EP1701096A1 - Method for adapting the heater power of a blower-supported heater to the individual pressure losses of a fresh air/exhaust gas pipe - Google Patents
Method for adapting the heater power of a blower-supported heater to the individual pressure losses of a fresh air/exhaust gas pipe Download PDFInfo
- Publication number
- EP1701096A1 EP1701096A1 EP05005198A EP05005198A EP1701096A1 EP 1701096 A1 EP1701096 A1 EP 1701096A1 EP 05005198 A EP05005198 A EP 05005198A EP 05005198 A EP05005198 A EP 05005198A EP 1701096 A1 EP1701096 A1 EP 1701096A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- fan
- power
- heater
- speed
- blower
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N3/00—Regulating air supply or draught
- F23N3/08—Regulating air supply or draught by power-assisted systems
- F23N3/082—Regulating air supply or draught by power-assisted systems using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
- F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/335—Output power or torque
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2233/00—Ventilators
- F23N2233/02—Ventilators in stacks
- F23N2233/04—Ventilators in stacks with variable speed
Definitions
- the invention relates to a method for adjusting the device heating power of a fan-assisted heater to the individual pressure losses of a fresh air exhaust gas line system and a method associated therewith to avoid incomplete combustion.
- the fuel and the combustion air are mixed together in a certain predetermined ratio.
- a pneumatic or electronic fuel gas-air composite is usually used, in which the fuel gas quantity of the air quantity is adjusted.
- a heater is connected via a fresh air exhaust pipe to the environment.
- the resistance which opposes the flow system, vary significantly. This has the consequence that at a predetermined speed of a blower to promote the combustion air flow rate of the flow rate can vary widely. Since a heater usually has a certain rated power, a certain air flow is necessary to achieve this rated power. Therefore, the fan speed must be adapted to the resistance of the fresh air exhaust pipe system. According to the prior art, this is done by measuring the combustion air volume flow via a pressure loss measurement on a throttle. Accordingly, the device power is regulated according to a pressure loss signal.
- the exhaust gas is sucked in behind the heat exchanger and pressed with positive pressure in the exhaust pipe.
- fresh air is sucked into the heater.
- Part of the air is premixed in a burner with fuel gas and then burned. The remaining air flows past the burner into the combustion chamber and dilutes the exhaust gas.
- the modulation range - ie the range of minimum to maximum heating power could vary significantly. For example, if a high pressure drop allowed only low flow rates of air with standard fan control, then excessive fuel gas would be added to the process, so that the combustion would be incomplete and disproportionate carbon monoxide and hydrocarbon emissions Leave the device. If too much air was conveyed, the combustion zone would become too cool and also high pollutant emissions.
- the EP 981 025 A1 deals with the adaptation of a heater to an individual air-exhaust system. This is done manually by the installer, who measures the length of the exhaust pipe and inputs it via a manual input device. The blower control now takes place using characteristics stored in a memory. An automatic adjustment does not take place, so that it can not be ruled out that the adjustment is made incorrectly or not at all, so that the operation is impaired.
- the invention has for its object to provide a method for checking a fresh air-Abgassystems a blower-assisted heater with the fan in the exhaust pipe downstream of the heat exchanger, which prevents incomplete and unhygienic combustion.
- the object is achieved according to the features of independent claim 1, characterized in that the blower power is detected at a predetermined fan speed and when exceeding a predetermined limit of the case to be avoided (fresh air exhaust pipe system on the fresh air and / or exhaust side too long, whole or partially blocked) is detected.
- the blower speed is detected at a predetermined blower power as an alternative to this and detected when exceeding a predetermined limit value of the case to be avoided.
- the blower power is detected by means of a pulse width modulation signal.
- the reference values are stored in a memory of the device control.
- FIG. 1 shows a heating device 1 with a fresh-air exhaust gas line system 2.
- the components of the heating device 1 are located within a vacuum chamber 13, a burner 9 is located in a combustion chamber 11, which opens into a heat exchanger 10.
- the heat exchanger 10 is connected via an exhaust manifold 12 with the fresh air exhaust pipe system 2.
- the blower 5 has a motor 14, which in turn is connected to the controller 3 and also a speed detection 6 and has a power detection 7.
- On the input side of the burner 9 is the fuel gas supply with a controllable fuel gas valve 4, which is connected to the controller 3.
- the control 3 has a memory 8.
- the controller 3 controls the motor 14 of the blower 5, after which the blower 5 supplies a certain volume flow.
- the control 3 accordingly controls the controllable gas valve 4, so that a certain gas volume flow is supplied to the injectors of the burner 9.
- Fresh air primary air
- the fuel gas-air mixture flows into the burner 9 and burns in the combustion chamber 11 together with secondary air, which flows past the burner and the flame is supplied.
- the exhaust gas mixes with tertiary air, which also flows to the exhaust gas.
- the diluted exhaust gases flow through the heat exchanger 10 and thereby give off their heat to a not further illustrated heating network.
- FIG. 2 shows typical power pressure losses and speed characteristics of a blower as a function of the volume flow.
- the volumetric flow is plotted on the X-axis, the electrical power, the pressure loss and the speed on the Y-axis. It is known that the electrical power consumption of a fan is dependent on the pressure loss of the line system, the flow rate and the speed of the fan.
