EP0403422B1 - 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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EP0403422B1
EP0403422B1 EP90710014A EP90710014A EP0403422B1 EP 0403422 B1 EP0403422 B1 EP 0403422B1 EP 90710014 A EP90710014 A EP 90710014A EP 90710014 A EP90710014 A EP 90710014A EP 0403422 B1 EP0403422 B1 EP 0403422B1
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burner
water
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driving
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EP0403422A2 (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
Vaillant BV
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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 beginning with the failure of the air monitor to fail.
  • 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, 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 the burner with fuel 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
  • a preferably pressure-sensitive air monitor for example a pressure socket
  • a circuit with timing elements connected to the general control via a control line and connected to a clock oscillator is provided to maintain a minimum period of time for stopping the drive of the blower.
  • a circuit can contain two counters / comparators which are linked to one another via a bistable multivibrator (flip-flop) and AND and OR gates.
  • Figure 1 is a schematic of a water heating system
  • Figure 2 is a diagram of a circuit according to the invention.
  • 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 designated 7, the return 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 cell assigned to 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 branching from the control line 15 also opens and from which a control line 25 for driving the fan 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 in 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.
  • 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 branching 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 the line 22 is connected with its negated input via the line 50 already mentioned above and the branching point 51 to the AND element 56.
  • 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 if the air monitor 14 malfunctions, but on the other hand sporadically occurring errors, for example a mere one-time clamping of a pressure cell, do not permanently block the burner operation.
  • the fan 5 is only switched off independently of the level of the outside temperature if this fan 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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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 Primär-Wärmetauschers 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 (siehe z.B, PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Band 9, Nr. 149 (M-390)(1872); JP-A-60026241).
  • 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 einen 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 einer Mindestzeitspanne für die Stillsetzung des Antriebs des Gebläses 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 Zweigleitung 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 (3) betriebenen Wasserheizers (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Brennergebläses (5) nach Ablauf einer mit der Fehlanzeige des Luftwächters (14) 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 gekennzeichnet, 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 (1) mit einem über ein Gebläse (5) mit Verbrennungsluft und Brennstoff gespeisten, einen Wärmetauscher (5) beheizenden Brenner (3), vorzugsweise einem Gasbrenner, sowie einem in der Verbrennungsluftführung angeordneten, vorzugsweise druckempfindlichen Luftwächter (14), zum Beispiel einer Druckdose, und einer allgemeinen, die Versorgung des Brenners (3) steuernden, unter anderem mit dem Luftwächter (14) und dem Antrieb des Gebläses (5) über Steuerleitungen verbundenen allgemeinen Steuerung (12), 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 einer Mindestzeitspanne für die Stillsetzung des Antriebes des Gebläses (5).
  5. Wasserheizanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (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).
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EP0403422A3 EP0403422A3 (de) 1991-04-17
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