VERFAHREN ZUR INBETRIEBNAHME EINES HEIZGERÄTES, HEIZGERÄT UND COMPUTERPROGRAMM

Abstract

 Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1), das zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner (3) zugeführt und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündet wird, eingerichtet ist. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
a) Erfassen mindestens eines, aus einem Netzwerk (16) abgerufenen, standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes (1),
b) Anpassen einer Zündrampe an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes (1),
c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes (1) mit der in Schritt b) angepassten Zündrampe.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine Anpassung der Zündrampe an Umgebungs- und Zustandsbedingungen des Heizgerätes (1) und kann damit Sicherheit und Komfort eines Zündvorganges steigern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und ein Computerprogramm.

[0002] Es sind eine Vielzahl von Heizgeräten bekannt, die in einer Brennkammer ein Gemisch aus einem Brennstoff, insbesondere Gas oder Wasserstoff, und Umgebungsluft verbrennen, um Wärme zur Versorgung eines Gebäudes oder für eine Bereitstellung von Warmwasser zu gewinnen.

[0003] Bei einer Inbetriebnahme derartiger Heizgeräte wird in der Regel eine Fördereinrichtung auf eine Sollleistung angefahren und einem geförderten Volumenstrom angesaugter Verbrennungsluft Brennstoff zugefügt. Das gebildete Verbrennungsgemisch wird einem Brenner des Heizgerätes zugeführt und durch eine Zündvorrichtung, beispielsweise einem Funken- oder Glühzünder, entzündet. Aufgrund des Wunsches, den Betrieb eines Heizgerätes für wechselnde Umgebungsbedingungen und insbesondere mehrere Gasarten zu ermöglichen, wird in der Regel während eines Zündvorganges die Gaszuführung mit einer Zündrampe betrieben, wobei einem weitestgehend konstanten Massestrom Verbrennungsluft ein von einem Startwert zu einem Endwert ansteigender Massestrom Brenngas innerhalb eines Sicherheitszeitraumes zugeführt wird. Der Sicherheitszeitraum ist dabei so gewählt, dass ein Austreten einer kritischen (unverbrannten) Menge Brenngas am Brenner während eines Zündvorganges mit Sicherheit vermieden werden kann.

[0004] Die Zündrampe bewirkt, dass während eines Zündvorganges geeignete Startbedingungen für unterschiedliche Gasarten (beispielsweise einer Gasfamilie) eingestellt werden. Dabei besteht das Bedürfnis, Heizgeräte mit einer Vielzahl von Gasarten einzusetzen, wodurch sehr steile Zündrampen, mit einem hohen Gradienten des zuzuführenden Massestromes Brenngas auftreten können. Die damit zusammenhängenden kurzen Verweilzeiten einer Gemischzusammensetzung können ein Zünden während eines Zündvorganges erschweren. Kann das zugeführte Verbrennungsgemisch bei einem Zündvorgang innerhalb eines Sicherheitszeitraumes keine Flamme bilden, wird der Startversuch abgebrochen.

[0005] Dabei können wechselnde Zündbedingungen, beispielsweise ein anzufahrender Modulationspunkt des Heizgerätes während des Zündvorganges oder Betriebsparameter des Heizgerätes einen Zündvorgang deutlich beeinflussen. Probleme bei einem Zündvorgang können zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen und bei einer stärkeren Ausprägung auch zu Beschädigungen des Heizgerätes führen.

[0006] Die EP 3 301 365 A1 schlägt zum Steuern eines Zündbetriebes eines Heizgerätes vor, bei dem ein vor dem Zündbetrieb erfasster Betriebskennwert berücksichtigt wird. Der Betriebskennwert kann dabei dazu geeignet sein, eine Qualität, Art oder einen Brennwert des Brennstoffes und/ oder eine Leistungsanforderung an das Heizgerät abzubilden. Das vorgeschlagene Verfahren ist jedoch sehr aufwendig, insbesondere sind die Ermittlung und Berücksichtigung des Betriebskennwertes auf das Heizgerät abzustimmen und damit fehleranfällig.

[0007] Die DE 10 2004 058 087 A1 beschreibt ein Verfahren zum Brennerstart eines Gasheizgerätes, bei dem Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Zur Erfassung der Umgebungsbedingungen wird jedoch eine aufwendige Sensorik benötigt.

