DE102021128479A1

DE102021128479A1 - Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, Computerprogramm, Speichermedium, Regel- und Steuergerät, Heizgerät und Verwendung einer erfassten Temperatur

Info

Publication number: DE102021128479A1
Application number: DE102021128479.1A
Authority: DE
Inventors: Marco Hahn; Michael Paul; Tim Nettingsmeier; Bodo Oerder; Jochen Grabe; Andreas Reinert; Klaus Richter
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2023-05-04
Also published as: EP4174377A1

Abstract

Das vorgeschlagene Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (1), aufweisend eine erste Vorrichtung zur Flammenerkennung (4), umfasst zumindest die folgenden Schritte:a) Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung (4),b) Erfassen mindestens einer Temperatur der Flamme (3) des Heizgerätes (1),c) Betreiben des Heizgerätes (1) mittels einer Flammenerkennung unter Einbeziehung der in Schritt b) erfassten mindestens einen Temperatur. Das Verfahren dient zum Betreiben eines Heizgerätes (1), insbesondere zur Gewährleistung eines (Notlauf-) Betriebes des Heizgerätes (1) im Falle eines Ausfalls einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung (4) (eines ersten Flammenerkennungssystems). Die hier angegebene Lösung beschreibt insbesondere eine besonders einfache und sichere Möglichkeit zur Gewährleistung eines (Notlauf-) Betriebes eines Heizgerätes (1) bei Ausfall einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Speichermedium, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und eine Verwendung einer erfassten Temperatur.
Gasbefeuerte Heizgeräte weisen in der Regel, häufig aufgrund von gesetzlichen Vorgaben, eine Vorrichtung zur Flammenerkennung auf, die verhindert, dass unverbranntes Brenngas-Luftgemisch im Brennraum des Heizgerätes austreten kann. Die Flammenerkennung ermöglicht ein Unterbrechen der Gaszufuhr des Heizgerätes, sobald die Vorrichtung zur Flammenerkennung keine Flamme mehr erkennen kann und so ein besonders sicheres Betreiben des Heizgerätes.
Bei Heizgeräten eingerichtet zur Verbrennung von Kohlenwasserstoffen kommt häufig eine Flammenerkennung basierend auf einem erfassten lonisationsstrom der Flamme des Heizgerätes zum Einsatz. Durch eine Erfassung der bei der Verbrennung freigesetzten Ladungsträger ermöglicht diese Lösung eine sichere und zuverlässige Flammenerkennung.
Bei wasserstoffbetriebenen Heizgeräten ist eine Flammenerkennung basierend auf der Erfassung eines lonisationsstromes der Flamme, insbesondere bei geringer Leistung des Heizgerätes, nicht möglich, da eine Wasserstofflamme erheblich weniger Ladungsträger freisetzt als eine Flamme bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen (zum Beispiel Erdgas).
Daher kommt bei wasserstoffbetriebenen Heizgeräten häufig eine Flammenerkennung basierend auf UV-Licht zum Einsatz, wobei ein Sensor für ultraviolettes Licht auf die Flamme gerichtet sein kann. Bei Ausfall oder einer Verschmutzung des UV-Sensors, beispielsweise aufgrund von Ablagerung von Verbrennungsprodukten, kann nachteilig eine Flammenerkennung nicht zuverlässig gewährleistet und der Betriebsbereich muss verkleinert oder der Betrieb des Heizgerätes muss sogar unterbrochen werden.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Flammenerkennung (Flammenüberwachung) eines Heizgerätes vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll das Verfahren einen sicheren Betrieb des Heizgerätes auch nach Ausfall einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung ermöglichen.
Zudem soll eine Einrichtung eines Heizgerätes zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens dessen Komplexität nicht oder nur unwesentlich erhöhen und das Verfahren mit einfachen Mitteln durchführbar sein.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Hierzu trägt ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, aufweisend eine erste Vorrichtung zur Flammenerkennung, bei, umfassend zumindest die folgenden Schritte:

a) Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung,
b) Erfassen mindestens einer Temperatur der Flamme des Heizgerätes,
c) Betreiben des Heizgerätes mittels einer Flammenerkennung unter Einbeziehung der in Schritt b) erfassten mindestens einen Temperatur.

