DE102014106234A1

DE102014106234A1 - Verfahren zum Betrieb eines Infrarotstrahlers

Info

Publication number: DE102014106234A1
Application number: DE102014106234.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd H. Schwank
Original assignee: Schwank GmbH
Current assignee: Schwank GmbH
Priority date: 2014-05-05
Filing date: 2014-05-05
Publication date: 2015-11-05

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Infrarotstrahler (1) sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Infrarotstrahlers (1) mit einem Brenner (2) und mindestens einem Strahlungselement (3), wobei ein Gemisch aus Gas (4) und Luft (5) mittels des Brenners (2) verbrannt wird. Es ist bekannt, dass ein für eine vollständige Verbrennung des Gemisches notwendiges Mischungsverhältnis von Gas (4) und Luft (5) in Abhängigkeit von der Art des Gases (4), insbesondere dessen Brennwert, variiert. Die Erfindung schlägt nunmehr vor, dass ein aktuelles Mischungsverhältnis und/oder die Art des Gases (4) erfasst und/oder mittels eines Sensors (6) gemessen wird, wobei ein Vergleichsergebnis aus dem aktuellen Mischungsverhältnis und dem notwendigen Mischungsverhältnis erstellt wird, und wobei dem Brenner (2) Gas (4) und/oder Luft (5) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis zugeführt wird bis des aktuelle Mischungsverhältnis im Wesentlichen gleich dem notwendigen Mischungsverhältnis ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Infrarotstrahlers mit mindestens einem Brenner und mindestens einem Strahlungselement, wobei ein Gemisch aus Gas und Luft innerhalb des Brenners verbrannt wird, und wobei ein für eine vollständige Verbrennung des Gemisches notwendiges Mischungsverhältnis von Gas und Luft in Abhängigkeit von der Art des Gases, insbesondere dessen Brennwert bzw. Zusammensetzung variiert.
Eine vollständige Verbrennung im Sinne der Erfindung liegt vor, wenn organische Stoffe verbrennen und im Idealfall nur CO₂ und H₂ entstehen. Hingegen entstehen bei einer nicht vollständigen – d. h. unvollständigen – Verbrennung auch andere Produkte wie beispielsweise Ruß und/oder CO.
Infrarotstrahler im Sinne dieser Anmeldung sind beispielsweise Dunkelstrahler oder auch Hellstrahler.
Dunkelstrahler weisen als Strahlungselemente ein oder mehrere Strahlungsrohre auf, welchen mindestens ein Brenner zugeordnet ist. Durch die Verbrennung eines Gemisches aus Gas und Luft innerhalb des Brenners entsteht eine Flamme, welche mittels eines Gebläses über die gesamte Länge des Strahlungsrohres verteilt werden kann. Das Strahlungsrohr wird dadurch gleichmäßig auf bis zu 650°C erhitzt und generiert Wärmestrahlung, welche, ggf. mit Hilfe von Reflektoren, auf einen zu erwärmenden Bereich abgestrahlt wird. Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase werden mittels des Gebläses aus dem Strahlungsrohr entfernt und ggf. über Abgasrohre der Außenluft zugeführt. Alternativ können die Abgase zumindest teilweise rezirkuliert und damit der Verbrennung zugeführt werden.
Hellstrahler weisen regelmäßig eine oder mehrere Brennerplatten mit Strahlflächen aus perforierter Keramik oder hochtemperaturbeständigem Stahl auf, sowie eine oder mehrere Mischkammern, in welchen Gas und Luft gemischt werden. Wie auch bei den Dunkelstrahlern können des Weiteren Reflektoren zur Umlenkung der emittierten Strahlen zum Aufenthaltsraum oder zu einer zu beheizenden Oberflächen vorgesehen sein. Die Abgase von Hellstrahlern können indirekt über die Raumluft abgeführt werden. Alternativ ist die Abgasführung auch über Abgasrohre möglich.
