Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung eines brennerbetriebenen Heizgerätes an ein Luft-Abgas-System

Abstract

 Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung eines brennerbetriebenen Heizgerätes an ein Luft-Abgas-System vorgeschlagen. Das Heizgerät weist eine Regeleinrichtung (30) auf, die ein Gebläse (26) derart regelt, dass ein für eine geforderte Brennerleistung erforderlicher Luftvolumenstrom bereitgestellt wird, der für eine optimale Verbrennung bei verschiedenen Heizleistungen notwendig ist, wobei ein momentaner Luftvolumenstrom im Luft-Abgas-System gemessen und auf den erforderlichen Luftvolumenstrom abgeglichen wird. Dazu ist in der Regeleinrichtung (30) eine Betriebskennlinie (40) abgelegt, die den erforderlichen Luftvolumenstrom für eine optimale Verbrennung bei verschiedenen Brennerleistungen angibt. Im Luft-Abgas-System ist ein Sensor (28) positioniert, der den momentanen Luftvolumenstrom aufnimmt. Von der Regeleinrichtung (30) wird der momentane Luftvolumenstrom auf den erforderlichen Luftvoluemenstrom der Betriebskennlinie über eine Nachführung der Leistung des Gebläses (26) abgeglichen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung eines brennerbetriebenen Heizgerätes an ein Luft-Abgas-System nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

[0002] Bei brennerbetriebenen Heizgeräten mit unterstützter Luft-Abgas-Führung hat die Länge des angeschlossenen Luft-Abgas-Systems einen erheblichen Einfluß auf die Verbrennung sowie auf das Kondensations- und Zündverhalten des Heizgerätes, da die spezifischen Strömungswiderstände der Luftzuführung und der Abgasabführung standortbedingt durch die Rohrlängen, die Anzahl der Rohrbögen und anderer baulicher Maßnahmen des Luft-Abgas-Rohrleitungssystems verschieden sind. Daher ist eine Anpassung der Heizgeräte an das standortspezifische Luft-Abgas-System erforderlich.

[0003] Bekannt ist z.B. durch den Einbau von zusätzlichen Blenden in das Luft-Abgas-System, den Strömungswiderstand auf einen entsprechenden Wert zu heben, auf den die Betriebskennlinie des Heizgerätes eingestellt ist, wobei die Betriebskennlinie eine optimale Verbrennung bei verschieden Heizleistungen gewährleistet.

[0004] Um auf den Einbau von zusätzlichen Strömungswiderständen im Luft- Abgas-System zu verzichten, ist aus der DE 198 47 448 A1 bekannt, bei einer ersten Inbetriebnahme des Heizgerätes die Drehzahl des Gebläses, ausgehend von einer Start-Drehzahl, bei der der für die Freigabe der Gaszufuhr vorgesehene Druckwert auch bei kürzester Länge des Luft-Abgas-Systems nicht erreicht wird, langsam zu steigern, bis der vorgesehene Druckwert erreicht ist, und aus der Drehzahl des Gebläses, bei der dieser Wert erreicht wurde, ein Korrekturfaktor zu ermitteln, mit dem aus Standardkennlinien Betriebskennlinien berechnet werden, nach denen die Gasregeleinrichtung geführt wird. Zur Aufnahme der Drehzahl des Gebläses ist dabei ein Drehzahlgeber für das Gebläse notwendig. Bei diesem Verfahren erfolgt bei der Inbetriebnahme des Heizgerätes somit eine Anpassung der Betriebskennlinie an die standortspezifischen Strömungsbedingungen des Luft-Abgas-Rohrleitungssystems.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dass unabhängig von den standortspezifischen Strömungswiderständen des Luft-Abgas-Rohrleitungssystems gleiche Luftverhältnisse für eine vollständige Verbrennung vorliegen, wobei die Anpassung der Heizeinrichtung an das standortspezifische Luft- und Abgas-Rohrleitungssystem mit einer einfachen Regeleinrichtung erfolgen soll.

Vorteile der Erfindung

[0006] Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung haben den Vorteil, dass eine einfache Regeleinrichtung verwendet werden kann. Durch die Nutzung des Luftvolumenstromes als Regelgröße und als Funktionsparameter der Betriebskennlinie ist eine ständige Anpassung des momentanen Luftvolumenstromes an den erforderlichen Luftvolumenstrom möglich, ohne eine Korrektur der Betriebskennlinie bei der Installation des Heizgerätes durchführen zu müssen. Folglich ist auch kein Drehzahlgeber für das Gebläse notwendig.

[0007] Darüber hinaus wird der Betrieb des Heizgerätes bei wechselnden Verhältnissen, welche z.B. bei Windeinfall in das Abgassystem auftretenden können, verbessert, da die Druckverhältnisse kontinuierlich erfaßt werden. Dadurch wird eine nahezu konstante Luftzahl des Abgases gewährleistet. Der Einsatz eines Sensors zur Erfassung des Luftvolumenstromes ermöglicht zudem das Erkennen von verbrennungsbedingten Störungen und somit das Durchführen von Gegenmaßnahmen, wie z.B. die Änderung der Primärluftzahl.

