DE102015225896A1

DE102015225896A1 - heaters device

Info

Publication number: DE102015225896A1
Application number: DE102015225896.3A
Authority: DE
Inventors: Mark te Paske; Robbert de Bruin; Danny Leerkes; Sjoerd Reijke; Lean Smith
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-06-22
Also published as: BE1024418A1; BE1024418B1

Abstract

Die Erfindung geht aus von Heizgerätevorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (12), welche zu einer Steuerung- und/oder Regelung einer Luftzahl vorgesehen ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (12) dazu vorgesehen ist, bei der Steuerung- und/oder Regelung der Luftzahl zumindest einen Gasdichtekennwert zu berücksichtigen.The invention is based on heater device with a control and / or regulating unit (12), which is provided for a control and / or regulation of an air ratio. It is proposed that the control and / or regulating unit (12) is provided to take into account at least one gas density characteristic value in the control and / or regulation of the air ratio.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 196 18 573 C1 , der DE 196 27 857 A1 und/oder der EP 2 667 097 A1 , sind Heizgerätevorrichtungen mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, welche zu einer Steuerung- und/oder Regelung einer Luftzahl vorgesehen ist, bekannt.From the prior art, for example from the DE 196 18 573 C1 , of the DE 196 27 857 A1 and / or the EP 2 667 097 A1 , Heater devices are known with a control and / or regulating unit, which is provided for a control and / or regulation of an air number.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Heizgerätevorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, welche zu einer Steuerung- und/oder Regelung einer Luftzahl vorgesehen ist.The invention relates to a heater device with a control and / or regulating unit, which is provided for a control and / or regulation of an air ratio.

Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, bei der Steuerung- und/oder Regelung der Luftzahl zumindest einen Gasdichtekennwert zu berücksichtigen.It is proposed that the control and / or regulating unit is intended to take into account at least one gas density characteristic value in the control and / or regulation of the air ratio.

Unter einer „Heizgerätevorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Heizgeräts verstanden werden. Insbesondere kann die Heizgerätevorrichtung auch das gesamte Heizgerät und vorzugsweise den gesamten Durchlauferhitzer umfassen. Insbesondere kann die Heizgerätevorrichtung zumindest eine Heizeinheit, zumindest ein modulierbares und/oder schaltbaren Lüfter zur Zuführung einer Verbrennungsluft und/oder zumindest einen modulierbaren und/oder schaltbares Brennstoffregelventil zur Zuführung eines Brennstoffs umfassen. In diesem Zusammenhang soll unter einer „Heizeinheit“ insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, Energie, insbesondere Bioenergie und/oder vorzugsweise fossile Energie, insbesondere unmittelbar, in Wärme umzuwandeln und insbesondere einem Fluid, vorteilhaft Wasser, zuzuführen. Insbesondere umfasst die Heizeinheit zumindest ein Heizmodul, welches insbesondere dazu vorgesehen ist, ein Gemisch, insbesondere ein Gemisch aus einer Verbrennungsluft und einem Brennstoff, zu verbrennen, und vorteilhaft zumindest einen Wärmetauscher. Das Heizmodul ist vorteilhaft als Brenner, bevorzugt als Gasgebläsebrenner, ausgebildet. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.In this context, a "heater device" should be understood as meaning, in particular, at least one part, in particular a subassembly, of a heating device. In particular, the heater device may also comprise the entire heater and preferably the entire instantaneous water heater. In particular, the heater device may comprise at least one heating unit, at least one modulatable and / or switchable fan for supplying a combustion air and / or at least one modulatable and / or switchable fuel control valve for supplying a fuel. In this context, a "heating unit" should be understood to mean, in particular, a unit which is intended to convert energy, in particular bioenergy and / or preferably fossil energy, in particular directly, into heat and, in particular, to supply it to a fluid, advantageously water. In particular, the heating unit comprises at least one heating module, which is in particular provided to burn a mixture, in particular a mixture of a combustion air and a fuel, and advantageously at least one heat exchanger. The heating module is advantageously designed as a burner, preferably as a gas fan burner. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.

Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll ferner insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Recheneinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebs-, Steuer- und/oder Regelprogramm verstanden werden, welches insbesondere dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, zumindest ein Steuersignal zu einer Einstellung und/oder Verstellung eines Lüfters, insbesondere eines Lüfters für Verbrennungsluft, und/oder des Brennstoffregelventils für Brennstoff, bereitzustellen. Ferner ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, durch Einstellen und/oder Verstellen des Gebläses und/oder des Brennstoffregelventils eine Heizleistung, insbesondere eine angeforderte Heizleistung und/oder eine Soll-Heizleistung, bereitzustellen.A "control and / or regulating unit" should also be understood in particular to mean an electrical and / or electronic unit having at least one control electronics. A "control electronics" is understood in particular to mean a unit having a computing unit and a memory unit as well as an operating, control and / or regulating program stored in the memory unit, which is provided in particular for being executed by the computing unit. In particular, the control and / or regulating unit is provided to provide at least one control signal for setting and / or adjusting a fan, in particular a fan for combustion air, and / or the fuel control valve for fuel. Furthermore, the control and / or regulating unit is provided to provide a heating power, in particular a requested heating power and / or a desired heating power, by adjusting and / or adjusting the fan and / or the fuel control valve.

Unter einer „Luftzahl“ soll insbesondere ein, insbesondere von der Verbrennungsluft und/oder dem Brennstoff abhängiger, Faktor verstanden werden, welcher eine Güte der Verbrennung festlegt und/oder anhand dessen auf eine Güte der Verbrennung geschlossen werden kann. Insbesondere entspricht die Luftzahl einem Verhältnis von einer tatsächlich in dem Gemisch, insbesondere in dem Gemisch aus der Verbrennungsluft und dem Brennstoff, enthaltenen Menge an Verbrennungsluft zu einer stöchiometrisch erforderlichen Menge an Verbrennungsluft, die insbesondere für eine vollständige Verbrennung benötigt ist. Eine Luftzahl, welche den Wert 1 aufweist, entspricht dabei insbesondere einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis. Vorteilhaft entspricht die Luftzahl einer, insbesondere direkten und/oder indirekten, Steuer- und/oder Regelgröße. Zur Erreichung einer optimierten Verbrennung, insbesondere einer stabilen Heizflamme, einem minimalen Schadstoffausstoß und/oder einem maximalen Wirkungsgrad, liegt eine Soll-Luftzahl in einem leicht mageren Gemischbereich, insbesondere des Gemischs aus der Verbrennungsluft und dem Brennstoff, und insbesondere zwischen 1,15 und 1,45, vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,4 und besonders bevorzugt zwischen 1,25 und 1,35.An "air ratio" is to be understood in particular as a factor which depends in particular on the combustion air and / or the fuel and determines a quality of the combustion and / or on the basis of which a quality of the combustion can be deduced. In particular, the air ratio corresponds to a ratio of an amount of combustion air actually contained in the mixture, in particular in the mixture of the combustion air and the fuel to a stoichiometrically required amount of combustion air, which is particularly required for complete combustion. An air ratio which has the value 1 corresponds in particular to a stoichiometric combustion air ratio. Advantageously, the air ratio corresponds to a, in particular direct and / or indirect, control and / or controlled variable. In order to achieve optimized combustion, in particular a stable heating flame, a minimum pollutant emission and / or a maximum efficiency, a desired air ratio is in a slightly lean mixture range, in particular the mixture of the combustion air and the fuel, and in particular between 1.15 and 1 , 45, preferably between 1.2 and 1.4, and more preferably between 1.25 and 1.35.

Unter einem „Gasdichtekennwert“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Kennwert verstanden werden, welcher zumindest eine Information über eine Dichte eines gasförmigen Stoffs oder Stoffgemischs enthält. Insbesondere kann der Gasdichtekennwert zumindest eine Information enthalten, welche eine Dichte eines dem Brenner zugeführten Brenngases, einer dem Brenner zugeführten Verbrennungsluft, und/oder eines dem Brenner zugeführten Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs widerspiegelt. Eine Erfassung des zumindest einen Gasdichtekennwerts kann insbesondere mittels zumindest eines Sensors in einem dem Brenner zugeführten Gasstrom erfolgen. Eine Erfassung des Gasdichtekennwerts kann insbesondere in, insbesondere festen Zeitabständen und/oder vorzugsweise kontinuierlich erfolgen.In this context, a "gas density characteristic value" is to be understood as meaning in particular a characteristic value which contains at least information about a density of a gaseous substance or substance mixture. In particular, the gas density characteristic may include at least information reflecting a density of a fuel gas supplied to the burner, a combustion air supplied to the burner, and / or a fuel gas combustion air mixture supplied to the burner. A detection of the at least one gas density characteristic value can in particular be effected by means of at least one sensor in a gas flow supplied to the burner. A capture of the Gas density characteristic can be carried out in particular, in particular fixed time intervals and / or preferably continuously.

Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße Heizgerätevorrichtung mit vorteilhaften Betriebseigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere können durch eine Berücksichtigung eines Gasdichtekennwerts bei einer Steuerung- und/oder Regelung einer Luftzahl Schwankungen durch Veränderungen einer Dichte eines Brenngases, einer Verbrennungsluft und/oder eines Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs vorteilhaft kompensiert werden. Des Weiteren kann vorteilhaft eine optimierte Verbrennung mit einer stabilen Heizflamme, einem minimalen Schadstoffausstoß und/oder einem maximalen Wirkungsgrad, sichergestellt werden, wodurch insbesondere eine Betriebssicherheit erhöht werden kann.By such a configuration, a generic heater device can be provided with advantageous operating characteristics. In particular, by taking into account a gas density characteristic value in a control and / or regulation of an air number, fluctuations due to changes in a density of a fuel gas, a combustion air and / or a fuel gas combustion air mixture can be advantageously compensated. Furthermore, an optimized combustion with a stable heating flame, a minimum emission of pollutants and / or a maximum efficiency can advantageously be ensured, whereby in particular an operational safety can be increased.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Gasdichtekennwert zumindest eine Gastemperatur ist. Unter einer „Gastemperatur“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Temperatur eines dem Brenner zugeführten Brenngases, einer dem Brenner zugeführten Verbrennungsluft und/oder eines dem Brenner zugeführten Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs verstanden werden. Vorzugsweise weist die Heizgerätevorrichtung eine Temperatursensoreinheit auf, welche dazu vorgesehen ist, zumindest eine Gastemperatur zu erfassen und der Steuer- und/oder Regeleinheit bereitzustellen. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, anhand der Gastemperatur auf eine Gasdichte, insbesondere auf eine Dichte des Brenngases, der Verbrennungsluft und/oder des Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs zu schließen und/oder anhand der Gastemperatur eine Gasdichte, insbesondere eine Dichte des Brenngases, der Verbrennungsluft und/oder des Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs zu ermitteln und/oder zu berechnen. Hierdurch kann eine insbesondere messtechnisch vorteilhaft einfache Erfassung eines Gasdichtekennwerts erfolgen.In a preferred embodiment of the invention, it is proposed that the gas density characteristic be at least one gas temperature. In this context, a "gas temperature" is to be understood as meaning, in particular, a temperature of a fuel gas supplied to the burner, a combustion air supplied to the burner, and / or a fuel gas combustion air mixture supplied to the burner. Preferably, the heater device has a temperature sensor unit, which is provided to detect at least one gas temperature and to provide the control and / or regulating unit. In particular, the control and / or regulating unit is provided to close on the basis of the gas temperature to a gas density, in particular to a density of the fuel gas, the combustion air and / or the combustion gas combustion air mixture and / or based on the gas temperature, a gas density, in particular a Density of the fuel gas, the combustion air and / or the fuel gas combustion air mixture to determine and / or to calculate. As a result, an especially metrologically advantageously simple detection of a gas density characteristic value can take place.

