EP2280230B1 - Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungszustandes eines Wärmetauschers an einem Heizgerät - Google Patents
Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungszustandes eines Wärmetauschers an einem Heizgerät Download PDFInfo
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- EP2280230B1 EP2280230B1 EP10006935.0A EP10006935A EP2280230B1 EP 2280230 B1 EP2280230 B1 EP 2280230B1 EP 10006935 A EP10006935 A EP 10006935A EP 2280230 B1 EP2280230 B1 EP 2280230B1
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Definitions
- the invention relates to a method for monitoring the soiling state of a heat exchanger according to the preamble of claim 1.
- a method for monitoring the soiling state of a heat exchanger is out DD 292963 A5 known.
- a soiling state is detected when the hot water temperature at a heat exchanger is less than a predetermined hot water target temperature.
- a method for monitoring the state of soiling of a heat exchanger for hot water to a heater is after the DE 43 09 313 A1 known.
- a series of temperature sensors provided on the heating system and a pump speed sensor are used to detect a fouling condition (for example, calcification) of the heat exchanger.
- a fouling condition for example, calcification
- the invention has for its object to improve a method of the type mentioned, in particular to the effect that no original operating data must be detected.
- the monitoring takes place during and after a predetermined minimum duration of hot water preparation and that a contamination state is detected when the power of the heater fluctuates beyond a predetermined amount and at the same time the hot water actual temperature at the heat exchanger smaller than a predetermined hot water Target temperature is.
- FIG. 1 an embodiment of a heater 2 is shown, in which the inventive method for monitoring the contamination state of a heat exchanger 1 for hot water preparation is feasible.
- the heater 2 shown is a wall-mounted heater in which the heat exchanger to be monitored 1 is designed as a plate heat exchanger.
- the heater 2 has a provided with a gas connection 9 burner 3, which is associated with a further heat exchanger 6 in a known manner.
- This heat exchanger 6 is connected with the interposition of the plate heat exchanger on the one hand with the return line 7 and on the other hand with the flow 8 of a heating circuit not shown.
- the plate heat exchanger has a cold water inlet connection 5 and a hot water outlet connection 4.
- Essential for the method according to the invention is now that the monitoring takes place during and after a predetermined minimum period of hot water and that a pollution condition detected and in a suitable manner the operator of the heating system is signaled when the power of the heater 2 fluctuates beyond a predetermined amount and at the same time the hot water actual temperature at the heat exchanger 1 is less than a predetermined hot water set temperature.
- FIGS. 2 and 3 which show an operation with non-polluted heat exchanger 1
- a predetermined hot water target temperature of about 43 ° C is reliably achieved
- the power of the heater 2 and the burner 3 is quite uniform average about 18 kW.
- the hot water actual temperature does not run firstly evenly and secondly, it does not reach the average set hot water temperature of about 43 ° C, which is around 37 ° C here.
- the heater 2 and the burner 3 is running in the so-called cyclic operation, ie, the scheme tries to reach the predetermined hot water set temperature, the burner 3 but must be turned off again and again by a corresponding control, as its maximum power is achieved.
- the monitoring of the soiling state can optionally be carried out in operation (ie permanently), from time to time, at regular intervals or at intervals of less than 2 days (if there is any hot water preparation at all during this time) becomes.
- a contamination state is detected when the power fluctuates during monitoring more than 30% of the maximum power of the heater 2 (depending on the device design or the modulation range).
- a contamination state is detected if, during monitoring, the power of the heater 2 increases so much that a monitoring sensor such as a temperature monitor switches off the burner 3 of the heater 2.
- a contamination state is detected when the average hot water actual temperature during monitoring exceeds 3 ° C, the predetermined hot water target temperature at the heat exchanger 1 (depending on the device type), the actual hot water temperature at a hot water outlet connection 4 of the heat exchanger 1 is monitored.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungszustandes eines Wärmetauschers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solch ein Verfahren ist aus
DD 292963 A5 - Ein Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungszustandes eines Wärmetauschers zur Warmwasserbereitung an einem Heizgerät ist nach der
DE 43 09 313 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden eine Reihe von an der Heizungsanlage vorgesehenen Temperaturfühlern und ein Pumpendrehzahlsensor verwendet, um einen Verschmutzungszustand (zum Beispiel Verkalkung) des Wärmetauschers festzustellen. Dazu ist es allerdings erforderlich, dass bei Erstinbetriebnahme der Heizungsanlage Ursprungs-Betriebsdaten ermittelt und abgespeichert werden, die später turnusmäßig mit Folge-Betriebsdaten verglichen werden. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern, und zwar insbesondere dahingehend, dass keine Ursprungs-Betriebsdaten erfasst werden müssen.
- Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
- Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Überwachung während und ab einer vorgegebenen Mindestdauer der Warmwasserbereitung stattfindet und dass ein Verschmutzungszustand erkannt wird, wenn die Leistung des Heizgerätes über ein vorgegebenes Maß hinaus schwankt und gleichzeitig die Warmwasser-Isttemperatur am Wärmetauscher kleiner als eine vorgegebene Warmwasser-Solltemperatur ist.
- Mit anderen Worten ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, auch ohne vorherige Erfassung von Ursprungs-Betriebsdaten allein auf Basis der aktuellen Betriebsdaten den Verschmutzungszustand des Wärmetauschers sicher zu erkennen.
- Dies geschieht auf Basis zweier Voraussetzungen, nämlich, dass im Moment der Überwachung tatsächlich eine Warmwasserbereitung und diese dann auch noch für eine vorgegebene Mindestdauer stattfindet. Findet keine oder nur eine kurze (unterhalb der vorgegebenen Mindestdauer liegende) Warmwasserbereitung statt, soll auch keine Überwachung erfolgen. Sind aber die beiden Voraussetzungen erfüllt, ist die Erkennung eines Verschmutzungszustandes erfindungsgemäß schon dann möglich, wenn zwei weitere Bedingungen erfüllt sind, nämlich erstens, wenn die Leistung des Heizgerätes über ein vorgegebenes Maß hinaus schwankt, und zweitens, wenn die Warmwasser-Isttemperatur am Wärmetauscher kleiner als eine vorgegebene Warmwasser-Solltemperatur ist, also die eigentlich angestrebte Auslauftemperatur nicht erreicht wird.
- Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Der Vollständigkeit halber wird noch auf die
DE 197 35 558 A1 hingewiesen, bei der aber ebenfalls Referenzdaten als Ausgangsbasis für die weitere Überwachung ermittelt werden müs-sen (siehe Spalte 1, Zeile 39 ff.). - Das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Es zeigt
- Figur 1
- schematisch ein Heizgerät mit einem Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung;
- Figur 2
- einen Temperaturverlauf am Warmwasserauslaufan- schluss über der Zeit bei ordnungsgemäßem Wärmetau- scher;
- Figur 3
- einen Leistungsverlauf des Brenners über der Zeit bei ordnungsgemäßem Wärmetauscher;
- Figur 4
- einen Temperaturverlauf am Warmwasserauslaufan- schluss über der Zeit bei verschmutztem Wärmetau- scher und
- Figur 5
- einen Leistungsverlauf des Brenners über der Zeit bei verschmutztem Wärmetauscher.
- In
Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Heizgerätes 2 dargestellt, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungszustandes eines Wärmetauschers 1 zur Warmwasserbereitung durchführbar ist. Beim dargestellten Heizgerät 2 handelt es sich um ein wandhängendes Heizgerät, bei dem der zu überwachende Wärmetauscher 1 als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist. Darüber hinaus weist das Heizgerät 2 einen mit einem Gasanschluss 9 versehenen Brenner 3 auf, dem in bekannter Weise ein weiterer Wärmetauscher 6 zugeordnet ist. Dieser Wärmetauscher 6 ist unter Zwischenschaltung des Plattenwärmetauschers einerseits mit dem Rücklauf 7 und andererseits mit dem Vorlauf 8 eines nicht weiter dargestellten Heizkreises verbunden. Weiterhin weist der Plattenwärmetauscher einen Kaltwasserzulaufanschluss 5 und einen Warmwasserauslaufanschluss 4 auf. - Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist nun, dass die Überwachung während und ab einer vorgegebenen Mindestdauer der Warmwasserbereitung stattfindet und dass ein Verschmutzungszustand erkannt und in geeigneter Weise dem Betreiber der Heizungsanlage signalisiert wird, wenn die Leistung des Heizgerätes 2 über ein vorgegebenes Maß hinaus schwankt und gleichzeitig die Warmwasser-Isttemperatur am Wärmetauscher 1 kleiner als eine vorgegebene Warmwasser-Solltemperatur ist.
