BE1024418A1 - Dispositif d'appareil de chauffage - Google Patents

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BE1024418A1 BE20160179A BE201600179A BE1024418A1 BE 1024418 A1 BE1024418 A1 BE 1024418A1 BE 20160179 A BE20160179 A BE 20160179A BE 201600179 A BE201600179 A BE 201600179A BE 1024418 A1 BE1024418 A1 BE 1024418A1
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Abstract

Dispositif d’appareil de chauffage comportant une unité de commande et/ou de régulation (12) pour commander et/ou réguler le coefficient d’air. L’unité de commande et/ou de régulation (12) tient compte d’au moins une caractéristique de la densité des gaz pour la commande et/ou la régulation du coefficient d’air.

Description

(30) Données de priorité :
18/12/2015 DE 102015225896.3 (71) Demandeur(s) :
ROBERT BOSCH GMBH 70469, STUTTGART Allemagne (72) Inventeur(s) :
LEERKES Danny 7391 HN TWELLO Pays-Bas
SMITH Lean 8171 KC VAASSEN Pays-Bas te PASKE Mark 7423 DEVENTER Pays-Bas de BRUIN Robbert 7451 VA HOLTEN Pays-Bas
REIJKE Sjoerd 7425 SH DEVENTER Pays-Bas (54) Dispositif d'appareil de chauffage (57) Dispositif d’appareil de chauffage comportant une unité de commande et/ou de régulation (12) pour commander et/ou réguler le coefficient d’air. L’unité de commande et/ou de régulation (12) tient compte d’au moins une caractéristique de la densité des gaz pour la commande et/ou la régulation du coefficient d’air.
Figure BE1024418A1_D0001
BE2016/0179 « Dispositif d’appareil de chauffage »
Domaine de 1‘invention
La présente invention se rapporte à un dispositif d’appareil de chauffage comportant une unité de commande et/ou de régulation pour commander et/ou réguler le coefficient d’air.
L’invention se rapporte également à un procédé de mise en oeuvre d’un tel dispositif d’appareil de chauffage.
Etat de la technique
Selon l’état de la technique, par exemple DE 196 18 573 Cl, DE 196 27 857 Al, EP 2 667 097 Al, on connaît des dispositifs d’appareils de chauffage comportant une unité de commande et/ou de régulation pour commander et/ou réguler le coefficient d’air.
Exposé et avantages de l'invention
La présente invention a pour objet un dispositif d’appareil de chauffage comportant une unité de commande et/ou de régulation pour commander et/ou réguler un coefficient d’air, ce dispositif d’appareil de chauffage étant caractérisé en ce que l’unité de commande et/ou de régulation tient compte d’au moins une caractéristique de la densité des gaz pour la commande et/ou la régulation du coefficient d’air.
Un dispositif d’appareil de chauffage selon la présente invention est notamment une partie et plus précisément un sousensemble d’un appareil de chauffage. Le dispositif d’appareil de chauffage peut également désigner l’ensemble de l’appareil de chauffage et de préférence l’ensemble de l’appareil chauffe eau instantané. En particulier, le dispositif d’appareil de chauffage comporte au moins une unité de chauffage, au moins un ventilateur modulable et/ou commuté pour assurer l’alimentation en air comburant et/ou au moins une soupape de régulation de combustible, modulable et/ou commutable pour assurer l’alimentation en combustible. Dans ce contexte, une unité de chauffage désigne notamment une unité permettant de transformer de l’énergie, notamment la bioénergie et/ou de préférence de l’énergie fossile, notamment directement en chaleur et en particulier pour fournir cette chaleur à un fluide et avantageusement à de l’eau. L’unité de
BE2016/0179 chauffage comporte notamment un module de chauffage pour brûler un mélange, notamment un mélange d’air comburant et d’un combustible et avantageusement au moins un échangeur de chaleur. Le module de chauffage est avantageusement un brûleur, de préférence un brûleur à gaz à soufflante.
