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EP4357671B1 - Method for starting up a heating device, computer program, regulating and control device and heating device - Google Patents

Method for starting up a heating device, computer program, regulating and control device and heating device

Info

Publication number
EP4357671B1
EP4357671B1 EP23202368.9A EP23202368A EP4357671B1 EP 4357671 B1 EP4357671 B1 EP 4357671B1 EP 23202368 A EP23202368 A EP 23202368A EP 4357671 B1 EP4357671 B1 EP 4357671B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas valve
gas
combustion air
heating
burner
Prior art date
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Active
Application number
EP23202368.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP4357671A1 (en
Inventor
Andreas Reinert
Raphael-Marcel Koch
Klaus Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4357671A1 publication Critical patent/EP4357671A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP4357671B1 publication Critical patent/EP4357671B1/en
Active legal-status Critical Current
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät.The invention relates to a method for starting a heating device, a computer program, a control and regulation device and a heating device.

Bei einem Betrieb eines Gasbrenners kann insbesondere ein Startvorgang kritische Zustände auslösen. Beispiele für derartig kritische Zustände können eine harte Zündung, eine Verpuffung oder ein Flammenrückschlag, also eine Flammenausbreitung während eines Start- bzw. Zündvorganges vom Brenner in eine Zuführung des Gemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft, die zu Schäden am Heizgerät führen kann, sein. Bei der Verwendung von Wasserstoff als Brenngas werden derartig kritische Zustände wahrscheinlicher, da aufgrund der Flüchtigkeit und der geringen Dichte von Wasserstoff ein erheblich schlechteres Wiederholverhalten bei einem Startvorganggegeben ist. Dabei kann in der Regel ein erster Start eines kalten Heizgerätes (Kaltstart) besonders schwierig sein, da sich am Gasregelventil erst wieder ein Gasstrom ausbilden muss, der in den Stillstandzeiten des Brenners aus dem Gasregelventil diffundiert ist.During the operation of a gas burner, the start-up process in particular can trigger critical conditions. Examples of such critical conditions include a hard ignition, a deflagration, or a flame flashback—that is, flame propagation from the burner into the fuel gas/combustion air supply during the start-up or ignition process, which can lead to damage to the heating appliance. When using hydrogen as the fuel gas, such critical conditions are more likely because hydrogen's volatility and low density result in significantly less reliable start-up behavior. A cold start of a cold heating appliance can be particularly difficult, as a gas flow must first be re-established at the gas control valve, which diffuses out during periods of inactivity.

Zur Vermeidung derartiger, kritischer Zustände wird in der EP 3 992 529 A1 vorgehschlagen, eine Pilotflamme mit einer eigenen Brennstoff-Versorgung zum Zünden eines Haupt-Brenners einzusetzen, dessen Funktion mittels eines Sensors überwacht werden kann und der zudem derart angeordnet ist, dass ein Erlöschen der Pilotflamme durch am Hauptbrenner austretende Luft nicht auftreten kann. Eine derartige Ausgestaltung ist jedoch mit hohem Aufwand verbunden.To avoid such critical situations, in the EP 3 992 529 A1 It has been proposed to use a pilot flame with its own fuel supply to ignite a main burner, the function of which can be monitored by a sensor and which is also arranged in such a way that the pilot flame cannot be extinguished by air escaping from the main burner. However, such a design is associated with considerable effort.

Es wurde jedoch festgestellt, dass insbesondere nach längeren Unterbrechungen des Brennerbetriebes es zu Zeitverzögerungen vom Öffnen des Gasventils bis zu einem Einsetzen und Stabilisieren des Volumenstromes Brenngas kommen kann. Dies kann dazu führen, dass nach Ablauf der Sicherheitszeit eines Zündvorganges keine Flammenbildung festzustellen ist und ein erneuter Zündvorgang eingeleitet werden muss, wobei eine damit einhergehende Zeitverzögerung der Inbetriebnahme des Heizgerätes Komforteinbußen für Nutzer bedeutet, die insbesondere bei einer Warmwasseranforderung zu Tage treten kann.However, it was observed that, particularly after prolonged interruptions in burner operation, there can be time delays between the opening of the gas valve and the commencement and stabilization of the fuel gas flow. This can lead to a situation where, after the safety time of an ignition process has elapsed, no flame is detected and a new ignition process must be initiated. The resulting delay in the commissioning of the heating appliance leads to a loss of comfort for users, which can be particularly noticeable when hot water is required.

Die US 2014/0199640 A1 beschreibt einen lokal energieversorgten intermittierenden Verbrennungsregler, der zur Lösung dieser Probleme nichts beitragen kann.The US 2014/0199640 A1 describes a locally energy-powered intermittent combustion controller that cannot contribute to solving these problems.

Die DE 197 44 008 A1 zeigt ein Verfahren zum Straten eines Gasbrenners, bei dem die Zusammensetzung des aus dem Brenner austretenden Gas-Luftgemisch überwacht wird, und die Zündeinrichtung erst nach dem Erreichen eines zündfähigen Gemischs aktiviert wird. Nachteilig ist diese Lösung aufwendig und erfordert Mittel zur Überwachung.The DE 197 44 008 A1 This shows a method for starting a gas burner in which the composition of the gas-air mixture exiting the burner is monitored, and the ignition device is only activated after an ignitable mixture has been reached. The disadvantage of this solution is its complexity and the need for monitoring equipment.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Starten eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll die Erfindung einen erfolgreichen ersten Zündvorgang eines Heizgerätes ermöglichen, insbesondere eines mit Wasserstoff betriebenen Heizgerätes.Based on this, the object of the invention is to propose a method for starting a heating device, a computer program, a control and regulation device, and a heating device that at least partially overcome the problems of the prior art described above. In particular, the invention is intended to enable a successful initial ignition process of a heating device, especially a hydrogen-powered heating device.

Zudem soll das Verfahren dazu geeignet sein, zumindest teilweise, automatisiert durchgeführt zu werden und möglichst geringe bauliche Veränderungen gegenüber einem Heizgerät nach dem Stand der Technik erfordern.Furthermore, the process should be suitable for at least partial automation and require as few structural changes as possible compared to a state-of-the-art heating device.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.These problems are solved by the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the solution proposed here are specified in the dependent claims. In addition, the features specified in the claims are further detailed and explained in the description, which also presents further preferred embodiments of the invention.

