DE19905787A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Heizgeräts mit einer Abgasabführung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht auf von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Betreiben eines Heizgeräts mit einer Abgasabführung, einem Regler für eine Solltemperatur und einem Brenner, der innerhalb eines vorgegebenen Leistungsbereichs wärmebedarfsabhängig modulierend steuerbar ist. Es wird vorgeschlagen, daß der Regler den Brenner (10) im modulierenden Leistungsbereich getaktet unterbricht und das Taktverhältnis (v) von Einschaltphase zur Ausschaltphase auf die für die Feuchtigkeitsempfindlichkeit der Abgasabführung maßgebenden Parameter (Länge, Querschnittsform und -größe, Wärmeleiteigenschaften, insbesondere eines Schornsteins) abgestimmt ist. Dadurch kann eine Durchfeuchtung des Schornsteins ohne merkliche Beeinträchtigung des Gerätewirkungsgrades und der Regelgüte verhindert werden..

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Betreiben eines Heizgeräts mit einer Abgasabführung nach der Gattung der Hauptansprüche. Bei gattungsgemäßen Heizgeräten besteht das Problem, daß insbesondere im unteren Leistungsbereich die im Abgas enthaltene Energie nicht ausreicht, den Schornstein genügend stark aufzuheizen und feuchteempfindliche Schornsteine vor Durchfeuchtung zu schützen. Dieses Problem wird noch verstärkt durch neue Verordnungen, die eine Erhöhung des Wirkungsgrades von Heizgeräten fordern. Durch die dafür notwendigen Maßnahmen, wie beispielsweise die Erweiterung des Modulationsbereiches des Brenners, wird die Abgastemperatur und die in den Schornstein abgeführte Energie noch weiter verringert.

Vorteile der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Steuerung des Brenners kann eine Durchfeuchtung des Schornsteins o. ä. Abgasabführungen ohne merkliche Beeinträchtigung des Gerätewirkungsgrades und der Regelgüte verhindert werden. Durch die Anpassung des Taktverhältnisses an die Feuchteempfindlichkeit der für den Anschluß des Heizgerätes bestimmten Abgasabführung können die Takthäufigkeit und die durch das Auskühlen des Heizgerätes in den Stillstandspausen verursachten Bereitschaftsverluste in jedem Anwendungsfall minimiert werden.

Die zur Abtrocknung notwendige Durchlüftung der Abgasabführung in den Stillstandszeiten des Brenners ist auch von den Widerständen der Strömungssicherung des Heizgerätes abhängig. Von Vorteil ist eine Strömungssicherung, die in den Betriebszeiten nur eine geringe Verdünnung zuläßt (höherer Gerätewirkungsgrad); in den Stillstandszeiten jedoch einen großen Zuluftstrom ermöglicht. Deshalb wird vorgeschlagen, daß die Strömungssicherung eine Nebenluftöffnung mit einer gesteuerten Luftklappe hat, die die Nebenluftöffnung in den für die Schornsteintrocknung vorgesehenen Stillstandspausen des Brenners offenhält und in dessen Betriebsphasen verschließt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen und Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zum Betreiben des Heizgeräts möglich.

Zur Abstimmung der Takthäufigkeit mit der für die Trocknung der Abgasabführung benötigten Energie wird vorgeschlagen, daß als Leitgröße der Taktsteuerung eine auf einen vorgegebenen Zeitraum bezogene Gesamtstillstandszeit des Brenners festgelegt wird und das Taktverhältnis so gesteuert wird, daß es kleiner als das Verhältnis von der Differenz des in Betracht gezogenen Zeitraums und der Gesamtstillstandszeit zur Gesamtstillstandszeit ist. Der in Rechnung gestellte Zeitraum kann vorzugsweise 24 Stunden betragen, die für diesen Zeitraum erforderliche gesamte Stillstandszeit hängt von den für die Feuchtigkeitsempfindlichkeit des Schornsteins maßgebenden Parametern ab.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Regler die Brennerleistung in jeder einzelnen Einschaltphase konstant auf einen höheren Wert als den zur Aufrechterhaltung der Solltemperatur notwendigen Wert einstellt und nach Erreichen der Solltemperatur die Leistung von einer zur anderen Einschaltphase so lange herunterstuft, bis der Grenzwert für das vorgegebene Taktverhältnis erreicht ist.