Die Schritte a), b) und c) werden bei einem regulären Verfahrensablauf in der Regel zumindest einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Es ist auch möglich, den Schritt b) permanent oder zeitlich beabstandet, beispielsweise mit einer Abtastrate, durchzuführen.
Das Verfahren dient zum Betreiben eines Heizgerätes, insbesondere zur Bereitstellung einer Flammenerkennung für einen (Notlauf-) Betrieb des Heizgerätes im Falle eines Ausfalls einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung (eines ersten Flammenerkennungssystems). Das Verfahren kann auch für eine Regelung des Verbrennungsprozesses im Rahmen des Notlaufbetriebes genutzt werden, insbesondere zur Regelung der Anteile Brenngas und Verbrennungsluft des dem Brenner des Heizgerätes zuzuführenden Massestromes Verbrennungsgemisch.
Die hier angegebene Lösung beschreibt insbesondere eine besonders einfache und sichere Möglichkeit zur Gewährleistung eines (Notlauf-) Betriebes eines Heizgerätes bei Ausfall eines ersten Flammenerkennungssystems.
Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät, welches dazu eingerichtet ist, einen gasförmigen Brennstoff, wie Erdgas oder insbesondere Wasserstoff, unter Zufuhr von Umgebungsluft zu verbrennen. Dabei entstehende Wärme kann beispielsweise auf einen Heizkreislauf übertragen oder eine Warmwasserversorgung bereitstellen. Das Heizgerät weist in der Regel zumindest einen Brenner und eine Fördereinrichtung auf, die ein Gemisch von Brennstoff (Gas) und Verbrennungsluft durch einen Gemischkanal des Heizgerätes zum Brenner fördert. Im Anschluss können die Verbrennungsprodukte durch einen Abgaskanal des Heizgerätes zu einer Abgasanlage geführt werden.
Das Heizgerät ist insbesondere mit reinem Wasserstoff oder einem Brenngas mit mehr als 90 % [Prozent] Wasserstoffanteil, vorzugsweise mehr als 97 %, betreibbar.
Eine erste Vorrichtung zur Flammenerkennung kann insbesondere auf einer Erfassung und Auswertung der von der Flamme emittierten UV(Ultraviolett)-Strahlung basieren. Hierzu kann die Vorrichtung zur Flammenerkennung einen Sensor für UV-Strahlung umfassen, der in Richtung eines Brenners des Heizgerätes bzw. einer dort entstehenden Flamme ausgerichtet sein kann. Eine Nutzung eines Flammenerkennungssystems basierend auf UV-Strahlung kann insbesondere bei wasserstoffbetriebenen Heizgeräten sinnvoll erscheinen. So entstehen bei der Verbrennung von Wasserstoff nur wenige freie Ladungsträger, die den Einsatz eines Flammenerkennungssystems basierend auf der Erfassung eines lonisationsstromes erschweren.
Eine erste Vorrichtung zur Flammenerkennung kann alternativ oder kumulativ mittels mindestens einen Infrarot-Flacker-Detektor, eine akustische Flammenerkennung und/oder eine HighVoltage-lonisation erfolgen
Gemäß Schritt a) erfolgt das Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung. Das Erkennen eines Ausfalls der Vorrichtung zur Flammenerkennung kann beispielsweise mittels eines Vergleichs mit gespeicherten Referenzwerten beim Betrieb des Heizgerätes an definierten Betriebspunkten erfolgen, um die erste Vorrichtung zur Flammenerkennung zu verifizieren.
Alternativ oder kumulativ kann ein Ausfall der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung auch beim Gerätestart festgestellt werden, in dem nach einem Zündvorgang des Heizgerätes kein oder nur ein unplausibles Signal der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung erfasst werden kann. Hierfür zwei Beispiele:

1) Sollte eine Flamme erkannt werden, obwohl das Brenngas-Ventil geschlossen ist, ist die erste Vorrichtung zur Flammenerkennung unplausibel.
2) Eine Elektrische Erkennung von Kurschluss oder Kabelbruch am Sensor der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung kann auch zum Ergebnis führen, dass die erste Vorrichtung zur Flammenerkennung als unplausibel eingestuft wird.