Hierzu trägt ein Verfahren zum Starten eines Heizgerätes bei, wobei das Heizgerät zumindest eine Fördereinrichtung zum Fördern eines Verbrennungsgemischs aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner, eine Zündeinrichtung für das Verbrennungsgemisch und ein Gasventil aufweist, wobei vor einem Starten der Fördereinrichtung das Gasventil kurzzeitig geöffnet wird, wodurch sich das Gasventil mit Brenngas füllt. Dabei überschreitet der Zeitraum des kurzzeitigen Öffnens einen Sicherheitszeitraum eines Zündvorgangs nicht.This is achieved by a method for starting a heating appliance, wherein the heating appliance comprises at least a conveying device for supplying a combustion mixture of fuel gas and combustion air to a burner, an ignition device for the combustion mixture, and a gas valve, wherein the gas valve is briefly opened before the conveying device is started, thereby filling the gas valve with fuel gas. The period of this brief opening does not exceed a safety period for an ignition process.

Das Verfahren kann insbesondere bei jedem Startvorgang, ggf. auch bei einer Inbetriebnahme, des Heizgerätes durchgeführt werden. Das Verfahren dient insbesondere einem sicheren und erfolgreichen ersten Zündvorgang eines Heizgerätes, insbesondere eines mit Wasserstoff, oder einem Wasserstoff enthaltenden Gemisch, als Brennstoff betriebenen Heizgerätes. Insbesondere kann eine, durch einen längeren Zeitraum der Unterbrechung des Brennerbetriebes entstehende Zeitverzögerungen vom Öffnen des Gasventils bis zu einem Einsetzen und Stabilisieren des Volumenstromes Brenngas gemindert oder vermieden werden.This procedure can be performed during every start-up process, and possibly also during commissioning, of the heating appliance. The procedure is particularly useful for ensuring a safe and successful initial ignition of a heating appliance, especially a... Heating appliances powered by hydrogen, or a hydrogen-containing mixture, as fuel. In particular, time delays between opening the gas valve and the onset and stabilization of the fuel gas flow, which can occur due to a prolonged interruption of burner operation, can be reduced or avoided.

Das Heizgerät umfasst zumindest einen Wärmeerzeuger, insbesondere einen Gas-Brennwertkessel, der durch Verbrennung eines Brennstoffes Wärmeenergie freisetzt und über mindestens einen Wärmetauscher auf einen Heizkreis übertragen kann, wobei Verbraucher des Heizkreises über einen Vorlauf und einen Rücklauf an das Heizgerät anschließbar sind. Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase können über einem Abgaskanal des Heizgerätes einer Abgasanlage zugeführt werden. Im Heizgerät kann im Heizkreislauf eine Umwälzpumpe dazu eingerichtet sein, ein Wärmeträgermedium (Heizungswasser) umzuwälzen, wobei über einen Heizungsvorlauf erwärmtes Wärmeträgermedium Verbrauchern, wie Konvektoren oder Flächenheizungen, zugeführt und über einen Heizungsrücklauf zum Wärmeerzeuger bzw. dem mindestens einen Wärmetauscher rückgeführt werden kann.The heating appliance comprises at least one heat generator, in particular a gas condensing boiler, which releases thermal energy through the combustion of a fuel and can transfer it to a heating circuit via at least one heat exchanger. Consumers in the heating circuit can be connected to the heating appliance via a flow and a return line. The exhaust gases produced during combustion can be routed to an exhaust system via an exhaust duct in the heating appliance. A circulation pump can be installed in the heating circuit within the heating appliance to circulate a heat transfer medium (heating water). Heated heat transfer medium is supplied to consumers, such as convectors or underfloor heating systems, via a heating flow line and returned to the heat generator or the at least one heat exchanger via a heating return line.

Hierzu weist das Heizgerät eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Gebläse, auf, das ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff (Wasserstoff) einem Brenner des Heizgerätes zuführen kann. Die Fördereinrichtung kann dabei eine Leistungsregelung umfassen, insbesondere einen Drehzahlregler.For this purpose, the heating appliance has a conveying device, in particular a blower, which can supply a mixture of combustion air and fuel (hydrogen) to a burner of the heating appliance. The conveying device may include a power control, in particular a speed controller.

Das Gasventil kann dabei ein Gassicherheitsventil umfassen, dass sich nur unter definierten Sicherheitsrelevanten Voraussetzungen öffnet, beispielsweise eine eingeschaltete Zündeinrichtung des Heizgerätes. Das Gasventil umfasst ein Gasregelventil, das dazu eingerichtet ist, einen zuzuführenden Massestrom Brenngas- und damit das Verbrennungsluftverhältnis zu steuern.The gas valve may include a gas safety valve that only opens under defined safety-relevant conditions, such as an activated ignition device of the heating appliance. The gas valve includes a gas control valve. which is designed to control the mass flow of fuel gas and thus the combustion air ratio.

Das Gasventil kann zudem einen Druckregler aufweisen, der einen konstanten Druck des Brenngases am Gasregelventil einstellen, und so Druckschwankungen in der Gaszuführung ausgleichen kann.The gas valve may also have a pressure regulator that can set a constant pressure of the fuel gas at the gas control valve, thus compensating for pressure fluctuations in the gas supply.

Das Heizgerät kann dabei insbesondere einen pneumatischen Gas-Luftverbund (pneumatische Gemischbildung) bilden, bei dem einem Massestrom Verbrennungsluft entsprechend einem Unterdruck (Steuerdruck) einer Drosselstelle, wie einer Venturidüse, in der Zuführung Verbrennungsluft, ein, über eine Gaszuführung bereitgestellter, Massestrom Brenngas zugesetzt wird, so dass sich ein vordefiniertes (vorgegebenes) Verbrennungsluftverhältnis (Luftzahl, Lambda) einstellen kann. Der Steuerdruck, als Maß für den einströmenden Massestrom Verbrennungsluft kann dabei einen Massestrom Brenngas aus dem Gasregelventil saugen. Durch Einstellung eines Offset-Wertes am Gasventil kann eine Nullpunkt-Verschiebung des zuzuführenden Massestromes Brenngas vorgenommen werden und so der ausströmende Massestrom Brenngas beeinflusst werden. Ein derartiges Gasventil wird auch als pneumatisches Gasventil bezeichnet.The heating device can, in particular, form a pneumatic gas-air mixture (pneumatic mixture formation) in which a mass flow of fuel gas, supplied via a gas supply, is added to a mass flow of combustion air according to a negative pressure (control pressure) at a throttling point, such as a Venturi nozzle, in the combustion air supply. This allows a predefined (specified) air-fuel ratio (air ratio, lambda) to be established. The control pressure, as a measure of the incoming mass flow of combustion air, can draw a mass flow of fuel gas from the gas control valve. By setting an offset value on the gas valve, the zero point of the incoming mass flow of fuel gas can be shifted, thus influencing the outgoing mass flow of fuel gas. Such a gas valve is also referred to as a pneumatic gas valve.

