DE102021207162B3

DE102021207162B3 - Heizungsanlage und verfahren zum betreiben einer heizungsanlage

Info

Publication number: DE102021207162B3
Application number: DE102021207162.7A
Authority: DE
Inventors: Jannik Böcke
Original assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Current assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2041-07-08
Also published as: CN115597235A

Abstract

Angegeben wird ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmeerzeugers (2) zum Erhitzen eines Wärmeträgermediums. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Betreibens eines Brennvorgangs in einen Brenner (3) des Wärmeerzeugers (2). Die vom Brenner (3) erzeugte Wärme wird an einem Wärmetauscher (7) auf das Wärmeträgermedium übertragen. Abgase der Verbrennung werden über einen Abgasweg (5) abgeführt. Eine Abgastemperatur (T) im Abgasweg (5) wird mit einem im Abgasweg (5) angeordneten Temperatursensor (4) gemessen. Ein Betriebszustand des Wärmeerzeugers (2) wird in Abhängigkeit der gemessenen Abgastemperatur (T) geregelt bzw. gesteuert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizungsanlage und ein Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage.
Die DE 197 35 079 A1 offenbart ein motorunabhängig betriebenes Luftheizgerät für Kraftfahrzeuge, mit Brenner, Brennkammer und Wärmetauscher, wobei die Brennkammer vom Wärmeträgermedium des topfartigen, einen Boden aufweisenden Wärmetauschers umströmt wird, an der einen Stirnseite vom Brenner abgeschlossen ist und an der anderen Stirnseite mit Abstand an den Wärmetauscherboden angrenzt, und ein Überhitzungserkennungsfühler am Wärmetauscher vorgesehen ist, welcher im heißesten Bereich des Wärmetauschers, d.h. im Bodenbereich des Wärmetauschers angeordnet und als Boden- bzw. Kalottentemperaturfühler ausgebildet ist, durch welchen die Boden- bzw. Kalottentemperatur des Wärmetauschers durch ein Steuergerät überwacht undgegebenenfalls begrenzt wird, sowie mit einem Flammenerkennungsfühler, der vorzugsweise im Abgas sitzt. Das Signal wird ebenfalls vom Steuergerät überwacht.
Die DE 20 2008 015 206 U1 beschreibt einen Nachrüstbausatz für einen Heizkessel zum Heizen eines Gebäudes und/oder von Brauchwasser, umfassend einen Gas-Wasser-Wärmetauscher, einen Anschlussstutzen zum Anschließen des Gas-Wasser-Wärmetauschers an einen Heizkesselabgasausgang und einen Abgasstutzen zum Anschließen des Wärmetauschers an eine Abgasleitung. Im Abgasstutzen wird ein Gebläse angeordnet, das die Strömung des Abgases im Abgasstutzen beeinflusst. Aufgrund der Fluidverbindung zwischen Anschlussstutzen, gasdurchströmtem Teil des Wärmetauschers, Abgasstutzen und Abgasleitung, beeinflusst das Gebläse im Abgasstutzen auch den Abgasstrom in den anderen genannten Bereichen. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Gebläses kann eine gewünschte Abgasströmung erreicht und damit der Druck insbesondere auch am Anschlussstutzen beeinflusst werden.
Die DE 10 2017 214 069 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer wärmetechnischen Anlage, wobei die wärmetechnische Anlage mehrere Komponenten, insbesondere einen Heizkessel, umfasst. Aus erfassten Verschmutzungswerten der wärmetechnischen Anlage und/oder mindestens einer Komponente wird ein erwarteter Erreichungszeitwert ermittelt, zu dem ein vorgebbarer kritischer Verschmutzungswert der wärmetechnischen Anlage und/oder der mindestens einen Komponente insbesondere erstmalig erreicht oder überschritten wird. Der erwartete Erreichungszeitwert wird in einen Speicher geschrieben.
Eine gattungsgemäße Heizungsanlage weist einen Wärmeerzeuger mit einem Brenner, insbesondere einen Gasbrenner auf, der mit einem gasförmigen Brennstoff und Luft betrieben wird. In einem Brennraum des Brenners ist ein Flammkörper angeordnet, aus dem ein Gas bzw. ein Gas-Luft-Gemisch in den Brennraum austritt. Nach Zünden des Gas-Luft-Gemischs mittels einer Zündelektrode bildet sich um den Flammkörper eine Flamme. Die räumliche Ausdehnung der Flamme, wird im Folgenden auch als Reaktionszone bezeichnet. In der Reaktionszone finden die Verbrennungsprozesse statt. Die Leistung des Brenners hängt im Wesentlichen von der zugeführten Menge an Brennstoff und für die Verbrennung zur Verfügung stehenden Luft, und insbesondere von deren Verhältnis zueinander ab. Die Abgase der Verbrennung werden über einen Abgasweg abgeführt.
Im Brennraum ist ein Wärmetauscher angeordnet, über den die heißen Abgase bzw. Reaktionsgase (Heizgase) Wärme an ein Wärmeträgermedium, z.B. Wasser, abgeben. Der Wärmetauscher kann beispielsweise spiralförmig um die Reaktionszone angeordnet sein. Bei einem Wärmeerzeuger mit Brennwerttechnik wird außer der messbaren Temperatur der Heizgase auch die Kondensationswärme zum Erwärmen des Wärmeträgermediums genutzt. Dies geschieht, indem die bei der Verbrennung entstehenden Abgase durch den Wärmetauscher geleitet werden, bis der darin enthaltene Wasserdampf kondensiert.
Um den Verbrennungsprozess zu steuern und einen sicheren Betrieb des Wärmeerzeugers zu gewährleisten, wird unter anderem die Temperatur der Abgase im Abgasweg gemessen und überwacht. Insbesondere kann bei einer zu hohen Abgastemperatur ein Risiko bestehen, dass der Abgasweg beschädigt wird. Wird beispielsweise eine vorgegebene Maximaltemperatur im Abgasstrom überschritten, kann eine sperrende Abschaltung des Brenners erzwungen werden. Eine erneute Inbetriebnahme kann dann z.B. nur nach einem manuellen Zurücksetzen des Brenners möglich sein. Diese Sicherheitsabschaltung kann einen Komfortverlust für den Benutzer eines solchen Wärmeerzeugers bzw. eines Bewohners eines Gebäudes, in dem die Heizungsanlage mit dem Wärmeerzeuger installiert ist, zur Folge haben, da zunächst kein warmes Wasser und keine Heizleistung mehr zur Verfügung stehen. Dies kann z.B. zu einer Auskühlung des Gebäudes führen, was Frostschäden zur Folge haben kann. Wenn außerdem kein warmes Brauchwasser bereitgestellt wird, kann beispielsweise nur noch kalt geduscht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Probleme zu überwinden und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Wärmeerzeugers bereitzustellen. Die Lösung der Aufgabe gelingt durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Wärmeerzeuger nach Anspruch 8, sowie durch eine Heizungsanlage nach Anspruch 10. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Ziel der Erfindung ist es, eine das Verfahren zum Betreiben eines Wärmeerzeugers bzw. den Wärmeerzeuger oder die Heizungsanlage derart zu optimieren, dass die oben beschriebenen Nachteile möglichst nicht mehr auftreten. Insbesondere soll ein Verschmutzen bzw. Verkalken eines Wärmetauschers des Wärmeerzeugers erkannt werden. Ferner soll bei Erkennen einer Verschmutzung bzw. Verkalkung des Wärmetauschers der Betrieb des Wärmeerzeugers so angepasst werden, dass ein möglicher Ausfall des Wärmeerzeugers vermieden wird.
