CN104583679A - 用于调节加热装置的方法和加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节加热装置的方法和加热装置，该加热装置具有燃烧室，通过可控的鼓风机能够将燃烧空气引入该燃烧室中。检测鼓风机轮的转速。本发明的目的是，能够以小的费用获知空气体积流量。按照本发明的方法的特征在于，获知鼓风机的静压力和/或功率消耗，其中，根据转速并结合静压力和/或功率消耗来确定燃烧空气的体积流量。为此，所述加热装置具有转速传感器和压力传感器和/或功率传感器。

Description

用于调节加热装置的方法和加热装置

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于调节加热装置的方法。本发明还涉及一种用于实施该方法的加热装置。

背景技术

这种加热装置用于加热热介质，其中，通常使用热水。在此，加热装置具有燃烧室，在该燃烧室中燃烧燃料，例如煤气。在此通过鼓风机输入燃烧空气。释放的热在热交换器中传递给热介质。

对于清洁燃烧重要的是输入的燃烧空气体积与输入的燃料量的正确比例。如果输入太少的空气，则燃料不能完全燃烧。由此产生大量有害物排放，尤其是一氧化碳和碳氢化合物。如果输入太多空气，则燃烧被降温，这同样导致有害物排放增加。

一般通过相应操控鼓风机来对输入的燃烧空气量进行控制。该鼓风机通常具有风机轮，其转速影响燃烧空气的体积流量，即单位时间的体积。在此可以监控体积流量。

公知的是，通过测量压力差获知体积流量。为此例如在DE 10 159 033A1中建议，在两个不同的测量位置上检测压力。因为在两个测量位置之间由于速度差而使燃烧空气的静压力部分地转换成动压力，因而可以在这些测量位置之间测得压力差。由此能够以公知的方式确定体积流量。附加地测量鼓风机轮的转速并由此在考虑装置设计参数的情况下确定体积流量。由此得到冗余的控制系统。

这种方法必需专门的空气导向和多个测量位置。因此相对费事并且因此成本昂贵。在此测量结果例如可能由于脏污或者由于参数变化而失真。此外存在漂移和其它老化现象的问题。

在DE 19 945 562 A1中描述了一种用于监视和/或调节汽车加热器的方法，其中，为了控制燃烧空气体积流量而调节鼓风机的转速。在此通过压力或声压传感器来监视燃烧室中的燃烧。

在DE 10 2005 011 021 A1中描述了一种用于使鼓风机支持的加热器的设备加热功率适配于新风-废气管路系统的特定压力损失的方法，其中，检测鼓风机转速和鼓风机功率。如果鼓风机转速与测得的鼓风机功率的比例不处于预给定的范围内，则输出故障通知。

此外已知，通过热丝传感器来获知质量流量。但是这些传感器相对昂贵并且敏感。在此经常出现漂移现象。

发明内容

本发明的任务在于，克服现有技术的上述缺陷并且尤其能够以小的费用来调节加热装置。

按照本发明，该任务通过权利要求1的特征解决。从属权利要求给出有利的改进方案。

按照权利要求1，获知鼓风机的静压力和/或功率消耗，其中，根据转速并结合静压力和/或功率消耗来确定燃烧空气的体积流量。在鼓风机能够可变地控制的情况下通常总归要设置转速检测。因而，附加地也只需设有用于检测鼓风机的静压力和/或功率消耗的传感器。这能够以很小的费用实现。在此这种传感器能够作为批量产品而非常成本有利地得到。

优选根据参考鼓风机的体积流量系数获知压力系数和/或功率系数的参考值，其中，在确定体积流量时考虑这些参考值。压力系数H取决于重力加速度g、转速N、鼓风机轮直径D以及静压力h并且按照下式计算：

$H=\frac{g\×h}{N^2\×D^2}---\left(1\right)$

因为重力加速度g是常数并且鼓风机轮直径是已知的不可变参量，因而在测量了静压力和转速后能够确定压力系数。

功率系数P取决于功率消耗W、燃烧空气密度ρ、转速N、直径D并且按照下式计算：

$P=\frac{W}{\mathrm{\ρ}\×N^3\×D^5}---\left(2\right)$

燃烧空气密度可以近似地视为常数。但是为了提高精度也可以附加地检测该密度。鼓风机轮直径是常数。因而能够通过检测转速和功率消耗方便地计算功率系数。

体积流量系数F是压力系数和功率系数的二次函数，它取决于体积流量转速N以及直径D并且按照下式计算：

$F=\frac{\stackrel{\·}{V}}{N\×D^3}---\left(3\right)$

对于分别基于测得的转速和测得的功率消耗或获知的静压力计算出的压力系数或功率系数，能够根据在几何尺寸近似的鼓风机上获得并且例如以特征曲线的形式寄存的参考值来确定体积流量系数。由此能够相对简单地根据上述公式(3)确定体积流量。因而体积流量能够以相对小的费用获知。为了提高运行可靠性，必要时也可以通过两种途径并行地获知体积流量，即一方面通过测量功率消耗获知并且另一方面通过检测静压力获知。为了能够以足够的精度确定体积流量，雷诺数应当足够高并且粘度影响应当小。但这通常是给定的。