- Line 22 shows a line of constant speed n 1 over variable volumetric flow, line 20 the matching electrical input power as a function of the volumetric flow and this constant first speed n 1 .
- Line 21 shows the pressure loss as a function of the variable volume flow and the constant speed n 1 .
- Line 25 shows a line of constant speed n 2 which is higher than n 1 .
- line 23 shows the electrical power consumption as a function of the variable volumetric flow and the constant speed n 2 .
- Line 24 shows the pressure loss as a function of the variable volume flow and the constant speed n 2 .
- the heater is connected to a reference fresh air exhaust pipe system, which is also the shortest permissible fresh air exhaust pipe system for the example case.
- a reference fresh air exhaust pipe system which is also the shortest permissible fresh air exhaust pipe system for the example case.
- P el, 1, I index Arabic numeral: speed, index Roman numeral: volume flow
- This point is labeled 26 in the diagram. If, in the real state, the heating system is connected to an unknown fresh air exhaust gas line system, which has a higher pressure loss than the reference system, then the system is operated at the same speed n 1 . It turns a lesser volume flow v ⁇ II , as can be seen on the line 20. At point 27, a power P el, 1, II is measured.
- Line 29 illustrates at which speed which electrical power sets.
- the point 26 illustrates the reference point with the predetermined fresh-air exhaust pipe system and the point 28 the set point in the fresh air-exhaust pipe system to be adapted. With the adapted line system and the predetermined speed n 1 , the Point 27, wherein a corresponding electric power P el, 11, II can be measured.
- the characteristic curve 29 is determined in laboratory tests.
- FIG. 4 shows a likewise determined in the laboratory curve 30, which illustrates how high the target speed should be at a corresponding measured electrical power.
- the point 26 again represents the reference point. If, as explained in FIG. 3, an electrical power consumption P el, 1, II is measured, it is known from laboratory experiments that this electrical power consumption is significant for a specific pressure loss. In order to achieve the same volume flow v ⁇ 1 , an increased speed n 2 is required.
- the characteristic curve 30 includes possible for all pressure losses fresh air off-gas line systems, the assignment of the necessary rotational speed n of the blower to achieve the reference flow rate V I as a function of the measured blower output P el, 1 at the reference rotation speed n. 1
- the conveyed air volume flow is thus determined via the measurement of the fan speed in conjunction with the electric fan power, which is then assigned the corresponding amount of fuel gas and supplied accordingly.
- the range of modulation of the heater is determined by the calculated minimum speed and maximum speed.
- the speed of the fan is detected for example by a Hall sensor.
- the blower output results from the product of current and voltage, which act on the blower.
- any other measuring method for determining the blower (device) power can also be used according to the invention.
- the absorbed electric fan power decreases the further the delivered volume flow is throttled.
- the point 32 illustrates the recorded electrical power P el1,0 for the speed n 1 without volume flow promotion .
- the fresh air exhaust pipe system is completely closed.
- the recorded electrical power consumption of the blower motor is measured.
- the measured value is stored and stored, for example, in the memory of the control of the heater.
- a heater is now individually connected to an air and exhaust pipe, it can be checked whether a complete blockage of the air and exhaust pipe is present. For this purpose, e.g. after the initial startup or before each heating operation, the above defined fan speed is approached and checked whether the recorded electrical power consumption of the fan motor is above the determined reference value. If this is the case, there is no complete obstruction of the air / exhaust path. If only the minimum recorded electric fan power is measured, then there is a complete blockage of the air / exhaust path. In this case, the device electronics generates an error message and prevents the burner of the heater from operating. In order to also consider series variations and also an almost completely closed line, it makes sense that the reference value is slightly larger than the experimentally determined value.
- a stoichiometric fuel gas-air ratio is necessary. This requires a certain minimum volume flow of combustion air. If the exhaust pipe is clogged in whole or in part or too long, the fuel gas volume flow corresponding to the heat load still flows, as is the case, but no correspondingly required combustion air flow. As a result, the combustion is incomplete; it produces carbon monoxide and unburned hydrocarbon emissions. Since with stoichiometric combustion, the amount of combustion air corresponds to about ten times the amount of fuel gas, the Abgasvolumentrom is mainly caused by the fuel gas volume.
- the heater shuts off when a predetermined minimum exhaust gas flow is not reached.
- the speed can be measured.
- the power can be varied, for example, by changing the voltage or the pulse width modulation signal.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anpassung der Geräteheizleistung eines gebläseunterstützten Heizgerätes an die individuellen Druckverluste eines Frischluft-Abgas-Leitungssystems sowie ein damit verbundenes Verfahren zur Vermeidung einer unvollständigen Verbrennung.The invention relates to a method for adjusting the device heating power of a fan-assisted heater to the individual pressure losses of a fresh air exhaust gas line system and a method associated therewith to avoid incomplete combustion.
Bei üblichen brennstoffbeheizten Heizgeräten werden der Brennstoff und die Verbrennungsluft in einem bestimmten vorgegebenen Verhältnis miteinander vermischt. Hierzu wird zumeist ein pneumatischer oder elektronischer Brenngas-Luft-Verbund eingesetzt, bei dem die Brenngasmenge der Luftmenge angepasst wird.In conventional fuel-fired heaters, the fuel and the combustion air are mixed together in a certain predetermined ratio. For this purpose, a pneumatic or electronic fuel gas-air composite is usually used, in which the fuel gas quantity of the air quantity is adjusted.