[0008] Die DE 10 2021 104 191 A1 hat ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes zum Gegenstand, bei dem während des Betriebes eine Zündrampe des Heizgerätes vom Gasventil abgefahren und der lonisationsstrom gleichzeitig erfasst wird. Anhand des erfassten lonisationsstromes kann eine Anpassung der Zündrampe erfolgen. Allerdings kann eine Durchführung des Verfahrens nur bei in Betrieb befindlichem Heizgerät erfolgen.

[0009] Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll ein besonders einfaches und universell einsetzbares Verfahren vorgeschlagen werden, das ein sicheres Zünden eines Heizgerätes auch bei wechselnden Betriebs- und Umweltbedingungen des Heizgerätes ermöglicht.

[0010] Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen, nur geringe bauliche Veränderungen an einem Heizgerät erfordern und eine einfache Integration in einen bestehenden Produktionsprozess ermöglichen.

[0011] Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

[0012] Hierzu trägt ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes bei, wobei das Heizgerät zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner zugeführt und durch eine Zündeinrichtung entzündet wird, eingerichtet ist, und das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:

a) Erfassen mindestens eines, aus einem Netzwerk abgerufenen, standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes,

b) Anpassen einer Zündrampenfunktion an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes,

c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes mit der in Schritt b) angepassten Zündrampe.

[0013] Die Schritte a), b) und c) können bei einer regulären Verfahrensdurchführung mindestens einmal in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere können die Schritte a) bis c) bei jeder Inbetriebnahme des Heizgerätes durchgeführt werden. Das Verfahren dient einem sicheren Zündvorgang bzw. einer sicheren Inbetriebnahme eines Heizgerätes und kann insbesondere helfen, eine Geräuschentwicklung während des Zündvorganges zu mindern und Schäden am Heizgerät zu verhindern.

[0014] Das Heizgerät kann zumindest einen Wärmeerzeuger, insbesondere einen Gas-Brennwertkessel, umfassen, der durch Verbrennung eines Brennstoffes Wärmeenergie freisetzt und über mindestens einen Wärmetauscher auf einen Heizkreises übertragen kann, wobei Verbraucher des Heizkreises über einen Heizungsvorlauf und einen Heizungsrücklauf des Heizkreises an das Heizgerät anschließbar sind. Der Heizkreislauf kann eine Umwälzpumpe umfassen, die dazu eingerichtet sein kann, ein Wärmeträgermedium (Heizungswasser) im Heizkreis umzuwälzen, wobei über einen Heizungsvorlauf erwärmtes Wärmeträgermedium Verbrauchern, wie Konvektoren oder Flächenheizungen, zugeführt und über den Heizungsrücklauf zum Wärmeerzeuger bzw. dem mindestens einen Wärmetauscher rückgeführt werden kann. Bei der Verbrennung entstehende Abgase können über einem Abgaskanal des Heizgerätes und eine nachfolgende Abgasanlage nach Außen abgeführt werden.

[0015] Das Heizgerät kann eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Gebläse, aufweisen, das ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff (Wasserstoff) einem Brenner des Heizgerätes zuführen kann. Die Fördereinrichtung kann dabei eine Leistungsregelung umfassen, insbesondere einen Drehzahlregler. Das Heizgerät kann dabei einen pneumatischen Gas-Luftverbund bilden, bei dem einem Massestrom Verbrennungsluft entsprechend einem Unterdruck (Steuerdruck) einer Drosselstelle, wie einer Venturidüse, ein über eine Gaszuführung bereitgestellter Massestrom Brenngas zugesetzt wird, so dass sich ein vordefiniertes (vorgegebenes) Verbrennungsluftverhältnis (Luftzahl, Lambda) einstellen kann. Das Heizgerät kann alternativ einen elektronischen Gas Luftverbund aufweisen, bei dem anhand eines Signals einer Flammenüberwachung ein Rückschluss auf die Flammen und das Verbrennungsluftverhältnis (auch als Lambda oder Luftzahl bezeichnet) erfolgen kann, so dass eine Regelung desselben ermöglicht wird. Das Heizgerät kann zur Verbrennung eines beliebigen Brennstoffes eingerichtet sein, insbesondere zur Verbrennung eines Brenngases, wie Natural Gas (NG), Flüssiggas (LNG) oder Erdgas. Das Heizgerät kann auch Verbrennung von Wasserstoff als Brennstoff oder einem Gemisch enthaltend Wasserstoff eingerichtet sein. Das Gemisch kann dabei einen Gehalt von mindestens 80% oder mindestens 90% Wasserstoff aufweisen.

