DE10109808A1 - Method and device for adapting a burner-operated heater to an air-exhaust system - Google Patents
Method and device for adapting a burner-operated heater to an air-exhaust systemInfo
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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 Luftvolumenstrom der Betriebskennlinie über eine Nachführung der Leistung des Gebläses (26) abgeglichen.A method and a device for adapting a burner-operated heating device to an air-exhaust gas system are proposed. The heater has a control device (30) which controls a blower (26) in such a way that an air volume flow required for a required burner output is provided, which is necessary for optimal combustion at different heating outputs, a current air volume flow in the air exhaust gas System measured and adjusted to the required air volume flow. For this purpose, an operating characteristic (40) is stored in the control device (30), which indicates the required air volume flow for optimal combustion at different burner outputs. A sensor (28) is positioned in the air-exhaust gas system and records the current air volume flow. The instantaneous air volume flow is adjusted by the control device (30) to the required air volume flow of the operating characteristic curve by tracking the power of the blower (26).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung eines brennerbetriebenen Heizgerätes an ein Luft-Abgas-System nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and a device to adapt a burner-operated heater to Air exhaust system according to the generic term of the independent Expectations.
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.For burner-operated heaters with supported air Exhaust duct has the length of the connected air exhaust Systems have a significant impact on combustion as well on the condensation and ignition behavior of the heater, because the specific flow resistances of the air supply and the exhaust gas discharge due to the location due to the pipe lengths Number of pipe bends and other structural measures of the Air-exhaust pipe system are different. thats why an adaptation of the heaters to the site-specific Air exhaust system required.
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.Is known for. B. by installing additional panels in the air-exhaust system, the flow resistance to one corresponding value to which the operating characteristic of the heater is set, the operating characteristic optimal combustion with different heating capacities guaranteed.
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.To the installation of additional flow resistances in the To dispense with the air-exhaust gas system is known from DE 198 47 448 A1 known when the heater is started up for the first time the speed of the fan, starting from a start Speed at which the gas supply is released intended pressure value even with the shortest length of air Exhaust system is not reached, slowly increase until the intended pressure value has been reached, and from the speed of the fan at which this value was reached To determine the correction factor using the standard characteristic curves Operating characteristics are calculated, according to which the Gas control device is performed. To record the speed of the blower is a speed sensor for the blower necessary. This procedure takes place at the Commissioning the heater thus an adaptation of the Operating characteristic to the site-specific Air exhaust pipe system flow conditions.
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.The object of the present invention is that independent the location-specific flow resistances of the air Exhaust pipe system equal air conditions for one complete combustion exist, adjusting the Heating device to the site-specific air and exhaust gas Pipe system with a simple control device should be done.
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.The inventive method and the inventive Device have the advantage of being simple Control device can be used. Through use of the air volume flow as a controlled variable and as Functional parameter of the operating characteristic is a constant Adaptation of the current air volume flow to the required air volume flow possible without a correction the operating characteristic when installing the heater to have to perform. Consequently, it is not a speed sensor necessary for the blower.
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.In addition, the operation of the heater is at changing conditions, which z. B. in wind the exhaust system occurring can be improved since the Pressure conditions are continuously recorded. This will an almost constant air ratio of the exhaust gas is guaranteed. The use of a sensor to detect the Air volume flow also enables the detection of combustion-related faults and thus the implementation of countermeasures such. B. the change of Primary air ratio.
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.By the measures listed in the subclaims advantageous developments of the method and Device possible. It is particularly advantageous to Adjustment of the current air volume flow to the required air volume flow an operating characteristic use the burner output as a function of Air volume flow indicates. It is also useful to Determination of the current air volume flow Pressure sensor. The control behavior with large This can cause temperature differences in the combustion air be further improved if the air volume flow measurement is also combined with temperature compensation. In addition, it can be conveniently provided that save the last recorded values and if the Pressure sensor to access this, which also the Emergency running properties are guaranteed. This causes a Failure of the pressure sensor does not necessarily mean stopping of the heater.