Um eine möglichst vollständige Verbrennung des Gemisches aus Gas und Luft zu erreichen ist es erforderlich, dass Gas und Luft ein bestimmtes stöchiometrisches Verhältnis zueinander aufweisen. Sofern das für eine vollständige Verbrennung optimale stöchiometrische Verhältnis nicht erreicht wird, kommt es zu einer unvollständigen Verbrennung des Gases, bei welcher Schadstoffe entstehen. Dadurch wird nicht nur die Umwelt beeinträchtigt, sondern es kommt gleichzeitig auch zu einer Reduzierung der Heizleistung des Infrarotstrahlers. Somit ist es erforderlich, das Mischungsverhältnis von Gas und Luft stets auf einem für die vollständige Verbrennung benötigten Wert zu halten, was in der Praxis mittels einer Anpassung der Zuführung von Gas und/oder Luft in den Brenner erfolgt.
Bisher werden Infrarotstrahler, d. h. sowohl Dunkelstrahler als auch Hellstrahler, mit stets der gleichen Gasart, nämlich beispielsweise Erdgas, betrieben. Dabei weist das Gas eine stets gleichbleibende Qualität, d. h. Zusammensetzung, auf. Wesentlich ist dabei der sogenannte „Brennwert”, welcher die in dem Gas enthaltene thermische Energie je Bemessungseinheit angibt. Bei einem Gaswechsel in der öffentlichen Gasversorgung oder einer teilweisen Beimischung anderer Gasarten, wie z. B. Biogas, kommt es bei gleichbleibenden Volumina des zugeführten Gases zu einer Minderung der Strahlungsleistung oder zu einer thermischen Überlast, da sich der Brennwert des Gases ändert und somit auch das notwendige Mischungsverhältnis von Gas und Luft für eine vollständige Verbrennung.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Infrarotstrahlers zu schaffen, bei welchem eine vollständige Verbrennung des Gemisches aus Gas und Luft auch dann sichergestellt ist, wenn sich die Art des Gases während des Betriebs des Infrarotstrahlers ändert (sogenanntes gasadaptives Verfahren).
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird ein Verfahren zum Betrieb eines Infrarotstrahlers vorgeschlagen, bei welchem ein Gemisch aus Gas und Luft mittels des Brenners verbrannt wird, wobei ein für eine vollständige Verbrennung des Gemisches notwendiges Mischungsverhältnis von Gas und Luft in Abhängigkeit von der Art des Gases, insbesondere dessen Brennwert, variiert, wobei ein aktuelles Mischungsverhältnis und/oder die Art des Gases erfasst und/oder mittels eines Sensors gemessen wird, wobei ein Vergleichsergebnis aus dem aktuellen Mischungsverhältnis und dem notwendigen Mischungsverhältnis erstellt wird, und wobei dem Brenner Gas und/oder Luft in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis zugeführt wird bis das aktuelle Mischungsverhältnis im Wesentlichen gleich dem notwendigen Mischungsverhältnis ist.
Unter dem Begriff „notwendiges Mischungsverhältnis” im Sinne der Erfindung wird ein Mischungsverhältnis verstanden, welches im Idealfall einer vollständigen Verbrennung von Gas und Luft entspricht. Insofern beschreibt dies einen Zustand der Verbrennung, bei welchem im Abgas ein möglichst geringer Anteil brennbarer Gase wie beispielsweise CO, CH₄ oder H₂ zurück bleibt. Der Idealfall wäre ein Verbrennungszustand, bei welchem die Bestandteile des Gases und der Luft ausschließlich zu CO₂ und H₂O reagieren.