Ein Ansteigen der Abgastemperatur kann beispielsweise dadurch verursacht werden, dass am Wärmetauscher weniger Wärme aus dem Abgas aufgenommen wird. Insbesondere kann dann ein verringerter Wärmeübertrag auf das im Wärmetauscher fließende fluide Wärmeträgermedium stattfinden, wenn der Fluss des Wärmeträgermediums durch den Wärmetauscher z.B. aufgrund einer Verschmutzung oder Verkalkung des Wärmetauschers eingeschränkt wird.
Allgemeiner formuliert kann die Abgastemperatur ansteigen, wenn ein Wärmeübertragungskoeffizient des Wärmetauschers kleiner wird. Insbesondere kann durch Verschmutzung oder Verkalkung der Wärmeübertragungskoeffizient des Wärmetauschers verringert werden. Der Wärmeübertragungskoeffizient quantifiziert das Vermögen des Wärmetauschers, Wärme aus der Verbrennung auf das Wärmeträgermedium zu übertragen.
Der Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers hat somit einen direkten Einfluss auf die Funktion der Wärmeübertragung des Wärmetauschers zwischen Heizgas und Wärmeträgermedium. Je höher der Verschmutzungsgrad, desto schlechter kann der Wärmetauscher Wärme auf das Wärmeträgermedium übertragen, wobei ein „schlechter“ Wärmeübertrag bedeutet, dass die Wärme entweder langsamer und/oder mit Verlusten übertragen wird. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass der Wärmeerzeuger die Brennerleistung hochregelt, um eine bestimmte Vorlauftemperatur zu erreichen. Dies kann entsprechend einen stärkeren Anstieg der Abgastemperatur des Heizgases bewirken.
Ein Prozess der zunehmenden Verschmutzung eines Wärmetauschers kann langsam sein und sich über einen Zeitraum von mehreren Wochen bis Monaten erstrecken bis ein signifikanter Verschmutzungsgrad erreicht ist, der einen für den Betrieb eines Wärmeerzeugers erheblichen Wert darstellt. Die Verschmutzung des Wärmetauschers kann unter anderem aufgrund von Schmutzpartikeln im Wärmeträgermedium und/oder durch Verkalkung entstehen. Werden keine Gegenmaßnahmen ergriffen, so kann der Verschmutzungsgrad im Allgemeinen mit fortschreitender Zeit zunehmen.
Ohne einen Eingriff in den Betrieb des Wärmeerzeugers bzw. in den Betrieb des Brenners, würde die Abgastemperatur mit zunehmender Verschmutzung oder Verkalkung immer weiter ansteigen. Üblicherweise wird ein Brenner bei Erreichen bzw. Überschreiten einer vorgegebenen Maximaltemperatur im Abgas aus Sicherheitsgründen verriegelnd abgeschaltet. Ein Neustart ist dann nur nach manuellem Reset möglich. Ohne Wartung des Wärmetauschers würde die Abgastemperatur jedoch früher oder später erneut die Maximaltemperatur überschreiten.
Um eine solche verriegelnde Abschaltung und dem damit einhergehenden Verlust der Bereitstellung von Warmwasser zu verhindern, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, das die Leistung des Brenners schrittweise reduziert, sobald die Abgastemperatur eine Grenztemperatur erreicht, die kleiner als die Maximaltemperatur ist.
Darüber hinaus soll gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung aus der Leistungsabsenkung des Brenners indirekt ein Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers ermittelt werden, so dass frühzeitig vor dem Ausfall des Wärmeerzeugers eine Wartung des Wärmetauschers eingeleitet werden kann.
Die Erfindung wird weiter unten ausführlich anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Figurenliste
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
Es zeigen schematisch:

1 1 illustriert eine Heizungsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 2 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf von Brennerleistung und Abgastemperatur in der Heizungsanlage gemäß dem Ausführungsbeispiel.
3 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung illustriert.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG ANHAND VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Bei der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 illustriert eine Heizungsanlage 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Heizungsanlage 1 ist beispielsweise in einem Gebäude (z.B. ein Wohngebäude oder ein Bürogebäude) angeordnet und umfasst beispielsweise einen Gas-Brennwertkessel als Wärmeerzeuger 2, der ein fluides Wärmeträgermedium (z.B. Wasser) erhitzt. Der Wärmeerzeuger 2 ist nicht auf einen Gas-Brennwertkessel beschränkt, sondern wird im Folgenden nur beispielhaft anhand eines Gas-Brennwertkessels beschrieben.
Der Wärmeerzeuger 2 kann ein beliebiger Wärmeerzeuger sein, insbesondere ein Brennwertkessel, der beispielsweise Gas oder Öl als Brennstoff verwendet. Der Wärmeerzeuger 2 kann auch ein sonstiger Wärmeerzeuger zum Erhitzen eines fluiden Wärmeträgermediums sein, bei dem ein Abgas einer Verbrennungsreaktion zum Erhitzen eines Wärmeträgermediums verwendet wird.
Das fluide Wärmeträgermedium dient zum Transportieren der Wärme. Üblicherweise wird ein Gas oder eine Flüssigkeit als Wärmeträgermedium verwendet. Üblicherweise wird Wasser als Wärmeträgermedium verwendet. Das erhitzte Wasser kann z.B. als Brauchwasser direkt von Wasserhähnen in einem offenen Wasserkreislauf im Gebäude gezapft werden. Ferner kann das erhitzte Wasser für einen geschlossenen Heizungskreislauf verwendet werden. Zum Speichern von heißem Wasser kann die Heizungsanlage 1 insbesondere einen (nicht dargestellten) Warmwasserspeicher aufweisen.
