Regelung für Brenner von Heizanlagen

Beschreibung

[0001] Oftmaliges kurzes Einschalten des Brenners einer Heizanlage, infolge geringen Wärmebedarfs in den wärmeren Jahreszeiten, führt nicht nur zu einem starken Verschleiß des Brenners, sondern auch zu starker Verschmutzung der Düsen und anderer Brennteile.

[0002] Vor allem aber entsteht bei jedem Start eine extrem hohe Schadstoffemission, die mehr als das 1000-fache des normalen Emissionswertes erreichen kann.

[0003] Aus der OS-DE 33 45 705 A1 ist eine Vorrichtung zur Brennersteuerung bekannt, bei der in Abhängigkeit des Zustandes eines aufzuheizenden Mediums, über eine Messung der Brennzeit und der gesamten Zykluszeit, die Brennleistung gesteuert wird, um den Brenner im jeweils günstigsten Arbeitspunkt zu betreiben.

[0004] Der Nachteil einer derartigen Brennersteuerung besteht darin, daß ein relativ hoher und kostenintensiver Installationsaufwand betrieben werden muß, um z.B. schon vorhandene, nur über einen Thermostatkontakt gesteuerte Brenner, aufrüsten zu können. Weiterhin lassen sich Brenner mit nur einer oder zwei Leistungsstufen durch eine derartige Vorrichtung nicht nachrüsten.

[0005] Hier greift die Erfindung ein, die es auf einfache Weise ermöglicht, die Anzahl der Starts des Brenners zu reduzieren, um damit den Brenner zu schützen, dessen Lebensdauer zu erhöhen und insgesamt die Anlage umweltfreundlicher zu machen. Erfindungsgemäss lassen sich nun auch Brenner nachrüsten, die z.B. nur eine Leistungsstufe besitzen.

[0006] Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, abhängig von der Einschaltdauer des Brenners, durch Öffnen eines Pausenkontaktes eine Pause bis zum nächsten Einschalten zu erzwingen, wobei durch eine Zeitmeßeinrichtung die tatsächliche Einschaltdauer des Brenners gemessen und davon abhängig die Pausenzeit gegensinnig-variabel bestimmt wird, d.h. daß, die Pausenzeit in einem extern einstellbaren, reziproken Verhältnis zur Einschaltdauer des Brenners steht. Das hat zur Folge, daß bei kurzer Einschaltdauer, entsprechend geringem Wärmebedarf, eine längere Pause vorgesehen wird, hingegen bei einer längeren Einschaltdauer des Brenners, entsprechend höherem Wärmebedarf, eine kürzere Pause eintritt.

[0007] Eine derartige gegensinnig-variable Pausenzeit kann man dadurch einfach erreichen, daß eine maximale Pausenzeit einprogrammiert ist, die um ein konstantes Vielfaches der jeweiligen Einschaltdauer des Brenners verkürzt wird. Bei längerer Einschaltdauer des Brenners führt dies sogar zu einer Verkürzung der Pausenzeit auf '0', wodurch die volle Heizleistung des Brenners genutzt werden kann.

[0008] Erfindungsgemäß wird bei mehrstufigen oder regelbaren Brennersystemen vorgeschlagen, abhängig von der Einschaltdauer, die Brennerleistung veränderbar zu steuern.

[0009] Dies kann z. B. erfindungsgemäß dadurch erfolgen, daß in der Regelung ein oder mehrere voreinstellbare Einschaltdauern programmierbar sind, bei deren Unterschreiten der Brenner in seiner Leistung auf eine niedrigere Stufe geschaltet wird.

[0010] Erst wenn in einem Zyklus die Pause '0' erreicht, erhält der Brenner das Kommando, wieder auf höhere Leistung zu schalten.

[0011] Je nach Größe und Lage der Räume kann es sinnvoll sein, die maximale Pausenzeit und/oder die Vervielfachungskonstante einstellbar zu machen, um optimale Verhältnisse zu erreichen.

[0012] Um in extremen Situationen in das Regelprogramm eingreifen zu können, z. B. beim Durchlüften von Räumen im Winter, wird empfohlen, einen Überbrückungskontakt zum Pausenkontakt vorzusehen.

[0013] Dieser Überbrückungskontakt kann auch ein Thermostatkontakt sein, der bei Unterschreiten einer Minimaltemperatur von z. B. 16° C schließt.

