DE3346437A1

DE3346437A1 - Verfahren zum regeln der temperatur in einem gasbeheizten wasserkessel, insbesondere heizungskessel

Info

Publication number: DE3346437A1
Application number: DE19833346437
Authority: DE
Inventors: Günther Ing.(grad.) 7410 Reutlingen Bolz; Hubert 7314 Wernau Gelewski
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1985-07-04
Also published as: FR2557270B1; FR2557270A1

Description

13.12.1933 Ki/Le J

R03ERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Verfahren zum Regeln der Temperatur in einem gasbeheizten Wasserkessel, insbesondere Heizungskessel

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten Verfahren dieser Gattung löst der Regler nach einer Regelabschaltung das erneute Startsignal für den Brenner erst aus, wenn die Sollwertabweichung der Temperatur die Größe der bleibenden Regelabweichung erreicht, die sich bei einem der Überzündgasmenge entsprechenden Wärmebedarf einstellt. Dabei kann es insbesondere in Zeiten geringen Wärmebedarfs mit niedriger Heizungstemperatur zu erheblichen Taupunktunterschreitungen und zu Korrosionserscheinungen an den Wärmeübertragungsflächen des Kessels kommen. Zur Taupunkterhöhung ist es bei Heizungskessel (DE-A1-31 06 773) bekannt, nach jedem Einschalten des Brenners die Brennstoffzufuhr mindestens eine Minute lang auf einen höchstens der Startleistung entsprechenden Wert zu begrenzen und während dieser Zeit die Verbrennungsluftzufuhr auf einen mindestens der Nenn-

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leistung entsprechenden Wert zu halten. Mit diesen Maßnahmen läßt sich die Taupunktgrenze bis auf etwa 28 C
herabsetzen, so daß der Heizungskessel für Vorlauftemperatur von z.B. 30 C ausgelegt werden kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Maßnahmen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Regelgüte bei einem stetig geregelten Wasserkessel im Zweipunktbereich verbessert und außerdem die Grenze der Taupunktkondensatbildung im Normalbetrieb bis auf ca. 25 C abgesenkt
werden kann. Dieser Vorteil läßt sich gemäß Erfindung auch
bei Heizkesseln mit einem atmosphärisch betriebenen Brenner erzielen. Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geregelter Wasserkessel eignet sich daher bevorzugt als Heizquelle für Fußbodenheizungen, weil kein Mischer oder Zwischenwärmetauscher zur Begrenzung der Vorlauftemperatur auf ca. 25 C
benötigt wird. Durch die problemlose Absenkung der Vorlauftemperatur und die enge Anpassung der Wärmeleistung an den
Wärmebedarf unterbleibt das Überschwingen der Heizungstemperatur, wodurch der Jahresnutzungsgrad der Heizungsanlage
steigt. Überproportionale Wärmeverluste, die beim Abbau der Übertemperatur entstehen, treten nicht auf.

Bei Heizkesseln, die einen Gebläsebrenner haben, ist es bezüglich der Absenkung der Taupunktgrenze besonders vorteilhaft, wenn dem Brenner beim Wiedereinschalten mindestens
eine Minute lang nur die halbe Brennstoffmenge zugeführt
und die Verbrennungsluftzufuhr mindestens eine Minute, vorzugsweise sechs Minuten lang auf einem mindestens der Nennleistung entsprechenden Wert gehalten wird.

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Erfindungsgemäß enthält die Regeleinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 einen ersten Differenzverstärker, dessen nichtinvertierender Eingang an die das Istwert-Spannungssignal führende Eingangsleitung des Reglers angeschlossen ist, und welcher durchschaltet, wenn das Istwert-Spannungssignal dem vorgegebenen Grenzwert der Sollwertabweichung entspricht, und dessen Ausgang über ein RC-Glied mit dem nichtinvertierenden Eingang eines zweiten Differenzverstärkers verbunden ist, welcher mit dem ersten Differenzverstärker durchschaltet und danach in eine mit dem nichtinvertierenden Eingang eines dritten Differenzverstärkers verbundene Spannungsteilerschaltung eine Versorgungsspannung einspeist, wodurch der dritte Differenzverstärker durchschaltet und das eingangsseitig an ihn angelegte Spannungsteilerpotential an die Eingangsleitung des Reglers überträgt. Die Dauer dieses Vorgangs bestimmt sich durch das RC-Glied und wird bei einem Ausführungsbeispiel mit atmosphärischem Brenner zweckmäßig auf etwa 20 Sekunden festgelegt .

