EP1028288A2

EP1028288A2 - Method and device for operating a heating apparatus with flue gas discharge

Info

Publication number: EP1028288A2
Application number: EP00102743A
Authority: EP
Inventors: Michael Jantzer; Hans-Werner Zimmermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2000-08-16
Also published as: DE19905787A1; DE19905787B4; EP1028288A3

Abstract

The burner for a heating system, with an exhaust gas outflow, has a control which keeps the burner (10) at a nominal temp. The control stops the burner (10) in a modulating power range, in a cycled pattern where the cycle ratio from the switch-on to the switch-off phases is set according to the sensitivity of the exhaust outflow to moisture by the parameters of the chimney such as its length, cross section shape and dimensions, and its thermal conductivity. The chimney also has an air opening (46) with a controlled air flap (48).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Betreiben eines Heizgeräts mit einer Abgasabführung nach der Gattung der Hauptansprüche. Bei gattungsgemäßen Heizgeräten besteht das Problem, daß insbesondere im unteren Leistungsbereich die im Abgas enthaltene Energie nicht ausreicht, den Schornstein genügend stark aufzuheizen und feuchteempfindliche Schornsteine vor Durchfeuchtung zu schützen. Dieses Problem wird noch verstärkt durch neue Verordnungen, die eine Erhöhung des Wirkungsgrades von Heizgeräten fordern. Durch die dafür notwendigen Maßnahmen, wie beispielsweise die Erweiterung des Modulationsbereiches des Brenners, wird die Abgastemperatur und die in den Schornstein abgeführte Energie noch weiter verringert.The invention is based on a method and one Device for operating a heater with a Exhaust gas discharge according to the type of the main claims. At Generic heaters have the problem that especially in the lower power range that in the exhaust gas contained energy is insufficient, the chimney sufficient heat up strongly and chimneys sensitive to moisture Protect moisture. This problem will still arise reinforced by new regulations that increase the Demand efficiency of heaters. Because of that necessary measures, such as enlargement the modulation range of the burner, the Exhaust gas temperature and that discharged into the chimney Energy reduced even further.

Advantages of the invention

Mit der erfindungsgemäßen Steuerung des Brenners kann eine Durchfeuchtung des Schornsteins o.ä. Abgasabführungen ohne merkliche Beeinträchtigung des Gerätewirkungsgrades und der Regelgüte verhindert werden. Durch die Anpassung des Taktverhältnisses an die Feuchteempfindlichkeit der für den Anschluß des Heizgerätes bestimmten Abgasabführung können die Takthäufigkeit und die durch das Auskühlen des Heizgerätes in den Stillstandspausen verursachten Bereitschaftsverluste in jedem Anwendungsfall minimiert werden.With the control of the burner according to the invention, a Moisturizing the chimney or similar Exhaust gas discharges without noticeable impairment of device efficiency and Control quality can be prevented. By adjusting the Clock ratio to the moisture sensitivity of the for Connection of the heater certain exhaust gas discharge can the clock frequency and by cooling the Caused in the standstill pauses Standby losses are minimized in every application become.

Die zur Abtrocknung notwendige Durchlüftung der Abgasabführung in den Stillstandszeiten des Brenners ist auch von den Widerständen der Strömungssicherung des Heizgerätes abhängig. Von Vorteil ist eine Strömungssicherung, die in den Betriebszeiten nur eine geringe Verdünnung zuläßt (höherer Gerätewirkungsgrad); in den Stillstandszeiten jedoch einen großen Zuluftstrom ermöglicht. Deshalb wird vorgeschlagen, daß die Strömungssicherung eine Nebenluftöffnung mit einer gesteuerten Luftklappe hat, die die Nebenluftöffnung in den für die Schornsteintrocknung vorgesehenen Stillstandspausen des Brenners offenhält und in dessen Betriebsphasen verschließt.The necessary ventilation for drying Exhaust gas discharge during burner downtimes also from the resistances of the flow protection of the Depending on the heater. One is an advantage Flow control, which is only one during the operating hours allows low dilution (higher device efficiency); in a large supply air flow during downtimes enables. It is therefore proposed that the Flow control an auxiliary air opening with a has controlled air flap that the secondary air opening in the downtimes provided for chimney drying of the burner and in its operating phases closes.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen und Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zum Betreiben des Heizgeräts möglich.By the measures and in the subclaims Features are advantageous refinements of the method possible to operate the heater.

