EP2282129B1 - Verfahren zur Erkennung eines defekten Membranausdehnungsgefäßes in einem Heizkreis mit einem Brenner - Google Patents

Verfahren zur Erkennung eines defekten Membranausdehnungsgefäßes in einem Heizkreis mit einem Brenner Download PDF

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EP2282129B1 EP10006788A EP10006788A EP2282129B1 EP 2282129 B1 EP2282129 B1 EP 2282129B1 EP 10006788 A EP10006788 A EP 10006788A EP 10006788 A EP10006788 A EP 10006788A EP 2282129 B1 EP2282129 B1 EP 2282129B1
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    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355—Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/36—Control of heat-generating means in heaters of burners

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a defective membrane expansion vessel in a heating circuit with a burner according to the preamble of patent claim 1.
  • a method for detecting a defective membrane expansion vessel in a heating circuit with a burner is according to the DE 101 60 327 A1 known. As usual, this burner will be turned on and off during operation of the system. In this case, the pressure in the heating circuit rises and falls, wherein the current pressure data can be determined by means of a corresponding pressure sensor.
  • a disadvantage of this solution is that to detect a defect (for example, gas side emptying) on the diaphragm expansion vessel this must be completely emptied.
  • the invention is therefore an object of the invention to improve a method of the type mentioned.
  • the proper functioning of the membrane expansion vessel can thus be continuously monitored while the system is running, as will be explained in detail below.
  • a control evacuation of the expansion vessel is dispensable.
  • heating system consists of a boiler 5 with burner 3 and a control unit 6.
  • a heating circuit 2 is connected, which is provided in a known manner with a membrane expansion vessel 1 and a pressure sensor 4.
  • the invention relates to a method for operating this heating system, in particular a method for detecting a defect in the membrane expansion vessel.
  • Such a membrane expansion vessel 1 serves to compensate for pressure fluctuations in the heating circuit 2. These arise for example when switching on and off of the burner 3, since a temperature change of the heating medium medium leads directly to a pressure change in the closed heating circuit 2.
  • the membrane expansion vessel 1 consists in a known manner of two volumes, between which an elastic membrane is arranged. The one connected to the heating circuit 2 volume is filled with Edelnikwasser, the other with gas, the second volume is sealed to the outside and acts together with the membrane like a gas spring for the volume of water.
  • This method is based on the finding that unusual high pressure difference in the heating circuit 2 when switching on and off the burner 3 is a sign of a defective membrane expansion vessel 1, namely because a defect of the expansion vessel 1 mainly consists in that a leak (on Housing of the vessel or the membrane) occurs and thus the spring action of the gas volume is released.
  • FIG. 2 shows two burner runs (0: burner off, 1: burner on), wherein the membrane expansion vessel 1 (MAG) intact in the first burner run and defective in the second burner run, which, however, only from the analysis of FIG. 3 shows:
  • p M1 is in FIG. 3 arising from the first, Named the left curve resulting pressure mean, which is below the pressure reference value p R also indicated.
  • This pressure mean value p M is preferably calculated by corresponding integrative averaging of the pressure curve by a corresponding software. But other averaging algorithms come into consideration.
  • this information (defect in the membrane expansion vessel 1 - security risk for the entire heating system?) Is preferably optically and / or acoustically signaled, and particularly preferably and as in FIG. 1 represented by a provided on the boiler 5 control unit 6. This is also used to deposit the pressure reference value p R.
  • the pressure average p M optionally only from a temperature reference value T R (which may be stored in the control unit 5) connected to the heating circuit 2, provided with the burner 3 boiler 5 or from a term reference value t R of the Breners 3 is compared with the pressure reference value p R.
  • T R which may be stored in the control unit 5
  • the proviso to compare the current temperature T of the boiler 5 with a temperature reference value T R takes into account that with a short burner run time or correspondingly low energy supply to the heating circuit, the pressure regularly increases only relatively little and Accordingly, a defect on the membrane expansion vessel 1 is practically invisible in such an operating state.
  • a defect in the diaphragm expansion vessel 1 can only be determined if the burner 3 has been switched on for a certain amount of time (term reference value t R ), since too short a burner running time (for example when it runs in cyclic operation) does not lead to a for the Defect detection relevant increase in pressure in the heating circuit 2 leads.
  • the pressure reference value p R and / or the temperature reference value T R is or are preferably adjustable on the control unit 6.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines defekten Membranausdehnungsgefäßes in einem Heizkreis mit einem Brenner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein Verfahren zur Erkennung eines defekten Membranausdehnungsgefäßes in einem Heizkreis mit einem Brenner ist nach der DE 101 60 327 A1 bekannt. Wie üblich, wird dieser Brenner während des Betriebs der Anlage ein- und ausgeschaltet. Dabei steigt und fällt der Druck im Heizkreis, wobei mittels eines entsprechenden Drucksensors die aktuellen Druckdaten ermittelbar sind. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass zur Erkennung eines Defekts (zum Beispiel gasseitige Entleerung) am Membranausdehnungsgefäß dieses vollständig entleert werden muss.
  • Das Dokument DE 101 60 327 A1 offenbart den Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern.
  • 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 aus den bei eingeschaltetem Brenner 3 ermittelten Druckdaten ein Druckmit-telwert gebildet und dieser mit einem Druckreferenzwert verglichen wird.