In 1 umfasst die Heizungsanlage 1 ein Netzwerk 40. Das Netzwerk 40 selbst ist jedoch nicht notwendiger Weise ein Bestandteil der Heizungsanlage 1 selbst, sondern kann von der Heizungsanlage 1 lediglich verwendet werden, so dass die einzelnen Bestandteile der Heizungsanlage 1 miteinander kommunizieren, also Daten austauschen können.
Die Heizungsanlage 1 umfasst eine kommunikativ über eine geeignete Schnittstelle mit dem Netzwerk 40 verbundene Datenverarbeitungsvorrichtung 20. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 umfasst eine (lokale) Speichereinrichtung 21 zum Speichern von Daten und eine Recheneinrichtung 22 zum Verarbeiten von Daten.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 kann lokal, beispielsweise im selben Gebäude wie die Heizungsanlage 1, oder geographisch entfernt angeordnet sein. Insbesondere kann es sich bei der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 bzw. bei der Recheneinrichtung 22 um ein über das Internet oder ein sonstiges Netzwerk (z.B. ein „Local Area Network“, LAN oder ein „Wide Area Network“, WAN) mit der Regeleinrichtung verbundenen Server, ein Rechencluster oder dergleichen handeln.
Die Speichereinrichtung 21 kann ein lokaler Speicher der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 sein. Zusätzlich oder stattdessen kann die Speichereinrichtung beispielsweise als Cloudspeicher oder Netzwerkspeicher implementiert sein. Der Cloudspeicher bzw. Netzwerkspeicher kann über das Internet oder das sonstiges Netzwerk 40 kommunikativ mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 20, insbesondere mit der Recheneinrichtung 22, und einer Regeleinrichtung 10 der Heizungsanlage 1 oder mehreren Regeleinrichtungen einer Vielzahl von Heizungsanlagen verbunden sein. Der Datenaustausch zwischen Regeleinrichtung 10 und Datenverarbeitungsvorrichtung 20 (Recheneinrichtung 22 und Speichereinrichtung 21) kann entsprechend über das jeweilige Netzwerk 40 erfolgen. Hierzu weisen die einzelnen Komponenten jeweils entsprechende Schnittstellen auf.
Der Vorteil einer über das Internet angebundenen Datenverarbeitungsvorrichtung 20 ist, dass Daten einer Vielzahl von Heizungsanlagen 1, die sich geographisch entfernt voneinander (z.B. in unterschiedlichen Gebäuden) befinden können, empfangen, gespeichert und verarbeitet werden können. Hierbei kann es sich um eine Vielzahl ähnlicher oder verschiedener Heizungsanlagen 1 mit baugleichen, ähnlichen oder verschiedenen Wärmeerzeugern 2 handeln. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, Daten einer Vielzahl baugleicher oder bauähnlicher Heizungsanlagen 1 auszuwerten, die insbesondere baugleiche oder einander ähnliche Wärmeerzeuger 2 aufweisen, um für eine bestimmte Bauart von Wärmeerzeuger eine spezifische statistische Auswertung empfangener und gespeicherter Daten durchzuführen.
Ein weiterer Vorteil der über das Netzwerk 40 angebundenen Datenverarbeitungsvorrichtung 20 ist, dass eine zentrale Auswertung von Daten der Heizungsanlage 1 durchgeführt werden kann, unabhängig davon, wie viele Heizungsanlagen 1 über das Netzwerk 40 mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 verbunden sind.
Zusätzlich oder alternativ zur Datenverarbeitungsvorrichtung 20 kann eine Cloud 30 über eine geeignete Schnittstelle mit dem Netzwerk 40 verbunden sein und Daten sowohl von der Regeleinrichtung 10 als auch von der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 empfangen und/oder speichern. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und die Regeleinrichtung 10 können über das Netzwerk 40 auf die Cloud 30 zugreifen und Daten abrufen. Die Cloud 30 kann ähnlich wie die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 zum Speichern und/oder Verarbeiten von Daten ausgelegt sein.
Der Wärmeerzeuger 2 dient zum Erhitzen des Wärmeträgermediums und umfasst einen Brenner 3, in dem ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird, um Wärme zu erzeugen, die über einen Wärmetauscher 7 auf das Wärmeträgermedium übertragen wird. Der Wärmeerzeuger 2 umfasst ferner einen Abgasweg 5 zum Abführen von Abgasen. Im Abgasweg 5 ist ein Temperatursensor 4 zum Messen einer Abgastemperatur T angeordnet.
Die Heizungsanlage 1 bzw. der Wärmeerzeuger 2 umfasst ferner eine Regeleinrichtung 10 zum Regeln eines Betriebszustands des Wärmeerzeugers 2, insbesondere in Abhängigkeit von vorgegebenen Regelparametern. Die Regelparameter umfassen beispielsweise eine Vorlaufsolltemperatur, festgelegte Einschaltzeiten des Wärmeerzeugers 2, eine Speichersolltemperatur eines optionalen Wärmespeichers (nicht dargestellt) und/oder eine Maximalleistung (Modulation) des Wärmeerzeugers 2 bzw. eines Brenners 3 des Wärmeerzeugers 2.
Insbesondere können einige Regelparameter als Heizkurve in der Regeleinrichtung 10 voreingestellt sein, so dass ein witterungsgeführter Betrieb des Wärmeerzeugers 2 in Abhängigkeit einer Außentemperatur des Gebäudes erfolgen kann. Hierzu kann die Regeleinrichtung 10 mit einem Außentemperatursensor (nicht dargestellt) verbunden sein und Messwerte einer Außentemperatur empfangen.
Die Regeleinrichtung 10 ist über eine geeignete Schnittstelle mit einem Netzwerk 40 verbunden. Über das Netzwerk 40 kann die Regeleinrichtung 10 mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder der Cloud 30 und/oder einem mobilen Endgerät 50 eines Benutzers oder Betreibers der Heizungsanlage 1 kommunizieren und Daten austauschen, also Daten (z.B. Messwerte über einen Betriebszustand des Wärmeerzeugers 2) an die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 übertragen und/oder Daten (z.B. Regelparameter) von der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 empfangen.
Die Regeleinrichtung 10 und/oder die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder die Cloud 30 sind insbesondere so konfiguriert, dass sie ein weiter unten beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Einzelne Schritte des Verfahrens können also je nach Anforderung bzw. Auslegung der Heizungsanlage durch die Regeleinrichtung 10, durch die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder durch die Cloud 30 ausgeführt werden.