Insbesondere kann die Temperatursensoreinheit dazu vorgesehen sein, eine Temperatur eines Brenngases, einer Verbrennungsluft und/oder eines Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs zu erfassen und der Steuer- und/oder Regeleinheit bereitzustellen. Vorzugsweise ist die Temperatursensoreinheit dazu vorgesehen, eine Temperatur einer Verbrennungsluft zu erfassen und der Steuer- und/oder Regeleinheit bereitzustellen. Da die Verbrennungsluft gegenüber dem Brenngas größere temperaturbedingte Dichteschwankungen aufweist und eine Messung der Verbrennungslufttemperatur messtechnisch vorteilhaft einfach erfolgen kann, kann durch die Erfassung der Temperatur der Verbrennungsluft vorteilhaft einfach ein relevanter Gasdichtekennwert erfasst werden.In particular, the temperature sensor unit may be provided to detect a temperature of a fuel gas, a combustion air and / or a fuel gas combustion air mixture and to provide the control and / or regulating unit. Preferably, the temperature sensor unit is provided to detect a temperature of a combustion air and to provide the control and / or regulating unit. Since the combustion air relative to the fuel gas has greater temperature-related density variations and a measurement of the combustion air temperature can be carried out advantageously simple metrology, can be detected by detecting the temperature of the combustion air advantageous simply a relevant gas density characteristic.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Heizgerätevorrichtung zumindest eine Ionisationssonde, welche dazu vorgesehen ist, einen Ionisationsstrom innerhalb zumindest einer Verbrennungsflamme zu erfassen. Insbesondere ist der Ionisationsstrom mit der Luftzahl korreliert. Insbesondere ist die Ionisationssonde dazu vorgesehen, der Steuer- und/oder Regeleinheit den Ionisationsstromwert bereitzustellen. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, anhand des Ionisationsstromwerts die Luftzahl zu ermitteln. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache und/oder zuverlässige Ermittlung der Luftzahl ermöglicht werden.Furthermore, it is proposed that the heater device at least one ionization probe, which is intended to detect an ionization current within at least one combustion flame. In particular, the ionization current is correlated with the air ratio. In particular, the ionization probe is provided to provide the ionization current value to the control and / or regulating unit. In particular, the control and / or regulating unit is provided to determine the air ratio based on the Ionisationsstromwerts. In this way, an advantageous simple and / or reliable determination of the air ratio can be made possible.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest dazu vorgesehen ist, anhand zumindest einer Lüfterdrehzahl und dem Gasdichtekennwert eine Ist-Heizleistung zu ermitteln. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, aus einer aufgrund der Lüfterdrehzahl angenommen Heizleitung unter Berücksichtigung des Gasdichtekennwerts eine reale Ist-Heizleitung zu ermitteln. Ferner ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, die Luftzahl auf Grundlage der der realen Ist-Heizleitung zu steuern und/oder zu regeln. Hierdurch können Abweichungen zwischen einer angenommenen Heizleitung und einer Ist-Heizleitung vorteilhaft kompensiert werden.In a further embodiment of the invention, it is proposed that the control and / or regulating unit is at least provided to determine an actual heating power based on at least one fan speed and the gas density characteristic value. In particular, the control and / or regulating unit is provided to determine a real actual heating line from a heating line assumed on the basis of the fan speed, taking into account the gas density characteristic value. Furthermore, the control and / or regulating unit is provided to control and / or regulate the air ratio on the basis of the real actual heating line. As a result, deviations between an assumed heating cable and an actual heating cable can be advantageously compensated.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem Gasdichtekennwert zumindest eine Ionisationskennlinie zu verändern. Unter einer „Ionisationskennlinie“ soll insbesondere eine Kennlinie verstanden werden, welche einen Ionisationsstrom gegen eine Heizleitung abbildet. Vorteilhaft ist dabei der Ionisationsstrom über die Heizleistung abgebildet. Insbesondere variiert der Ionisationsstrom mit der Heizleistung. Der Ionisationsstrom variiert ferner insbesondere mit dem Gasdichtekennwert. Unter einer „Kennlinie“ soll ferner insbesondere zumindest eine Referenzkurve und/oder eine Referenztabelle mit Kennlinienwerten, insbesondere Referenzwerten, verstanden werden. Insbesondere bildet die Kennlinie einen Kennlinienwert gegen einen weiteren Kennlinienwert ab. Vorteilhaft ist die Kennlinie als Wertetabelle in der Speichereinheit hinterlegt. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann insbesondere dazu vorgesehen sein, die Ionisationskennlinie in Abhängigkeit des Gasdichtekennwerts zu verschieben, neu zu berechnen und/oder vollständig neu zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Mehrzahl von Ionisationskennlinien für verschiedene Gasdichtekennwerte in der Speichereinheit hinterlegt sein, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit des Gasdichtekennwerts die entsprechende Ionisationskennlinie auszuwählen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Korrektur der Ionisationskennlinie in Abhängigkeit von dem Gasdichtekennwert erfolgen.It is also proposed that the control and / or regulating unit is at least provided to change at least one ionization characteristic as a function of the gas density characteristic value. An "ionization characteristic" is to be understood in particular as a characteristic curve which maps an ionization current against a heating cable. Advantageously, the ionization current is shown on the heating power. In particular, the ionization current varies with the heating power. The ionization current also varies in particular with the gas density characteristic value. In addition, a "characteristic curve" is to be understood as meaning, in particular, at least one reference curve and / or a reference table having characteristic values, in particular reference values. In particular, the characteristic curve maps a characteristic value against a further characteristic value. Advantageously, the characteristic is stored as a value table in the memory unit. The control and / or regulating unit can be provided, in particular, for shifting, recalculating and / or completely redetermining the ionization characteristic as a function of the gas density characteristic value. Alternatively or additionally, a plurality of ionization characteristics for different gas density parameters may be stored in the memory unit, wherein the control and / or regulating unit is provided depending on the Gas density characteristic value to select the corresponding ionisation characteristic. As a result, it is advantageously possible to correct the ionization characteristic as a function of the gas density characteristic value.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem Gasdichtekennwert zumindest eine Lüfterdrehzahl zu verändern. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, die Lüfterdrehzahl derart zu verändern, dass eine Ist-Heizleitung an eine erwartete Heizleitung angepasst wird. Hierdurch können Abweichungen zwischen einer angenommenen Heizleitung und einer Ist-Heizleitung vorteilhaft kompensiert werden.In a further embodiment of the invention it is proposed that the control and / or regulating unit is at least provided to change at least one fan speed as a function of the gas density characteristic value. In particular, the control and / or regulating unit is provided to change the fan speed in such a way that an actual heating cable is adapted to an expected heating cable. As a result, deviations between an assumed heating cable and an actual heating cable can be advantageously compensated.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem Gasdichtekennwert zumindest eine Brenngasventilstellung zu verändern. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, die Brenngasventilstellung derart zu verändern, dass eine Ist-Heizleitung an eine erwartete Heizleitung angepasst wird. Hierdurch können Abweichungen zwischen einer angenommenen Heizleitung und einer Ist-Heizleitung vorteilhaft kompensiert werden.In a further embodiment of the invention, it is proposed that the control and / or regulating unit is at least provided to change at least one fuel gas valve position as a function of the gas density characteristic value. In particular, the control and / or regulating unit is provided to change the fuel gas valve position such that an actual heating cable is adapted to an expected heating cable. As a result, deviations between an assumed heating cable and an actual heating cable can be advantageously compensated.