[0014] Nachstehend wird ein einfaches Beispiel einer erfindungsgemäßen Regelung vorgestellt, das schematisch den Erfindungsgedanken beschreibt. Dieses Beispiel ist nicht als beschränkend aufzufassen, sondern es können beliebige äquivalente Lösungen vorgesehen werden, da angesichts der heutigen Möglichkeiten mit Mikro-Prozessoren auch komplexe Rechenprogramme zur Ermittlung der Pausenzeiten herangezogen werden können. Wesentlich bleibt die Ermittlung der benötigen Wärmemenge aus dem Verhältnis von Brenndauer bzw. Pause.

[0015] Figur 1 zeigt das Funktionsdiagramm einer bisherigen Temperatursteuerung zwischen zwei Festtemperaturen T₁ und T. Sobald die Raumtemperatur unter den Wert T₁ absinkt, wird der Brenner bzw. die Heizung eingeschaltet, bis die Temperatur T erreicht wird. Dann schaltet der Thermostat ab usf. usf.

[0016] Daraus erfolgt der Temperaturverlauf (14). Die in Figur 1 eingetragenen Blöcke zeigen den jeweiligen Einschaltzustand des Brenners. Bei sonst konstanten Bedingungen ergeben sich etwa gleiche Einschaltzeiten (12) und Pausenzeiten (13).

[0017] Bei warmen Wetter, d.h. geringem Wärmebedarf und gedrosseltem Wasserumlauf, können die Einschaltzeiten sehr kurz und zahlreich werden.

[0018] Figur 2 ist ein entsprechendes Funktionsdiagramm für eine erfindungsgemäße Einrichtung.

[0019] Figur 3 zeigt das schematische Schaltbild einer erfindungsgemäßen Pausensteuerung.

[0020] Der Brenner (1) wird von dem Thermostatkontakt (2) über den normalerweise geschlossenen Pausenkontakt (4) eingeschaltet. Gleichzeitig erhält die Zeitsteuerung (6) über die Leitung (7) die Information, daß der Brenner (1) eingeschaltet ist.

[0021] Sobald der Thermostatkontakt (2) wieder öffnet, beendet die Steuerung (6) die Zeitmessung, wie lange der Brenner (1) eingeschaltet war. Gleichzeitig betätigt die Zeitsteuerung (6) über das Relais (5) den Pausenkontakt (4), öffnet diesen und sperrt damit ein Wiedereinschalten des Brenners (1).

[0022] Die Zeitsteuerung (6) kann beispielsweise nach der Formel

arbeiten.
Dabei bedeutet

T_p =

Pausenzeit

Pm =

Max. Pausenzeit (Zykluszeit)

K =

Vervielfältigungskonstante

T_Br =

Einschaltzeit des Brenners

Diese Funktion kann aus Figur 4 abgelesen werden, wobei auf der horizontalen Achse die Zeit t in Minuten und auf der vertikalen Achse die Pausenzeit T_p ebenfalls in Minuten angegeben ist.

[0023] Figur 4 zeigt den Verlauf der Einschaltzeit des Brenners und daraus abgeleitet die Pausenzeit T_p . Im Beispiel Figur 4 ist angenommen, daß die maximale Pausenzeit Pm vierzig Minuten und die Vervielfältigungskonstante K = 1 beträgt, d.h. je Minute Einschaltzeit des Brenners verkürzt sich die Pause ebenfalls um eine Minute. Das heißt, von der max. Pausenzeit (Zykluszeit) geht außer der Brenndauer für jede Minute Brenndauer auch eine Minute Pausenzeitverkürzung ab.

[0024] Der Punkt (11) in Figur 4 im Schnittpunkt der Geraden T_p und T_Br bedeutet, daß in diesem Beispiel nach zwanzig Minuten Brenndauer die Pausenzeit T_p auf '0' geschrumpft ist.

[0025] Figur 6 zeigt schematisch den Aufbau einer digitalen Zeitsteuerung, die in der Lage ist, die in Figur 1 gezeigte Pausenschaltung zu realisieren.

[0026] Eine solche Zeitsteuerung kann z. B. aus einem digitalen Zeitimpulsgeber (16) und einem Impulszähler (17) aufgebaut werden.

[0027] Der Zeitimpulsgeber (16) ist z. B. so ausgelegt, daß man wahlweise Zeitimpulse nach 60,45,30 oder 15 Sekunden abgreifen kann, um sie dem Impulszähler (17) zuzuführen. Der Zeitimpulsgeber (16) wird jeweils nach Ablauf der maximalen Zeit von 60 Sekunden wieder auf '0' zurückgestellt.

[0028] Bei Einstellung einer verkürzten Impulszeit mittels des Knopfes (9) erfolgt die Rückstellung des Zeitimpulsgebers (16) vorzeitig über die Reset-Leitung (23).