Durch die Erfindung wird somit ein Verfahren geschaffen, bei welchem die dem Verbrennungsprozess zugeführte Gasmenge und/oder Luftmenge an zeitlich schwankende Gasqualitäten angepasst wird. Dabei fußt die Erfindung auf der Erkenntnis, dass für eine vollständige Verbrennung des Gemisches stets ein bestimmtes Mischungsverhältnis von Gas und Luft erforderlich ist, welches Mischungsverhältnis von der Art des Gases abhängt, da beispielsweise Erdgas einen anderen Brennwert aufweist als Biogas. Nach der Erfindung wird die Art des Gases und/oder das aktuelle Mischungsverhältnis von Gas und Luft entweder manuell erfasst oder mittels eines Sensors gemessen.
Im einfachsten Fall kann die Erfindung dadurch realisiert werden, dass dem Verwender des Infrarotstrahlers von dem Versorgungsunternehmen mitgeteilt wird, dass sich die Art des Gases ändert. Um nun eine optimale Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches zu gewährleisten, erfasst der Verwender des Infrarotstrahlers manuell die Art des Gases. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass er an einer dem Infrarotstrahler zugeordneten Steuereinrichtung das aktuelle Gas angibt. Dadurch veranlasst er, dass Gas und Luft in einem zu dem jeweiligen Gas geeigneten Mischungsverhältnis miteinander vermischt werden. Somit kann auch bei Änderungen der Art des Gases eine optimale Verbrennung gewährleistet werden.
Alternativ dazu kann die Art des Gases und/oder das aktuelle Mischungsverhältnis mittels eines Sensors gemessen werden. In diesem Fall wird eine Änderung des aktuellen Mischungsverhältnisses und/oder der Art des aktuellen Gases automatisch erfasst. Sofern erfasst oder gemessen wird, dass sich die Art des Gases geändert hat und/oder das notwendige Mischungsverhältnis für die vollständige Verbrennung nicht gegeben ist, da dem verwendeten Gas beispielsweise ein Biogasanteil beigemischt ist, kann das notwendige Mischungsverhältnis wieder hergestellt werden, indem dem Brenner Gas und/oder Luft in einer solchen Menge zugeführt wird, welche geeignet ist, die im Wesentlichen vollständige Verbrennung des Gemisches zu gewährleisten. Insgesamt ergibt sich dadurch ein manuell oder automatisch einstellbares Verfahren, welches stets einen optimalen und schadstoffarmen Betrieb des Infrarotstrahlers mit gleichbleibender Heizleistung sicherstellt.
Die Erfindung sieht vor, dass die Art des Gases und/oder das aktuelle Mischungsverhältnis mittels einer Messung der Zusammensetzung des bei der Verbrennung entstehenden Abgases, insbesondere einer Messung der Art und/oder Menge der Bestandteile, ermittelt wird. Die brennbaren Bestandteile des Gases sind Kohlenstoff und Wasserstoff, daneben existieren manchmal geringe Anteile Schwefel, die aber unerwünscht sind. Bestandteile, die nicht an der Verbrennung teilnehmen (sogenannte Inerte) sind z. B. Stickstoff oder Kohlendioxid. Sofern die Bestandteile des Gases und der Luft zu CO₂ und H₂O reagieren, liegt eine vollständige Verbrennung vor. Treten nach der Verbrennung jedoch noch brennbare Gase wie CO, H₂ und CH₄ oder Ruß auf, so ist die Verbrennung unvollständig. Abhängig von der Art der nach der Verbrennung vorliegenden Bestandteile kann somit also darauf geschlossen werden, ob die Verbrennung vollständig oder unvollständig erfolgt ist. Sofern nicht nur die Art der Bestandteile ermittelt wird, sondern gleichzeitig auch deren Menge, kann zusätzlich darauf geschlossen werden, in welchem Mischungsverhältnis das Gas und die Luft zueinander stehen. In Abhängigkeit von dem Vorliegen bestimmter Inerte kann dabei gleichzeitig auch auf die Art des Gases geschlossen werden.