Gemäß Bernoulli-Gleichung
besteht der Druck aus einem statischen und einem dynamischen Teil. Dies bedeutet für Frischluft-Abgas-Leitungssysteme, dass je länger eine Abgasleitung ist, umso größer ist deren Druckverlust. Der statische Anteil ist demnach höher und es kann weniger Gas gefördert werden. Die Rohrreibung erhöht sich wesentlich.
the pressure consists of a static and a dynamic part. This means for fresh air exhaust pipe systems that the longer an exhaust pipe, the greater is the pressure loss. The static content is therefore higher and it can be promoted less gas. The pipe friction increases significantly.
Ein Heizgerät ist über eine Frischluft-Abgas-Leitung mit der Umwelt verbunden. Je nach Länge dieses Leitungssystems kann der Widerstand, welcher das Leitungssystem der Strömung entgegensetzt, wesentlich variieren. Dies hat zur Folge, dass bei einer vorgegebenen Drehzahl eines Gebläses zur Förderung des Brennluftvolumenstroms der Volumenstrom stark variieren kann. Da ein Heizgerät in der Regel eine bestimmte Nennleistung hat, ist zur Erreichung dieser Nennleistung auch ein gewisser Luftvolumenstrom notwendig. Daher muss die Gebläsedrehzahl an den Widerstand des Frischluft-Abgas-Leitungssystems angepasst werden. Gemäß dem Stand der Technik geschieht dies dadurch, dass der Verbrennungsluftvolumenstrom über eine Druckverlustmessung an einer Drossel gemessen wird. Dem entsprechend wird die Geräteleistung entsprechend einem Druckverlustsignal geregelt.A heater is connected via a fresh air exhaust pipe to the environment. Depending on the length of this line system, the resistance, which opposes the flow system, vary significantly. This has the consequence that at a predetermined speed of a blower to promote the combustion air flow rate of the flow rate can vary widely. Since a heater usually has a certain rated power, a certain air flow is necessary to achieve this rated power. Therefore, the fan speed must be adapted to the resistance of the fresh air exhaust pipe system. According to the prior art, this is done by measuring the combustion air volume flow via a pressure loss measurement on a throttle. Accordingly, the device power is regulated according to a pressure loss signal.
Bei Heizgeräten mit Abgasgebläseunterstützung wird das Abgas hinter dem Wärmeaustauscher angesaugt und mit Überdruck in die Abgasleitung gedrückt. Durch das Ansaugen des Abgases hinter dem Wärmeaustauscher wird Frischluft in das Heizgerät gesaugt. Ein Teil der Luft wird in einem Brenner mit Brenngas vorgemischt und anschließend verbrannt. Die restliche Luft strömt am Brenner vorbei in die Brennkammer und verdünnt das Abgas.In heaters with exhaust fan support, the exhaust gas is sucked in behind the heat exchanger and pressed with positive pressure in the exhaust pipe. By sucking the exhaust gas behind the heat exchanger fresh air is sucked into the heater. Part of the air is premixed in a burner with fuel gas and then burned. The remaining air flows past the burner into the combustion chamber and dilutes the exhaust gas.
Würde ein Heizgerät nicht individuell an ein Frischluft-Abgas-Leitungssystem angepasst, so könnte der Modulationsbereich - also der Bereich von minimaler bis zur maximalen Heizleistung erheblich schwanken. Ermöglichte beispielsweise ein hoher Druckverlust nur geringe Fördermengen an Luft bei Standardansteuerung des Gebläses, so würde übermäßig viel Brenngas dem Prozess zugeführt, so dass die Verbrennung unvollständig wäre und unverhältnismäßig viel Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffemissionen das Gerät verließen. Würde zuviel Luft gefördert, so würde die Verbrennungszone zu kühl und ebenfalls hohe Schadstoffemissionen entstünden.If a heater were not individually adapted to a fresh air exhaust pipe system, so the modulation range - ie the range of minimum to maximum heating power could vary significantly. For example, if a high pressure drop allowed only low flow rates of air with standard fan control, then excessive fuel gas would be added to the process, so that the combustion would be incomplete and disproportionate carbon monoxide and hydrocarbon emissions Leave the device. If too much air was conveyed, the combustion zone would become too cool and also high pollutant emissions.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überprüfung eines Frischluft-Abgas-Leitungssytems eines gebläseunterstützten Heizgerätes mit dem Gebläse in der Abgasleitung stromab des Wärmeaustauschers zu schaffen, welches eine unvollständige und unhygienische Verbrennung verhindert.The invention has for its object to provide a method for checking a fresh air-Abgassystems a blower-assisted heater with the fan in the exhaust pipe downstream of the heat exchanger, which prevents incomplete and unhygienic combustion.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Gebläseleistung bei vorgegebener Gebläsedrehzahl erfasst wird und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der zu vermeidende Fall (Frischluft-Abgas-Leitungssystem auf der Frischluft- und / oder Abgasseite zu lang, ganz oder teilweise verstopft) erkannt wird.The object is achieved according to the features of
Gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 2 wird alternativ hierzu die Gebläsedrehzahl bei vorgegebener Gebläseleistung erfasst und beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der zu vermeidende Fall erkannt.According to the features of
Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 3 wird die Gebläseleistung mittels eines Pulsweitenmodulationssignals erfasst.According to the features of
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 werden die Referenzwerte in einem Speicher der Geräteregelung abgespeichert.According to the features of claim 4, the reference values are stored in a memory of the device control.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen
Figur 1 ein Heizgerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,Figur 2 charakteristische Kennlinien eines Gebläses bei unterschiedlichen Lastzuständen,Figur 3 eine charakteristische Kennlinie des Verhältnisses Drehzahl zu elektrischer Leistung bei konstantem Volumenstrom und steigendem Druckverlust,- Figur 4 eine Kennlinie zur Ermittlung der korrigierten Drehzahl in Abhängigkeit der gemessenen elektrischen Leistung und
Figur 5 ein Pulsweitenmodulationssignal.