Mit diesem Regelkonzept wird der vorstehend genannte adaptive Algorithmus ohne diskrete Zeitschaltmittel allein durch die Regler-Software eingehalten. Zweckmäßig ist im Auslieferungszustand des Heizgerätes die Stillstandszeit für einen Norm-Schornsteintyp in der Regler-Software hinterlegt, die vom Installateur bei der Geräteinstallation auf den Schornstein abgestimmt werden kann. Mit den vorgeschlagenen Regelkonzept wird die Modulationsfähigkeit der Brennerleistung zur Anpassung bzw. stufenweisen Heranführung des Taktverhältnisses an den optimalen Wert und damit auch zur Anpassung des Heizgerätes an den Schornstein genutzt. Nach Erreichen des Grenzwertes für das Taktverhältnis kann der dann eingestellte Wert der Brennerleistung beibehalten oder dieser erneut auf einen Anfangswert angehoben werden.

Bei Heizgeräten, die für Heizungsbetrieb und Brauchwasserbereitung ausgebildet sind, können bezüglich der Schornsteindurchfeuchtung die Betriebszeiten zur Brauchwasserbereitung im Vergleich zu den Heizungsbetriebszeiten vernachlässigt werden. Daher wird vorgeschlagen, daß der Brenner im Betrieb zur Brauchwasserbereitung ohne Taktsteuerung rein modulierend gesteuert wird, wobei Betriebsbereitschaftsverluste gänzlich vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Regelkonzept kann mit besonderem Vorteil auch bei Brennwertgeräten vorgesehen werden, die die latente. Wärme des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes ausnutzen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Heizgerät mit Brennwertnutzung, dessen Brenner mit modulierendem Takt gesteuert ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Heizgerät hat einen Brenner 10, dem ein Brennstoff- Luftgemisch durch ein nicht dargestelltes Gebläse zugeführt wird. Der Brenner 10 sitzt am oberen Ende einer Brennkammer 12, die durch einen eine Wärmetauschereinheit bildenden Wärmeblock 14 nach unten und seitlich abgeschlossen ist. Am Ausgang des Wärmeblocks 14 ist ein Abgasraum 16 angeordnet, an dessen tiefster Stelle eine nicht dargestellte Kondensatabführung angeschlossen ist. An den Abgasraum 16 schließt sich ein Abgasrohr 18 an, das am Wärmeblock 14 befestigt ist. Der Wärmeblock 14 mit dem Brenner 10 und das Abgasrohr 18 sind von einem Luftkasten 20 umgeben, der an seinem oberen Ende eine Öffnung 22 für die Durchführung des Abgasrohres 18 nach außen aufweist. Der Durchmesser der Öffnung 22 ist so bemessen, daß sich zwischen dem Abgasrohr 18 und den Öffnungsrändern ein Ringspalt ausbildet, über den das Gebläse die Verbrennungsluft für den Brenner 10 ansaugt. Die Brennkammer 12 ist mit den Abgasrohr 18 über einen den Wärmeblock 14 umgehenden Bypasskanal 24 verbunden. Über diesen gelangt heißes Abgas in den unter den Taupunkt abgekühlten Abgasstrom im Abgasrohr 18, wodurch ein Kondensatanfall in der weiteren Abgasführung vermieden werden.

Über dem Luftkasten 20 ist eine Strömungssicherung 26 angeordnet, dessen Gehäuse 28 über einen ersten Anschlußstutzen 30 mit dem Abgasrohr 18 und über einen seitlich dazu versetzten zweiten Anschlußstutzen 32 mit einem als Abgasabführung ausgebildeten Schornsteinrohr 34 verbunden ist. Der erste Anschlußstutzen 30 mündet in einen an beiden Stirnenden geschlossenen Schacht 36, der bis zum zweiten Anschlußstutzen 32 führt und dort eine seitliche Ausgangsöffnung 40 hat. Über den Schacht 36 wird das Abgas aus dem Abgasrohr 18 in das Schornsteinrohr 34 geleitet.

