AT413004B - Verfahren zur steuerung eines von einem gebläseunterstützten brenner beheizten kessels - Google Patents

Description

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  Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines von einem gebläseunterstützten Brenner beheizten Kessels gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches. 



  Um eine schadstoffarme und stabile Verbrennung sowie einen kondensatfreien Betrieb über den gesamten Belastungsbereich eines gebläseunterstützten Gaswandgerätes oder Kessels zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, unabhängig vom angebundenen Abgas-Frischluftsystem die Luftzahl der entsprechenden Belastung anzupassen. Bei bekannten derartigen Verfahren ist entweder eine Luftzahlsteuerung unter Verwendung einer zuvor gemessenen Druckverlustkennlinie des Luft-Abgassystems vorgesehen oder es wird die Luftzahl geregelt, indem über eine Eingangsregelgrösse wie z.B. Oberflächentemperatur der Brenneroberfläche oder Temperatur der Flamme durch einen Infrarot-Sensor Rückschlüsse auf die aktuelle Luftzahl gezogen und entsprechend nachgeregelt wird. 



  Bei beiden bekannten Verfahren ergibt sich ein sehr hoher apparativer Aufwand. 



  Aus der US 4 962 749 ist ein System bekannt, bei dem durch Variation der Primärluft eine Umstellung von Erdgas auf Propan möglich ist. Die Brenner befinden sich derart unmittelbar vor den Wärmeaustauschern, dass keine Sekundärluftanteile angesaugt werden. Eine Regulierung der Sekundärluft zur Vermeidung von Kondensation im Abgassystem ist mit einer derartigen Vorrichtung nicht möglich. 



  Die US 4 703 747 befasst sich mit der Minimierung der Wärmeverluste durch Vermeidung zu hoher Luftüberschüsse. Die Luftmenge wird indirekt durch eine Druckmessung gemessen. Es wird keine Temperatur stromab des Wärmetauschers erfasst und keine Massnahme zur Kondensationsvermeidung durchgeführt. 



  Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sich einfach und mit geringem apparativen Aufwand durchführen lässt. Dabei soll eine sichere und Schadstoffarme Verbrennung auch bei einer Veränderung der Gaszusammensetzung, z. B. durch Flüssiggas-Luft-Zumischung im Winter, oder des Druckverlaufs des Abgas-Frischluftsystems gewährleistet sein. 



  Erfindungsgemäss wird dies bei dem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht. 



  Bei einem solchen Verfahren können bei gebläseunterstützen Gaswandgeräten oder Kesseln Brenner eingesetzt werden, die mit einer bestimmten Luftzahl   Apnmar   betrieben werden. Der dabei entstehende Abgasmassenstrom und die Abgastemperatur   TBrenner,   Abgas ist in erster Linie lediglich abhängig von der Belastung und der verwendeten Gasart. Bevor das Abgas des Brenners in den Wärmetauscher gelangt, wird ein bestimmter Massenstrom Frischluft bzw. Sekundärluft beigemischt, um einen stabilen Gerätebetrieb zu gewährleisten. Das hierbei entstehende Abgas-Luft-Gemisch hat die Luftzahl   #Gesamt.   Der Massenstrom der beigemischten Sekundärluft ist abhängig von Fertigungstoleranzen und der Gebläseleistung.

   Da die Abgastemperatur   T Abgas,   Schacht lediglich abhängig von dem Massenstrom und der Temperatur der zugemischten Sekundärluft, sowie der Abkühlung im Primär-Wärmetauscher ist, kann somit die Abgastemperatur TAbgas, Schacht als Mass für die zu regelnde Luftzahl   Apnmar   angesehen werden. Da die Luftzahl   Apnmär   stromauf und stromab des Primär-Wärmetauschers gleich ist und der PrimärWärmetauscher lediglich einen bestimmten Energiestrom dem Abgas entzieht, kann die Abgastemperatur TAbgas ebenfalls als Mass für die zu regelnde Luftzahl   AGesamt   angesehen werden. 



  Es wird erfindungsgemäss daher die Luftzahl   AGesamt   indirekt über eine Sollvorgabe der Abgastemperatur TAbgas oder TAbgas. Schacht gesteuert. Die Sollvorgabe der Abgastemperatur   TAbgas   oder TAbgas. Schacht variiert nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäss dem ersten abhängigen Anspruch je nach dem aktuellen Betriebszustand des Gerätes. Dieser ist abhängig von der Belastung des Brenners, der Vor- und Rücklauftemperatur des Primär-Wärmetauschers (TVorlauf 

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 und   TR#cklauf),   dem Wasserdurchsatz des Primär-Wärmetauschers sowie der Frischlufttemperatur   TLuft.   Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache Verfahrensführung. 



  Durch die Merkmale des Anspruches 3 kann der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in der Praxis notwendige apparative Aufwand besonders gering gehalten werden. 



  Um die gewünschte Luftzahl   #Gesamt   zu erreichen, werden diese Betriebsparameter einschliesslich der Abgastemperatur TAbgas oder   TAbgas.   Schacht bestimmt und anschliessend die Lüfterdrehzahl entsprechend variiert, bis die Soll-Abgastemperatur erreicht ist. 



  Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 schematisch ein Heizgerät mit einem gebläseunterstützten Brenner, Fig. 2 und 3 schematisch verschiedene Durchführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens. 



  Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile. 



  Ein Heizgerät weist einen Brenner 1 auf, der in einem Brennraum 2 angeordnet ist, in dem auch ein Primär-Wärmetauscher 3 angeordnet ist. 