[0029] Am Impulszähler (17) wird mit dem Einstellknopf (8) die maximale Impulszahl eingestellt, bei der die Pausen beendet und der Brenner wieder vom Thermostat (2) eingeschaltet werden kann. Die Anzahl der maximalen Impulse können dabei von dem Display (19) abgelesen werden.

[0030] Auf einem zweiten Display (18) kann, falls gewünscht, auch die aktuelle Anzahl der Impulse abgelesen werden, welche im jeweiligen Zyklus abgelaufen sind.

[0031] Sobald der Thermostat (2) einschaltet, erhält auch das Relais (20) über die Leitung (7) Spannung und schaltet den Kontakt (22), der die Aufgabe hat, die Taktzeiten umzuschalten, auf die Leitung (25) und damit über den Wahlschalter (9) auf eine der verkürzten Taktzeiten, z.B. wie dargestellt auf 30-Sekunden-Takt, d.h. doppelt so schnell als die Basistaktzeit 60 Sekunden.

[0032] Schaltet nun der Thermostat (2) bei Erreichen der oberen Temperatur T ab, so erhält das Relais (20) keine Spannung mehr. Es fällt ab und der Kontakt (22) verbindet den Impulszähler (17) über die Leitung (24) und (26) mit der Basistaktzeit 60 Sekunden. Gleichzeitig zieht das Relais (5) an und öffnet den Pausenkontakt (4).

[0033] In der Folge werden dem Impulszähler (17) vom Taktgeber (16) alle 60 Sekunden Impulse zugeleitet, bis die am Display (19) angezeigte Impulszahl (in diesem Beispiel '40') erreicht ist. Bei dieser maximalen Impulszahl wird auch der Impulszähler (17) auf '0' gestellt, das Relais (5) wird stromlos und der Pausenkontakt (4) schließt.

[0034] Der Brenner (1) kann erst jetzt wieder seinen Betrieb aufnehmen, selbst wenn der Thermostat (2) vorher geschlossen hätte.

[0035] Sollte der Kontakt (2) noch nicht geschlossen sein, so bleibt die gesamte Zeitsteuerung (6) in Warteposition "Stand-by", bis beim nächsten Einschalten des Thermostats (2) das Relais (20) wieder Spannung erhält.

[0036] Figur 5 zeigt den Verlauf einer Regelkurve, wie sie mit der Schaltung Figur 6 erreicht werden kann.

[0037] Horizontal ist wieder die Zeit t, vertikal die Anzahl der entsprechenden Zeitimpulse aufgetragen. Auch in diesem Beispiel wird eine vorgewählte maximale Impulszahl von 40 Impulsen angenommen. Auch die Vervielfältigungskonstante K = 1 ist beibehalten. Das entspricht einer doppelt so schnellen Impulsfolge während der Einschaltzeit des Brenners, also 1 Impuls in 30 Sekunden.

[0038] Demgemäß zeigt Figur 5 während der Brennerlaufzeit, die mit 15 Minuten angenommen ist, ein steiles Ansteigen in dieser Zeit bis auf 30 Impulse entsprechend der Linie 26. Sobald der Brenner abgeschaltet ist, läuft während der restlichen Zeit (Pausenzeit T_p ) die Zeitzählung gemäß Linie 27 langsam mit einem Impuls pro Minute, bis schließlich die vorgewählte maximale Pausenzeit Pm bei 40 Impulsen erreicht ist.

[0039] Diese Funktion entspricht genau der angegebenen Formel

Figur 5 zeigt auch eine beispielsweise Möglichkeit bei einem zweistufigen Brenner mit veränderlicher Leistung zu fahren. z. B. volle und halbe Leistung.

[0040] Erfindungsgemäß erhält der Impulszähler (17) der Zeitsteuerung (6) eine weitere Einstellungsmöglichkeit. Mit dem Knopf (33) kann eine Impulsanzahl (31) eingestellt werden, bei der die Steuerung prüft, ob der Brenner noch eingeschaltet ist, entsprechend Punkt 29 in Figur 5. Ist das nicht der Fall, so bedeutet dies, daß weniger als die halbe Brenner-leistung im Steuerungszyklus benötigt wird und die Zeitsteuerung (6) gibt über die Kommandoleitung (32) den Befehl zur Umschaltung auf halbe Leistung (siehe Schaltbild Figur 6).

[0041] Wird hingegen bei Erreichen der eingestellten maximalen Impulszahl festgestellt, daß der Brenner immer noch eingeschaltet, d. h. die restliche Pausenzeit '0' ist, so erhält der Brenner über die Kommandoleitung (32) den Befehl mit höherer Leistung zu fahren.