Bei der unvollständigen Verbrennung treten im Abgas brennbare Gase wie CO, CH₄ oder H₂ auf. Die Ursache kann beispielsweise ein Luftmangel sein. Die unvollständige Verbrennung ist ebenfalls daran zu erkennen, dass im Abgas kein freier Sauerstoff detektiert werden kann. Andererseits zeichnet sich ein für eine vollständige Verbrennung des Gemisches optimales Mischungsverhältnis von Gas und Luft dadurch aus, dass der Luftüberschuss bei der Verbrennung so gering wie möglich ist. Sofern nach der Verbrennung noch Anteile von Luft vorliegen, handelt es sich um ein nicht optimales Mischungsverhältnis, welches durch eine Erhöhung des Gasanteils verhindert werden kann.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Art des Gases und/oder das aktuelle Mischungsverhältnis mittels einer Messung der Temperatur des bei der Verbrennung entstehenden Abgases ermittelt wird. Das Vorliegen eines für eine vollständige Verbrennung des Gemisches notwendigen Mischungsverhältnisses lässt sich dabei anhand der Temperatur des bei der Verbrennung entstehenden Abgases ermitteln. Bei einer vollständigen Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches würde das Abgas eine theoretische Verbrennungstemperatur erreichen. Sofern nun also die Temperatur des Abgases gemessen wird, kann festgestellt werden, ob eine vollständige Verbrennung vorliegt oder nicht. In Abhängigkeit von dem gemessenen Temperaturwert kann dann mit Hilfe einer Zugabe von Gas bzw. Luft das optimale Mischungsverhältnis wieder hergestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Art des Gases und/oder das aktuelle Mischungsverhältnis auch mittels einer Messung der bei der Verbrennung entstehenden Ionen gemessen werden. Die hohen Temperaturen und die während der Verbrennung ablaufenden chemischen Reaktionen bewirken eine partielle Ionisation der Verbrennungsprodukte. Der durch Anlegen einer Spannung entstehende Ionisationsstrom kann gemessen werden und gibt Aufschluss über das Vorliegen einer vollständigen oder unvollständigen Verbrennung des Gemisches. Dabei kann das optimale Mischungsverhältnis konstant gehalten werden, indem die aktuelle Zufuhr von Gas und/oder Luft nachgeregelt wird.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass das Gas und die Luft vor dem Einbringen in den Brenner gemischt werden. Bisher wurde das Gas dem Brenner üblicherweise separat zugeführt und atmosphärisch mit Luft gemischt. Bei einem Wechsel des Gases ist eine solche atmosphärische Vermischung des Gases mit Luft unter Umständen nicht mehr möglich. Daher wird das Gas nunmehr gezielt vor dem Einbringen in den Brenner mit der Luft vorgemischt und das fertige homogene Gemisch dem Brenner zugeführt. Vorteilhaft geschieht dies innerhalb einer Mischstrecke. Dabei werden das Gas und die Luft der Mischstrecke separat zugeführt, wobei vorteilhaft die Luft mittels eines Gebläses in die Mischstrecke gefördert wird und der Gasstrom mittels eines Ventils reguliert wird. Gas und Luft vermischen sich während sie einer gemeinsamen Auslassöffnung, welche sich am gegenüberliegenden Ende der Mischstrecke befindet, entgegen streben. Dadurch kann eine gleichmäßige Mischung von Gas und Luft erreicht werden. Dadurch, dass die Luft mittels eines Gebläses in die Mischstrecke eingebracht wird, wird sichergestellt, dass Gas und Luft mit dem gewünschten Mischungsverhältnis vorliegen.
Bei den im Stand der Technik bekannten Dunkelstrahlern erfolgte bisher nur eine Teilvormischung des Gas-Luft-Gemisches. Dabei wurden ca. 40% des Gemisches im Brenner selbst gemischt, während die restlichen 60% zur Erzielung einer möglichst langen Flamme erst über die Länge des Strahlungselementes gemischt wurden. Nunmehr entfällt diese Teilvormischung, wodurch das Mischungsverhältnis bestenfalls über die gesamte Länge des Strahlungselementes konstant ist und der Anteil der bei der Verbrennung entstehenden Stickoxide sinkt.
