DE19961286C2 - Method for regulating a heat generator with an air-exhaust gas guide - Google Patents

Method for regulating a heat generator with an air-exhaust gas guide

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Description

Stand der TechnikState of the art

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 Abgasführung an die Außenumgebung abgeführt werden.The invention relates to a method for controlling a heat generator with a Air-exhaust gas routing, with fresh air from the outside via the air routing environment fed to a controllable burner and the exhaust gas from the burner the exhaust gas routing to the outside environment.

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.In many cases, the fresh air required for combustion cannot come directly from the Installation room of the heat generator can be removed, it must have an indi individually designed pipe system can be sucked in from the outside environment.

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. In known heat generators, the emission-relevant sizes, such as Temperature of the exhaust gas, composition of the combustion gas, speed the blower, the heat generator designed for the worst case, since the knowledge about the execution of the air-exhaust gas guidance is only imprecise or are not known at all. The length of the exhaust gas path, the moisture sensitivity and the thermal environment of the air-exhaust gas duct are of Use case very different to use case and influence the optimal one Operation of the heat generator in terms of efficiency, emissions, noise winding and heating comfort.  

Aus der DE 195 15 656 A1 ist ein Verfahren zur Regelung ei­ nes Heizgerätes bekannt, bei dem zum Halten der Abgastempe­ ratur in der Abgasführung auf einen Wert oberhalb des Tau­ punktes die minimal notwendige Abgastemperaturen am Eingang oder am Ausgang der Abgasführung in Versuchen ermittelt wer­ den. Anhand der Versuche werden je nach Abgasführung unter­ schiedliche Kennlinien in einem Steuergerät abgelegt und ei­ ne ausgewählte Kennlinie zur Bestimmung der Brennerlei­ stungs-Sollwerte als Untergrenze für den Brenner- Regelbereich eingestellt.DE 195 15 656 A1 describes a method for regulating egg Nes heater known in which to keep the exhaust gas temperature temperature in the exhaust gas duct to a value above the rope the minimum necessary exhaust gas temperatures at the entrance or who is determined in experiments at the outlet of the exhaust gas duct the. Based on the tests, depending on the exhaust gas routing different characteristics stored in a control unit and egg ne selected characteristic curve for determining the burner burner setpoints as the lower limit for the burner Control range set.

Zur Vermeidung bzw. frühzeitigen Erkennung von Kondensat in der Abgasführung ist aus der DE 196 07 854 A1 bekannt, in der Abgasführung ein taupunktsensitives Element anzuordnen, mit dem eine Abgaskondensat-Überwachung stattfindet.To avoid or early detection of condensate in exhaust gas routing is known from DE 196 07 854 A1, in to arrange a dew point sensitive element for the exhaust gas routing, with which exhaust gas condensate monitoring takes place.

Schließlich ist aus der DE 39 40 011 ein Ölheizgerät mit ei­ nem Verdampfungsbrenner bekannt, wobei im Kaminzug ein Dif­ ferenzdruckgeber angeordnet ist, mit dem ein Gebläse gesteu­ ert wird, das dem Verdampfungsbrenner die Verbrennungsluft zuführt. Finally, from DE 39 40 011 an oil heater with egg Nem evaporation burner known, a Dif Ferferdruckdruckgeber is arranged with which a fan control is the combustion air to the evaporative burner feeds.  

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.It is an object of the invention to provide a method of the type mentioned at the outset improve that when regulating the heat generator the thermal-pneu matical properties of the specific exhaust gas routing taken into account to ensure compliance with specified values of the outside environment ensure exhaust gas discharged.

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.This object is achieved according to the invention in that in one Identification operation of the thermal-pneumatic properties of the Exhaust gas routing determined and stored in a microcomputer, and that the actual values during operation of the heat generator at the inlet of the exhaust gas duct the pressure and the temperature of the exhaust gas supplied to the exhaust system measured and via the microcomputer taking into account the stored thermal-pneumatic properties of exhaust gas routing control parameters for the heat generator can be calculated with the given values of pressure and temperature of the exhaust gas regulated at the outlet of the exhaust gas duct become.

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. With those stored in the microcomputer during the identification operation Thermal-pneumatic properties of exhaust gas routing can be normal operation to the values of the exhaust gas occurring in the outlet of the exhaust gas duct closed and the control of the heat generator can be made that the exhaust gas discharged into the outside environment has predetermined values or does not exceed or fall below. In this way, the Operating mode of the heat generator in terms of efficiency, emissions, Optimize noise development and heating comfort because of the specific circumstances units of the exhaust gas routing are taken into account when regulating the heat generator can be.  

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.The derivation of the thermal-pneumatic properties of the exhaust system in the According to one embodiment, identification operation is achieved in that during identification operation, the pressures and temperatures at the inlet and be measured at the outlet of the exhaust gas duct, and that from the differences the pressures and the temperatures as thermal-pneumatic properties of the thermal resistance and the heat capacity of the exhaust system are calculated become.

