风机后循环对卫浴停水后非正常过热保护的影响

庞国烽 梁展程

（广东万和热能科技有限公司 佛山 528325）

引言

壁挂炉是一种集供暖和卫浴两用的热源设备，在北方深受消费者的青睐。在施工过程中，用户往往结合自身需求对系统作定制化设计，导致壁挂炉的使用场景复杂多变。

调研发现，部分系统在夏季没供暖需求时，会关闭壁挂炉供暖出、回水口处的阀门。正常情况下，当用户卫浴停水以后，机器内的三通阀会切换回供暖状态，这时风机后循环和水泵后循环启动。风机后循环能迅速将熄火后燃烧室的余热排走，避免余热积攒。而水泵后循环能将供暖系统的低温回水输送到主换热器内部，有效避免卫浴停水后过热保护。而当壁挂炉供暖出、回水口处阀门处于关闭的状态时，水泵后循环将无法从供暖系统输送低温回水到主换热内部，剩下风机后循环正常工作。主换热器温度逐渐升高，极限温控器动作，触发过热保护，需手动复位才能重新点火，极大影响用户体验。

本文是基于壁挂炉供暖出、回水口处阀门处于关闭的状态下，探讨风机后循环对卫浴停水后非正常过热保护的影响，同时提出整改方案并验证方案可行性。

1 卫浴停水后非正常过热保护原因分析

从图1可知，极限温控器设置在主换热器的出水口处，其目的是防止堵塞引起主换热器干烧。

图1 供暖状态下水流方向示意图

壁挂炉卫生水启停是通过水流量传感器信号控制的，卫生水关闭时，水流传感器的反馈存在延迟，卫生水关闭以后机器会继续燃烧（1～2）s，熄火后的燃烧室余热仍然会加热主换热器，其余热持续传递到主换热器出水口附近，即极限温控器安装处的温度会持续上升，严重时极限温控制器动作触发过热保护[1]。

壁挂炉既能供暖也能提供卫生热水，机器在供暖模式时，水流方向如图1所示。当用户开启用水点时，机器检测到水流量大于预设值，三通阀自动切换到卫生水模式，水流方向如图2所示，当停止使用卫生水时，三通阀自动切换到在供暖模式，此时主换热器的余热被用于供暖，过热问题很少发生。

图2 卫生水状态下水流方向示意图

当用户不使用供暖功能时，并关闭壁挂炉供暖出、回水口处阀门，如图中A和E中的截止阀关闭。此时机器只有卫生水模式，使用卫生水并关闭后主换热器余热无法被供暖循环水带走，机器过热保护问题尤为突出。

2 试验设备及条件

本试验在综合检测台进行，试验设备包括燃气流量计、卫生进水温度计、卫生出水温度计、温度探头、变源电源等，试验设备如图3所示。本试验使用某品牌一台额定热输入为20 kW的板换式壁挂炉进行，壁挂炉调节至夏季模式，关闭壁挂炉供暖出、回水口处的阀门，记录关闭卫生水后极限温控器的温度变化。

图3 试验设备

试验环境条件为室内温度24.7℃，大气压101.2 kPa，空气湿度53 %，试验气为12 T天然气，燃气温度24.5 ℃。以下各组试验均在板换式壁挂炉额定热输入，卫生进水温度为20 ℃，卫生出水温度为60 ℃下进行，以保证各组试验条件一致[2]。

3 试验结果与分析

3.1 控制逻辑调整前，试验数据

试验用的壁挂炉调节至夏季模式，当卫生水关闭后，壁挂炉的三通切换至供暖模式，风机后循环30 s后停转，水泵后循序5 s停转。提前关闭壁挂炉供暖出、回水口处的阀门，根据上述控制逻辑试验，在卫浴工况热平衡后关闭卫生水，极限温控器温度如表1所示。

