DE19961286A1

DE19961286A1 - Verfahren zum Regeln eines Wärmeerzeugers mit einer Luft-Abgas-Führung

Info

Publication number: DE19961286A1
Application number: DE19961286A
Authority: DE
Inventors: Armin Marko; Silva Pedro Da
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-18
Filing date: 1999-12-18
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2019-12-19
Also published as: DE19961286C2; IT1319540B1; ITMI20002705A1; NL1016884A1; NL1016884C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Wärmeerzeugers mit einer Luft-Abgas-Führung, bei dem über die Luftführung Frischluft der Außenumgebung einem regelbaren Brenner zugeführt und das Abgas des Brenners über die Abgas-Führung an die Außenumgebung abgeführt werden. Die Regelung kann an die konkret ausgeführte Abgasführung dadurch angepasst werden, dass in einem Identifizierungs-Betrieb die thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung ermittelt und in einem Mikrorechner abgespeichert werden und dass im Betrieb des Wärmeerzeugers am Eingang der Abgasführung die Istwerte des Druckes und der Temperatur des der Abgasführung zugeführten Abgases gemessen und über den Mikrorechner unter Berücksichtigung der gespeicherten thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung Regelparameter für den Wärmeerzeuger errechnet werden, mit denen vorgegebene Werte an Druck und Temperatur des Abgases am Ausgang der Abgasführung eingeregelt werden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Wärmeerzeugers mit einer Luft-Abgas-Führung, bei dem über die Luftführung Frischluft der Außen umgebung einem regelbaren Brenner zugeführt und das Abgas des Brenners über die Abgas-Führung an die Außenumgebung abgeführt werden.

In vielen Fällen kann die zur Verbrennung nötige Frischluft nicht direkt aus dem Aufstellraum des Wärmeerzeugers entnommen werden, sie muss über ein indi viduell ausgelegtes Rohrsystem aus der Außenumgebung angesaugt werden.

Bei bekannten Wärmeerzeugern werden die abgasrelevanten Größen, wie Temperatur des Abgases, Zusammensetzung des Verbrennungsgases, Drehzahl des Gebläses, des Wärmeerzeugers für den schlechtesten Betriebsfall ausgelegt, da die Kenntnisse über die Ausführung der Luft-Abgas-Führung nur ungenau oder gar nicht bekannt sind. Die Länge des Abgasweges, die Feuchtigkeits empfindlichkeit und die thermische Umgebung der Luft-Abgas-Führung sind von Einsatzfall zu Einsatzfall sehr unterschiedlich und beeinflussen den optimalen Betrieb des Wärmeerzeugers bezüglich Wirkungsgrad, Emissionen, Geräuschent wicklung und Heizkomfort.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass bei der Regelung des Wärmeerzeugers die thermisch-pneu matischen Eigenschaften der konkret ausgeführten Abgasführung berücksichtigt werden, um die Einhaltung vorgegebener Werte des an die Außenumgebung abgeführten Abgases sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass in einem Identifizierungs-Betrieb die thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung ermittelt und in einem Mikrorechner abgespeichert werden, und dass im Betrieb des Wärmeerzeugers am Eingang der Abgasführung die Istwerte des Druckes und der Temperatur des der Abgasführung zugeführten Abgases gemessen und über den Mikrorechner unter Berücksichtigung der gespeicherten thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung Regelparameter für den Wärmeerzeuger errechnet werden, mit denen vorgegebene Werte an Druck und Temperatur des Abgases am Ausgang der Abgasführung eingeregelt werden.

Mit den im Mikrorechner bei dem Identifizierungs-Betrieb gespeicherten thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung kann im Normal betrieb auf die im Ausgang der Abgasführung auftretenden Werte des Abgases geschlossen und die Regelung des Wärmeerzeugers so vorgenommen werden, dass das in die Außenumgebung abgeführte Abgas vorgegebene Werte aufweist bzw. nicht über- oder unterschreitet. Auf diese Weise lässt sich die Betriebsweise des Wärmeerzeugers in Bezug auf Wirkungsgrad, Emissionen, Geräuschentwicklung und Heizkomfort optimieren, da die konkreten Gegeben heiten der Abgasführung bei der Regelung des Wärmeerzeugers berücksichtigt werden können.