Insgesamt ergibt sich durch die Mischung von Gas und Luft vor dem Einbringen in den Brenner eine bessere Messbarkeit der Zusammensetzung und Temperatur der bei der Verbrennung entstehenden Abgase sowie des bei der Verbrennung entstehenden Ionisationsstromes. Nunmehr liegt an allen Positionen innerhalb des Strahlungselementes eine gleiche Zusammensetzung der Verbrennungsprodukte vor, so dass die Messwerte lediglich an einer beliebigen Position gemessen werden müssen und aussagekräftig auch für die übrigen Positionen sind. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Anordnung der Sensoren und Auswertung des Messergebnisses.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Menge des zu verbrennenden Gemisches automatisch in Abhängigkeit von Umgebungsparametern, insbesondere eines aktuellen Wärmebedarfs, angepasst wird. Somit kann die von dem Strahlungselement emittierte Wärme effektiv über eine Verminderung oder Erhöhung des Volumens des Gas-Luft-Gemisches geregelt werden.
Neben dem erfindungsgemäßen vorgenannten Verfahren ist ebenfalls ein Infrarotstrahler vorgeschlagen, welcher einen Brenner zur Verbrennung eines Gas und Luft aufweisenden Gemisches und mindestens ein Strahlungselement aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erfassung und/oder Messung des aktuellen Mischungsverhältnisses von Gas und Luft und/oder der Art des Gases und durch eine Regeleinrichtung, welche ausgebildet ist, das aktuelle Mischungsverhältnis mit einem für eine vollständige Verbrennung notwendigen Mischungsverhältnis zu vergleichen und dem Brenner Gas und/oder Luft zuzuführen bis das aktuelle Mischungsverhältnis gleich dem notwendigen Mischungsverhältnis ist.
Die Einrichtung zur Erfassung und/oder Messung des aktuellen Mischungsverhältnisses kann vorteilhaft einen oder mehrere Sensoren aufweisen, insbesondere einen Sensor zur Messung der Zusammensetzung des bei der Verbrennung entstehenden Abgases, einen Sensor zur Messung der Temperatur des bei der Verbrennung entstehenden Abgases und/oder einen Sensor zur Messung der bei der Verbrennung entstehenden Ionen.
Des Weiteren kann der Infrarotstrahler über isolierte Reflektoren verfügen, um den Strahlungsanteil bei der Wärmeübertragung des Strahlers zu erhöhen. Dadurch ergibt sich insgesamt eine höhere Effizienz des Infrarotstrahlers.
Es sind jeweils Infrarotstrahler vorgesehen, bei welchen das Gebläse zur Förderung der Luft drückend wirkt, also eingangsseitig am Brenner montiert ist, oder aber Infrarotstrahler, bei welchen das Gebläse zur Förderung der Luft und der Abgase saugend, also am Ende des Strahlungselementes montiert ist.
Vorteilhaft wird die thermische Leistung und/oder Strahlungsleistung des Infrarotstrahlers automatisch in mehreren Stufen oder stufenlos modulierend an den aktuellen Heizwärmebedarf angepasst. Vorteilhaft kann der Infrarotstrahler dabei mit einem regelbaren Gebläse und/oder einem Regelventil ausgestattet sein, dessen Fördervolumen automatisch der momentanen Gasmenge anpassbar ist.
