DE102022130039A1 - 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), das zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner (3) zugeführt und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündet wird, eingerichtet ist. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:a) Erfassen mindestens eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes (1),b) Anpassen einer Zündrampe an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes (1),c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes (1) mit der in Schritt b) angepassten Zündrampe.Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine Anpassung der Zündrampe an Umgebungs- und Zustandsbedingungen des Heizgerätes (1) und kann damit Sicherheit und Komfort eines Zündvorganges steigern.A method is proposed for starting up a heater (1) which is designed 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 at least one location-specific environmental parameter and/or one state parameter of the heater (1), b) adapting an ignition ramp to the environmental parameters and/or state parameters of the heater (1) detected in step a), c) initiating an ignition process of the heater (1) with the ignition ramp adapted in step b). The proposed method enables the ignition ramp to be adapted to the environmental and state conditions of the heater (1) and can thus increase the safety and comfort 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 large number 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. Aufgrund des Wunsches, den Betrieb eines Heizgerätes für wechselnde Umgebungsbedingungen und insbesondere mehrere Gasarten zu ermöglichen, wird in der Regel während eines Zündvorganges die Gaszuführung mit einer Zündrampe betrieben, wobei einem weitestgehend konstanten Massestrom Verbrennungsluft ein von einem Startwert zu einem Endwert ansteigender Massestrom Brenngas innerhalb eines Sicherheitszeitraumes zugeführt wird. Der Sicherheitszeitraum ist dabei so gewählt, dass ein Austreten einer kritischen (unverbrannten) Menge Brenngas am Brenner während eines Zündvorganges mit Sicherheit vermieden werden kann.When such heaters are put into operation, a conveyor is usually started up 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 of the heater and ignited by an ignition device, for example a spark or glow igniter. Due to the desire to enable the operation of a heater for changing ambient conditions and in particular several types of gas, the gas supply is usually operated with an ignition ramp during an ignition process, whereby a largely constant mass flow of combustion air is fed with a mass flow of fuel gas that increases from a start value to an end value within a safety period. The safety period is selected so that the escape of a critical (unburned) amount of fuel gas at the burner during an ignition process can be safely avoided.

Die Zündrampe bewirkt, dass während eines Zündvorganges geeignete Startbedingungen für unterschiedliche Gasarten (beispielsweise einer Gasfamilie) eingestellt werden. Dabei besteht das Bedürfnis, Heizgeräte mit einer Vielzahl von Gasarten einzusetzen, wodurch sehr steile Zündrampen, mit einem hohen Gradienten des zuzuführenden Massestromes Brenngas auftreten können. Die damit zusammenhängenden kurzen Verweilzeiten einer Gemischzusammensetzung können ein Zünden während eines Zündvorganges erschweren. Kann das zugeführte Verbrennungsgemisch bei einem Zündvorgang innerhalb eines Sicherheitszeitraumes keine Flamme bilden, wird der Startversuch abgebrochen.The ignition ramp ensures that suitable starting conditions are set for different types of gas (for example, from a gas family) during an ignition process. There is a need to use heaters with a variety of gas types, which can result in very steep ignition ramps with a high gradient of the mass flow of fuel gas to be supplied. The associated short dwell times of a mixture composition can make ignition difficult during an ignition process. If the supplied combustion mixture cannot form a flame during an ignition process within a safety period, the start attempt is aborted.

Dabei können wechselnde Zündbedingungen, beispielsweise ein anzufahrender Modulationspunkt des Heizgerätes während des Zündvorganges oder Betriebsparameter des Heizgerätes 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.Changing ignition conditions, such as a modulation point of the heater that needs to be approached during the ignition process or operating parameters of the heater, can have a significant impact on the ignition process. Problems during the ignition process can lead to unwanted noise and, if more severe, can also cause damage to the heater.

Die EP 3 301 365 A1 schlägt zum Steuern eines Zündbetriebes eines Heizgerätes vor, bei dem ein vor dem Zündbetrieb erfasster Betriebskennwert berücksichtigt wird. Der Betriebskennwert kann dabei dazu geeignet sein, eine Qualität, Art oder einen Brennwert des Brennstoffes und/ oder eine Leistungsanforderung an das Heizgerät abzubilden. Das vorgeschlagene Verfahren ist jedoch sehr aufwendig, insbesondere sind die Ermittlung und Berücksichtigung des Betriebskennwertes auf das Heizgerät abzustimmen und damit fehleranfällig.The EP 3 301 365 A1 proposes a method for controlling the ignition of a heater, in which an operating characteristic value recorded before the ignition is taken into account. The operating characteristic value can be suitable for representing a quality, type or calorific value of the fuel and/or a performance requirement for the heater. However, the proposed method is very complex, in particular the determination and consideration of the operating characteristic value must be tailored to the heater and is therefore prone to errors.

