EP0073717B1 - Dichter Gasheizkessel mit erzwungenem Zug und Mikroprozessorenregelung - Google Patents

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EP0073717B1
EP0073717B1 EP82401584A EP82401584A EP0073717B1 EP 0073717 B1 EP0073717 B1 EP 0073717B1 EP 82401584 A EP82401584 A EP 82401584A EP 82401584 A EP82401584 A EP 82401584A EP 0073717 B1 EP0073717 B1 EP 0073717B1
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Definitions

  • the invention relates to gas boilers of the sealed type with forced draft and relates more precisely to a new mode of regulation by microprocessor.
  • a regulation must therefore first centralize precise information at all times on the actual air flow and on the fan speed since we know that there is not necessarily an exact correspondence between these two parameters, for example in fouling or blockage of conduits.
  • a regulation system must also ensure a safety function both at the time of ignition but also during operation by monitoring the temperature in various places of the appliance to correct excess or insufficient temperature or to put the appliance safe if necessary.
  • the regulation must collect and analyze at each instant, as a function of the determined setpoint values, characteristic signals of deviations from these values, supplied by sensors.
  • GB-A 2 021 815 is shown in an automatic control system for the proper functioning of a burner, from sensors at the intake valves giving the value of the air flow necessary for combustion as well as the quantity of fuel.
  • the indicators are connected to a microprocessor, associated with a memory and an analogical digital converter, which compares the received signals and modifies consequently the level of opening of the concerned valves.
  • the invention proposes a regulation device which avoids the drawbacks specific to known systems, which allows verification at all times of the regulation card of the apparatus by simulation of commands, which allows adaptability of the systems by a simple change of memory. without touching the components, which provides full proportional and derivative proportional control fine and finally has dimensional advantages.
  • the microprocessor control unit is connected to at least two temperature sensors, one consisting of the room thermostat and the other being located on the heating water return duct, it is connected also: to an air flow sensor mounted on the air passage orifice of the distribution box, to a rotation speed sensor mounted on the exhaust fan motor, and to contactors providing various information on the domestic water withdrawal and the ignition cycle.
  • the device shown consists of a sealed enclosure 1, the bottom of which isolates the sealed part from the mechanisms and regulating members arranged at the bottom, the assembly being mounted on the same frame, not shown.
  • a hood 2 for evacuating the burnt gases in the shape of L caps a fin block 3 which constitutes the heating body of the appliance, the skirt 4 of which channels the gases coming from the burners 5.
  • an exhaust fan 6 On the vertical part of the chimney hood is fitted with an exhaust fan 6, the drive motor of which occupies the space between the hood and the upper part of the enclosure.
  • the fan 6 extracts the combustion gases through an exhaust pipe 8 coaxial with the air intake pipe 9.
  • the latter opens into an air distributor box 10 placed at the upper part of the sealed enclosure, itself in communication through an orifice 11 with the interior chamber.
  • the reversing valve 15 the closing member of which is not shown distributes the primary hot water leaving the exchanger by the duct 16, either towards the heating flow 17, with return by the duct 20 or towards a short circuit.
  • a pump 19 being interposed on the common conduit 21 returning to the exchanger.
  • the sanitary water circuit supplied by the inlet tube 22 supplies the water to the draw-off points by the sanitary water departure tube 23.
  • an igniter 24 provides a spark train to the pilot 25.
  • the purpose of the regulation system is to control end members as a function of information collected by sensors.
  • the microprocessor control box 26 receives for this purpose information from temperature sensors such as the room thermostat 27 mounted outside the appliance and the heating water return sensor 28 mounted on the duct 21.
  • the information are also received from an air flow sensor 29 mounted on the air intake orifice 11 inside the sealed enclosure from the distribution box 10.
  • These sensors except the room thermostat , deliver an analog signal (variable voltage depending on the quantity to be measured) which must be converted into digital values which can be assimilated by the microprocessor.
  • other information is provided by a sensor 30 mounted on the motor 7 of the exhaust fan.
  • Said sensor detects the passage of four magnets fixed on the end of the motor shaft or of a notched disc followed by an optoelectric reader and delivers a digital signal whose frequency is proportional to the speed of the motor.
  • information on the drawing of sanitary water is provided by a drawing contact 31 disposed at the level of the reversing valve 15.
  • a contact linked to the igniter 24 provides the box 26 with information on the ignition cycle.
  • the terminal members capable of being thus controlled by the regulation system are the gas solenoid valve 12, the water circulation pump 19, the igniter 24, and in the sealed enclosure of the device the exhaust fan. 6.
  • a first initialization sequence aims to "teach" the microprocessor the context in which it will regulate the boiler. This sequence is as follows: - the gas inlet and the igniter 24 are inhibited; the exhaust fan 6 is put into operation at maximum speed then the microprocessor thanks to the sensor 29 comes to read the value of the air flow rate which passes through the orifice 11 of the distributor box 10 to the interior chamber of the device. This value must be equal to a determined value below which there would be a failure to install and stop programming. If this value is therefore normal, it is stored in memory after calculation, as being the minimum flow value corresponding to the full flow rate of the exhaust fan.
  • This fan is then passed to 50% of its maximum speed and a new flow measurement is carried out.
  • the memorized value then represents the minimum value of air flow for the small flow of fan 6. This is then stopped; the igniter 24 is energized to light the pilot 25. Releasing the push button at the circuit breaker box 14 completes this initialization sequence.
  • the microprocessor periodically reads the state of the temperature sensors at room thermostat 27 and at draw-off contact 31.
  • the circulation pump 19 remains stopped and the fan d is not only starts very intermittently (for example 15 seconds every 5 minutes) and at reduced speed (50% of nominal speed) to ensure the air supply to the pilot.
  • the circulation pump 19 Upon receipt of an order from the room thermostat 27, that is to say as soon as the temperature sensed is below the predetermined threshold, and there is a demand for calories, the circulation pump 19 starts up; the gas inlet by the solenoid valve 12 and the speed of the exhaust fan 6 are then modulated by the microprocessor 26 in order to ensure a constant proportionality of the air-gas mixture and to maintain a water return temperature of heating via line 20, equal to the set temperature adjusted by the user since the power is adaptable to the needs of the installation. In the event of burner 5 stopping, it will not be able to re-ignite before a certain delay (of the order of one minute for example) in order to avoid excessively repeated cycles of ignition and extinction.
  • the pump and the exhaust fan will be kept in operation for some time (for example 45 seconds) after the gas has stopped and the ignition of the burner will only take place through a small phase. flow to ensure silent ignition.
  • the air flow sensor 29 informs the microprocessor 26 of the air flow admitted into the device through the orifice 11. If the latter is insufficient to ensure correct combustion of the gas introduced, the flow of gas will then be reduced to reach the mixture suitable for correct combustion.
  • the microprocessor Upon receipt of an order from the drawing contact 31, that is to say as soon as there is a call for calories when the user draws water, because this call has priority over heating , the microprocessor then regulates the primary circuit (16, 21) that the reversing valve 15 distributes via the short circuit 18. This regulation of a principle analogous to that of heating operation is done at a fixed setpoint value making it possible to obtain a satisfactory temperature on the secondary drawing-off circuit.
  • This microprocessor-based control system also provides a test program making it possible to verify the operation of the control card outside the boiler by simulating the commands sent to the terminal members as a function of information applied to the inputs.