Zur Abstimmung der Takthäufigkeit mit der für die Trocknung der Abgasabführung benötigten Energie wird vorgeschlagen, daß als Leitgröße der Taktsteuerung eine auf einen vorgegebenen Zeitraum bezogene Gesamtstillstandszeit des Brenners festgelegt wird und das Taktverhältnis so gesteuert wird, daß es kleiner als das Verhältnis von der Differenz des in Betracht gezogenen Zeitraums und der Gesamtstillstandszeit zur Gesamtstillstandszeit ist. Der in Rechnung gestellte Zeitraum kann vorzugsweise 24 Stunden betragen, die für diesen Zeitraum erforderliche gesamte Stillstandszeit hängt von den für die Feuchtigkeitsempfindlichkeit des Schornsteins maßgebenden Parametern ab.To coordinate the cycle frequency with that for drying the energy required for exhaust gas removal is proposed that as a reference variable of the clock control one on one predetermined period related total downtime of the Brenner is set and the clock ratio controlled is that it is less than the ratio of the difference the period under consideration and the Total downtime to total downtime is. The in Billing period may preferably be 24 hours total required for this period Downtime depends on that for that The chimney's sensitivity to moisture Parameters.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Regler die Brennerleistung in jeder einzelnen Einschaltphase konstant auf einen höheren Wert als den zur Aufrechterhaltung der Solltemperatur notwendigen Wert einstellt und nach Erreichen der Solltemperatur die Leistung von einer zur anderen Einschaltphase so lange herunterstuft, bis der Grenzwert für das vorgegebene Taktverhältnis erreicht ist.In a preferred embodiment of the invention suggested that the controller adjust the burner output in each individual switch-on phase constantly to a higher value than the necessary to maintain the target temperature Value and after reaching the target temperature the Power from one to the other switch-on phase for so long downgrades until the limit for the given one Clock ratio is reached.

Mit diesem Regelkonzept wird der vorstehend genannte adaptive Algorithmus ohne diskrete Zeitschaltmittel allein durch die Regler-Software eingehalten. Zweckmäßig ist im Auslieferungszustand des Heizgerätes die Stillstandszeit für einen Norm-Schornsteintyp in der Regler-Software hinterlegt, die vom Installateur bei der Geräteinstallation auf den Schornstein abgestimmt werden kann. Mit den vorgeschlagenen Regelkonzept wird die Modulationsfähigkeit der Brennerleistung zur Anpassung bzw. stufenweisen Heranführung des Taktverhältnisses an den optimalen Wert und damit auch zur Anpassung des Heizgerätes an den Schornstein genutzt. Nach Erreichen des Grenzwertes für das Taktverhältnis kann der dann eingestellte Wert der Brennerleistung beibehalten oder dieser erneut auf einen Anfangswert angehoben werden.With this control concept, the above mentioned adaptive algorithm without discrete time switching means alone adhered to by the controller software. It is useful in Delivery status of the heater is the downtime for a standard chimney type is stored in the controller software, by the installer during device installation on the Chimney can be tuned. With the proposed The control concept is the modulation ability of the Burner output for adaptation or gradual introduction the clock ratio to the optimal value and thus also used to adapt the heater to the chimney. After reaching the limit for the clock ratio maintain the set burner output value or it can be raised again to an initial value.

Bei Heizgeräten, die für Heizungabetrieb und Brauchwasserbereitung ausgebildet sind, können bezüglich der Schornsteindurchfeuchtung die Betriebszeiten zur Brauchwasserbereitung im Vergleich zu den Heizungsbetriebszeiten vernachlässigt werden. Daher wird vorgeschlagen, daß der Brenner im Betrieb zur Brauchwasserbereitung ohne Taktsteuerung rein modulierend gesteuert wird, wobei Betriebsbereitschaftsverluste gänzlich vermieden werden.For heaters for heating operation and Domestic hot water preparation can be carried out with regard to Chimney humidification the operating times at Process water heating compared to the Heating operating times are neglected. Therefore proposed that the burner in operation for Domestic hot water preparation without pulse control purely modulating is controlled, with readiness losses entirely be avoided.

Das erfindungsgemäße Regelkonzept kann mit besonderem Vorteil auch bei Brennwertgeräten vorgesehen werden, die die latente Wärme des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes ausnutzen.The control concept according to the invention can with particular Advantage can also be provided for condensing boilers that the latent heat of the water vapor contained in the exhaust gas exploit.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Heizgerät mit Brennwertnutzung, dessen Brenner mit modulierendem Takt gesteuert ist.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. The only figure shows a longitudinal section through a heater with condensing boiler, the burner with modulating clock is controlled.