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, das ein sicheres Zünden eines Heizgerätes auch bei wechselnden Betriebs- und Umweltbedingungen des Heizgerätes ermöglicht.Based on this, the object of the invention is to propose a method for starting up a heater 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 which enables a heater to be safely ignited even when the operating and environmental conditions of the heater change.

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, das einem Brenner zugeführt und durch eine Zündeinrichtung entzündet wird, eingerichtet ist, und das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:

  1. a) Erfassen mindestens eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes,
  2. b) Anpassen einer Zündrampenfunktion an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes,
  3. c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes mit der in Schritt b) angepassten Zündrampe.
A method for commissioning a heating device contributes to this, wherein the heating device is designed to burn a combustion mixture of combustion air and fuel gas, which is fed to a burner and ignited by an ignition device, and the method comprises at least the following steps:
  1. a) Recording at least one site-specific environmental parameter and/or one status parameter of the heater,
  2. b) adapting an ignition ramp function to the environmental parameters and/or status parameters of the heater recorded in step a),
  3. c) Initiating an ignition process of the heater with the ignition ramp adjusted 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 when carrying out the procedure regularly. In particular, steps a) to c) can be carried out each time the heater is started up. The procedure serves to ensure a safe ignition process or safe start-up of a heater and can in particular help to reduce noise 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 Heizkreises übertragen kann, wobei Verbraucher des Heizkreises über einen Heizungsvorlauf und einen Heizungsrücklauf des Heizkreises an das Heizgerät anschließbar sind. Der Heizkreislauf kann eine Umwälzpumpe umfassen, die dazu eingerichtet sein kann, ein Wärmeträgermedium (Heizungswasser) im Heizkreis 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 heating device can comprise 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, whereby consumers of the heating circuit can be connected to the heating device via a heating flow and a heating return of the heating circuit. The heating circuit can comprise a circulation pump, which can be set up to circulate a heat transfer medium (heating water) in the heating circuit, whereby heat transfer medium heated via a heating flow can be supplied to consumers, such as convectors or surface heating systems, and returned to the heat generator or the at least one heat exchanger via the heating return. Exhaust gases generated during combustion can be discharged to the outside via an exhaust duct of the heating device 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 zur Verbrennung eines beliebigen Brennstoffes eingerichtet sein, insbesondere zur Verbrennung eines Brenngases, wie Natural Gas (NG), Flüssiggas (LNG) oder Erdgas. Das Heizgerät kann auch 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 conveying device can comprise a power control, in particular a speed controller. The heater can form a pneumatic gas-air connection in which a mass flow of combustion air is added to a mass flow of combustion air in accordance with 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) can be set. The heater can alternatively have an electronic gas-air connection in which a conclusion can be drawn about the flames and the combustion air ratio (also referred to as lambda or air ratio) based on a signal from a flame monitor, so that it can be regulated. The heater can be set up to burn any fuel, in particular to burn a fuel gas, such as natural gas (NG), liquefied petroleum gas (LNG) or natural gas. The heater can also be set up to burn hydrogen as a fuel or a mixture containing hydrogen. The mixture may have a hydrogen content of at least 80% or at least 90%.

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 purpose, which can use an ionization current from the flame to detect it. However, this principle cannot be used robustly with a hydrogen flame, since significantly fewer free charge carriers are produced when hydrogen is burned. Other methods are therefore often used with 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 Erreichenden 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. Der vorgegebene Massestrom Brennstoff kann insbesondere als Bereich vorgegeben sein, der verschiedene Gasarten und Zündbedingungen abbildet und somit einen sicheren Zündvorgang für unterschiedliche Gasarten und/ oder Zündbedingungen ermöglichen kann. Der Bereich des Massestromes Brenngas kann durch eine Zündrampe innerhalb des Sicherheitszeitraumes abgebildet werden.Commissioning of a heater can proceed as follows. Firstly, for example, a control device of the heater can start up a conveyor device, which is usually designed as a fan, to a predetermined starting power or starting speed. Then, after the starting power or starting speed has been reached, a mass flow of fuel predetermined for the starting speed can be supplied and an ignition process can be initiated by commissioning the ignition device with a predetermined power. The predetermined mass flow of fuel can in particular be specified as a range that maps different gas types and ignition conditions and can therefore enable a safe ignition process for different gas types and/or ignition conditions. The range of the mass flow of fuel gas can be mapped by an ignition ramp within the safety period.

