系統，包括所述的燃氣壁掛爐。所述熱水供應系統還包括用於進行採暖換熱的換熱裝置，所述換熱裝置分別與所述第一出水管3和所述第一進水管2相連通，在所述第一供熱單元內受熱升溫後的所述第一水流能夠流入所述換熱裝置並與待採暖空間進行換熱，之後由所述第一進水管2流回所述第一供熱單元，實現採暖循環換熱。所述換熱裝置包括但不限於散熱片、地暖和風機盤管等。所述熱水供應系統能夠單獨提供使用熱水，或在提供採暖用熱水的同時提供使用熱水，有效避免在使用熱水消耗量過大時，採暖空間出現換熱量不足，溫度下降的問題。

所述的熱水供應系統的控制方法為，當包括所述三通閥門8、所述第一水流、所述第二水流時；

當只需製取使用熱水時，打開所述第二進水管4，使得所述第二水流流入所述第二進水管4、並經由所述第二通路12進行換熱升溫；同時打開所述第二出水管5，使升溫後的所述第二水流能夠由所述第二出水管5流出；

當既需要製取使用熱水、又需要製取採暖熱水時，打開所述第一進水管2和所述第二進水管4，所述第一水流由所述第一進水管2流入所述第一通路11並與所述煙氣換熱、且所述第二水流由所述第二進水管4流入所述第二通路12並與所述煙氣換熱；並且，調節所述三通閥門8、使所述第一水流能夠沿所述第一出水管3流出；同時打開所述第二出水管5，使升溫後的所述第二水流能夠由所述第二出水管5流出。

所述熱水供應系統主要包括如上所述的兩種工作狀態，即，當只需要製取使用熱水、無需進行採暖供應時，不需要使燃氣持續燃燒，可以僅在需要使用熱水時，使燃氣進行燃燒，從而產生高溫煙氣，用於加熱所述第二水流。此時，優選地，調整所述三通閥門8、使所述第一水流流入所述內管6，同時調節所述變速水泵9低速運行，以防止所述第一通路11內靜止的水流受到持續加熱而過熱沸騰。使所述變速水泵9低速運行，使得所述內管6和所述第一供熱單元內進行循環流動的水量較少，其吸收的熱量較少，該循環水流在與所述外管7內的空腔中的所述第二水流進行熱量交換時，溫度能夠快速降低，從而達到防止過熱的目的，同時可以保證所述第二通路12內的所述第二水流能夠吸收足夠的熱量。優選地，當既需要製取使用熱水、又需要製取採暖熱水時，在打開所述第一進水管2的同時，調節所述變速水泵9以中、高速運行，以滿足採暖所需大量熱水的要求。

優選地，所述只需製取使用熱水的情況對應於所述熱水供應系統的夏季工作模式，所述既需要製取使用熱水、又需要製取採暖熱水的情況對應於所述熱水供應系統的冬季工作模式。但本實用新型並不將需製取使用熱水的情況局限於夏季，也不將既需要製取使用熱水、又需要製取採暖熱水的情況局限於冬季。

下面介紹一下本實用新型的工作原理及優選實施例：

本實用新型解決的技術問題在於：

在冬季模式，燃氣壁掛爐的生活熱水功能和採暖功能不能同時啟動，使用生活熱水時，採暖停止。如果用戶使用生活熱水的時間較長或頻次較多，壁掛爐將長時間處於生活熱水狀態，無法向房間提供足夠的熱負荷，房間溫度會降低，影響採暖效果，頻次太多的話也會使房間溫度出現波動，降低熱舒適性

本實用新型的有益效果在於：

採用雙排雙通道換熱器1、變速水泵9、套管結構，使所述壁掛爐可以同時提供生活熱水和採暖熱水，即使在冬季模式使用生活熱水時，採暖系統也在運行，從而持續向房間提供熱量，減小房間溫度波動，提高採暖的熱舒適性。此外，在僅需要使用生活熱水，無需採暖時，可以對自來水進行預熱。

