EP0403422A2 - Verfahren zum Schutz einer Wasserheizanlage gegen ein Einfrieren und Wasserheizanlage zu dessen Durchführung - Google Patents

Verfahren zum Schutz einer Wasserheizanlage gegen ein Einfrieren und Wasserheizanlage zu dessen Durchführung Download PDF

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EP0403422A2
EP0403422A2 EP90710014A EP90710014A EP0403422A2 EP 0403422 A2 EP0403422 A2 EP 0403422A2 EP 90710014 A EP90710014 A EP 90710014A EP 90710014 A EP90710014 A EP 90710014A EP 0403422 A2 EP0403422 A2 EP 0403422A2
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heating system
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EP0403422B1 (de
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Dietmar Manz
Franz-Josef Wertenbruch
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VAILLANT B.V.
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Vaillant GmbH
Vaillant SARL
Vaillant Ltd
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Vaillant Austria GmbH
Vaillant NV
Joh Vaillant GmbH and Co
Vaillant GmbH
Vaillant SARL
Vaillant Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/0095—Devices for preventing damage by freezing

Definitions

  • the invention initially relates to a method for protecting a water heating system against freezing of the water heater operated with a burner independent of the ambient air.
  • the object of the invention is to develop a method which does not require such an outside temperature sensor and which can be carried out using simple technical means.
  • the drive of the burner fan is stopped for a predetermined minimum period of time after a predetermined period of time starting with the failure of the air monitor to signal.
  • This method therefore makes it unnecessary to record the respective actual outside temperature and moreover ensures that sporadically occurring errors in the air monitor, for example the clamping of a pressure cell, do not lead to a permanent blockage of the burner operation.
  • the invention also extends to a method suitable for carrying it out Water heating system, consisting of a water heater with a forced draft burner, preferably a gas burner, which is fed with combustion air via a fan and a heat exchanger, and a preferably pressure-sensitive air monitor, for example a pressure socket, arranged in the combustion air duct, and a general supply of fuel to the burner and control of combustion air, inter alia, control connected to the air monitor and the fan drive via control lines.
  • a forced draft burner preferably a gas burner
  • a heat exchanger preferably preferably pressure-sensitive air monitor, for example a pressure socket, arranged in the combustion air duct, and a general supply of fuel to the burner and control of combustion air, inter alia, control connected to the air monitor and the fan drive via control lines.
  • a circuit with timing elements connected to the general control via a control line and connected to a clock oscillator, is provided in order to maintain the above two time periods.
  • a circuit can contain two counters / comparators which are linked to one another via a bistable multivibrator (flip-flop) and AND and OR gates.
  • a water heating system for example a circulation water heating system, comprises a water heater, generally designated 1, with a burner 3, for example a gas burner, which heats a heat exchanger 2 and is supplied with fuel, for example fuel gas, and combustion air.
  • a burner for example a gas burner, which heats a heat exchanger 2 and is supplied with fuel, for example fuel gas, and combustion air.
  • This burner is independent of the ambient air, i.e. it draws its combustion air from the atmosphere and emits its exhaust gases there.
  • the combustion air is supplied from a combustion air duct 4 by means of a fan 5, the exhaust gases of the combustion chamber are discharged by this fan 5 via an exhaust duct 6.
  • the flow of the heat exchanger 2 is denoted by 7, the return by 8.
  • the fuel supply from a fuel supply line 9 is controlled by a solenoid valve 10, the drive 11 of which is connected via a control line 13 to a general control 12 which also serves to regulate and monitor the operation of the system.
