AT502049B1 - Verfahren zur vermeidung des austrocknens eines siphons eines brennwert-heizgerätes - Google Patents

Description

2 AT 502 049 B1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vermeidung des Austrocknens eines Siphons eines Brennwert-Heizgerätes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Brennwert-Heizgeräten wird das Abgas derartig weit abgekühlt, dass der im Abgas enthaltenen Wasserdampf unterhalb des Taupunktes, der bei üblichen Brenngas-Luft-Gemischen bei ca. 57°C liegt, auskondensiert. Das Kondensat wird aufgefangen und über einen Siphon abgeführt. Der Siphon hat die Aufgabe, Abgasaustritt aus dieser Leitung zu verhindern.

Bei langen Stillstandszeiten des Gerätes oder beim Betrieb des Brennwert-Heizgerätes bei hohen Heizleistungen kann es Vorkommen, dass kein Kondensat entsteht, während gleichzeitig Kondensat im Siphon verdunstet. Im Extremfall kann dies dazu führen, dass Abgas durch den offenen Siphon austritt.

Zur Lösung dieses Problems ist aus der DE 41 34 230 A1 bekannt, dass in bestimmten Zeitabständen für eine bestimmte Zeit der Brenner derart betrieben wird, dass Kondensat gebildet wird. Dies geschieht durch eine Reduzierung der Heizleistung, optional bei erhöhtem Volumenstrom des Kühlkreislaufs. Hierdurch ist sichergestellt, dass neues Kondensat anfällt und der Siphon befüllt wird.

Wird stets in bestimmten Zeitabständen das Siphon-Füllprogramm durchgeführt, so kann es sein, dass der Siphon bereits zu Beginn des Siphon-Füllprogramms gefüllt ist und der Füllvorgang somit entbehrlich wäre.

Aus der EP 1 061 312 B1 ist ein Siphon-Füllprogramm bekannt, welches nach dem Start eines Heizgerätes aktiviert wird, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeit keine Wärmeanforderung erfolgte, obwohl das Heizgerät betriebsbereit war. Hierbei ist es möglich, dass ein Brennwertgerät mit einer Leistung betrieben wird, bei der kein Kondensat anfällt. Erst wenn ein Brennwertgerät mit einer Teillast kleiner etwa 60 % der Maximallast betrieben wird, fällt Kondensat an. Wird nun ein Brennwertgerät beispielsweise im kalten Winter stets nur mit Volllast oder hoher Teillast betrieben, so fällt kein Kondensat an; der Siphon trocknet aus, da das Siphon-Füllprogramm nicht gestartet wird.

Ein ähnliches Verfahren ist aus DE 101 11 073 A1 bekannt. Die DE 101 11 073 A1 lehrt, einen Temperaturfühler am Siphon zu installieren. Das Siphon-Füllprogramm wird beispielsweise nach dem Start durchgeführt. Das Programm kann durchfahren werden, wenn für eine vorbestimmte Zeit keine Wärmeanforderung Vorgelegen hat. Das Siphon-Füllprogramm kann ferner dann gestartet werden, wenn die Siphontemperatur für eine vorbestimmte Zeit oberhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt. Die Siphontemperatur ist dabei von folgenden Einflüssen abhängig: Kondensat mit einer Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur fließt zu. Heißes Abgas grenzt an die Wassersäule; aufgrund der Tatsache, dass das Abgas im Siphon nicht strömt, ist der Wärmeübergang hier jedoch minimal. Über den Siphonbehälter wird Wärme an die Umgebung abgegeben. Umgekehrt strahlt das heiße Gerät beim Betrieb Wärme auf den Siphon ab, wobei diese Wärme umso größer ist, desto höher die Heizlast ist. Wie oben bereits beschrieben, fällt bei hoher Heizlast kein Kondensat an. Bei abgeschaltetem Gerät wird sich die Siphontemperatur daher der Umgebungstemperatur anpassen. Im Betrieb dürften 30°C kaum überschritten werden. Es erscheint äußerst fraglich, aus der Siphontemperatur schlussfolgern zu können, ob Kondensat angefallen ist oder nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Siphon-Füllung derart zu optimieren, dass es nur dann durchgeführt wird, wenn es auch notwendig ist. Gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 wird nach Beendigung eines Heizvorgangs unterhalb einer bestimmten Heizleistung, bei der der Taupunkt der Abgase unterschritten wird, eine Zeitmessung aktiviert und das Siphon-Füllprogramm nur dann aktiviert, wenn binnen einer vorbestimmten Zeit das Brennwert-Heizgerät nicht wieder mit einer Heizleistung unterhalb dieser bestimmten Heizleistung betrieben wird. Somit ist sichergestellt, dass das Siphon-Füllprogramm unter- 3 AT 502 049 B1 bleibt, wenn das Gerät auf Grund einer angeforderten Wärmeleistung im kondensierenden Heizbetrieb betrieben wird und der Siphon somit gefüllt wird. Hierdurch wird erreicht, dass das Heizgerät möglichst immer mit der bedarfsgerechten Heizleistung betrieben wird. 5 Alternativ zu der Bedingung, dass das Brennwert-Heizgerät unterhalb einer bestimmten Heizleistung, bei der der Taupunkt der Abgase unterschritten wird, betrieben wird, kann als Kriterium auch beim Betrieb des Brennwert-Heizgerät die Unterschreitung einer bestimmten Vorlauftemperatur oder einer bestimmten Abgastemperatur dienen. Es kann auch möglich sein, dass mindestens zwei der genannten Bedingungen erfüllt sein müssen. 10