L’expression « prévu pour » indique notamment qu’un moyen est spécialement programmé, conçu et/ou équipé pour assurer une certaine fonction. Le fait qu’un objet soit prévu pour assurer une fonction déterminée signifie notamment que cet objet réalise et/ou exécute cette fonction déterminée dans au moins un état d’application et/ou de fonctionnement.
Une « unité de commande et/ou de régulation » désigne notamment une unité électrique et/ou électronique avec au moins une électronique de commande. Une électronique de commande selon la présente invention désigne une unité comportant une unité de calcul et une unité de mémoire ainsi qu’un programme de gestion de commande et/ou de régulation enregistré dans l’unité de mémoire et qui peut notamment être exécuté par l’unité de calcul. En particulier, l’unité de commande et/ou de régulation fournit un signal de commande pour régler et/ou activer une machine soufflante, notamment une machine soufflante d’air comburant et/ou la soupape de régulation de combustible. L’unité de commande et/ou de régulation assure le réglage et/ou l’activation de la machine soufflante et/ou de la soupape de combustible pour régler la puissance de chauffage, notamment la puissance de chauffage demandée et/ou la puissance de chauffage de consigne.
Le « coefficient d’air » désigne notamment un coefficient dépendant du rapport air comburant/combustible qui fixe la qualité de la combustion et/ou avec lequel on peut connaître la qualité de la combustion. En particulier, le coefficient d’air correspond au rapport entre la quantité d’air effectivement contenue dans le mélange formé par l’air comburant et le combustible et la quantité stoechiométrique d’air comburant nécessaire pour assurer une combustion complète. Un coefficient d’air de valeur 1 correspond ainsi au rapport stoechiométrique d’air comburant. De façon avantageuse, le coefficient d’air correspond à une grandeur de commande et/ou de régulation, directe et/ou indi3
BE2016/0179 recte. Pour arriver à une combustion optimale, en particulier avoir une flamme de chauffage stable, un rejet minimum de matières polluantes et/ou un rendement maximum, le coefficient d’air de consigne se situe dans la plage maigre du mélange, notamment du mélange formé par l’air comburant et le combustible ; ce rapport se situe notamment entre 1,15 et 1,45, de préférence entre 1,2 et 1,4 et d’une manière particulièrement préférentielle, entre 1,25 et 1,35.
Dans le présent contexte, la caractéristique de la densité des gaz représente notamment une caractéristique qui contient au moins une information relative à la densité de la matière à l’état gazeux ou d’un mélange de matières à l’état gazeux. En particulier, la caractéristique de la densité des gaz contient au moins une information représentant la densité du gaz combustible alimentant le brûleur, c'est-à-dire de l’air comburant fourni au brûleur et/ou du mélange de gaz et d’air comburant alimentant le brûleur. La caractéristique de la densité des gaz se saisit notamment à l’aide d’un capteur installé dans la veine des gaz alimentant le brûleur. La saisie de la caractéristique de la densité des gaz peut se faire notamment à des intervalles fixes et/ou de préférence de manière continue.
Une telle réalisation donne au dispositif d’appareil de chauffage tel que défini ci-dessus, des propriétés de fonctionnement avantageuses. En particulier en tenant compte d’une caractéristique de la densité des gaz pour la commande et/ou la régulation du coefficient d’air, on compense les variations liées à la variation de la densité des gaz combustibles, de l’air comburant et/ou du mélange gaz combustible-air comburant. En outre, cela garantit avantageusement une combustion optimale avec une flamme stable, une émission minimale de matières polluantes et/ou un rendement maximum, ce qui améliore notamment la sécurité du fonctionnement.
