第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、能效比

空調(diào)取暖能效比低、耗電嚴(yán)重、升溫速度慢?？照{(diào)受其制熱原理的限制，取暖時(shí)有諸多不足：當(dāng)電能轉(zhuǎn)化為熱能時(shí)，其中損失較大，熱效率低，制熱能效比（制熱量與總輸入功率的比值）通常小于2.5，當(dāng)室外溫度低于0℃時(shí)，其能效比很快降為1，只相當(dāng)于一臺電熱取暖器，室外溫度越低，空調(diào)的制熱效果越差。（煤油取暖器的取暖效果是普通電取暖器的三倍以上）

2、空氣和水分的平衡

空調(diào)取暖風(fēng)不暢，頭暈胸悶接踵而來。而煤油取暖器在燃燒的過程中會釋放出水蒸氣（H2O），防止空氣干燥。同時(shí)煤油取暖器本身帶有缺氧保護(hù)裝置，可以促使在取暖時(shí)每隔一兩小時(shí)開窗通一次風(fēng)，保證空氣的平衡。

普通空調(diào)有75%的空氣被重復(fù)利用。如果增加新風(fēng)量就意味著要提高能源的消耗。而我國的能源儲備不足，這使得我國在發(fā)展空調(diào)業(yè)方面忽略了新風(fēng)。特別是孕婦在冬季應(yīng)注重保暖，但保暖時(shí)空氣質(zhì)量不好，或空氣中缺乏新鮮的負(fù)氧離子，對孕婦和胎兒優(yōu)生十分不利。

3、取暖靈活，升溫快

空調(diào)取暖靈活性差，不方便移動?？照{(diào)使用具有一定的局限性，不能在室外使用，也不適合安裝在高溫、油煙大的地方，如廚房等地方。買回家的空調(diào)還只是一個(gè)半成品，需要進(jìn)行安裝和固定后才能使用。利用掛式空調(diào)取暖其功率小，又不可移動，而必須每個(gè)房間裝一個(gè)；利用中央空調(diào)取暖，容易導(dǎo)致資源浪費(fèi)。而煤油取暖器具備優(yōu)良的移動性能，可隨意在每一個(gè)房間移動。利用最高檔把房間溫度升上來后，可調(diào)回到最小檔，保持室內(nèi)溫度即可。

空調(diào)在零下15℃以下啟動會非常困難，北方冬季漫長，大部分地區(qū)寒冷期都在零下15℃以下，空調(diào)取暖將大打折扣。煤油取暖器則不管在多低的氣溫下，不管是在室內(nèi)還是在室外，都能正常使用，并且快速升溫。

4、能源及環(huán)境的限制

目前電力資源的缺乏加速了空調(diào)取暖的出局。

據(jù)國家電網(wǎng)公司公布的消息，這兩年我國的供電形勢更為嚴(yán)峻，省級電網(wǎng)拉閘限電的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，工業(yè)用電很多時(shí)候得不到保障，而且今年是歷年來最為嚴(yán)重的酷熱干旱天氣，今年將是近幾年電力缺口最大的一年。

而煤油取暖器所使用的氣體適應(yīng)性很強(qiáng)，并且不受使用環(huán)境限制，資源比較豐富，費(fèi)用也不高。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

在許多場合需要取暖或者加熱，除了使用電以外還可以采用煤油的方式。家庭使用的煤油取暖器就是其中一個(gè)應(yīng)用，它是使用專用煤油燃燒產(chǎn)生熱量的，如果油料不能充分燃燒，會產(chǎn)生有害氣體污染室內(nèi)空氣，影響人的健康。浪費(fèi)能源。在使用過程中，需要根據(jù)溫度的設(shè)定，噴適量的油。使充分燃燒。油在燃燒過程中需要不斷補(bǔ)充油量提供氧氣，需要提供燃燒的環(huán)境和進(jìn)行熱量的交換。為了完成燃燒的過程，需要相應(yīng)的部件組成一個(gè)燃燒器并對它進(jìn)行控制。由于油的燃燒和控制是復(fù)雜的過程，一般都采用單片機(jī)進(jìn)行控制。

1、燃燒過程需要的主要部件

1）油泵

油泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，它由電磁線圈和泵閥二部分組成。油泵巾的閥體為軟鐵，電磁線圈不通電的時(shí)候，在彈簧力的作用下，處于A的位置，泵內(nèi)充滿油，當(dāng)電磁線圈通電的時(shí)候，在磁場力的作用下，閥體向B方向運(yùn)動，逆止閥關(guān)閉，泵體內(nèi)的油在閥體的作用下，通過噴嘴噴出。

油泵的結(jié)構(gòu)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)，試制的油泵電氣參數(shù)如下：