Das Heizgerät kann alternativ einen elektronischen Gas Luftverbund aufweisen, bei dem anhand eines Signals einer Flammenüberwachung oder einer Abgasüberwachung (beispielsweise mittels eines Lambda-Sensors) ein Rückschluss auf die Flammen und das Verbrennungsluftverhältnis (auch als Lambda oder Luftzahl bezeichnet) erfolgen kann, so dass eine Regelung desselben ermöglicht wird. Hierbei kann anhand des Signals der Flammenüberwachung eine Regelung eine Öffnungsweite des Gasventils bestimmen und einstellen, um ein gewünschtes, aus dem Signal abgeleitetes Verbrennungsluftverhältnis einem Ziel-Verbrennungsluftverhältnis anzunähern. Das Gasventil kann hierfür eine Öffnungsweite entsprechend dem benötigten Massestrom Brenngas einstellen, häufig mittels eines elektronisch anzusteuernden Schrittmotors.Alternatively, the heating appliance can have an electronic gas-air mixture control system. This system uses a signal from a flame or exhaust gas monitoring system (for example, a lambda sensor) to determine the flame and the combustion air-fuel ratio (also known as lambda or air-fuel ratio), thus enabling its regulation. Based on the flame monitoring signal, the control system can determine and adjust the opening width of the gas valve. to approximate a desired combustion air-fuel ratio, derived from the signal, to a target combustion air-fuel ratio. The gas valve can adjust its opening width according to the required mass flow of fuel gas, often by means of an electronically controlled stepper motor.

Das Heizgerät kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff als Brennstoff oder einem Gemisch enthaltend Wasserstoff eingerichtet sein. Das Brennstoff-Gemisch kann dabei einen Gehalt von mindestens 80% oder mindestens 90% Wasserstoff aufweisen.The heating appliance can be specifically designed for burning hydrogen as fuel or a mixture containing hydrogen. The fuel mixture can have a hydrogen content of at least 80% or at least 90%.

Zudem kann das Heizgerät eine Flammenüberwachung aufweisen. Häufig kommt hierzu eine Ionisationselektrode zum Einsatz, die einen Ionisationsstrom 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.Furthermore, the heating appliance may feature flame monitoring. This often involves the use of an ionization electrode, which utilizes the flame's ionization current to detect its presence. However, this principle is not reliably applicable to hydrogen flames, as the combustion of hydrogen produces significantly fewer free charge carriers. Therefore, hydrogen-powered heating appliances frequently employ other methods, such as detecting the electromagnetic radiation emitted by the flame, particularly infrared (IR) and/or ultraviolet (UV) radiation, or measuring the flame temperature. A signal from flame monitoring can indicate the presence of a flame and also provide information about the flame's air-fuel ratio.

Das Starten des 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 Erreichen der Startleistung bzw. Startdrehzahl ein für die Startdrehzahl vorgegebener Massestrom Brennstoff zugeführt und die Zündeinrichtung in Betrieb genommen werden. Sollte nach Ablauf einer Sicherheitszeit keine Flammenbildung durch die Flammenüberwachung festgestellt werden, wird der Versuch der Inbetriebnahme beendet und das Gasventil geschlossen. Anschließend kann die Fördereinrichtung für einen (regulären) Spülzeitraum möglicherweise im Gemischkanal bzw. der Brennkammer zurückgebliebenes Brenngas ausblasen, bevor ein neuer Versuch einer Inbetriebnahme vorgenommen werden kann. Eine notwendige Zeitdauer eines (regulären) Spülzeitraumes beträgt häufig 5 Sekunden [s] bis 10 Sekunden [s] und kann beispielsweise empirisch in Abhängigkeit der Startdrehzahl und der zu spülenden Volumina bestimmt werden. Die Sicherheitszeit kann dabei so bemessen sein, dass die durch das Brenngas zugeführte Energiemenge derart begrenzt wird, dass Schäden am Heizgerät bei Auftreten einer Fehlzündung verhindert werden können.The starting process for the heater can proceed as follows. First, a control unit, for example, can start a delivery system, usually a blower, up to a predetermined starting power or speed. Then, once the starting power or speed has been reached, a fuel flow rate predetermined for that speed can be supplied, and the ignition system can be activated. If, after a safety period, no flame is detected by the flame monitoring system, the start-up attempt is terminated and the gas valve is closed. Subsequently, the feed system may purge any remaining fuel gas from the mixture channel or combustion chamber for a (regular) purge period before another start-up attempt can be made. A necessary duration for a (regular) purge period is often 5 to 10 seconds and can be determined empirically, for example, depending on the starting speed and the volumes to be purged. The safety period can be designed to limit the amount of energy supplied by the fuel gas to such an extent that damage to the heating appliance can be prevented in the event of a misfire.

Der für die Startdrehzahl vorgegebene Massestrom Brenngas kann bei einem pneumatischen Gas-Luftverbund anhand des Steuerdruckes der Drosselstelle und bei einem elektronischen Gas-Luftverbund elektronisch gesteuert eingestellt werden.The mass flow of fuel gas specified for the starting speed can be set using the control pressure of the throttle point in a pneumatic gas-air system and electronically controlled in an electronic gas-air system.

Das Heizgerät weist zudem eine Zündeinrichtung auf, die das am Brenner austretende Verbrennungsgemisch entzünden kann. Die Zündeinrichtung kann beispielsweise einen Funken- oder Glühzünder oder auch eine Pilotflamme umfassen.The heating appliance also has an ignition device that can ignite the combustion mixture exiting the burner. The ignition device can, for example, include a spark or glow igniter, or even a pilot flame.