- 1 shows a heater for carrying out the method according to the invention,
- FIG. 2 shows characteristic curves of a blower at different load states,
- FIG. 3 shows a characteristic curve of the ratio of speed to electrical power at constant volume flow and increasing pressure loss,
- 4 shows a characteristic curve for determining the corrected rotational speed as a function of the measured electrical power and
- FIG. 5 shows a pulse width modulation signal.
Figur 1 zeigt ein Heizgerät 1 mit einem Frischluft-Abgas-Leitungssystem 2. Die Komponenten des Heizgerätes 1 befinden sich innerhalb einer Unterdruckkammer 13, ein Brenner 9 befindet sich in einem Brennraum 11, welcher in einen Wärmeaustauscher 10 mündet. Der Wärmeaustauscher 10 ist über einen Abgassammler 12 mit dem Frischluft-Abgas-Leitungssystem 2 verbunden. In der Abgasleitung des Frischluft-Abgas-Leitungssystems 2 befindet sich ein Gebläse 5. Das Gebläse 5 verfügt über einen Motor 14, der wiederum mit der Regelung 3 verbunden ist und ferner eine Drehzahlerfassung 6 sowie eine Leistungserfassung 7 aufweist. Auf der Eingangsseite des Brenners 9 befindet sich die Brenngaszufuhr mit einem regelbaren Brenngasventil 4, das mit der Regelung 3 verbunden ist. Die Regelung 3 verfügt über einen Speicher 8.FIG. 1 shows a
Beim Betrieb des Heizgerätes 1 steuert die Regelung 3 den Motor 14 des Gebläses 5 an, wonach das Gebläse 5 einen gewissen Volumenstrom liefert. Die Regelung 3 steuert entsprechend das regelbare Gasventil 4, so dass ein bestimmter Gasvolumenstrom den Injektoren des Brenners 9 zugeführt wird. In den Injektoren wird Frischluft (Primärluft) zugemischt. Das Brenngas-Luftgemisch strömt in den Brenner 9 ein und verbrennt in der Brennkammer 11 zusammen mit Sekundärluft, die an dem Brenner vorbeiströmt und der Flamme zugeführt wird. Das Abgas vermischt sich mit Tertiärluft, die ebenfalls dem Abgas zuströmt. Die verdünnten Abgase durchströmen den Wärmetauscher 10 und geben dabei ihre Wärme an ein nicht weiter dargestelltes Heiznetz ab. Die abgekühlten Abgase werden im Abgassammler 12 gesammelt und anschließend über das Gebläse 5 durch die innere Leistung des Frischluft-Abgas-Leitungssystems 2 in die Atmosphäre geblasen. Die Frischluft, die vom Gebläse 5 über die Unterdruckkammer 13 und die Brennkammer 11 angesaugt wird, wird durch die äußere koaxiale Leitung des Frischluft-Abgas-Leitungssystems 2 aus der Umgebung angesaugt. Figur 2 zeigt typische Leistungsdruckverluste und Drehzahlkennlinien eines Gebläses in Abhängigkeit des Volumenstromes. Auf der X-Achse ist der Volumenstrom aufgetragen, auf der Y-Achse die elektrische Leistung, der Druckverlust und die Drehzahl. Es ist bekannt, dass die elektrische Leistungsaufnahme eines Gebläses vom Druckverlust des Leitungssystems, dem Volumenstrom sowie der Drehzahl des Gebläses abhängig ist. Linie 22 zeigt eine Linie konstanter Drehzahl n1 über variablem Volumenstrom, Linie 20 die dazu passende elektrische Aufnahmeleistung als Funktion des Volumenstromes sowie dieser konstanten ersten Drehzahl n1. Die Linie 21 zeigt den Druckverlust als Funktion des variablen Volumenstroms und der konstanten Drehzahl n1. Linie 25 zeigt eine Linie konstanter Drehzahl n2, die höher als n1 ist. Hierzu zeigt die Linie 23 die elektrische Leistungsaufnahme als Funktion des variablen Volumenstroms und der konstanten Drehzahl n2. Die Linie 24 zeigt den Druckverlust als Funktion des variablen Volumenstroms und der konstanten Drehzahl n2.During operation of the
Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei angenommen, dass das Heizgerät mit einem Referenz-Frischluft-Abgas-Leitungssystems verbunden ist, das zudem für den Beispielfall das kürzeste zulässige Frischluft-Abgas-Leitungssystem sei. Bei einer Drehzahl n1 stellt sich eine elektrische Leistung Pel,1,I (Index arabische Ziffer: Drehzahl, Index römische Ziffer: Volumenstrom) ein. Dieser Punkt ist im Diagramm mit 26 bezeichnet. Wird nun im realen Zustand die Heizungsanlage mit einem unbekannten Frischluft-Abgas-Leitungssystem verbunden, das einen höheren Druckverlust aufweist als das Referenzsystem, so wird die Anlage bei gleicher Drehzahl n1 betrieben. Es stellt sich ein geringerer Volumenstrom v̇ II ein, wie auf der Linie 20 zu erkennen ist. Am Punkt 27 wird eine Leistung Pel,1,II gemessen. Hieraus wird deutlich, dass das System einen kleineren Volumenstrom fördert, als man ihn zur Gerätesollleistung benötigt. Benötigt wird wiederum ein Volumenstrom v̇ I' der sich bei erhöhter Drehzahl n2 ergäbe, wie im Diagramm in Punkt 28 auf der Linie 23 dargestellt. Die dazugehörige elektrische Leistung betrüge Pel,2,I. Ziel des Verfahrens ist, jenen Punkt 28 anzusteuern.To use the method according to the invention, it is assumed that the heater is connected to a reference fresh air exhaust pipe system, which is also the shortest permissible fresh air exhaust pipe system for the example case. At a speed n 1 , an electric power P el, 1, I (index Arabic numeral: speed, index Roman numeral: volume flow) is set. This point is labeled 26 in the diagram. If, in the real state, the heating system is connected to an unknown fresh air exhaust gas line system, which has a higher pressure loss than the reference system, then the system is operated at the same speed n 1 . It turns a lesser volume flow v̇ II , as can be seen on the
Aus Figur 3 geht das Verhältnis zwischen der gemessenen elektrischen Leistung des Motors im Verhältnis zur Gebläsedrehzahl bei konstantem Volumenstrom v̇1 , hervor. Die Linie 29 verdeutlicht, bei welcher Drehzahl sich welche elektrische Leistung einstellt. Der Punkt 26 verdeutlicht den Referenzpunkt mit dem vorgegebenen Frischluft-Abgas-Leitungssystem und der Punkt 28 den Sollpunkt bei dem anzupassenden Frischluft-Abgas-Leitungssystem. Mit dem anzupassenden Leitungssystem und der vorgegebenen Drehzahl n1 stellt sich der Punkt 27 ein, wobei eine entsprechende elektrische Leistung Pel,11,II gemessen werden kann. Die Kennlinie 29 wird in Laborversuchen ermittelt.From Figure 3, the ratio between the measured electric power of the engine in relation to the fan speed at a constant volume flow v̇ 1 , is apparent.
Figur 4 zeigt eine ebenfalls im Labor ermittelte Kennlinie 30, welche verdeutlicht, wie hoch die Solldrehzahl bei einer entsprechenden gemessenen elektrischen Leistung sein sollte. Der Punkt 26 stellt wiederum den Referenzpunkt dar. Wird - wie bei Figur 3 erläutert - eine elektrische Leistungsaufnahme Pel,1,II, gemessen, so ist aus Laborversuchen bekannt, dass diese elektrische Leistungsaufnahme für einen bestimmten Druckverlust signifikant ist. Um den gleichen Volumenstrom v̇1 zu erzielen, wird eine erhöhte Drehzahl n2 benötigt.FIG. 4 shows a likewise determined in the
Die Kennlinie 30 enthält für alle Druckverluste möglicher Frischluft-Abgas-Leitungssysteme die Zuordnung der notwendigen Drehzahl n des Gebläses zur Erzielung des Referenzvolumenstroms v̇I in Abhängigkeit der gemessenen Gebläseleistung Pel,1 bei Referenzdrehzahl n1.The
Im Beispielfall verdeutlicht der Punkt 31 die nun notwendige Drehzahl n2 zur Erzielung des Volumenstroms v̇I bei dem unbekannten Frischluft-Abgas-Leitungssystem. Aus dem nun bekannten Zusammenhang n2 zu v̇I lässt sich für alle Volumenströme die notwendige Drehzahl durch einen (nahezu) linearen Zusammenhang darstellen (v̇ = Konstante x n).In the example case illustrates the
Erfindungsgemäß wird somit über die Messung der Gebläsedrehzahl in Verbindung mit der elektrischen Gebläseleistung der geförderte Luftvolumenstrom bestimmt, dem dann die entsprechende Brenngasmenge zugeordnet und entsprechend zugeführt wird. Der Modulationsbereich des Heizgerätes, der Bereich von Minimallast zur Maximallast, wird durch die ermittelte Minimaldrehzahl und Maximaldrehzahl festgelegt.According to the invention, the conveyed air volume flow is thus determined via the measurement of the fan speed in conjunction with the electric fan power, which is then assigned the corresponding amount of fuel gas and supplied accordingly. The range of modulation of the heater, the range from minimum load to maximum load, is determined by the calculated minimum speed and maximum speed.