- Gemäß den
Figuren 2 und 3 , die einen Betrieb bei nicht verschmutztem Wärmetauscher 1 zeigen, wird eine vorgegebene Warmwasser-Solltemperatur von etwa 43 °C zuverlässig erreicht, wobei die Leistung des Heizgerätes 2 bzw. des Brenners 3 dabei recht gleichmäßig durchschnittlich etwa 18 kW beträgt. - Hiervon weicht das Betriebsverhalten gemäß den
Figuren 4 und 5 deutlich ab: Die Warmwasser-Isttemperatur verläuft erstens nicht gleichmäßig und zweitens erreicht sie auch im Durchschnitt, der hier bei etwa 37 °C liegt, nicht die vorgegebene Warmwasser-Solltemperatur von etwa 43 °C. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass das Heizgerät 2 bzw. der Brenner 3 im so genannten Taktbetrieb läuft, d. h. die Regelung versucht, die vorgegebene Warmwasser-Solltemperatur zu erreichen, wobei der Brenner 3 aber von einer entsprechenden Regelung immer wieder abgeschaltet werden muss, da seine Maximalleistung erreicht wird. - Zur Gewährleistung einer dauerhaften Funktionstüchtigkeit des Heizgerätes 2 ist vorgesehen, dass die Überwachung des Verschmutzungszustandes wahlweise betriebsbegleitend (also dauernd), von Zeit zu Zeit, in regelmäßigen Intervallen oder im Abstand von weniger als 2 Tagen (sofern überhaupt eine Warmwasserbereitung in dieser Zeit stattfindet) durchgeführt wird.
- Da weiterhin eine kurze Warmwasserbereitung bzw. ein kurzes Warmwasserzapfen letztlich nicht zu einem stationären Betrieb des Wärmetauschers führt und auf dieser Basis keine eindeutigen Aussagen getroffen werden könnten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Überwachung ab einer Mindestdauer der Warmwasserbereitung von mehr als zwei Minuten stattfindet (je nach Geräteleistung bzw. Auslegung des Plattenwärmetauschers).
- Ferner ist vorgesehen, dass ein Verschmutzungszustand erkannt wird, wenn die Leistung während der Überwachung mehr als 30% der maximalen Leistung des Heizgerätes 2 schwankt (in Abhängigkeit der Geräteauslegung bzw. des Modulationsbereichs). Ergänzend kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass ein Verschmutzungszustand erkannt wird, wenn während der Überwachung die Leistung des Heizgerätes 2 so stark ansteigt, dass ein Überwachungssensor wie Temperaturwächter den Brenner 3 des Heizgerätes 2 ausschaltet.
- Schließlich ist vorgesehen, dass ein Verschmutzungszustand erkannt wird, wenn die durchschnittliche Warmwasser-Isttemperatur während der Überwachung mehr als 3 °C die vorgegebene Warmwasser-Solltemperatur am Wärmetauscher 1 unterschreitet (je nach Gerätetyp), wobei die Warmwasser-Isttemperatur an einem Warmwasserauslaufanschluss 4 des Wärmetauschers 1 überwacht wird.
-
- 1
- Wärmetauscher
- 2
- Heizgerät
- 3
- Brenner
- 4
- Warmwasserauslaufanschluss
- 5
- Kaltwasserzulaufanschluss
- 6
- Wärmetauscher
- 7
- Rücklauf
- 8
- Vorlauf
- 9
- Gasanschluss
Claims (7)
- Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungszustandes eines Wärmetauschers (1) zur Warmwasserbereitung an einem Heizgerät (2), wobei
die Überwachung während und ab einer vorgegebenen Mindestdauer der Warmwasserbereitung stattfindet und dadurch gekennzeichnet, daß
ein Verschmutzungszustand erkannt wird, wenn die Leistung des Heizgerätes (2) über ein vorgegebenes Maß hinaus schwankt und gleichzeitig die Warmwasser-Isttemperatur am Wärmetauscher (1) kleiner als eine vorgegebene Warmwasser-Solltemperatur ist. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Überwachung des Verschmutzungszustandes wahlweise betriebsbegleitend, von Zeit zu Zeit, in regelmäßigen Intervallen oder im Abstand von weniger als 2 Tagen durchgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Überwachung ab einer Mindestdauer der Warmwasserbereitung von mehr als zwei Minuten stattfindet. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Verschmutzungszustand erkannt wird, wenn die Leistung während der Überwachung mehr als 30% der maximalen Leistung des Heizgerätes (2) schwankt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Verschmutzungszustand erkannt wird, wenn während der Überwachung die Leistung des Heizgerätes (2) so stark ansteigt, dass ein Überwachungssensor wie Temperaturwächter einen Brenner (3) des Heizgerätes (2) ausschaltet. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Verschmutzungszustand erkannt wird, wenn die durchschnittliche Warmwasser-Isttemperatur während der Überwachung mehr als 3 °C die vorgegebene Warmwasser-Solltemperatur am Wärmetauscher (1) unterschreitet. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Warmwasser-Isttemperatur an einem Warmwasserauslaufanschluss (4) des Wärmetauschers (1) überwacht wird.
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