Die beschriebenen zusätzlichen Schaltungsteile können in die Kesselschaltung integriert oder zu einem separatem, aufsteckbaren Zusatzmodul zusammengefaßt sein.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Regelsystems ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert

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Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein Heizungskessel 10 hat einen rostförmigen, atmosphärischen Gasbrenner 12, welcher über eine Leitung 1k an ein Gasnetz angeschlossen ist. Der Heizungskessel 10 ist über Anschlüsse 16, 18 ohne Zwischenschaltung eines Mischers mit dem Leitungsnetz einer Fußbodenheizung oder lormalheizungsanlage "verbunden, deren Vorlauf temperatur bis auf 25 C heruntergeregelt werden kann. Die Leitung 1U führt über ein Brennstoffventil 20, welches von einem Regler 22 gesteuert ist. Zum Erfassen der Kesseltemperatur dient ein Temperaturfühler 2k, der als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet ist und ein Istwert-Spannungsignal über eine Leitung 26 dem Regler zuführt.

Der Regler 22 steuert über das Gasventil 20 die Leistung des Gasbrenners 12 so, daß die Kesseltemperatur unabhängig vom jeweiligen Wärmebedarf bzw. Wärmeentzug auf einem vorgegebenen Sollwert W gehalten wird. Der Sollwert kann gegebenenfalls auch von der Außentemperatur und/oder von anderen, den Wärmebedarf beeinflussenden Parametern geführt sein. In einem sich zwischen 100 % und 25 % der Nennleistung erstreckenden Lastbereich wird der Gasbrenner 12 ständig im Betrieb gehalten und durch mehr oder weniger starkes Drosseln des Gasventils 20 gesteuert. Im darunterliegenden Lastbereich wird die Leistung durch Ein- und Ausschalten des Gasbrenners 12 der jeweiligen Wärmeanforderung angepaßt. Diese Arbeitsweise des Reglers 22 ist bekannt, so daß der Regler insoweit nicht beschrieben wird.

Der Regler 22 ist ferner mit ebenfalls bekannten Steuermitteln versehen, welche bei jedem Einschalten des Gasbrenners 12 bzw. Wiedereinschalten nach einer Regelabschaltung

das Gasventil 20 eine vorbestimmte Zeit lang in einer Stellung halten, in welcher eine sum sicheren Zünden ausreichende Gasmenge, die sogenannte Startgasmenge, sum Gasbrenner 12 strömt. Die Startgasmenge ist bei einem bekannten Heizkessel auf 65 % der Nenngasmenge begrenzt, um andererseits ein verpuffungsartiges Zünden des Gasbrenners 12 zu vermeiden. Die vorbestimmte Zeit, während der die Startgasmenge zum Gasbrenner 12 strömt, ist beim Ausführungsbeispiel auf 20 Sekunden festgelegt.

Bei den bekannten Regelsystemen der gattungsmäßigen Art arbeiten die vorstehend beschriebenen Steuermittel so, daß sie nach einer Regelabschaltung im unteren Lastbereich den Gasbrenner 12 erst wieder einschalten, wenn die Sollwertabweichung der Temperatur die Größe der bleibenden Regelabweichung erreicht, die sich bei einem der Startgasmenge entsprechenden Wärmebedarf einstellt. Die erforderliche Startgasmenge legt deshalb bisher innerhalb des P-Bereichs eines Heizgerätes mit stetiger Leistungsregelung den Startpunkt und damit den Temperaturab fall zur Ausschalttemperatur fest. Die Regelabweichung bei diesem Lastzustand kann bis zu 6 C und mehr betragen. Dadurch ergibt sich im Zweipunkt-Bereich der Regelung eine Regelgüte, die nicht in allen Fällen befriedigend ist und den Taupunkt unterschreitet.

Um die Regelgüte zu verbessern und die Taupunktkondensatbildung zu vermindern, ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel eine als Ganzes mit der Bezugszahl 30 bezeichnete Zusatzschaltung vorgesehen, welche an die zum Reglereingang führende Leitung 26 angekoppelt ist. Die Zusatzschaltung 30 kann in die Kesselschaltung integriert oder als separater, aufsteckbarer Zusat zaiodul ausgeführt sein.

BAD ORIGINAL

Die Zusatzschaltung 30 ist im einzelnen wie folgt aufgebaut :

An die Leitung 26 des Reglers 22 ist über einen Widerstand 32 der nicht invertierende Eingang eines ersten Differenzverstärkers 3^ angeschlossen, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 36 mit einem Spannungsteiler 38, U0 verbunden ist, der über Leitungen 1+2, Ii-U- an Klemmen U6 , kQ liegt, welche, eine Versorgungsspannung führen. Der Ausgang des Differenzverstärkers 3 U ist über ein RC-Glied 50, 52, 5^·, 56 und einen weiteren Widerstand 58 an den nichtinvertierenden Eingang eines zweiten Differenzverstärkers 60 angeschlossen. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 60 ist über einen Widerstand 62 mit dem Spannungsteiler 38, HO verbunden.