[0042] Mit dem Knopf (33) kann man die Impulszahl (31) den verschiedenen Bedingungen anpassen, um z. B. bei halber Zyklusimpulszahl oder erst bei 3/4 der maximalen Zyklusimpulse zu prüfen, ober der Brenner umgeschaltet werden soll.

[0043] Das beschriebene Beispiel dient dem besseren Verständnis der Erfindung, aber sowohl die Zeitmessung und die Auswertung in dem "Zyklus" können beliebig variiert werden, soweit die Aufgabenstellung erfindungsgemäß damit gelöst werden kann.

Ansprüche

1. Einrichtung zur zusätzlichen Regelung eines Brenners oder anderer Wärmeerzeuger, welche mittels eines Thermostaten (2) eine automatische Anpassung der Wassertemperatur an den Wärmebedarf vornehmen, wobei der Brenner (1) vor zu häufigem Ein- und Ausschalten, wie es durch eine ausschließliche Thermostatregelung erfolgen würde, geschützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitsteuer- und Zeitmesseinrichtung (6) zur Messung der Einschaltdauer des Brenners (1) vorgesehen ist, welche beim Abschalten des Brenners (1) über ein Relais (5) einen im Steuer- oder Hauptstromkreis des Brenners (1) befindlichen Pausenkontakt (4) derart steuert, daß die Pausenzeit (T_P) des Pausenkontakts in einem extern einstellbaren, reziproken Verhältnis zur Einschaltdauer (T_Br) des Brenners steht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine maximale Pausenzeit einprogrammiert ist, die um ein konstantes Vielfaches der jeweiligen Einschaltdauer des Brenners verkürzt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrstufigen oder regelbaren Brennersystemen, abhängig von der Einschaltdauer, die Pausenzeit und/oder die Brennerleistung veränderbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere voreinstellbare Einschaltdauern des Brenners vorhanden sind, bei deren Unterschreiten der Brenner auf eine niedrigere Stufe geschaltet wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen einer Pausenzeit '0' der Brenner auf höhere Leistung geschaltet wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Pausenzeit und/oder die Vervielfältigungskonstante einstellbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Pausenzeit und/oder die Vervielfältigungskonstante uhrzeit- oder temperaturabhängig veränderbar sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überbrückungskontakt zum Pausenkontakt vorhanden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungskontakt von einem Thermostat und/oder einer Zeitschaltuhr gesteuert wird.

10. Verfahren zur zusätzlichen Regelung eines Brenners oder anderer Wärmeerzeuger, welche mittels eines Thermostaten (2) eine automatische Anpassung der Wassertemperatur an den Wärmebedarf vornehmen, wobei der Brenner (1) vor zu häufigem Ein- und Ausschalten, wie es durch eine ausschließliche Thermostatregelung erfolgen würde, geschützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Brenner (1) eingeschaltet ist, dessen Einschaltdauer (T_Br) durch eine Zeitsteuer- und Zeitmesseinrichtung (6) gemessen wird, wobei der Thermostat-Kontakt (2) und der Pausenkontakt (4) geschlossen sind, worauf beim Ansprechen des Thermostats (2) der Brenner (1) abgeschaltet wird und damit die Zeitmessung beendet wird, und die Zeitsteuer- und Zeitmesseinrichtung (6) über ein Relais (5) den Pausenkontakt (4) öffnet, und damit ein Wiedereinschalten des Brenners (1), unabhängig vom Thermostaten (2), über die Dauer der Pausenzeit (T_P) gesperrt wird, wobei die Pausenzeit (T_P) des Pausenkontaktes (4) in einem extern einstellbaren, reziproken Verhältnis zur Einschaltdauer (T_Br) des Brenners (1) steht.

Claims

1. A device for the additional regulation of a burner or other heat producer, which by means of a thermostat (2) carry out an automatic adjustment of the water temperature to the heat requirement, in which the burner (1) is protected from too frequent switching on and off, as would take place by an exclusive thermostat regulation, characterised in that a time control- and time measurement device (6) is provided to measure the duration the burner (1) is switched on, which on switching off of the burner (1) via a relay (5) controls a pause contact (4) situated in the control- or main circuit of the burner (1) such that the pause time (Tp) of the pause contact is in an externally adjustable reciprocal relationship to the switched-on duration (TBr) of the burner.

2. A device according to Claim 1, characterised in that a maximum pause time is programmed in, which is shortened by a constant multiple of the respective switched-on duration of the burner.

3. A device according to Claim 1 or 2, characterised in that with multi-stage of controllable burner systems, dependent on the switched-on duration, the pause time and/or the burner power is able to be changed.