Sofern die erste Vorrichtung zur Flammenerkennung einen UV-Sensor zur Erfassung von UV-Strahlung einer Flamme des Heizgerätes umfasst, kann ein Ausfall der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung durch einen Ausfall des UV-Sensors oder auch einer Verschmutzung desselben hervorgerufen werden. Eine Verschmutzung des UV-Sensors hätte einen Sensordrift zur Folge, der eine Nutzung des Signals des UV-Sensors zur Steuerung des Heizgerätes unbrauchbar machen kann. Ein Sensordrift kann durch eine Signalbewertung des Sensorsignals erkannt werden, insbesondere durch Einbeziehung und einen Vergleich mit weiteren Betriebsparameter des Heizgerätes, die einen Rückschluss auf das zu erwartende Sensorsignal ermöglichen.
Das Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung gemäß Schritt a) kann vor Inbetriebnahme des Heizgerätes oder auch während des Betriebes erfolgen. Insbesondere kann für ein Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung ein erfasster lonisationsstrom der Flamme des Heizgerätes herangezogen werden. Insofern kann es sinnvoll erscheinen, den Schritt b) des hier vorgestellten Verfahrens permanent oder in regelmäßigen Abständen durchzuführen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann für das Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung gemäß Schritt a) mindestens ein Betriebsparameter des Heizgerätes herangezogen werden. Vorteilhaft liegen verschiedene Betriebsparameter des Heizgerätes bei einer Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens auf einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes bereits vor. Die Betriebsparameter können beispielsweise eine Vorlauf- und/oder Rücklauftemperatur der Heizungsanlage und/ oder Betriebsparameter, die einen Rückschluss auf den dem Brenner zugeführten Massenstrom von Verbrennungsgas und Verbrennungsluft erlauben, sein. Der Vergleich der Betriebsparameter mit einem erfassten Signal der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung kann, insbesondere bei einer Betrachtung über einen längeren Zeitraum, eine Feststellung eines Sensordrifts zu ermöglichen und damit gleichfalls ein Ausfall einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung gemäß Schritt a) erkannt werden.
Gemäß Schritt b) erfolgt das Erfassen mindestens einer Temperatur der Flamme des Heizgerätes. Hierzu kann ein Signal mindestens eines in unmittelbarer Nähe der Flamme des Heizgerätes angeordneten Temperatursensors erfasst werden.
Grundsätzlich kann zum Erfassen der mindestens einen Temperatur ein beliebiger Temperatursensor eingesetzt werden. Insbesondere kann ein widerstandsbasierter Temperatursensor, beispielsweise ein Heißleiter oder Kaltleiter, ein Platin- oder Silizium-Messwiderstand, und/oder ein Halbleiter-Temperatursensor genutzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Temperatursensor eine Zündeinrichtung, insbesondere ein Hot-Surface-Igniter des Heizgerätes sein. Ein Hot-Surface-Igniter ist eine Zündeinrichtung für ein Heizgerät, dass einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist und so die Erfassung einer Temperatur ermöglicht. In vorteilhafter Weise wird so die Komplexität eines Heizgerätes nicht erhöht und es sind keine zusätzlichen Bauteile zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens notwendig.
Dabei versteht sich, dass zum Erfassen der mindestens einen Temperatur die Signale mehrerer (verschiedener) Temperatursensoren einbezogen werden können.
Gemäß Schritt c) erfolgt ein Betreiben des Heizgerätes mittels einer Flammenerkennung basierend auf der im Schritt b) erfassten mindestens einen Temperatur. Vorteilhaft kann so ein (Notlauf-) Betrieb des Heizgerätes gewährleistet werden, auch wenn die erste Vorrichtung zur Flammenerkennung ausgefallen ist.
