AT413300B

AT413300B - Notlaufprogramm für heizungsgeräte

Info

Publication number: AT413300B
Application number: AT0046901A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2006-01-15
Also published as: ATA4692001A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Notlaufprogramm für Heizungsgeräte mit Gebläse, Drehzahlund Druckerfassung gemäss der unabhängigen Ansprüche.

Bei Heizungsgeräten gemäss des Standes der Technik erfolgt bei Ausfall des Luftdrucksensors 2 (Unterbrechung, Kurzschluss, Defekt) im Heizgerät 1 eine verriegelnde Abschaltung durch die Regelung 5, da das Druck-Istsignal zur Leistungsregelung des Gerätes benötigt wird.

Bei Ausfall des Hallsensors 4 (Unterbrechung, Kurzschluss, Defekt) auf dem Gebläse 3 im Heizgerät 1 erfolgt unabhängig vom Vorhandensein eines Luftdrucksensors 2 eine verriegelnde Abschaltung durch die Regelung 5, da das Drehzahl-Istsignal zur Leistungsregelung des Gerätes benötigt wird.

In beiden Fällen kommt es zu einem Abschalten des Heizgeräts.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und dennoch einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Bei einem erfindungsgemässen Heizgerät ist in beiden Fehlerfällen ein weiterer sicherer Betrieb des Gerätes möglich, um ein Mindestmass an Wohnwärme und warmem Wasser zu garantieren.

Bei Ausfall des Luftdrucksensors (Unterbrechung, Kurzschluss, Defekt) erfolgt erfindungsgemäss keine verriegelnde Abschaltung durch die Geräteelektronik, sondern eine automatische Umschaltung von Druck- auf Drehzahlregelung mit eingeschränktem Modulationsbereich.

Gleichzeitig wird im Klartextdisplay "Notlauf Druck" sowie eine frei einzuprogrammierende Telefonnummer (z.B. Hotline, Fachhandwerker) angezeigt.

In Verbindung mit dem Vorhandensein eines Luftdrucksensors und dem Ausfall des Hallsensors (Unterbrechung, Kurzschluss, Defekt) auf dem Gebläse, der die Funktion Drehzahlrückmeldung zur Elektronik realisiert, erfolgt keine verriegelnde Abschaltung durch die Geräteelektronik, sondern die Regelung auf einen konstanten Druck, der einer Geräteleistung von ca. 50% entspricht.

Gleichzeitig wird im Klartextdisplay "Notlauf Drehz. " sowie eine frei einzuprogrammierende Telefonnummer (z. B. Hotline, Fachhandwerker) angezeigt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Heizgerät.

Bei dem Heizgerät 1 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein Brennwertgerät, bei dem die heisse Verbrennungsabgase unter den Taupunkt abgekühlt werden können. Ein Gebläse 3 ist mit einer Gasarmatur 7, welche an eine nicht dargestellte Brenngasleitung angeschlossen ist, und einen Injektor 8, der im Gehäuse des Heizgerätes 1 beginnt, verbunden. In dem Injektor 8 befinden sich an zwei unterschiedlichen Stellen je eine Druckmessstelle 12 und 13. Diese beiden Druckmessstellen 12 und 13 sind mit einem Luftdrucksensor 2 verbunden. Der Luftdrucksensor 2 wiederum ist über eine Verbindungsleitung 16 mit einer Regelung 5, die an ein Display 6 angeschlossen ist, verbunden. Am Gebläse 3 befindet sich ein Hallsensor 4, der die Drehzahl des Gebläses 3 aufnimmt und über eine Verbindungsleitung 17 mit der Regelung 5 verbunden ist.

Über eine Leitungsverbindung 14 besteht ein Kontakt zwischen Gebläse 3 und Brenner 9. Um den Brenner 9 befindet sich die Brennkammer 15, die durch den Wärmeaustauscher 10 begrenzt ist. Dieser ist wiederum mit einer Abgasanlage 11verbunden.

Im Betrieb saugt das Gebläse 3 über den Injektor 8 Luft an. Da im Injektor 8 aufgrund der Geschwindigkeitsänderung statischer Druck in dynamischen Druck umgewandelt wird, kann zwi-

schen den beiden Druckmessstellen 12 und 13 eine Druckdifferenz gemessen werden. Diese Druckdifferenz ist stetig von der Luftmenge abhängig. Somit ist der Differenzdruck ein Mass für den Luftmassenstrom. Im Luftdrucksensor 2 wird der Differenzdruck erfasst und als Signal über die Verbindungsleitung 16 an eine Regelung 5 weitergeleitet.