Die Ableitung der thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung im Identifizierungs-Betrieb wird nach einer Ausgestaltung dadurch erreicht, dass beim Identifizierungs-Betrieb die Drücke und die Temperaturen am Eingang und am Ausgang der Abgasführung gemessen werden, und dass aus den Differenzen der Drücke und der Temperaturen als thermisch-pneumatische Eigenschaften der thermische Widerstand und die Wärmekapazität der Abgasführung errechnet werden.

Bei einem witterungsgeführten Regler des Wärmeerzeugers wird die anstehende Außentemperatur als Messgröße im Identifizierungs-Betrieb bei der Ableitung der thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung verwendet.

Nach einer Weiterbildung des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass bei einem witterungsgeführten Regler des Wärmeerzeugers die anstehende Außen temperatur als Temperatur-Messgrösse im Identifizierungs-Betrieb bei der Ableitung der thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung ver wendet wird.

Von der Heizleistung des Wärmeerzeugers abhängige thermisch-pneumatische Eigenschaften der Abgasführung lassen sich dadurch feststellen, dass der Identifizierungs-Betrieb mit unterschiedlichen, definierten Heizleistungen vorgenommen wird, und dass bei der Errechnung der thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung ihre Abhängigkeit von den unterschiedlichen Heizleistungen berücksichtigt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann als weiterer Regelparameter der Massestrom in der Abgasführung herangezogen werden, wenn vorgesehen wird, dass mit dem Mikrorechner in Kenntnis der Temperaturen am Eingang und am Ausgang der Abgasführung und dem thermischen Widerstand und der Wärme kapazität der Abgasführung der Massestrom an Abgas am Eingang der Abgas führung der zeitliche Verlauf der Temperatur am Ausgang der Abgasführung errechnet wird.

Im Betrieb ist bei der Regelung zu beachten, dass die Temperatur am Ausgang der Abgasführung im Betrieb so eingeregelt wird, dass ein oberer vorgegebener Grenzwert nicht überschritten und ein unterer, durch die Vermeidung von Kondensation in der Abgasführung vorgegebener Mindestwert nicht unter schritten wird.

Die Erfindung wird anhand von Blockschaltbildern für den Identifizierungs-Betrieb und den normalen Betrieb des Wärmeerzeugers näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild für die Ableitung der thermisch-pneu matischen Eigenschaften der Abgasführung im Identifizie rungs-Betrieb und

Fig. 2 das Blockschaltbild für die Berücksichtigung der konkreten Ausführung der Abgasführung bei der Regelung des Wärme erzeugers bei normalem Betrieb.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist der Wärmeerzeuger WE eingangsseitig mit Frischluft aus einer Luftführung LF versorgt, die aus der Außenumgebung angesaugt wird.

Ausgangsseitig wird das Abgas des Wärmeerzeugers WE über eine Abgas führung AGF der Außenumgebung zugeführt.

In einem Identifizierungs-Betrieb werden mit entsprechenden Messeinrichtungen MEe und MEa jeweils die Drücke pe und pa sowie die Temperaturen Te und Ta am Eingang und am Ausgang der Abgasführung AGF gemessen. Die Messwerte werden an einen Mikrorechner µC weitergeleitet, der aus der Differenz der Drücke pe und pa den thermischen Widerstand Rag und aus der Differenz der Temperaturen Te und Ta die Wärmekapazität Cag der Abgasführung AGF er rechnet. Die im Identifizierungs-Betrieb errechneten Werte Rag und Cag werden im Mikrorechner µC abgespeichert.

Ist der Identifizierungs-Betrieb durchgeführt, dann kann der Wärmeerzeuger WE den normalen Betrieb aufnehmen. Wie die Fig. 2 zeigt, werden dabei mittels der Messeinrichtung MEe die Istwerte des Druckes Peist und der Temperatur Teist des Abgases am Eingang der Abgasführung AGF und damit am Ausgang des Wärmeerzeugers WE gemessen. Der Mikrorechner µC kann damit unter Berück sichtigung der abgespeicherten thermisch-pneumatischen Eigenschaften - thermischer Widerstand Rag und Wärmekapazität Cag der Abgasführung AGF - die Regelparameter rw für den Wärmeerzeuger WE so ermitteln, dass am Ausgang der Abgasführung AGF das Abgas mit vorgegebenen Werten pv und Tv in die Außenumgebung abgeführt wird.