Die Regeleinrichtung 10 kann regelmäßig eine Vielzahl von Messwerten, wobei es sich insbesondere um Temperaturmesswerte handelt, an die Datenverarbeitungsvorrichtung zu übertragen. Zusätzlich können auch Massenströme bzw. Volumenströme des Wärmeträgermediums gemessen und übertragen werden. Die Regeleinrichtung 10 kann beispielsweise mehrmals pro Sekunde, mehrmals pro Minute, mehrmals pro Stunde oder mehrmals am Tag, jeweils eine Vielzahl von Messwerten über den Betriebszustand der Heizungsanlage 1 bzw. den Betriebszustand des Wärmeerzeugers 2 an die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 oder die Cloud 30 übertragen. Somit kann eine Vielzahl von Messwerten erzeugt werden und ein zeitlicher Verlauf des Betriebszustands der Heizungsanlage 1 und/oder des Wärmeerzeugers 2 kann anhand der Messwerte überwacht und/oder ausgewertet werden.
Beim normalen Betrieb des Brenners 3 findet ein Brennvorgang statt, bei dem ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Das hierbei entstehende heiße Heizgas wird zum Erwärmen des Wärmeträgermediums verwendet, so dass die vom Brenner 3 erzeugte Wärme am Wärmetauscher 7 auf das Wärmeträgermedium übertragen wird.
Der Wärmetauscher 7 ist in 1 als spiralförmiger Wärmetauscher dargestellt. Ein solcher Wärmetauscher 7 besteht beispielsweise aus einem Rohr mit einem runden, ovalen, oder rechteckigen Querschnitt, durch das das Wärmeträgermedium fließt. Der Wärmetauscher 7 umgibt einen Brennraum des Brenners 3. Im Brennraum des Brenners 3 ist ein Flammkörper 8 angeordnet, aus dem der Brennstoff bzw. das Brennstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum austritt. Nach Zünden des Brennstoff-Luft-Gemischs mittels der Zündelektrode 4 bildet sich in der Reaktionszone 6 um den Flammkörper 8 eine Flamme.
Bei einem Brennwertgerät wird zusätzlich zur reinen Wärme des Abgases auch die Kondensationswärme aus Wasserdampf im Abgas zum Erhitzen des Wärmeträgermediums verwendet. Daher kann unten am Brenner 3 ein (nicht dargestellter) Ablauf für das Kondenswasser vorgesehen sein.
Beispielsweise durch Regeln bzw. Steuern der Menge an Brennstoff und/oder der Menge an Luft kann die Leistung des Brenners 3 geregelt bzw. gesteuert werden. Die Funktion eines üblichen gattungsgemäßen Brenners bzw. Brennwertkessels ist dem Fachmann hinlänglich bekannt und wird daher nicht näher beschrieben.
Die Abgase der Verbrennung können über einen Abgasweg 5 aus dem Brennraum des Brenners 3 abgeführt werden. Im Abgasweg 5 ist ein Temperatursensor 4 zum Messen einer Abgastemperatur T angeordnet. Der Temperatursensor T kann mit der Regeleinrichtung 10 verbunden sein und einen Messwert der Abgastemperatur T an die Regeleinrichtung 10 ausgeben.
Die Regeleinrichtung 10 kann einen Betriebszustand des Wärmeerzeugers 2 bzw. des Brenners 3 in Abhängigkeit der gemessenen Abgastemperatur T regeln. Falls zum Beispiel erkannt wird, dass die gemessene Abgastemperatur T eine vorgegebene Maximaltemperatur erreicht, schaltet die Regeleinrichtung 10 den Brennvorgangs im Brenner 3 ab. Die Abschaltung kann insbesondere verriegelnd erfolgen, was bedeutet, dass ein Neustart des Brenners 3 erst nach manuellem Reset möglich ist.
Die vorgegebene Maximaltemperatur des Abgases kann je nach Auslegung des Wärmeerzeugers 2 in zweckmäßiger Weise gewählt werden und beträgt z.B. bei einem Brennwertgerät vorzugsweise 120°C, weiter vorzugsweise 110°C, wobei diese Werte nicht einschränkend zu verstehen sind. Die Maximaltemperatur kann beispielsweise unter Berücksichtigung von Kriterien für einen sicheren Betrieb des Brenners 3 ermittelt werden. Insbesondere kann die Maximaltemperatur in Abhängigkeit einer Hitzebeständigkeit des Abgaswegs 5 festgelegt werden.
Um die oben beschriebene verriegelnde Abschaltung bei Erreichen bzw. Überschreiten der Maximaltemperatur zu vermeiden, wird eine erste Grenztemperatur T1 des Abgases vorgegeben. Die erste Grenztemperatur T1 ist niedriger als die Maximaltemperatur. Falls die gemessene Abgastemperatur die erste Grenztemperatur T1 erreicht oder überschreitet, reduziert die Regeleinrichtung 10 die Leistung des Brenners 3. Als Folge der Leistungsreduzierung wird sich die Abgastemperatur im Abgasweg 5 verringern.
Die erste Grenztemperatur T1 dient vorzugsweise zum Aktivieren eines regelungstechnischen Eingriffs, insbesondere der Reduzierung der Brennerleistung durch die Regeleinrichtung 10. Das im Folgenden beschriebene Verfahren wird also insbesondere erst dann aktiviert, wenn die Abgastemperatur zum ersten Mal die erste Grenztemperatur T1 erreicht bzw. überschreitet.
Gemäß einer beispielhaften Ausführung ist die erste Grenztemperatur T1 vorzugsweise um 5 K, weiter vorzugsweise um 10 K, besonderes vorzugsweise um 15 K niedriger als die Maximaltemperatur und beträgt beispielsweise 95°C, 100°C oder 105°C.
Die Regeleinrichtung 10 kann die reduzierte Leistung des Brenners 3 in Abhängigkeit einer Abweichung der gemessenen Abgastemperatur T von der ersten Grenztemperatur T1 bestimmen oder die Brennerleistung einfach um einen vorgegebenen Betrag reduzieren. In einer bevorzugten Ausführung kann die reduzierte Brennerleistung durch eine Berechnung in Abhängigkeit der gemessenen Abgastemperatur T bestimmt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die reduzierte Brennerleistung beispielsweise durch Subtrahieren eines vorgegebenen Betrags bestimmt werden. In der Folge wird der Brenners 3 mit der reduzierten Leistung betrieben. Da die erste Grenztemperatur T1 unter der Maximaltemperatur liegt, kann somit eine Abschaltung des Brenners 3 vermieden werden.
Die Reduzierung der Brennerleistung kann beispielsweise stufenweise erfolgen. Die Größe der Stufen kann vorab vorgegeben werden, z.B. in Schritten von vorzugsweise 0,1%, 0,5%, 1%, 2% oder 5% der Maximalleistung, wobei ein normaler Betrieb des Brenners 3 ohne Leistungsreduzierung bei 100% Maximalleistung erfolgt. Das Anpassen der Brennerleistung in Abhängigkeit einer Abweichung der gemessenen Abgastemperatur T von der ersten Grenztemperatur T1 kann als Regelschleife zwischen Brennerleistung und Abgastemperatur T aufgefasst werden. Somit kann die Regeleinrichtung 10 die Brennerleistung auf eine vorgegebene Abgastemperatur T regeln.