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. So wird die Zeitmessung gestoppt, wenn das Gerät wieder unterhalb der vorbestimmten Heizleistung betrieben wird. Nach Beendigung des Heizvorgangs mit der vorbestimmten Heizleistung wird die Zeitmessung wieder neu begonnen. Dies schließt den Fall ein, dass die Heizleistung von einer Heizleistung 15 unterhalb der bestimmten Grenzheizleistung auf oberhalb dieser Heizleistung erhöht wird. Das Siphon-Füllprogramm kann entweder bei der nächsten Wärmeanforderung durchgeführt werden oder aber auch unabhängig von einer Wärmeanforderung nach Beendigung der vorbestimmten Zeit. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Siphon-Füllprogramm mit der minimalen Heizleistung des Brennwert-Heizgerätes durchgeführt. Wird der Volumenstrom durch den Wär-20 meaustauscher des Brennwert-Heizgerätes erhöht, so kann ebenfalls die Kondensation begünstigt werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Figur detailliert erläutert. Hierbei zeigt Figur 1 ein Heizgerät zur Durchführung des Verfahrens. 25

Figur 1 zeigt ein Brennwert-Heizgerät 1. Über ein Brenngasventil 35 ist eine Brenngaszufuhr mit einem Gebläse 13, welches über einen Motor 3 verfügt, verbunden. Die Druckseite des Gebläses 13 mündet in eine Gemischkammer 5, welche an einen Brenner 7 grenzt. Unterhalb des Brenners 7 befindet sich ein Wärmeaustauscher 18, der wiederum in einen Kondensat- und 30 Abgassammler 8 mündet. Von dem Abgas- und Kondensatsammler 8 geht eine Leitung 10 in einen Siphon 9. Andererseits führt eine Abgasleitung 11, in der sich ein Abgastemperatursensor 23 befindet zu einem Frischluft-/Abgas-Rohranschluss 2. Eine Heizungsrücklaufleitung 14 führt über eine Pumpe 26 zum Wärmeaustauscher 18 und von dem Wärmeaustauscher 18 in eine Vorlaufleitung 20, in der sich ein Vorlauftemperatursensor 21 befindet. Eine Regelung 22 ist mit 35 den elektrischen Komponenten des Brennwert-Heizgerätes 1 verbunden.

Beim normalen Heizbetrieb gibt die Regelung 22 in Abhängigkeit der Temperatur des Vorlauftemperatursensors 21 in der Vorlaufleitung 20 ein Steuersignal sowohl an den Motor 3 des Gebläses 13, als auch das Brenngasventil 35. Ein Brenngas-Luftgemisch wird innerhalb des 40 Gebläses 13 gemischt, dem Brenner 7 zugeführt und zwischen Brenner 7 und Wärmeaustauscher 18 verbrannt. Im Wärmeaustauscher 18 werden die Abgase abgekühlt und die Wärme des Abgases auf den Wasserkreislauf 14, 20 übertragen. Das Kondensat läuft in den Siphon 9.