Description of the embodiment

Das Heizgerät hat einen Brenner 10, dem ein Brennstoff-Luftgemisch durch ein nicht dargestelltes Gebläse zugeführt wird. Der Brenner 10 sitzt am oberen Ende einer Brennkammer 12, die durch einen eine Wärmetauschereinheit bildenden Wärmeblock 14 nach unten und seitlich abgeschlossen ist. Am Ausgang des Wärmeblocks 14 ist ein Abgasraum 16 angeordnet, an dessen tiefster Stelle eine nicht dargestellte Kondensatabführung angeschlossen ist. An den Abgasraum 16 schließt sich ein Abgasrohr 18 an, das am Wärmeblock 14 befestigt ist. Der Wärmeblock 14 mit dem Brenner 10 und das Abgasrohr 18 sind von einem Luftkasten 20 umgeben, der an seinem oberen Ende eine Öffnung 22 für die Durchführung des Abgasrohres 18 nach außen aufweist. Der Durchmesser der Öffnung 22 ist so bemessen, daß sich zwischen dem Abgasrohr 18 und den Öffnungsrändern ein Ringspalt ausbildet, über den das Gebläse die Verbrennungsluft für den Brenner 10 ansaugt. Die Brennkammer 12 ist mit den Abgasrohr 18 über einen den Wärmeblock 14 umgehenden Bypasskanal 24 verbunden. Über diesen gelangt heißes Abgas in den unter den Taupunkt abgekühlten Abgasstrom im Abgasrohr 18, wodurch ein Kondensatanfall in der weiteren Abgasführung vermieden werden.The heater has a burner 10, which is a fuel-air mixture supplied by a blower, not shown becomes. The burner 10 sits at the top of a combustion chamber 12 formed by a heat exchanger unit Heat block 14 is completed at the bottom and side. At the An exhaust gas chamber 16 is arranged at the outlet of the heat block 14, at its lowest point a not shown Condensate drain is connected. To the exhaust space 16 is followed by an exhaust pipe 18 which is connected to the heat block 14 is attached. The heat block 14 with the burner 10 and that Exhaust pipe 18 are surrounded by an air box 20 which is connected to its upper end an opening 22 for the implementation of the Exhaust pipe 18 has to the outside. The diameter of the Opening 22 is dimensioned such that there is between the exhaust pipe 18 and the opening edges forms an annular gap over which the fan draws the combustion air for the burner 10. The combustion chamber 12 is connected to the exhaust pipe 18 via a Heat block 14 connected bypass channel 24. about hot exhaust gas reaches below the dew point cooled exhaust gas flow in the exhaust pipe 18, whereby a Avoidance of condensate in the further exhaust gas routing avoided become.

Über dem Luftkasten 20 ist eine Strömungssicherung 26 angeordnet, dessen Gehäuse 28 über einen ersten Anschlußstutzen 30 mit dem Abgasrohr 18 und über einen seitlich dazu versetzten zweiten Anschlußstutzen 32 mit einem als Abgasabführung ausgebildeten Schornsteinrohr 34 verbunden ist. Der erste Anschlußstutzen 30 mündet in einen an beiden Stirnenden geschlossenen Schacht 36, der bis zum zweiten Anschlußstutzen 32 führt und dort eine seitliche Ausgangsöffnung 40 hat. Über den Schacht 36 wird das Abgas aus dem Abgasrohr 18 in das Schornsteinrohr 34 geleitet.A flow safety device 26 is located above the air box 20 arranged, the housing 28 via a first Connection piece 30 with the exhaust pipe 18 and a laterally offset second connecting piece 32 with a chimney pipe 34 designed as an exhaust gas discharge connected is. The first connection piece 30 opens into one at both ends closed shaft 36, which up to leads second connecting piece 32 and there a lateral Has exit opening 40. About the shaft 36, the exhaust gas passed from the exhaust pipe 18 into the chimney pipe 34.

