AT401113B - Verfahren zum kondensatfreien betreiben eines umlaufwasserheizers - Google Patents

Description

AT 401113 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.

Aus der GB 2 205 420 A1 ist eine Kühl-/Heiz-Anlage bekanntgeworden, bei der die Brennerleistung in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur gesteuert wird, wobei einer Kondensatbildung vorgebeugt werden soll. Als Führungsgröße und damit als den Betriebszustand charakterisierende Zustandstemperatur wird 5 ausdrücklich die Rücklauftemperatur verändert.

Weiterhin sind Heizgeräte gemäß der EP 226 534 A und der DE 3 420 733 A1 bekanntgeworden, diese Geräte arbeiten aber nicht kondensationsfrei, vergleiche vorgesehene Kondensatabschlüsse.

Aus der EP 277 888 A, EP 508 766 A und EP 283 352 A ist eine Nachheizung bzw. ein Wärmetausch zur Temperaturbeeinflussung eines kondensationsanfälligen Mediums bekanntgeworden. Eine Rückwirkung 70 auf den Modulationsbereich des Brenners liegt nicht vor.

Die Kondensatbildung im Primärwärmetauscher eines Umlaufwasserheizers stellt insbesondere bei Geräten mit hohem Wirkungsgrad, wie beispielsweise bei Brennwertgeräten, ein erhebliches Problem dar. Einerseits soll den Brenngasen möglichst viel Wärme entzogen werden; andererseits kann eine Taupunkt-unterschreitung der Brenngase erheblichen Schaden durch das korrosionsverursachende Kondensat anrich-75 ten. Die Möglichkeiten moderner modulationsfähiger Brenner werden daher aus Sicherheitsgründen häufig nicht voll ausgenutzt. Das gilt sowohl für Brenner mit stufig regelbarer Last als auch für die sogenannten gleitend regelbaren Brenner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren der oben angegebenen Art anzugeben, bei dem die Modulationsfähigkeit des Brenners bis an die Grenze der zo Kondensatbildungsgefahr ausgenutzt ist.

Erfindungsgemäß gelingt das durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Auf diese Weise ist ein einfacher und zuverlässiger Algorithmus für die Ermittlung der kleinsten zulässigen Brennerlast gegeben. Bei einer entsprechend niedrigen Zustandstemperatur ΰζ, zum Beispiel einer Rücklauftemperatur tfq von 40 *C, darf die daraus mittels des Algorithmus abgeleitete kleinste 25 zulässige Brennerlast, beispielsweise 80 % der Nennlast Quenn nicht unterschritten werden, um Kondensatfreiheit zu gewährleisten. Bei einem Brenner mit Stetigregelventil zur Modulation bedeutet das beispielsweise, daß der Öffnungsgrad des Stetigregelventils nur noch zwischen 80 % und 100 % variiert werden darf, obwohl die gerätespezifische Untergrenze des Modulationsbereiches wesentlich tiefer, zum Beispiel bei 30 %, liegt. Der nutzbare Modulationsbereich wird folglich bei sinkender Zustandstemperatur immer weiter 30 eingeschränkt.

Anspruch 2 offenbart ein einfaches Verfahren zur Ermittlung des Parameters k. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Kennlinie für die Abhängigkeit der Brennerlast von der Zustandstemperatur t5z jeweils bei beginnender Kondensatbildung zu messen. Sind verschiedene Heizwasser-Volumenströme vorgesehen, oder ist ein sehr großer Schwankungsbereich des Heizwasser-Volumenstromes zu erwarten, kann für 35 mehrere repräsentative Heizwasser-Volumenströme eine separate Kennlinie ausgemessen werden. Es genügt, k ein einziges Mal mit hoher Präzision zu ermitteln, da die berücksichtigten Abhängigkeiten bei einer Serienfertigung konstant bleiben.

