DE102022125189A1 - Procedure for commissioning a heater, control device, heater and computer program - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1). Dieses kann zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas eingerichtet sein, das einem Brenner (3) zugeführt und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündet wird. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
a) Erfassen einer Leistungsanforderung Q an das Heizgerät (1),
b) Auswählen einer geeigneten Zündleistung (29, 30, 31) der Zündeinrichtung (12) für die in Schritt a) erfasste Leistungsanforderung Q,
c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes (1) mit der in Schritt b) ausgewählten Zündleistung (29, 30, 31) der Zündeinrichtung (12).
Das Verfahren ermöglicht die Anpassung der Zündleistung (29, 30, 31) an die Leistungsanforderung Q des Heizgerätes (1) und kann dadurch den Komfort und die Sicherheit eines Zündvorganges erhöhen.
A method for commissioning a heating device (1) is proposed. This can be set up to burn a combustion mixture of combustion air and fuel gas, which is fed to a burner (3) and ignited by an ignition device (12). The method comprises at least the following steps:
a) detecting a power requirement Q to the heater (1),
b) selecting a suitable ignition power (29, 30, 31) of the ignition device (12) for the power requirement Q detected in step a),
c) initiating an ignition process of the heater (1) with the ignition power (29, 30, 31) of the ignition device (12) selected in step b).
The method enables the ignition power (29, 30, 31) to be adapted to the power requirement Q of the heater (1) and can thus increase the comfort and safety of an ignition process.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und ein Computerprogramm.The invention relates to a method for commissioning a heating device, a control device, a heating device and a computer program.
Es sind eine Vielzahl von Heizgeräten bekannt, die in einer Brennkammer ein Gemisch aus einem Brennstoff, insbesondere Gas oder Wasserstoff, und Umgebungsluft verbrennen, um Wärme zur Versorgung eines Gebäudes oder für eine Bereitstellung von Warmwasser zu gewinnen.A variety of heating devices are known which burn a mixture of a fuel, in particular gas or hydrogen, and ambient air in a combustion chamber in order to generate heat to supply a building or to provide hot water.
Bei einer Inbetriebnahme derartiger Heizgeräte wird in der Regel eine Fördereinrichtung auf eine Sollleistung angefahren und einem geförderten Volumenstrom angesaugter Verbrennungsluft Brennstoff zugefügt. Das gebildete Verbrennungsgemisch wird einem Brenner des Heizgerätes zugeführt und durch eine Zündvorrichtung, beispielsweise einem Funken- oder Glühzünder, entzündet. Bildet das zugeführte Verbrennungsgemisch innerhalb eines Sicherheitszeitraumes keine Flamme, wird der Startversuch abgebrochen. Der Sicherheitszeitraum ist dabei so gewählt, dass ein Austreten einer kritischen (unverbrannten) Menge Brenngas am Brenner während eines Startversuches mit Sicherheit vermieden werden kann.When such heaters are put into operation, a conveyor is usually set to a target output and fuel is added to a conveyed volume flow of intake combustion air. The combustion mixture formed is fed to a burner in the heater and ignited by an ignition device, for example a spark or glow plug. If the supplied combustion mixture does not form a flame within a safety period, the start attempt is aborted. The safety period is selected so that the escape of a critical (unburned) amount of fuel gas from the burner during a start attempt can be safely avoided.
Dabei können unterschiedliche Zündbedingungen, beispielsweise ein Modulationspunkt des Heizgerätes während des Zündvorganges oder Betriebsparameter einen Zündvorgang deutlich beeinflussen. Probleme bei einem Zündvorgang können zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen, und bei einer stärkeren Ausprägung auch zu Beschädigungen des Heizgerätes führen.Different ignition conditions, such as a modulation point of the heater during the ignition process or operating parameters, can significantly influence an ignition process. Problems during an ignition process can lead to unwanted noise and, if more severe, can also lead to damage to the heater.
Die
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll ein besonders einfaches und universell einsetzbares Verfahren vorgeschlagen werden.Based on this, the object of the invention is to propose a method for starting up a heating device which at least partially overcomes the problems of the prior art described. In particular, a particularly simple and universally applicable method is to be proposed.
Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen, nur geringe bauliche Veränderungen an einem Heizgerät erfordern und eine einfache Integration in einen bestehenden Produktionsprozess ermöglichen.In addition, the invention should at least not significantly increase the complexity of a heating device, require only minor structural changes to a heating device and enable easy integration into an existing production process.