Die für das Gemisch verwendete Luft kann aus dem zu heizenden Raum selbst oder durch eine entsprechende starre oder flexible Leitung von außen bezogen werden. Das Abgas des Infrarotstrahlers kann indirekt aus dem zu beheizenden Raum, d. h. zusammen mit der Raumluft, oder auf direktem Wege, also mit einer geeigneten Abgasleitung aus dem Raum abgeführt werden. In die Abgasleitung kann dabei vorteilhaft ein Wärmetauscher, beispielsweise ein Abgas-Luft-Wärmetauscher oder ein Abgas-Wasser-Wärmetauscher eingebaut werden, welcher die Restwärme beispielsweise zur Erwärmung des Raums oder des Gebäudes nutzt. Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass eine Anzahl von Strahlern eine gemeinsame Abgasleitung aufweisen, um die Abgase aus dem Raum ins Freie zu führen, wobei in die Abgasleitung ein Wärmetauscher eingebaut sein kann, welcher die Restwärme des Strahlungselementes zur Beheizung des Raums oder des Gebäudes nutzt.
Vorteilhaft wird der Abgasvolumenstrom des Strahlungselementes genutzt, um die für das Gemisch verwendete Luft vorzuwärmen. Dadurch kann die Effizienz des Infrarotstrahlers zusätzlich erhöht werden.
Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass ein Teil des Abgasvolumenstromes zurück zum Brenner geführt wird, um die Effizienz des Infrarotstrahlers zu erhöhen und die bei der Verbrennung gebildeten Schadstoffe, insbesondere NOx zu reduzieren. Vorteilhaft wird die Menge des zurückgeführten Abgasvolumenstromes automatisch in Abhängigkeit von der je nach aktueller Wärmeanforderung unterschiedlich zugeführten Gasmenge variiert. Vorteilhaft steigt dabei der rezirkulierte Abgasvolumenstrom mit sinkender Gasmenge.
Die Regeleinrichtung zur automatischen Anpassung der Gasmenge und/oder Luftmenge kann je nach Gasqualität ein pneumatisch betriebenes Gas-Luft-Zufuhrsystem oder ein elektronisch betriebenes Gas-Luft-Zufuhrsystem aufweisen. Ebenso ist zur automatischen Anpassung der Luftmenge auch die Verwendung einer motorisch oder thermisch betriebenen Blende, wie beispielsweise einer Irisblende im Luftzutritt des Brenners, möglich.
Weiterhin kann der Infrarotstrahler mit einem oder mehreren Temperaturwächtern oder Temperaturbegrenzern ausgestattet sein, um bei wechselnden Gasqualitäten die Temperaturen relevanter Bauteile, beispielsweise des Brenners oder Strahlungselementes, zu überwachen und zu begrenzen.
Im Rahmen der Erfindung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass der Infrarotstrahler eine Vielzahl von in Strömungsrichtung parallel nebeneinander montierten Strahlungselementen aufweist, deren in Strömungsrichtung zuvorderst angeordnet Strahlungssegmente mit einer inneren Isolierung ausgestattet sind. Dadurch kann eine ggf. in Brennernähe erhöhte Temperatur des Strahlungselementes nicht zu einer erheblichen Inhomogenität der abgestrahlten Leistung über die Längserstreckung des Strahlungselementes führen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Dunkelstrahler;
2 einen erfindungsgemäßen Hellstrahler.
Ein erfindungsgemäßer Dunkelstrahler gemäß 1 weist einen Brenner 2 mit einer Mischkammer 8 und ein Strahlungselement 3 auf, wobei an der Mischkammer 8 eingangsseitig ein Gebläse 7 und ein Gasventil 10 angeordnet sind, welche geeignet sind, die bei der Verbrennung entstehende Flamme möglichst gleichmäßig über die gesamte Länge des Strahlungselementes 3 zu erstrecken. An der dem Brenner 2 gegenüberliegenden Seite des Strahlungselementes 3 ist ein Abgasrohr 9 angeordnet, welches die bei der Verbrennung entstehenden Abgase aus dem Strahlungselement 3 ableitet. Dem Brenner 2 wird mit Hilfe des Gebläses 7 Luft 5 und mit Hilfe des Gasventils 10 Gas 4 zugeführt, wobei Gebläse 7 und Ventil 10 mittels einer Regeleinrichtung gesteuert werden können und somit mehr oder weniger Gas 4 bzw. Luft 5 in den Brenner 2 einführen.