電磁線圈為直流電磁線圈，以直流脈沖信號為動力

線圈：直徑為0.23唧的銅漆包線

電感量：80mH

電源電壓：24V直流電’

脈沖寬度：7ms

脈沖頻率：l—99Hz

在燃燒過程中，油泵的油是以脈沖的方式加入的，單位時(shí)間內(nèi)的噴油量與脈沖的頻率有關(guān)。固定控制電壓的脈沖寬度，通過改變脈沖的頻率來控制噴油量?？刂齐妷旱拿}沖寬度為7mS。最大噴油量為0.0733ml/s，頻率為20Hz，最小噴油量為0.0267ml/s，頻率為6Hz。表1記錄了頻率分別為6Hz、10Hz、15Hz、20Hz，每次連續(xù)工作30S時(shí)噴油量與頻率的關(guān)系。由表可知。在同一頻率時(shí)，油泵的噴油量是穩(wěn)定的。

噴油量與噴油頻率的關(guān)系

2）煤油液位檢測器

在燃燒過程中，煤油被消耗到一定程度，油泵不能提供充足的油量，會影響燃燒的效果。在使用前和使用過程中，需要進(jìn)行檢測，當(dāng)液位低時(shí)，單片機(jī)將自動熄火關(guān)機(jī)。液位檢測器為干璜管，提供一個(gè)開關(guān)量信號。

3）燃燒風(fēng)機(jī)

燃燒風(fēng)機(jī)是交流供電的，它承擔(dān)了提供充分燃燒的氧氣和熱交換的作用。它吸入室內(nèi)空氣使通過燃燒器，提供燃燒過程需要的氧氣，并同時(shí)使空氣加熱后進(jìn)入室內(nèi)?？刂瓶煽毓鑼?dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的無級調(diào)速。

4）燃燒狀態(tài)檢測器

煤油得到充分燃燒，火焰產(chǎn)生的溫度就高，檢測器產(chǎn)生的電壓也高，通過檢測它的電壓可以判別燃燒是否充分。檢測器由耐高溫不銹鋼材料加工而成。

5）燃燒器

燃燒器是一鋼質(zhì)盆狀容器，內(nèi)置220V電加熱器，是煤油進(jìn)行燃燒產(chǎn)生熱量的部件?？刂瓶煽毓鑼?dǎo)通角實(shí)現(xiàn)電加熱的無級調(diào)壓控制。

6）點(diǎn)火器

為一直流高壓脈沖發(fā)生器?？諝庠诟邏弘姷淖饔孟掳l(fā)生電離，產(chǎn)生火花，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火功能。

2、燃燒器的工作原理

煤油取暖器的燃燒器控制原理框圖如圖所示。

燃燒器控制原理

在使用煤油取暖器時(shí)，通過鍵盤輸入室內(nèi)需要的溫度，單片機(jī)首先測量煤油液位H的值。如果H的值在正常范圍，然后測量室內(nèi)溫度T1、燃燒器溫度T2，如果T1<T0，T2<230℃．燃燒器進(jìn)行加熱，并不斷檢測T2的值，當(dāng)T2>=230℃時(shí)，啟動點(diǎn)火，并同時(shí)噴油，并對燃燒狀態(tài)V進(jìn)行判別。

如果V值達(dá)到要求，說明點(diǎn)火成功，啟動燃燒風(fēng)機(jī)，向燃燒器提供氧氣并把熱量輸送出去，實(shí)現(xiàn)加熱室內(nèi)溫度的目的。

3、燃燒器的控制

使用取暖器的目的是使煤油充分燃燒并使溫度達(dá)到設(shè)置的值，在燃燒控制中需要解決以下幾個(gè)問題。

1）煤油液位的控制

在液位的設(shè)計(jì)中，當(dāng)出現(xiàn)液位低的信號，油量還可以提供5分鐘的燃燒時(shí)間。所以剛開始使用時(shí)檢測到液位低，單片機(jī)立即顯示需要加油的信號，不啟動燃燒程序。在燃燒過程中檢測到液位低信號，單片機(jī)一方面發(fā)f“需要加油的信號．一方面準(zhǔn)備自動熄火。如果在5分鐘內(nèi)，液位低的信號消除．表示已經(jīng)加好油繼續(xù)進(jìn)行工作。如果在5分鐘后，液位低的信號依然存在，單片機(jī)進(jìn)入熄火程序，自動關(guān)機(jī)。