Es wird vorgeschlagen, im Rahmen einer (Wieder-)Inbetriebnahme bzw. eines Startvorgangs des Heizgerätes (unmittelbar) vor dem Aktivieren der Fördereinrichtung das Gasventil kurzzeitig zu öffnen, wodurch sich das Gasventil mit Brenngas füllen kann. Das umfasst, dass das Gasventil zuerst kurz geöffnet und dann wieder geschlossen wird, und erst (unmittelbar) danach ein Gebläse aktiviert wird. Insbesondere ist möglich, dass mit einer Startanweisung an das Heizgerät zunächst die Aktivierung der Fördereinrichtung unterbunden wird, bis das Gasventil nach der kurzzeitigen Öffnung wieder sicher geschlossen ist. Es wurde festgestellt, dass die problematische Zeitverzögerung von einem Öffnen des Gasventils bis zu einem Einsetzen und Stabilisieren des Massestromes Brenngas erheblich gemindert werden kann. So kann durch ein Befüllen des Gasventils, insbesondere der Steuerkammern des Gasventils, auch das Gasregelventil schneller und präziser arbeiten.It is proposed that, during the (re)commissioning or start-up process of the heating appliance, the gas valve be briefly opened (immediately) before the delivery system is activated, allowing the gas valve to fill with fuel gas. This involves briefly opening and then closing the gas valve, and only then activating a blower. In particular, it is possible that with Upon receiving a start command to the heating unit, the activation of the delivery system is initially prevented until the gas valve is securely closed again after its brief opening. It was found that this significantly reduces the problematic time delay between the opening of the gas valve and the commencement and stabilization of the fuel gas mass flow. Thus, by filling the gas valve, and especially its control chambers, the gas regulating valve can also operate more quickly and precisely.

Ein kurzzeitiges Öffnen bezeichnet dabei einen Zeitraum der Öffnung, die ausreichend ist, dass sich das Gasventil mit Brenngas füllen kann. Dabei soll kein oder nur eine sehr geringe Menge Brenngas in den Strömungsweg bzw. Gemischkanal des Heizgerätes austreten können. Der hierfür entsprechende Zeitraum kann beispielsweise an einem Referenzheizgerät ermittelt werden und kann in einem Bereich von 0,5 Sekunden bis 3 Sekunden liegen. In jedem Fall darf der Zeitraum des kurzzeitigen Öffnens die Sicherheitszeit eines Zündvorganges des Heizgerätes nicht überschreiten und insbesondere weniger als eine halbe Sicherheitszeit betragen.A brief opening refers to a period of opening sufficient for the gas valve to fill with fuel gas. During this time, no or only a very small amount of fuel gas should escape into the flow path or mixture channel of the heating appliance. The appropriate opening time can be determined, for example, using a reference heating appliance and can range from 0.5 seconds to 3 seconds. In any case, the brief opening time must not exceed the safety time of an ignition cycle of the heating appliance and, in particular, must be less than half the safety time.

Gemäß einer Ausgestaltung kann, sofern das Gasventil einen Druckregler umfasst, der Zeitraum des kurzzeitigen Öffnens so bemessen sein, dass Gasventil und Druckregler sich mit Brenngas füllen können.According to one embodiment, if the gas valve includes a pressure regulator, the period of brief opening can be dimensioned so that the gas valve and pressure regulator can fill with fuel gas.

Gemäß einer Ausgestaltung kann bei einem Heizgerät mit pneumatischer Gemischbildung währen des kurzzeitigen Öffnens des Gasventils an dem Gasventil ein negativer Offsetwert eingestellt werden. Der Offset-Wert bezeichnet hier eine Nullpunkt-Verschiebung der Öffnungsweite des Gasventils. Durch Einstellen eines negativen Offset-Wertes wird die aus dem Ventil austretende Gasmenge reduziert, so dass im Wesentlichen nur die Steuerkammern des Gasventils mit Brenngas gefüllt werden.According to one embodiment, a negative offset value can be set on the gas valve of a heating appliance with pneumatic mixture formation during the brief opening of the gas valve. The offset value here refers to a shift in the zero point of the gas valve's opening width. By setting a negative offset value, the The amount of gas exiting the valve is reduced, so that essentially only the control chambers of the gas valve are filled with fuel gas.

Gemäß einer Ausgestaltung kann (unmittelbar) vor dem kurzzeitigen Öffnen des Gasventils ein Massestrom Verbrennungsluft in der Zuführung Verbrennungsluft erfasst werden. Dies kann insbesondere mittels eines Durchflusssensors erfolgen, wobei die erfassten Werte auf einem Speicher, beispielsweise des Regel- und Steuergerätes, hinterlegt werden. Der erfasste Massestrom Verbrennungsluft kann mit einem Grenzwert verglichen werden. Das kurzzeitige Öffnen des Gasventils kann bei einem erfassten Massestrom unterhalb des Grenzwertes freigegeben werden. Insbesondere bei einem Heizgerät aufweisend eine pneumatische Gemischbildung kann so sichergestellt werden, dass sich in der Drosselstelle (aufgrund des diese durchströmenden Massestromes Verbrennungsluft) kein Steuerdruck aufbauen, der ein (weiteres) Öffnen des Gasventils verursachen könnte. Zudem könnte sich während des kurzzeitigen Öffnens möglicherweise austretendes Brenngas nicht im Gemischkanal und der Brennkammer ausbreiten. Ein Massestrom Verbrennungsluft kann sich beispielsweise durch Windstöße an der Ansaugung der Verbrennungsluft oder im Bereich eines Ausganges der Abgasanlage des Heizgerätes ausbilden.According to one embodiment, a mass flow of combustion air in the combustion air supply can be detected (immediately) before the gas valve is briefly opened. This can be done, in particular, using a flow sensor, with the detected values being stored in a memory, for example, in the control unit. The detected mass flow of combustion air can be compared with a limit value. The brief opening of the gas valve can be enabled if the detected mass flow is below the limit value. Particularly in a heating appliance with pneumatic mixture formation, this ensures that no control pressure builds up in the throttle point (due to the mass flow of combustion air through it), which could cause the gas valve to open (further). Furthermore, any combustion gas that might escape during the brief opening would not spread into the mixture channel and the combustion chamber. A mass flow of combustion air can be generated, for example, by gusts of wind at the combustion air intake or in the area of an outlet of the heating appliance's exhaust system.