Das Gehäuse 28 hat eine erste Nebenluftöffnung 42 am Eingang eines Ringspaltes 44, der den Schacht 36 umgibt und ebenfalls zum ausgangsseitigen Anschlußstutzen 32 führt. Die Nebenluftöffnung 42 sichert einen ausreichenden Schornsteinzug während des Betriebs des Brenners 10 und läßt rückstauende Abgase in den Aufstellungsraum des Heizgerätes treten. Das Gehäuse 28 ist ferner mit einer zweiten Nebenluftöffnung 46 nahe dem Anschlußstutzen 32 versehen, die von einer motorisch angetriebenen Luftklappe 48 überwacht ist.The housing 28 has a first secondary air opening 42 at the entrance an annular gap 44 which surrounds the shaft 36 and also leads to the outlet connection 32. The Secondary air opening 42 ensures a sufficient Chimney draft during the operation of the burner 10 and leaves backlog of exhaust gases in the installation room of the heater to step. The housing 28 is also with a second Provide secondary air opening 46 near the connecting piece 32, that of a motor-driven air flap 48 is monitored.

Das Heizgerät hat einen nicht dargestellten Regler, der den Brenner 10 gemäß dem eingangs als bevorzugt angegebenen Regelkonzept modulierend getaktet steuert. Nach dem Einschalten des Heizgerätes am morgen gibt der Regler die maximale Heizleistung frei und schaltet den Brenner erst wieder ab, wenn die Solltemperatur, z. B. der Sollwert für die Vor- oder Rücklauftemperatur, erreicht ist. Der Regler speichert die aufgetretene Heizzeit und vergleicht sie mit der folgenden Stillstandszeit, die bis zur Wiedereinschaltung des Brenners vergeht. Diese kann durch einen die Solltemperatur überwachenden Thermostaten veranlaßt sein oder gemäß einer in der Regler-Software hinterlegten Kennlinie erfolgen. Wenn durch das stufenweise Absinken der Heizleistung von einer Einschaltphase zur anderen der Grenzwert des vorgegebenen Taktverhältnisses erreicht ist, hebt der Regler die Brennerleistung wieder an. Die Luftklappe 48 gibt in Abstimmung mit dem Regelkonzept des Brenners die Nebenluftöffnung 46 nur in den für die Schornsteintrocknung vorgesehenen Ausschaltphasen des Brenners frei, wogegen sie im Betrieb des Brenners und bei ausgeschaltetem Heizgerät ihre Schließlage einnimmt.The heater has a controller, not shown, which Burner 10 according to the initially preferred Control concept modulating clocked controls. After this Switching on the heater in the morning gives the controller maximum heating output and first switches the burner again when the set temperature, e.g. B. the setpoint for the flow or return temperature has been reached. The regulator saves the heating time that has occurred and compares it with the following downtime, until The burner is switched on again. This can be done by a thermostat monitoring the target temperature prompted or according to one in the controller software stored characteristic curve. If through the gradual Decrease in heating power from a switch-on phase to others the limit value of the predefined clock ratio is reached, the controller increases the burner output again. The air flap 48 is in coordination with the control concept of the burner, the secondary air opening 46 only in the for Chimney drying provided switch-off phases of the Burner free, whereas in the operation of the burner and at switched off heater takes its closed position.

Claims

Method for operating a heater with a Exhaust gas discharge, a controller for a target temperature and a burner operating within a given Power range controllable modulating depending on the heat demand , characterized in that the controller controls the burner (10) intermittently interrupts in the modulating performance range and the clock ratio (v) from the switch-on phase to the switch-off phase on the for the moisture sensitivity of the Exhaust gas discharge decisive parameters (length, Cross-sectional shape and size, thermal conductivity in particular. a chimney).

Method according to Claim 1, characterized in that an overall standstill time (t _sz ) of the burner based on a predetermined period (T) is defined as the guide variable of the clock control and the clock ratio (v) is controlled as follows: V < T - t sz t ts

A method according to claim 2, characterized in that the controller the burner output in each one Switch-on phase preferably constant to a higher value than necessary to maintain the target temperature Value and after reaching the target temperature the Burner output from one phase to the other as long as downgrades until the limit for the given one Clock ratio is reached.

Method according to one of the preceding claims, for Heating operation and hot water preparation, thereby characterized in that the burner (10) in operation for Domestic hot water preparation without pulse control purely modulating is controlled.

Heater for performing the method according to one of the previous claims, with a flow control, the has a secondary air opening, characterized in that the secondary air opening (46) with a controlled air flap (48) is provided which the secondary air opening (46) in the for the chimney drying provided switch-off phases of Keeps burner (10) open and in its switch-on phases closes.