2）燃燒器加熱控制

家用煤油取暖器煤油的燃燒點(diǎn)在230℃±5℃左右。如果燃燒器的溫度過低，不能使煤油充分、快速汽化燃燒，會產(chǎn)生煙霧并污染室內(nèi)空氣。如果燃燒器的溫度過高。會損壞機(jī)器。燃燒器的溫度與風(fēng)機(jī)輸送空氣的流量和溫度有關(guān)．與噴油量和油的溫度有關(guān)，單片機(jī)控制程序中，必須根據(jù)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和噴油來調(diào)節(jié)加熱器的溫度。

3）燃燒風(fēng)機(jī)的控制

燃燒器的溫度達(dá)到230℃并點(diǎn)火噴油2秒鐘后，開始啟動風(fēng)機(jī)小風(fēng)量送風(fēng)。因?yàn)槊河忘c(diǎn)燃并燃燒需要一個(gè)過程。而且開始時(shí)燃燒器內(nèi)的油量不多，產(chǎn)生的火焰少，容易被吹滅。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的 分析 ，在5秒鐘內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐步達(dá)到要求的值。效果比較好。

4）燃燒狀態(tài)的控制

燃燒狀態(tài)標(biāo)志煤油是否充分燃燒。燃燒是否充分主要取決于風(fēng)機(jī)速度、噴油量和燃燒器溫度三者之間的配合，從火焰溫度的檢測電壓可以知道燃燒的情況。在點(diǎn)火燃燒前不對燃燒電壓進(jìn)行判別，在點(diǎn)火成功后檢測燃燒電壓的值，綜合各種條件，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)速度、噴油量和燃燒器溫度三個(gè)量、使燃燒電壓保持穩(wěn)定。

5）點(diǎn)火器的控制

在燃燒器的溫度達(dá)到230℃±5℃左右時(shí)，開始點(diǎn)火。單片機(jī)發(fā)送連續(xù)的開關(guān)量信號，以連續(xù)脈沖的方式點(diǎn)火。如果在5秒鐘內(nèi)燃燒電壓達(dá)不到規(guī)定的值，認(rèn)為點(diǎn)火失敗，停止發(fā)脈沖，由于點(diǎn)火時(shí)要消耗大的功率，時(shí)間過長。會損壞點(diǎn)火器。熄火時(shí)先停止噴油，再停止風(fēng)機(jī)。一般點(diǎn)火器的放電頭與燃燒器的距離在5—7mm左右，放電電壓在7000到10000伏，才能有效點(diǎn)火。

6）油泵的控制

油是產(chǎn)生熱量的主體，燃燒器溫度達(dá)到230℃±5℃左右并開始點(diǎn)火后噴油。油滴噴射到高溫的燃燒器卜被汽化并形成氣態(tài)煤油，遇到火花立即燃燒。剛開始點(diǎn)火，需要以比較高的頻率噴油，以提供足夠多的油量維持燃燒，在火焰溫度檢測電壓達(dá)到正常值后，按照燃燒的要求供油。在正常的燃燒過程中，油量的多少是根據(jù)溫度設(shè)置值與現(xiàn)在室內(nèi)溫度值之差進(jìn)行控制的，噴油量確定后，根據(jù)燃燒的要求來控制風(fēng)機(jī)速度配合燃燒。在熄火的時(shí)候，先停止噴油，再停止加熱，在5秒鐘后開始逐步降低風(fēng)機(jī)的速度，30秒鐘以后停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行。因?yàn)閯偼Ｖ箛娪秃图訜釙r(shí)，燃燒器的溫度很高，風(fēng)機(jī)的繼續(xù)運(yùn)行，可以把剩余的熱量散發(fā)出來，使燃燒器的溫度逐步冷卻，不致過熱而損壞。

4、單片機(jī)控制

本系統(tǒng)南多個(gè)單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)組成。其中主要的控制系統(tǒng)是溫度控制系統(tǒng)。如圖。

綜合控制框圖

在圖中，單片機(jī)根據(jù)溫度設(shè)置1D值、溫度測量值T1，計(jì)算出控制信號，采用分時(shí)控制的方式，分別對油泵系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)進(jìn)行控制，使燃燒器中的煤油得到充分燃燒，產(chǎn)生最大的熱量，使室內(nèi)溫度向T0接近。在七述三個(gè)控制系統(tǒng)中。油泵控制系統(tǒng)是主要的，噴油量由T0與Tl的差值決定，根據(jù)噴油量調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的速度。單片機(jī)為AT89C52，采用10位A／D轉(zhuǎn)換?？刂葡到y(tǒng)均為PID控制方式。在控制系統(tǒng)中還包括煤油液位控制和使用的時(shí)間控制。