Nach Anspruch 3 und Anspruch 4 sind außerhalb des Proportionalitätsbereiches der Kennlinie Qe = f (ύζ) bei sehr hohen beziehungsweise sehr niedrigen Zustandstemperaturen tfz konstante Brennerlastberei-4o che möglich. Bei sehr niedrigen Zustandstemperaturen «?z reduziert sich dabei der Brennerlastbereich auf den Wert der Nennlast QNenn. während bei sehr hohen Zustandstemperaturen <?z der gesamte maximal mögliche Modulationsbereich Q/QNenn [%].... 100 % zur Verfügung steht. Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt ein einfaches Speichermodul, das aus eingespeicherten Wertepaaren (<?z; Qß) - unter Umständen für verschiedene Heizwasser-Volumenströme - den QB-Werten zugeordnete Ausgangssi-45 gnale erzeugt, die die Brennermodulation beaufschlagen. Bei eingeschränktem Modulationsbereich kann beispielsweise eine taktende Betriebsweise überlagert werden, um dennoch eine dem Wärmebedarf entsprechende Gesamtheizleistung zu erzielen. Unterhalb der in Anspruch 1 angesprochenen unteren Grenztemperatur <? Zu wird die Brennstoffzufuhr folglich gänzlich im Zweitaktverfahren geregelt und die Teillastbetriebsweise gänzlich außer Kraft gesetzt, so Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt die Abhängigkeit der Breite des Modulationsbereiches von der als Zustandstemperatur gewählten Rücklauftemperatur.

Dargestellt sind zwei Kennlinien 1 und 2 für unterschiedliche Heizwasser-Volumenströme vi und V2, wobei dem größeren Volumenstrom vi die durchgezogene Kennlinie 1 und dem kleineren Volumenstrom V2 55 die gestrichelte Kennlinie 2 zugeordnet sind. Es ist ersichtlich, daß bei niedrigerem Volumenstrom vz ein gepunktet dargestellter Modulationsbereich 3 für einen ausgedehnteren Rücklauftemperaturbereich möglich ist als bei größerem Volumenstrom vt, wobei dieser kleinere Modulationsbereich 4 schraffiert dargestellt ist. Der Proportionalitätsbereich zwischen der kleinsten zulässigen Brennerlast Qb und der Rücklauftemperatur 2

Claims (4)

1. AT 401 113 B t?R ergibt sich dabei aus folgendem Algorithmus: Qb = Q/QfJenn [%] = 100 % - k · (*R - *ru) Der Faktor k stellt einen vom Heizwasser-Volumenstrom vi beziehungsweise V2 abhängigen Geräteparameter dar. Dieser ist für jeden Gerätetyp, beispielsweise experimentell, ermittelbar. An den Proportionalbereich 5 beziehungsweise 6 der beiden Kennlinien 1 beziehungsweise 2 schließen sich unterhalb unterer Grenzwerte tfR„i beziehungsweise i?rU2 Kurvenstücke 7 und 8 an, die für einen Nennlastbetrieb des Brenners stehen. Der maximal mögliche Modulationsbereich ist durch das Kurvenstück 9 beziehungsweise 10 der Kennlinie 1 beziehungsweise 2 gekennzeichnet. Dieser Bereich, bei dem die Modulationsfähigkeit des Brenners voll ausgenutzt werden kann, liegt oberhalb einer oberen Grenztemperatur Ro1 beziehungsweise tfR02. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen. Patentansprüche 1. Verfahren zum kondensatfreien Betreiben eines Umlaufwasserheizers, der einen modulierbaren Brenner und einen von diesem beheizten, zwischen einem Vorlauf und einem Rücklauf in ein hydraulisches System eingebundenen Primärwärmetauscher aufweist, wobei der Modulationsbereich Q/QNenn [%]···· 100 % des Brenners in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur <?R als den Betriebszustand charakterisierender Zustandstemperatur ύζ festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Zustandstemperatur tfz alternativ auch die Vorlauftemperatur oder die Abgastemperatur verwendet werden können, wobei für die kleinste zulässige Brennerleistung Qb gilt: Qb = Q/QNenn [%] = 100 % - k · (ύζ - «>Zu) mit k als gerätespezifischen heizwasservolumenstromabhängigen Parameter und #Zu als untere Grenztemperatur der Zustandstemperatur tfz.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter k für mindestens einen repräsentativen Heizwasser-Volumenstrom vi, v2 experimentell ermittelt wird.
3. 3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerlast Q bei Zustandstemperaturen tfz unterhalb der unteren Grenztemperatur SZu auf Nennlast QNenn eingestellt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerlast Q bei Zustandstemperaturen ύζ oberhalb einer oberen Grenztemperatur i?Zo entsprechend dem Wärmebedarf innerhalb des maximal möglichen Modulationsbereiches Q/QNenn [%].... 100 % variiert wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 3