Alternativ zur Leistungsreduzierung (modulierender Betrieb) oder zusätzlich dazu kann auch ein getakteter Betrieb des Brenners 3 in Abhängigkeit der Abweichung der gemessenen Abgastemperatur T von der ersten Grenztemperatur T1 erfolgen. Bei getaktetem Betrieb wird der Brenner in bestimmten Zeitintervallen mit festgelegter Leistung betrieben. Durch Verlängern der Abschaltzeit bzw. Verkürzen der Einschaltzeit wird die erzeugte Wärme verringert. Da sich Temperaturen relativ langsam ändern, kann auch durch ein Anpassen der Modulation des Brenners 3 das Erreichen der Maximaltemperatur verhindert werden.
Vorzugsweise wird die Leistung des Brenners 3 so lange reduziert, bis die gemessene Abgastemperatur T kleiner als eine zweite Grenztemperatur T2 ist. Die zweite Grenztemperatur T2 ist kleiner als die erste Grenztemperatur T1. Hierdurch kann die Regelung der Brennerleistung auf die Abgastemperatur T realisiert werden.
Die zweite Grenztemperatur T2 ist vorzugsweise um 10 K, weiter vorzugsweise um 5 K, besonderes vorzugsweise um 1 K niedriger als die Maximaltemperatur und beträgt beispielsweise 95°C, 90°C oder 85°C. Die zweite Grenztemperatur T2 wird auch als Sicherheitstemperatur bezeichnet. Wenn die gemessene Abgastemperatur T die Sicherheitstemperatur T2 erreicht bzw. unterschreitet, wird die Brennerleistung nicht weiter reduziert.
In einer bevorzugten Ausführung kann die Regeleinrichtung 10 die Brennerleistung bei Unterschreiten der Sicherheitstemperatur T2 sogar wieder leicht erhöhen, solange die daraufhin gemessene Abgastemperatur T unterhalb der ersten Grenztemperatur T1 bleibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung reduziert die Regeleinrichtung 10 die die Leistung des Brenners 3 höchstens bis zu einer vorgegebenen Mindestleistung P1. Die Mindestleistung P1 kann z.B. einer Brennerleistung entsprechen, bei der ein Mindestmaß an Komfort, insbesondere eine Mindesttemperatur des Brauchwassers bzw. des Heizungswassers oder eine Mindesttemperatur in einem Warmwasserspeicher gerade noch erreicht wird. Vorzugsweise beträgt die Mindestleistung P1 60%, weiter vorzugweise 50% und besonders vorzugsweise 45% der Maximalleistung.
Es ist bevorzugt, dass die Regeleinrichtung 10, falls die reduzierte Leistung des Brenners 3 kleiner als oder gleich groß wie eine Grenzleistung P2 ist, eine Warnmeldung erzeugt und ausgibt. Die Grenzleistung P2 ist ein Grenzwert der Leistung des Brenners 3, die vorzugsweise 70%, weiter vorzugsweise 75% und besonders vorzugsweise 80% der Maximalleistung betragen kann.
Die erzeugte Warnmeldung kann vorzugsweise an ein mobiles Endgerät 50 eines Benutzers oder Betreibers des Wärmeerzeugers 2 und/oder auf einer Anzeigeeinrichtung des Wärmeerzeugers 2 ausgegeben werden. Sinn und Zweck der Warnmeldung ist es, den Benutzer bzw. Betreiber der Heizungsanlage 1 darauf aufmerksam zu machen, dass ein regelungstechnischer Eingriff stattgefunden hat, bei dem die Leistung des Brenners 3 reduziert wurde. Die Warnmeldung kann vorzugsweise auch die aktuelle reduzierte Leistung des Brenners 3 und/oder die gemessene Abgastemperatur T und/oder einen Zeitpunkt einer geplanten bzw. erforderlichen Wartung des Energieerzeugers 2 beinhalten.
Vorzugsweise berechnet die Regeleinrichtung 10 bzw. die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder die Cloud 30 einen Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers 7 in Abhängigkeit einer Abweichung der reduzierten Leistung des Brenners 3 von einer Maximalleistung. Entsprechend kann die Warnmeldung einen Hinweis auf den berechneten Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers 7 enthalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung werden die gemessene Abgastemperatur T und die Leistung des Brenners 3 an die kommunikativ über das Netzwerk 40 mit dem Wärmeerzeuger 2 verbundene Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder an die Cloud 30 übertragen. Die Werte der übertragenen Abgastemperatur T und der Leistung des Brenners 3 können dann in der Speichereinrichtung 21 der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder in der Cloud 30 gespeichert werden.
Die Schritte des Bestimmens der reduzierten Leistung des Brenners 3 bzw. des Reduzierens der Brennerleistung und/oder des Berechnens des Verschmutzungsgrads des Wärmetauschers 7 und/oder des Erzeugens der Warnmeldung können insbesondere von der Recheneinrichtung 22 der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder von der Cloud 30 durchgeführt werden. Somit können die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder die Cloud 30 einzelne oder mehrere Funktionen der Regeleinrichtung 10 übernehmen.
In der obigen Beschreibung des Ausführungsbeispiels und bevorzugter Ausführungen wurden die einzelnen Verfahrensschritte von der Regeleinrichtung 10 ausgeführt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Einzelne oder alle Verfahrensschritte, bei denen Daten, Messwerte, Betriebsparameter usw. insbesondere empfangen, berechnet, ermittelt, bestimmt und/oder ausgewertet werden, können auch von der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder der Cloud 30 und/oder vom mobilen Endgerät 50 ausgeführt werden. Es ist auch möglich, dass sowohl die Regeleinrichtung 10 als auch mindestens eine der Datenverarbeitungsvorrichtung 20, Cloud 30 oder mobiles Endgerät 50 redundante Schritte ausführen. Es kann somit in vorteilhafter Weise eine dezentrale Verarbeitung von Daten stattfinden.
Vorzugsweise überträgt die Regeleinrichtung 10 regelmäßig Daten wie Messwerte und/oder Betriebsparameter des Brenners 3, insbesondere die gemessene Abgastemperatur T und die aktuelle Leistung des Brenners 3 über das Netzwerk 40 an die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder an die Cloud 30 und/oder an das mobile Endgerät 50. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 kann die von der Regeleinrichtung 10 empfangenen Daten insbesondere in der Speichereinrichtung 21 abspeichern. Zusätzlich oder alternativ kann die Cloud 30 die übertragenen Daten empfangen und speichern.