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.With a weather-compensated controller of the heat generator, the pending Outside temperature as a measurement in identification mode when deriving the thermal-pneumatic properties of the exhaust system used.

Nach einer Weiterbildung des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass bei einem witterungsgeführten Regler des Wärmeerzeugers die anstehende Außen­ temerpatur als Temperatur-Messgrösse im Identifizierungs-Betrieb bei der Ableitung der thermisch-pneumatischen Eigenschaften der Abgasführung ver­ wendet wird.After further development of the method, it can also be provided that at a weather-compensated controller of the heat generator the upcoming outside temperature as a temperature measurement in identification mode at Derivation of the thermal-pneumatic properties of the exhaust gas routing ver is applied.

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.Thermal-pneumatic depending on the heat output of the heat generator Characteristics of the exhaust system can be determined by the fact that the Identification operation with different, defined heating outputs is made and that when calculating the thermal-pneumatic Characteristics of the exhaust system their dependence on the different Heating power is taken into account.

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 Wärmekapazität der Abgasführung der Massestrom an Abgas am Eingang der Abgas­ führung der zeitliche Verlauf der Temperatur am Ausgang der Abgasführung errechnet wird.According to a further embodiment, the Mass flow in the exhaust system can be used if it is provided that with the microcomputer knowing the temperatures at the entrance and at the Output of the exhaust gas duct and the thermal resistance and heat capacity  the exhaust gas routing the mass flow of exhaust gas at the entrance of the exhaust gas management of the temperature over time at the outlet of the exhaust gas duct is calculated.

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.During operation, it is important to note that the temperature at the output the exhaust gas routing in operation is adjusted so that an upper predetermined Limit not exceeded and a lower one by avoiding Condensation in the exhaust gas routing does not fall below the specified minimum value is taken.

Die Erfindung wird anhand von Blockschaltbildern für den Identifizierungs-Betrieb und den normalen Betrieb des Wärmeerzeugers näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on block diagrams for the identification operation and explains the normal operation of the heat generator. Show it:

Fig. 1 das Blockschaltbild für die Ableitung der thermisch-pneu­ matischen Eigenschaften der Abgasführung im Identifizie­ rungs-Betrieb und Fig. 1 shows the block diagram for the derivation of the thermal-pneumatic properties of the exhaust system in the identification operation and

Fig. 2 das Blockschaltbild für die Berücksichtung der konkreten Ausführung der Abgasführung bei der Regelung des Wärme­ erzeugers bei normalem Betrieb. Fig. 2 shows the block diagram for taking into account the specific design of the exhaust gas routing in the control of the heat generator in normal operation.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist der Wärmeerzeuger WE eingangsseitig mit Frischluft aus einer Luftführung LF versorgt, die aus der Außenumgebung angesaugt wird.As shown in FIG. 1, the heat generator WE is supplied on the input side with fresh air from an air duct LF which is drawn in from the outside environment.

Ausgangsseitig wird das Abgas des Wärmeerzeugers WE über eine Abgas­ führung AGF der Außenumgebung zugeführt.The exhaust gas from the heat generator WE is output via an exhaust gas leadership AGF led to the outside environment.

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.In an identification company with appropriate measuring devices MEe and MEa the pressures pe and pa as well as the temperatures Te and Ta  measured at the entrance and exit of the exhaust gas duct AGF. The measured values are forwarded to a microcomputer µC, which is the difference between the Press pe and pa the thermal resistance Rag and from the difference of Temperatures Te and Ta the heat capacity Cag of the exhaust gas routing AGF er calculates. The Rag and Cag values calculated in the identification mode are stored in the microcomputer µC.

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 Abgasführug AGF das Abgas mit vorgegebenen Werten pv und Tv in die Außenumgebung abgeführt wird.Once the identification operation has been carried out, the heat generator WE can start normal operation. As shown in FIG. 2, the actual values of the pressure Peist and the temperature Teist of the exhaust gas are measured at the inlet of the exhaust gas duct AGF and thus at the outlet of the heat generator WE by means of the measuring device MEe. The microcomputer µC can thus take into account the stored thermal-pneumatic properties - thermal resistance Rag and heat capacity Cag of the exhaust gas routing AGF - determine the control parameters rw for the heat generator WE so that the exhaust gas with the specified values pv and Tv in at the outlet of the exhaust gas routing AGF the outside environment is dissipated.

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.The predetermined temperature Tv can range between one maximum permissible limit value and a minimum value, so It is stipulated that condensation of the exhaust gas in the exhaust gas routing AGF is safely avoided.

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. The identification mode can be used to determine the thermal properties the exhaust gas routing AGF as a measurement also that of the controller of a heat generator gers WE supplied outside temperature can be used when this controller is weather-led.  