Gemäß einer Ausgestaltung kann, sollte (unmittelbar) vor dem kurzzeitigen Öffnen des Gasventils ein Massestrom Verbrennungsluft oberhalb eines Grenzwertes festgestellt werden, das kurzzeitige Öffnen des Gasventils verzögert oder nicht durchgeführt werden. Das Verzögern könnte erfolgen bis ein Massestrom Verbrennungsluft unterhalb des Grenzwertes erfasst wird. Bei einem Aussetzen könnte das Heizgerät eine Inbetriebnahme ohne kurzzeitiges Öffnen des Gasventils vor der Inbetriebnahme der Fördereinrichtung durchführen. Gleiches könnte erfolgen, wenn ein Massenstrom Verbrennungsluft größer einem Grenzzeitraum festgestellt wird. Der Grenzzeitraum kann entsprechend ausgewählt werden, beispielweise könnten hier 2, 5 oder 10 Sekunden sinnvoll erscheinen.According to one embodiment, if a combustion air mass flow rate above a certain threshold is detected (immediately) before the gas valve is briefly opened, the brief opening of the gas valve can be delayed or omitted. The delay could occur until a combustion air mass flow rate below the threshold is detected. In the event of a pause, the heating appliance could start up without briefly opening the gas valve before the pumping system is activated. The same could occur if a combustion air mass flow rate exceeding a certain threshold is detected. A cutoff period is determined. The cutoff period can be selected accordingly; for example, 2, 5, or 10 seconds might be appropriate.

Gemäß einer Ausgestaltung kann im Anschluss an das kurzzeitige Öffnen des Gasventils die Fördereinrichtung in Betrieb genommen werden und in einem verkürzten Spülzeitraum möglicherweise im Strömungsweg des Heizgerätes verbliebener Brennstoff entfernt werden. Vorteilhaft kann der Spülzeitraum im Anschluss an das kurzzeitige Öffnen des Gasventils deutlich verkürzt werden, da während des kurzzeitigen Öffnens des Gasventils nur sehr geringe Mengen Brenngas in den Strömungsweg des Heizgerätes austreten können, die während des Spülzeitraumes entfernt werden müssen. Insbesondere kann die verkürzte Spülzeit weniger als die Hälfte oder weniger als ein Drittel der regulären Spülzeit betragen und beispielsweise in einem Bereich von 2 Sekunden bis 5 Sekunden liegen. Anschließend kann das Heizgerät einen regulären Versuch der Inbetriebnahme durchführen.According to one embodiment, following the brief opening of the gas valve, the conveying device can be started up, and any remaining fuel in the heating appliance's flow path can be removed during a shortened purge period. Advantageously, the purge period following the brief opening of the gas valve can be significantly shortened because only very small amounts of fuel gas can escape into the heating appliance's flow path during this brief opening, which then need to be removed during the purge period. In particular, the shortened purge time can be less than half or less than a third of the regular purge time and, for example, range from 2 to 5 seconds. The heating appliance can then undergo a regular start-up attempt.

Gemäß einer Ausgestaltung kann während des kurzzeitigen Öffnen des Gasventils die Zündeinrichtung des Heizgerätes in Betrieb genommen werden. Dies kann die Sicherheit erhöhen, da möglicherweise aufgrund des kurzzeitigen Öffnens am Brenner austretendes zündfähiges Verbrennungsgemisch verbrannt wird. Dieser unerwünschte Umstand wäre sicherheitsrelevant und könnte durch eine Flammenüberwachung des Heizgerätes erkannt werden. Das Heizgerät könnte bei Erkennen einer Flamme während des kurzzeitigen Öffnens in einen Fehlerzustand übergehen oder auch die Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens aussetzen und eine Information hierzu bereitstellen, beispielweise über eine Anzeigeeinrichtung oder ein Netzwerk.According to one embodiment, the ignition device of the heating appliance can be activated during the brief opening of the gas valve. This can increase safety, as ignitable combustion mixture escaping from the burner due to the brief opening might be ignited. This undesirable occurrence would be safety-relevant and could be detected by flame monitoring in the heating appliance. Upon detecting a flame during the brief opening, the heating appliance could enter a fault state or suspend the execution of the proposed procedure and provide information about this, for example, via a display device or a network.

Gemäß einer Ausgestaltung kann eine Zeitdauer der (letzten) Unterbrechung des Brennerbetriebes erfasst werden und die Zeitdauer der kurzzeitigen Unterbrechung an die erfasste Zeitdauer der (letzten) Unterbrechung des Brennerbetriebes angepasst werden. Beispielhaft könnte bei einer Zeitdauer der Unterbrechung von unter 5 bis 10 Minuten auf das kurzzeitige Öffnen des Gasventils verzichtet werden, da sich in diesem Zeitraum nur geringe Mengen Brenngas aus dem Gasventil verflüchtigt haben können.According to one embodiment, the duration of the (last) interruption of burner operation can be recorded, and the duration of the brief interruption can be adjusted to this recorded duration. For example, if the interruption lasts less than 5 to 10 minutes, the brief opening of the gas valve could be omitted, as only small amounts of fuel gas would escape from the gas valve during this period.

In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass ein Massestrom (Verbrennungsluft, Brennstoff oder Gemisch aus beidem) auch einen Volumenstrom kennzeichnen kann und umgekehrt. So ist ein Massestrom in Kenntnis der Dichte und der Temperatur des Mediums einfach in einen Volumenstrom überführbar und umgekehrt.In this context, it should be noted that a mass flow rate (combustion air, fuel, or a mixture of both) can also characterize a volume flow rate, and vice versa. Thus, a mass flow rate can easily be converted into a volume flow rate, and vice versa, if the density and temperature of the medium are known.

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 das Regel- und Steuergerät eines Heizgerätes, dieses veranlassen, das hier vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.In addition, a computer program is proposed which is designed to (at least partially) carry out a method presented here. In other words, this relates in particular to a computer program (product) comprising commands which, when executed by the control unit of a heating device, cause it to execute the method according to the invention proposed here.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung des hier vorgeschlagenen erfindungsgemäßen 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 ist hierfür insbesondere mit der Fördereinrichtung, dem Gasventil und der Flammenüberwachung elektrisch verbunden. Auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes können für die Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens relevante Daten hinterlegt werden, beispielsweise eine Zeitdauer des kurzzeitigen Öffnens des Gasventils und/oder ein Grenzwert des erfassten Massestromes Verbrennungsluft.In another respect, a control and regulating device for a heating appliance is also proposed, designed to carry out the method proposed here according to the invention. For this purpose, the control and regulating device can, for example, include a processor, and/or The processor can, for example, execute the procedure stored in a memory (of the control unit). For this purpose, the control unit is electrically connected to the conveying system, the gas valve, and the flame monitoring system. Data relevant for carrying out a procedure proposed here can be stored in the control unit's memory, such as the duration of the brief opening of the gas valve and/or a limit value for the detected mass flow of combustion air.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, aufweisend ein hier vorgeschlagenes Regel- und Steuergerät. Bei dem Heizgerät handelt es sich um ein Gasheizgerät, insbesondere um ein wasserstoffbetriebenes Gasheizgerät. Das Gasheizgerät weist einen Brenner, eine Fördereinrichtung und ein Gasventil auf, wobei die Fördereinrichtung ein Verbrennungsgemisch aus Brenngas (Wasserstoff) und Verbrennungsluft dem Brenner zugführen kann.Another aspect is the proposal for a heating appliance, including a control and regulation device as proposed here. The heating appliance is a gas-fired appliance, specifically a hydrogen-powered gas-fired appliance. The gas-fired appliance comprises a burner, a delivery system, and a gas valve, the delivery system of which supplies a combustion mixture of fuel gas (hydrogen) and combustion air to the burner.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Regel- und Steuergerät und dem Heizgerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features, and advantageous configurations discussed in connection with the process can also occur in the computer program, control unit, and heating device presented here, and vice versa. In this respect, full reference is made to the explanations provided therein for a more detailed characterization of the features.

