DE19941700C1

DE19941700C1 - Heating boiler operating device uses detected pressure of exhaust gases within burner flue for detecting potential drop below dew point

Info

Publication number: DE19941700C1
Application number: DE19941700A
Authority: DE
Inventors: Klaus Danner; Birgit Maischein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: EP1081435A3; EP1081435A2

Abstract

The heating boiler operating device uses a sensor (24) located within the burner flue (18), for detecting the pressure of the exhaust gases and supplying a signal to a signal processor (22) for detecting a potential drop below the dew point within the flue, e.g. by comparison with a threshold value which is dependent on the detected temperature fo the exhaust gases.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Heizungsanlage nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Bei dem Betrieb von Heizgeräten an feuchteempfindlichen Kaminen ist darauf zu achten, daß die Taupunkttemperatur des Wasserdampfes von bei der Verbrennung entstehenden Abgasen nicht dauerhaft unterschritten wird, um eine Versottung der Abgasführung zu verhindern.The invention is based on a device for operation a heating system of the independent type Claim. When operating heaters moisture-sensitive fireplaces, make sure that the Dew point temperature of the water vapor during combustion resulting exhaust gases is not permanently undercut to prevent sooting of the exhaust system.

Aus der DE 195 15 656 A1 sind ein Heizgerät und Verfahren zur Regelung eines Heizgerätes bekannt. Der Brenner wird so geregelt, daß solche Abgastemperaturen nicht unterschritten werden sollen, bei denen üblicherweise eine Taupunktunterschreitung auftritt. Die Regelung bedingt einen Temperaturmeßfühler in der Abgasführung. In dem Steuergerät ist eine Kennlinie abgelegt, die jeder Abgastemperatur einen Brennerleistungs-Sollwert als untere Grenze des Brennerleistungs-Regelbereichs zuordnet. Diese Grenze ist für die Vermeidung von Kondensatanfall in der Abgasführung notwendig. DE 195 15 656 A1 describes a heater and method for Regulation of a heater known. The burner is like this regulated that such exhaust gas temperatures were not fallen below should be, in which usually a Below the dew point occurs. The regulation requires one Temperature sensor in the exhaust system. In the control unit a characteristic curve is stored that each exhaust gas temperature Burner output setpoint as the lower limit of the Burner capacity control range assigned. That limit is for the avoidance of condensate in the exhaust system necessary.

Es wirken sich außer der Abgastemperatur jedoch noch weitere kaminabhängige Parameter auf eine mögliche Taupunktunterschreitung des Abgases und daraus folgendem Kondensatanfall aus, so daß eine reine Abgastemperaturüberwachung eine Kaminversottung nicht sicher verhindern kann.In addition to the exhaust gas temperature, there are also other effects chimney-dependent parameters on a possible Exhaust gas falls below the dew point and the following Accumulation of condensate, so that a pure Flue gas temperature monitoring does not ensure chimney sooting can prevent.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Heizungsanlage enthält einen Brenner, dessen Abgas über einen Kamin abgeführt ist. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß ein Kaminzugsensor vorgesehen ist, der den Druck des Abgases erfaßt und dessen Ausgangssignal einer Signalverarbeitung zur Erkennung einer Taupunktunterschreitung des Abgases im Kamin zugeführt wird. Messungen haben gezeigt, daß der Druckverlauf des Abgases im Kamin Aufschluß über eine mögliche Taupunktunterschreitung gibt. Die Güte der Taupunkterkennung läßt sich durch die Erfassung eines weiteren Parameters verbessern. Bei einer drohenden Taupunktunterschreitung können rasch Gegenmaßnahmen, die eine gezielte Erhöhung der Abgastemperatur oder eine Absenkung des Wasserdampftaupunkts des Abgases bewirken, eingeleitet werden. Deshalb erlaubt dieses Sensorsystem den Austausch eines alten Wärmeerzeugers mit relativ hohen Abgastemperaturen durch einen modernen Wärmeerzeuger mit niedrigeren Abgastemperaturen.The device according to the invention for operating a Heating system contains a burner whose exhaust gas is above a chimney is removed. It is characterized by that a chimney draft sensor is provided, which the pressure of the Exhaust gas detected and its output signal one Signal processing to recognize a Exhaust gas in the chimney is below the dew point. Measurements have shown that the pressure curve of the exhaust gas in the Chimney Information about a possible drop below the dew point gives. The quality of the dew point detection can be determined by the Improve acquisition of another parameter. At a impending dew point can quickly Countermeasures that target a targeted increase Exhaust gas temperature or a lowering of the water vapor dew point cause the exhaust gas to be initiated. Therefore allowed this sensor system replaces an old heat generator with relatively high exhaust gas temperatures due to a modern Heat generator with lower exhaust gas temperatures.

Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist ein Temperatursensor vorgesehen, der eine Temperatur des Abgases erfaßt. Dank der Kombination des Kaminzugsensors mit dem Temperatursensor läßt sich das Abkühlverhalten des Abgases im Kamin genauer erfassen und damit die Gefahr einer Taupunktunterschreitung genauer detektieren. Aus beiden Kenngrößen aufgebaute Kennlinien definieren einen Betriebsbereich mit Grenzen zwischen kritischem und zulässigem Arbeitsbereich, der zur Brennersteuerung herangezogen werden kann.Advantageous configurations can be found in the dependent ones Claims. In an expedient further education is a Temperature sensor provided, which is a temperature of the exhaust gas detected. Thanks to the combination of the chimney draft sensor and the Temperature sensor allows the cooling behavior of the exhaust gas in the chimney and thus the danger of a Detect below the dew point more precisely. From both Characteristic curves built up define one Operating area with boundaries between critical and permissible work area for burner control can be used.

In einer vorteilhaften Weiterbildung vergleicht die Signalverarbeitung das Ausgangssignal des Kaminzugsensors mit einem ersten Grenzwert. Über- oder unterschreitet der Druck des Abgases diesen ersten Grenzwert, wird bei geeigneter Wahl des ersten Grenzwertes auf eine Taupunktunterschreitung geschlossen.In an advantageous development, the compares Signal processing the output signal of the chimney draft sensor with a first limit. Exceeds or falls below the Pressure of the exhaust gas this first limit value is at suitable choice of the first limit value on a Below dew point closed.

In einer weiteren Ausgestaltung hängt der erste Grenzwert von der Temperatur des Abgases ab. Dadurch finden die beiden Parameter Temperatur und Abgasdruck gleichermaßen Berücksichtigung in einer Taupunktüberwachung. Die Qualität der Taupunkterkennung verbessert sich.In a further embodiment, the first limit value depends on the temperature of the exhaust gas. This will find the two Temperature and exhaust pressure parameters alike Consideration in a dew point monitoring. The quality dew point detection improves.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung hängt der erste Grenzwert von Kenndaten des Kamins ab. Dadurch läßt sich die Taupunktüberwachung individuell an die speziellen Gegebenheiten des Kamins anpassen. Damit wird den Wechselwirkungen zwischen speziellem Aufbau des Kamins, resultierendem Druckverlauf des Abgases und Taupunktunterschreitung Rechnung getragen.The first depends on appropriate further training Limit from the fireplace's specifications. This allows the Dew point monitoring individually to the special Adjust the conditions of the fireplace. So that will Interactions between the special structure of the fireplace, resulting pressure curve of the exhaust gas and Below the dew point.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sehen vor, daß Kaminzugsensor und/oder Temperatursensor am Kamineintritt angeordnet sind. Durch eine entsprechende Wahl der Grenzwerte auf der Basis von Vergleichsmessungen für die verschiedenen Kaminklassen geben die am Kamineintritt erfaßten Größen Temperatur und Druck auch Aufschluß darüber, ob der Taupunkt an einer erfahrungsgemäß kritischen Stelle wie der Mündung des Kamins unterschritten wird. Die Unterbringung der Sensoren am Kamineintritt verringert den notwendigen Verkabelungsaufwand. Die Montage der Sensoren ist leicht zu bewerkstelligen.Further advantageous embodiments provide that Chimney draft sensor and / or temperature sensor at the chimney entrance are arranged. By an appropriate choice of Limit values based on comparative measurements for the different chimney classes give at the chimney entrance recorded variables temperature and pressure also information about whether the dew point is at a critical point based on experience how to go below the mouth of the fireplace. The Positioning the sensors at the chimney entrance reduces the necessary wiring effort. The assembly of the sensors is easy to do.

drawing

Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein mögliches Ausführungsbeispiel einer schematisch dargestellten Heizungsanlage und Fig. 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform.Possible exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the description below. In the drawings Fig. 1 shows a possible embodiment of a heating system and Fig schematically illustrated. 2 is a block diagram of a further embodiment.

Description of the embodiments

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Heizgerät weist einen Brenner 10 auf. Ein in einem Heizwasserkreislauf mit einem Vorlauf 12 und einem Rücklauf 14 angeordneter Wärmeübertrager 16 wird mit heißen Verbrennungsgasen vom Brenner 10 beaufschlagt. Diese werden über einen Kamin 18 abgeführt. Den Druck des Abgases erfaßt ein Kaminzugsensor 24, dessen Ausgangssignal einer Signalverarbeitung 22 zugeführt ist. Sie steuert den Brenner 10.The heater shown schematically in FIG. 1 has a burner 10 . A heat exchanger 16 arranged in a heating water circuit with a flow 12 and a return 14 is subjected to hot combustion gases from the burner 10 . These are discharged through a chimney 18 . A chimney draft sensor 24 , the output signal of which is fed to a signal processing unit 22, detects the pressure of the exhaust gas. It controls the burner 10 .