In der Regelung 22 sind die Betriebsparameter für den Betrieb des Brennwert-Heizgerätes 1 45 hinterlegt. Hierzu gehört auch eine vorbestimmte Heizleistung Pk0nd. bei welcher mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit die Abgase im Wärmeaustauscher 18 derartig abgekühlt werden, dass Wasserdampf auskondensiert. Wird das Heizgerät oberhalb der vorbestimmten Heizleistung Pkond betrieben, so ist der Anfall neuen Kondensats nicht sichergestellt. Um Kondensatanfall zu gewährleisten, wird das Siphon-Füllprogramm durchgeführt. Hierzu startet die so Regelung 22 eine Zeiterfassung, sobald letztmals das Heizgerät mit einer Heizleistung unterhalb der vorbestimmten Heizleistung Pkond betrieben wurde. Wird innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne tw die vorbestimmte Heizleistung Pkond wieder unterschritten, so wird die Zeiterfassung gestoppt und nach Beendigung des Heizvorgangs mit geringer Heizleistung die Zeiterfassung wieder gestartet. Wird innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne tw das Heizgerät nicht 55 wieder mit geringer Heizleistung betrieben, so ist dies ein Indiz dafür, dass der Siphon befüllt

Claims (5)

1. 4 AT 502 049 B1 werden muss. Entweder nach Ablauf der vorbestimmten Zeit U oder bei der nächsten Heizanforderung wird das Siphon-Füllprogramm durchfahren. Hierzu wird unabhängig von der angeforderten Heizleistung das Heizgerät mit einer Heizleistung unterhalb der bestimmten Heizlast Pkond vorzugsweise mit minimaler Leistung betrieben. Wird gleichzeitig die Förderleistung der 5 Pumpe 26 erhöht, so erhöht sich der Volumenstrom des Kühlmittels durch den Wärmeaustauscher 18, wodurch es zu einer erhöhten Kondensation kommt. Anstelle des Kriteriums der Unterschreitung einer vorbestimmten Heizleistung Pkond kann die Unterscheitung einer bestimmten Vorlauftemperatur TVor,Grenz oder einer bestimmten Abgastem-io peratur TAbgas,Grenz aIs Bedingung herangezogen werden. Um ein Kriterium zu überprüfen, kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei oder alle Kriterien erreicht sind (Redundanz). Wie bereits einleitend angemerkt, liegt der Taupunkt des Abgases eines Brennwert-Heizgerätes bei etwa 57°C. Erst bei Unterschreitung dieser Temperatur kann Wasserdampf auskondensiert 15 werden, wobei die Menge des Kondensats zunimmt, je tiefer das Abgas auskondensiert wird. Beträgt die Vorlauftemperatur mehr als 57°C, so kann im Wärmeaustauscher kein Wasserdampf auskondensiert werden. Ist die Vorlauftemperatur kleiner der Taupunktstemperatur des Abgases, so kann Wasserdampf kondensieren; je nach Rahmenbedingungen ist dies jedoch 20 nicht zwingend gewährleistet. Bei modernen Wärmeaustauschern 18 kann jedoch bei Vorlauftemperaturen unterhalb 45°C davon ausgegangen werden, dass ausreichend Kondensation stattfindet. Erfasst die Regelung 22 im stationären Betrieb eine mittels Vorlauftemperatursensor 21 gemessene Temperatur, die kleiner einer vorbestimmten Vorlauftemperatur TVor,Grenz. bei der Kondensation auftritt, ist, so wird die Zeiterfassung für die Auslösung des Siphon-25 Füllprogramms gestoppt und bei Beendigung des Heizvorgangs neu begonnen. Es ist notwendig, dass sich das Gerät im stationären Zustand befindet, da beim Start kurzzeitig Temperaturen auftreten, die wesentlich von den stationär gemessenen Temperaturen abweichen. Dies gibt auch für das Abgas. 