Hier werden somit ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, das Computerprogramm, das Regel- und Steuergerät und das Heizgerät zumindest dazu bei, eine erfolgreiche und sichere erste Inbetriebnahme oder ein Starten nach einer längeren Betriebsunterbrechung, des Brenners zu ermöglichen. Weiter vorteilhaft ist ein hier vorgeschlagenes Verfahren vollständig computerimplementiert durchführbar und erfordert somit keine baulichen Änderungen an einem Heizgerät.This document describes a method for operating a heating appliance, a computer program, a control and monitoring device, and a heating appliance, which at least partially solve the problems described with reference to the state of the art. In particular, the method for operating a heating appliance, the computer program, the control and monitoring device contribute to the solution of the problems described with reference to the state of the art. The control unit and the heating appliance contribute at least to enabling a successful and safe initial start-up or a restart of the burner after a prolonged interruption of operation. Furthermore, the method proposed here is advantageously fully computer-implemented and therefore requires no structural modifications to the heating appliance.

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 darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1:
ein hier vorgeschlagenes Heizgerät,
Fig. 2 und 3:
Parameterverläufe während der Inbetriebnahme des Heizgerätes, und
Fig. 4 a) bis d):
Parameterverläufe die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
The invention and its technical context are explained in more detail below with reference to the accompanying figures. It should be noted that the invention is not limited by the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the figures, and especially the depicted dimensions, are only schematic. They show:
Fig. 1:
a heating device suggested here,
Figs. 2 and 3:
Parameter profiles during the commissioning of the heating unit, and
Fig. 4 a) to d):
Parameter profiles that can occur when carrying out a procedure proposed here.

Fig. 1 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, in der ein Durchflusssensor 16 angeordnet sein kann, kann Verbrennungsluft durch eine, insbesondere als Gebläse ausgebildete, Fördereinrichtung 2 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 Massestrom 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 einer 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. Die Verbrennungsprodukte können nach der Verbrennung über ein Abgasrohr 9 des Heizgerätes und eine Abgasanlage 10 nach Außen abgeleitet werden. Fig. 1 Figure 1 shows an exemplary and schematic representation of a heating device 1 proposed here. This device can include a burner 3 arranged in a combustion chamber 8. Combustion air can be drawn in via a combustion air supply 4, in which a flow sensor 16 may be arranged, by a conveying device 2, in particular designed as a blower. The conveying device 2 can be connected to a speed controller 6. which can regulate the speed n of the conveying device 2 by means of a pulse-width modulated (PWM) signal. A gas valve 5 can add fuel gas from a gas supply 14 to the intake mass flow of combustion air and includes a safety valve and a gas control valve for controlling the mass flow of fuel gas to be added. The generated mixture of fuel gas and combustion air can flow to the burner 3 via a mixture channel 11 and be ignited there by an ignition device 12. The burner 3 can have a cylindrical shape, the base of which can be attached to a burner door 15 in such a way that the combustion mixture can flow from the mixture channel into the burner 3. After combustion, the combustion products can be discharged to the outside via an exhaust pipe 9 of the heating appliance and an exhaust system 10.

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 beispielsweise als Sensor für von der Flamme emittierte UV- (Ultraviolett-) Strahlung ausgebildet sein kann.The heating device 1 proposed here can be configured specifically for the combustion of hydrogen. Furthermore, the heating device 1 can have a flame monitoring device 13 on or in the burner door 15, which can, for example, be designed as a sensor for UV (ultraviolet) radiation emitted by the flame.

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 dem Durchflusssensor elektrisch verbunden sein. Das Regel- und Steuergerät 7 kann zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet sein.A control unit 7 can be configured to control the heating appliance 1. For this purpose, it can be electrically connected, for example, to the speed controller 6, the conveying device 2, the gas valve 5, the flame monitoring device 13, the ignition device 12, and the flow sensor. The control unit 7 can be configured to carry out a procedure proposed here.

Die Fig. 2 veranschaulicht beispielhaft und schematisch einen Öffnungsvorgang eines Gasventils 5. Das Diagramm zeigt den Verlauf 17 einer am Gasventil 5 anliegenden Spannung U, gegeben in Volt [V], die ein Öffnen des Gassicherheitsventils des Gasventils 5 bewirken kann. Zudem wird ein zeitlicher Verlauf 18 eines Druckes P, gegeben in Millibar [mbar], der ein Maß für den ausströmenden Massestrom Gas ist. Zu einem ersten Zeitpunkt 22 kann eine Spannung U, gesteuert vom Regel- und Steuergerät 7, an das Gasventil 5 angelegt werden, wodurch sich das Gasregelventil öffnet und Brenngas in das Gasventil 5 einströmen kann. Nach einer Totzeit 19, in der kein Anstieg des Verlaufes 18 des Druckes P festgestellt werden kann beginnt zu einem zweiten Zeitpunkt 23 der Verlauf 18 des Druckes P anzusteigen. Nach Ablauf eines Anstiegszeitraumes 21 hat der Verlauf 18 des Druckes P zu einem dritten Zeitpunkt 24 einen Wert erreicht, der dem gewünschten Massestrom Gas entspricht. Der gesamte Zeitraum vom ersten Zeitpunkt 22 bis zum dritten Zeitpunkt 24 wird als Öffnungszeitraum 20 bezeichnet.The Fig. 2 The diagram illustrates, by way of example and schematically, the opening process of a gas valve 5. The diagram shows the course 17 of a voltage U applied to the gas valve 5, given in volts [V], which opens the gas safety valve of the gas valve 5. This can cause. Furthermore, a pressure profile 18, given in millibars [mbar], is defined, which is a measure of the outflowing mass flow rate ṁ of gas . At a first time 22, a voltage U, controlled by the control unit 7, can be applied to the gas valve 5, causing the gas control valve to open and allowing fuel gas to flow into the gas valve 5. After a dead time 19, during which no increase in the pressure profile 18 can be observed, the pressure profile 18 begins to increase at a second time 23. After an increase period 21, the pressure profile 18 reaches a value corresponding to the desired mass flow rate ṁ of gas at a third time 24. The entire period from the first time 22 to the third time 24 is referred to as the opening period 20.