Im Bereich des Brenners 2 sind ein oder mehrere Sensoren 6 angeordnet, welche bestimmte Bestandteile der Abgaszusammensetzung detektieren können. Dies können beispielsweise Sensoren 6 für O₂, CO₂, H₂O, CO, H₂, CH₄ und/oder Ruß sein. Zusätzlich kann im Bereich des Brenners 2 ebenfalls ein Temperatursensor und/oder ein Ionisationsstromsensor angeordnet sein.
Die Erfindung funktioniert so, dass das über die Zuleitungen geführte Gas 4 bzw. die Luft 5 innerhalb der Mischkammer 8 miteinander vermischt werden und anschließend innerhalb des Brenners 2 verbrannt werden. Die Gassensoren 6 detektieren dabei die bei der Verbrennung entstehenden bzw. zurückbleibenden Bestandteile des Gas-Luft-Gemisches. Sofern nach der Verbrennung beispielsweise brennbare Gase wie CO, H₂, CH₄ oder auch Ruß detektiert werden, kann auf eine unvollständige Verbrennung geschlossen werden. In diesem Fall ist es erforderlich, den zugeführten Luftstrom so zu regeln, dass eine größere Menge in die Mischkammer 8 eingelassen wird. Dadurch kann das aktuelle Mischungsverhältnis zwischen Gas 4 und Luft 5 so angepasst werden, dass dieses dem für eine vollständige Verbrennung des Gemisches notwendigen Mischungsverhältnis entspricht.
Zusätzlich kann mittels eines Temperatursensors die Temperatur des bei der Verbrennung entstehenden Abgases gemessen werden. Sofern die gemessene Temperatur der vorgegebenen theoretischen Temperatur für eine vollständige Verbrennung entspricht, kann darauf geschlossen werden, dass das Mischungsverhältnis von Gas 4 und Luft 5 optimal ist.
Zusätzlich kann ein Sensor zur Messung eines Ionisationsstromes den bei der Verbrennung entstehenden Ionisationsstrom messen. Dieser Ionisationsstrom wird mit einem vorgegebenen Sollwert, welcher einem optimalen Mischungsverhältnis zugeordnet ist, verglichen. In Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem gemessenen Ionisationsstrom und dem Sollwert wird die zugeführte Luftmenge verändert.
Die Regeleinrichtung regelt somit in Abhängigkeit von den Messergebnissen der einzelnen Sensoren 6 das Mischungsverhältnis zwischen Gas 4 und Luft 5. Dadurch kann die vollständige (schadstoffarme) Verbrennung des Gemisches auch bei unterschiedlichen Zusammensetzungen bzw. Qualitäten des Gases 4 sichergestellt werden. Ebenfalls ergibt sich ein möglichst hoher Wirkungsgrad des Infratotstrahlers.
Wie zuvor anhand eines Dunkelstrahlers dargestellt, kann die Erfindung ebenso auch auf Hellstrahler übertragen werden. Dies zeigt 2.
Ein erfindungsgemäßer Hellstrahler weist ein Strahlungselement 3 (Brennerplatte) mit darin angeordneten Brennern 2 auf. Gas 4 und Luft 5 werden zuerst einer Mischeinrichtung 11 zugeführt. Diese Mischeinrichtung 11 ist in Form einer Mischstrecke ausgebildet, wobei Gas 4 und Luft 5 zu dem gemeinsamen Ausgang der Mischeinrichtung 11 strömen und sich dabei vermischen. Die Luft 5 wird mit Hilfe eines Gebläses 7 in die Mischeinrichtung 11 eingeblasen, während das Gas 4 mittels eines Gasventils 10 zugeführt wird. Das Gemisch gelangt in die Mischkammer 8, wo es mittels der Brenner 2 verbrannt wird. Die dabei entstehenden Abgase werden mittels Sensoren 6 in Bezug auf ihre Zusammensetzung, Temperatur und/oder ihren Ionisationsstrom gemessen. Die weitere Auswertung und Regelung erfolgt entsprechend des in Bezug auf den Dunkelstrahler dargestellten Verfahrens.