Die Daten können vor dem Übertragen lokal von der Regeleinrichtung 10 gespeichert und für das Übertragen vorverarbeitet werden. Hierbei können die Daten beispielsweise um einen entsprechenden Zeitstempel ergänzt werden. Ferner kann eine Konvertierung des Datenformats und/oder eine Verschlüsselung der zu übertragenden Daten durchgeführt werden. Insbesondere kann die Regeleinrichtung 10 regelmäßig eine eingestellte Leistung des Brenners 3 und/oder Schaltzeiten des Brenners 3 an die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 bzw. an die Cloud 30 übertragen.
In Abhängigkeit gespeicherter Daten, insbesondere der eingestellten Leistung des Brenners 3 und der Abgastemperatur T kann die Recheneinrichtung 22 einen Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers 4 berechnen. Hieraus kann ein Zeitpunkt einer erforderlichen Wartung des Wärmeerzeugers 2 berechnet werden und vorzugsweise als Hinweis an ein mobiles Endgerät des Benutzers oder Betreibers ausgegeben werden.
Das mobile Endgerät 50 kann beispielsweise ein Smartphone, ein Tablet-Computer, ein Laptop-Computer oder ein Desktop-Computer sein. Der Hinweis kann insbesondere über einen Internetbrowser angezeigt werden oder über einen Nachrichtendienst oder SMS versendet werden. Über eine geeignete Schnittstelle kann sich das mobile Endgerät 50 mit dem Netzwerk 40 verbinden und über das Netzwerk Daten mit der Regeleinrichtung 10, der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder mit der Cloud 30 austauschen.
Auf dem mobilen Endgerät 50 kann eine Anwendung mit grafischer Benutzeroberfläche ausgeführt werden, die es dem Benutzer oder Betreiber der Heizungsanlage 1 erlaubt, Daten der Heizungsanlage 1 auszulesen. Ferner kann die Anwendung eingerichtete sein, eine Dateneingabe vom Benutzer oder Betreiber zu empfangen und diese Daten an die Regeleinrichtung 10, die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 und/oder die Cloud 30 zu übertragen.
Somit kann die erfindungsgemäße Heizungsanlage 1 den Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers 4 detektieren beziehungsweise prädiktiv vorhersagen und einen Nutzerkomfort durch regelungstechnische Eingriffe sicherstellen. Insbesondere kann durch ein Anpassen der Leistung des Brenners 3 eine Abschaltung der Heizungsanlage 1 vermieden werden.
Eine Verschmutzung des Wärmetauschers 4 kann insbesondere anhand einer zeitlichen Veränderung der reduzierten Leistung des Brenners 3 in Zusammenhang mit der gemessenen Abgastemperatur T erkannt werden, wobei hier über einen längeren Zeitraum, zum Beispiel über mehrere Monate oder über ein Jahr gemessen wird, um saisonale Schwankungen zu vermeiden. Bei einer zunehmenden Verschmutzung des Wärmetauschers 4 über einen festgelegten Zeitraum, beispielsweise ein Jahr, wird dann in der Regel ein charakteristischer Abfall der Brennerleistung festgestellt.
Eine zunehmende Verkalkung bzw. Verschmutzung eines Wärmetauschers 4 kann in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung durch Analyse von Zeitreihen festgestellt werden. Hierzu kann die Brennerleistung als Reihe von Datenpunkten über die Zeit aufgetragen werden. Diese Reihe von Datenpunkten kann mit entsprechenden historischen zeitlichen Verläufen oder zeitlichen Verläufen anderer Heizungsanlagen verglichen werden, bei denen ebenfalls eine Verkalkung bzw. Verschmutzung eines Wärmetauschers aufgetreten ist. Diese Auswertung kann somit bevorzugt in der Cloud 30 oder von der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 ausgeführt werden.
Die gespeicherten Daten können insbesondere auch durch Algorithmen auf einem Rechencluster ausgewertet werden, wobei die Algorithmen mittels maschinellem Lernen anhand einer Vielzahl von Felddaten (beispielsweise Messwerte einer Vielzahl von Heizungsanlagen) angelernt wurden. Das Rechencluster kann hierbei eine bevorzugte Ausführung der Recheneinrichtung 21 sein oder zusätzlich über das Netzwerk 40 mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 20, der Cloud 30 und/oder der Regeleinrichtung 10 kommunizieren.
Bei der Berechnung können auch Informationen über den Wasserhärtegrad der Region zum Unterscheiden von Verschmutzung und Verkalkung sowie für eine Plausibilitätsprüfung mitberücksichtigt werden. Ferner kann die zeitliche Veränderung der Brennerleistung eines Wärmeerzeugers einer ersten Heizungsanlage in Region A mit der zeitlichen Veränderung der Brennerleistung eines (baugleichen) Wärmetauschers einer zweiten Heizungsanlage in Region B verglichen werden.
Der lokale Wasserhärtegrad kann insbesondere auch bei der Berechnung einer verbleibenden erwarteten Lebensdauer des Wärmetauschers 4 berücksichtigt werden. Da der Wasserhärtegrad regional sehr verschieden sein kann, werden für verschiedene Regionen entsprechend unterschiedlich lange Lebensdauern von Wärmetauschern 4 erwartet. Informationen über den Wasserhärtegrad können beispielsweise über das Netzwerk 40 empfangen werden, zum Beispiel durch die Regeleinrichtung 10 und/oder durch die Datenverarbeitungsvorrichtung 20.
Eine Verkalkung bzw. Verschmutzung eines Wärmetauschers kann von vielen Faktoren abhängen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine tatsächliche Verkalkung bzw. Verschmutzung und eine Verkalkungs- bzw. Verschmutzungsgeschwindigkeit zu erkennen. Neben dem regelungstechnischen Eingriff auf den Betrieb des Brenners 3 kann wie oben beschrieben zusätzlich auch eine Wartungsmeldung an ein mobiles Endgerät 50 eines Benutzers bzw. Betreibers der Heizungsanlage 1 ausgegeben werden, so dass eine rechtzeitige Wartung der Heizungsanlage 1 bzw. des Brenners 3 erfolgen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun nochmal anhand des in 2 dargestellten schematischen Diagramms erläutert. In 2 sind die Leistung P des Brenners 3 (durchgezogene Kurve) und die vom Temperatursensor 4 gemessene Abgastemperatur T (gepunktete Kurve) im Abgasweg 5 gegen die Zeit t aufgetragen. 2 zeigt somit einen beispielhaften zeitlichen Verlauf von Brennerleistung P und Abgastemperatur T bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zum Zeitpunkt t0 wird der Wärmeerzeuger 2 eingeschaltet und die Brennerleistung P wird auf 100% hochgefahren. Bei Betrieb des Brenners 3 unter Volllast steigt die Abgastemperatur T an und erreicht im Zeitpunkt t1 eine vorab festgelegte erste Grenztemperatur T1. Um zu vermeiden, dass die Abgastemperatur T weiter ansteigt und möglicherweise die Maximaltemperatur T_MAX erreicht, reduziert die Regeleinrichtung 10 die Brennerleistung P um einen festen Betrag ΔP.
