[发明专利]用于调节加热器循环以提高通风加热系统效率的装置

说明书

发明领域

本发明大体上涉及在产生加热介质(空气)的过程中消耗矿物燃料(气体／石油)的装置，加热介质用于加热需要进行温度控制的环境(空间)的区域。

本发明的目的是减少负责产生被分布到将要加热的整个空间的加热介质的加热系统的燃料消耗。实现燃料的减少必须不能具有导致在被控制的环境中温度波动的不利影响，而在安装本发明的装置之前，这种影响是存在的。

本发明的背景技术

使用燃烧气体或石油的燃烧器作为加热加热介质(空气)的装置的通风加热系统常常包括如下组件：

a)自动调温器，用于检测所需空间内的温度并启动炉子的燃烧器。

b)燃烧器，用于产生火焰和高温气体。

c)热交换器，该装置用于将火焰和高温气体的温度传递给加热介质(空气)。

d)加热介质分布装置，通常是管道系统。

e)回风扇，用于强制加热介质通过分布装置。

f)在被控制的环境中具有热质和惯性的物品。

一个典型的住宅通风加热系统常常以如下方式加以控制：

当空间中需要热量时，空间自动调温器需要热量而直接使燃烧器通电。一旦在炉子的热交换器内达到某一温度，空气循环风扇采用它自己内装的自动调温器独立地起动。空气循环风扇强制加热介质通过分布装置并使被控制的空间内热量增加。当达到所需的空间温度设定点时，空间自动调温器使燃烧器断电。空气循环风扇继续运转直到热交换器内的温度降到某一温度(通过安装在热交换器的自动调温器内的组件来设定)。上述控制流程被反复进行，以控制空间温度。在一般的商业(屋脊顶炉子)应用中，空气循环风扇可以连续地运转。

关于加热系统，通常所知的是，加热系统的输出能力常常是由以下决定的：

a)系统预期遇到的最差的壳体方案(设计负荷)。

b)设备的平方英尺和其它建筑因素。

c)预期的将来扩大。

d)由于老化导致的系统输出的预期降低。

在对加热系统的需要小于系统的加热能力的任何时候，加热系统是过大的。在通常合适的设计系统中，过大状态存在在大约85％的过程中，并导致加热系统使燃烧器循环而作为控制所需空间内的温度的装置。

试验显示，无论燃烧器燃烧多长时间，从炉子中排出的空气的温度具有一个所达到的最终(最大)温度。无论任何时候，炉子在小于最大设计负荷下使用时，最终温度将被达到并且是由于热交换器不能将火焰和高温气体产生的总热量传递到加热介质而导致的。热交换器不能将火焰和高温气体产生的总热量传递到加热介质部分地是由于热交换器本身无效率，部分地是由于加热介质不能吸收燃烧器能够产生的所有热量。在最终温度期间，保持燃烧器燃烧不具有效果并且造成浪费，因为未被加热介质吸收的热量通常通过烟道系统作为高温气体被排出。

试验还证明，在热交换器中可以利用辅助热能量。该能量可在(通过本发明产生的)燃烧器相对短的周期过程中被利用，以保持充分的加热排出空气温度。

通过智能地使燃烧器在该“最终温度”附近循环并通过利用从热交换器获取的可利用的辅助热量，可实现节省燃料，同时保持相同的空间温度条件。

在被控制空间中的物品的热惯性和热容量被用作某种电容器(capacitor)，以吸收任何短期的热转换。

试验还显示，尽管使燃烧器在热交换器的最终温度附近循环可以减少燃料，但对本发明来说必须不使排出空气的温度降得太低。太低是指这样一个温度，在该温度下没有足够可利用的热能量以对空间进行加热，或在该温度下在加热指令(call)过程中空气循环风扇将不利地停止。通过本发明将不会使这种情况发生。

本发明的目的

本发明通过改进和控制燃烧器循环来寻求减少通风(炉子)加热系统的燃料消耗。重要地注意到，本发明将连同加热系统的控制装置(自动调温器)一起工作，并且不导致燃烧器燃烧，除非具有由加热系统的控制装置发出的这样作的特定指令。

本发明能够确定热交换器的最终温度以及施加到热交换器上的负荷。该数据可被本发明的计算机程序利用来修改燃烧器的循环，以便最大效率利用转换成热能量的燃料。

这是通过利用本发明设置的并作为整体一部分的一个传感器检测排出空气的温度来实现的。温度信息由本发明中的计算机程序处理并间接地导致燃烧器循环的所有修改。本发明具有确定热交换器最终温度的能力，并随后根据在燃烧器的一个接一个的循环上获得该最终温度所花费时间，确定加热系统上的负荷。当加热系统上的负荷被确定时，本发明所允许的温度下降量也将从一个燃烧器循环到另一循环变化，以实现控制燃烧器的最理想和有效的方式。