Die Zündrampe kann dabei ein funktionaler Zusammenhang zwischen Zeit und dem zuzuführenden Massestrom Brenngas festlegen, wobei die Zündrampe regelmäßig innerhalb eines Sicherheitszeitraumes des Zündvorganges abgefahren werden muss. Der Sicherheitszeitraum ist dabei so gewählt, dass bei einer ausbleibenden Flammenbildung am Brenner während eine Zündvorganges keine kritische Menge unverbrannten Brennstoffes (Brenngas) austritt, und liegt häufig in einem Bereich von 3 bis 5 Sekunden. Da der Sicherheitszeitraum aus Gründen der Betriebssicherheit nicht verlängerbar ist, muss die gesamte Zündrampe innerhalb des Sicherheitszeitraumes angefahren werden, was zu hohen Änderungsgeschwindigkeiten des Massestromes Brenngas während eines Zündvorganges führen kann. Der funktionale Zusammenhang, auch als Rampenfunktion bezeichnet, ist dabei in der Regel eine lineare Funktion, die von einem Startmassestrom bis zu einem Endmassestrom ansteigt. Im Anschluss kann eine Stabilisierungszeit einen Zeitraum festlegen, in dem sich eine gebildete Flamme stabilisieren kann, bevor das Heizgerät im Anschluss an den Zündvorgang zur freien Modulation übergehen kann. Die Stabilisierungszeit liegt häufig in einem Bereich von 2 bis 5 Sekunden, wobei auch Umgebungsbedingungen einbezogen werden können.The ignition ramp can define a functional relationship between time and the mass flow of fuel gas to be supplied, whereby the ignition ramp must be regularly run through within a safety period of the ignition process. The safety period is selected so that if a flame does not form on the burner during an ignition process, no critical amount of unburned fuel (fuel gas) escapes, and is often in the range of 3 to 5 seconds. Since the safety period cannot be extended for reasons of operational safety, the entire ignition ramp must be run through within the safety period, which can lead to high rates of change in the mass flow of fuel gas during an ignition process. The functional relationship, also known as the ramp function, is usually a linear function that increases from a starting mass flow to a final mass flow. A stabilization time can then define a period of time in which a flame that has formed can stabilize before the heater can switch to free modulation following the ignition process. The stabilization time is often in the range of 2 to 5 seconds, although environmental conditions may also be taken into account.

Somit kann eine Rampenfunktion beispielsweise durch einen Startpunkt v̇0 zum Zeitpunkt t0 und einen Endpunkt v̇1 zum Zeitpunkt t1 gegeben sein. Der Sicherheitszeitraum als Zeitdauer für die Rampenfunktion kann somit durch t1-t0 bestimmt und die Rampenfunktion mit v ˙ ( t ) = m × t + b

Figure DE102022130039A1_0001
angegeben werden. Die Steigerung m der Rampe kann mit: m = v ˙ 1 v ˙ 0 t 1 t 0
Figure DE102022130039A1_0002
und der Offset b kann mit b = v ˙ 0 × t 1 v ˙ 1 × t 0 t 1 t 0
Figure DE102022130039A1_0003
gegeben sein. Zum Zeitpunkt eines Auftretens einer Flamme tF (die durch eine Flammenüberwachung erkannt werden kann), kann ein Volumenstrom v̇s für die sich anschließende Stabilisierungszeit gebildet durch Addition einer Überhöhung des Volumenstromes v̇Ü zu dem Volumenstrom Brenngas zum Zeitpunkt des Auftretens der Flamme v̇(tF) eingestellt werden, der für den Stabilisierungszeitraum konstant gehalten werden kann, bevor das Heizgerät den Zündvorgang beendet und in eine freie Modulation übergeht: v ˙ S = v ˙ ( t F ) + v ˙ U ¨ .
Figure DE102022130039A1_0004
Thus, a ramp function can be given, for example, by a starting point v̇ 0 at time t 0 and an end point v̇ 1 at time t 1. The safety period as the duration for the ramp function can thus be determined by t 1 -t 0 and the ramp function can be given by v ˙ ( t ) = m × t + b
Figure DE102022130039A1_0001
The increase m of the ramp can be given as: m = v ˙ 1 v ˙ 0 t 1 t 0
Figure DE102022130039A1_0002
and the offset b can be b = v ˙ 0 × t 1 v ˙ 1 × t 0 t 1 t 0
Figure DE102022130039A1_0003
be given. At the time of occurrence of a flame t F (which can be detected by a flame monitor), a volume flow v̇ s for the subsequent stabilization period can be set by adding an increase in the volume flow v̇ Ü to the volume flow of fuel gas at the time of occurrence of the flame v̇(t F ), which can be kept constant for the stabilization period before the heater ends the ignition process and goes into free modulation: v ˙ S = v ˙ ( t F ) + v ˙ U ¨ .
Figure DE102022130039A1_0004

Gemäß Schritt a) kann ein Erfassen mindestens eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes erfolgen.According to step a), at least one location-specific environmental parameter and/or a status parameter of the heater can be recorded.