[0008] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, zum Abgleich des momentanen Luftvolumenstrom auf den erforderlichen Luftvolumenstrom eine Betriebskennlinie einzusetzen, die die Brennerleistung als Funktion des Luftvolumenstromes angibt. Zweckmäßig ist ferner, zur Bestimmung des momentanen Luftvolumenstroms einen Drucksensor einzusetzen. Das Regelverhalten bei großen Temperaturunterschieden in der Verbrennungsluft kann dadurch weiter verbessert werden, wenn die Luftvolumenstrommessung zusätzlich mit einer Temperaturkompensation kombiniert wird. Darüber hinaus kann zweckmäßigerweise vorgesehen werden, die zuletzt erfassten Werte zu speichern und bei Ausfall des Drucksensors auf diese zurückzugreifen, wodurch auch die Notlaufeigenschaften gewährleistet sind. Dadurch bedingt ein Ausfall des Drucksensors nicht zwangsläufig die Stillsetzung des Heizgerätes.

Zeichnung

[0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Heizgerätes und Figur 2 eine Darstellung einer Betriebskennlinie zur Regelung des Heizgerätes.

Ausführungsbeispiel

[0010] Die Heizeinrichtung in Figur 1 weist einen Brenner 10 auf, der in einer Brennkammer 12 angeordnet ist. Der Brenner 10 steht mit einer Gasleitung 18 in Verbindung, in die eine Gasregeleinrichtung 19 eingebaut ist. Über die Gasleitung 18 wird dem Brenner 10 das Brenngas zugeführt. Zur Brennkammer 12 führt eine Luftzuführung 14, über die Verbrennungsluft dem Brenner 10 zugeführt wird. Die Luftzuführung 14 umgibt beispielsweise koaxial eine Abgasabführung 16, die mit einem nicht dargestellten Abgasrohr, z. B. Schornstein, verbunden ist, um das Abgas in die Atmosphäre abzuleiten. Die Luftzuführung 14 mit Luftrohr und die Abgasabführung 16 mit Abgasrohr bilden ein Luft-Abgas-Rohrleitungssystem.

[0011] Von den Abgasen wird ein Wärmetauscher 20 beaufschlagt, der über eine Vorlaufleitung 21 und eine Rücklaufleitung 22 mit einer nicht dargestellten Heizkörperanordnung in Verbindung steht. Über dem Wärmetauscher 20 ist eine Abgassammelhaube 24 angeordnet, die zur Abgasabführung 16 übergeht.

[0012] In der Abgasabführung 16 ist ein Gebläse 26 angeordnet, das das Abgas aus der Brennkammer 12 absaugt und durch den Sog einen entsprechenden Volumenstrom Verbrennungsluft dem Brenner 10 zuführt. Das Gebläse 26 kann aber auch in der Luftzuführung 14 angeordnet sein.

[0013] In der Luftzuführung 14 ist beispielsweise ein Drucksensors 28 angeordnet, der den von der zugeführten Verbrennungsluft aufgebauten Druck stetig aufnimmt. Der aufgenommene Druck gibt Aufschluss auf einen momentanen Luftvolumenstrom, der dem Brenner 10 zugeführt wird. Es ist aber genauso möglich den Drucksensor 28 innerhalb der Abgasabführung 16 anzuordnen. Außerdem ist es denkbar, anstelle des Drucksensors einen Luftmassensensor einzusetzen, mit dem der momentane Luftvolumenstrom direkt bestimmbar ist.

[0014] Die Heizeinrichtung verfügt ferner über eine Regeleinrichtung 30, die über eine erste Signalleitung 31 mit der Gasregeleinrichtung 19, über eine zweite Signalleitung 32 mit dem Gebläse 26 und über eine dritte Signalleitung 32 mit dem Drucksensors 28 verbunden ist. Schließlich ist eine vierte Signalleitung 34 vorgesehen, die zu einem Temperaturfühler 35 führt.

[0015] Zum Erreichen der optimalen Verbrennungswerte bzw. Luftzahl im Abgas benötigt die in Abhängigkeit vom Modulationsgrad bzw. der Heizleistung erforderliche Gaszufuhr einen entsprechenden Luftvolumenstrom der Verbrennungsluft, d.h. die geforderte Heizleistung erfordert eine entsprechende Brennerleistung Q des Brenners 10 und diese eine entsprechende Brenngaszufuhr und einen entsprechenden Luftvolumenstrom der Verbrennungsluft.

[0016] Eine Betriebskennlinie 40 für die geforderte Brennerleistung Q wird aus den Anforderungen an die Luftzahl im Abgas des Heizgerätes unter Berücksichtigung der Flammenstabilität und bei Brennwertgeräten ferner unter Berücksichtigung des Kondensationsverhaltens in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung, die zur Deckung des Wärmebedarfs notwendig ist, ermittelt.