4. A device according to Claim 3, characterised in that one or more switched-on durations of the burner are provided which are able to be set in advance, on falling below which the burner is switched to a lower stage.

5. A device according to Claim 4, characterised in that on reaching a pause time '0' the burner is switched to a higher power.

6. A device according to Claim 2, characterised in that the maximum pause time and/or the multiplication constant is adjustable.

7. A device according to Claim 6, characterised in that the maximum pause time and/or the multiplication constant are able to be altered dependent on clock time or temperature.

8. A device according to Claim 1, 2 or 3, characterised in that a bridging contact to the pause contact is present.

9. A device according to Claim 8, characterised in that the bridging contact is controlled by a thermostat and/or a time switch clock.

10. A method for the additional regulation of a burner or other heat producer, which by means of a thermostat (2) carry out an automatic adjustment of the water temperature to the heat requirement, in which the burner (1) is protected from too frequent switching on and off, as would take place by an exclusive thermostat regulation, characterised in that whilst the burner (1) is switched on, its switched-on duration (TBr) is measured by a time control- and time measurement device (6), in which the thermostat contact (2) and the pause contact (4) are closed, whereupon on response of the thermostat (2) the burner (1) is switched off and hence the time measurement is ended, and the time control- and time measurement device (6) opens the pause contact (4) via a relay (5), and hence the burner (1), independently of the thermostat (2) is blocked from being switched on again over the duration of the pause time (Tp), in which the pause time (Tp) of the pause contact (4) is in an externally adjustable reciprocal relationship to the switched-on duration (TBr) of the burner (1).

Revendications

1. Dispositif pour la régulation supplémentaire d'un brûleur ou d'autres générateurs de chaleur qui procèdent à une adaptation automatique de la température de l'eau à la chaleur nécessaire à l'aide d'un thermostat (2), moyennant quoi le brûleur (1) est protégé à l'encontre d'une mise en marche et d'un arrêt trop fréquents, comme ce serait le cas avec une régulation exclusivement par thermostat, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de synchronisation et de chronométrage (6) pour mesurer la durée de mise en marche du brûleur (1), qui, lors de l'arrêt du brûleur (1), commande par l'intermédiaire d'un relais (5) un contact de pause (4) situé dans le circuit de commande ou dans le circuit principal du brûleur (1), de telle sorte que le temps de pause (Tp) dudit contact de pause se situe dans un rapport réciproque, réglable extérieurement, par rapport à la durée de mise en marche (TBr) du brûleur.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un temps de pause maximal est programmé, qui est réduit d'un multiple constant de la durée de mise en marche du brûleur.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans le cas de systèmes de brûleur à plusieurs étages ou réglables, le temps de pause et/ou la puissance du brûleur sont variables en fonction de la durée de mise en marche.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu une ou plusieurs durées de mise en marche pré-réglables du brûleur, au-dessous desquelles le brûleur passe à un étage inférieur.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, lorsqu'un temps de pause '0' est atteint, le brûleur passe à une puissance supérieure.

6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le temps de pause maximal et/ou la constante de multiplication sont réglables.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le temps de pause maximal et/ou la constante de multiplication sont variables en fonction de l'heure ou de la température.

8. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est prévu un contact de court-circuit pour le contact de pause.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le contact de court-circuit est commandé par un thermostat et/ou une minuterie.

10. Procédé pour la régulation supplémentaire d'un brûleur ou d'autres générateurs de chaleur qui procèdent à une adaptation automatique de la température de l'eau à la chaleur nécessaire à l'aide d'un thermostat (2), moyennant quoi le brûleur (1) est protégé à l'encontre d'une mise en marche et d'un arrêt trop fréquents, comme ce serait le cas avec une régulation exclusivement par thermostat, caractérisé en ce que, pendant que le brûleur (1) est en marche, sa durée de mise en marche (T_Br) est mesurée par un dispositif de synchronisation et de chronométrage (6), le contact de thermostat (2) et le contact de pause (4) étant fermés, après quoi le brûleur (1) est arrêté lors de la réaction du thermostat (2) et le chronométrage est ainsi terminé, étant précisé que le dispositif de synchronisation et de chronométrage (6) ouvre le contact de pause (4) par l'intermédiaire d'un relais (5) et qu'une remise en marche du brûleur (1) est ainsi bloquée, indépendamment du thermostat (2), sur la durée du temps de pause (T_p), le temps de pause (T_p) du contact de pause (4) se situant dans un rapport réciproque, réglable extérieurement, par rapport à la durée de mise en marche (TBr) du brûleur (1).

Zeichnung