[0016] Zudem kann das Heizgerät eine Flammenüberwachung aufweisen. Häufig kommt hierzu eine lonisationselektrode zum Einsatz, die einen lonisationsstrom der Flamme zum Feststellen derselben nutzen kann. Dieses Prinzip ist jedoch bei einer Wasserstoffflamme, nicht robust einsetzbar, da bei der Verbrennung von Wasserstoff erheblich weniger freie Ladungsträger entstehen. Häufig kommen daher bei mit Wasserstoff betriebenen Heizgeräten andere Verfahren, wie beispielsweise ein Erfassen der von der Flamme emittierten elektromagnetischen Strahlung, insbesondere Infrarot- (IR-) und/ oder UV- (Ultraviolett-) Strahlung oder ein Erfassen der Flammentemperatur zum Einsatz. Ein Signal einer Flammenüberwachung kann dabei das Vorhandensein einer Flamme anzeigen, sowie ein Rückschluss auf ein Verbrennungsluftverhältnis der Flamme ermöglichen.

[0017] Das Heizgerät kann zudem eine Zündeinrichtung aufweisen, die derart am Brenner angeordnet ist, dass aus dem Brenner austretendes Verbrennungsgemisch entzündet werden kann. Die Zündeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Zündeinrichtung sein, deren Leistung elektrisch steuerbar ist.

[0018] Bei der Zündeinrichtung kann es sich insbesondere um einen Funkenzünder handeln, wobei die Intensität des ausgebildeten Zündfunkens durch die beaufschlagte elektrische Leistung einstellbar ist. Die Intensität des Zündfunkens, und damit die (elektrische) Leistung der Zündeinrichtung kann den Zündvorgang wesentlich beeinflussen. Die elektrische Leistung kann dabei beispielsweise durch eine Zündspannung eingestellt werden.

[0019] Alternativ kann die Zündeinrichtung ein Glühzünder, auch als Hot-Surface-Ignitor bezeichnet, sein, der sich elektrisch auf eine Oberflächentemperatur oberhalb einer Zündtemperatur des Verbrennungsgemisches erhitzen kann. Mittels der elektrischen Leistung eines Glühzünders können dessen Oberflächentemperatur, und damit die Zündbedingungen des Verbrennungsgemisches am Brenner eingestellt werden.

[0020] Eine Inbetriebnahme eines Heizgerätes kann dabei wie folgt ablaufen. Zunächst kann, beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes, eine Fördereinrichtung, die zumeist als Gebläse ausgeführt ist, auf eine vorgegebene Startleistung bzw. Startdrehzahl, anfahren. Anschließen kann, nach dem Erreichenden der Startleistung bzw. Startdrehzahl ein für die Startdrehzahl vorgegebener Massestrom Brennstoff zugeführt und ein Zündvorgang durch Inbetriebnahme der Zündeinrichtung mit einer vorgegebenen Leistung eingeleitet werden. Der vorgegebene Massestrom Brennstoff kann insbesondere als Bereich vorgegeben sein, der verschiedene Gasarten und Zündbedingungen abbildet und somit einen sicheren Zündvorgang für unterschiedliche Gasarten und/ oder Zündbedingungen ermöglichen kann. Der Bereich des Massestromes Brenngas kann durch eine Zündrampe innerhalb des Sicherheitszeitraumes abgebildet werden.