Selon un développement préférentiel de l’invention, la caractéristique de densité des gaz est la température des gaz. La température des gaz selon l’invention désigne la température des gaz combustibles alimentant le brûleur, celle de l’air comburant alimentant le brûleur et/ou celle du mélange gaz-air comburant alimentant le brûleur. De façon préférentielle, le dispositif d’appareil de chauffage comBE2016/0179 porte une unité de capteur de température pour saisir la température des gaz et fournir cette température à l’unité de commande et/ou de régulation. En particulier, l’unité de commande et/ou de régulation permet, à l’aide de la température des gaz, de déterminer la densité des gaz, notamment celle des gaz combustibles, celle de l’air comburant et/ou du mélange gaz combustibles-air comburant et/ou la température des gaz pour obtenir la densité des gaz, notamment celle des gaz combustibles, celle de l’air comburant et/ou celle du mélange gaz combustibles-air comburant et/ou de calculer cette température. Il en résulte une saisie avantageusement simple en métrologie, de la caractéristique de densité des gaz.
En particulier, l’unité de capteur de température saisit la température des gaz combustibles, celle de l’air comburant et/ou celle du mélange gaz combustibles-air comburant et fournit cette température à l’unité de commande et/ou de régulation.
De façon préférentielle, l’unité de capteur de température saisit la température de l’air comburant et la fournit à l’unité de commande et/ou de régulation. Comme la densité de l’air comburant varie de manière plus importante que celle du gaz combustible en fonction de la température, et que la mesure de la température de l’air comburant se fait de façon avantageusement simple en métrologie, on obtient par la saisie de la température de l’air comburant, de façon avantageuse, une caractéristique déterminante de la densité des gaz.
Suivant une autre caractéristique, le dispositif d’appareil de chauffage comporte au moins une sonde d’ionisation pour saisir le courant d’ionisation dans la flamme de combustion. En particulier, le courant d’ionisation est mis en corrélation avec le coefficient d’air. En particulier, la sonde d’ionisation fournit le courant d’ionisation à l’unité de commande et/ou de régulation.
En particulier, l’unité de commande et/ou de régulation détermine le coefficient d’air à partir du courant d’ionisation. Cela permet de déterminer avantageusement, de manière simple et/ou fiable, le coefficient d’air.
Selon un autre développement de l’invention, l’unité de commande et/ou de régulation détermine la puissance réelle de chaufBE2016/0179 fage à partir de la vitesse de rotation d’une machine soufflante et de la caractéristique de la densité des gaz. En particulier, l’unité de commande et/ou de régulation détermine la puissance réelle de chauffage à partir de la vitesse de rotation de la machine soufflante et de la caractéristique de densité des gaz. En particulier, l’unité de commande et/ou de régulation détermine à partir de la puissance de chauffage déduite de la vitesse de rotation de la machine soufflante, tenant compte de la caractéristique de densité des gaz. En outre, l’unité de commande et/ou de régulation commande le coefficient d’air à partir de la puissance réelle de chauffage et/ou régule ce coefficient d’air. Cela permet avantageusement de compenser les écarts entre la puissance de chauffage supposée et la puissance de chauffage réelle.
Suivant une autre caractéristique, l’unité de commande et/ou de régulation modifie la caractéristique d’ionisation en fonction de la caractéristique de la densité des gaz. La caractéristique d’ionisation ou courbe caractéristique d’ionisation désigne une courbe qui représente le courant d’ionisation par rapport à la puissance de chauffage. De façon avantageuse, le courant d’ionisation est représenté en fonction de la puissance de chauffage. Le courant d’ionisation varie notamment avec la puissance de chauffage. Le courant d’ionisation varie en outre notamment avec la caractéristique de la densité des gaz. La courbe caractéristique désigne dans le présent contexte une courbe de référence et/ou un tableau de référence avec des valeurs caractéristiques, notamment des valeurs de référence. En particulier, la courbe caractéristique représente une valeur caractéristique en fonction d’une autre valeur caractéristique.
De façon avantageuse, la caractéristique se présente sous un tableau de valeurs enregistrées dans l’unité de mémoire. L’unité de commande et/ou de régulation décale la caractéristique d’ionisation (courbe caractéristique d’ionisation) en fonction de la caractéristique de la densité des gaz, refait le calcul et/ou redéfinit complètement cette valeur. En variante, on peut enregistrer plusieurs courbes ou caractéristiques d’ionisation pour différentes caractéristiques de densité des gaz dans l’unité de mémoire et l’unité de commande et/ou de régulation sélectionne la courbe caractéristique d’ionisation (ou caractéristique
BE2016/0179 d’ionisation) en fonction de la caractéristique de densité des gaz. Cela permet avantageusement de corriger la courbe caractéristique d’ionisation en fonction de la caractéristique de densité des gaz.