  • Im Unterschied zum vorgenannten Stand der Technik kann somit die einwandfreie Funktion des Membranausdehnungsgefäßes bei laufender Anlage, was unten noch ausführlich erläutert wird, kontinuierlich überwacht werden. Eine Kontrollentleerung des Membranausdehnungsgefäßes ist entbehrlich.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Der Vollständigkeit halber wird noch auf die DE 103 35 310 B3 hingewiesen, bei der die Funktionsfähigkeit des Membranausdehnungsgefäßes aber nicht unter Berücksichtigung des Betriebszustandes des Brenners überwacht wird.
  • Das erfindungsgemäßen Verfahren einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt schematisch
    • Figur 1
    eine Heizungsanlage mit einem Heizkessel und einem Heizkreis mit Membranausdehnungsgefäß und Drucksen- sor;
    Figur 2
    einen Brennerlauf aufgetragen über der Zeit t [s] bei intaktem und bei defektem Membranausdehnungs- gefäß (MAG); und
    Figur 3
    einen Druckverlauf p [zum Beispiel in bar] aufge- tragen über der Zeit t [s] bei intaktem und bei de- fektem Membranausdehnungsgefäß (MAG).
  • Die in Figur 1 dargestellte Heizungsanlage besteht aus einem Heizkessel 5 mit Brenner 3 und einer Regeleinheit 6. An den Heizkessel 5 ist ein Heizkreis 2 angeschlossen, der in bekannter Weise mit einem Membranausdehnungsgefäß 1 und einem Drucksensor 4 versehen ist. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb dieser Heizungsanlage, und zwar insbesondere ein Verfahren zur Erkennung eines Defekts am Membranausdehnungsgefäß 1.
  • Ein solches Membranausdehnungsgefäß 1 dient dazu, Druckschwankungen im Heizkreis 2 auszugleichen. Diese entstehen zum Beispiel beim Ein- bzw. Ausschalten des Brenners 3, da eine Temperaturänderung des Heizkreismediums unmittelbar zu einer Druckänderung im geschlossenen Heizkreis 2 führt. Das Membranausdehnungsgefäß 1 besteht in bekannter Weise aus zwei Volumina, zwischen denen eine elastische Membran angeordnet ist. Das eine, mit dem Heizkreis 2 verbundene Volumen ist mit Heizkreiswasser gefüllt, das andere mit Gas, wobei das zweite Volumen nach außen abgedichtet ist und zusammen mit der Membran wie eine Gasfeder für das Wasservolumen wirkt.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren ist nun wesentlich, dass aus den bei eingeschaltetem Brenner 3 ermittelten Druckdaten ein Druckmittelwert pM gebildet und dieser mit einem Druckreferenzwert pR verglichen wird.
  • Dieses Verfahren basiert auf der Erkenntnis, dass ungewöhnliche hohe Druckdifferenz im Heizkreis 2 beim Ein- und Ausschalten des Brenners 3 ein Zeichen für ein defektes Membranausdehnungsgefäß 1 sind, und zwar weil ein Defekt des Membranausdehnungsgefäßes 1 vor allem darin besteht, dass gasseitig ein Leck (am Gehäuse des Gefäßes oder auch der Membran) auftritt und damit die Federwirkung des Gasvolumens aufgehoben wird.
  • Die Figuren 2 und 3 verdeutlichen diesen Zusammenhang. Figur 2 zeigt zwei Brennerläufe (0: Brenner aus, 1: Brenner an), wobei das Membranausdehnungsgefäß 1 (MAG) im ersten Brennerlauf intakt und im zweiten Brennerlauf defekt ist, was sich allerdings erst aus der Analyse der Figur 3 ergibt: Diese zeigt links einen ersten Druckverlauf, bei dem der Druck, sobald der Brenner eingeschaltet wird, erwartungsgemäß ansteigt, und zwar so lange, wie der Brenner läuft. Nach dem Abschalten fällt der Druck wieder ab. Mit pM1 ist in Figur 3 der sich aus der ersten, linken Kurve ergebende Druckmittelwert benannt, der unterhalb des ebenfalls angegebenen Druckreferenzwertes pR liegt. Dieser Druckmittelwert pM wird bevorzugt durch entsprechende integrative Mittelwertbildung der Druckkurve von einer entsprechenden Software rechnerisch ermittelt. Aber auch andere Mittelwertbildungsalgorithmen kommen in Betracht.
  • Betrachtet man im Vergleich dazu die zweite, rechte Kurve in Figur 3, so fällt auf, dass dort der Druck während des Brennerlaufs deutlich stärker ansteigt als beim ersten Brennerlauf. Insbesondere ist der sich dabei ergebende Druckmittelwert pM2 deutlich höher; er liegt auch deutlich oberhalb des Druckreferenzwertes pR, was erfindungsgemäß auf einen Defekt am Membranausdehnungsgefäß schließen lässt.
  • Ist also der Druckmittelwert pM größer als oder gleich dem Druckreferenzwert pR wird diese Information (Defekt am Membranausdehnungsgefäß 1 - Sicherheitsrisiko für die gesamte Heizungsanlage!) vorzugsweise optisch und/oder akustisch signalisiert, und zwar besonders bevorzugt und wie in Figur 1 dargestellt über eine am Heizkessel 5 vorgesehene Regeleinheit 6. Diese wird darüber hinaus auch zur Hinterlegung des Druckreferenzwertes pR verwendet.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Druckmittelwert pM wahlweise erst ab einem Temperaturreferenzwert TR (der auch in der Regeleinheit 5 hinterlegt sein kann) eines an den Heizkreis 2 angeschlossenen, mit dem Brenner 3 versehenen Heizkessels 5 oder ab einem Laufzeitreferenzwert tR des Breners 3 mit dem Druckreferenzwert pR verglichen wird. Die Maßgabe, die aktuelle Temperatur T des Heizkessels 5 mit einem Temperaturreferenzwert TR zu vergleichen, berücksichtigt, dass bei einer kurzen Brennerlaufzeit bzw. entsprechend niedriger Energiezufuhr zum Heizkreis der Druck regelmäßig nur relativ wenig ansteigt und ein Defekt am Membranausdehnungsgefäß 1 dementsprechend bei einem solchen Betriebszustand praktisch nicht zu erkennen ist. In vergleichbarer Weise ist ein Defekt am Membranausdehnungsgefäß 1 nur dann zu ermitteln, wenn der Brenner 3 überhaupt eine gewisse Zeit (Laufzeitreferenzwert tR) eingeschaltet war, da eine zu kurze Brennerlaufzeit (zum Beispiel, wenn dieser im Taktbetrieb läuft) nicht zu einem für die Defekterkennung relevanten Druckanstieg im Heizkreis 2 führt.
  • Um die Heizungsanlage flexibel betreiben und an entsprechende Umgebungssituationen anpassen zu können, ist schließlich bevorzugt vorgesehen, dass wahlweise der Druckreferenzwert pR und/oder der Temperaturreferenzwert TR vorzugsweise an der Regeleinheit 6 einstellbar ist bzw. sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Membranausdehnungsgefäß (auch MAG)
    2
    Heizkreis
    3
    Brenner
    4
    Drucksensor
    5
    Heizkessel
    6
    Regeleinheit
    pM
    Druckmittelwert
    pM1
    Druckmittelwert (bei intaktem Membranausdehnungsgefäß)
    pM2
    Druckmittelwert (bei defektem Membranausdehnungsgefäß)
    pR
    Druckreferenzwert
    TR
    Temperaturreferenzwert
    tR
    Laufzeitreferenzwert