  • a general control 12 which also serves to regulate and monitor the operation of the system.
  • an air monitor 14 arranged in the combustion air duct 4 for example a pressure can associated with a Venturi tube, connected via a control line 15.
  • a burner 3 is assigned a monitoring electrode 16, which is connected to the general control 12 via a control line 17 with a flame measuring amplifier 18 arranged therein.
  • a control line 19 extends from the general control 12 to an ignition device 20 and an ignition electrode 21.
  • a further control line 22 leads to a circuit 23 according to the invention, into which a control line 24 branches off from the control line 15 and from which a control line 25 for driving the blower 5 extends.
  • a clock oscillator 26 is assigned to this circuit 23, which is used for frost protection.
  • the system also includes a temperature sensor 27 which is connected to the general control 12 via a control line 28.
  • a branch line 30 branches off from the control line 22 at the branching point 29 to the branching point 31, in which a line 32 branches off to the negated input of the OR gate 33.
  • the branch Line 30 continues to the input of the AND gate 34, which is fed via an input line 35 from the clock oscillator 26.
  • the outputs 36 and 37 of the OR gate 33 and the AND gate 34 are connected to a first counter / comparator 38, specifically the OR gate 33 via a reset input 39.
  • the control line 22 branches at the branch point 40 a line 41 to the negated input of a further OR gate 42, which is connected via its other input and via line 43 to a line 44 which leads from the OR gate 33 to a second counter / comparator 45.
  • the output of the OR gate 42 is connected to the reset input of a bistable multivibrator (flip-flop) 47, the set input of which is connected via a line 48 to the output of the counter / comparator 38.
  • a non-inverted output 49 of this flip-flop 47 connects it to the branch point 51 located on line 50.
  • the other inverted output 52 of this flip-flop 47 is connected via a line 53 to the reset input of the second counter / comparator 45.
  • a line 55 connects the oscillator 26 to the via a branch point 54 of the line 35 Input of an AND gate 56, which in turn is connected via its output line 57 to the input of the second counter / comparator 45.
  • Another AND element 58 arranged in line 22 is connected with its negated input to AND element 56 via line 50 already mentioned above and branch point 51.
  • the overflow or underflow of the counters / comparators 38 and 45 is prevented by measures not shown.
  • the function of the circuit 23 can also be implemented as a program of a microprocessor and results from its structure in the sense of the invention as follows: If the switch contact of the air monitor 14, for example a pressure socket, remains open as a result of a fault even with sufficient air throughput, the drive of the Blower 5 (and thus burner operation) interrupted for a predetermined period of time, for example for a period of about 15 minutes, but only if the blower 5 was in operation for a predetermined period of time, for example 3 minutes, without feedback from the air watchman 14.
  • this shutdown and blocking of the blower and burner operation is ended before the specified minimum duration has expired, if, for example, as a result the completion of a tap, no more heat is requested.
  • this prevents excessive cooling of the heat exchanger 2 in the event of a faulty behavior of the air monitor 14, but on the other hand, sporadic errors, for example a mere one-time clamping of a pressure cell, do not permanently block the burner operation.
  • the blower 5 is only switched off independently of the level of the outside temperature if this blower has been in operation for a measurable period of time without the air monitor 14 reporting back.
  • this switch-off is reversed after a specified period of time or after the heating requirement ceases to exist, for example after a domestic water tap has ended. Then, if there is again a need for heat, another attempt to start the burner operation can take place.