[0021] Die Zündrampe kann dabei ein funktionaler Zusammenhang zwischen Zeit und dem zuzuführenden Massestrom Brenngas festlegen, wobei die Zündrampe regelmäßig innerhalb eines Sicherheitszeitraumes des Zündvorganges abgefahren werden muss. Der Sicherheitszeitraum ist dabei so gewählt, dass bei einer ausbleibenden Flammenbildung am Brenner während eine Zündvorganges keine kritische Menge unverbrannten Brennstoffes (Brenngas) austritt, und liegt häufig in einem Bereich von 3 bis 5 Sekunden. Da der Sicherheitszeitraum aus Gründen der Betriebssicherheit nicht verlängerbar ist, muss die gesamte Zündrampe innerhalb des Sicherheitszeitraumes angefahren werden, was zu hohen Änderungsgeschwindigkeiten des Massestromes Brenngas während eines Zündvorganges führen kann. Der funktionale Zusammenhang, auch als Rampenfunktion bezeichnet, ist dabei in der Regel eine lineare Funktion, die von einem Startmassestrom bis zu einem Endmassestrom ansteigt. Im Anschluss kann eine Stabilisierungszeit einen Zeitraum festlegen, in dem sich eine gebildete Flamme stabilisieren kann, bevor das Heizgerät im Anschluss an den Zündvorgang zur freien Modulation übergehen kann. Die Stabilisierungszeit liegt häufig in einem Bereich von 2 bis 5 Sekunden, wobei auch Umgebungsbedingungen einbezogen werden können.

[0022] Somit kann eine Rampenfunktion beispielsweise durch einen Startpunktv̇₀ zum Zeitpunkt to und einen Endpunkt v̇₁ zum Zeitpunkt t₁ gegeben sein. Der Sicherheitszeitraum als Zeitdauer für die Rampenfunktion kann somit durch t₁-t₀ bestimmt und die Rampenfunktion mit

angegeben werden. Die Steigerung m der Rampe kann mit:

und der Offset b kann mit

gegeben sein. Zum Zeitpunkt eines Auftretens einer Flamme t_F (die durch eine Flammenüberwachung erkannt werden kann), kann ein Volumenstrom v̇_S für die sich anschließende Stabilisierungszeit gebildet durch Addition einer Überhöhung des Volumenstromes v̇_Ü zu dem Volumenstrom Brenngas zum Zeitpunkt des Auftretens der Flamme v̇(t_F) eingestellt werden, der für den Stabilisierungszeitraum konstant gehalten werden kann, bevor das Heizgerät den Zündvorgang beendet und in eine freie Modulation übergeht:

[0023] Gemäß Schritt a) kann ein Erfassen mindestens eines, aus einem Netzwerk abgerufenen, standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes erfolgen.

[0024] Ein standortspezifischer Umgebungsparameter kann insbesondere Umgebungsbedingungen am Standort des Heizgerätes angeben, wie beispielsweise einen Luftdruck, eine Außentemperatur, eine geodätische Höhe (über dem Meeresspiegel), eine Windgeschwindigkeit und/ oder eine Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft. Gleichfalls könnte eine Sturmwarnung eine zu erfassende Umgebungsbedingung sein.

[0025] Ein Zustandsparameter kann ein Parameter sein, der einen Zustand des Heizgerätes beschreibt oder angibt. Ein Beispiel hierfür kann eine Temperatur des Heizgerätes sein, insbesondere eine Temperatur in der Brennkammer, die die Zündbedingungen wesentlich beeinflusst. Weitere Beispiele für Zustandsparameter des Heizgerätes kann eine Temperatur des Heizungsvor- und/ oder des Heizungsrücklaufes sein.

[0026] Ein Erfassen gemäß Schritt a) kann mittels eines Messens eines Parameters erfolgen, beispielsweise durch ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes. Das Erfassen eines standortspezifischen Umgebungsparameters erfolgt hierbei über ein Netzwerk insbesondere mittels des Internets. Hierzu kann beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes mit einem Netzwerk zum Austausch von Daten verbunden sein. Gleichfalls können gegebenenfalls vorhandene Smart-Home-Einrichtungen zur Abfrage von standrotspezifischen Umgebungsparametern genutzt werden. Hierbei könnten auch mit einer Smart-Home-Einrichtung verbindbare Messeinrichtung (Smart Metering Device) Informationen zu Umgebungsbedingungen oder auch zu dem zugeführten Brennstoff (Qualität, Druck, Energiegehalt, Temperatur) zugänglich machen,

[0027] Gemäß Schritt b) kann ein Anpassen der Zündrampenfunktion an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes erfolgen. Das Anpassen kann sich dabei sowohl auf die Zündrampenfunktion, insbesondere deren Anstieg und Offset, sowie eine anschließende Stabilisierungszeit beziehen. Hierzu kann anhand eines erfassten standortspezifischen Umgebungsparameters oder eines erfassten Zustandsparameters die Rampenfunktion angepasst werden, wobei auch eine Anpassung der Stabilisierungszeit möglich ist. Eine Verlängerung der Stabilisierungszeit kann beispielsweise bei hohen Windgeschwindigkeiten oder eine Sturmwarnung sinnvoll erscheinen.