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.These objects are achieved by the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments of the solution proposed here are specified in the independent patent claims. It is pointed out that the features listed in the dependent patent claims can be combined with one another in any technologically reasonable manner and define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the patent claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented.
Hierzu trägt ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes bei, wobei das Heizgerät zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas eingerichtet ist und das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
- a) Erfassen einer Leistungsanforderung an das Heizgerät,
- b) Auswählen einer geeigneten Leistung der Zündeinrichtung für die in Schritt a) erfasste Leistungsanforderung,
- c) Initiieren eines Zündvorgangs des Heizgerätes mit der in Schritt b) ausgewählten Leistung der Zündeinrichtung.
- a) Detecting a power requirement for the heater,
- b) selecting a suitable power of the ignition device for the power requirement detected in step a),
- c) Initiating an ignition process of the heater with the power of the ignition device selected in step b).
Die Schritte a), b) und c) können bei einer regulären Verfahrensdurchführung mindestens einmal in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere können die Schritte a) bis c) bei jeder Inbetriebnahme des Heizgerätes durchgeführt werden. Das Verfahren dient einem sicheren Zündvorgang bzw. einer sicheren Inbetriebnahme eines Heizgerätes und kann insbesondere helfen, eine Geräuschentwicklung während des Zündvorganges zu mindern und Schäden am Heizgerät zu verhindern.Steps a), b) and c) can be carried out at least once in the specified order during a regular procedure. In particular, steps a) to c) can be carried out every time the heater is started up. The method serves to ensure a safe ignition process or a safe start-up of a heater and can in particular help to reduce noise development during the ignition process and prevent damage to the heater.
Das Heizgerät kann zumindest einen Wärmeerzeuger, insbesondere einen Gas-Brennwertkessel, umfassen, der durch Verbrennung eines Brennstoffes Wärmeenergie freisetzt und über mindestens einen Wärmetauscher auf einen Heizkreis übertragen kann, wobei Verbraucher des Heizkreises über einen Heizungsvorlauf und einen Heizungsrücklauf des Heizkreises an das Heizgerät anschließbar sind. Im Heizgerät kann im Heizkreislauf eine Umwälzpumpe dazu eingerichtet sein, ein Wärmeträgermedium (Heizungswasser) umzuwälzen, wobei über einen Heizungsvorlauf erwärmtes Wärmeträgermedium Verbrauchern, wie Konvektoren oder Flächenheizungen, zugeführt und über den Heizungsrücklauf zum Wärmeerzeuger bzw. dem mindestens einen Wärmetauscher rückgeführt werden kann. Bei der Verbrennung entstehende Abgase können über einem Abgaskanal des Heizgerätes und eine nachfolgende Abgasanlage nach Außen abgeführt werden.The heater can include at least one heat generator, in particular a gas condensing boiler, which releases heat energy by burning a fuel and can transfer it to a heating circuit via at least one heat exchanger, with consumers of the heating circuit being able to be connected to the heater via a heating flow and a heating return of the heating circuit . A circulation pump can be set up in the heating circuit in the heater To circulate heat transfer medium (heating water), whereby heat transfer medium heated via a heating flow is supplied to consumers, such as convectors or surface heating, and can be returned to the heat generator or the at least one heat exchanger via the heating return. Exhaust gases resulting from combustion can be discharged to the outside via an exhaust duct of the heater and a subsequent exhaust system.