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Abstract

Zum Schutz einer Wasserheizanlage gegen ein Einfrieren des mit einem raumluftunabhängigen Brenner (2) betriebe­nen Wasserheizers (1) wird der Antrieb des Brennergeblä­ses (5) nach Ablauf einer mit der Fehlanzeige eines Luftwächters (14) beginnenden, vorgegebenen Zeitspanne auf eine vorgegebene Mindestzeitspanne stillgesetzt. Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Wasser­heizanlage enthält zur Einhaltung der vorgege­benen Zeitspannen eine Schaltung (23), die an einen Taktoszillator (26) angeschlossen und mit der all­gemeinen Steuerung (12) dieser Anlage über eine Steuer­leitung (22) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Schutz einer Wasserheizanlage gegen ein Einfrieren des mit einem raumluftunabhängigen Brenner betriebenen Wasserheizers.
  • Bekanntlich erfolgt die Freigabe eines solchen Brenners nur dann, wenn über einen in der Verbrennungsluftführung angeordneten Luftwächter, vorzugsweise eine sogenannte Druckdose, ausreichender Luftdurchsatz gemeldet wird. Bleibt aus irgendwelchen Gründen, zum Beispiel infolge eines Defektes, der Schaltkontakt eines solchen Luftwäch­ters geöffnet, wird der Brennraum weiterhin von Frisch­luft durchflutet, und dies kann bei niedrigen Außentem­peraturen zu einem Einfrieren des Primärwärmetauschers führen.
  • Es ist bereits bekannt, das Einfrieren des Wasserheizers einer solchen Wasserheizanlage dadurch zu verhindern, daß der Wasserheizer dann abgeschaltet und verriegelt wird, wenn die Außentemperatur unter einen Mindestwert absinkt und das Gebläse angesteuert wird, ohne daß eine Rückmel­dung vom Luftwächter erfolgt.
  • Eine solche von der Außentemperatur gesteuerte Abschal­tung ist allerdings nur kostenaufwendig zu verwirklichen, zumal sie eines Außentemperaturfühlers bedarf, dessen In­stallation und Einbindung zusätzlichen Aufwand erfordern.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das keines solchen Außentemperaturfühlers bedarf und das sich mit einfachen technischen Mitteln durchführen läßt.
  • Erfindungsgemäß wird der Antrieb des Brennergebläses nach Ablauf einer mit der Fehlanzeige des Luftwächters begin­nenden, vorgegebenen Zeitspanne auf eine vorgegebene Min­destzeitspanne stillgesetzt.
  • Dieses Verfahren erübrigt demnach ein Erfassen der jewei­ligen Ist-Außentemperatur und gewährleistet überdies, daß sporadisch auftretende Fehler des Luftwächters, zum Bei­spiel das Klemmen einer Druckdose, nicht zu einer dauern­den Blockierung des Brennerbetriebes führen.
  • Im Zusammenhang mit diesem Verfahren erstreckt sich die Erfindung auch auf eine zu dessen Durchführung geeignete Wasserheizanlage, bestehend aus einem Wasserheizer mit einem über ein Gebläse mit Verbrennungsluft gespeisten, einen Wärmetauscher beheizenden Gebläsebrenner, vorzugs­weise einem Gasbrenner, sowie einem in der Verbrennungs­luftführung angeordneten, vorzugsweise druckempfindlichen Luftwächter, zum Beispiel einer Druckdose, und einer all­gemeinen, die Versorgung des Brenners mit Brennstoff und Verbrennungsluft steuernden, unter anderem mit dem Luft­wächter und dem Gebläseantrieb über Steuerleitungen ver­bundenen Steuerung.
  • Erfindungsgemäß ist in einer vom Luftwächter zum Antrieb des Gebläses führenden Steuerleitung eine mit der allge­meinen Steuerung über eine Steuerleitung verbundene, an einen Taktoszillator angeschlossene Schaltung mit Zeit­gliedern zur Einhaltung der oben genannten beiden Zeit­spannen vorgesehen. Eine solche Schaltung kann - nach einer bevorzugten Ausführungsform - zwei über einen bi­stabilen Multivibrator (Flip-Flop) sowie UND- und ODER-­Glieder miteinander verknüpfte Zähler/Vergleicher ent­halten.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen veranschaulicht, und zwar zeigt
    • Figur 1 das Schema einer Wasserheizanlage und
    • Figur 2 das Schaubild einer erfindungsgemäßen Schaltung.
  • Gemäß Figur 1 umfaßt eine Wasserheizanlage, zum Beispiel eine Umlauf-Wasserheizanlage, einen allgemein mit 1 be­zeichneten Wasserheizer mit einem einen Wärmetauscher 2 beheizenden, mit Brennstoff, zum Beispiel Brenngas, und Verbrennungsluft gespeisten Brenner 3, zum Beispiel einem Gasbrenner. Dieser Brenner ist raumluftunabhängig, das heißt bezieht seine Verbrennungsluft aus der Atmosphäre und gibt seine Abgase dorthin ab.