Selon un autre développement de l’invention, l’unité de commande et/ou de régulation modifie la vitesse de rotation d’une machine soufflante en fonction de la caractéristique de densité des gaz. En particulier, l’unité de commande et/ou de régulation modifie la vitesse de rotation de la machine soufflante pour adapter la puissance réelle de chauffage à la puissance demandée. Cela permet de compenser avantageusement les écarts entre la puissance de chauffage admise et la puissance de chauffage réelle.
Selon un autre développement de l’invention, l’unité de commande et/ou de régulation modifie la position de la soupape des gaz combustibles en fonction de la caractéristique de densité des gaz. En particulier, l’unité de commande et/ou de régulation modifie la position de la soupape des gaz combustibles pour adapter la puissance réelle de chauffage à la puissance demandée. Cela permet de compenser l’écart entre la puissance de chauffage admise et la puissance de chauffage réelle.
L’invention a également pour objet un appareil de chauffage, notamment un brûleur à gaz à machine soufflante comportant un dispositif d’appareil de chauffage selon l’invention. Cela permet à l’appareil de chauffage d’assurer une combustion avantageusement optimisée avec une flamme stable, une émission de matières polluantes réduite au minimum et/ou un rendement maximum.
L’invention a également pour objet un procédé de gestion d’un dispositif d’appareil de chauffage dont la commande et/ou la régulation du coefficient d’air tiennent compte d’une caractéristique de la densité des gaz. Cela permet à la commande et/ou à la régulation du coefficient d’air de compenser les variations modifiant la densité du gaz combustible, de l’air comburant et/ou du mélange gaz combustible-air comburant. Cela permet avantageusement d’avoir une combustion optimale avec une flamme stable, une émission de matières polluantes réduite au minimum et/ou un rendement maximum, ce qui augmente tout particulièrement la sécurité du fonctionnement.
BE2016/0179
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple de dispositif d’appareil de chauffage et de son procédé de gestion représenté dans les dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma d’un appareil de chauffage, la figure 2 est un diagramme donnant la relation entre la vitesse de rotation d’une machine soufflante et la puissance de chauffage de l’appareil de chauffage, et la figure 3 montre un diagramme des courbes de courant d’ionisation en fonction de la densité de l’air comburant.
Description d’un mode de réalisation
La figure 1 montre schématiquement un appareil de chauffage 26. L’appareil de chauffage 26 est par exemple sous la forme d’un brûleur à gaz à machine soufflante. L’appareil de chauffage 26 comporte une machine soufflante 22 à vitesse de rotation variable pour l’alimentation en air comburant 16. La machine soufflante 22 débite un courant d’air comburant et/ou régule ce courant. L’appareil de chauffage 26 a une soupape électronique de gaz combustible 24, à débit variable, pour le gaz combustible 28. La soupape de gaz combustible 24 assure le transfert et/ou la régulation de la veine de gaz combustible. L’appareil de chauffage 26 comporte également une unité de chauffage 30. L’unité de chauffage 30 brûle le mélange gaz combustible-air comburant 32 en générant une flamme de combustion 20.