Nach einer Wartezeit Δt wird zum Zeitpunkt t2 festgestellt, dass die Abgastemperatur T über der zweiten Grenztemperatur T2 liegt. In Reaktion hierauf reduziert die Regeleinrichtung 10 die Brennerleistung P erneut um den festen Betrag ΔP.
Nach der Wartezeit Δt wird zum Zeitpunkt t3 erneut festgestellt, dass die Abgastemperatur T über der zweiten Grenztemperatur T2 liegt. In Reaktion hierauf reduziert die Regeleinrichtung 10 die Brennerleistung P nochmals um den festen Betrag ΔP.
Nach der Wartezeit Δt wird zum Zeitpunkt t4 festgestellt, dass die Abgastemperatur T unter der zweiten Grenztemperatur T2 liegt. Somit ist kein weiteres Absenken der Brennerleistung P notwendig.
Der Betrag ΔP der Leistungsabsenkung kann beispielsweise 5% der Maximalleistung betragen. Die Wartezeit Δt kann beispielsweise 15 Sekunden betragen. Die erste Grenztemperatur T1 beträgt beispielsweise 100 °C. Die zweite Grenztemperatur T2 beträgt beispielsweise 95 °C.
In 2 sind noch eine Grenzleistung P2 und eine Mindestleistung P1 eingezeichnet. Die Mindestleistung P1 beträgt beispielsweise 50%. Tiefer soll die Brennerleistung P durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht abgesenkt werden, da sonst ein Komfortverlust für den Benutzer der Heizungsanlage 1 droht. Beispielsweise kann dann kein ausreichend warmes Brauchwasser mehr bereitgestellt werden. In diesem Fall ist eine Wartung dringend notwendig.
Die Grenzleistung P2 beträgt beispielsweise 80% und wird in 2 durch das dreimalige Absenken der Brennerleistung P um jeweils 5% nicht unterschritten. Bei Erreichen bzw. Unterschreiten der Grenzleistung P2 kann ein Warnhinweis an ein mobiles Endgerät 50 des Benutzers oder Betreibers der Heizungsanlage 1 ausgeben werden.
Der Warnhinweis kann beispielsweise Informationen über die aktuelle abgesenkte Brennerleistung P enthalten. Ferner kann der Hinweis Informationen über eine mögliche Verschmutzung des Wärmetauschers 7 des Wärmeerzeugers 2 enthalten. Der Grad der Verschmutzung des Wärmetauschers 7 kann, wie oben beschrieben, aus der Absenkung der Brennerleistung P berechnet werden.
Die im Zusammenhang mit 2 angegebenen Werte sind beispielhaft und nicht als einschränkend zu verstehen. Diese Werte können je nach Bedarf an den vorliegenden Wärmeerzeuger angepasst werden.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren erneut anhand des in 3 dargestellten beispielhaften Flussdiagramms beschrieben. Beim Start des Verfahrens wird die Leistung P des Brenners 3 zunächst auf 100% hochgefahren und in Schritt S1 wird die Abgastemperatur T im Abgasweg 5 vom Temperatursensor 4 gemessen.
Im Schritt S2 vergleicht die Regeleinrichtung 10 die gemessene Abgastemperatur T mit der vorgegebenen Maximaltemperatur T_MAX, die beispielsweise 115°C betragen kann. Erreicht die Abgastemperatur T die Maximaltemperatur T_MAX (JA in Schritt S2), so wird der Brenner 2 sofort verriegelnd Abgeschaltet (AUS). Ein erneuter Start ist nur noch nach manuellem Zurücksetzen möglich.
Ist die Abgastemperatur T kleiner als die Maximaltemperatur (NEIN in S2), so wird als nächstes geprüft, ob die Abgastemperatur T eine erste Grenztemperatur T1 von beispielsweise 100°C erreicht bzw. überschreitet (Schritt S3). Ist die Abgastemperatur T kleiner als T1 (NEIN in S3), so geht das Verfahren wieder zurück zum ersten Schritt S1. Solange die Abgastemperatur T kleiner als die erste Grenztemperatur T1 bleibt, findet somit kein regelungstechnischer Eingriff statt und der Brenner 3 kann normal bei 100% Leistung betrieben werden.
Ist die Abgastemperatur T so groß wie oder größer als die erste Grenztemperatur T1 (JA in Schritt S3), so wird die Brennerleistung P in Schritt S4 um einen festen Betrag ΔP reduziert. Der feste Betrag ΔP kann beispielsweise 5% betragen.
Im nächsten Schritt S5 wird geprüft, ob die nun reduzierte Brennerleistung P kleiner als oder gleich groß wie eine Grenzleistung P2 ist. Die Grenzleistung P2 kann beispielsweise 80% betragen. Diese Grenzleistung P2 wird auch als „Warnleistung“ bezeichnet.
Ist die Brennerleistung P kleiner als oder gleich groß wie die Warnleistung P2 (JA in S5), so wird in Schritt S6 ein Warnhinweis an einen Benutzer oder Betreiber der Heizungsanlage 1 ausgegeben. Der Warnhinweis kann z.B. Informationen über eine berechnete Verschmutzung des Wärmetauschers 7 des Wärmeerzeugers 2 enthalten. Der Warnhinweis macht den Benutzer oder Betreiber also darauf aufmerksam, dass eine Wartung des Wärmeerzeugers 2 notwendig wird, um bei zunehmender Verschmutzung des Wärmetauschers 7 eine weitere Leistungsabnahme im Brenner 3 zu verhindern.
Ist die Brennerleistung P größer als die Warnleistung P2 (NEIN in S5), so geht das Verfahren in Schritt S9 weiter. Nach einer Wartezeit Δt von beispielsweise 15 Sekunden wird in Schritt S9 erneut die Abgastemperatur T ermittelt. Im folgenden Schritt S10 wird die in S9 gemessene Abgastemperatur T mit einer zweiten Grenztemperatur T2 von beispielsweise 95°C verglichen. Ist die Abgastemperatur T gleich groß wie oder kleiner als die zweite Grenztemperatur T2 (JA in S10), so ist zunächst keine weitere Absenkung der Brennerleistung P notwendig. Das Verfahren geht zurück zu Schritt S1.