Die Drehzahl des Gebläses wird beispielsweise durch einen Hallsensor erfasst. Die Gebläseleistung ergibt sich aus dem Produkt von Strom und Spannung, welche das Gebläse beaufschlagen. Beim Pulsweitenmodulationsverfahren wird die Leistung bestimmt durch die Bestromungsdauer (vgl. Fig. 5). Bei einer Spannung U0 und einem Strom I sowie einem Bestromungszeitraum ton sowie einer Zykluszeit tz ergibt sich die Leistung als
Neben der Anwendung des Pulsweitenmodulationsverfahrens kann erfindungsgemäß auch jedes andere Messverfahren zur Bestimmung der Gebläse-(Geräte)leistung zum Einsatz kommen.In addition to the application of the pulse width modulation method, any other measuring method for determining the blower (device) power can also be used according to the invention.
Neben der individuellen Anpassung an das Frischluft―Abgas-Leitungssystem kann erfindungsgemäß überprüft werden, ob das Frischluft―Abgas-Leitungssystem ganz oder teilweise verstopft ist. Bei konstanter Gebläsedrehzahl sinkt die aufgenommene elektrische Gebläseleistung je weiter der geförderte Volumenstrom gedrosselt wird. Die minimale aufgenommene elektrische Gebläseleistung wird bei vollkommen geschlossenem Strömungsweg erreicht (vgl. Fig. 2, Linien P = f(Volumenstrom, Drehzahl)). Wenn diese minimale aufgenommene elektrische Gebläseleistung bekannt ist, kann erkannt werden, ob ein Gebläse einen Volumenstrom fördert oder nicht. Der Punkt 32 verdeutlicht für die Drehzahl n1 die aufgenommene elektrische Leistung Pel1,0 ohne Volumenstromförderung.In addition to the individual adaptation to the fresh air exhaust pipe system can be checked according to the invention, whether the fresh air exhaust pipe system is completely or partially blocked. At a constant fan speed, the absorbed electric fan power decreases the further the delivered volume flow is throttled. The minimum absorbed electric fan power is achieved when the flow path is completely closed (see Fig. 2, lines P = f (volume flow, speed)). When this minimum consumed electric fan power is known, it can be detected whether or not a fan is delivering a volumetric flow. The
Bei einem Heizgerät wird hierzu - z.B. unter Referenzbedingungen beim Hersteller - eine definierte Gebläsedrehzahl angefahren, wobei das Frischluft-Abgas-Leitungssystem komplett verschlossen ist. Es wird die aufgenommene elektrische Leistungsaufnahme des Gebläsemotors gemessen. Der gemessene Wert wird abgespeichert und beispielsweise im Speicher der Regelung des Heizgerätes abgelegt.For a heater for this purpose - for example, under reference conditions at the manufacturer - a defined fan speed approached, the fresh air exhaust pipe system is completely closed. The recorded electrical power consumption of the blower motor is measured. The measured value is stored and stored, for example, in the memory of the control of the heater.
Wird nun ein Heizgerät individuell an eine Luft- und Abgasleitung angeschlossen, so kann überprüft werden, ob eine komplette Verstopfung der Luft- und Abgasleitung vorliegt. Zu diesem Zweck wird z.B. nach der Erstinbetriebnahme oder vor jedem Heizbetrieb die oben genannte definierte Gebläsedrehzahl angefahren und überprüft, ob die aufgenommene elektrische Leistungsaufnahme des Gebläsemotors oberhalb des ermittelten Referenzwertes liegt. Ist dies der Fall, so liegt keine vollständige Verstopfung des Luft-/Abgasweges vor. Wird nur die minimale aufgenommene elektrische Gebläseleistung gemessen, so liegt eine vollständige Verstopfung des Luft-/Abgasweges vor. In diesem Fall erzeugt die Gerätelektronik eine Fehlermeldung und verhindert, dass der Brenner des Heizgerätes in Betrieb geht. Um Serienstreuungen und auch eine fast vollständig verschlossene Leitung ebenfalls zu berücksichtigen, ist es sinnvoll, dass der Referenzwert etwas größer als der experimentell ermittelte Wert ist.If a heater is now individually connected to an air and exhaust pipe, it can be checked whether a complete blockage of the air and exhaust pipe is present. For this purpose, e.g. after the initial startup or before each heating operation, the above defined fan speed is approached and checked whether the recorded electrical power consumption of the fan motor is above the determined reference value. If this is the case, there is no complete obstruction of the air / exhaust path. If only the minimum recorded electric fan power is measured, then there is a complete blockage of the air / exhaust path. In this case, the device electronics generates an error message and prevents the burner of the heater from operating. In order to also consider series variations and also an almost completely closed line, it makes sense that the reference value is slightly larger than the experimentally determined value.