[0028] Hierbei kann gemäß einer Ausgestaltung die Anpassung der Zündrampe an mehrere Umgebungs- oder Zustandsparameter gesondert und nacheinander erfolgen. So kann eine sehr spezifische und genaue Anpassung der Zündrampe an vorliegende aktuelle Zündbedingungen erfolgen.

[0029] Gemäß einer Ausgestaltung kann in einem Schritt d) ein Diagnoseparameter, der einen Rückschluss auf den Zündvorgang zulässt, während des Zündvorganges erfasst und bewertet werden. Bei dem Diagnoseparameter kann es sich um einen Parameter handeln, der einen Rückschluss auf einen Druckverlauf im Strömungsweg (Zuführung Verbrennungsluft, Zuführung Brenngas, Gemischkanal, Abgasrohr oder -anlage) des Heizgerätes zulässt, beispielsweise ein Volumen- oder Massestromsensor in der Zuführung Verbrennungsluft oder im Gemischkanal, und/ oder ein Signal der Fördereinrichtung, insbesondere ein Drehzahlsignal oder ein Steuersignal eines Drehzahlreglers der Fördereinrichtung. Alternativ oder kumulativ kann auch als Diagnoseparameter auch ein Signal einer Flammenüberwachung des Heizgerätes genutzt werden, beispielsweise ein lonisationsstrom der Flamme oder ein Signal eines optischen Sensors (UV-Sensor) der in Richtung einer Flamme am Brenner ausgerichtet sein kann.

[0030] Ein Bewerten des erfassten Diagnoseparameters kann einen Vergleich mit Referenzwerten oder -kennfeldern umfassen. Die Referenzwerte oder -kennfelder können dabei im Vorfeld anhand von Laborversuchen an einem Referenzheizgerät ermittelt worden sein.

[0031] Gemäß einer Ausgestaltung kann bei einer wiederholenden Verfahrensdurchführung in die Anpassung der Zündrampe in Schritt b) die Bewertung eines Zündvorganges aus Schritt d) einbezogen werden.

[0032] Gemäß einer Ausgestaltung kann das Heizgerät beim Feststellen eines kritischen Zündvorganges in einen Fehlerzustand verbracht werden, in dem eine erneute Inbetriebnahme blockiert wird, bzw. nur durch eine fachkundige Person durchgeführt werden kann. Ein kritischer Zündvorgang kann beispielsweise an einem Überschreiten eines Druckgrenzwertes in der Gaszuführung des Heizgerätes oder auch an einer fehlenden oder unzureichenden Flammenbildung erkannt werden.

[0033] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann eine Information über ein Ergebnis einer Bewertung des Zündvorganges, einen erkannten kritischen Zündvorgang oder über ein Verbringen des Heizgerätes in einen Fehlerzustand über eine (externe oder ins Heizgerät integrierte) Anzeigeeinrichtung angezeigt und/ oder über ein Netzwerk, insbesondere dem Internet, zum Abruf bereitgestellt und/ oder als Nachricht versandt werden. Beispielsweise kann die Information auf einem Appliance Interface des Heizgerätes oder auch auf einem Netzwerkspeicher (Cloud) zum Abruf bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann so beispielsweise einem Nutzer/ Betreiber des Heizgerätes und/ oder einem Fachbetrieb eine Information über eine Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens durch eine Nachricht übermittelt werden und der Fachbetrieb kann einen Termin zur Wartung und/ oder Reparatur entsprechend planen und durchführen. Insbesondere kann so eine schnelle Beendigung eines Fehlerzustandes des Heizgerätes herbeigeführt werden.

[0034] Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm (-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, diesen veranlassen, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm kann insbesondere auf einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes durchgeführt werden.

[0035] Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.

[0036] Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen, und/ oder über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. Das Regel- und Steuergerät kann hierfür insbesondere mit einer Zündeinrichtung, einer Fördereinrichtung und einer Flammenüberwachung elektrisch verbunden sein. Zudem können auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes im Rahmen der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens erfasste oder benötigte Daten hinterlegt werden, beispielsweise in Schritt a) erfasste Umgebungs- oder Zustandsparameter und/ oder Referenzwerte und/oder -kennfelder für die Anpassung der Zündrampe gemäß Schritt b).