Bei bekannter Geräteauslegung ist auch bekannt, welche Gebläsedrehzahl, die durch den Hallsensor 4 erfasst wird, welchem Luftmassenstrom zuzuordnen ist. Somit besteht im Normalbetrieb ein redundantes Kontrollsystem bezüglich des Luftmassenstroms.

Der Gasmassenstrom erfolgt über eine Gasarmatur 7 in Abhängigkeit des Gebläseansaugdrucks.

Bei Wärmeanforderung errechnet die Regelung 5 aufgrund der Vorlauf-Isttemperatur, die von einem Temperaturfühler 18 erfasst wird, dem Gradient der Vorlauf-Isttemperatur und der VorlaufSolltemperatur die notwendige Geräteleistung. Aus der Gerätesollleistung wiederum wird die Luftmassen-Sollmenge bestimmt. Dieser entspricht ein bestimmter Differenzdruck am Luftdrucksensor 2. Das Gebläse wird derart angesteuert, dass der Differenzdruck am Luftdrucksensor 2 dem Solldruck entspricht. Ist der Druck zu niedrig, so wird die Gebläsedrehzahl gesteigert bis der Differenzdruck dem Solldifferenzdruck entspricht. Äquivalentes gilt für zu hohen Druck.

Eine Form der Gebläseansteuerung besteht darin, dass bei konstanter Gebläsespannung der Strom in Form von Pulsen zugeführt wird. Je länger - bei konstanter Frequenz - die Pulse sind und somit je kürzer die Pausen sind, umso grösser ist die Gebläseleistung und der Luftmassenstrom. Parallel zur Differenzdruckmessung erfolgt eine Gebläsedrehzahlmessung mittels Hallsensor 4. Bei Leistungsmodulation wird zunächst die Gebläsedrehzahl als Stellgrösse verwendet, ehe dann mittels Diffenzdruckmessung genauer geregelt wird.

Bei Ausfall des Differenzdrucksensors, was beispielsweise dadurch festgestellt wird, dass das Messsignal ausserhalb des Plausibilitätsbereich von 0,5 bis 4,5 V liegt, würde gemäss des Standes der Technik das Gerät abschalten und eine Fehlermeldung auf dem Display 6 ausgegeben.

Bei einem erfindungsgemässen Heizgerät hingegen erfolgt im Störungsfall, wenn kein Differenzdrucksignal vorliegt, die Leistungsregelung alleine aufgrund der Gebläsedrehzahl, die von dem Hallsensor 4 erfasst wird. Auch zwischen Gebläsedrehzahl und Luftmassenstrom besteht eine stetige Abhängigkeit. Somit kann näherungsweise auch von der Gebläsedrehzahl auf den Luftmassenstrom geschlossen werden. Da die Länge, Form und der Durchmesser der Luft-AbgasAnlage den Strömungswiderstand des Gesamtsystems beeinflusst, ist die Luftmassenstrommessung mittels Drehzahlmessung durch den Hallsensor 4 ungenauer. Nimmt der Strömungswiderstand des Gesamtsystems zu, so reduziert sich bei konstanter Gebläsedrehzahl der Luftmassenstrom.

Um stets einen sicheren und umweltfreundlichen Betrieb des Brenners zu gewährleisten, ist daher eine Einschränkung des Modulationsbereichs bei Ausfall der Differenzdruckmessung sinnvoll.

Auch bei Ausfall des Hallsensors 4 würde gemäss des Standes der Technik das Gerät abschalten und eine Fehlermeldung auf dem Display 6 ausgegeben. Bei einem erfindungsgemässen Heizgerät hingegen erfolgt im Störungsfall, wenn kein Drehzahlsignal vorliegt, die Leistungsregelung alleine aufgrund der Differenzdruckmessung. Liegt kein Signal des Hallsensors 4 vor, so wird das Gerät mit einer konstanten Geräteleistung betrieben. Diese entspricht einem bestimmten Notdifferenzdruck des Luftdrucksensors 2.