Für eine vollständige und schadstoffarme ist ein überstöchiometrisches Brenngas-LuftVerhältnis notwendig. Dies bedingt einen gewissen Mindestvolumenstrom an Verbrennungsluft. Ist die Abgasleitung ganz oder teilweise verstopft oder zu lang, so strömt zwar nach wie vor der der Wärmebelastung entsprechende Brenngas-Volumenstrom, jedoch kein entsprechend notwendiger Verbrennungsluftstrom. Als Folge dessen ist die Verbrennung unvollständig; es entstehen Kohlenmonoxid- und unverbrannte Kohlenwasserstoffemissionen. Da bei stöchiometrischer Verbrennung die Verbrennungsluftmenge etwa der zehnfachen Brenngasmenge entspricht, wird der Abgasvolumentrom vorwiegend durch den Brenngasvolumentrom bedingt.For a complete and low-emission, a stoichiometric fuel gas-air ratio is necessary. This requires a certain minimum volume flow of combustion air. If the exhaust pipe is clogged in whole or in part or too long, the fuel gas volume flow corresponding to the heat load still flows, as is the case, but no correspondingly required combustion air flow. As a result, the combustion is incomplete; it produces carbon monoxide and unburned hydrocarbon emissions. Since with stoichiometric combustion, the amount of combustion air corresponds to about ten times the amount of fuel gas, the Abgasvolumentrom is mainly caused by the fuel gas volume.
Zur Vermeidung einer unvollständigen Verbrennung ist es notwendig, dass bei einer Unterschreitung eines vorgegebenen Mindestabgasvolumenstroms das Heizgerät abschaltet.In order to avoid incomplete combustion, it is necessary that the heater shuts off when a predetermined minimum exhaust gas flow is not reached.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass bei einer vorgegebenen Drehzahl des Gebläses die elektrische Leistung des Gebläsemotors gemessen wird. Ist die gemessene Leistung kleiner als eine vorgegebene Leistung, so wird das Gerät abgeschaltet. In Figur 2 ist dies durch Punkt 33 verdeutlicht. In Punkt 33 liegt bei vorgegebener Drehzahl n1 derAccording to the invention it is proposed that at a predetermined speed of the fan, the electric power of the fan motor is measured. If the measured power is less than a specified power, the device is switched off. In Figure 2, this is illustrated by
Mindestabgasvolumenstrom V̇min bei der dazugehörigen elektrischen Leistung Pel 1,min vor. lst die gemessene elektrische Leistung geringer, so muss der Abgasvolumenstrom und somit der Verbrennungsluftvolumenstrom geringer sein. Eine Geräteabschaltung ist dann notwendig, um die unvollständige und schadstoffreiche Verbrennung zu stoppen.Minimum exhaust gas volume flow V̇ min at the associated electrical power P el 1, min before. If the measured electrical power is lower, the exhaust gas volume flow and thus the combustion air volume flow must be lower. A device shutdown is then necessary to stop the incomplete and pollutant-rich combustion.
Alternativ kann erfindungsgemäß statt vorgegebener Drehzahl die Leistung zu messen bei vorgegebener elektrischer Leistung die Drehzahl gemessen werden. Die Leistung kann beispielsweise durch Veränderung der Spannung oder des Pulsweitenmodulationssignals variiert werden.Alternatively, according to the invention instead of predetermined speed to measure the power at a given electrical power, the speed can be measured. The power can be varied, for example, by changing the voltage or the pulse width modulation signal.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP05005198A EP1701096A1 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Method for adapting the heater power of a blower-supported heater to the individual pressure losses of a fresh air/exhaust gas pipe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP05005198A EP1701096A1 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Method for adapting the heater power of a blower-supported heater to the individual pressure losses of a fresh air/exhaust gas pipe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1701096A1 true EP1701096A1 (en) | 2006-09-13 |
Family
ID=34934166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP05005198A Ceased EP1701096A1 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Method for adapting the heater power of a blower-supported heater to the individual pressure losses of a fresh air/exhaust gas pipe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1701096A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012016606A1 (en) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | Robert Bosch Gmbh | Method for controlling a heating device and heating device |
EP3382277A1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Detection of a cover |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5222888A (en) * | 1991-08-21 | 1993-06-29 | Emerson Electric Co. | Advanced proof-of-rotation switch |
US5682826A (en) * | 1993-02-22 | 1997-11-04 | General Electric Company | Systems and methods for controlling a draft inducer for a furnace |
EP0823774A1 (en) * | 1996-07-12 | 1998-02-11 | FHP Motors GmbH | Frequency converter for operating an asynchronous three-phase motor |
EP0981025A2 (en) | 1998-08-19 | 2000-02-23 | Wolf GmbH | Device and method for adjusting the rotational speed of a fan of a gas heater, especially a gas boiler |
EP1236957A2 (en) * | 2001-03-01 | 2002-09-04 | Robert Bosch Gmbh | Process and device for adapting a burner-activated heating apparatus to an air-flue gas system |
US6462494B1 (en) * | 1999-03-23 | 2002-10-08 | Ebm Werke Gmbh & Co. | Fan with preset characteristic curve |
