DE19838361A1

DE19838361A1 - Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE19838361A1
Application number: DE19838361A
Authority: DE
Inventors: Peter Goebel; Klaus Richter; Uwe Schuerbrock
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 1999-03-04
Also published as: NL1009879C1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei bekannten Einrichtungen der eingangs erwähnten Art erfolgt eine werkseitige Einstellung der Steuerung für eine bestimmte Gaszusammensetzung. Dabei ist eine Anpassung an Be sonderheiten des Gasversorgers nur schwer möglich.

In neuerer Zeit kommt es zu immer stärkeren Verschiedenheiten der Gaszusammensetzung der verschiedenen Gasversorger. Dies führt dazu, daß es in manchen Fällen zu keinem op timalen Betrieb der Heizeinrichtungen bei verschiedenen Gasversorgungsnetzen kommt.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Heizeinrichtung der ein gangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem eine Anpassung an die jeweilige örtliche Gas zusammensetzung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß die jeweilige Zusammenset zung des bereitgestellten Gases erfaßt wird und eine entsprechende Anpassung der Zu sammensetzung des dem Brenner zugeführten Gemisches ermöglicht wird.

Dadurch ist es zum Beispiel möglich, bei einem Gas mit höherem Stickstoffgehalt und daher einem geringeren Heizwert den Durchsatz an zugemischtem Gas entsprechend höher zu halten, als bei einem Gas mit höherem Anteil an CH₄ und damit einem höheren Heizwert. Dadurch ist es möglich, die Leistung des Brenners unabhängig von der Zusammensetzung des Gases konstant zu halten.

In Kenntnis der Gaszusammensetzung können zusätzliche Parameter, die das Betriebsfeld des Brenners betreffen, ermittelt werden. So ist zum Beispiel die Belastung, die zu einem geräuschfreien Start eines Brenners notwendig ist, von der Wobbezahl abhängig. Ein Maß für die Belastung ist dabei die Führungsgröße für die Gas-Luft-Verbund-Steuerung, wobei die Führungsgröße zum Beispiel über die Blende, die im Ansaugweg der Luft angeordnet ist, abgenommen und deren Wert mit Hilfe eines Differenzdrucktransmitters ermittelt werden kann.

Ein weiterer Parameter in Abhängigkeit von der ermittelten Wobbezahl ist die untere Modu lationsgrenze. Auch sie kann variabel gehalten werden. Weitere Parameter sind zum Bei spiel die Modulationsgeschwindigkeiten, die Verharrungszeiten und so weiter. Es ist somit immer eine optimale Ausnutzung des Brennervermögens unabhängig von der vorliegenden Gasqualität möglich.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ist es möglich, die wesentlichsten Anteile des bereit gestellten Gases zu erfassen und danach den Gasdurchsatz entsprechend zu steuern.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich eine in konstruktiver Hinsicht sehr einfa che Lösung.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung,

Fig. 2 ein Diagramm des freigegebenen Gas-Strömungsquerschnittes in Abhängigkeit von der Wobbezahl und

Fig. 3 ein Diagramm des freien Strömungsquerschnittes in Abhängigkeit vom Stellweg des Stellorganes in der Gasleitung.

Bei der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist ein Brenner 11 in einer Brennkammer 7 an geordnet, der als voll vormischender Brenner ausgebildet ist, wobei in der Brennkammer 7 ein Wärmetauscher 10 angeordnet und die Brennkammer 7 an eine Abgasleitung 13 ange schlossen ist.

Der Brenner 11 ist über eine Gemischleitung 12 mit einem Gemisch versorgbar, wobei die Gemischleitung 12 an dem Druckauslaß eines Gebläses 6 angeschlossen ist.

In einer zur Saugseite des Gebläses 6 führenden Saugleitung 14 ist eine Blende 5 angeord net, deren Öffnung von einer Gasleitung 15 durchsetzt ist, die in die Saugleitung 14 mündet, in der Luft zum Gebläse 6 strömt.

In der Gasleitung 15 ist ein Stellglied, das mit einem Motor 4 verbunden ist, angeordnet, das den freien Strömungsquerschnitt der Gasleitung bestimmt. Dabei ist der Motor 4 über eine Steuerleitung 16 mit einer Steuereinrichtung 3 verbunden.