Ein standortspezifischer Umgebungsparameter kann insbesondere Umgebungsbedingungen am Standort des Heizgerätes angeben, wie beispielsweise einen Luftdruck, eine Außentemperatur, eine geodätische Höhe (über dem Meeresspiegel), eine Windgeschwindigkeit und/ oder eine Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft. Gleichfalls könnte eine Sturmwarnung eine zu erfassende Umgebungsbedingung sein.A location-specific environmental parameter can in particular indicate environmental conditions at the location of the heater, such as air pressure, outside temperature, geodetic altitude (above sea level), wind speed and/or humidity of the ambient air. Likewise, a storm warning could be an environmental condition to be recorded.

Ein Zustandsparameter kann ein Parameter sein, der einen Zustand des Heizgerätes beschreibt oder angibt. Ein Beispiel hierfür kann eine Temperatur des Heizgerätes sein, insbesondere eine Temperatur in der Brennkammer, die die Zündbedingungen wesentlich beeinflusst. Weitere Beispiele für Zustandsparameter des Heizgerätes kann eine Temperatur des Heizungsvor- und/ oder des Heizungsrücklaufes sein.A state parameter can be a parameter that describes or indicates a state of the heater. An example of this can be a temperature of the heater, in particular a temperature in the combustion chamber, which significantly influences the ignition conditions. Other examples of state parameters of the heater can be a temperature of the heater flow and/or the heater return.

Ein Erfassen gemäß Schritt a) kann mittels eines Messens eines Parameters erfolgen, beispielsweise durch ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes. Insbesondere das Erfassen eines standortspezifischen Umgebungsparameters kann über ein Netzwerk, insbesondere dem Internet erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes mit einem Netzwerk zum Austausch von Daten verbunden sein. Gleichfalls können gegebenenfalls vorhandene Smart-Home-Einrichtungen zur Abfrage von standrotspezifischen Umgebungsparametern genutzt werden. Hierbei könnten auch mit einer Smart-Home-Einrichtung verbindbare Messeinrichtung (Smart Metering Device) Informationen zu Umgebungsbedingungen oder auch zu dem zugeführten Brennstoff (Qualität, Druck, Energiegehalt, Temperatur) zugänglich machen,A detection according to step a) can be carried out by measuring a parameter, for example by a control and regulation device of the heater. In particular, the detection of a location-specific environmental parameter can be carried out via a network, in particular the Internet. For this purpose, for example, a control and regulation device of the heater can be connected to a network for exchanging data. Likewise, existing smart home devices can be used to query location-specific environmental parameters. A measuring device (smart metering device) that can be connected to a smart home device could also provide information on ambient conditions or on the fuel supplied (quality, pressure, energy content, temperature),

Gemäß Schritt b) kann ein Anpassen der Zündrampenfunktion an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes erfolgen. Das Anpassen kann sich dabei sowohl auf die Zündrampenfunktion, insbesondere deren Anstieg und Offset, sowie eine anschließende Stabilisierungszeit beziehen. Hierzu kann anhand eines erfassten standortspezifischen Umgebungsparameters oder eines erfassten Zustandsparameters die Rampenfunktion angepasst werden, wobei auch eine Anpassung der Stabilisierungszeit möglich ist. Eine Verlängerung der Stabilisierungszeit kann beispielsweise bei hohen Windgeschwindigkeiten oder eine Sturmwarnung sinnvoll erscheinen.According to step b), the ignition ramp function can be adapted to the ambient parameters and/or status parameters of the heater recorded in step a). The adaptation can relate to both the ignition ramp function, in particular its rise and offset, as well as a subsequent stabilization time. To do this, the ramp function can be adapted based on a recorded location-specific ambient parameter or a recorded status parameter, whereby the stabilization time can also be adapted. An extension of the stabilization time can seem sensible, for example, in the case of high wind speeds or a storm warning.

Hierbei kann gemäß einer Ausgestaltung die Anpassung der Zündrampe an mehrere Umgebungs- oder Zustandsparameter gesondert und nacheinander erfolgen. So kann eine sehr spezifische und genaue Anpassung der Zündrampe an vorliegende aktuelle Zündbedingungen erfolgen.According to one embodiment, the ignition ramp can be adapted to several environmental or state parameters separately and one after the other. This allows a very specific and precise adaptation of the ignition ramp to the current ignition conditions.

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 in die Anpassung der Zündrampe in Schritt b) die Bewertung eines Zündvorganges aus Schritt d) einbezogen werden.According to one embodiment, in a repeated process implementation, the evaluation of an ignition process from step d) can be included in the adaptation of the ignition ramp in step b).