Fig. 3 zeigt in einem Balkendiagramm die Öffnungszeiten tO, gegeben in Sekunden [s], nach unterschiedlichen Zeiträumen der Unterbrechung des Brennerbetriebes des Heizgerätes 1 für zwei Startvorgänge N, wobei der zweite Startvorgang 37 nach Ablauf einer Spülzeit 34 im Anschluss an den ersten Startvorgang 36 erfolgt. Ein erster Balken 25 zeigt die Öffnungszeit nach einer Unterbrechung des Brennerbetriebes von 5 Minuten, ein zweiter Balken 26 zeigt die Öffnungszeit nach einer Unterbrechung des Brennerbetriebes von 15 Minuten, ein dritter Balken 27 zeigt die Öffnungszeit nach einer Unterbrechung des Brennerbetriebes von 30 Minuten, ein vierter Balken 28 zeigt die Öffnungszeit nach einer Unterbrechung des Brennerbetriebes von einer Stunde, ein fünfter Balken 29 zeigt die Öffnungszeit nach einer Unterbrechung des Brennerbetriebes von sechs Stunden und ein sechster Balken 30 zeigt die Öffnungszeit nach einer Unterbrechung des Brennerbetriebes von 64 Stunden. Gut erkennbar steigt die Öffnungszeit tO mit steigerndem Zeitraum der Unterbrechung des Brennerbetriebes, so beträgt die Öffnungszeit des ersten Balkens 25 (nach einer Unterbrechung von 5 Minuten) 0,55 Sekunden und des sechsten Balkens 30 (nach einer Unterbrechung von 64 Stunden) 1 Sekunde und vergrößert sich somit fast um Faktor zwei. Bei der zweiten Inbetriebnahme 37 sind die genannten Unterschiede der Öffnungszeiten tO für die unterschiedlichen Zeiträume der Unterbrechung des Brennerbetriebes unwesentlich. Fig. 3 The bar chart shows the opening times t <sub>O</sub> , given in seconds [s], after different periods of interruption of the burner operation of the heating appliance 1 for two start cycles N, where the second start cycle 37 occurs after a purge time 34 following the first start cycle 36. A first bar 25 shows the opening time after a 5-minute interruption of burner operation, a second bar 26 shows the opening time after a 15-minute interruption, a third bar 27 shows the opening time after a 30-minute interruption, a fourth bar 28 shows the opening time after a one-hour interruption, a fifth bar 29 shows the opening time after a six-hour interruption, and a sixth bar 30 shows the opening time after a 64-hour interruption. The opening time t<sub>O</sub> clearly increases with increasing duration of the burner operation interruption; thus, the opening time of the first bar 25 (after an interruption) is... (of 5 minutes) 0.55 seconds and of the sixth bar 30 (after an interruption of 64 hours) 1 second, thus increasing by almost a factor of two. During the second commissioning 37, the aforementioned differences in the opening times t O for the different periods of interruption of burner operation are negligible.

Fig. 4 a) bis d) zeigt beispielhaft und schematisch Parameterverläufe über die Zeit t, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können, nämlich in:

  • Fig. 4a) den Verlauf der Drehzahl n der Fördereinrichtung 2,
  • Fig. 4 b) den Verlauf einer Öffnungsstellung PosGas des Gassicherheitsventils des Gasventils 5,
  • Fig. 4 c) den Verlauf eines Massestromes Brenngas Gas , und
  • Fig. 4 d) den Verlauf einer Zündleistung PZ.
Fig. 4 a) to d) This shows exemplary and schematic parameter profiles over time t that can occur when carrying out a procedure proposed here, namely in:
  • Fig. 4a ) the course of the rotational speed n of the conveying device 2,
  • Fig. 4 b) the course of an open position Pos Gas of the gas safety valve of the gas valve 5,
  • Fig. 4 c) the course of a mass flow of fuel gas gas , and
  • Fig. 4 d) the course of an ignition power P Z .

Bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens im Rahmen eines Startens des Heizgerätes 1 findet zu einem Startzeitpunkt 31 ein kurzzeitiges Öffnen 32 des Gasventils 5 einer Zeitdauer 32 statt. Während des kurzzeitigen Öffnens 32 ist die Fördereinrichtung 2 außer Betrieb, die Drehzahl n in Fig. 4 a) beträgt 0. Das Gasventil 5 ist geöffnet (Fig. 4 b)) und es tritt ein sehr geringer Massestrom Brenngas Gas aus (Fig. 4 c)). Die Zündeinrichtung 12 kann während des kurzzeitigen Öffnens 32 in Betrieb sein (Fig. 4 d)), dies ist jedoch optional. Unmittelbar im Anschluss an das kurzzeitige Öffnen 32 kann die Fördereinrichtung 2 in Betrieb genommen werden und auf eine Startleistung/Startdrehzahl 38 angefahren werden (siehe Fig. 4 a)). Für einen verkürzten Spülzeitraum 33 verbleibt die Fördereinrichtung 2 auf Startdrehzahl 38, wobei das Gasventil 5 geschlossen ist und es tritt entsprechend kein Massestrom Brenngas Gas auf (Fig. 4 a) bis c)). Die Zündeinrichtung 12 ist gleichfalls außer Betrieb (Fig. 4 d)).When carrying out the procedure proposed here during the starting of the heating appliance 1, the gas valve 5 is briefly opened 32 for a duration of 32 at a start time 31. During this brief opening 32, the conveying device 2 is out of operation, and the rotational speed n is reduced. Fig. 4 a) is 0. Gas valve 5 is open ( Fig. 4 b) ) and a very small mass flow of fuel gas escapes ( Fig. 4 c) ). The ignition device 12 can be in operation during the brief opening 32 ( Fig. 4 d) ), however, this is optional. Immediately following the brief opening 32, the conveying device 2 can be put into operation and brought up to a starting power/starting speed 38 (see Fig. 4 a) ). For a shortened purging period 33, the conveying device 2 remains at starting speed 38, with the gas valve 5 closed. and consequently no mass flow of fuel gas occurs ( Fig. 4 a) to c) The ignition device 12 is also out of service ( Fig. 4 d) ).