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.In addition, with the help of the thermal determined in the identification operation pneumatic properties of the exhaust gas routing AGF the mass flow of exhaust gas can be calculated. Finally, when carrying out the identification Operation with different, predetermined heating outputs also the temporal Course of the thermal-pneumatic values in the heating and shutdown phase of normal operation and the dependence of the thermal-pneumatic Values of the size of the heating output are determined and calculated.

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.If the exhaust gas duct and air duct are in relevant thermal contact and also knowledge about the thermal operating behavior of the air duct exist, this knowledge can be used to calculate the operating behavior more precisely be used in the exhaust system.

Claims (5)

1. Verfahren zum Regeln eines Wärmeerzeugers mit einer Luft- Abgasführung, bei dem über die Luftführung Frischluft der Außenumgebung einem regelbaren Brenner zugeführt und das Abgas des Brenners über die Abgasführung an die Au­ ßenumgebung abgeführt werden, wobei die Eigenschaften der Abgasführung (AGF) ermittelt und in einem Mikrorechner (µC) abgespeichert werden und wobei im Betrieb des Wärme­ erzeugers (WE) am Eingang der Abgasführung (AGF) die Ist­ werte der Temperatur (Teist) des der Abgasführung (AGF) zugeführten Abgases gemessen und über den Mikrorechner (µC) unter Berücksichtigung der gespeicherten Eigenschaf­ ten der Abgasführung (AGF) Regelparameter (rw) für den Wärmeerzeuger (WE) errechnet werden, mit denen vorgegebe­ ne Werte des Abgases am Ausgang der Abgasführung (AGF) eingeregelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Identifizierungs-Betrieb die Drücke (pe, pa) und die Tem­ peraturen (Te, Ta) am Eingang und am Ausgang der Abgas­ führung (AGF) gemessen und anhand der gemessenen Werte thermisch-pneumatische Eigenschaften der Abgasführung (AGF) errechnet und als Regelparameter (rw) für den Wär­ meerzeuger (WE) im Mikrorechner (µC) gespeichert werden.1. A method for regulating a heat generator with an air exhaust gas duct, in which fresh air from the outside environment is fed to a controllable burner via the air duct and the exhaust gas of the burner is discharged to the outside environment via the exhaust duct, the properties of the exhaust ducting (AGF) being determined and are stored in a microcomputer (µC) and the actual values of the temperature (Teist) of the exhaust gas supplied to the exhaust gas duct (AGF) are measured and operated via the microcomputer (µC) during operation of the heat generator (WE) at the entrance of the exhaust gas duct (AGF) Taking into account the stored properties of the exhaust gas routing (AGF), control parameters (rw) for the heat generator (WE) are calculated, with which specified values of the exhaust gas at the outlet of the exhaust gas routing (AGF) are adjusted, characterized in that in an identification mode the Pressures (pe, pa) and the temperatures (Te, Ta) at the inlet and outlet of the exhaust gas duct (AGF) g measured and calculated on the basis of the measured values of the thermal-pneumatic properties of the exhaust gas routing (AGF) and saved as control parameters (rw) for the heat generator (WE) in the microcomputer (µC). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Differenzen der Drücke (pe, pa) und der Tempera­ turen (Te, Ta) als thermisch-pneumatische Eigenschaften der thermische Widerstand (Rag) und die Wärmekapazität (Cag) der Abgasführung (AGF) errechnet werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that from the differences of the pressures (pe, pa) and the tempera doors (Te, Ta) as thermal-pneumatic properties thermal resistance (rag) and heat capacity (Cag) of the exhaust gas routing (AGF) can be calculated.   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem witterungsgeführten Regler des Warmeerzeu­ gers (WE) die anstehende Außentemperatur als Temperatur- Messgroße (Ta) im Identifizierungs-Betrieb bei der Ablei­ tung der thermisch-pneumatischen Eigenschaften (Rag, Cag) der Abgasführung (AGF) verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that with a weather-controlled regulator of the gers (WE) the pending outside temperature as temperature Measured variable (Ta) in identification mode at the depot the thermal-pneumatic properties (Rag, Cag) exhaust gas routing (AGF) is used. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Identifizierungs-Betrieb mit un­ terschiedlichen, definierten Heizleistungen vorgenommen wird, und dass bei der Errechnung der thermisch- pneumatischen Eigenschaften (Rag, Cag) der Abgasführung (AGF) ihre Abhängigkeit von den unterschiedlichen Heiz­ leistungen berücksichtigt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that the identification operation with un different, defined heating outputs and that when calculating the thermal pneumatic properties (Rag, Cag) of the exhaust system (AGF) their dependence on the different heating performance is taken into account. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, 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 Mindeswert nicht unter­ schritten wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that the temperature (Taist) at the exit of the Exhaust gas routing (AGF) is regulated in operation so that an upper predetermined limit value is not exceeded and a lower one, by avoiding condensation in the Exhaust gas routing (AGF) does not fall below the specified minimum value is taken.
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