DE102014202478A1 - Method for diagnosing a heating system with at least one heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Heizungsanlage mit mindestens einem erwärmbaren Wärmetauscher, der von einem zu erwärmenden Fluid durchströmt wird. Es wird vorgeschlagen, dass eine Meldung ausgegeben und/oder gespeichert wird, wenn eine Erwärmung des Fluids um eine bestimmte oder bestimmbare Temperatur länger als eine vorbestimmte oder vorbestimmbare Zeit benötigt und/oder wenn die Erwärmung durch den Wärmetauscher eines bestimmten oder bestimmbaren Massenstroms des Fluids unterhalb einer vorbestimmten oder vorbestimmbaren Temperaturdifferenz bleibt.The invention relates to a method for the diagnosis of a heating system with at least one heatable heat exchanger, which is flowed through by a fluid to be heated. It is proposed that a message be issued and / or stored when a heating of the fluid by a certain or determinable temperature longer than a predetermined or predeterminable time needed and / or if the heating by the heat exchanger of a certain or determinable mass flow of the fluid below a predetermined or predeterminable temperature difference remains.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Heizungsanlage mit mindestens einem erwärmbaren Wärmetauscher, der von einem zu erwärmenden Fluid durchströmt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Heizungsanlage, in welcher das Verfahren zur Diagnose läuft.The invention relates to a method for the diagnosis of a heating system with at least one heatable heat exchanger, which is flowed through by a fluid to be heated. The invention also relates to a heating system in which the method for diagnosis runs.
Stand der TechnikState of the art
Wärmetauscher finden überall dort Anwendung, wo ein kaltes Medium, wie beispielsweise Wasser, durch Wärmeübertragung erwärmt werden soll. Mit zunehmender Benutzung und zunehmendem Alter des Wärmetauschers nimmt seine Wärmeübertragungsleistung ab, beispielsweise aufgrund Verschmutzung. Daher muss ein Wärmetauscher in regelmäßigen Abständen gereinigt werden.Heat exchangers are used wherever a cold medium, such as water, is to be heated by heat transfer. With increasing use and aging of the heat exchanger decreases its heat transfer performance, for example due to pollution. Therefore, a heat exchanger must be cleaned at regular intervals.
Es ist wünschenswert, eine Heizungsanlage, welche mindestens einen Wärmetauscher aufweist, so auszustatten, dass die Ursachen für eine verminderte Funktionstüchtigkeit des Wärmetauschers, insbesondere durch Verschmutzung, frühzeitig erkannt werden können, so dass eine Wartung und gegebenenfalls eine Reparatur des Wärmetauschers frühzeitig ermöglicht und die volle Funktionsfähigkeit des Wärmetauschers schnell wieder hergestellt werden kann.It is desirable to equip a heating system which has at least one heat exchanger, so that the causes of reduced efficiency of the heat exchanger, in particular by contamination, can be detected early, so that maintenance and possibly repair of the heat exchanger allows early and full Functioning of the heat exchanger can be quickly restored.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose in einer Heizungsanlage mit mindestens einem erwärmbaren Wärmetauscher, der von einem zu erwärmenden Fluid durchströmt wird, gemäß dem Hauptanspruch behoben. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Meldung ausgegeben und/oder gespeichert wird, wenn eine Erwärmung des Fluids um eine bestimmte oder bestimmbare Temperatur länger als eine vorbestimmte oder vorbestimmbare Zeit benötigt und/oder wenn die Erwärmung durch den Wärmetauscher eines bestimmten oder bestimmbaren Massenstroms des Fluids unterhalb einer vorbestimmten oder vorbestimmbaren Temperaturdifferenz bleibt.This object is solved by the inventive method for diagnosis in a heating system with at least one heatable heat exchanger, which is traversed by a fluid to be heated, according to the main claim. The method is characterized in that a message is issued and / or stored when a heating of the fluid by a certain or determinable temperature longer than a predetermined or predeterminable time needed and / or if the heating by the heat exchanger of a certain or determinable mass flow of Fluids remains below a predetermined or predeterminable temperature difference.
Hierbei ist ein Fluid definiert als eine fließfähige Substanz, welche Wärme aufnehmen, speichern und abgeben kann, wie ein Gas oder eine Flüssigkeit. Grundsätzlich denkbar sind auch feste Stoffe, die Wärme speichern und abgeben können. Wenn hier die Bezeichnung Fluid verwendet wird, so sind Wärme übertragende Medien im allgemeinen gemeint, die in einer Heizungsanlage Einsatz finden können.Here, a fluid is defined as a flowable substance which can absorb, store and release heat, such as a gas or a liquid. In principle, solid substances are also conceivable which can store and release heat. When the term fluid is used here, it is meant in general heat transfer media that can be used in a heating system.