Claims (9)

  1. Verfahren zur Erkennung eines defekten Membranausdehnungsgefäßes (1) in einem Heizkreis (2) mit einem Brenner (3), der geregelt ein- und ausgeschaltet wird, wobei der Heizkreis (2) zur Erfassung aktueller Druckdaten mit einem Drucksensor (4) versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass aus den bei eingeschaltetem Brenner (3) ermittelten Druckdaten ein Druckmittelwert (pM) gebildet und dieser mit einem Druckreferenzwert (pR) verglichen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Druckmittelwert (pM) wahlweise erst ab einem Temperaturreferenzwert (TR) eines an den Heizkreis (2) angeschlossenen, mit dem Brenner (3) versehenen Heizkessels (5) oder ab einem Laufzeitreferenzwert (tR) des Brenners (3) mit dem Druckreferenzwert (pR) verglichen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Defekt am Membranausdehnungsgefäß (1) vorzugsweise optisch und/oder akustisch signalisiert wird, wenn der Druckmittelwert (pM) größer als oder gleich dem Druckreferenzwert (pR) ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Defekt am Membranausdehnungsgefäß an einer Regeleinheit (6) eines an den Heizkreis (2) angeschlossenen, mit dem Brenner (3) versehenen Heizkessels (5) signalisiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Druckmittelwert (pM) ein integrativer Druckmittelwert (pM) verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Regeleinheit (6) zur Hinterlegung des Druckreferenzwertes (pR) verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Druckreferenzwert (pR) vorzugsweise an der Regeleinheit (6) einstellbar ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Regeleinheit (6) zur Hinterlegung wahlweise des Laufzeitreferenzwertes (tR) und/oder des Temperaturreferenzwertes (TR) verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wahlweise der Temperaturreferenzwert (TR) und/oder der Laufzeitreferenzwert (tR) vorzugsweise an der Regeleinheit (6) einstellbar sind.
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