Zudem wird ein Heizgerät, insbesondere ein Gasgebläsebrenner, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Heizgerätevorrichtung vorgeschlagen. Hierdurch kann ein Heizgerät mit einer vorteilhaft optimierten Verbrennung mit einer stabilen Heizflamme, einem minimalen Schadstoffausstoß und/oder einem maximalen Wirkungsgrad, bereitgestellt werden.In addition, a heater, in particular a gas fan burner, proposed with at least one heater device according to the invention. In this way, a heater with an advantageously optimized combustion with a stable heating flame, a minimum pollutant emissions and / or maximum efficiency can be provided.

Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betrieb einer Heizgerätevorrichtung, bei welchem bei einer Steuerung- und/oder Regelung einer Luftzahl zumindest ein Gasdichtekennwert berücksichtigt wird. Hierdurch können bei einer Steuerungund/oder Regelung einer Luftzahl Schwankungen durch Veränderungen einer Dichte eines Brenngases, einer Verbrennungsluft und/oder eines Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs vorteilhaft kompensiert werden. Des Weiteren kann vorteilhaft eine optimierte Verbrennung mit einer stabilen Heizflamme, einem minimalen Schadstoffausstoß und/oder einem maximalen Wirkungsgrad, sichergestellt werden, wodurch insbesondere eine Betriebssicherheit erhöht werden kann.Furthermore, a method for operating a heater device, in which at least one gas density characteristic value is taken into account in a control and / or regulation of an air ratio. As a result, fluctuations in a control and / or regulation of an air number can be advantageously compensated for by changes in a density of a fuel gas, a combustion air and / or a fuel gas combustion air mixture. Furthermore, an optimized combustion with a stable heating flame, a minimum emission of pollutants and / or a maximum efficiency can advantageously be ensured, whereby in particular an operational safety can be increased.

Die erfindungsgemäße Heizgerätevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Heizgerätevorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.The heater device according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, in order to fulfill a mode of operation described herein, the heater device according to the invention may have a number deviating from a number of individual elements, components and units specified herein.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:Show it:

1 ein Heizgerät in einer schematischen Darstellung, 1 a heater in a schematic representation,

2 in einem Diagramm einen Zusammenhang zwischen einer Lüfterdrehzahl und einer Heizleistung des Heizgeräts und 2 in a diagram, a relationship between a fan speed and a heating power of the heater and