L’appareil de chauffage 26 a un dispositif (dispositif d’appareil de chauffage) 10 comportant une unité de commande et/ou de régulation 12 pour commander et/ou réguler le coefficient d’air. L’unité de commande et/ou de régulation 12 tient compte au moins d’une caractéristique de la densité des gaz pour la commande et/ou la régulation du coefficient d’air. La caractéristique de densité des gaz est au moins la température des gaz. Le dispositif d’appareil de chauffage 10 comporte une unité de capteur de température 14 pour saisir au moins la température des gaz et la fournir à l’unité de commande et/ou de régulation 12. L’unité de capteur de température 14 saisit la tempé8
BE2016/0179 rature de l’air comburant 16 et la fournit à l’unité de commande et/ou de régulation 12. En variante ou en plus, l’unité de capteur de température 14 saisit la température du gaz combustible 28 et/ou du mélange combustible-air comburant 32 et fournit cette ou ces températures à l’unité de commande et/ou de régulation 12. L’unité de commande et/ou de régulation 12 détermine à partir de la température saisie, la densité des gaz, de préférence la densité de l’air comburant 16 ou en variante et en plus la densité du gaz combustible 28 et/ou du mélange gaz combustible-air comburant 32. Le dispositif d’appareil de chauffage 10 a une sonde d’ionisation 18 pour saisir le courant d’ionisation 48 dans la flamme 20 de la combustion et fournir ce courant d’ionisation à l’unité de commande et/ou de régulation 12. L’unité de commande et/ou de régulation 12 détermine le coefficient d’air à partir du courant d’ionisation.
La figure 2 montre un diagramme représentant la relation entre la vitesse de rotation 34 de la machine soufflante 22 et la puissance de chauffage 36 de l’appareil de chauffage 26. La vitesse de rotation 34 est représentée par rapport à l’axe des abscisses 40 en tours par minute. L’axe des ordonnées 38 représente la puissance de chauffage 36 en kW. Le diagramme présente trois courbes 42, 44, 46 qui montrent l’influence de la densité ou de la température de l’air comburant 16 sur la puissance de chauffage 36 et le coefficient d’air. La première courbe 42 montre la relation entre la vitesse de rotation 34 de la machine soufflante et la puissance de chauffage 36 pour une température nominale de l’air comburant 16 ; on a un coefficient d’air égal à 1,3. La seconde courbe 44 présente la relation entre la vitesse de rotation 34 de la machine soufflante et la puissance de chauffage 36 pour la température nominale réduite de l’air comburant 16. La température réduite se traduit par une densité plus élevée de l’air comburant 16 et ainsi une teneur en oxygène plus élevée par unité de volume. Pour une même vitesse de rotation 34 de la machine soufflante, cela se traduit par une puissance de chauffage 36 plus élevée et par la réduction du coefficient d’air, par exemple à 1,1. La troisième courbe 46 montre la relation entre la vitesse de rotation 34 de la machine soufflante et la puissance de chauffage 36 pour une température de l’air comburant 16 relevée par
BE2016/0179 rapport à la température nominale. Cette température plus élevée se traduit par une moindre densité de l’air comburant 16 et ainsi une moindre teneur en oxygène par unité de volume. Pour la même vitesse de rotation 34 du ventilateur, cela se traduit par une moindre puissance de chauffage 36 et par un relèvement du coefficient d’air, par exemple à 1,5. On a ainsi un écart entre la puissance de chauffage prévisible selon la vitesse de rotation 34 de la machine soufflante et la puissance réelle de chauffage 36. L’unité de commande et/ou de régulation 12 détermine la puissance de chauffage réelle 36 à partir de la vitesse de rotation 34 de la machine soufflante et de la caractéristique de la densité des gaz pour commander et/ou réguler le coefficient d’air en fonction de la puissance réelle de chauffage 36.
La figure 3 montre des exemples de courbe caractéristique d’ionisation 52, 54, 56 en fonction de la puissance de chauffage 36. La première courbe d’ionisation 52 correspond au courant d’ionisation 48 pour la température nominale de l’air comburant. La seconde courbe d’ionisation 54 représente le courant d’ionisation 48 pour une température d’air comburant réduite. La troisième courbe d’ionisation 56 montre le courant d’ionisation 48 pour une température d’air comburant, relevée. Le courant d’ionisation 48 varie avec la puissance de chauffage 36. Pour un coefficient d’air constant (par exemple Xc - 1,3), dans la zone 50 des faibles puissances de chauffage 36, l’intensité du courant diminue de manière significative. Dans la zone 50 des faibles puissances de chauffage 36 le courant d’ionisation n’est plus relié de manière univoque au coefficient d’air. En particulier dans la zone 50 des faibles puissances de chauffage 36, les écarts entre la puissance de chauffage prévisible selon la vitesse de rotation 34 de la machine soufflante et la puissance réelle de chauffage 36, se traduisent par des défauts de commande et/ou de régulation du coefficient d’air.