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, if a critical ignition process is detected, the heater can be put into an error state in which restarting is blocked or can only be carried out by a qualified person. A critical ignition process can be detected, for example, by exceeding a pressure limit in the gas supply to the heater or by a lack of 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 a fault state can be displayed via a display device (external or integrated in 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, for example, a user/operator of the heater and/or a specialist company can advantageously be informed about the implementation of a method proposed here by means of a message and the specialist company can plan and carry out an appointment for maintenance and/or repair accordingly. In particular, this can bring about a rapid end to a fault state of 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. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.According to a further aspect, a machine-readable storage medium is also proposed on which the computer program is stored. The machine-readable storage medium is usually a computer-readable data storage device.

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 Umgebungs- oder Zustandsparameter und/ oder Referenzwerte und/oder -kennfelder für die Anpassung der Zündrampe gemäß Schritt b).According to a further aspect, a control and regulation device for a heating device is also proposed set up to carry out a method proposed here. For this purpose, the regulating and control device can, for example, have a processor and/or have access to one. In this context, the processor can, for example, carry out the method stored in a memory (of the regulating and 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 monitor. In addition, data recorded or required as part of the implementation of a method proposed here can be stored in a memory of the regulating and control device, for example environmental or state parameters recorded in step a) and/or reference values and/or characteristic maps for adapting the ignition ramp in accordance with step b).

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 Mittel aufweist, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des hier offenbarten Verfahrens ausführt. 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 kannAccording 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 comprises means which are adapted to carry out the steps of the method disclosed 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 eines erfassten Umgebungsparameters und/ oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes zur Anpassung einer Zündrampe für einen Zündvorgang des Heizgerätes vorgeschlagen.According to a further aspect, the use of a detected environmental parameter and/or a state parameter of the heater to adapt an ignition ramp for an ignition process 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 gemindert werden und ein sicherer Start des Heizgerätes unabhängig von den Umgebungsbedingungen und dem Betriebszustand des Heizgerätes ermöglicht werden.A method for starting up a heater, a control and regulating device, a heater and a computer program are therefore specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the state of the art. In particular, the method for starting up a heater, the control and regulating device, the heater and the computer program as well as the use at least contribute to enabling a heater to be started up safely and conveniently. Noises generated during the ignition process can advantageously be reduced and a safe start of the heater can be made possible regardless of the ambient conditions and the operating state of the heater.

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 heating device in the form of an implementation of software.

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: Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the attached figures. It should be noted that the invention is not intended to be limited by the exemplary embodiments given. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and combine them with other components and findings from the present description. In particular, it should be noted that the figures and in particular the size relationships shown are only schematic. They show:
  • 1 : a sequence of a procedure proposed here,
  • 2 : a heater proposed here, and
  • 3 : Parameter curves that can occur when carrying out a procedure proposed here.

1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Die mit Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Durchführung der Schritte a), b) und c) kann bei einem regulären Verfahrensablauf mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Das Verfahren dient einer Steigerung der Sicherheit eines, insbesondere mit Wasserstoff oder mit einem wasserstoffhaltigen Gemisch als Brennstoff betriebenen, Heizgerätes 1 bei einer Inbetriebnahme bzw. einem Zündvorgang. Das Verfahren ermöglicht eine Anpassung einer Zündrampe an standortspezifische Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes 1. 1 shows an example and schematically a sequence of a method proposed here. The execution of steps a), b) and c) shown with blocks 110, 120 and 130 can be carried out at least once in the order given in a regular process sequence. The method serves to increase the safety of a heating device 1, in particular one operated with hydrogen or with a hydrogen-containing mixture as fuel, during commissioning or an ignition process. The method enables an ignition ramp to be adapted to site-specific environmental parameters and/or state parameters of the heating device 1.