Das Heizgerät kann eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Gebläse, aufweisen, das ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff (Wasserstoff) einem Brenner des Heizgerätes zuführen kann. Die Fördereinrichtung kann dabei eine Leistungsregelung umfassen, insbesondere einen Drehzahlregler. Das Heizgerät kann dabei einen pneumatischen Gas-Luftverbund bilden, bei dem einem Massestrom Verbrennungsluft entsprechend einem Unterdruck (Steuerdruck) einer Drosselstelle, wie einer Venturidüse, ein über eine Gaszuführung bereitgestellter Massestrom Brenngas zugesetzt wird, so dass sich ein vordefiniertes (vorgegebenes) Verbrennungsluftverhältnis (Luftzahl, Lambda) einstellen kann. Das Heizgerät kann alternativ einen elektronischen Gas-Luftverbund aufweisen, bei dem anhand eines Signals einer Flammenüberwachung ein Rückschluss auf die Flammen und das Verbrennungsluftverhältnis (auch als Lambda oder Luftzahl bezeichnet) erfolgen kann, so dass eine Regelung desselben ermöglicht wird. Das Heizgerät kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff als Brennstoff oder einem Gemisch enthaltend Wasserstoff eingerichtet sein. Das Gemisch kann dabei einen Gehalt von mindestens 80% oder mindestens 90% Wasserstoff aufweisen.The heater can have a conveying device, in particular a fan, which can supply a mixture of combustion air and fuel (hydrogen) to a burner of the heater. The conveyor device can include a power control, in particular a speed controller. The heater can form a pneumatic gas-air combination in which a mass flow of fuel gas provided via a gas supply is added to a mass flow of combustion air corresponding to a negative pressure (control pressure) of a throttle point, such as a Venturi nozzle, so that a predefined (predetermined) combustion air ratio (air ratio , lambda). The heater can alternatively have an electronic gas-air combination, in which a conclusion about the flames and the combustion air ratio (also referred to as lambda or air ratio) can be made based on a signal from a flame monitoring, so that the same can be regulated. The heater can in particular be set up to burn hydrogen as fuel or a mixture containing hydrogen. The mixture can have a content of at least 80% or at least 90% hydrogen.
Zudem kann das Heizgerät eine Flammenüberwachung aufweisen. Häufig kommt hierzu eine lonisationselektrode zum Einsatz, die einen lonisationsstrom der Flamme zum Feststellen derselben nutzen kann. Dieses Prinzip ist jedoch bei einer Wasserstoffflamme, nicht robust einsetzbar, da bei der Verbrennung von Wasserstoff erheblich weniger freie Ladungsträger entstehen. Häufig kommen daher bei mit Wasserstoff betriebenen Heizgeräten andere Verfahren, wie beispielsweise ein Erfassen der von der Flamme emittierten elektromagnetischen Strahlung, insbesondere Infrarot- (IR-) und/ oder UV- (Ultraviolett-) Strahlung oder ein Erfassen der Flammentemperatur zum Einsatz. Ein Signal einer Flammenüberwachung kann dabei das Vorhandensein einer Flamme anzeigen, sowie ein Rückschluss auf ein Verbrennungsluftverhältnis der Flamme ermöglichen.The heater can also have a flame monitor. An ionization electrode is often used for this, which can use an ionization current from the flame to detect it. However, this principle cannot be used robustly with a hydrogen flame, as significantly fewer free charge carriers are produced when hydrogen is burned. For this reason, other methods are often used in hydrogen-powered heaters, such as detecting the electromagnetic radiation emitted by the flame, in particular infrared (IR) and/or UV (ultraviolet) radiation, or detecting the flame temperature. A signal from a flame monitor can indicate the presence of a flame and allow a conclusion to be drawn about the combustion air ratio of the flame.
Das Heizgerät kann zudem eine Zündeinrichtung aufweisen, die derart am Brenner angeordnet ist, dass aus dem Brenner austretendes Verbrennungsgemisch entzündet werden kann. Die Zündeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Zündeinrichtung sein, deren Leistung elektrisch steuerbar ist.The heating device can also have an ignition device which is arranged on the burner in such a way that combustion mixture emerging from the burner can be ignited. The ignition device can in particular be an electrical ignition device whose output can be controlled electrically.
Bei der Zündeinrichtung kann es sich insbesondere um einen Funkenzünder handeln, wobei die Intensität des ausgebildeten Zündfunkens durch die beaufschlagte elektrische Leistung einstellbar ist. Die Intensität des Zündfunkens, und damit die (elektrische) Leistung der Zündeinrichtung kann den Zündvorgang wesentlich beeinflussen. Die elektrische Leistung kann dabei beispielsweise durch eine Zündspannung eingestellt werden.The ignition device can in particular be a spark igniter, whereby the intensity of the ignition spark formed can be adjusted by the applied electrical power. The intensity of the ignition spark, and thus the (electrical) power of the ignition device, can significantly influence the ignition process. The electrical power can be adjusted, for example, by an ignition voltage.
Alternativ kann die Zündeinrichtung ein Glühzünder, auch als Hot-Surface- Ignitor bezeichnet, sein, der sich elektrisch auf eine Oberflächentemperatur oberhalb einer Zündtemperatur des Verbrennungsgemisches erhitzen kann. Mittels der elektrischen Leistung eines Glühzünders können dessen Oberflächentemperatur, und damit die Zündbedingungen des Verbrennungsgemisches am Brenner eingestellt werden.Alternatively, the ignition device can be a hot surface igniter, which can be heated electrically to a surface temperature above the ignition temperature of the combustion mixture. The electrical power of a hot surface igniter can be used to adjust its surface temperature and thus the ignition conditions of the combustion mixture at the burner.