Ein Regelungsverfahren für Heizgeräte gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1 besitzt den Vorteil, dass bei Ausfall der Regelgrösse das Heizgerät weiter betrieben werden kann, anstatt das Gerät abzuschalten. Somit kann weiterhin Wärme zur Verfügung gestellt werden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 wird ein Regelungsverfahren geschützt, bei dem der Luftmassenstrom beim Vorliegen eines plausiblen Drucksignals geregelt wird, während ansonsten die Gebläsedrehzahl als Regelgrösse verwendet wird. Liegt - trotz Gebläseansteuerung -

kein oder ein unrealistisch hohes Drucksignal vor, so ist klar, dass der Drucksensor ausgefallen oder defekt ist. In diesem Fall kommt die Drehzahlregelung zur Anwendung.

Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 3 ergibt sich der Vorteil, dass trotz der ungenaueren Regelung kein unvorteilhafter Betriebszustand entstehen kann. So wird beispielsweise vermieden, dass bei sehr langen Abgasanlagen, welche einen hohen Strömungswiderstand verursachen, das Gerät mit einer kleineren Leistung als der normalen Minimallast betrieben wird.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 wird ein Regelungsverfahren geschützt, bei dem die Gebläsedrehzahl beim Vorliegen eines plausiblen Drehzahlsignals geregelt wird, während ansonsten der Druck als Regelgrösse verwendet wird. Liegt - trotz Gebläseansteuerung z. B. in Form einer entsprechenden Spannung und Bepulsung - kein oder ein unrealistisch hohes Drehzahlsignal vor, so ist klar, dass der Drehzahlsensor ausgefallen oder defekt ist. In diesem Fall kommt die Druckregelung zur Anwendung. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei Ausfall der Gebläsedrehzahlmessung das Heizgerät weiter betrieben werden kann, anstatt das Gerät abzuschalten. Somit kann weiterhin Wärme zur Verfügung gestellt werden.

Die Merkmale des Anspruchs 5 ergeben den Vorteil, dass das Gerät bei einem besonders stabilen Betriebspunkt betrieben werden kann.

Bei den Merkmalen des Anspruchs 6 handelt es sich um die Verwendung eines besonders umweltfreundlichen Brennwertgerätes.

Die Merkmale des Anspruchs 7 ergeben den Vorteil, dass der Fehler auch von einem Aussenstehenden auch ohne weitere Analyse erkannt werden kann und eine Hilfe zum Beheben des Fehlers gegeben ist.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 kann erreicht werden, dass automatisch z. B. ein Installateur informiert wird, sobald ein Fehler vorliegt. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn der Kunde den Fehler nicht erkannt hat, da das Gerät weiterhin Wärme produziert.

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Notlaufregelung für Heizungsgeräte (1) mit einem Gebläse (3) und einer
Gebläsedrehzahlerfassung (4), welche ein der Drehzahl äquivalentes Signal erzeugt, einer
Verbrennungsluftmengenmessung mittels Luftdrucksensor (2), welcher ein dem Luftmas- senstrom äquivalentes Signal erzeugt, einem Gas-Luft-Verbund (7) zur Anpassung der
Brenngasmenge an die Verbrennungsluftmenge sowie einer Regelung (5), welche die Ge- rätesollleistung vorzugsweise aus der Vorlauf-Solltemperatur, Vorlauf-Isttemperatur und gegebenenfalls dem Temperaturgradienten der Vorlauf-Isttemperatur ermittelt, die Mess- signale der Drehzahlerfassung (4) und des Luftdrucksensors (2) erfasst und die Geräteleis- tung in Abhängigkeit des Druck- oder Drehzahlsignals regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung (5) bei Ausfall der Regelgrösse Druck- oder Drehzahlsignal,

was da- durch deutlich wird, dass kein plausibles Signal vorliegt, das jeweils andere Messsignal aus
Druck- und Drehzahlsignal als Regelgrösse verwendet.