2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann einen in einer Brennkammer 8 angeordneten Brenner 3 umfassen. Über eine Zuführung Verbrennungsluft 4 kann Verbrennungsluft durch eine Fördereinrichtung 2, insbesondere als Gebläse ausgebildet, angesaugt werden. Die Fördereinrichtung 2 kann mit einem Drehzahlregler 6 verbunden sein, der mittels eines pulsweitenmodulierten (PWM-) Signals eine Drehzahl n der Fördereinrichtung 2 regeln kann. Ein Gasventil 5 kann dem angesaugten Luftmassenstrom Verbrennungsluft Brenngas aus einer Gaszuführung 14 zusetzen und ein Sicherheitsventil sowie ein Gasregelventil zur Steuerung des zuzusetzenden Massestromes Brenngas umfassen. Das erzeugte Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft kann über einen Gemischkanal 11 zum Brenner 3 strömen und dort von der Zündeinrichtung 12 entzündet werden. Der Brenner 3 kann eine Zylinderform aufweisen, die mit einer Grundfläche an einer Brennertür 15 derart befestigt sein kann, dass Verbrennungsgemisch aus dem Gemischkanal in den Brenner 3 strömen kann. Bei der Verbrennung entstehende Wärme kann über einen Wärmtauscher 20 auf einen Heizkreis 19 übertagen werden, über dessen Heizungsvorlauf 17 Wärmeträger des Heizkreises 19 zugeführt und über einen Heizungsrücklauf 18 zum Heizgerät 1 rückgeführt werden kann. Die Verbrennungsprodukte können nach der Verbrennung über ein Abgasrohr 9 des Heizgerätes 1 und eine Abgasanlage 10 nach Außen abgeleitet werden. 2 shows, by way of example and schematically, a heating device 1 proposed here. This can comprise a burner 3 arranged in a combustion chamber 8. Combustion air can be sucked in by a conveying device 2, in particular designed as a fan, via a combustion air supply 4. The conveying device 2 can be connected to a speed controller 6, which can regulate a speed n of the conveying device 2 by means of a pulse width modulated (PWM) signal. A gas valve 5 can control the sucked-in air mass flow of combustion air to add fuel gas from a gas supply 14 and comprise a safety valve and a gas control valve for controlling the mass flow of fuel gas to be added. The mixture of fuel gas and combustion air produced can flow via a mixture channel 11 to the burner 3 and be ignited there by the ignition device 12. The burner 3 can have a cylindrical shape, which can be attached with a base to a burner door 15 in such a way that combustion mixture can flow from the mixture channel into the burner 3. Heat generated during combustion can be transferred via a heat exchanger 20 to a heating circuit 19, via the heating flow 17 of which heat transfer medium of the heating circuit 19 can be supplied and returned to the heater 1 via a heating return 18. After combustion, the combustion products can be discharged to the outside via an exhaust pipe 9 of the heater 1 and an exhaust system 10.

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 heating device 1 proposed here can be designed in particular for the combustion of hydrogen. In addition, the heating device 1 can have a (device for) flame monitoring 13 on/or in the burner door 15, which can be designed here as a sensor for UV (ultraviolet) radiation emitted by the flame.

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 regulating device 7 can be set up to regulate the heating device 1. For this purpose, it can be electrically connected, for example, to the speed controller 6, the conveyor device 2, the gas valve 5, the flame monitor 13, the ignition device 12 and a network 16 (Internet). The control and regulating device 7 can be set up to carry out a method proposed here.

3 zeigt beispielhaft und schematisch Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können. Das Diagramm zeigt einen dem Heizgerät 1 zugeführten Volumenstrom 7 in Abhängigkeit der Zeit t. Eine erste Zündrampenfunktion 21 stellt eine unangepasste Zündrampenfunktion als Ausgangspunkt für ein hier vorgeschlagenes Verfahren dar. Diese deckt einen großen gesamten Volumenstromraum von einem ersten Volumenstrom 23 bis zu einem zweiten Volumenstrom 24 ab innerhalb eines Sicherheitszeitraumes dauernd von einem ersten Zeitpunkt 26 bis zu einem dritten Zeitpunkt 28 und ermöglicht damit eine Zündung mit einer Vielzahl von Gasarten. 3 shows exemplary and schematic parameter curves that can occur when carrying out a method proposed here. The diagram shows a volume flow 7 supplied to the heater 1 as a function of time t. A first ignition ramp function 21 represents an unadapted ignition ramp function as a starting point for a method proposed here. This covers a large total volume flow range from a first volume flow 23 to a second volume flow 24 within a safety period continuously from a first time 26 to a third time 28 and thus enables ignition with a large number of gas types.

In Block 110 kann gemäß Schritt a) ein Erfassen mindestens eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes 1 erfolgen. Eine Durchführung des Schrittes a) kann insbesondere durch das Regel- und Steuergerät 7 das Heizgerätes 1 erfolgen, und ein Erfassen von Signalen eines oder mehrerer Sensoren des Heizgerätes 1 oder von Daten aus einem Netzwerk 16, wie beispielsweise dem Internet, erfolgen.In block 110, according to step a), at least one location-specific environmental parameter and/or a status parameter of the heater 1 can be recorded. Step a) can be carried out in particular by the regulating and control device 7 of the heater 1, and signals from one or more sensors of the heater 1 or data from a network 16, such as the Internet, can be recorded.

In Block 120 kann gemäß Schritt b) ein Anpassen der Zündrampenfunktion an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes 1 erfolgen. In 3 zeigt eine zweite, angepasste Zündrampenfunktion 22, die mittels Durchführung eines des Schrittes b) in Block 120 angepasst wurde. Hierbei kann in Schritt a) (Block 110) anhand von Sensoren des Heizgerätes 1 eine Gasqualität erkannt worden sein, die zu einer Minderung der Steigung und einer Erhöhung des Offsets der zweiten (angepassten) Zündrampenfunktion 22 gegenüber der ersten (unangepassten) Zündrampenfunktion 21 führt, sodass durch die angepasste Zündrampenfunktion 22 ein Volumenstromraum von einem dritten Volumenstrom 30 bis zu dem zweiten Volumenstrom 24 abgedeckt wird.In block 120, according to step b), the ignition ramp function can be adapted to the environmental parameters and/or state parameters of the heater 1 recorded in step a). 3 shows a second, adapted ignition ramp function 22, which was adapted by carrying out one of the steps b) in block 120. In step a) (block 110), a gas quality may have been detected using sensors of the heater 1, which leads to a reduction in the gradient and an increase in the offset of the second (adapted) ignition ramp function 22 compared to the first (unadapted) ignition ramp function 21, so that the adapted ignition ramp function 22 covers a volume flow space from a third volume flow 30 to the second volume flow 24.