Eine Inbetriebnahme eines Heizgerätes kann dabei wie folgt ablaufen. Zunächst kann, beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes, eine Fördereinrichtung, die zumeist als Gebläse ausgeführt ist, auf eine vorgegebene Startleistung bzw. Startdrehzahl, anfahren. Anschließen kann, nach dem Erreichen der Startleistung bzw. Startdrehzahl ein für die Startdrehzahl vorgegebener Massestrom Brennstoff zugeführt und ein Zündvorgang durch Inbetriebnahme der Zündeinrichtung mit einer vorgegebenen Leistung eingeleitet werden.Commissioning a heater can proceed as follows. First, a control unit of the heater, for example, can start a conveyor system, which is usually designed as a fan, to a specified starting power or starting speed. Then, after the starting power or starting speed has been reached, a mass flow of fuel specified for the starting speed can be supplied and an ignition process can be initiated by commissioning the ignition device with a specified power.
Gemäß Schritt a) kann eine (aktuelle oder zuletzt vorliegende) Leistungsanforderung an das Heizgerät erfasst werden. Die Leistungsanforderung kann beispielsweise ein, durch eine Wärmeanforderung an das Heizgerät bestimmter, Modulationspunkt des Heizgerätes sein. Hierzu kann beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes eine Wärmeanforderung (messtechnisch oder rechnerisch) erkennen und einen entsprechenden Modulationspunkt bestimmen. Das Erkennen der Wärmeanforderung kann beispielsweise anhand erfassten Temperaturen von Heizungsvorlauf und Heizungsrücklauf erkannt werden. Der Modulationspunkt kann eine zu modulierende Leistung in einem Bereich von einer Mindest- und einer Maximalleistung des Heizgerätes angeben. Beispielsweise bewirkt eine Anforderung von Warmwasser an das Heizgerät in der Regel die Wahl eines Modulationspunktes, der einer hohen Leistung, häufig der Maximalleistung, des Heizgerätes entspricht.According to step a), a (current or most recent) power requirement for the heater can be recorded. The power requirement can, for example, be a modulation point of the heater that is determined by a heat requirement for the heater. For this purpose, for example, a control unit of the heater can detect a heat requirement (measured or calculated) and determine a corresponding modulation point. The heat requirement can be recognized, for example, based on recorded temperatures of the heating flow and heating return. The modulation point can indicate a power to be modulated in a range of a minimum and a maximum power of the heater. For example, a request for hot water from the heater usually results in the selection of a modulation point that corresponds to a high output, often the maximum output, of the heater.
Gemäß Schritt b) kann eine geeignete Leistung der Zündeinrichtung für die in Schritt a) erfasste Leistungsanforderung, ausgewählt werden. Insbesondere wird die geeignete Zündleistung ausgewählt in (unmittelbarer) Abhängigkeit von der erfassten Leistungsanforderung, wobei ggf. vorgegebenen Leistungsbereiche verfügbar sind. Hierfür können insbesondere anhand von (Labor-)Versuchen ermittelte Zusammenhänge oder Kennfelder herangezogen werden, die dem in Schritt a) erfassten Parameter eine Zündleistung zuordnen. In der Regel wird dabei die auszuwählende Zündleistung mit steigender Leistungsanforderung zunehmen.According to step b), a suitable power of the ignition device for the measured value in step a) can be determined. Power requirement. In particular, the appropriate ignition power is selected in (direct) dependence on the recorded power requirement, whereby predefined power ranges may be available. For this purpose, relationships or characteristic maps determined in (laboratory) tests can be used in particular, which assign an ignition power to the parameter recorded in step a). As a rule, the ignition power to be selected will increase with increasing power requirement.
Gemäß Schritt c) kann nunmehr ein Zündvorgang des Brenners des Heizgerätes mit der in Schritt b) ausgewählten Leistung der Zündeinrichtung initiiert werden. Hierbei kann das Verbrennungsgemisch am Brenner durch die Zündeinrichtung mit der in Schritt b) ausgewählten Leistung entzündet werden.According to step c), an ignition process of the burner of the heater can now be initiated with the power of the ignition device selected in step b). Here, the combustion mixture on the burner can be ignited by the ignition device with the power selected in step b).