  Ein Gebläse 5 ist saugseitig an eine Abgashaube 4 angeschlossen und unterstützt den Brenner 1. 



  Der Brenner 1 ist über eine Gasleitung 6 mit Gas versorgt, wobei dem Gas Primärluft zugemischt wird. 



  Der Brenner 1 arbeitet mit einer Luftzahl   Apnmar   Den Abgasen des Brenners 1 wird zur Erzielung eines stabilen Betriebes Sekundärluft 7 zugemischt, sodass sich für das so gebildete AbgasLuft-Gemisch eine Luftzahl   #Gesmat   ergibt. 



  Dieses Gemisch beaufschlagt den Primär-Wärmetauscher 3 und weist eine Temperatur TAbgas, Schacht auf. Durch die Beaufschlagung des Primär-Wärmetauschers 3 sinkt der Energieinhalt QAbgas des Abgas-Luftgemisches und dessen Temperatur auf   TAbgas.   



  Die Abgastemperatur im Brennraum 2 wird von einem Temperatursensor 11erfasst und über eine Verbindungsleitung 111an eine Regelung 8 weitergeleitet. Auch die Signale des Vorlaufund Rücklauf-Temperatursensors 15,16, des Volumenstromsensors 14, des Gebläsedurchsatzsensors 13, Luft- sowie Abgastemperatursensors 12 werden über Verbindungsleitungen 151, 161, 141,131, 101 und 121 an die Regelung 8 weitergegeben. Die Regelung 8 ermittelt unter Einbindung des Kennlinienfeldes 9 die erforderliche Drehzahländerung des Gebläses 5 und gibt gegebenenfalls über die Verbindungsleitung 51 das Signal zur Erhöhung oder Absenkung der Gebläsedrehzahl. 



  Gemäss der Verfahrensführung nach der Fig. 2 wird die Luftzahl   AGesamt   indirekt über eine Sollvorgabe der Abgastemperatur   TAbgas   oder TAbgas, Schacht gesteuert, indem die Abgastemperatur durch Erhöhung oder Absenkung der Gebläsedrehzahl der Solltemperatur angeglichen wird. Die Abgastemperatur variiert je nach dem aktuellen Betriebszustand des Gerätes, der von der Belastung des Brenners 1, der Vorlauf- und Rücklauftemperatur des den Primär- 
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 des Primär-Wärmetauschers 3 sowie der Frischlufttemperatur   TLuft   abhängig ist. Diese Werte werden in bekannter Weise gemessen. 



  Aus diesen Werten kann nach einem Kennlinienfald, das der Hersteller festlegt, die Solltemperatur des Abgases TAbgas   soll   bestimmt werden. Alternativ ist eine Berechnung dieses Sollwertes 

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 mittels eines Algorithmus möglich. 



  Nach der Verfahrensführung nach der Fig. 3 erfolgt die Ermittlung der erforderlichen Luftzahl   Gesamt   und der Solltemperatur des Abgases TAbgas   soll   aus zuvor im Labor ermittelten ermittelten Kennlinienfeldern. Bei Betrieb des Kessels ergibt sich aufgrund von Fertigungstoleranzen und unterschiedlichen Gasqualitäten ein oberes und unteres Toleranzband für die Luftzahl. 



  Vorzugsweise durch grosse Spalte für den Eintritt der Sekundärluft und niederkalorische Brenngase ergibt sich ein Anstieg der Gesamtluftzahl   Agesamt-   Kleine Spalte und hochkalorische Brenngase führen zu einer Absenkung der Gesamtluftzahl Agesamt. Hierdurch wird das obere und untere Toleranzband der Luftzahl festgelegt. Bei Variationen der Luftzahl ergibt sich durch den   unterschiedlichen Inertgasanteil eine Veränderung der Abgastemperatur ; ist charakteris-   tisch für die Luftzahl unter Berücksichtigung der Belastung. 



  Ergibt sich z. B. eine für die Belastung zu niedrige Abgastemperatur, die auf eine zu hohe Luftzahl zurückzuführen ist, so wird die Lüfterleistung bzw. -drehzahl reduziert und auf diese Weise die Abgastemperatur erhöht und die Luftzahl reduziert. 



  Patentansprüche : 1. Verfahren zur Steuerung eines von einem Gebläse (5) unterstützten Brenners   (1),   der in einen beheizten Kessel oder Wasserheizer einen Wärmetauscher (3) beaufschlagt, bei welchem Verfahren der Brenner (1) mit einer bestimmten Luftzahl   Apnmär   betrieben wird und dem Abgasmassenstrom des Brenners (1) vor dem Wärmetauscher (3) Sekundärluft (7) beigemischt wird, wodurch sich eine Luftzahl   AGesamt   ergibt und die Abgastemperatur TAbgas,   TAbgas   Schacht erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollvorgabe für die Abgastem- peratur TAbgas. TAbgas Schacht in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand des Kessels oder Wasserheizers erfolgt und die Drehzahl des Gebläses (5) zur Erreichung der vorge- gebenen Abgastemperatur TAbgas, TAbgas Schacht variiert wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollvorgabe für die Abgas- temperatur TAbgas bzw. TAbgas Schacht in Abhängigkeit von der Belastung des Brenners (1), der Frischlufttemperatur TLuft sowie gegebenenfalls der Vor- und Rücklauftemperatur (TVorlauf, TRucklauf) des Wärmetauschers (3), der Wasserdurchflussmenge des Wärmetauschers (3) er- folgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollvorgabe der Abgastemperatur TAbgas bzw. TAbgas Schacht anhand eines vorher ermittelten Kennlinienfeldes der Abhängigkeiten erfolgt.