[实用新型]一种容积式燃气热水器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃气热水器，尤其是一种融合容积式燃气热水器和快速燃气热水器优点的燃气热水器，属于热水器技术领域。

背景技术

据申请人了解，目前市场占有率较大的燃气热水器按热水使用方式可分为容积式燃气热水器和快速式燃气热水器。

快速式燃气热水器是一种即开即用的热水加热设备，源于日本，在国内已有数十年的发展，市场普及型产品的燃烧系统为密闭式部分预混燃烧方式，输入功率可达32kw。典型结构如图1所示(图中1′表示一次风通道，2′表示二次风通道，3′表示换热器，4′表示燃烧器，5′表示风机，6′表示冷水进口，7′表示燃气入口，8′表示热水出口)，其燃烧系统置于换热器下部，火焰自下往上燃烧，一般使用多个口琴式火排组成燃烧器，日本专利特开平2008-25985，平3-64314，平1-144616，中国专利200720051450，200620011924，93240258，97240226等均对这种结构及其燃烧器做了研究。与此类似的一种加热设备是来自欧洲的燃气壁挂两用锅炉，用于家庭热水供应和采暖，其燃烧系统类似快速式燃气热水器，但有部分高能效产品已采用全预混燃烧系统。

密闭式部分预混燃烧系统所述的“密闭”，是指自空气入口至烟气出口为一单连通通道，燃烧系统有且仅有一个空气入口。与之对应的一种传统燃烧方式是非密闭燃烧系统。非密闭系统将燃烧器置于大气中，一般没有风机或风机置于系统末端，利用冷热空气的密度差或风机的抽吸产生压头，在燃烧室内形成微负压，将燃烧所需的空气自然吸入燃烧室。密闭燃烧系统一般处于湍流燃烧状态，燃烧强度大，非密闭燃烧系统则处于层流燃烧状态。所以，在同等燃烧室体积和工作环境下，非密闭燃烧系统的输出功率小于密闭燃烧系统。

部分预混燃烧通常是指，系统将风机提供的助燃空气分为两部分，一部分直接进入燃烧器，称为一次风；另外一部分自燃烧器外部的通道进入燃烧室，称为二次风。一次风和进入燃烧器的燃气均匀混合，称为预混气体。当预混气体内空气不足以支持燃料的完全燃烧时，预混气体中的一部分燃料首先在燃烧器出口处燃烧，形成内焰，剩余未燃燃料依靠扩散过程与二次风混合燃烧，形成外焰。如果提供的二次风仍不足以支持燃气在燃烧室内完全燃尽，则会导致CO等污染物排放量高。通常的产品设计中，为控制此类部分预混燃烧系统的CO等污染物排放水平，必须提供远大于理论所需的空气量，即过量空气系数需远大于1，通常设计的过量空气系数高达1.8到2.5(即比理论需要的空气量多提供80％到150％)。然而，过量的空气提高了对风机的要求，使系统燃烧噪音增大，换热效率降低。

与部分预混燃烧系统对应的是全预混燃烧系统，它被普遍认为是一种比较先进的燃烧方式。全预混燃烧系统将燃气和助燃空气在燃烧器前完全混合，一般将过量空气系数控制在1.2-1.5。混合气从燃烧器喷出后迅速燃尽，燃烧速度快，污染物排放水平低。然而这种燃烧之前就将燃气-助燃空气完全混合的方式，具有很大的安全风险。一般而言，在预混气体中燃料与空气的配比越接近化学当量比，发生回火的可能性也越大，回火不仅破坏正常燃烧，还会烧坏设备，甚至引起爆炸，给设备和人身安全带来威胁。另外，一种典型的预混方式是在风机前端设置燃气引入装置，使燃气和空气在风机内混合，这种混合方式对风机要求很高，风机若不能很好密封或不能有效屏蔽静电，则混合气的轻微泄漏或微小火源都会引起燃烧，最终导致爆炸，而满足密封和防静电要求的风机往往成本很高。因此，保证系统安全性和降低成本成为全预混燃烧系统面临的重大课题。

容积式燃气热水器源于美国。通常，该种热水器容积在200L以上，以满足浴缸等大水量需求，更符合人们日益提高的用水需求，但其庞大的体积不适于居住面积较小的用户安装，中国人的居住条件限制了其在国内的发展。因此，如何在减小水箱体积的情况下增加有效热水供应量称为亟待解决的课题。

容积式燃气热水器常用燃烧系统是全预混燃烧系统和非密闭式部分预混燃烧系统。采用全预混燃烧系统的容积式热水器如前所述，也具有安全性差和成本高两个缺陷。采用非密闭式部分预混燃烧系统的容积式热水器一般使用铸铁圆盘式燃烧器，由于非密闭燃烧系统的固有特性，采用这种燃烧方式的容积热水器一般输出负荷较小，一次用水完毕后，需要1小时以上才能恢复。一旦加大这种燃烧器的输入功率，就需要更多的助燃空气和更大的燃烧室，显然超出了这种自发的空气补充方式的能力范围。