Sollte ein Ausfall der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung gemäß Schritt a) bei einem Start des Heizgerätes durch ein fehlendes und/oder unplausibles Signal der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung erkannt worden sein, kann im Rahmen von Schritt c) nunmehr auch festgestellt werden, ob das fehlende oder unplausible Signal der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung tatsächlich auf einen Fehler der Flammenerkennung oder auf ein anderweitiges Problem des Heizgerätes, das möglicherweise die Entstehung einer Flamme verhindert, zurückzuführen ist. Hierzu kann die gemäß Schritt b) mindestens eine erfasste Temperatur der Flamme oder auch ein erfasster lonisationsstrom des Heizgerätes herangezogen werden. Dies kann im Rahmen eines weiteren Startversuches des Heizgerätes oder auch während des ersten Startversuches durch eine parallele Durchführung der Schritte a) und b) erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird permanent eine Temperatur der Flamme (und ein lonisationsstrom) erfasst, um zu jedem Zeitpunkt möglichst viele Informationen über den Flammenzustand vorliegen zu haben.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann bei einem Betreiben des Heizgerätes in Schritt c) gemäß einem Schritt e) eine Leistungsänderungsgeschwindigkeit des Heizgerätes derart eingestellt werden, dass eine Änderung der Leistung des Heizgerätes (beispielsweise aufgrund eines geringeren Wärmebedarfs) von einem Erlöschen der Flamme anhand der in Schritt b) erfassten Temperatur erkennbar ist. In vorteilhafter Weise kann so eine thermische Masse eines Temperatursensors zum Erfassen einer Temperatur der Flamme gemäß Schritt b), die zu einer verzögerten Reaktion des Temperatursignals des Sensors führen kann, ausgeglichen werden. Hierzu kann beispielsweise eine geeignete Leistungsänderungsgeschwindigkeit auf einem Speicher eines, ein hier vorgestelltes Verfahren durchführenden, Regel - und Steuergeräts hinterlegt sein. Eine geminderte Leistungsänderungsgeschwindigkeit hat zur Folge, dass ein neuer, beispielsweise auf einem geringeren Wärmebedarfs basierender, Betriebspunkt des Heizgerätes mit geringerer Geschwindigkeit angefahren wird und so ein Betreiben des Heizgerätes mit geminderter Leistung eindeutig von einem Flammenverlust unterscheidbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Betreiben des Heizgerätes mittels einer Flammenerkennung basierend auf der in Schritt b) erfassten mindestens einen Temperatur in einem eingeschränkten Leistungsbereich (Modulationsbereich) des Heizgerätes erfolgen. Der Leistungsbereich kann insbesondere mit der Maßgabe eingeschränkt werden, dass eine sichere Flammenerkennung basierend auf einer erfassten Temperatur der Flamme möglich ist. Auch der eingeschränkte Leistungsbereich kann beispielsweise auf einem Regel- und Steuergerät, das ein hier vorgestelltes Verfahren durchführt, hinterlegt sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann im Rahmen der Durchführung des Schrittes b) zusätzlich ein lonisationsstrom der Flamme des Heizgerätes erfasst werden. Die Messung eines lonisationsstromes ist eine bewährte Möglichkeit zur Flammenerkennung, die jedoch bei wasserstoffbetriebenen Heizgeräten nicht eingesetzt wird, da eine Wasserstoffflamme bei geringer Leistung und/ oder hohem Lambda zu wenig Ladungsträger freisetzt, um eine sichere Flammenerkennung zu ermöglichen. Bei höherer Leistung bzw. ausreichend niedrigem Lambda ist eine Flammenerkennung einer Wasserstoffflamme jedoch zuverlässig möglich. In vorteilhafter Weise hat eine Flammenerkennung mittels lonisationsstrom zudem eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit, sodass eine oben für eine Flammenerkennung mittels einer erfassten Temperatur beschriebene Minderung der Leistungsänderungsgeschwindigkeit unnötig ist.
Es wird als besonders vorteilhafte Ausgestaltung vorgeschlagen, ein Betreiben des Heizgerätes gemäß Schritt c) bei einer Leistung des Heizgerätes