  • Die Zufuhr der Verbrennungsluft aus einer Verbrennungs­luftführung 4 erfolgt mittels eines Gebläses 5, die Abga­se des Brennraumes werden von diesem Gebläse 5 über eine Abgasführung 6 abgeführt.
  • Der Vorlauf des Wärmetauschers 2 ist mit 7 bezeichnet, der Rücklauf mit 8.
  • Die Brennstoffzufuhr aus einer Brennstoffzufuhrleitung 9 wird von einem Magnetventil 10 gesteuert, dessen Antrieb 11 über eine Steuerleitung 13 mit einer allgemeinen Steu­erung 12 verbunden ist, die auch der Regelung und Überwa­chung des Betriebes der Anlage dient. Mit dieser allgemeinen Steuerung 12 ist zu diesem Zweck ein in der Verbrennungsluftführung 4 angeordneter Luftwächer 14, zum Beispiel eine einem Venturirohr zugeordnete Druckdose, über eine Steuerleitung 15 verbunden.
  • Dem Brenner 3 ist eine Überwachungselektrode 16 zugeord­net, die über eine Steuerleitung 17 mit einem darin ange­ordneten Flammenmeßverstärker 18 mit der allgemeinen Steuerung 12 verbunden ist.
  • Ferner erstreckt sich eine Steuerleitung 19 von der all­gemeinen Steuerung 12 zu einer Zündeinrichtung 20 und einer Zündelektrode 21.
  • Schließlich führt noch eine weitere Steuerleitung 22 zu einer erfindungsgemäßen Schaltung 23, in die auch eine von der Steuerleitung 15 abzweigende Steuerleitung 24 mündet und von der eine Steuerleitung 25 zum Antrieb des Gebläses 5 ausgeht. Dieser Schaltung 23, die dem Frost­schutz dient, ist ein Taktoszillator 26 zugeordnet.
  • Zur Überwachung der Vorlauftemperatur des Heizwassers um­faßt die Anlage auch noch einen Temperaturfühler 27, der mit der allgemeinen Steuerung 12 über eine Steuerleitung 28 verbunden ist.
  • Der Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltung 23 ist aus Figur 2 ersichtlich. Von der Steuerleitung 22 zweigt zu­nächst im Verzweigungspunkt 29 eine Zweigleitung 30 zum Verzweigungspunkt 31 ab, in dem eine Leitung 32 zum ne­gierten Eingang des ODER-Gliedes 33 abzweigt. Die Zweig­ leitung 30 führt weiter zum Eingang des UND-Gliedes 34, das über eine Eingangsleitung 35 vom Taktoszillator 26 gespeist wird. Das ODER-Glied 33 und das UND-Glied 34 sind mit ihren Ausgängen 36 beziehungsweise 37 an einen ersten Zähler/Vergleicher 38 angeschlossen, und zwar das ODER-Glied 33 über einen Rücksetz-Eingang 39. Ferner zweigt von der Steuerleitung 22 im Verzweigungspunkt 40 eine Leitung 41 zum negierten Eingang eines weiteren ODER-Gliedes 42 ab, das über seinen anderen Eingang und über die Leitung 43 mit einer Leitung 44 verbunden ist, die vom ODER-Glied 33 zu einem zweiten Zähler/Vergleicher 45 führt.
  • Der Ausgang des ODER-Gliedes 42 ist mit dem Rücksetz-Ein­gang eines bistabilen Multivibrators (Flip-Flops) 47 ver­bunden, dessen Setz-Eingang über eine Leitung 48 mit dem Ausgang des Zählers/Vergleichers 38 verbunden ist.
  • Ein nicht invertierter Ausgang 49 dieses Flip-Flops 47 verbindet ihn mit dem in der Leitung 50 gelegenen Ver­zweigungspunkt 51. Der andere invertierte Ausgang 52 dieses Flip-Flops 47 ist über eine Leitung 53 mit dem Rücksetz-Eingang des zweiten Zählers/Vergleichers 45 ver­bunden.
  • Schließlich verbindet eine Leitung 55 den Oszillator 26 über einen Verzweigungspunkt 54 der Leitung 35 mit dem Eingang eines UND-Gliedes 56, das seinerseits über seine Ausgangsleitung 57 mit dem Eingang des zweiten Zählers/­Vergleichers 45 verbunden ist.
  • Ein weiteres in der Leitung 22 angeordnetes UND-Glied 58 ist mit seinem negierten Eingang über die bereits oben erwähnte Leitung 50 und den Verzweigungspunkt 51 mit dem UND-Glied 56 verbunden.
  • Das Über- oder Unterlaufen der Zähler/Vergleicher 38 und 45 wird durch nicht dargestellte Maßnahmen verhindert. Die Funktion der Schaltung 23 ist auch als Programm eines Mikroprozessors realisierbar und ergibt sich aus deren Aufbau im Sinne der Erfindung wie folgt: Bleibt der Schaltkontakt des Luftwächters 14, zum Beispiel einer Druckdose, infolge eines Fehlers auch bei ausreichendem Luftdurchsatz offen, wird der Antrieb des Gebläses 5 (und damit auch der Brennerbetrieb) auf eine vorbestimmte Zeitspanne, zum Beispiel auf eine Dauer von etwa 15 Minu­ten, unterbrochen, jedoch nur dann, wenn das Gebläse 5 über eine vorgegebene Zeitspanne von beispielsweise 3 Mi­nuten in Betrieb war, ohne daß eine Rückmeldung vom Luft­wächter 14 erfolgte.