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 Fig. 2 eine Darstellung einer Betriebskennlinie zur Regelung des Heizgerätes.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. The figure shows a schematic representation of a heater and FIG. 2 shows an operating characteristic curve for controlling the heater.
Die Heizeinrichtung in Fig. 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.The heating device in FIG. 1 has a burner 10 which is arranged in a combustion chamber 12 . The burner 10 is connected to a gas line 18 in which a gas control device 19 is installed. The fuel gas is fed to the burner 10 via the gas line 18 . An air supply 14 leads to the combustion chamber 12 , via which combustion air is supplied to the burner 10 . The air supply 14 coaxially surrounds an exhaust gas discharge 16 , for example, which is connected to an exhaust pipe, not shown, for. B. chimney, is connected to discharge the exhaust gas into the atmosphere. The air supply 14 with an air pipe and the exhaust gas discharge 16 with an exhaust pipe form an air-exhaust pipe system.
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.A heat exchanger 20 is acted upon by the exhaust gases and is connected to a radiator arrangement (not shown) via a feed line 21 and a return line 22 . An exhaust gas collecting hood 24 is arranged above the heat exchanger 20 , which passes to the exhaust gas discharge 16 .
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.A fan 26 is arranged in the exhaust gas discharge 16 , which draws the exhaust gas out of the combustion chamber 12 and feeds a corresponding volume flow of combustion air to the burner 10 through the suction. The fan 26 can also be arranged in the air supply 14 .
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.A pressure sensor 28 is arranged in the air supply 14 , for example, which constantly records the pressure built up by the supplied combustion air. The pressure recorded provides information about a current air volume flow that is fed to the burner 10 . However, it is also possible to arrange the pressure sensor 28 within the exhaust gas discharge 16 . It is also conceivable to use an air mass sensor instead of the pressure sensor, with which the instantaneous air volume flow can be determined directly.
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.The heating device further includes a control means 30, which is connected via a first signal line 31 with the gas control device 19 via a second signal line 32 to the blower 26 and via a third signal line 32 with the pressure sensor 28th Finally, a fourth signal line 34 is provided, which leads to a temperature sensor 35 .
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.To achieve the optimal combustion values or air ratio in the exhaust gas, the gas supply required as a function of the degree of modulation or the heating power requires a corresponding air volume flow of the combustion air, i.e. the required heating power requires a corresponding burner power Q of the burner 10 and this requires a corresponding fuel gas supply and a corresponding air volume flow combustion air.
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.An operating characteristic curve 40 for the required burner output Q is determined from the requirements for the air ratio in the exhaust gas of the heating device, taking into account the flame stability and, in the case of condensing boilers, also taking into account the condensation behavior as a function of the required heating output, which is necessary to cover the heat requirement.
Die in Fig. 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.The operating characteristic 40 shown in FIG. 2 represents the required air volume flow as a function of the pressure p over the burner output Q. The operating characteristic 40 is stored in the control device 30 .
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.The instantaneous air volume flow, which correlates with a corresponding pressure value, is continuously determined by means of the pressure sensor 28 . The measured pressure value is supplied via the signal line 33 of the control means 30 in the control means 30 to the required pressure value of the operating characteristic curve p compared 40 and adjusted to the required air volume flow, wherein the required pressure value represents the required air volume flow for optimal combustion.
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.The measured instantaneous pressure value is compared to the required pressure value p of the operating characteristic curve 40 by correspondingly adjusting the power of the blower 26 , so that the instantaneous air volume flow is constantly tracked to the required air volume flow.
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.This makes the combustion air ratio independent of Air-exhaust pipe system complied with. Changes too the flow conditions in the air-exhaust pipe system during the operation of the heating device taken into account and compensated. That way is a optimal operation of the heating device among the site-specific conditions of the air-exhaust system possible.
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.The pressure measurement carried out with the pressure sensor 28 can also contain a temperature compensation with which the control behavior at high temperatures in the combustion air is further improved. For this purpose, for example, a temperature sensor is integrated in the pressure sensor.
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