In Block 130 kann gemäß Schritt c) ein Initiieren eines Zündvorgangs des Heizgerätes 1 mit der in Schritt b) angepassten Zündrampenfunktion 22 erfolgen. Hierzu kann das Regel- und Steuergerät 7 ein Anfahren der Fördereinrichtung 2 auf eine Startdrehzahl und nach erreichen derselben ein Beimischen von Brenngas entsprechend der in Schritt b) angepassten Zündrampenfunktion 22 auslösen und gleichzeitig einen Zündvorgang initiieren. Die angepasste Zündrampenfunktion 22 führt zu einer schnelleren und sanfteren Zündung, unter anderem aufgrund des geringeren abgedeckten Volumenstromraumes vom dritten Volumenstrom 30 bis zum zweiten Volumenstrom 24.In block 130, according to step c), an ignition process of the heater 1 can be initiated with the ignition ramp function 22 adapted in step b). To do this, the regulating and control device 7 can start the conveyor 2 up to a starting speed and, once this speed has been reached, trigger an admixture of fuel gas in accordance with the ignition ramp function 22 adapted in step b) and simultaneously initiate an ignition process. The adapted ignition ramp function 22 leads to a faster and smoother ignition, among other things due to the smaller volume flow space covered from the third volume flow 30 to the second volume flow 24.

Zu einem zweiten Zeitpunkt 27 kann sich dabei eine Flamme am Brenner 3 bilden. An die Flammenbildung zum zweiten Zeitpunkt 27 kann sich eine Stabilisierungszeit 28 bis zu einem dritten Zeitpunkt 29 anschließen, in der, der Volumenstrom um den Betrag einer Überhöhung 25 erhöht werden, und Flamme sich stabilisieren kann. Im Anschluss an den dritten Zeitpunkt 29 kann das Heizgerät in eine freie Modulation übergehen, der Zündvorgang ist somit erfolgreich beendet.At a second point in time 27, a flame can form on the burner 3. The flame formation at the second point in time 27 can be followed by a stabilization time 28 up to a third point in time 29, in which the volume flow is increased by the amount of an increase 25 and the flame can stabilize. Following the third point in time 29, the heater can switch to free modulation, and the ignition process is thus successfully completed.

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 a conclusion to be drawn about the ignition process can be recorded and evaluated during the ignition process. A suitable diagnostic parameter can be, for example, a speed n of the conveyor device 2. An evaluation of a recorded speed curve of the conveyor device 2 during the ignition process can be carried out, for example, by considering a change in the speed n triggered by the ignition process. If the change in speed exceeds a limit, hard ignition can be assumed.

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.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Heizgerätheater
22
FördereinrichtungConveyor system
33
Brennerburner
44
Zuführung VerbrennungsluftCombustion air supply
55
GasventilGas valve
66
DrehzahlreglerSpeed controller
77
Regel- und SteuergerätControl and regulation 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
HeizungsvorlaufHeating flow
1818
HeizungsrücklaufHeating return
1919
HeizkreisHeating circuit
2020
WärmetauscherHeat exchanger
2121
erste Zündrampefirst ignition ramp
2222
zweite Zündrampesecond ignition ramp
2323
erster Volumenstromfirst volume flow
2424
zweiter Volumenstromsecond volume flow
2525
Überhöhung VolumenstromExcessive volume flow
2626
erster Zeitpunktfirst point in time
2727
zweiter Zeitpunktsecond point in time
2828
StabilisierungszeitStabilization time
2929
dritter Zeitpunktthird point in time
3030
dritter Volumenstromthird volume flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 3301365 A1 [0006]EP 3301365 A1 [0006]

Claims (15)

Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1), eingerichtet zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner (3) zugeführt und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündet wird, umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Erfassen mindestens eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes (1), b) Anpassen einer Zündrampe an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/oder Zustandsparameter des Heizgerätes (1), c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes (1) mit der in Schritt b) angepassten Zündrampe.Method for commissioning a heater (1) designed 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), comprising at least the following steps: a) detecting at least one location-specific environmental parameter and/or a state parameter of the heater (1), b) adapting an ignition ramp to the environmental parameters and/or state parameters of the heater (1) detected in step a), c) initiating an ignition process of the heater (1) with the ignition ramp adapted in step b). Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) mindestens ein Umgebungsparameter am Standort des Heizgerätes (1) erfasst wird, ausgewählt aus folgender Gruppe: Außentemperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit.Procedure according to Claim 1 , wherein in step a) at least one environmental parameter at the location of the heater (1) is recorded, selected from the following group: outside temperature, air pressure, air humidity, wind speed. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der mindestens ein Umgebungsparameter aus einem Netzwerk (16) abgerufen wird.Procedure according to Claim 2 , wherein the at least one environmental parameter is retrieved from a network (16). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) mindestens ein Zustandsparameter des Heizgerätes (1) erfasst wird, ausgewählt aus folgender Gruppe: Temperatur des Heizgerätes (1), Temperatur im Heizungsvorlauf (17) eines verbundenen Heizkreises (19), Temperatur im Heizungsrücklauf (18) eines verbundenen Heizkreises (19).Method according to one of the preceding claims, wherein in step a) at least one state parameter of the heating device (1) is detected, selected from the following group: temperature of the heating device (1), temperature in the heating flow (17) of a connected heating circuit (19), temperature in the heating return (18) of a connected heating circuit (19). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Rahmen der Anpassung der Zündrampe in Schritt b) eine Rampenfunktion und eine Stabilisierungszeit angepasst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a ramp function and a stabilization time are adapted as part of the adaptation of the ignition ramp in step b). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) eine Anpassung der Zündrampe für jeden erfassten Umgebungsparameter und/oder Zustandsparameter des Heizgerätes (1) gesondert vorgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) an adjustment of the ignition ramp is carried out separately for each detected environmental parameter and/or state parameter of the heater (1). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Schritt d) ein Diagnoseparameter, der einen Rückschluss auf den Zündvorgang zulässt, während des Zündvorganges erfasst und bewertet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in a step d) a diagnostic parameter which allows a conclusion to be drawn about the ignition process is recorded and evaluated during the ignition process. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Diagnoseparameter ausgewählt aus folgender Gruppe ist: ein Druck in einem Strömungsweg des Heizgerätes (1), eine Drehzahl einer Fördereinrichtung (2) des Verbrennungsgemisches, ein Steuersignal eines Drehzahlreglers (6) der Fördereinrichtung (2), ein Signal einer Flammenüberwachung (13) des Heizgerätes (1).Procedure according to Claim 7 , wherein the diagnostic parameter is selected from the following group: a pressure in a flow path of the heater (1), a speed of a conveying device (2) of the combustion mixture, a control signal of a speed controller (6) of the conveying device (2), a signal of a flame monitor (13) of the heater (1). Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei bei einer wiederholenden Verfahrensdurchführung eine Bewertung eines Zündvorganges in Schritt d) wie dem Anpassen der Zündrampe in Schritt b) berücksichtigt wird.Procedure according to Claim 7 or 8th , wherein, in a repeated process execution, an evaluation of an ignition process in step d) such as the adaptation of the ignition ramp in step b) is taken into account. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei bei einem Erkennen eines kritischen Zündvorganges im Rahmen der Bewertung in Schritt d) das Heizgerät (1) au-ßer Betrieb genommen wird.Method according to one of the Claims 6 until 8th , wherein if a critical ignition process is detected during the evaluation in step d), the heater (1) is taken out of operation. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei eine Information über ein Ergebnis der Bewertung des Zündvorganges gemäß Schritt d) oder über einen erkannten kritischen Zündvorgang über ein Netzwerk (16) zum Abruf bereitgestellt und/oder mittels einer Nachricht versandt wird.Method according to one of the Claims 7 until 10 , wherein information about a result of the evaluation of the ignition process according to step d) or about a detected critical ignition process is made available for retrieval via a network (16) and/or sent by means of a message. Regel- und Steuergerät (7) eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Regulating and control device (7) arranged to carry out a method according to one of the Claims 1 until 11 . Heizgerät (1), eingerichtet zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner (3) zuführbar und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündbar ist, und weiter aufweisend Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführen.Heating device (1) designed to burn a combustion mixture of combustion air and fuel gas, which can be fed to a burner (3) and ignited by an ignition device (12), and further comprising means which are adapted to carry out the steps of the method according to one of the Claims 1 until 11 carry out. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass das Heizgerät (1) des Anspruchs 13 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.Computer program comprising commands which cause the heating device (1) of the Claim 13 the process steps according to one of the Claims 1 until 11 executes. Verwendung eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters eines Heizgerätes (1) zur Anpassung einer Zündrampe für einen Zündvorgang eines Heizgerätes (1).Use of a site-specific environmental parameter and/or a state parameter of a heater (1) for adapting an ignition ramp for an ignition process of a heater (1).
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