表1 极限温控器温度随时间推移的变化情况

由表1数据分析可知，关水后由于外循环通道关闭，水泵后循环仅作用于机器内部，此时只有风机能正常工作散热，而风机后循环的时间较短，燃烧室的余热通过主换热器传递到极限温控器，使其温度一直升高，直至5 min达到97.1 ℃，其后温度开始回调。极限温控器的动作温度为95 ℃，升温的过程中极限温控器动作，触发过热保护。

3.2 控制逻辑调整前，试验数据

3.2.1 风机后循环延长，极限温控器最高温度情况

为避免卫浴停水后非正常过热保护，必须降低极限温控器最高温度，延长风机后循环时间可增大散热。调整现有的控制逻辑，风机后循环在原来30 s的基础上分别延长N min，使外部冷空气流入燃烧室内部降温，同时排走燃烧室余热，试验数据如表2所示。

表2 极限温控器最高温度随风机后循环时间延长的变化情况

由表2数据分析可知，延长风机后循环时间能降低极限温控器的最高温度，可避免极限温控器动作。由于极限温控器的温度是通过主换热器传递过来，延长风机后循环让室外更多冷空气进入主换热器并发生对流换热，降低主换热器的基础温度，虽然风机后循环结束后燃烧室余热仍然加热主换热器，但最终主换热器的温度仍会降低，进而令极限温控器的最高温度降低。

风机后循环时间延长4 min的极限温控器最高温度与风机后循环时间延长5 min的极限温控器最高温度差异很小，考虑到风机后循环时间过长会影响用户使用体验，因此选用风机后循环为4 min的控制逻辑较为合理。

3.2.2 风机后循环30 s后，根据预设温度启动第二次风机后循环，极限温控器最高温度情况

虽然延长风机后循环能降低极限温控器的最高温度，但风机运转带来的噪音问题和耗能影响用户体验。若在极限温控器动作前，先让主换热器吸收一部分燃烧室余热，风机再次二次启动，由于主换热器表面与冷空气的温差被拉大，风机相同的运行时间下，其散热效率更高，带走更多热量[3]。在极限温控器处设有温度探头，考虑到极限温控器动作温度偏差为（95±3）℃，为避免极限温控器误动作，预设值定为90 ℃。当极限温控器处的温度达到预设值90 ℃时，风机第二个后循环启动，分别按Nmin运行，试验数据如表3所示。

表3 极限温控器最高温度随风机第二次后循环时间的变化情况

由表3和表2两组数据对比分析可知，当极限温控器温度到达90 ℃后再启动第二次风机后循环，相同风机运行时间下，极限温控器最高温度会降得更低。而极限温控器温度到达90 ℃后再启动第二次风机后循环3 min的最高温度与表2直接延长风机后循环4 min的最高温度差异很少，考虑风机运转带来的噪音问题和耗能，因此选用极限温控器温度到达90 ℃后再启动第二次风机后循环3 min的控制逻辑较为合理。

4 结论

本文通过关闭供暖出、回水口处的阀门，在卫浴工况热平衡后关闭卫生水，研究风机后循环对卫浴停水后非正常过热保护的影响，并通过了试验验证，本文结论如下：

1）关闭供暖出、回水口处的阀门，在卫浴工况热平衡后关闭卫生水，极限温控器的温度在关水瞬间远低于动作值，但随着时间推移，极限温控器的温度逐渐上升，明显高于动作值，触发过热保护。

2）关闭供暖出、回水口处的阀门，在卫浴工况热平衡后关闭卫生水，水泵后循环仅作用于机器内部，无法有效散热，可通过延长风机后循环能有效增强散热，降低极限温控器最高温度。

3）关闭供暖出、回水口处的阀门，在卫浴工况热平衡后关闭卫生水，第一次风机后循环结束后，极限温控器温度达到90 ℃后再启动第二次风机后循环，相同风机运行时间下能更有效降低极限温控器最高温度。

综合散热效果和用户体验感，把控制逻辑调整为第一次风机后循环30 s结束后，检测极限温控器温度，若温度到达90 ℃时，启动第二次风机后循环3 min较为合理。