- unterhalb einer Schwellleistung für eine Flammenerkennung einem erfassten Ionisationsstrom der Flamme, und
- oberhalb der Schwellleistung für eine Flammenerkennung eine Temperatur der Flamme des Heizgerätes heranzuziehen.

Die Schwellleistung des Heizgerätes kann hierzu insbesondere dadurch festgelegt werden, dass oberhalb der Schwellleistung die (Wasserstoff-)Flamme des Heizgerätes ausreichend freie Ladungsträger freisetzt, so dass eine Flammenerkennung basierend auf einer Erfassung des Ionisationsstroms sicher möglich ist.
Eine Schwellleistung des Heizgerätes kann durch verschiedene Betriebsparameter des Heizgerätes, die einen Rückschluss auf die umgesetzte Leistung des Heizgerätes zulassen, angegeben werden. Geeignete Betriebsparameter können beispielsweise eine (aufgenommene) Leistung oder eine Drehzahl der Fördereinrichtung, die ein Gemisch von Brennstoff und Verbrennungsluft dem Brenner des Heizgerätes zuführt, oder auch ein Volumenstrom des Gemischs von Brennstoff und Verbrennungsluft sein. Einen Wert für die Schwellleistung des Heizgerätes kann auf einer Speichereinrichtung des Heizgerätes, insbesondere auf einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes, hinterlegt sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein (zusätzliches) Erfassen eines lonisationsstromes der Flamme des Heizgerätes mittels einer Zündeinrichtung (Zündelektrode) des Heizgerätes erfolgen. In vorteilhafter Weise wird so die Komplexität eines Heizgerätes nicht erhöht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann in Schritt d) das Heizgerät eine Information über den Ausfall der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung bereitstellen oder versenden. Insbesondere kann das Bereitstellen oder Versenden der Information über ein Netzwerk, insbesondere dem Internet, erfolgen. Beispielsweise könnte das Heizgerät automatisiert nach einem Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung gemäß Schritt a) eine Information hierüber an einen ausgewählten Fachbetrieb senden, der dann einen Wartungstermin für das Heizgerät zur Wiederherstellung der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung planen und durchführen kann. Bis dahin kann das Heizgerät vorteilhaft gemäß Schritt c) in einem (Notlauf-) Betrieb betrieben werden, sodass keine Komforteinschränkungen für den Nutzer entstehen.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm (-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, diesen veranlassen, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen, und/ oder über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. In vorderster Weise können auf dem Speicher des Regel- und Steuergeräts auch Betriebsdaten und eine gemäß Schritte) einzustellende Leistungsänderungsgeschwindigkeit zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens hinterlegt werden oder sein.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, aufweisend ein hier vorgeschlagenes Regel- und Steuergerät. Bei dem Heizgerät handelt sich insbesondere um ein Gasheizgerät insbesondere um ein wasserstoffbetriebenes Gasheizgerät. Das Gasheizgerät kann einen Brenner und eine Fördereinrichtung aufweisen, mit der ein Gemisch aus Verbrennungsgas (Wasserstoff) und Verbrennungsluft der Brenner zugeführt werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung mindestens einer erfassten Temperatur einer Flamme eines Heizgerätes zum Betreiben des Heizgerätes, insbesondere für eine Flammenerkennung zum Betreiben des Heizgerätes nach Ausfall einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung vorgeschlagen. Insbesondere kann der die mindestens eine Temperatur durch eine im Bereich oder in unmittelbarer Nähe der Flamme angeordneten Temperatursensor erfasst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zusätzlich ein erfasster Ionisationsstrom der Flamme des Heizgerätes für eine Flammenerkennung oberhalb einer Schwellleistung verwendet werden. Unterhalb der Schwellleistung kann für die Flammenerkennung die erfasste Temperatur verwendet werden, da in dem Leistungsbereich unterhalb der Schwellleistung eine sichere Flammenerkennung mittels eines erfassten lonisationsstromes nicht möglich ist.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, den Speichermedium, dem Regel- und Steuergerät, dem Heizgerät und/oder der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
Hier werden somit ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und eine Verwendung mindestens eines Temperatursignals angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren, das Heizgerät sowie die Verwendung zumindest dazu bei, einen sicheren Betrieb eines Heizgerätes nach Ausfall einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung zu ermöglichen. Insbesondere bei Durchführung des optionalen Schrittes d) sind für ein Betreiben des Heizgerätes keinerlei Handlungen notwendig, da das Heizgerät automatisiert in einen (Notlauf-) Betrieb übergeht und eine Information über den Ausfall der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung beispielsweise an einen Servicebetrieb übermittelt.
Zudem kann die Erfindung sehr einfach und insbesondere ohne bzw. mit nur sehr geringen baulichen Veränderungen an einem Heizgerät umgesetzt werden. Insbesondere bei einem Erfassen des lonisationsstromes des Heizgerätes gemäß Schritt b) über eine Einrichtung des Heizgerätes sind keinerlei bauliche Veränderungen an einem Heizgerät notwendig, um ein hier vorgeschlagenes Verfahren durchzuführen.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

1: einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,
2: einen Brenner eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes,
3: einen Parameterverlauf, der sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen kann, und
4: einen weiteren Parameterverlauf, der sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen kann.