Gemäß einer Ausgestaltung können mehrere Leistungsbereiche der Leistungsanforderung an das Heizgerät (vor-)definiert werden bzw. sein, denen jeweils ein konkreter Wert bzw. Wertebereich der Leistung der Zündeinrichtung zugeordnet wird. Die Leistungsbereiche können beispielweise durch Grenzwerte definiert werden, die benachbarte Leistungsbereiche der Leistungsanforderung abgrenzen.According to one embodiment, several power ranges of the power requirement for the heater can be (pre-)defined, each of which is assigned a specific value or value range of the power of the ignition device. The performance ranges can be defined, for example, by limit values that delimit adjacent performance ranges of the performance requirement.
Gemäß einer Ausgestaltung können drei Leistungsbereiche definiert sein, nämlich:
- - bei einer Leistungsanforderung von mehr als 60%, 70% oder 80 % der maximalen Leistung des Wärmeerzeugers kann eine Leistung der Zündeinrichtung von 60 % bis 80 %, insbesondere etwa 70 %, der maximalen Leistung der Zündeinrichtung entsprechen,
- - bei einer Leistungsanforderung von weniger als 40%, 30% oder 20 % der maximalen Leistung des Wärmeerzeugers kann eine Leistung der
Zündeinrichtung von 20 % bis 40 %, insbesondere etwa 30 %, der maximalen Leistung der Zündeinrichtung entsprechen, und - - bei einer Leistungsanforderung in dem verbleibenden mittleren Bereich kann eine Leistung der Zündeinrichtung von 40% bis 60%, insbesondere etwa 50 %, der maximalen Leistung der Zündeinrichtung entsprechen.
- - if the power requirement is more than 60%, 70% or 80% of the maximum power of the heat generator, an output of the ignition device of 60% to 80%, in particular approximately 70%, can correspond to the maximum power of the ignition device,
- - with a power requirement of less than 40%, 30% or 20% of the maximum power of the heat generator, an output of the ignition device of 20% to 40%, in particular approximately 30%, can correspond to the maximum power of the ignition device, and
- - With a power requirement in the remaining middle range, a power of the ignition device of 40% to 60%, in particular approximately 50%, can correspond to the maximum power of the ignition device.
Gemäß einer Ausgestaltung kann in einem Schritt d) ein Diagnoseparameter, der einen Rückschluss auf den Zündvorgang zulässt, während des Zündvorganges erfasst und bewertet werden. Bei dem Diagnoseparameter kann es sich um einen Parameter handeln, der einen Rückschluss auf einen Druckverlauf im Strömungsweg (Zuführung Verbrennungsluft, Zuführung Brenngas, Gemischkanal, Abgasrohr oder -anlage) des Heizgerätes zulässt, beispielsweise ein Volumen- oder Massestromsensor in der Zuführung Verbrennungsluft oder im Gemischkanal, und/ oder ein Signal der Fördereinrichtung, insbesondere ein Drehzahlsignal oder ein Steuersignal eines Drehzahlreglers der Fördereinrichtung. Alternativ oder kumulativ kann auch als Diagnoseparameter auch ein Signal einer Flammenüberwachung des Heizgerätes genutzt werden, beispielsweise ein lonisationsstrom der Flamme oder ein Signal eines optischen Sensors (UV-Sensor) der in Richtung einer Flamme am Brenner ausgerichtet sein kann.According to one embodiment, in a step d), a diagnostic parameter that allows a conclusion to be drawn about the ignition process can be recorded and evaluated during the ignition process. The diagnostic parameter can be a parameter that allows a conclusion to be drawn about a pressure curve in the flow path (combustion air supply, fuel gas supply, mixture channel, exhaust pipe or system) of the heater, for example a volume or mass flow sensor in the combustion air supply or in the mixture channel, and/or a signal from the conveyor device, in particular a speed signal or a control signal from a speed controller of the conveyor device. Alternatively or cumulatively, a signal from a flame monitor on the heater can also be used as a diagnostic parameter, for example an ionization current of the flame or a signal from an optical sensor (UV sensor) that can be directed in the direction of a flame on the burner.
Ein Bewerten des erfassten Diagnoseparameters kann einen Vergleich mit Referenzwerten oder -kennfeldern umfassen. Die Referenzwerte oder -kennfelder können dabei im Vorfeld anhand von Laborversuchen an einem Referenzheizgerät ermittelt worden sein.An evaluation of the recorded diagnostic parameters can include a comparison with reference values or characteristic maps. The reference values or characteristic maps can have been determined in advance using laboratory tests on a reference heater.