30 Das Abgas wird im Wärmeaustauscher 18 nicht homogen abgekühlt. Vielmehr wird das Abgas, das unmittelbar an den Wärmeaustauscherwänden entlang strömt, stärker abgekühlt als das Abgas, das mitten durch Lamellen, Nobben oder ähnliches strömt. Daher kann stromab des Wärmeaustauschers 18 bei Abgastemperaturen am Abgastemperatursensor 23 oberhalb der Taupunktstemperatur bereits Kondensat im Wärmeaustauscher entstanden sein. Bei Abgas-35 temperaturen stromab des Wärmeaustauschers 18 unterhalb der Taupunktstemperatur muss jedoch zwingend Kondensat im Wärmeaustauscher 18 angefallen sein. Erfasst die Regelung 22 im stationären Betrieb eine mittels Abgastemperatursensor 23 gemessene Temperatur, die kleiner einer vorbestimmten Abgastemperatur TAbgas,Grenz, bei der Kondensation auftritt, ist, so wird die Zeiterfassung für die Auslösung des Siphon-Füllprogramms gestoppt und bei Beendi-40 gung des Heizvorgangs neu begonnen. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Vermeidung des Austrocknens eines Siphons (9) eines Brennwert- Heizgerätes (1), bei dem beim Vorliegen von bestimmten Randbedingungen ein Siphon-Füllprogramm aktiviert wird, dergestalt, dass das Brennwert-Heizgerät (1) für eine bestimmte Zeitdauer mit einer geringen Heizleistung betrieben wird, bei der der Taupunkt der Abgase unterschritten wird, so dass der Siphon (9) mit Abgaskondensat gefüllt und gegen so Abgasaustritt verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beendigung eines Heizvorgangs unterhalb einer bestimmten Heizleistung Pkono, bei der der Taupunkt der Abgase unterschritten wird, eine Zeitmessung aktiviert wird und das Siphon-Füllprogramm dann aktiviert wird, wenn binnen einer vorbestimmten Zeit tw das Brennwert-Heizgerät (1) nicht wieder mit einer Heizleistung unterhalb der bestimmten Heizleistung Pkond· unterhalb 55 einer bestimmten Vorlauftemperatur TVor,Grenz und/oder unterhalb einer bestimmten Abgas- 5 AT 502 049 B1 temperatur TAbgaSiGrenz betrieben wurde.
2. 2. Verfahren zur Vermeidung des Austrocknens eines Siphons (9) eines Brennwert-Heizgerätes (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem nächsten Betrieb 5 des Brennwert-Heizgerätes (1) unterhalb der bestimmten Heizleistung Pkond, unterhalb einer bestimmten Vorlauftemperatur TVOr.Grenz und/oder unterhalb einer bestimmten Abgastemperatur TAbgas,Grenz die Zeitmessung gestoppt und bei Beendigung des Heizvorgangs neu begonnen wird. io 3. Verfahren zur Vermeidung des Austrocknens eines Siphons (9) eines Brennwert- Heizgerätes (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass das Siphon-Füllprogramm bei der nächsten Wärmeanforderung nach Beendigung der vorbestimmten Zeit tw aktiviert wird.
3. 4. Verfahren zur Vermeidung des Austrocknens eines Siphons (9) eines Brennwert- Heizgerätes (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Siphon-Füllprogramm unabhängig von einer Wärmeanforderung nach Beendigung der vorbestimmten Zeit tw aktiviert wird.
4. 5. Verfahren zur Vermeidung des Austrocknens eines Siphons (9) eines Brennwert- Heizgerätes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass das Siphon-Füllprogramm mit minimaler Heizleistung Pmin durchgeführt wird.
5. 6. Verfahren zur Vermeidung des Austrocknens eines Siphons (9) eines Brennwert- 25 Heizgerätes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass das Si phon-Füllprogramm mit erhöhtem Volumenstrom durch den Wärmeaustauscher (18) des Brennwert-Heizgerätes (1) durchgeführt wird. 30 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 55