[0037] Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner zuführbar und durch eine Zündeinrichtung entzündbar ist, und weiter Mittel aufweist, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des hier offenbarten Verfahrens ausführt. Die Mittel können ein Regel- und Steuergerät umfassen. Bei dem Heizgerät kann es sich um ein Gasheizgerät, insbesondere um ein wasserstoffbetriebenes Gasheizgerät, handeln. Das Gasheizgerät kann einen Brenner und eine Fördereinrichtung aufweisen, mit der ein Gemisch aus Brennstoff (Wasserstoff) und Verbrennungsluft dem Brenner zugeführt werden kann

[0038] Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung eines erfassten Umgebungsparameters und/ oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes zur Anpassung einer Zündrampe für einen Zündvorgang des Heizgerätes vorgeschlagen.

[0039] Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Regel- und Steuergerät, dem Heizgerät und der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.

[0040] Hier werden somit ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und ein Computerprogramm angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, das Regel- und Steuergerät, das Heizgerät und das Computerprogramm sowie die Verwendung zumindest dazu bei, eine sichere und komfortable Inbetriebnahme eines Heizgerätes zu ermöglichen. Dabei können vorteilhaft im Rahmen des Zündvorganges entstehende Geräusche gemindert werden und ein sicherer Start des Heizgerätes unabhängig von den Umgebungsbedingungen und dem Betriebszustand des Heizgerätes ermöglicht werden.

[0041] Zudem kann die Erfindung besonders vorteilhaft ohne bauliche Änderungen an einem Heizgerät in Form einer Implementierung einer Software eingesetzt werden.

[0042] Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1:

einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,

Fig. 2:

ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und

Fig. 3:

Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.

[0043] Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Die mit Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Durchführung der Schritte a), b) und c) kann bei einem regulären Verfahrensablauf mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Das Verfahren dient einer Steigerung der Sicherheit eines, insbesondere mit Wasserstoff oder mit einem wasserstoffhaltigen Gemisch als Brennstoff betriebenen, Heizgerätes 1 bei einer Inbetriebnahme bzw. einem Zündvorgang. Das Verfahren ermöglicht eine Anpassung einer Zündrampe an standortspezifische Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes 1.

[0044] Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann einen in einer Brennkammer 8 angeordneten Brenner 3 umfassen. Über eine Zuführung Verbrennungsluft 4 kann Verbrennungsluft durch eine Fördereinrichtung 2, insbesondere als Gebläse ausgebildet, angesaugt werden. Die Fördereinrichtung 2 kann mit einem Drehzahlregler 6 verbunden sein, der mittels eines pulsweitenmodulierten (PWM-) Signals eine Drehzahl n der Fördereinrichtung 2 regeln kann. Ein Gasventil 5 kann dem angesaugten Luftmassenstrom Verbrennungsluft Brenngas aus einer Gaszuführung 14 zusetzen und ein Sicherheitsventil sowie ein Gasregelventil zur Steuerung des zuzusetzenden Massestromes Brenngas umfassen. Das erzeugte Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft kann über einen Gemischkanal 11 zum Brenner 3 strömen und dort von der Zündeinrichtung 12 entzündet werden. Der Brenner 3 kann eine Zylinderform aufweisen, die mit einer Grundfläche an einer Brennertür 15 derart befestigt sein kann, dass Verbrennungsgemisch aus dem Gemischkanal in den Brenner 3 strömen kann. Bei der Verbrennung entstehende Wärme kann über einen Wärmtauscher 20 auf einen Heizkreis 19 übertagen werden, über dessen Heizungsvorlauf 17 Wärmeträger des Heizkreises 19 zugeführt und über einen Heizungsrücklauf 18 zum Heizgerät 1 rückgeführt werden kann. Die Verbrennungsprodukte können nach der Verbrennung über ein Abgasrohr 9 des Heizgerätes 1 und eine Abgasanlage 10 nach Außen abgeleitet werden.