Gemäß einer Ausgestaltung kann bei einer weiderholenden Verfahrensdurchführung eine Anpassung der Auswahl der geeigneten Leistung der Zündeinrichtung in Schritt b) entsprechend der Bewertung eines Zündvorganges in Schritt d) erfolgen. Mit anderen Worten kann ein Ergebnis der Bewertung des Zündvorganges gemäß Schritt d) bei einer sich wiederholenden Verfahrensdurchführung in die Auswahl der Leistung der Zündeinrichtung in Schritt b) einbezogen werden. Beispielhaft kann bei einer Feststellung eines langsamen Zündvorganges die Leistung der Zündeinrichtung bei der nächsten Verfahrensdurchführung gesteigert werden, beispielsweise um 10% der maximalen Leistung der Zündeinrichtung.According to one embodiment, when the method is repeated, the selection of the appropriate power of the ignition device in step b) can be adjusted according to the evaluation of an ignition process in step d). In other words, a result of the evaluation of the ignition process according to step d) can be included in the selection of the power of the ignition device in step b) when the method is repeated. For example, if a slow ignition process is detected, the power of the ignition device can be increased in the next process execution, for example by 10% of the maximum power of the ignition device.
Gemäß einer Ausgestaltung kann das Heizgerät beim Feststellen eines kritischen Zündvorganges in einen Fehlerzustand verbracht werden, in dem eine erneute Inbetriebnahme blockiert wird, bzw. nur durch eine fachkundige Person durchgeführt werden kann. Ein kritischer Zündvorgang kann beispielsweise an einem Überschreiten eines Druckgrenzwertes in der Gaszuführung des Heizgerätes oder auch an einer fehlenden oder unzureichenden Flammenbildung erkannt werden.According to one embodiment, when a critical ignition process is detected, the heater can be brought into an error state in which restarting is blocked or can only be carried out by a skilled person. A critical ignition process can be recognized, for example, by exceeding a pressure limit in the gas supply of the heater or by missing or insufficient flame formation.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann eine Information über ein Ergebnis einer Bewertung des Zündvorganges, einen erkannten kritischen Zündvorgang oder über ein Verbringen des Heizgerätes in einen Fehlerzustand über eine (externe oder ins Heizgerät integrierte) Anzeigeeinrichtung angezeigt und/ oder über ein Netzwerk, insbesondere dem Internet, zum Abruf bereitgestellt und/ oder als Nachricht versandt werden. Beispielsweise kann die Information auf einem Appliance Interface des Heizgerätes oder auch auf einem Netzwerkspeicher (Cloud) zum Abruf bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann so beispielsweise einem Nutzer/ Betreiber des Heizgerätes und/ oder einem Fachbetrieb eine Information über eine Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens durch eine Nachricht übermittelt werden und der Fachbetrieb kann einen Termin zur Wartung und/ oder Reparatur entsprechend planen und durchführen. Insbesondere kann so eine schnelle Beendigung eines Fehlerzustandes des Heizgerätes herbeigeführt werden.According to a further embodiment, information about a result of an evaluation of the ignition process, a recognized critical ignition process or about the heater entering an error state can be displayed via a display device (external or integrated into the heater) and/or made available for retrieval via a network, in particular the Internet, and/or sent as a message. For example, the information can be made available for retrieval on an appliance interface of the heater or on a network storage device (cloud). In this way, information can advantageously be provided to a user/operator of the heater and/or a specialist company. Information about the implementation of a procedure suggested here can be sent by message and the specialist company can plan and carry out an appointment for maintenance and/or repairs accordingly. In particular, this can quickly resolve a fault condition in the heater.
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. Das Computerprogramm kann insbesondere auf einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes durchgeführt werden.According to a further aspect, a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here. In other words, this relates in particular to a computer program (product) comprising commands which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method proposed here. The computer program can in particular be executed on a control and regulating device of the heating device.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.According to a further aspect, a machine-readable storage medium is also proposed on which the computer program is stored.
Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.The machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
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. Das Regel- und Steuergerät kann hierfür insbesondere mit einer Zündeinrichtung, einer Fördereinrichtung und einer Flammenüberwachung elektrisch verbunden sein. Zudem können auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes im Rahmen der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens erfasste oder benötigte Daten hinterlegt werden, beispielsweise in Schritt a) erfasste Leistungsanforderung und/ oder Referenzwerte und/oder -kennfelder für eine Durchführung des Schrittes d).According to a further aspect, a regulating and control device for a heater is also proposed, set up to carry out a method proposed here. For this purpose, the control and control device can, for example, have and/or have a processor. In this context, the processor can, for example, execute the method stored in a memory (of the control device). For this purpose, the regulating and control device can in particular be electrically connected to an ignition device, a conveyor device and a flame monitoring device. In addition, data recorded or required in the context of carrying out a method proposed here can be stored in a memory of the control and control device, for example power requirements recorded in step a) and/or reference values and/or performance maps for carrying out step d).
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner zuführbar und durch eine Zündeinrichtung entzündbar ist, und weiter aufweisend Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des hier angegebenen Verfahrens ausführen. Die Mittel können ein Regel- und Steuergerät umfassen. Bei dem Heizgerät kann es sich um ein Gasheizgerät, insbesondere um ein wasserstoffbetriebenes Gasheizgerät, handeln. Das Gasheizgerät kann einen Brenner und eine Fördereinrichtung aufweisen, mit der ein Gemisch aus Brennstoff (Wasserstoff) und Verbrennungsluft dem Brenner zugeführt werden kann.According to a further aspect, a heating device is also proposed, designed to burn a combustion mixture of combustion air and combustion gas, which can be fed to a burner and ignited by an ignition device, and further comprising means which are adapted to carry out the steps of the method specified here. The means can comprise a regulating and control device. The heating device can be a gas heating device, in particular a hydrogen-operated gas heating device. The gas heating device can have a burner and a conveying device with which a mixture of fuel (hydrogen) and combustion air can be fed to the burner.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung einer erfassten Leistungsanforderung an ein Heizgerät zur Auswahl und Einstellung einer Leistung der Zündeinrichtung des Heizgerätes vorgeschlagen.According to a further aspect, the use of a detected power requirement for a heater for selecting and adjusting a power of the ignition device of the heater is also proposed.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Regel- und Steuergerät, dem Heizgerät und der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous embodiments discussed in connection with the method can also occur in the computer program, the control device, the heater and the use presented here and vice versa. In this respect, reference is made in full to the explanations there for a more detailed characterization of the features.
Hier werden somit ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und ein Computerprogramm angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, das Regel- und Steuergerät, das Heizgerät und das Computerprogramm sowie die Verwendung zumindest dazu bei, eine sichere und komfortable Inbetriebnahme eines Heizgerätes zu ermöglichen. Dabei können vorteilhaft im Rahmen des Zündvorganges entstehende Geräusche und der Energieverbrauch einer Zündeinrichtung gemindert werden.A method for putting a heater into operation, a control and regulation device, a heater and a computer program are specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, the method for commissioning a heater, the control and control device, the heater and the computer program as well as the use at least contribute to enabling safe and convenient commissioning of a heater. This can advantageously reduce the noise generated during the ignition process and the energy consumption of an ignition device.
Zudem kann die Erfindung besonders vorteilhaft ohne bauliche Änderungen an einem Heizgerät in Form einer Implementierung einer Software eingesetzt werden.In addition, the invention can be used particularly advantageously without structural changes to a heater in the form of a software implementation.
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 : ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und -
3 und4 : Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
-
1 : a sequence of a procedure proposed here, -
2 : a heater suggested here, and -
3 and4 : Parameter curves that can arise when carrying out a method proposed here.