Solange die Abgastemperatur T hier nicht weiter ansteigt, bleibt das Verfahren dann in der Schleife S1, NEIN in S2, NEIN in S3. Erst wenn ein weiterer Anstieg der Abgastemperatur T (z.B. durch zunehmende Verschmutzung des Wärmetauschers 7) auftritt, wird wieder eine Reduzierung der Brennerleistung P initiiert (z.B. bei JA in S3).
Wird in S10 jedoch festgestellt, dass die Abgastemperatur T nach der Wartezeit Δt größer als die zweite Grenztemperatur T2 ist (NEIN in S10), so geht das Verfahren zurück zu Schritt S4 und die Brennerleistung P wird weiter abgesenkt.
Nach dem Erzeugen des Warnhinweises in S6, wird in Schritt S7 eine weitere Prüfung der Brennerleistung P durchgeführt. Die Brennerleistung P soll nämlich nicht kleiner als eine Minimalleistung P1 werden. Die Minimalleistung P1 beträgt beispielsweise 50% der Maximalleistung. Wäre die abgesenkte Leistung P - ΔP kleiner als oder gleich groß wie P1 (JA in S7), so wird in S8 als neue Leistung des Brenners P1 eingestellt.
Anschließend geht das Verfahren zurück zu Schritt S1, so dass weiterhin auf ein Erreichen von T_MAX geprüft werden kann und bei Bedarf eine Sicherheitsabschaltung durchgeführt werden kann. Zusätzlich kann in S8 ein erneuter Warnhinweis über das Erreichen der Minimalleistung P1 an den Benutzer oder Betreiber ausgegeben werden.
Ist die Brennerleistung P in S7 noch größer als P1 (NEIN in S7), so geht das Verfahren wie oben beschrieben in Schritt S9 weiter.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Wärmeerzeugers (2) zum Erhitzen eines Wärmeträgermediums, mit den Schritten: Betreiben eines Brennvorgangs in einen Brenner (3) des Wärmeerzeugers (2); Übertragen der vom Brenner (3) erzeugten Wärme auf das Wärmeträgermedium an einem Wärmetauscher (7); Abführen von Abgasen der Verbrennung über einen Abgasweg (5); Messen einer Abgastemperatur (T) im Abgasweg (5) mit einem im Abgasweg (5) angeordneten Temperatursensor (4); Regeln eines Betriebszustands des Wärmeerzeugers (2) in Abhängigkeit der gemessenen Abgastemperatur (T); falls die gemessene Abgastemperatur (T) eine vorgegebene Maximaltemperatur erreicht, Abschalten des Brennvorgangs im Brenner (3); falls die gemessene Abgastemperatur (T) eine vorgegebene erste Grenztemperatur (T1) erreicht, Reduzieren der Leistung des Brenners (3) in Abhängigkeit einer Abweichung der gemessenen Abgastemperatur (T) von der ersten Grenztemperatur (T1), wobei die erste Grenztemperatur (T1) kleiner als die Maximaltemperatur ist; und falls die reduzierte Leistung des Brenners (3) kleiner als oder gleich groß wie eine Grenzleistung (P2) ist, Erzeugen und Ausgeben einer Warnmeldung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Leistung des Brenners (3) so lange reduziert wird, bis die gemessene Abgastemperatur (T) kleiner als eine zweite Grenztemperatur (T2) ist, die kleiner als die erste Grenztemperatur (T1) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leistung des Brenners (3) höchstens bis zu einer vorgegebenen Mindestleistung (P1) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Warnmeldung an ein mobiles Endgerät (50) eines Benutzers oder Betreibers des Wärmeerzeugers (2) und/oder auf einer Anzeigeeinrichtung des Wärmeerzeugers (2) ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: Berechnen eines Verschmutzungsgrads des Wärmetauschers (7) in Abhängigkeit einer Abweichung der reduzierten Leistung des Brenners (3) von einer Maximalleistung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Warnmeldung einen Hinweis auf den berechneten Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers (7) enthält.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Übertragen der gemessenen Abgastemperatur (T) und der Leistung des Brenners (3) an eine kommunikativ über ein Netzwerk (40) mit dem Wärmeerzeuger (2) verbundenen Datenverarbeitungsvorrichtung (20) und/oder an eine mit dem Netzwerk (40) verbunden Cloud (30); und Speichern der übertragenen Abgastemperatur (T) und Leistung des Brenners (3) in einer Speichereinrichtung (21) der Datenverarbeitungsvorrichtung (20) und/oder in der Cloud (30), wobei die Schritte des Reduzierens der Leistung des Brenners (3) und/oder des Berechnens des Verschmutzungsgrads des Wärmetauschers (7) und/oder des Erzeugens der Warnmeldung von einer Recheneinrichtung (22) der Datenverarbeitungsvorrichtung (20) und/oder von der Cloud (30) durchgeführt werden.
Wärmeerzeuger (2) zum Erhitzen eines Wärmeträgermediums, umfassend: einen Brenner (3); einen Wärmetauscher (7) zum Übertragen der vom Brenner (3) erzeugten Wärme auf das Wärmeträgermedium; ein Abgasweg (5) zum Abführen von Abgasen; einen im Abgasweg (5) angeordneten Temperatursensor (4) zum Messen einer Abgastemperatur (T); und eine Regeleinrichtung (10) zum Regeln eines Betriebszustands des Wärmeerzeugers (2), wobei die Regeleinrichtung (10) konfiguriert ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Wärmeerzeuger (2) nach Anspruch 8, wobei die Regeleinrichtung (10) kommunikativ über ein Netzwerk (40) mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung (20) und/oder einer Cloud (30) und/oder einem mobilen Endgerät (50) eines Benutzers oder Betreibers des Wärmeerzeugers (2) verbunden ist; und die Regeleinrichtung (10) und die Datenverarbeitungsvorrichtung (20) und/oder die Cloud (30) konfiguriert sind, das Verfahren nach Anspruch 10 auszuführen.
Heizungsanlage (1), umfassend: ein Netzwerk (40); einen mit dem Netzwerk (40) verbundenen Wärmeerzeuger (2) nach Anspruch 9; und eine mit dem Netzwerk (40) verbundene Datenverarbeitungsvorrichtung (20) mit einer Speichereinrichtung (21) zum Speichern von Daten und einer Recheneinrichtung (22) zum Verarbeiten von Daten; und/oder eine mit dem Netzwerk (40) verbundene Cloud (30); und/oder ein mit dem Netzwerk (40) verbundenes mobiles Endgerät (50).