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

煤油取暖器因其小巧、高效，受到了廣泛推廣，目前技術(shù)趨勢主要是集中在安全性及燃燒熱效率上。

目前煤油取暖器（直排式）基本上配置三種保護(hù)裝置：

1、熄火保護(hù)裝置

此裝置是在有風(fēng)吹或缺氧時(shí)，火苗器（又叫引火器或者長明火）熄火，顛倒保護(hù)裝置啟動，而引起取暖器熄火，同時(shí)開關(guān)總閥自動關(guān)閉切斷氣源起到保護(hù)作用的裝置。

工作原理：采用兩種金屬結(jié)合而成的熱電偶，在被火苗器加熱后會產(chǎn)生微小的電流（熱電），這個(gè)熱電流會啟動氣量調(diào)節(jié)閥內(nèi)的電磁鐵，推開被關(guān)閉的閥門。如果火苗器熄火，或者火苗被風(fēng)吹偏離熱電偶或者火苗火勢減弱飄動，達(dá)不到產(chǎn)生熱電流的熱量，熱電偶瞬間冷卻，熱電消失，電磁鐵失去磁性，使閥門被彈簧推至關(guān)閉狀態(tài)，切斷氣源，起到保護(hù)作用。

2、缺氧保護(hù)裝置

煤油取暖器燃燒時(shí)產(chǎn)生CO2和H2O（水蒸氣）。這些氣體對人體無害，但是在不通風(fēng)的狹窄或者密閉空間內(nèi)長時(shí)間使用取暖器，氧氣會越來越少，CO2會增多，因而會感到不適。再則，取暖器正常燃燒所需要的氧氣不足，會發(fā)生不完全燃燒，產(chǎn)生CO，最終威脅人的生命安全。因此，在家用煤油取暖器上設(shè)置缺氧保護(hù)裝置是很有必要的。煤油取暖器的上的缺氧保護(hù)裝置是設(shè)置在室內(nèi)當(dāng)空氣當(dāng)中含氧量達(dá)到（19.5-19.7%）CO2濃度上升到預(yù)設(shè)的（0.8-1.3%。這個(gè)濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于人所能感覺到的）時(shí)，火苗器的火焰會發(fā)飄，結(jié)果熱電偶達(dá)不到產(chǎn)生電流的溫度，以致氣閥關(guān)閉切斷氣源。

3、傾倒、撞擊保護(hù)裝置

此裝置一般是采用水銀平衡器或者機(jī)械平衡器與上述的熱電偶一極構(gòu)成閉合電路。水銀具有導(dǎo)電和瞬間凝成小球的特性。當(dāng)取暖器受到撞擊或者傾斜時(shí)，水銀瞬間凝成小球或者機(jī)械平衡器里的金屬球受到震動，瞬間偏離原來位置，造成閉合電路斷路，氣源閥門電磁開關(guān)失去電流，失去磁性推動彈簧關(guān)閉氣閥切斷氣源。

2005年，日本Toyotomi公司發(fā)布了系列燃油式加熱器的新品，新產(chǎn)品以“環(huán)保、節(jié)能和清潔”為主題，共包括：7種普通式空氣加熱器、12種燃芯式燃油加熱器、16種熱對流式加熱器，除此以外，還有壁爐式加熱器和商用燃芯式燃油加熱器。一些典型的新品如：LC—U325s、L535ES，產(chǎn)品不僅安全性更可靠、節(jié)能效益好，而且也裝置了“人體感知型”傳感器和溫控器，加熱、工作效果更好；另外，一些“熱對流型”產(chǎn)品的散熱空間多已從單向型改多向型，甚至有些根據(jù)需要還可以實(shí)現(xiàn)三維空間的散熱。

由于充分考慮到環(huán)保的因素，一些新產(chǎn)品還采用了激光燃燒器，這樣可以使燃料油在燃燒時(shí)更加充分：又由于采用了高阻燃性和防腐性材料，它的安全性和防腐性也比以前有了提高。另外，新一代產(chǎn)品在燃燒時(shí)的廢氣排放也明顯改善，尤其是N0x的排放水平明顯減少了。在具體的節(jié)能指標(biāo)上，新一代產(chǎn)品的每一年度周期燃油消耗會比以往的同類型號產(chǎn)品節(jié)省燃料費(fèi)約1800～2600日元。

針對燃芯式燃油加熱器燃燒方式的特殊性，該公司還推出了便攜式產(chǎn)品。新推出的這類便攜式產(chǎn)品還設(shè)計(jì)了專門的節(jié)能型燃燒器，這對于提高燃燒時(shí)的效能很有幫助。


免責(zé)申明：本文僅為中經(jīng)縱橫 市場 研究 觀點(diǎn)，不代表其他任何投資依據(jù)或執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)行為。如有其他問題，敬請來電垂詢：4008099707。特此說明。