Das Gehäuse 28 hat eine erste Nebenluftöffnung 42 am Eingang eines Ringspaltes 44, der den Schacht 36 umgibt und ebenfalls zum ausgangsseitigen Anschlußstutzen 32 führt. Die Nebenluftöffnung 42 sichert einen ausreichenden Schornsteinzug während des Betriebs des Brenners 10 und läßt rückstauende Abgase in den Aufstellungsraum des Heizgerätes treten. Das Gehäuse 28 ist ferner mit einer zweiten Nebenluftöffnung 46 nahe dem Anschlußstutzen 32 versehen, die von einer motorisch angetriebenen Luftklappe 48 überwacht ist.

Das Heizgerät hat einen nicht dargestellten Regler, der den Brenner 10 gemäß dem eingangs als bevorzugt angegebenen Regelkonzept modulierend getaktet steuert. Nach dem Einschalten des Heizgerätes am morgen gibt der Regler die maximale Heizleistung frei und schaltet den Brenner erst wieder ab, wenn die Solltemperatur, z. B. der Sollwert für die Vor- oder Rücklauftemperatur, erreicht ist. Der Regler speichert die aufgetretene Heizzeit und vergleicht sie mit der folgenden Stillstandszeit, die bis zur Wiedereinschaltung des Brenners vergeht. Diese kann durch einen die Solltemperatur überwachenden Thermostaten veranlaßt sein oder gemäß einer in der Regler-Software hinterlegten Kennlinie erfolgen. Wenn durch das stufenweise Absinken der Heizleistung von einer Einschaltphase zur anderen der Grenzwert des vorgegebenen Taktverhältnisses erreicht ist, hebt der Regler die Brennerleistung wieder an. Die Luftklappe 48 gibt in Abstimmung mit dem Regelkonzept des Brenners die Nebenluftöffnung 46 nur in den für die Schornsteintrocknung vorgesehenen Ausschaltphasen des Brenners frei, wogegen sie im Betrieb des Brenners und bei ausgeschaltetem Heizgerät ihre Schließlage einnimmt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Betreiben eines Heizgeräts mit einer Abgasabführung, einem Regler für eine Solltemperatur und einem Brenner, der innerhalb eines vorgegebenen Leistungsbereichs wärmebedarfsabhängig modulierend steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler den Brenner (10) im modulierenden Leistungsbereich getaktet unterbricht und das Taktverhältnis (v) von Einschaltphase zur Ausschaltphase auf die für die Feuchtigkeitsempfindlichkeit der Abgasabführung maßgebenden Parameter (Länge, Querschnittsform und -größe, Wärmeleiteigenschaften insbes. eines Schornsteins), abgestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leitgröße der Taktsteuerung eine auf einem vorgegebenen Zeitraum (T) bezogene Gesamtstillstandszeit (t_sz) des Brenners festgelegt wird und das Taktverhältnis (v) wie folgt gesteuert wird:

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler die Brennerleistung in jeder einzelnen Einschaltphase vorzugsweise konstant auf einen höheren Wert als den zur Aufrechterhaltung der Solltemperatur notwendigen Wert einstellt und nach Erreichen der Solltemperatur die Brennerleistung von einer zur anderen Einschaltphase solange herunterstuft, bis der Grenzwert für das vorgegebene Taktverhältnis erreicht ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für Heizbetrieb und Brauchwasserbereitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (10) im Betrieb zur Brauchwasserbereitung ohne Taktsteuerung rein modulierend gesteuert wird.

5. Heizgerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Strömungssicherung, die eine Nebenluftöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenluftöffnung (46) mit einer gesteuerten Luftklappe (48) versehen ist, die die Nebenluftöffnung (46) in den für die Schornsteintrocknung vorgesehenen Ausschaltphasen des Brenners (10) offenhält und in dessen Einschaltphasen verschließt.