L’unité de commande et/ou de régulation 12 modifie la courbe caractéristique d’ionisation 52, 54, 56 en fonction de la caractéristique de la densité des gaz. En particulier, l’unité de commande et/ou de régulation 12 sélectionne la courbe caractéristique d’ionisation 52, 54, 56 en corrélation avec la caractéristique de densité des gaz selon la température actuelle de l’air comburant 16. En particulier, l’unité de
BE2016/0179 commande et/ou de régulation 12 modifie la vitesse de rotation 34 de la machine soufflante et/ou la position de la soupape du gaz combustible en fonction de la caractéristique de la densité des gaz.
BE2016/0179
JVOMEMXATÜRg DBS ELEMENTS PRINCIPAUX
Dispositif d’appareil de chauffage
Unité de commande et/ou de régulation
14 Unité de capteur de température
Air comburant
Sonde d’ionisation
Flamme de combustion
Machine soufflante à vitesse de rotation variable
26 Appareil de chauffage
Soupape de gaz combustible
Gaz combustible
Unité de chauffage
Mélange gaz combustible-air comburant
36 Puissance de chauffage
42,44,46 Courbes représentant l’influence de la densité ou de la température de l’air comburant sur la puissance de chauffage 48 Courant d’ionisation
Plage des faibles puissances de chauffage
52, 54, 56 Courbes d’ionisation
BE2016/0179

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1°) Dispositif d’appareil de chauffage comportant une unité de commande et/ou de régulation (12) pour commander et/ou réguler le coefficient d’air, dispositif d’appareil de chauffage caractérisé en ce que l’unité de commande et/ou de régulation (12) tient compte d’au moins une caractéristique de la densité des gaz pour la commande et/ou la régulation du coefficient d’air.
  2. 2°) Dispositif d’appareil de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la caractéristique de la densité des gaz est au moins une température de gaz.
  3. 3°) Dispositif d’appareil de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’ il comporte une unité de capteur de température (14) pour saisir une température de gaz et la fournir à l’unité de commande et/ou de régulation (12).
  4. 4°) Dispositif d’appareil de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’unité de capteur de température (14) saisit la température de l’air comburant (16) et la fournit à l’unité de commande et/ou de régulation (12).
  5. 5°) Dispositif d’appareil de chauffage selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’ il comporte une sonde d’ionisation (18) pour saisir le courant d’ionisation (48) dans une flamme de combustion (20).
  6. 6°) Dispositif d’appareil de chauffage selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que
    BE2016/0179 l’unité de commande et/ou de régulation (12) détermine la puissance de chauffage réelle (36) à l’aide de la vitesse de rotation de ventilateur (34) et de la caractéristique de densité des gaz.
  7. 7°) Dispositif d’appareil de chauffage selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’unité de commande et/ou de régulation (12) modifie la courbe d’ionisation (52, 54, 56) en fonction de la caractéristique de densité des gaz.
  8. 8°) Dispositif d’appareil de chauffage selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’unité de commande et/ou de régulation (12) modifie la vitesse de rotation de ventilateur (34) en fonction de la caractéristique de la densité de gaz.
  9. 9°) Dispositif d’appareil de chauffage selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’unité de commande et/ou de régulation (12) modifie la position de la soupape des gaz de combustion en fonction de la caractéristique de la densité des gaz.
  10. 10°) Appareil de chauffage, notamment brûleur à gaz à soufflante comportant au moins un dispositif d’appareil de chauffage (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
  11. 11°) Procédé de gestion d’un dispositif d’appareil de chauffage (10), notamment selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que pour la commande et/ou la régulation, on tient compte du coefficient d’air d’au moins une caractéristique de densité des gaz.
    BE2016/0179
    BE2016/0179
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