Bezugszeichenliste

1: Infrarotstrahler
2: Brenner
3: Strahlungselement
4: Gas
5: Luft
6: Sensor
7: Gebläse
8: Mischkammer
9: Abgasrohr
10: Gasventil
11: Mischeinrichtung

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Infrarotstrahlers (1) mit mindestens einem Brenner (2) und mindestens einem Strahlungselement (3), – wobei ein Gemisch aus Gas (4) und Luft (5) mittels des Brenners (2) verbrannt wird, – wobei ein für eine vollständige Verbrennung des Gemisches notwendiges Mischungsverhältnis von Gas (4) und Luft (5) in Abhängigkeit von der Art des Gases (4), insbesondere dessen Brennwert bzw. Zusammensetzung, variiert, – wobei ein aktuelles Mischungsverhältnis und/oder die Art des Gases (4) erfasst und/oder mittels eines Sensors (6) gemessen wird, – wobei ein Vergleichsergebnis aus dem aktuellen Mischungsverhältnis und dem notwendigen Mischungsverhältnis erstellt wird und – wobei dem Brenner (2) Gas (4) und/oder Luft (5) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis zugeführt wird bis das aktuelle Mischungsverhältnis im Wesentlichen gleich dem notwendigen Mischungsverhältnis ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Art des Gases (4) und/oder das aktuelle Mischungsverhältnis mittels einer Messung der Zusammensetzung des bei der Verbrennung entstehenden Abgases, insbesondere einer Messung der Art und/oder Menge der Bestandteile, ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Art des Gases (4) und/oder das aktuelle Mischungsverhältnis mittels einer Messung der Temperatur des bei der Verbrennung entstehenden Abgases ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Art des Gases (4) und/oder das aktuelle Mischungsverhältnis mittels einer Messung der bei der Verbrennung entstehenden Ionen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas (4) und die Luft (5) vor dem Einbringen in den Brenner (2) in einer Mischeinrichtung (8) gemischt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis über die Länge des Strahlungselementes (3) im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des zu verbrennenden Gemisches pro Zeiteinheit automatisch in Abhängigkeit von Umgebungsparametern, insbesondere eines aktuellen Wärmebedarfs, angepasst wird.
Infrarotstrahler (1) mit mindestens einem Brenner (2) zur Verbrennung eines Gas (4) und Luft (5) aufweisenden Gemisches und mindestens einem Strahlungselement (3), gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erfassung und/oder Messung des aktuellen Mischungsverhältnisses von Gas (4) und Luft (5) und/oder der Art des Gases (4) und durch eine Regeleinrichtung, welche ausgebildet ist, das aktuelle Mischungsverhältnis mit einem für eine vollständige Verbrennung notwendigen Mischungsverhältnis zu vergleichen und dem Brenner (2) Gas (4) und/oder Luft (5) zuzuführen bis das aktuelle Mischungsverhältnis gleich dem notwendigen Mischungsverhältnis ist.
Infrarotstrahler (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erfassung und/oder Messung einen oder mehrere Sensoren (6) aufweist.
Infrarotstrahler nach einem der Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) zur Messung der Zusammensetzung des bei der Verbrennung entstehenden Abgases ausgebildet ist.
Infrarotstrahler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) zur Messung der Temperatur des bei der Verbrennung entstehenden Abgases ausgebildet ist.
Infrarotstrahler nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) zur Messung der bei der Verbrennung entstehenden Ionen ausgebildet ist.