Der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers 60 ist über einen Widerstand 6h mit dem nichtinvertierenden Eingang des ersten Differenzverstärkers 3^-, und über einen Widerstand 66 mit seinem eigenen,invertierenden Eingang verbunden. An den Ausgang des zweiten Differenzverstärkers 60 ist ferner ein Spannungsteiler 68, TO angeschlossen, dessen Mittelabgriff 72 über einen Widerstand T^ mit dem nichtinvertierenden Eingang eines dritten Differenzverstärkers 76 verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist mit seinem invertierenden Eingang und über eine Diode 78 mit der das Istwert-Spannungssignal führenden Leitung 26 des Reglers 22 verbunden.

Die beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt:

Wenn nach einer Regelabschaltung die Kesselwas s erteniperatur abfällt, steigt das vom Temperaturfühler 2h gelieferte Ist-

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wert-Spannungssignal in der Leitung 26 an. Bei einem vorgegebenen Spannungsanstieg, welcher beispielsweise einem Temperaturabfall von 2 C entspricht, schalten die Differenzverstärker 3h und 6θ durch. Die Folge davon ist, daß das Potential am Mittelabgriff 72 des Spannungsteilers 68, ansteigt und auch der Differenzverstärker J6 durchschaltet. Dadurch wird die Spannung der Leitung 26 auf das Potential des Mittelabgriffs 72 hochgesetzt und damit das Startsignal des Reglers 22 ausgelöst.

Die Zeitdauer der erhöhten Spannungsaufprägung auf die Leitung 26 wird durch das Zeitglied 50, 52, 5^· bestimmt, welches die Differenzverstärker 3h, 60 nach Ablauf der vorgegebenen Überzündzeit, beim Ausführungsbeispiel 20 Sekunden, abschaltet. Danach führt die Leitung 26 wieder das Iswert-Spannungssignal des Temperaturfühlers 2U, wobei der Regler 22 die Leistung des Gasbrenners 12 wieder nach dem Soll-Istwert-Verhältnis der Kesseltemperatur steuert.

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Claims

13.12.1983 Ki/Le

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Ansprüche

[U Verfahren zum Regeln der Temperatur in einem gasbeheizten Wasserkessel, insbesondere Heizungskessel, bei welchem die Leistung eines Brenners vom Nennwert bis

herunter zu einem vorgegebenen Teillast-Schwellwert durch Drosseln der Brenngas zufuhr und unterhalb dieses Schwellwertes durch periodisches Unterbrechen der gedrosselten Brenngaszufuhr dem jeweiligen Wärmebedarf angepaßt wird, bei welchem ferner dem Brenner zum sicheren Zünden beim Einschalten unabhängig vom jeweiligen Wärmebedarf eine vorgegebene Zeit lang eine sogenannte Startgasmenge zugeführt wird," die größer bemessen ist als die dem Teillast-Schwellwert entsprechende Brenngasmenge, und bei welchem Verfahren ferner der Regler ein Startsignal für den Brenner auslöst, wenn nach einer Regelabschaltung die Sollwertabweichung der Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß der das Startsignal des Reglers (22) auslösende Grenzwert für die nach einer Regelabschaltung eintretende Sollwertabweichung der Temperatur kleiner gewählt wird als die bleibende Regelabweichung, die sich bei einem der Startgasmenge entsprechenden höheren Wärmebedarf einstellt, und daß dem Regler (22) eine vorgegebene Zeit lang ein dieser bleibenden Regelabweichung entsprechendes Eingangssignal aufgeprägt wird,

wenn die Sollwertabweichung den Grenzwert erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zum Regeln der Temperatur in Heizungskesseln, die einen Gebläsebrenner haben, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brenner mindestens eine Minure lang die Startgasmenge zugeführt und die Verbrennungsluftzufuhr mindestens eine Minute, vorzugsweise sechs Minuten lang auf einem mindestens der Nennleistung entsprechenden Wert gehalten wird, wenn die Sollwertabweichung der Temperatur den vorgegebenen Grenzwert erreicht hat.

3. Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an eine das Istwert-Spannungssignal des Temperaturfühlers {2h) führende Eingangsleitung (26) des Reglers (22) der nichtinvertierende Eingang eines ersten Differenzverstärkers (3*0 angeschlossen ist, welcher durchschaltet, wenn das Istwert-Spannungssignal dem vorgegebenen Grenzwert der Sollwertabweichung entspricht, und dessen Ausgang über ein RC-Glied (50, 52, 5*0 mit dem nichtinvertierenden Eingang eines zweiten Differenzverstärkers (60) verbunden ist, welcher mit dem ersten Differenzverstärker (3*0 durchschaltet und danach in eine mit dem nichtinvertierenden Eingang eines dritten Differenzverstärkers (76) verbundene Spannungsteilerschaltung (68, 70) eine Versorgungsspannung einspeist, wodurch der dritte Differenzverstärker (76) durchschaltet und das eingangsseitig an ihn angelegte Spannungsteilerpotential an die Eingangsleitung (26) des Reglers (22) überträgt.