Unter einem Wärmetauscher wird eine Vorrichtung zum Übertragen von Wärme auf ein Fluid verstanden. Synonym wird auch die Bezeichnung Wärmeübertrager verwendet.A heat exchanger is understood to mean a device for transferring heat to a fluid. The term heat exchanger is also used synonymously.
Die Zeit zur Erwärmung des Fluids um eine bestimmte oder bestimmbare Temperatur wird auch abkürzend als die Aufwärmzeit bezeichnet.The time for heating the fluid by a certain or determinable temperature is also abbreviated as the warm-up time.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose einer Heizungsanlage nach dem Hauptanspruch möglich.The features listed in the dependent claims advantageous refinements of the method for diagnosing a heating system according to the main claim are possible.
In einem Schritt des Verfahrens wird ein oder werden mehrere Parameter bestimmt und/oder gespeichert, wie die Zeit zur Erwärmung des Fluids um eine bestimmte oder bestimmbare Temperatur, das heißt, die Aufwärmzeit, und/oder ein Wärmeübertragungskoeffizient des Wärmetauschers und/oder eine Temperaturdifferenz zwischen einer Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmetauschers, was den Vorteil hat, dass diese Informationen zu Diagnose- und/oder Prognosezwecken verwendet werden können, beispielsweise bezüglich des Zustandes des Wärmetauschers. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn eine Meldung, insbesondere über eine verminderte Funktionstüchtigkeit des Wärmetauschers, insbesondere aufgrund einer Verschmutzung, ausgegeben und/oder gespeichert wird, sobald die Anzahl der Fälle, in denen der oder die Parameter einen bestimmten oder bestimmbaren Schwellenwert erreicht, einen bestimmten oder bestimmbaren Wert überschreitet. Eine solche Hysterese hat den weiteren Vorteil, dass nicht gleich bei einem ersten Auftreten eines solchen Falles eine Meldung ergeht, sondern dass die Häufung der auftretenden Fälle als sicherer Hinweis gewertet werden kann. In one step of the method, one or more parameters are determined and / or stored, such as the time for heating the fluid by a certain or determinable temperature, that is, the warm-up time, and / or a heat transfer coefficient of the heat exchanger and / or a temperature difference between a flow and return temperature of the heat exchanger, which has the advantage that this information can be used for diagnostic and / or prognostic purposes, for example, with respect to the state of the heat exchanger. It is advantageous if a message, in particular about a reduced functionality of the heat exchanger, in particular due to contamination, issued and / or stored as soon as the number of cases in which the parameter or reaches a certain or determinable threshold, a certain or determinable value. Such a hysteresis has the further advantage that a message is not issued immediately at the first occurrence of such a case, but that the accumulation of occurring cases can be regarded as a reliable indication.
Um eine noch sicherere Aussage über den Leistungszustand des Wärmetauschers erhalten zu können, ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zur Temperaturdifferenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur des Wärmetauschers eine Leistung einer Pumpe in einem ersten Teilheizkreis als Indikator verwendet werden kann. Wird beispielsweise im Laufe der Zeit eine höhere Leistung der Pumpe benötigt, bei gleichbleibender oder gar sinkender Temperaturdifferenz, so weist dies auf eine verminderte Funktionsfähigkeit hin.In order to obtain an even more reliable statement about the power state of the heat exchanger, it is advantageous if, in addition to the temperature difference between flow temperature and return temperature of the heat exchanger, a power of a pump in a first Teilheizkreis can be used as an indicator. If, for example, a higher power of the pump is required in the course of time, with a constant or even decreasing temperature difference, this indicates a reduced functionality.
Zur Bestimmung der Temperaturdifferenz ist es von Vorteil, wenn in einem Verfahrensschritt die Vorlauftemperatur, insbesondere über einen ersten Sensor im Vorlauf des ersten Teilheizkreises, und die Rücklauftemperatur, insbesondere über einen zweiten Sensor im Rücklauf des ersten Teilheizkreises, bestimmt werden können.To determine the temperature difference, it is advantageous if in a method step, the flow temperature, in particular via a first sensor in the flow of the first Teilheizkreises, and the return temperature, in particular via a second sensor in the return of the first Teilheizkreises can be determined.