优选鼓风机的功率消耗由被鼓风机马达接收的电功率来获知，其中考虑效率。检测电功率消耗比确定鼓风机轮的机械功率花费更少的费用。在此机械功率取决于电功率和效率，效率取决于负载和马达速度。该效率例如可以通过试验获知并且然后被寄存在控制装置中。电功率消耗与机械功率之间的关系表示如下，其中，η_e表示效率，它例如取决于负载和马达速度：

P_机械＝η_e×P_电

η_e＝f_(N；负载)      (4)

优选火中在流动方向上处于鼓风机后面的静压力。在鼓风机关断的情况下则可以获知当前空气压力，而在运行中可以相对精确地确定燃烧空气的静压力。

所述任务也通过具有权利要求6的特征的、用于实施所述方法的加热装置解决。

该加热装置用于加热热介质、尤其是热水，并且具有燃烧室，通过鼓风机可将燃烧空气输入该燃烧室中并且通过馈入管道可将燃料输入该燃烧室中。在此，所述加热装置具有转速传感器和压力传感器和/或功率传感器。通过确定燃烧空气的体积流量能够良好地调节燃烧。尤其可以使输入的燃烧空气体积根据输入的燃料量来适配。由此保证最佳的燃烧。

附图说明

下面借助不同的实施例结合附图详细解释本发明。附图中以示意图示出：

图1 加热装置的第一实施例，

图2 加热装置的第二实施例和

图3 功率系数特征曲线和压力系数特征曲线的曲线图。

具体实施方式

在图1中示意性示出加热装置，它具有鼓风机1、燃烧器、热交换器3、抽吸通道4和抽吸管5。通过鼓风机1将燃烧空气输送到加热装置的燃烧室中。燃烧器2和热交换器3也布置在燃烧室中。燃料、例如煤气被输送给燃烧器2。但这没有被示出。为了鼓风机1的能量供给，该鼓风机具有供能接口1.2。

在热交换器3中，在燃烧器中释放的热被传递给热介质，例如热水。

为了洁净和低排放地燃烧，需要使输入的燃烧空气体积与输入的燃料量相协调。在此，体积流量主要受到鼓风机1的转速的影响。因此，利用转速传感器1.1检测鼓风机轮的转速，该转速传感器例如构造为霍尔传感器。通过压力传感器1.3获得在鼓风机1与燃烧器2之间的燃烧空气的静压力。

压力传感器1.3和转速传感器1.1与控制装置6连接，控制装置根据获得的鼓风机轮转速值和静压力值计算体积流量。为此，控制装置6具有存储器，在其中以特性曲线的形式寄存用于压力系数、功率系数和体积流量系数的参考值。这些参考值在一参考鼓风机上获得并且可以被转用到具有类似几何尺寸的鼓风机上。这样，可以相对简单地通过检测转速和静压力来进行体积流量的确定。

在图2中示出与图1相比略微变化的实施方式。在此，相同的和彼此相应的元件设置有相同的附图标记。

在该实施方式中，除了通过转速计1.1检测鼓风机轮的转速外，还通过功率传感器测量功率消耗并且供控制装置6使用。在此，对输送给鼓风机1的马达的电功率进行测量。然后，控制装置根据该功率和转速计算通过鼓风机1导送给燃烧器2或者说导送到燃烧室中的体积流量。

图3示出一曲线图，在该图中，分别关于体积流量系数在第一特征曲线中示出压力系数H并且在第二特征曲线中示出功率系数P。在此涉及已由参考值获知的特征曲线。

通过检测转速和静压力，借助上面给出的公式(1)能够确定压力系数。然后由按照图3的特征曲线能够读出体积流量系数并由此根据上述公式(3)计算体积流量。

以相应的方式能够通过检测转速和消耗的功率而利用上述公式(2)获知功率系数并且根据图3中的特征曲线确定对应的体积流量系数。由此能够利用上述公式(3)计算体积流量。

因而，按照本发明的方法和按照本发明的加热装置使得能够以小的费用获知体积流量。在此只需两个传感器，即转速传感器和压力传感器或转速传感器和功率传感器。此外，借助固定寄存的值和相关性来进行计算。因此，体积流量的确定只有小的误差频度。因此能够保证清洁的、低排放的燃烧。

Claims (6)

1.用于调节加热装置的方法，该加热装置具有燃烧室，通过具有鼓风机轮的、可控制的鼓风机能够将燃烧空气引入该燃烧室中，其中，检测所述鼓风机轮的转速，其特征在于，获知所述鼓风机的静压力和/或功率消耗，其中，根据转速并结合所述静压力和/或所述功率消耗来确定燃烧空气的体积流量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据体积流量系数获知压力系数的和/或功率系数的参考值，其中，在确定体积流量时考虑所述参考值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，以压力系数特征曲线和/或功率系数特征曲线的形式寄存所述参考值。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，由被鼓风机的电马达接收的电功率获知鼓风机的功率消耗，其中，考虑效率。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，获知在流动方向上处于鼓风机后面的静压力。

6.用于实施如权利要求1至5中任一项所述方法的加热装置，所述加热装置用于加热热介质、尤其是热水，具有燃烧室，通过鼓风机(1)能够将燃烧空气输入所述燃烧室中并且通过馈入管道能够将燃料输入所述燃烧室中，其中，所述加热装置具有转速传感器(1.1)和压力传感器(1.3)和/或功率传感器(1.4)。