本實用新型的一個優選實施例為：

該燃氣壁掛爐主要由燃氣比例閥17、燃燒器、換熱器1、風機16、變速水泵9、膨脹水箱18、流量傳感器10、第一溫度傳感器13、第二溫度傳感器14、三通閥、第一進水管2、第一出水管3、第二進水管4、第二出水管5等組成。其中，第一進水管2、膨脹水箱18、變速水泵9、換熱器1、三通閥、第一出水管3組成採暖系統。第二進水管4、流量傳感器10、外管7、換熱器1、第二出水管5組成生活熱水系統，第一出水管3、變速水泵9、換熱器1、第一進水管2、三通閥、內管6組成內循環水系統。

上述換熱器1為雙排銅管銅翅片換熱器1，沿煙氣流動方向呈叉排布置，可以增加對所述煙氣的擾動，強化換熱，換熱器1下排為採暖水路，上排為生活熱水水路，生活熱水水流路為平行流路，可以對自來水(待加熱的第二水流)進行分流，縮短流程長度，快速出熱水。

在夏季模式，採暖功能不可用，生活熱水功能可用。當有生活熱水需求時，流量傳感器10檢測到水流信號且第二溫度傳感器14檢測到水溫低於生活熱水設定溫度時，風機16運行，燃氣比例閥17開啟，系統點火燃燒，燃氣比例閥17根據生活熱水設定溫度進行比例調節。自來水則從所述第二進水管4流入，依次經流量傳感器10、外管7後進入換熱器1的第二通路12，吸收煙氣中的熱量變成高溫熱水，再經第二出水管5流出，為用戶提供生活熱水。為避免換熱器1的採暖水路中的水出現過熱，變速水泵9開啟並以低速運行，三通閥處於生活熱水狀態，即所述第一出水管3同所述內管6連通，此時換熱器1的採暖水路中的高溫熱水依次流經第一出水管3、三通閥、內管6、第一進水管2，再經變速水泵9流回換熱器1。在內管6中，採暖水路的高溫熱水的熱量會被自來水吸收，預熱後的自來水再經所述第二通路12處的高溫煙氣加熱，可以獲得更高的出水溫度，從而提高制熱水的效果。

在冬季模式，採暖和生活熱水功能均可用，採暖功能默認開啟，當第一溫度傳感器13檢測到水溫低於採暖熱水設定溫度時，變速水泵9、風機16運行，燃氣比例閥17開啟，系統點火燃燒，燃氣比例閥17根據採暖設定溫度進行比例調節。此時水泵高速運行，三通閥處於採暖狀態，即採暖出水管上下連通。換熱器1的採暖水路的高溫熱水經第一出水管3、三通閥後流入房間的散熱器中向房間散熱，散熱後的低溫採暖水經第一進水管2、變速水泵9後流入換熱器1，吸收煙氣中的熱量變成高溫熱水，再流向房間散熱，如此循環。在採暖運行過程中如果有生活熱水需求，系統繼續燃燒，三通閥仍處於採暖狀態，但燃氣比例閥17根據生活熱水設定溫度進行比例調節。自來水從所述第二進水管4流入，經流量傳感器10、外管7後進入換熱器1的第二通路12，吸收煙氣中的熱量變成高溫熱水，再經第二出水管5流出，同時，採暖水仍在循環運行。由於既要提供生活熱水，又要提供採暖熱水，系統按最大火力燃燒也可能無法滿足需求，即當燃氣比例閥17開到最大時，若生活熱水出水溫度仍未達到設定溫度，變速水泵9開始降速，減少採暖水吸收的熱量，直到生活熱水滿足需求。當生活熱水需求結束時，燃氣比例閥17再根據採暖設定溫度進行比例調節，系統恢復到正常採暖狀態。

這種方法可以同時提供生活熱水和採暖熱水，即使在冬季模式使用生活熱水時，採暖系統也在運行，從而持續向房間提供熱量，減小房間溫度波動，提高採暖的熱舒適性。

綜上，本領域技術人員容易理解的是，在不衝突的前提下，上述各有利方式可以自由組合、疊加。

以上所述，僅為本實用新型的較佳實施方式，並非對本實用新型做任何形式上的限制。任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本實用新型的保護範圍之內。