Claims

2. Verfahren zur Notlaufregelung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung (5) für jede Gerätesollleistung einen nahezu proportionalen Solldruck bestimmt, bei Vorliegen eines dem Druck äquivalenten Signals innerhalb einer vorgegebenen Spann- breite das Gebläse (3) durch Vorgabe eines Steuersignals derartig steuert, dass die Ge- bläsedrehzahl erhöht wird, wenn der gemessene Druck kleiner als der Solldruck ist und die Gebläsedrehzahl reduziert wird, wenn der gemessenen Druck grösser als der Solldruck ist und bei einem Vorliegen eines dem Druck äquivalenten Signals ausserhalb dieser vorgege- benen Spannbreite die Regelung (5)

eine der Gerätesollleistung nahezu proportionale Ge- <Desc/Clms Page number 4> bläsesolldrehzahl vorzugsweise mittels Kennlinie oder Algorithmus bestimmt und durch Vorgabe eines entsprechenden Steuersignals die Gebläsedrehzahl erhöht wird, wenn die gemessene Gebläsedrehzahl kleiner als die Gebläsesolldrehzahl ist und durch Vorgabe ei- nes entsprechenden Steuersignals die Gebläsedrehzahl reduziert wird, wenn die gemes- sene Gebläsedrehzahl grösser als die Gebläsesolldrehzahl ist.

3. Verfahren zur Notlaufregelung für Heizungsgeräte (1) gemäss Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet dass in der Regelung (5) eine jeweils minimale und maximale Geräteleistung vorgegeben ist und die Regelung (5) beim Vorliegen eines dem Druck äquivalenten Signals ausserhalb der vorgegebenen Spannbreite die minimale Geräteleistung durch Vorgabe einer entsprechenden Gebläsemindestdrehzahl erhöht und die maximale Geräteleistung durch Vorgabe einer entsprechenden Gebläsemaximaldrehzahl reduziert.

4. Verfahren zur Notlaufregelung für Heizungsgeräte (1) gemäss Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Regelung (5) für jede Gerätesollleistung eine nahezu proportionale Gebläsesolldrehzahl bestimmt, bei Vorliegen eines der Gebläsedrehzahl äquivalenten Sig- nals innerhalb einer vorgegebenen Spannbreite das Gebläse (3) durch Vorgabe eines Steuersignals derartig steuert, dass die Gebläsedrehzahl erhöht wird, wenn die gemessene Gebläsedrehzahl kleiner als die Gebläsesolldrehzahl ist und die Gebläsedrehzahl reduziert wird, wenn die gemessenen Gebläsedrehzahl grösser als der Gebläsesolldrehzahl ist und bei einem Vorliegen eines der Gebläsedrehzahl äquivalenten Signals ausserhalb dieser vorgegebenen Spannbreite die Regelung (5)

einen der Gerätesollleistung nahezu proporti- onalen Solldruck vorzugsweise mittels Kennlinie oder Algorithmus bestimmt und durch Vorgabe eines entsprechenden Steuersignals die Gebläsedrehzahl erhöht wird, wenn der gemessene Druck kleiner als der Solldruck ist und durch Vorgabe eines entsprechenden Steuersignals die Gebläsedrehzahl reduziert wird, wenn der gemessene Druck grösser als der Solldruck ist.

5. Verfahren zur Notlaufregelung für Heizungsgeräte (1) gemäss Anspruch 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Regelung (5) bei einem Vorliegen eines der Gebläsedrehzahl äqui- valenten Signals ausserhalb dieser vorgegebenen Spannbreite einen Solldruck, der kon- stant vorzugsweise ca. 50 % der Gerätenennleistung entspricht, vorgibt.

6. Verfahren zur Notlaufregelung für Heizungsgeräte (1 ) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Heizungsgerät (1) um ein Gasbrennwertge- rät handelt.

7. Verfahren zur Notlaufregelung für Heizungsgeräte (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorlage eines Signals der ursprünglichen Regelgrösse ausserhalb eines vorgegebenen Plausibilitätsbereich auf einem Display (6) eine Fehlermel- dung (z.B. "Notlauf Druck" oder "Notlauf Drehz. ") und oder eine frei einzuprogrammieren- de Telefonnummer (werksseitig vorzugsweise eine Hotline) angezeigt wird.

8. Verfahren zur Notlaufregelung für Heizungsgeräte (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorlage eines Signals der ursprünglichen Regelgrösse ausserhalb eines vorgegebenen Plausibilitätsbereich die Regelung (5) mittels Kummunikati- onsbox, vorzugsweise Modem und eines entsprechenden Signals einen Empfänger (z.B. Installateur, Werkskundendienst, o.ä.) über das Vorhandensein und/ oder die Art des Feh- lers unterrichtet.