3 in einem Diagramm Verläufe des Ionisationsstroms in Abhängigkeit von einer Verbrennungsluftdichte. 3 in a diagram, curves of the ionization current as a function of a combustion air density.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt ein Heizgerät 26 in einer schematischen Darstellung. Das Heizgerät 26 ist beispielhaft als Gasgebläsebrenner ausgebildet. Das Heizgerät 26 weist einen drehzahlvariablen Lüfter 22 für eine Verbrennungsluft 16 auf. Der Lüfter 22 ist dazu vorgesehen, einen Verbrennungsluftstrom zu fördern und/oder zu regulieren. Zudem weist das Heizgerät 26 ein durchsatzvariables und elektronisches Brenngasventil 24 für ein Brenngas 28 auf. Das Brenngasventil 24 ist dazu vorgesehen, einen Brenngasstrom zu fördern und/oder zu regulieren. Darüber hinaus umfasst das Heizgerät 26 eine Heizeinheit 30. Die Heizeinheit 30 ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand ein Brenngas-Verbrennungsluft-Gemisch 32 unter Erzeugung einer Verbrennungsflamme 20 zu verbrennen. 1 shows a heater 26 in a schematic representation. The heater 26 is exemplified as Gasgebläsebrenner. The heater 26 has a variable speed fan 22 for a combustion air 16 on. The fan 22 is intended to promote and / or regulate a combustion air flow. In addition, the heater has 26 a variable rate and electronic fuel gas valve 24 for a fuel gas 28 on. The fuel gas valve 24 is intended to promote and / or regulate a fuel gas flow. In addition, the heater includes 26 a heating unit 30 , The heating unit 30 is intended, in at least one operating state, a fuel gas combustion air mixture 32 producing a combustion flame 20 to burn.

Ferner weist das Heizgerät 26 eine Heizgerätevorrichtung 10 mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit 12 auf, welche zu einer Steuerung- und/oder Regelung einer Luftzahl vorgesehen ist. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 ist dazu vorgesehen, bei der Steuerung- und/oder Regelung der Luftzahl zumindest einen Gasdichtekennwert zu berücksichtigen. Der Gasdichtekennwert ist zumindest eine Gastemperatur. Die Heizgerätevorrichtung 10 weist eine Temperatursensoreinheit 14 auf, welche dazu vorgesehen ist, zumindest eine Gastemperatur zu erfassen und der Steuer- und/oder Regeleinheit 12 bereitzustellen. Die Temperatursensoreinheit 14 ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine Temperatur der Verbrennungsluft 16 zu erfassen und der Steuer- und/oder Regeleinheit 12 bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatursensoreinheit 14 dazu vorgesehen sein, eine Temperatur des Brenngases 28 und/oder des Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs 32 zu erfassen und der Steuer- und/oder Regeleinheit 12 bereitzustellen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 ist dazu vorgesehen anhand der erfassten Temperatur auf eine Gasdichte, vorzugsweise auf eine Dichte der Verbrennungsluft 16, alternativ oder zusätzlich auf eine Dichte des Brenngases 28 und/oder des Brenngas-Verbrennungsluft-Gemischs 32, zu schließen. Des Weiteren weist die Heizgerätevorrichtung 10 eine Ionisationssonde 18 auf, welche dazu vorgesehen ist, einen Ionisationsstrom 48 innerhalb der Verbrennungsflamme 20 zu erfassen und der Steuer- und/oder Regeleinheit 12 einen Ionisationsstromwert bereitzustellen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 ist dazu vorgesehen, anhand des Ionisationsstromwerts die Luftzahl zu bestimmen. Further, the heater has 26 a heater device 10 with a control and / or regulating unit 12 on, which is provided for a control and / or regulation of an air ratio. The control and / or regulating unit 12 is intended to take into account at least one gas density parameter in the control and / or regulation of the air ratio. The gas density characteristic is at least one gas temperature. The heater device 10 has a temperature sensor unit 14 which is intended to detect at least one gas temperature and the control and / or regulating unit 12 provide. The temperature sensor unit 14 is preferably intended to a temperature of the combustion air 16 to capture and the control unit 12 provide. Alternatively or additionally, the temperature sensor unit 14 be provided to a temperature of the fuel gas 28 and / or the fuel gas combustion air mixture 32 to capture and the control unit 12 provide. The control and / or regulating unit 12 is provided on the basis of the detected temperature to a gas density, preferably to a density of the combustion air 16 , alternatively or additionally, to a density of the fuel gas 28 and / or the fuel gas combustion air mixture 32 , close. Furthermore, the heater device 10 an ionization probe 18 which is intended to an ionization 48 inside the combustion flame 20 to capture and the control unit 12 to provide an ionization current value. The control and / or regulating unit 12 is intended to determine the air ratio based on the ionization current value.

