[发明专利]炉装置

说明书

请参考相关的1987年6月2日颁发给John  W.Turko先生的美国专利US4，669，656公开的内容，该专利与本发明是相同的申请人，因此在阅读本说明书时请参考上述专利。

本发明一般地涉及适用于向需加热的空间，如建筑物或建筑物的封闭部分提供热空气的加热系统。更具体地说，本发明涉及一种燃烧气体燃料的加热系统，尽管本发明也可应用于使用其它燃料的加热系统。

过去传统的用于住宅或商业建筑物或它们的封闭部分的强迫通风加热系统包括燃烧燃料与空气的混合物以便产生热量的炉。加热系统还包括热交换器，它用于将热从燃烧室传递给空气流动系统，该系统通过加热的空间，然后返回到热交换器，以此方式不断循环。然而，现已发现这种传统的炉系统从利用燃烧过程得到的热能的观点来看是浪费的，这主要是因为废气在相当高的温度下被排入了大气，该温度常常超过300°F（149℃），这大大超过加热空间内的理想室温。

即使是最好的上述传统炉系统，在固定工况下运行时大概所消耗的燃料的总热值的百分之十五到百分之二十会被浪费掉。热能的这种浪费还包括如下事实：当响应加热空间内恒温器的信号使传统的加热系统的炉和循环风机关闭时，通常使用的抽风式烟囱继续将炉内和建筑物内的热空气抽出，然后将该热空气排入大气。之后当恒温器指示需要再进行加热时，该系统必须在能提供热风之前重新起动和加热。在美国北方，这种不断开/关的循环操作在典型的强制通风加热系统中每年要发生两万次以上，结果使总的热能损失或热能浪费估计占燃料燃烧产生的热值的大约百分之40左右。

除了上述缺陷之外，在需要很高的抽风式烟囱的大型住宅或商业建筑物中，这种传统的加热系统从经济的观点来看是更加不可行的。出于降低建筑成本和维修这种大型烟囱考虑，这种加热系统常常建在和安装在建筑物的屋顶上，因此使加热系统安装复杂，成本提高。另外，特别是在多家承租或多住户的住宅或商业建筑物中都安装了电加热系统，以便减少初始建设投资、对多单元的建筑物单独地控制加热并在管理建筑物时不需要计算由各单元分担的集中加热系统的总运行费用，不需要独立地重开帐单。这种替代的电加热系统包括电阻式加热装置或热泵，其缺点是与燃烧燃料（例如燃气）的加热系统相比其运行费用较高。

由于传统的强制通风的加热系统和典型的电加热系统存在的上述缺陷和不足，所以本发明的一个主要目的是提供一种强制通风的加热系统（最好燃烧气体燃料），该系统有效地利用了较大比例的燃料燃烧产生的热值，并有效地回收了较高比例的排放到大气中的废气中的热能。

本发明的另一个目的是提供一种不需要使用传统烟囱或其它抽风式废气排放管道的加热系统。

本发明再一个目的是提供一种加热系统，该加热系统最大限度地控制加热系统的功能，该加热系统在低热能输入下运行，但其运行时间较长，因此将保持加热空间于所需温度而需开/关循环的次数减至最少，从而使加热系统的效率提高到最大限度。

本发明还有一个目的是提供一种加热系统，该加热系统使用了用于将循环风以较低速度送入和送出加热空间的一个独立系统和用于将燃烧热传递给送入加热空间的空气中，并提供独立的加压助燃空气的独立高速空气系统。并且还提供了强制地将燃烧废气送出加热系统之外的燃料供应系统。

按照本发明的一个方面，用于加热一个空间的加热系统通常包括一个空气加热分系统，该分系统具有适用于燃烧助燃空气和燃料的混合物以产生热量的较紧凑的燃烧室;一个独立的冷风供给分系统，它用于将加热空间的冷空气输送到空气加热分系统;一个燃烧室热交换器，它与冷风供给分系统流体相连，用于将燃烧室的热传给由冷风供给分系统从加热空间抽出的冷空气;以及一个独立的空气循环分系统，用于从加热空间抽出冷循环风。加热系统最好还包括与燃烧室热交换器和空气循环分系统流体相连的空气混合室，用于将热空气与冷循环空气混合以便向加热空间提供热循环风。

按照本发明的另一个方面，加热系统包括一个助燃空气供给分系统，它具有一个助燃料压缩机，该系统用于在升高的压力状态下将助燃空气提供给燃烧室;一个气体燃料供给分系统，它具有一个气体燃料压缩机，该系统用于将来自气体燃料源的气体燃料在压力大致等于助燃空气的高压下输送到燃烧室，同时助燃空气和气体燃料的压力足以强制地将助燃空气与气体燃料的混合物送入燃烧室，并强制地将燃料产物通过较小的废气排放管道排出，而不需要使用抽风式烟囱或烟道。