In einem Schritt des Verfahrens wird mindestens je ein Schwellenwert für den oder die Parameter vorgegeben und/oder berechnet, sofern sie noch nicht festgelegt sind. Auch wird mindestens je ein Wert als obere Schranke für die Anzahl der Fälle, in denen der oder die Parameter den zugehörigen Schwellenwert erreichen, vorgegeben, sofern er noch nicht festgelegt ist. Dies hat den Vorteil, dass Einstellungen für die Diagnose der Heizungsanlage flexibel und dem Bedarf entsprechend vorgenommen und/oder genau über Berechnungen bestimmt werden können. Zugleich wird der Komfort für den Anwender erhöht, welchem ermöglicht wird, Werte selbst einzugeben oder bereitgestellte Werte zu verwenden.In one step of the method, at least one threshold value for the parameter (s) is predetermined and / or calculated, as far as they are concerned not yet determined. Also, at least one value each is given as an upper bound for the number of cases in which the parameter (s) reach the associated threshold, if it has not yet been determined. This has the advantage that settings for the diagnosis of the heating system can be made flexibly and according to the needs and / or can be determined precisely by means of calculations. At the same time, the comfort for the user is increased, which makes it possible to enter values themselves or to use provided values.
Für die weitere Diagnose und für Prognosezwecke ist es vorteilhaft, wenn der oder die Parameter, der jeweils zugehörige Schwellenwert und/oder der jeweils zugehörige Wert für die Anzahl der Fälle, in denen der jeweilige Schwellenwert erreicht wird, aufgezeichnet und/oder ausgegeben und/oder ausgelesen werden können. For further diagnosis and for prognosis purposes, it is advantageous if the parameter (s), the respectively associated threshold value and / or the respectively associated value for the number of cases in which the respective threshold value is reached are recorded and / or output and / or can be read out.
In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird ein Zähler initiiert, sobald der Schwellenwert zum ersten Mal erreicht wird, und der Zähler wird erhöht, wenn der oder die Parameter den jeweiligen Schwellenwert ein weiteres Mal erreichen. Je nach Wahl des oder der Parameter wird der Zähler auch dann initiiert oder erhöht, wenn der Schwellenwert unterschritten oder überschritten wird. Dies ist vorteilhaft, da solch ein Zähler als Startpunkt für die Diagnose der Heizungsanlage dienen kann. Ein weiterer Vorteil liegt in der Prognose eines möglichen Fehlbetriebs der Heizungsanlage beziehungsweise der Notwendigkeit einer Wartung, so dass schnell auf Fehler reagiert werden kann.In a further step of the method, a counter is initiated as soon as the threshold is reached for the first time, and the counter is incremented as the parameter (s) reach the respective threshold once more. Depending on the choice of parameter (s), the counter is also initiated or incremented if the threshold is undershot or exceeded. This is advantageous because such a counter can serve as a starting point for the diagnosis of the heating system. Another advantage lies in the prognosis of a possible malfunction of the heating system or the need for maintenance, so that it is possible to respond quickly to errors.
Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Zähler aufgezeichnet und/oder ausgegeben und/oder ausgelesen werden kann.It is advantageous if the counter can be recorded and / or output and / or read out.
Der Schwellenwert für den Wärmeübertragungskoeffizienten kann berechnet werden, was den Vorteil hat, dass ein genauer, theoretischer Wert als Referenzwert verwendet werden kann. Dabei wird in einem Schritt des Verfahrens der Schwellenwert kSchwelle gemäß der Formel berechnet, wobei c die Wärmekapazität des Fluids, ΔTSchwelle die Temperaturdifferenz, beispielsweise zwischen dem Wärmetauscher und dem Fluid oder die Temperaturdifferenz von Vorlauftemperatur zu Rücklauftemperatur, ṁ der Massenstrom des Fluids, A die freie Wärmeübertragungsfläche und die zu ΔTSchwelle gehörende, gemittelte logarithmische Temperaturdifferenz ist, welche berechnet wird aus den Eintrittstemperaturen in den Wärmetauscher und den Austrittstemperaturen aus dem Wärmetauscher.The threshold value for the heat transfer coefficient can be calculated, which has the advantage that an accurate, theoretical value can be used as the reference value. In this case, in one step of the method, the threshold k threshold according to the formula calculated, where c is the heat capacity of the fluid, ΔT threshold the temperature difference, for example between the heat exchanger and the fluid or the temperature difference of flow temperature to return temperature, ṁ the mass flow of the fluid, A the free heat transfer surface and is the averaged logarithmic temperature difference associated with the ΔT threshold , which is calculated from inlet temperatures into the heat exchanger and exit temperatures from the heat exchanger.