[0017] Die in Figur 2 dargestellte Betriebskennlinie 40 stellt den erforderlichen Luftvolumenstrom als Funktion des Drucks p über der Brennerleistung Q dar. Die Betriebskennlinie 40 ist in der Regeleinrichtung 30 abgelegt.

[0018] Der momentane Luftvolumenstrom, der mit einem entsprechenden Druckwert korreliert, wird mittels des Drucksensors 28 stetig ermittelt. Der gemessene Druckwert wird über die Signalleitung 33 der Regeleinrichtung 30 zugeführt und in der Regeleinrichtung 30 mit dem erforderlichen Druckwert p der Betriebskennlinie 40 verglichen und auf den erforderlichen Luftvolumenstrom abgeglichen, wobei der erforderliche Druckwert den erforderlichen Luftvolumenstrom für die optimale Verbrennung repräsentiert.

[0019] Der Abgleich des gemessenen momentanen Druckwertes auf den erforderlichen Druckwert p der Betriebskennlinie 40 erfolgt über eine entsprechende Nachführung der Leistung des Gebläses 26, so dass ständig der momentane Luftvolumenstrom dem erforderlichen Luftvolumenstrom nachgeführt wird. Dadurch wird die Luftzahl der Verbrennung unabhängig vom Luft-Abgas-Rohrleitungssystem eingehalten. Auch Änderungen der Strömungsbedingungen im Luft-Abgas-Rohrleitungssystem währende des Betriebes der Heizeinrichtung werden dadurch berücksichtigt und kompensiert. Auf diese Weise ist ein optimaler Betrieb der Heizeinrichtung unter den standortspezifischen Bedingungen des Luft-Abgas-Systems möglich.

[0020] Die mit dem Drucksensors 28 durchgeführte Druckmessung kann zudem eine Temperaturkompensation enthalten, mit der das Regelverhalten bei großen Temperaturen in der Verbrennungsluft weiter verbessert wird. Dazu ist beispielsweise ein Temperatursensor in den Drucksensor integriert.

Ansprüche

1. Verfahren zur Anpassung eines brennerbetriebenen Heizgerätes an ein Luft-Abgas-System, das einen Brenner, ein Luftzuführung für Verbrennungsluft, eine Abgasabführung für das Abgas, ein Gebläse im Luft-Abgas-System und eine Regeleinrichtung aufweist, wobei die Regeleinrichtung das Gebläse derart regelt, dass ein für eine geforderte Brennerleistung erforderlicher Luftvolumenstrom bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein momentaner Luftvolumenstrom im Luft-Abgas-System gemessen und auf den erforderlichen Luftvolumenstrom abgeglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleich des momentanen Luftvolumenstroms auf den erforderlichen Luftvolumenstrom anhand einer in der Regeleinrichtung abgelegten Betriebskennlinie erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abgleich des momentanen Luftvolumenstroms auf den erforderlichen Luftvolumenstrom der Betriebskennlinie die Leistung des Gebläses entsprechend nachgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebskennlinie den erforderlichen Luftvolumenstrom als Funktion des Drucks in Abhängigkeit von der Brennerleistung angibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der momentane Luftvolumenstrom als Druck aufgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des momentanen Luftvolumenstroms mit einer Temperaturkompensation versehen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zuletzt erfassten Werte des momentanen Luftvolumenstroms gespeichert werden und bei Ausfall des Sensors auf diese zurückgegriffen wird.

8. Vorrichtung zur Anpassung eines brennerbeheizten Heizgerätes an ein Luft-Abgas-System, mit einem Brenner, der mit Brenngas und mit Verbrennungsluft versorgt wird, einer Luftzuführung für die Verbrennungsluft, einer Abgasabführung für das Abgas, und einem Gebläse im Luft-Abgas-System sowie mit einer Regeleinrichtung, wobei die Regeleinrichtung das Gebläse derart regelt, dass ein für eine geforderte Brennerleistung erforderlicher Luftvolumenstrom bereitgestellt wird, und wobei in der Regeleinrichtung eine Betriebskennlinie abgelegt ist, die den erforderlichen Luftvolumenstrom für eine optimale Verbrennung bei verschiedenen Brennerleistungen angibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Luft-Abgas-System positionierter Sensor einen momentanen Luftvolumenstrom aufnimmt und dass die Regeleinrichtung (30) den momentanen Luftvolumenstrom auf den erforderlichen Luftvolumenstrom der Betriebskennlinie (40) über eine Nachführung der Leistung des Gebläses (26) abgleicht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor zur Bestimmung des momentanen Luftvolumenstroms ein Drucksensor oder ein Luftmassensensor vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (28) in der Luftzuführung (14) und/oder in der Abgasabführung (16) angeordnet ist.

Zeichnung