Weiter ist in der Gasleitung 15 eine Gasarmatur 2 angeordnet, in der ein Sensor 1 ange ordnet ist, der die Zusammensetzung des Gases erfaßt und über eine Signalleitung 8 mit der Steuerung 3 verbunden ist. Die Gasarmatur 2 umfaßt einen Differenzdrucktransmitter 9, der über eine Steuerleitung 17 mit der Steuerung 3 verbunden ist.

Beim Betrieb der Heizeinrichtung wird die Gaszusammensetzung des über die Gasleitung 15 zugeführten Gases analysiert und an die Steuerung 3 weitergeleitet. Diese Steuerung 3 wertet die Signale des Sensors 1 aus, der z. B. CH₄, C_xH_y, z. B. C₃H₈ und so weiter und H₂ erfassen, und gibt je nach der Gaszusammensetzung Signale an den Motor 4 über die Steuerleitung 16 ab. Das Signalmuster, welches der Sensor ausgibt, wird mit solchen in der Steuerung abgelegten verglichen und so die Zusammensetzung ermittelt. Dadurch wird der freie Strömungsquerschnitt der Gasleitung 15 entsprechend geändert, um einen entspre chenden Gasstrom entsprechend der Wobbezahl einzustellen.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, wird der freie Strömungsquerschnitt der Gasleitung 15 in Abhängigkeit von der Wobbezahl eingestellt.

Dabei ergibt sich ein nicht linearer Zusammenhang zwischen dem Stellweg und der Ände rung des freien Strömungsquerschnittes, wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist.

Wie aus der Fig. 2 weiter zu ersehen ist, gibt es für jede Gerätegröße beziehungsweise Nennbelastung eine Kennlinie, die in der Steuerung 3 abgelegt ist.

Das Stellglied in der Gasleitung 15 kann mittels eines Schrittmotors oder einem elektromag netischen Linearantrieb erfolgen.

Beispiel: in einem Heizgerät mit der Nennbelastung QNB1 wird mittels des Sensors 1 eine Wobbezahl von 13 kWh/m³ ermittelt. Nach der in der Steuerung 3 abgelegten Kennlinie nach der Fig. 2 muß somit der Gasweg zu 75% freigegeben werden, was bedeutet, daß nach der Fig. 3 das Stellglied mittels des Motors 4 von seiner Nullage aus 87% Stellweg zurücklegen muß.

In Kenntnis der Gaszusammensetzung können zusätzliche Parameter, die das Betriebsfeld des Brenners betreffen, ermittelt werden. So ist z. B. die Belastung (Q_Start = k.Q_NB), die zu einem geräuschfreien Start eines Brenners notwendig ist, von der Wobbezahl abhängig. Ein Maß für die Belastung ist dabei die Führungsgröße für den Gas-Luft-Verbund, wobei die Führungsgröße zum Beispiel über die Blende 5, die im Ansaugweg der Luft angeordnet ist, abgenommen und deren Wert mit Hilfe eines Differenzdrucktransmitters 9 ermittelt werden kann.

Ein weiterer Parameter in Abhängigkeit von der ermittelten Wobbezahl ist die untere Modu lationsgrenze. Auch sie kann variabel gehalten werden. Weitere Parameter sind zum Bei spiel die Modulationsgeschwindigkeiten, die Verharrungszeiten und so weiter. Es ist somit immer eine optimale Ausnutzung des Brennervermögens, unabhängig von der vorliegenden Gasqualität, möglich.

Claims

1. Heizeinrichtung mit einem vormischenden, gebläseunterstütz ten Gasbrenner (11), bei dem eine Gasleitung (15) in eine Saugleitung (14) eines Gebläses (6) einmündet, wobei eine das Gebläse (6) steuernde Steuereinrichtung (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasleitung (15) ein Sensor (1) zur Erfassung der Gaszusammensetzung angeord net ist, der mit einer Steuereinrichtung (3) verbunden ist, die den Antrieb (4) eines in der Gasleitung (15) angeordneten Stellgliedes steuert.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1), auf CH₄, C_xH_y und H₂ anspricht.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sensor (1) durch Metalloxidsensoren aus gebildet ist, die mit unterschiedlich dicken SiO₂-Membranen beschichtet sind, wobei vorzugsweise mehrere Sensoren (1) auf einem Chip angeordnet sind.