1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Verfahren dient zur Gewährleistung eines (Notlauf-) Betriebes eines Heizgerätes 1 nach Ausfall einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung 4. Die mit den Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b) und c) kann sich bei einem regulären Betriebsablauf einstellen.
In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung 4. Die erste Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 kann einen UV-Sensor umfassen, der von der Flamme 3 emittierte UV-Strahlung erfasst und so eine Flamme 3 des Heizgerätes erkennen kann. Das Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 kann beispielsweise anhand des Signals der Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 selbst erfolgen oder auch durch einen Vergleich des Signals der Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 mit Referenzwerten für definierte Betriebszustände des Heizgerätes 1.
In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Erfassen mindestens einer Temperatur einer Flamme 3 des Heizgerätes 1. Ein Erfassen der mindestens einen Temperatur der Flamme 3 des Heizgerätes 1 kann durch einen Temperatursensor 5 erfolgen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Temperatursensor 5 eine Zündeinrichtung, insbesondere ein Hot-Surface-Igniter des Heizgerätes 1 sein. Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß können auch mehrere Temperatursensoren 5 vorgesehen sein, die beispielsweise an verschiedenen Positionen in oder in unmittelbarer Nähe der Flamme 3 des Heizgerätes 1 angeordnet sein können.
In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Betreiben des Heizgerätes 1 mittels einer Flammenerkennung basierend auf dem in Schritt b) erfassten mindestens einen Temperatur.
Die erste Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 und der mindestens eine Temperatursensor 5 können vorteilhaft mit einem Regel - und Steuergerät 8, auf dem ein hier vorgestelltes Verfahren durchgeführt wird, elektrisch verbunden sein.
2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Das Heizgerät 1 weist ein Regel - und Steuergerät 8 auf, dass zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Das Heizgerät 1 weist einen Brenner 2 auf, der eine Flamme 3 erzeugen kann, die mittels einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 detektierbar ist. Das Heizgerät 1 weist zudem einen Temperatursensor 5 auf, die derart angeordnet sein kann, dass eine Temperatur der Flamme 3 erfassbar ist.
3 zeigt beispielhaft und schematisch einen Parameterverlauf, der sich bei Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens einstellen kann. Die Abszisse des in Figur drei dargestellten Diagramms zeigt den Zeitverlauf t, wobei zu einem Zeitpunkt t_A eine erste Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 ausfällt, was gemäß Schritt a) (Block 110) erkannt wird. Mittels der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 (hier beispielsweise ausgeführt als UV-Sensor) kann das Heizgerät 1 in einem Leistungsbereich (Modulationsbereich) 6 betrieben werden, da in diesem Leistungsbereich 6 eine Flammenerkennung mittels der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 gewährleistet ist. Nach Ausfall der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 zum Zeitpunkt t_A kann im Rahmen des Betreibens des Heizgerätes 1 mittels einer Flammenerkennung basierend auf der in Schritt b) (Block 120) erfassten mindestens einen Temperatur gemäß Schritt c) (Block 130) das Heizgerät 1 nur noch in einem Leistungsbereich 7, in dem eine Steuerung des Heizgerätes 1 anhand einer erfassten Temperatur der Flamme 3 sicher möglich ist, betrieben werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Leistungsänderungsgeschwindigkeit der temperaturbasierten Flammenerkennung 10 für ein Betreiben des Heizgerätes gemäß Schritt b) (Block 120) gemindert werden, um eine durch das Regel- und Steuergerät 8 veranlasste Minderung der Leistung des Heizgerätes (beispielsweise aufgrund einer geringeren Wärmeanforderung) von einem Flammenverlust zu unterscheiden. Im vorliegenden Beispiel kann die Leistungsänderungsgeschwindigkeit der temperaturbasierte Flammenerkennung 10 erkennbar geringer als die Leistungsänderungsgeschwindigkeit der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung 9 eingestellt werden. Dabei versteht sich, dass die Leistungsänderungsgeschwindigkeit für die temperaturbasierte Flammenerkennung 10 lediglich für ein Herunterfahren der Leistung geändert werden sollte, da bei einer Leistungssteigerung keine Verwechslungsgefahr mit einem Flammenverlust auftritt.
4 zeigt beispielhaft und schematisch einen Parameterverlauf, der sich bei Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens einstellen kann, wobei nach Ausfall einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung 4 zum Zeitpunkt t_A eine Flammenerkennung unterhalb einer Schwellleistung 13 mittels einer durch den Temperatursensor 5 gemessenen Temperatur und oberhalb der Schwellleistung 13 mittels eines durch eine lonisationselektrode 14 gemessenen lonisationsstromes erfolgt. Dabei ist in einem Leistungsbereich der Flammenerkennung mittels lonisationsstrom 12 vorteilhaft eine Leistungsänderungsgeschwindigkeit der ionisationsbasierten Flammenerkennung 11 möglich, die erheblich über der Leistungsänderungsgeschwindigkeit für die temperaturbasierte Flammenerkennung 10 liegt.
Bezugszeichenliste