  • Diese Abschaltung und Blockierung des Gebläse- und Bren­nerbetriebes wird allerdings noch vor Ablauf der vorgege­benen Mindestdauer beendet, sofern, zum Beispiel infolge der Beendigung einer Brauchwasserzapfung, keine Wärme mehr angefordert wird.
    Dadurch wird einerseits bei einem Fehlverhalten des Luft­wächters 14 eine zu weit gehende Abkühlung des Wärmetau­schers 2 vermieden, andererseits verursachen aber sporadisch auftretende Fehler, zum Beispiel ein bloß ein­maliges Klemmen einer Druckdose, keine dauernde Blockie­rung des Brennerbetriebes.
    Demnach erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren eine von der Höhe der Außentemperatur unabhängige Abschaltung des Gebläses 5 nur dann, wenn dieses Gebläse über eine bemeß­bare Zeitspanne in Betrieb war, ohne daß eine Rückmeldung seitens des Luftwächters 14 erfolgte.
  • Diese Abschaltung wird allerdings nach einer vorgegebenen Zeitspanne oder nach Wegfall des Wärmebedarfes, zum Bei­spiel nach Beendigung einer Brauchwasserzapfung, rückgän­gig gemacht. Danach kann, falls abermals ein Wärmebedarf vorliegt, neuerlich ein Versuch zum Starten des Brenner­betriebes stattfinden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Schutz einer Wasserheizanlage gegen ein Einfrieren des mit einem raumluftunab­hängigen Brenner betriebenen Wasserheizers, da­durch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Brennergebläses nach Ablauf einer mit der Fehl­anzeige des Luftwächters beginnenden, vorgegebe­nen Zeitspanne auf eine vorgegebene Mindest­zeitspanne stillgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Stillsetzung bei Fehlen einer Wär­meanforderung, zum Beispiel nach Beendigung einer Brauchwasserzapfung, vorzeitig, schon vor Ablauf der Mindestzeitspanne, beendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei Eintreten einer Wärmeanforderung nach Ablauf der Mindestzeitspanne und einer neuerlichen Fehlanzeige des Luftwächters die Stillsetzung des Gebläseantriebes neuerlich erst nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne still­gesetzt wird.
4. Wasserheizanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Wasserhei­zer mit einem über ein Gebläse mit Verbrennungs­luft und Brennstoff gespeisten, einen Wärme­tauscher beheizenden Brenner, vorzugsweise einem Gasbrenner, sowie einem in der Verbrennungsluft­führung angeordneten, vorzugsweise druckempfind­lichen Luftwächter, zum Beispiel einer Druck­dose, und einer allgemeinen, die Versorgung des Brenners steuernden, unter anderem mit dem Luft­wächter und dem Antrieb des Gebläses über Steuerleitungen verbundenen allgemeinen Steue­rung, dadurch gekennzeichnet, daß in einer vom Luftwächter (14) zum Antrieb des Gebläses (5) führenden Steuerleitung (24, 25) eine mit der allgemeinen Steuerung (12) über eine Steuerlei­tung (22) verbundene, an einen Taktoszillator (26) angeschlossene Schaltung (23) mit Zeitgliedern (38, 45) zur Einhaltung der vorge­ gebenen Zeitspannen vorgesehen ist (Figur 1).
5. Schaltung für eine Wasserheizanlage nach An­spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie (23) zwei über einen bistabilen Multivibrator (Flip-­Flop) (47) sowie UND- und ODER-Glieder (33, 34, 42, 56 und 58) verknüpfte Zähler/Vergleicher (38 und 45) enthält (Figur 2).
EP90710014A 1989-06-13 1990-06-13 Verfahren zum Schutz einer Wasserheizanlage gegen ein Einfrieren und Wasserheizanlage zu dessen Durchführung Expired - Lifetime EP0403422B1 (de)

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AT1440/89 1989-06-13

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0403422A2 true EP0403422A2 (de) 1990-12-19
EP0403422A3 EP0403422A3 (de) 1991-04-17
EP0403422B1 EP0403422B1 (de) 1994-03-30

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EP0403422A3 (de) 1991-04-17
DE59005155D1 (de) 1994-05-05
EP0403422B1 (de) 1994-03-30
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