Die Erfindung betrifft auch eine Heizungsanlage mit mindestens einem erwärmbaren Wärmetauscher, der von einem zu erwärmenden Fluid durchströmt wird, in welcher oben geschildertes Verfahren zur Diagnose läuft. Dabei wird eine Meldung ausgegeben und/oder gespeichert, wenn eine Erwärmung des Fluids um eine bestimmte oder bestimmbare Temperatur länger als eine vorbestimmte oder vorbestimmbare Zeit benötigt und/oder wenn die Erwärmung durch den Wärmetauscher eines bestimmten oder bestimmbaren Massenstroms des Fluids unterhalb einer vorbestimmten oder vorbestimmbaren Temperaturdifferenz bleibt.The invention also relates to a heating system with at least one heatable heat exchanger through which a fluid to be heated flows, in which the above-described method for diagnosis runs. In this case, a message is issued and / or stored when a heating of the fluid by a certain or determinable temperature longer than a predetermined or predeterminable time needed and / or if the heating by the heat exchanger of a certain or determinable mass flow of the fluid below a predetermined or predeterminable Temperature difference remains.
Zeichnungdrawing
In den Figuren ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage zu sehen, sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Fehlerdiagnose, welches in der folgenden Beschreibung näher erläutert wird. Es zeigen In the figures, a schematic representation of a heating system according to the invention is to be seen, as well as a method according to the invention for fault diagnosis, which will be explained in more detail in the following description. Show it
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Das Ausführungsbeispiel in
Im zweiten Teilheizkreis
Bei dem Wärmeerzeuger
Im Ausführungsbeispiel in
Alternativ kann sich die Steuer- und/oder Regeleinheit
Zur Diagnose der Heizungsanlage
Die Zeit zur Erwärmung des Fluids durch den Wärmetauscher
Während der Wärmeübertragungskoeffizient und die Temperaturdifferenz während des Betriebs des Gasbrenners
Kern des Verfahrens ist die Ausgabe einer Meldung, wenn eine Erwärmung des Fluids um eine bestimmte oder bestimmbare Temperatur länger als eine vorbestimmte oder vorbestimmbare Zeit benötigt oder wenn die Erwärmung durch den Wärmetauscher
Das Verfahren ist prinzipiell auf beliebige Wärmetauscher anwendbar. Im Folgenden wird es anhand des Wärmetauschers
Zu Beginn des Verfahrens, in Schritt
In Schritt
In den Schritten
Für die Aufwärmzeit wird in Schritt
Für den Wärmeübertragungskoeffizienten als Indikator für eine verminderte Funktionstüchtigkeit des Wärmetauschers
Zu Schritt
Wird die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf des Wärmetauschers
Soll die Leistung der Pumpe
Alle Werte werden gespeichert und können vom Anwender abgerufen oder geändert werden. All values are stored and can be recalled or changed by the user.
In Schritt
Sobald der Wärmeerzeuger
In Schritt
Dabei wurde ΔT2 ≥ ΔT1 angenommen, damit die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz positiv ist. ΔT2 und ΔT1 sind folgendermaßen definiert: Am ersten Eintritt des Wärmetauschers
In Schritt
In Schritt
Trifft dies nicht zu (Schritt
Ergibt die Abfrage in Schritt
Selbstverständlich sind Mischformen denkbar, zum Beispiel, die Aufwärmzeit ist größer als der Schwellenwert
In Schritt
Ist dem nicht so, so beginnt das Verfahren wieder bei Schritt
Wurden nicht alle Modi gewählt, beispielsweise nur einer, so wird das Verfahren nach Schritt
Das Verfahren kann zwischenzeitlich unterbrochen oder vorzeitig beendet werden, um wieder in einem Schritt nach Wahl fortzusetzen, beispielsweise in einem der Schritte
Wird das Verfahren beispielsweise in Schritt
Wird beispielsweise von Schritt
Das Verfahren kann auch so programmiert werden, dass es nach einem gewählten Schritt zu einem anderen wählbaren Schritt automatisch wechselt. Es kann auch vollkommen abgestellt werden.The method may also be programmed to automatically switch to another selectable step after a selected step. It can also be turned off completely.
Ergibt in Schritt
So kann in Schritt
Der Wärmeerzeuger
In Schritt
Ist dem nicht so, so läuft das Verfahren bei Schritt
Nach erfolgter Wartung oder Reinigung, das heißt, die Abfrage in Schritt
Alle Werte, ob eingegeben, berechnet oder im Laufe des Verfahrens bestimmt, werden gespeichert und aufgezeichnet. Auch der Zeitpunkt ihrer Entstehung wird abgespeichert. Beispielsweise kann in Erfahrung gebracht werden, wie schnell hintereinander die Aufwärmzeit, der Wärmeübertragungskoeffizient oder die Temperaturdifferenz ihre entsprechenden Schwellenwerte
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2015
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3434983A1 (en) | 2017-07-25 | 2019-01-30 | Samson AG | Method for diagnosing a heat exchanger |
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Also Published As
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EP2908059B1 (en) | 2019-03-13 |
EP2908059A1 (en) | 2015-08-19 |
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