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird der Signalverarbeitung 22 neben dem Ausgangssignal des Kaminzugsensors 24 auch das eines Temperatursensors 26 zugeführt. Der Brenner 10 ist in Abhängigkeit von diesen beiden Signalen angesteuert.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the signal processing 22 is supplied with a temperature sensor 26 in addition to the output signal from the chimney draft sensor 24 . The burner 10 is controlled as a function of these two signals.

Der Kaminzugsensor 24 ist vorzugsweise am Abgaseintritt in den Kamin 18 angeordnet. Er erfaßt dort den Druckverlauf des Abgases. In der Regel wird sich dort ein Unterdruck einstellen, der höher liegt als der notwendige Förderdruck für den Wärmeerzeuger. Als Kaminzugsensoren 24 können prinzipiell die hinlänglich bekannten Druckmeßgeräte zum Einsatz gelangen. Für den speziellen Einsatz zur Taupunkterkennung ist es jedoch erforderlich, daß deren Auflösung im Bereich von ca. 0,1 Pa liegt. Diesbezügliche Druckänderungen wertet die Signalverarbeitung 22 aus. Als Kaminzugsensor 24 wird beispielsweise ein Kraft-Feder-System verwendet, deren zwei Kammern eine Membrane trennt. Die Bewegung der Membrane dient als Maß für den Druck.The chimney draft sensor 24 is preferably arranged at the exhaust gas inlet into the chimney 18 . There it detects the pressure curve of the exhaust gas. As a rule, there will be a vacuum that is higher than the necessary delivery pressure for the heat generator. In principle, the well-known pressure measuring devices can be used as chimney draft sensors 24 . For special use for dew point detection, however, it is necessary that their resolution is in the range of approx. 0.1 Pa. The signal processing 22 evaluates relevant pressure changes. A force-spring system is used as the chimney draft sensor 24 , the two chambers of which separate a membrane. The movement of the membrane serves as a measure of the pressure.

Elektrische Druckmesser bieten den Vorteil, daß dem Druck proportionale elektrische Größen leicht von der Signalverarbeitung 22 ausgewertet werden können. Hierfür stehen grundsätzlich kapazitive, induktive oder piezoelektrische Meßverfahren zur Verfügung.Electrical pressure gauges offer the advantage that electrical quantities proportional to the pressure can easily be evaluated by the signal processing unit 22 . Capacitive, inductive or piezoelectric measuring methods are generally available for this.

Für eine hinreichend genaue Bestimmung des Taupunkts ist es wegen der gegenseitigen Wechselwirkungen von Druck, Temperatur und Taupunkt notwendig, diese durch einen zusätzlichen Temperatursensor 26 zu erfassen. Aus Gründen der Verringerung des Verkabelungsaufwands ist er ebenfalls in unmittelbarer Nähe des Kamineintritts anzuordnen. Temperatursensoren 26 sind hinlänglich bekannt, zum Einsatz kommen beispielsweise Thermoelement oder NTC-Fühler. Das Ausgangssignal des Temperatursensors 26 ist ebenfalls der Signalverarbeitung 22 zugeführt. Durch ein geeignetes Modell ist sicherzustellen, daß in Abhängigkeit von Druck und Temperatur, am Kamineintritt gemessen, eine drohende Taupunktunterschreitung an jeder beliebigen Stelle des Kamins 18 erkannt wird.For a sufficiently precise determination of the dew point, because of the mutual interactions of pressure, temperature and dew point, it is necessary to detect this by an additional temperature sensor 26 . To reduce the amount of cabling, it should also be located in the immediate vicinity of the fireplace entry. Temperature sensors 26 are well known, for example thermocouples or NTC sensors are used. The output signal of the temperature sensor 26 is also fed to the signal processor 22 . A suitable model must ensure that, depending on pressure and temperature, measured at the chimney inlet, an imminent drop below the dew point is recognized at any point on the chimney 18 .