[0045] Das hier vorgeschlagenen Heizgerät 1 kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff eingerichtet sein. Zudem kann das Heizgerät 1 an/ bzw. in der Brennertür 15 eine (Vorrichtung zur) Flammenüberwachung 13 aufweisen, die hier als Sensor für von der Flamme emittierte UV- (Ultraviolett-) Strahlung ausgebildet sein kann.

[0046] Ein Regel- und Steuergerät 7 kann zur Regelung des Heizgerätes 1 eingerichtet sein. Hierfür kann dieses beispielsweise mit dem Drehzahlregler 6, der Fördereinrichtung 2, dem Gasventil 5, der Flammenüberwachung 13, der Zündeinrichtung 12 und einem Netzwerk 16 (Internet) elektrisch verbunden sein. Das Regel- und Steuergerät 7 kann zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet sein.

[0047] Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können. Das Diagramm zeigt einen dem Heizgerät 1 zugeführten Volumenstrom 7 in Abhängigkeit der Zeit t. Eine erste Zündrampenfunktion 21 stellt eine unangepasste Zündrampenfunktion als Ausgangspunkt für ein hier vorgeschlagenes Verfahren dar. Diese deckt einen großen gesamten Volumenstromraum von einem ersten Volumenstrom 23 bis zu einem zweiten Volumenstrom 24 ab innerhalb eines Sicherheitszeitraumes dauernd von einem ersten Zeitpunkt 26 bis zu einem dritten Zeitpunkt 28 und ermöglicht damit eine Zündung mit einer Vielzahl von Gasarten.

[0048] In Block 110 kann gemäß Schritt a) ein Erfassen mindestens eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes 1 erfolgen. Eine Durchführung des Schrittes a) kann insbesondere durch das Regel- und Steuergerät 7 das Heizgerätes 1 erfolgen, und ein Erfassen von Signalen eines oder mehrerer Sensoren des Heizgerätes 1 oder von Daten aus einem Netzwerk 16, wie beispielsweise dem Internet, erfolgen.

[0049] In Block 120 kann gemäß Schritt b) ein Anpassen der Zündrampenfunktion an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes 1 erfolgen. In Fig. 3 zeigt eine zweite, angepasste Zündrampenfunktion 22, die mittels Durchführung eines des Schrittes b) in Block 120 angepasst wurde. Hierbei kann in Schritt a) (Block 110) anhand von Sensoren des Heizgerätes 1 eine Gasqualität erkannt worden sein, die zu einer Minderung der Steigung und einer Erhöhung des Offsets der zweiten (angepassten) Zündrampenfunktion 22 gegenüber der ersten (unangepassten) Zündrampenfunktion 21 führt, sodass durch die angepasste Zündrampenfunktion 22 ein Volumenstromraum von einem dritten Volumenstrom 30 bis zu dem zweiten Volumenstrom 24 abgedeckt wird.

[0050] In Block 130 kann gemäß Schritt c) ein Initiieren eines Zündvorgangs des Heizgerätes 1 mit der in Schritt b) angepassten Zündrampenfunktion 22 erfolgen. Hierzu kann das Regel- und Steuergerät 7 ein Anfahren der Fördereinrichtung 2 auf eine Startdrehzahl und nach erreichen derselben ein Beimischen von Brenngas entsprechend der in Schritt b) angepassten Zündrampenfunktion 22 auslösen und gleichzeitig einen Zündvorgang initiieren. Die angepasste Zündrampenfunktion 22 führt zu einer schnelleren und sanfteren Zündung, unter anderem aufgrund des geringeren abgedeckten Volumenstromraumes vom dritten Volumenstrom 30 bis zum zweiten Volumenstrom 24.

[0051] Zu einem zweiten Zeitpunkt 27 kann sich dabei eine Flamme am Brenner 3 bilden. An die Flammenbildung zum zweiten Zeitpunkt 27 kann sich eine Stabilisierungszeit 28 bis zu einem dritten Zeitpunkt 29 anschließen, in der, der Volumenstrom um den Betrag einer Überhöhung 25 erhöht werden, und Flamme sich stabilisieren kann. Im Anschluss an den dritten Zeitpunkt 29 kann das Heizgerät in eine freie Modulation übergehen, der Zündvorgang ist somit erfolgreich beendet.