Dabei kann die vorgegebene Temperatur Tv einen Bereich zwischen einem maximal zulässigen Grenzwert und einem Minimalwert umfassen, der so festgelegt ist, dass in der Abgasführung AGF eine Kondensation des Abgases sicher vermieden wird.

Im Identifizierungs-Betrieb kann zur Ermittlung der thermischen Eigenschaften der Abgasführung AGF als Messgrösse auch die dem Regler eines Wärmeerzeu gers WE zugeführte Außentemperatur verwendet werden, wenn dieser Regler witterungsgeführt ist.

Zudem kann mit Hilfe der im Identifizierungs-Betrieb ermittelten thermisch pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung AGF der Massestrom an Abgas errechnet werden. Schliesslich kann bei der Durchführung des Identifizierungs- Betriebes mit unterschiedlichen, vorgegebenen Heizleistungen auch der zeitliche Verlauf der thermisch-pneumatischen Werte in der Anheiz- und Abschaltphase des normalen Betriebes sowie die Abhänigkeit der thermisch-pneumatischen Werte von der Grösse der Heizleistung ermittelt und errechnet werden.

Falls Abgasführung und Luftführung in relevantem thermischem Kontakt stehen und über das thermische Betriebsverhalten der Luftführung ebenfalls Kenntnisse bestehen, kann dieses Wissen zur genaueren Berechnung des Betriebsverhaltens in der Abgasführung herangezogen werden.

Claims

1. Verfahren zum Regeln eines Wärmeerzeugers mit einer Luft-Abgas- Führung, bei dem über die Luftführung Frischluft der Außenumgebung einem regelbaren Brenner zugeführt und das Abgas des Brenners über die Abgas-Führung an die Außenumgebung abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Identifizierungs-Betrieb die thermisch-pneumatischen Eigenschaften (Rag, Cag) der Abgasführung (AGF) ermittelt und in einem Mikrorechner (µC) abgespeichert werden, und
dass im Betrieb des Wärmeerzeugers (WE) am Eingang der Abgasführung (AGF) die Istwerte des Druckes (peist) und der Temperatur (Teist) des der Abgasführung (AGF) zugeführten Abgases gemessen und über den Mikro rechner (µC) unter Berücksichtigung der gespeicherten thermisch pneumatischen Eigenschaften (Rag, Cag) der Abgasführung (AGF) Regel parameter (rw) für den Wärmeerzeuger (WE) errechnet werden, mit denen vorgegebene Werte an Druck (pav) und Temperatur (Tav) des Abgases am Ausgang der Abgasführung (AGF) eingeregelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass beim Identifizierungs-Betrieb die Drücke (pe, pa) und die Temperaturen (Te, Ta) am Eingang und am Ausgang der Abgasführung (AGF) gemessen werden, und
dass aus den Differenzen der Drücke (pe, pa) und der Temperaturen (Te, Ta) als thermisch-pneumatische Eigenschaften der thermische Widerstand (Rag) und die Wärmekapazität (Cag) der Abgasführung (AGF) errechnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem witterungsgeführten Regler des Wärmeerzeugers (WE) die anstehende Außentemperatur als Temperatur-Messgrösse (Ta) im Iden tifizierungs-Betrieb bei der Ableitung der thermisch-pneumatischen Eigenschaften (Rag, Cag) der Abgasführung (AGF) verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Mikrorechner (µC) in Kenntnis der Temperaturen (Teist, Taist) am Eingang und am Ausgang der Abgasführung (AGF) und dem thermischen Widerstand (Rag) und der Wärmekapazität (Cag) der Abgasführung (AGF) der Massestrom (mag) an Abgas am Eingang der Abgasführung (AGF) der zeitliche Verlauf der Temperatur (Ta) am Ausgang der Abgasführung (AGF) errechnet wird

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Identifizierungs-Betrieb mit unterschiedlichen, definierten Heizleistungen vorgenommen wird, und
dass bei der Errechnung der thermisch-pneumatischen Eigenschaften (Rag, Cag) der Abgasführung (AGF) ihre Abhängigkeit von den unter schiedlichen Heizleistungen berücksichtigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (Taist) am Ausgang der Abgasführung (AGF) im Betrieb so eingeregelt wird, dass ein oberer vorgegebener Grenzwert nicht überschritten und ein unterer, durch die Vermeidung von Kondensation in der Abgasführung (AGF) vorgegebener Mindestwert nicht unterschritten wird.