Das hier vorgeschlagenen Heizgerät 1 kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff eingerichtet sein. Zudem kann das Heizgerät 1 an/ bzw. in der Brennertür 15 eine (Vorrichtung zur) Flammenüberwachung 13 aufweisen, die hier als Sensor für von der Flamme emittierte UV- (Ultraviolett-) Strahlung ausgebildet sein kann.The
Ein Regel- und Steuergerät 7 kann zur Regelung des Heizgerätes 1 eingerichtet sein. Hierfür kann dieses beispielsweise mit dem Drehzahlregler 6, der Fördereinrichtung 2, dem Gasventil 5, der Flammenüberwachung 13, der Zündeinrichtung 12 und einem Netzwerk 16 (Internet) elektrisch verbunden sein. Das Regel- und Steuergerät 7 kann zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet sein.A control and
Den Leistungsbereichen 21, 22, 23 ist jeweils eine Zündleistung Pz zugeordnet, die Werte eines Bereiches von einer Minimalzündleistung 24 bis zu einer Maximalzündleistung 25 der Zündeinrichtung 12 annehmen kann. So kann dem ersten Leistungsbereich 21 eine erste Zündleistung 29 zugeordnet sein, die 30 % der Maximalzündleistung 25 entsprechen kann. Analog kann dem zweiten Leistungsbereich 22 eine zweite Zündleistung 30 zugeordnet sein, die 50% der Maximalzündleistung 25 entspricht und dem dritten Leistungsbereich 23 eine dritte Zündleistung 31, die 70 % der Maximalzündleistung 25 entsprechen kann.The power ranges 21, 22, 23 are each assigned an ignition power Pz, which can assume values in a range from a
In Block 110 kann gemäß Schritt a) eine Leistungsanforderung Q erfasst werden. Diese kann in einem Modulationsbereich des Heizgerätes 1 von einer Minimalleistung 17 bis zu einer Maximalleistung 18 liegen.In
In Block 120 kann gemäß Schritt b) der in Schritt a) erfassten Leistungsanforderung Q eine Leistung Pz der Zündeinrichtung 12 zugeordnet werden. Im vorliegenden Beispiel kann einer Leistungsanforderung Q im ersten Leistungsbereich 21 die erste Zündleistung 29, im zweiten Leistungsbereich 22 die zweite Zündleistung 30 und im dritten Leistungsbereich 23 die dritte Zündleistung 31 zugeordnet werden.In
In Block 130 kann gemäß Schritt c) ein Zündvorgang des Heizgerätes 1 mit der in Block 120 (Schritt b)) gewählten Zündleistung 29, 30, 31 initiiert werden.In
Gemäß einem optionalen Schritt d) kann ein Diagnoseparameter, der einen Rückschluss auf den Zündvorgang zulässt, während des Zündvorganges erfasst und bewertet werden. Ein geeigneter Diagnoseparameter kann beispielsweise eine Drehzahl n der Fördereinrichtung 2 sein. Eine Bewertung eines erfassten Drehzahlverlaufes der Fördereinrichtung 2 während des Zündvorganges kann beispielweise durch Betrachtung einer Änderung der Drehzahl n, ausgelöst durch den Zündvorgang, erfolgen. Übersteigt die Änderung der Drehzahl einen Grenzwert kann von einer harten Zündung ausgegangen werden.According to an optional step d), a diagnostic parameter that allows conclusions to be drawn about the ignition process can be used during the ignition process be recorded and evaluated. A suitable diagnostic parameter can be, for example, a speed n of the
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.As a precaution, it should be noted that the numerals used here ("first", "second", ...) primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, and in particular do not necessarily specify a dependency and/or sequence of these objects, sizes or processes. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described design. If a component can occur multiple times ("at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Heizgerätheater
- 22
- FördereinrichtungConveyor system
- 33
- Brennerburner
- 44
- Zuführung VerbrennungsluftSupply of combustion air
- 55
- GasventilGas valve
- 66
- Drehzahlregler7 Regel- und SteuergerätSpeed controller7 control and control device
- 88th
- BrennkammerCombustion chamber
- 99
- AbgasrohrExhaust pipe
- 1010
- AbgasanlageExhaust system
- 1111
- GemischkanalMixture channel
- 1212
- ZündeinrichtungIgnition device
- 1313
- FlammenüberwachungFlame monitoring
- 1414
- GaszuführungGas supply
- 1515
- BrennertürBurner door
- 1616
- Netzwerknetwork
- 1717
- MinimalleistungMinimum power
- 1818
- MaximalleistungMaximum performance
- 1919
- erster Grenzwertfirst limit
- 2020
- zweiter Grenzwertsecond limit
- 2121
- erster Leistungsbereichfirst performance area
- 2222
- zweiter Leistungsbereichsecond performance range
- 2323
- dritter Leistungsbereichthird performance area
- 2424
- MinimalzündleistungMinimum ignition power
- 2525
- MaximalzündleistungMaximum ignition power
- 2626
- Zündleistung erster VerfahrensdurchlaufIgnition performance first process run
- 2727
- Zündleistung zweiter VerfahrensdurchlaufIgnition performance second process run
- 2828
- Zündleistung dritter VerfahrensdurchlaufIgnition performance third process run
- 2929
- erste Zündleistungfirst ignition power
- 3030
- zweite Zündleistungsecond ignition power
- 3131
- dritte Zündleistungthird ignition power
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 3301365 A1 [0005]EP 3301365 A1 [0005]
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