1: Heizgerät
2: Brenner
3: Flamme
4: erste Vorrichtung zur Flammenerkennung
5: Temperatursensor
6: Leistungsbereich erste Vorrichtung zur Flammenerkennung
7: Leistungsbereich Flammenerkennung Temperatursensor
8: Regel- und Steuergerät
9: Leistungsänderungsgeschwindigkeit erste Vorrichtung zur Flammenerkennung
10: Leistungsänderungsgeschwindigkeit temperaturbasierte Flammenerkennung
11: Leistungsänderungsgeschwindigkeit ionisationsbasierte Flammenerkennung
12: Leistungsbereich Flammenerkennung lonisationsstrom
13: Schwellleistung
14: lonisationselektrode

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (1), aufweisend eine erste Vorrichtung zur Flammenerkennung (4), umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Erkennen eines Ausfalls der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung (4), b) Erfassen einer Temperatur einer Flamme (3) des Heizgerätes (1), c) Betreiben des Heizgerätes (1) mittels einer Flammenerkennung basierend auf der in Schritt b) erfassten Temperatur.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Heizgerät (1) mit Wasserstoff als Brennstoff betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Vorrichtung zur Flammenerkennung (4) eine von der Flamme (3) des Heizgerätes (1) emittierte UV-Strahlung erfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt e) eine Leistungsänderungsgeschwindigkeit des Heizgerätes (1) derart eingestellt wird, dass bei einer Änderung der in Schritt b) erfassten Temperatur ein Erlöschen der Flamme (3) von einer Leistungsminderung des Heizgerätes (1) unterscheidbar ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) mehrere Temperaturen der Flamme (3) an verschiedenen Positionen der Flamme (3) erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) zusätzlich ein lonisationsstrom der Flamme (3) erfasst wird und ein Betreiben des Heizgerätes (1) gemäß Schritt c) mit einer Flammenerkennung basierend auf - einem erfassten lonisationsstrom der Flamme (3) bei einer Leistung des Heizgerätes (1) unterhalb einer Schwellleistung (13), und - einer erfassten Temperatur der Flamme (3) bei einer Leistung des Heizgerätes (1) oberhalb der Schwellleistung (13).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Schritt d) das Heizgerät (1) eine Information über den Ausfall der ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung (4) bereitstellt oder versendet.
Computerprogramm, welches zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet ist.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
Regel- und Steuergerät (8) für ein Heizgerät (1), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Heizgerät (1), aufweisend ein Regel- und Steuergerät (8) nach Anspruch 10.
Verwendung mindestens einer erfassten Temperatur einer Flamme (3) eines Heizgerätes (1) für eine Flammenerkennung eines Heizgerätes (1) nach Ausfall einer ersten Vorrichtung zur Flammenerkennung (4).
Verwendung nach Anspruch 12, wobei zusätzlich ein erfasster lonisationsstrom der Flamme (3) für eine Flammenerkennung oberhalb einer Schwellleistung (13) verwendet wird.