2 zeigt in einem Diagramm einen Zusammenhang zwischen einer Lüfterdrehzahl 34 des Lüfters 22 und einer Heizleistung 36 des Heizgeräts 26. Die Lüfterdrehzahl 34 ist auf einer Abszissenachse 40 in Umdrehungen pro Minute dargestellt. Auf einer Ordinatenachse 38 ist die Heizleistung 36 in kW dargestellt. In dem Diagramm sind drei Kurven 42, 44, 46 dargestellt, aus welchen der Einfluss der Dichte bzw. der Temperatur der Verbrennungsluft 16 auf die Heizleistung 36 und die Luftzahl hervorgeht. Eine erste Kurve 42 zeigt den Zusammenhang zwischen der Lüfterdrehzahl 34 und einer Heizleistung 36 bei einer nominalen Tem 2 shows a diagram of a relationship between a fan speed 34 of the fan 22 and a heating power 36 of the heater 26 , The fan speed 34 is on an axis of abscissa 40 shown in revolutions per minute. On an ordinate axis 38 is the heating power 36 in kW. In the diagram are three curves 42 . 44 . 46 represented, from which the influence of the density or the temperature of the combustion air 16 on the heating power 36 and the air number comes out. A first turn 42 shows the relationship between the fan speed 34 and a heating power 36 at a nominal temperature

peratur der Verbrennungsluft 16, wobei sich eine Luftzahl von 1,3 ergibt. Eine zweite Kurve 44 zeigt den Zusammenhang zwischen der Lüfterdrehzahl 34 und einer Heizleistung 36 bei einer gegenüber der nominalen Temperatur reduzierten Temperatur der Verbrennungsluft 16. Durch die reduzierte Temperatur ergibt sich eine höhere Dichte der Verbrennungsluft 16 und somit ein höherer Sauerstoffgehalt pro Volumeneinheit. Dies führt bei gleicher Lüfterdrehzahl 34 zu einer höheren Heizleistung 36 und zu einer Absenkung der Luftzahl auf beispielsweise 1,1. Eine dritte Kurve 46 zeigt den Zusammenhang zwischen der Lüfterdrehzahl 34 und einer Heizleistung 36 bei einer gegenüber der nominalen Temperatur erhöhten Temperatur der Verbrennungsluft 16. Durch die erhöhte Temperatur ergibt sich eine geringere Dichte der Verbrennungsluft 16 und somit ein geringerer Sauerstoffgehalt pro Volumeneinheit. Dies führt bei gleicher Lüfterdrehzahl 34 zu einer geringeren Heizleistung 36 und zu Anhebung der Luftzahl auf beispielsweise 1,5. Es ergibt sich somit eine Abweichung zwischen der aufgrund der Lüfterdrehzahl 34 erwarteten Heizleitung und der tatsächlichen Ist-Heizleitung 36. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 ist zumindest dazu vorgesehen, anhand der Lüfterdrehzahl 34 und dem Gasdichtekennwert die tatsächliche Ist- Heizleistung 36 zu ermitteln und die Luftzahl entsprechend der tatsächlichen Ist-Heizleistung 36 zu steuern und/oder zu regeln.temperature of the combustion air 16 , which gives an air ratio of 1.3. A second turn 44 shows the relationship between the fan speed 34 and a heating power 36 at a relation to the nominal temperature reduced temperature of the combustion air 16 , The reduced temperature results in a higher density of the combustion air 16 and thus a higher oxygen content per unit volume. This leads at the same fan speed 34 to a higher heat output 36 and to a reduction of the air ratio to, for example, 1.1. A third turn 46 shows the relationship between the fan speed 34 and a heating power 36 at a temperature higher than the nominal temperature of the combustion air 16 , The increased temperature results in a lower density of the combustion air 16 and thus a lower oxygen content per unit volume. This leads at the same fan speed 34 to a lower heating power 36 and to raise the air ratio to, for example, 1.5. This results in a deviation between the due to the fan speed 34 expected heating cable and the actual actual heating cable 36 , The control and / or regulating unit 12 is at least intended, based on the fan speed 34 and the gas density characteristic value the actual actual heating power 36 to determine and the air ratio according to the actual actual heating capacity 36 to control and / or to regulate.