Neben der Temperatur des Abgases am Kamineintritt wirkt sich auf den Taupunkt das Zugverhalten des Kamins 18 aufgrund dessen spezieller Bauweise aus. Als Parameter sind beispielsweise Wärmedurchlaßwiderstandsklasse, Kaminhöhe oder Kamindurchmesser zu berücksichtigen. Der Zusammenhang zwischen Taupunktunterschreitung und Druckverlauf in Abhängigkeit von dem jeweiligen Kamin 18 kann beispielsweise experimentell ermittelt werden. Diesbezügliche Parametersätze werden gespeichert und in der Signalverarbeitung 22 hinterlegt.In addition to the temperature of the exhaust gas at the chimney inlet, the draft behavior of the chimney 18 has an effect on the dew point due to its special design. For example, the thermal resistance class, chimney height or chimney diameter must be taken into account as parameters. The relationship between falling below the dew point and the pressure curve as a function of the respective chimney 18 can be determined experimentally, for example. Relevant parameter sets are stored and stored in the signal processing 22 .

Neben der vorgeschlagenen Anordnung des Kaminzugsensors 24 und Temperatursensors 26 im Abgasausgang des Heizgerätes oder am Abgaseintritt in den Kamin 18 ist eine Installation an jeder beliebigen Stelle des Kamins 18 oder am Kaminende denkbar. Der Installationsaufwand zur Sensormontage und elektrischen Anbindung an das Verbrennungssystem erhöht sich.In addition to the proposed arrangement of the chimney draft sensor 24 and temperature sensor 26 in the exhaust gas outlet of the heater or at the exhaust gas inlet into the chimney 18 , an installation at any point of the chimney 18 or at the end of the chimney is conceivable. The installation effort for sensor assembly and electrical connection to the combustion system increases.

Die Signalverarbeitung 22 kann zu einer Regelung des Brenners 10 herangezogen werden, die eine Taupunktunterschreitung verhindert. Wird der mit einer Taupunktunterschreitung korrespondierende Grenzwert erreicht, steuert die Signalverarbeitung 22 den Brenner 10 so an, daß sich die Abgastemperatur erhöht. Bei konventionellen Heizgeräten mit belastungsabhängiger Abgastemperatur kommt eine sensorgesteuerte Begrenzung der minimalen Teillast in Betracht. Der Grenzwert ist so zu wählen, daß eine Taupunktunterschreitung verhindernde Ansteuerung des Brenners 10 so rechtzeitig erfolgt, daß die Systemträgheit bereits berücksichtigt ist. Der Grenzwert kann auch von dem Gradienten des Druckverlaufs abhängen.The signal processing 22 can be used to regulate the burner 10 , which prevents the temperature from falling below the dew point. If the limit value corresponding to a drop below the dew point is reached, the signal processing 22 controls the burner 10 in such a way that the exhaust gas temperature increases. With conventional heaters with a load-dependent exhaust gas temperature, sensor-controlled limitation of the minimum partial load can be considered. The limit value is to be selected such that the burner 10 is prevented from being driven below the dew point in time so that the system inertia is already taken into account. The limit value can also depend on the gradient of the pressure curve.

Das vorgeschlagene Sensorsystem zur Taupunktüberwachung kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn sich beispielsweise bei Austausch eines Brennersystems unter Beibehaltung der Abgasabführung die Abgastemperatur verringert und damit die Gefahr einer Versottung des Kamins 18 stark zunimmt. Die Überwachung wird in der Brennersteuerung integriert. Die Grenzwerte sind bei der Inbetriebnahme an die speziellen Kaminkenndaten anzupassen und der Signalverarbeitung 22 mitzuteilen.The proposed sensor system for dew point monitoring is used in particular when, for example when replacing a burner system while maintaining the exhaust gas discharge, the exhaust gas temperature is reduced and the risk of sooting of the chimney 18 increases sharply. Monitoring is integrated in the burner control. The limit values are to be adapted to the special chimney characteristics during commissioning and communicated to signal processing 22 .

Claims

1. Device for operating a heating system, with a burner ( 10 ), the exhaust gas is discharged via a chimney ( 18 ), characterized in that a chimney draft sensor ( 24 ) is provided which detects the pressure of the exhaust gas and whose output signal a signal processing ( 22 ) is supplied to detect a drop below the dew point in the chimney ( 18 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that a temperature sensor ( 26 ) is provided which detects a temperature of the exhaust gas.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing ( 22 ) compares the output signal of the chimney draft sensor ( 24 ) with a first limit value.

4. The device according to claim 3, characterized in that the first limit depends on the temperature of the exhaust gas.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal processing ( 22 ) compares the temperature of the exhaust gas with a second limit value.

6. The device according to claim 5, characterized in that the second limit depends on the pressure of the exhaust gas.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the first and / or the second limit value depends on characteristic data of the fireplace ( 18 ).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the chimney draft sensor ( 24 ) is arranged at the chimney inlet.

9. Device according to one of the preceding claims 2 to 8, characterized in that the temperature sensor ( 26 ) is arranged at the fireplace inlet.