Im Anschluss an den verkürzten Spülzeitraum 33 kann eine reguläre Inbetriebnahme des Heizgerätes 1 erfolgen. Hierzu wird das Gasventil 5 für einen (ersten) Sicherheitszeitraum 35 geöffnet, während die Fördereinrichtung 2 auf Startdrehzahl 38 betrieben wird, so dass sich ein Massestrom Brenngas Gas entsprechend dem geförderten Massestrom Verbrennungsluft einstellt. Die Zündeinrichtung 12 ist während des gesamten Sicherheitszeitraumes 35 in Betrieb. Aufgrund der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Inbetriebnahme während des ersten Sicherheitszeitraumes 35 erfolgreich ist.Following the shortened purge period 33, the heating appliance 1 can be commissioned normally. For this purpose, the gas valve 5 is opened for an initial safety period 35, while the conveying unit 2 is operated at starting speed 38, so that a mass flow of fuel gas gas is established corresponding to the conveyed mass flow of combustion air. The ignition device 12 is in operation for the entire safety period 35. Due to the implementation of the procedure proposed here, there is a high probability that commissioning will be successful during the initial safety period 35.

Gegebenenfalls können weitere reguläre Inbetriebnahmen bzw. Startvorgänge erfolgen. Hierzu kann nach Beendigung des ersten Sicherheitszeitraumes 35 sich ein regulärer Spülzeitraum 34 anschließen, um möglicherweise im Strömungsweg des Heizgerätes 1 verbliebenes Brenngas zu entfernen. Nunmehr kann erneut in einem Sicherheitszeitraum 35 das Gasventil 5 geöffnet und die Zündeinrichtung 12 in Betrieb genommen werden. Dies kann für weitere Versuche der Startvorgänge wiederholt werden, bis eine maximale Anzahl von Versuchen der Startvorgänge erreicht ist.If necessary, further regular commissioning or start-up procedures can be carried out. For this purpose, after the first safety period 35 has ended, a regular purging period 34 can follow to remove any remaining fuel gas from the flow path of the heating device 1. The gas valve 5 can then be opened and the ignition device 12 put into operation again during another safety period 35. This can be repeated for further start-up attempts until a maximum number of start-up attempts has been reached.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Heizgerätheater
22
FördereinrichtungFunding institution
33
Brennerburner
44
Zuführung VerbrennungsluftCombustion air supply
55
GasventilGas valve
66
DrehzahlreglerSpeed controller
77
Regel- und SteuergerätControl and monitoring unit
88
Brennkammercombustion chamber
99
Abgasrohrexhaust pipe
1010
AbgasanlageExhaust system
1111
GemischkanalMixture channel
1212
ZündeinrichtungIgnition system
1313
FlammenüberwachungFlame monitoring
1414
GaszuführungGas supply
1515
Brennertürburner door
1616
DurchflusssensorFlow sensor
1717
Verlauf SpannungCourse of tension
1818
Verlauf DruckPrint history
1919
TotzeitDead time
2020
AnstiegszeitraumIncrease period
2121
ÖffnungszeitraumOpening period
2222
erster Zeitpunktfirst point in time
2323
zweiter Zeitpunktsecond point in time
2424
dritter Zeitpunktthird point in time
2525
erster Balkenfirst bar
2626
zweiter Balkensecond bar
2727
dritter Balkenthird bar
2828
vierter Balkenfourth bar
2929
fünfter Balkenfifth bar
3030
sechster Balkensixth bar
3131
StartzeitpunktStart time
3232
kurzzeitiges Öffnenbrief opening
3333
verkürzter Spülzeitraumshortened flushing period
3434
regulärer Spülzeitraumregular flushing period
3535
Sicherheitszeitraum / SicherheitszeitSecurity period / Security time
3636
erste Inbetriebnahmefirst commissioning
3737
zweite Inbetriebnahmesecond commissioning
3838
Startdrehzahl/StartleistungStarting speed/starting power

Claims (10)

  1. Method for starting a heating device (1), comprising a conveyor device (2) for conveying a combustion mixture of fuel gas and combustion air to a burner (3), an ignition device (12) for the combustion mixture and a gas valve (5), wherein, before starting the conveyor device (2), the gas valve (5) is opened briefly (32), causing the gas valve (5) to fill with fuel gas, wherein the duration of the brief opening (32) does not exceed a regular safety period (35) of an ignition process.
  2. Method according to claim 1, wherein the gas valve (5) has an integrated pressure regulator which fills with combustible gas due to the brief opening (32) of the gas valve (5).
  3. Method according to claim 1, wherein the heating device (1) has a pneumatic mixture formation and an offset setting is set to a negative range during the brief opening (32) of the gas valve (5).
  4. Method according to claim 1, wherein before the brief opening of the gas valve (5), a mass flow of combustion air is detected in a combustion air supply (4) and, if a limit value of the mass flow of combustion air is exceeded by the detected mass flow of combustion air, the brief opening (32) of the gas valve (5) is suspended until a mass flow of combustion air below the limit value is detected.
  5. Method according to one of the preceding claims, wherein the ignition device (12) is in operation during the brief opening (32) of the gas valve (5).
  6. Method according to one of the preceding claims, wherein the duration of the brief opening (32) of the gas valve (5) is at most half of the regular safety period (35) for starting the heating device (1).
  7. Method according to one of the preceding claims, wherein a period of time since the last interruption of burner operation of the heating device (1) is recorded and the brief opening of the gas valve (5) is not carried out if the period of time since the last interruption of burner operation is below a predetermined limit value.
  8. Control and regulating device (7) for a heating appliance (1) comprising a gas valve (5), a delivery device (2), an ignition device (12) and a burner (3), wherein the control and regulating device (7) is designed to carry out a method according to one of claims 1 to 7.
  9. Heating appliance (1) comprising a conveyor device (2), a gas valve (5), an ignition device (12) and a burner (3) as well as a control and regulation device (7) according to claim 8.
  10. Computer programme comprising commands which cause a heating device (1) according to claim 9 to execute the method steps of a method according to one of claims 1 to 7.
EP23202368.9A 2022-10-17 2023-10-09 Method for starting up a heating device, computer program, regulating and control device and heating device Active EP4357671B1 (en)

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EP4357671A1 EP4357671A1 (en) 2024-04-24
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