3 zeigt drei beispielhafte Ionisationskennlinien 52, 54, 56 in Abhängigkeit von der Heizleistung 36. Eine erste Ionisationskennlinie 52 zeigt den Verlauf des Ionisationsstroms 48 bei nominaler Verbrennungslufttemperatur. Eine zweite Ionisationskennlinie 54 zeigt den Verlauf des Ionisationsstroms 48 bei einer reduzierten Verbrennungslufttemperatur. Eine dritte Ionisationskennlinie 56 zeigt den Verlauf des Ionisationsstroms 48 bei einer erhöhten Verbrennungslufttemperatur. Der Ionisationsstrom 48 variiert mit der Heizleistung 36. Auffällig ist, dass der Ionisationsstrom 48 bei konstanter Luftzahl (z.B. λ_c = 1,3) in einem Bereich 50 kleiner Heizleistungen 36 deutlich an Intensität abnimmt. In dem Bereich 50 kleiner Heizleistungen 36 verliert der Ionisationsstrom 48 seine eindeutige Zuordnung zur Luftzahl. Insbesondere in dem Bereich 50 kleiner Heizleistungen 36 kann es aufgrund der Abweichungen zwischen einer aufgrund der Lüfterdrehzahl 34 erwarteten Heizleistung und einer tatsächlichen Ist-Heizleistung 36 zu einer fehlerhaften Steuerung- und/oder Regelung der Luftzahl kommen. 3 shows three exemplary ionization characteristics 52 . 54 . 56 depending on the heating power 36 , A first ionization characteristic 52 shows the course of the ionization current 48 at nominal combustion air temperature. A second ionization characteristic 54 shows the course of the ionization current 48 at a reduced combustion air temperature. A third ionization characteristic 56 shows the course of the ionization current 48 at an increased combustion air temperature. The ionization current 48 varies with the heating power 36 , It is noticeable that the ionization current 48 at a constant air ratio (eg λ _c = 1.3) in one range 50 small heat outputs 36 clearly decreases in intensity. In that area 50 small heat outputs 36 loses the ionization current 48 its unique assignment to the air ratio. Especially in the field 50 small heat outputs 36 It may be due to the differences between a due to the fan speed 34 expected heating capacity and actual actual heating capacity 36 come to a faulty control and / or regulation of the air ratio.

Die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von dem Gasdichtekennwert die Ionisationskennlinie 52, 54, 56 zu verändern. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 dazu vorgesehen, die dem mit der aktuellen Temperatur der Verbrennungsluft 16 korrelierten Gasdichtekennwert entsprechende Ionisationskennlinie 52, 54, 56 auszuwählen. Insbesondere aufgrund einer Änderung der Ionisationskennlinie 52, 54, 56 ist die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 dazu vorgesehen, in Abhängigkeit des Gasdichtekennwerts die Lüfterdrehzahl 34 und/oder eine Brenngasventilstellung zu verändern.The control and / or regulating unit 12 is intended, depending on the gas density characteristic, the ionization curve 52 . 54 . 56 to change. In particular, the control and / or regulating unit 12 provided that with the current temperature of the combustion air 16 correlated gas density characteristic corresponding ionization characteristic 52 . 54 . 56 select. In particular due to a change in the ionization characteristic 52 . 54 . 56 is the control and / or regulating unit 12 provided, depending on the gas density characteristic, the fan speed 34 and / or to change a fuel gas valve position.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19618573 C1 [0001]
DE 19627857 A1 [0001]
EP 2667097 A1 [0001]

Claims

Heater device with a control and / or regulating unit ( 12 ), which is provided for a control and / or regulation of an air ratio, characterized in that the control and / or regulating unit ( 12 ) is provided to take into account at least one gas density characteristic in the control and / or regulation of the air ratio.

Heater device according to claim 1, characterized in that the gas density characteristic is at least one gas temperature.

Heater device according to claim 1 or 2, characterized by a temperature sensor unit ( 14 ), which is intended to detect at least one gas temperature and the control and / or regulating unit ( 12 ).

Heater device according to claim 3, characterized in that the temperature sensor unit ( 14 ) is provided, a temperature of a combustion air ( 16 ) and the control and / or regulating unit ( 12 ).

Heater device according to one of the preceding claims, characterized by at least one ionization probe ( 18 ), which is intended to provide an ionization current ( 48 ) within at least one combustion flame ( 20 ) capture.

Heater device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating unit ( 12 ) is provided at least to at least one fan speed ( 34 ) and the gas density characteristic an actual heating power ( 36 ) to investigate.

Heater device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating unit ( 12 ) is provided at least in dependence on the gas density characteristic at least one ionization characteristic ( 52 . 54 . 56 ) to change.

Heater device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating unit ( 12 ) is provided at least in dependence on the gas density characteristic at least one fan speed ( 34 ) to change.

Heater device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating unit ( 12 ) is at least provided to change depending on the gas density characteristic at least one fuel gas valve position.

Heater, in particular gas blower burner, with at least one heater device ( 10 ) according to any one of the preceding claims.

Method for operating a heater device ( 10 ) in particular according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one gas density characteristic value is taken into account in a control and / or regulation of an air ratio.