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Claims (9)

1. Vorrichtung zur Regelung eines Einfachgaskessels oder Miachqaskessels mit erzwungenem Zug, bei dem in einer dichten Kammer (1) angeordnet sind:
- ein Brenner (5);
- ein Heizkörper (3);
- ein Abzug (2) für die Verbrennungsgase;
- ein absaugender Ventilator (6); und
- bei dem die für den Brennvorgang des Brenners notwendige Frischluft über einen Luftverteiler (10) zuströmt, der im oberen Bereich der Kammer angeordnet ist,

wobei der Heizkessel aufweist:
- ein Elektroventil (12) für die Gaszufuhr zum Brenner, das mit einer Sicherheitseinrichtung (14) verbunden ist;
- eine Umlenkklappe (15), die das zufließende Wasser entweder in einen langen Weg, wenn der Heizkessel als Heizung arbeitet, oder auf einen kurzen Weg lenkt, wenn Wasser gezapft wird;
- eine Zirkulationspumpe (19);
- einen Zünder (24);
- sowie eine Vielzahl von Sensoren und Menwertaufnehmern zur Erfassung von Informationen über Temperatur, Durchsatz und Arbeitsweise,

bei welchem Heizkessel die Gesamtheit der Funktionen der Regelung, Sicherheit und kontinuierlichen Steuerung des Luftdurchsatzes zum Wasserdurchsatz durch eine Regeleinheit mit Mikroprozessor (26) erfolgt,
- der die von den verschiedenen Sensoren aufgenommenen Informationen zentralisiert und
- der diese in geeignete, digitale Signale umsetzt, um den Zünder (24), die Zirkulationspumpe (19), das Elektroventil (12) für die Gaszufuhr und den Abzugsventilator (6) entsprechend vorgewählten und vom Mikroprozessor gespeicherten Steuerinformationen zu betreiben,

dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (26) mit Mikroprozessor an mindestens zwei Temperatursensoren angeschlossen ist, von denen einer der Raumthermostat (27) und der andere Sensor (28) an der Rücklaufleitung (21) für Heizwasser angeordnet ist, daß er weiterhin mit einem Luftdurchflußsensor (29) verbunden ist, der über der Offnung (11) des Luftdurchgangs des Luftverteilers (10) angeordnet ist, daß er zudem an einen Sensor (30) für die Drehgeschwindigkeit angeschlossen ist, der am Motor (7) des Abzugventilators (6) vorgesehen ist, und daß er schließlich an Kontakte angeschlossen ist, die eine erste Information über Entnahme von Brauchwasser aufgrund eines Zapfkontaktes (31) geben, der im Bereich der Umlenkklappe (15) angeordnet ist und eine zweite Information über den Zündzyklus aufgrund eines Kontaktes am Zünder (24) liefern.
Verfahren zur Steuerung eines
Einfachqaskessels oder Mischqaskessels mit erzwungenem Zuq, bei dem in einer dichten Kamner untergebracht sind
- ein Brenner (5);
- ein Heizelement (3);
- ein Abzug (2) für die Verbrennungsgase;
- ein absaugender Ventilator (6); und