FR2824628A1 (en) * | 2001-05-11 | 2002-11-15 | Wilo Salmson Components | Fume extractor for gas fired central heating boiler operation monitoring, uses Hall effect extractor rotational speed sensor to control gas supply valve |
EP1519113A2 (en) * | 2003-09-23 | 2005-03-30 | Vaillant GmbH | Method for adapting the heating power of a blower-supported heater to the individual pressure losses of a fresh air/exhaust gas pipe system |
-
2005
- 2005-03-10 EP EP05005198A patent/EP1701096A1/en not_active Ceased
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5222888A (en) * | 1991-08-21 | 1993-06-29 | Emerson Electric Co. | Advanced proof-of-rotation switch |
US5682826A (en) * | 1993-02-22 | 1997-11-04 | General Electric Company | Systems and methods for controlling a draft inducer for a furnace |
EP0823774A1 (en) * | 1996-07-12 | 1998-02-11 | FHP Motors GmbH | Frequency converter for operating an asynchronous three-phase motor |
EP0981025A2 (en) | 1998-08-19 | 2000-02-23 | Wolf GmbH | Device and method for adjusting the rotational speed of a fan of a gas heater, especially a gas boiler |
US6462494B1 (en) * | 1999-03-23 | 2002-10-08 | Ebm Werke Gmbh & Co. | Fan with preset characteristic curve |
EP1236957A2 (en) * | 2001-03-01 | 2002-09-04 | Robert Bosch Gmbh | Process and device for adapting a burner-activated heating apparatus to an air-flue gas system |
FR2824628A1 (en) * | 2001-05-11 | 2002-11-15 | Wilo Salmson Components | Fume extractor for gas fired central heating boiler operation monitoring, uses Hall effect extractor rotational speed sensor to control gas supply valve |
EP1519113A2 (en) * | 2003-09-23 | 2005-03-30 | Vaillant GmbH | Method for adapting the heating power of a blower-supported heater to the individual pressure losses of a fresh air/exhaust gas pipe system |
AT412902B (en) * | 2003-09-23 | 2005-08-25 | Vaillant Gmbh | METHOD FOR ADJUSTING THE HEATING PERFORMANCE OF A FAN SUPPORTED HEATER |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012016606A1 (en) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | Robert Bosch Gmbh | Method for controlling a heating device and heating device |
EP3382277A1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Detection of a cover |
US11231174B2 (en) | 2017-03-27 | 2022-01-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Detecting blockage of a duct of a burner assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2014985B1 (en) | Method of adjusting the air/fuel ratio for a gas fired burner | |
EP1331444B1 (en) | Method for regulating a gas burner | |
DE202018101271U1 (en) | Fuel gas fired heater | |
EP2682679B1 (en) | Method for monitoring a gas fuelled burner | |
EP3683500B1 (en) | Method for regulating a gas mixture using a gas sensor and a gas mixture sensor | |
DE202019100263U1 (en) | Heater with control of a gas mixture using a gas sensor, a fuel gas sensor and a gas mixture sensor | |
EP3824366B1 (en) | Method for the closed-loop control of a gas mixture using a gas sensor, a combustion-gas sensor and a gas-mixture sensor | |
DE102005011021A1 (en) | Fresh air-exhaust gas-pipeline system testing method for blower-supported heating device, involves issuing warning instruction and/or disconnecting blower-supported heating device during lower-deviation of preset threshold value | |
EP3499124A1 (en) | Heating device components and method for adjusting a fuel flow | |
EP2017531B1 (en) | Method for monitoring an ionisation electrode signal in burners | |
WO2019170309A1 (en) | Method for identifying the type of fuel gas during the starting operation of a fuel-gas-operated heating device and fuel-gas-operated heating device | |
EP2405198B1 (en) | Method for the calibration of the regulation of the fuel-air ratio of a gaseous fuel burner | |
AT412902B (en) | METHOD FOR ADJUSTING THE HEATING PERFORMANCE OF A FAN SUPPORTED HEATER | |
DE202019100261U1 (en) | Heater with regulation of a gas mixture | |
EP1701096A1 (en) | Method for adapting the heater power of a blower-supported heater to the individual pressure losses of a fresh air/exhaust gas pipe | |
DE102019101189A1 (en) | Process for regulating a gas mixture | |
DE10300602B4 (en) | Method for controlling a gas burner | |
DE19921045A1 (en) | Boiler system fueled by gas of oil uses frequency converter to supply air control fan provides clean, efficient combustion for central heating installation | |
DE202019100264U1 (en) | Heater with control of a gas mixture using a gas sensor and a gas mixture sensor | |
EP3707433A1 (en) | Method for controlling a combustion-gas operated heating device | |
DE102004063992B4 (en) | Regulating and controlling process for firing apparatus involves using characteristic curve showing value range for setpoint temperature in accordance with two parameters | |
DE10319835A1 (en) | Control method for fuel-driven burner, involves performing calibrating procedure during start of burner operation by increasing the fuel-air mixture until an exhaust sensor outputs a signal equivalent to an established threshold value | |
EP4043791A1 (en) | Gas boiler and method for adjusting a fuel / oxidator mixture as a function of a composition of the fuel | |
AT511316B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR MONITORING A COMBUSTION AIR-AIR CONNECTION, IN PARTICULAR A HEATING UNIT | |
EP2423594B1 (en) | Method for monitoring a fuel-air device, in particular a heating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL BA HR LV MK YU |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20070228 |
|
AKX | Designation fees paid |
Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20090312 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED |
|
18R | Application refused |
Effective date: 20180625 |