[0052] Gemäß einem optionalen Schritt d) kann ein Diagnoseparameter, der einen Rückschluss auf den Zündvorgang zulässt, während des Zündvorganges erfasst und bewertet werden. Ein geeigneter Diagnoseparameter kann beispielsweise eine Drehzahl n der Fördereinrichtung 2 sein. Eine Bewertung eines erfassten Drehzahlverlaufes der Fördereinrichtung 2 während des Zündvorganges kann beispielweise durch Betrachtung einer Änderung der Drehzahl n, ausgelöst durch den Zündvorgang, erfolgen. Übersteigt die Änderung der Drehzahl einen Grenzwert kann von einer harten Zündung ausgegangen werden.

[0053] Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

Bezugszeichenliste

[0054] 

1

Heizgerät

2

Fördereinrichtung

3

Brenner

4

Zuführung Verbrennungsluft

5

Gasventil

6

Drehzahlregler

7

Regel- und Steuergerät

8

Brennkammer

9

Abgasrohr

10

Abgasanlage

11

Gemischkanal

12

Zündeinrichtung

13

Flammenüberwachung

14

Gaszuführung

15

Brennertür

16

Netzwerk

17

Heizungsvorlauf

18

Heizungsrücklauf

19

Heizkreis

20

Wärmetauscher

21

erste Zündrampe

22

zweite Zündrampe

23

erster Volumenstrom

24

zweiter Volumenstrom

25

Überhöhung Volumenstrom

26

erster Zeitpunkt

27

zweiter Zeitpunkt

28

Stabilisierungszeit

29

dritter Zeitpunkt

30

dritter Volumenstrom

Ansprüche

1. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1), eingerichtet zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner (3) zugeführt und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündet wird, umfassend zumindest die folgenden Schritte:

a) Erfassen mindestens eines standortspezifischen, aus einem Netzwerk (16) abgerufenen, Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes (1),

b) Anpassen einer Zündrampe an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/oder Zustandsparameter des Heizgerätes (1),

c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes (1) mit der in Schritt b) angepassten Zündrampe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) mindestens ein Umgebungsparameter am Standort des Heizgerätes (1) erfasst wird, ausgewählt aus folgender Gruppe: Außentemperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) mindestens ein Zustandsparameter des Heizgerätes (1) erfasst wird, ausgewählt aus folgender Gruppe: Temperatur des Heizgerätes (1), Temperatur im Heizungsvorlauf (17) eines verbundenen Heizkreises (19), Temperatur im Heizungsrücklauf (18) eines verbundenen Heizkreises (19).

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Rahmen der Anpassung der Zündrampe in Schritt b) eine Rampenfunktion und eine Stabilisierungszeit angepasst wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) eine Anpassung der Zündrampe für jeden erfassten Umgebungsparameter und/oder Zustandsparameter des Heizgerätes (1) gesondert vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Schritt d) ein Diagnoseparameter, der einen Rückschluss auf den Zündvorgang zulässt, während des Zündvorganges erfasst und bewertet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Diagnoseparameter ausgewählt aus folgender Gruppe ist: ein Druck in einem Strömungsweg des Heizgerätes (1), eine Drehzahl einer Fördereinrichtung (2) des Verbrennungsgemisches, ein Steuersignal eines Drehzahlreglers (6) der Fördereinrichtung (2), ein Signal einer Flammenüberwachung (13) des Heizgerätes (1).

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei bei einer wiederholenden Verfahrensdurchführung eine Bewertung eines Zündvorganges in Schritt d) bei dem Anpassen der Zündrampe in Schritt b) berücksichtigt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei bei einem Erkennen eines kritischen Zündvorganges im Rahmen der Bewertung in Schritt d) das Heizgerät (1) au-ßer Betrieb genommen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei eine Information über ein Ergebnis der Bewertung des Zündvorganges gemäß Schritt d) oder über einen erkannten kritischen Zündvorgang über ein Netzwerk (16) zum Abruf bereitgestellt und/oder mittels einer Nachricht versandt wird.

11. Regel- und Steuergerät (7) eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

12. Heizgerät (1), eingerichtet zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner (3) zuführbar und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündbar ist, und weiter aufweisend Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführen.

13. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass das Heizgerät (1) des Anspruchs 12 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführt.

14. Verwendung eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters eines Heizgerätes (1) zur Anpassung einer Zündrampe für einen Zündvorgang eines Heizgerätes (1).

Zeichnung