bei dem die für den Brennvorgang des Brenners notwendige Frischluft über einen Luftverteiler (10) zustrümt, der im oberen Bereich der Kammer angeordnet ist,
wobei der Heizkessel aufweist
- ein Elektroventil (12) für die Gaszufuhr zum Brenner, das mit einer Trenneinrichtung für die Sicherheit (14) verbunden ist;
- eine Umlankklappe (15), die das zufließende Primärwasser entweder in einen langen Weg, wenn der Heizkessel als Raumheizung arbeitet, oder auf einen kurzen Weg lenkt, wenn Wasser entnommen wird;
- eine Zirkulationspumpe (19);
- einen Zünder (24);
- sowie eine Vielzahl von Sensoren und

Menwertaufnehmern zur Erfassung von
Informationen über Temperatur, Durchsatz und Arbeitsweise,
bei welchem Heizkessel die Gesamtheit der Funktionen der Regelung, Sicherheit und kontinuierlichen Steuerung des Luftdurchsatzes zum Gasdurchsatz durch eine Regeleinheit (26) mit Mikroprozessor erfolgt,
- der die von den verschiedenen Sensoren aufgenommenen Informationen zentralisiert und
- der diese in geeignete digitale Signale umsetzt, um den Zünder (24), die Zirkulationspumpe (19), das Elektroventil (12) für die Gaszufuhr und den Abzugsventilator (6) entsprechend den vorgegebenen und vom Mikroprozessor gespeicherten Steuerinformationen zu betreiben,

dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe von Steuerinformationen in den Mikroprozessor während der elektrischen Inbetriebnahme des Apparates erfolgt durch Inbetriebnahme mit maximaler Geschwindigkeit des Ventilators (6) und Abspeichern des Wertes des Luftdurchflusses, der dem vollen, vom Sensor (29) erfaßten Wert entspricht, gefolgt von einem Betreiben des Ventilators mit reduzierter Geschwindigkeit, die der notwendigen Luftmenge entspricht, die den Brenner für einen Betrieb bei seiner minimalen Leistung innerhalb des vorgesehen Regelbereichs zugeführt werden muß das Aspeichern des Wertes dieser reduzierten Luftmenge, und dadurch, daß der Mikroprozessor periodisch Informationen über die Temperatur, die vom Raumthermostaten (27) geliefert werden und über die Wasserentnahme, die durch den Kontakt (31) geliefert werden, mit einer
Lesefrequenz zwischen 0,2 und 0,5 Sekunden einliest.
3. Verfahren zur Regelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ohne Befehle die Zirkulationspumpe (19) im Stillstand belassen wird und daß der Ventilator (6) nur sehr vereinzelt und mit reduzierter Geschwindigkeit angeschaltet wird, um die Luftversorgung der Dauerzündflamme zu gewührleisten.
4. Verfahren zur Regelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor regulierend die Offnung des Elektroventils (12) und die Geschwindigkeit des Abzugventilators (6) steuert, sobald eine Wärmenachfrage durch den Raumthermostaten (27) ermittelt wird, um ein konstantes Verhältnis der Luft-Gas-Mischung sicherzustellen und die Rücklauftemperatur des Heizwassers durch die Leitung (20) in derselben Höhe wie die vorgewühlte Temperatur zu halten.
5. Verfahren zur Regelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor die Klappbewegung der Umlenkklappe (15) steuert, die daraufhin Wasser des Primürkreislaufs (16, 21) durch den kurzen Kreislauf lenkt, wenn eine Entnahme von Sanitärwasser durch den Zapfkontakt (31) festgestellt wurde und daß die Temperatur dieses Wassers auf einen vorgegebenen, festen Wert geregelt wird, der es ermöglicht, eine zufriedenstellende Temperatur im Sekundärkreislauf der Wasserentnahme aufrecht zu erhalten.
6. Verfahren zur Regelung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Brenner (5) abgestellt wird, der Mikroprozessor das Wiederanzünden verzögert, damit wiederholte Zyklen von Zünden und Erlöschen vermieden werden.
7. Verfahren zur Regelung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor den Betriebszustand der Zirkulationspumpe (19) und des Abzugventilators (6) für einige Zeit nach Abschalten des Brenners aufrecht erhült.
8. Verfahren zur Regelung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor erst dann ein Wiederzünden des Brenners zuläßt, wenn für eine kleine Zeitspanne ein geringer Durchsatz erfolgte, um ein geräuschloses Zünden zu ermöglichen.
9. Verfahren zur Regelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Funktionstest der Regeleinheit (26) mit Mikroprozessor simulierte Steuerbefehle den Endorganen in Abhängigkeit von Eingangsinformation zugeführt werden.
EP82401584A 1981-08-27 1982-08-26 Dichter Gasheizkessel mit erzwungenem Zug und Mikroprozessorenregelung Expired EP0073717B1 (de)

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