EP3561386B1 - Verfahren zur erkennung von sturm und zur abwendung sturmbedingter geräteabschaltungen bei vernetzten heizungsanlagen - Google Patents

Verfahren zur erkennung von sturm und zur abwendung sturmbedingter geräteabschaltungen bei vernetzten heizungsanlagen Download PDF

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EP3561386B1
EP3561386B1 EP19169727.5A EP19169727A EP3561386B1 EP 3561386 B1 EP3561386 B1 EP 3561386B1 EP 19169727 A EP19169727 A EP 19169727A EP 3561386 B1 EP3561386 B1 EP 3561386B1
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heating systems
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storm
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    • 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
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2231/00—Fail safe
    • F23N2231/06—Fail safe for flame failures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2237/00—Controlling
    • F23N2237/04—Controlling at two or more different localities

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting storms and for averting storm-related device shutdowns in networked heating systems.
  • Gas condensing boilers are usually equipped with a high modulation capability. This means that the amount of fuel gas-air conveyed into the combustion chamber can be adapted to the current heat demand over a wide range by means of the fan and a gas valve connected to it, without the heat generator being clocked.
  • the lower the speed of the blower the more sensitive the flowing fuel gas-air mixture reacts to disturbances in the mass flow or fuel gas-air ratio, especially at the flame front.
  • the pressure difference generated by the fan in the air-exhaust system is usually comparable to pressure fluctuations that affect the fresh air intake or exhaust outlet due to gusts of wind. As a result, sudden gusts of wind tear off the flame on the burner or, in unfavorable conditions, cause it to flash back through the burner, which has a negative impact on the thermal comfort, operational safety and noise generation of the heating devices.
  • the patent application DE 10 2005 032 621 A1 teaches the use of weather forecasts via a data receiver in a method for regulating a heating, cooling and / or air conditioning device. These data are used to regulate the heating or cooling capacity
  • the invention is based on the object of enabling trouble-free operation of fuel-operated heating systems, which have a large modulation range, even in a storm.
  • This object is achieved according to the invention with a method for operating modulating, fuel-operated heating systems with a network connection in a network.
  • Central data acquisition in the network collects the relevant information. On the one hand, this can be a storm warning from a weather service.
  • individual heating systems can send initial information to the central data acquisition system if they go out without previously switching off the fuel supply.
  • the central data acquisition in the network registers this. If these fault messages accumulate within a certain period of time or if corresponding weather information is available, a second piece of information is sent from the network to a large number of heating systems in the network. This second piece of information causes heating systems in the network to limit the modulation range by increasing the minimum load.
  • the optional first information is only sent if the load on the corresponding heating system falls below a certain partial load value when it goes out.
  • the first information contains the time of the extinction and the operating location of the heating system.
  • the second piece of information contains information about the area. If weather information is available at the end of a storm phase or after a specified time, the central data acquisition in the network outputs a third piece of information, which leads to the removal of the modulation limitation in the heating systems.
  • a large number of modulating, fuel-operated heating systems are connected in a network via the Internet.
  • the fuel can be solid, liquid or gaseous.
  • Combustion air from the environment is required for combustion.
  • the combustion air is drawn from the environment through a fresh air duct.
  • the first individual heating system has a modulation range of 5 to 25 kW. At a load of 7 kW, the flame tears off due to the incidence of wind in the fresh air line, so that the ionization voltage is torn off at an ionization electrode, which monitors the presence of a flame. Since the load is lower than an individual, specified limit load of 10 kW, the control of this individual heating system sends coded information "Flame failure at low load" in connection with the time and the location of the individual heating system via the Internet to a central server. The server records whether a specified number of bursts of flames at low load has occurred in a limited spatial environment within a specific time unit. If this is the case, a variable for indicating wind / storm load is set to logic "1".
  • a control signal is sent to all heating devices connected to the server environment. All in the appropriate Heating systems positioned in the spatial environment raise their minimum fan speeds to such an extent that the combustion of these devices is stable even under gusts of wind.
  • the spatial environment can include defined districts or also individually define a district according to the locations of the faults present. With a second individual heating system, the modulation range is limited from 10 to 40 kW to 20 to 40 kW. If the flames still break out, corresponding information is sent by the server, which again increases the minimum load. This adjustment can take place several times until the systems are ultimately only operated with maximum load. After a defined period of time, the indication of wind / storm load is reset to logic "0".
  • weather information can be integrated into the network.
  • the modulation ranges of the heating systems in the area concerned can be adjusted before the first specific disturbance occurs. It is also possible to adjust the modulation range depending on the intensity of the storm to be expected. The same applies to the cancellation. This can be done successively on the one hand and according to forecast or actually determined times on the other.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung von Sturm und zur Abwendung sturmbedingter Geräteabschaltungen bei vernetzten Heizungsanlagen.
  • Gas-Brennwertgeräte werden üblicherweise mit einer hohen Modulationsfähigkeit ausgestattet. Dies bedeutet, dass die in den Brennraum geförderte Brenngas-Luft Menge mittels des Gebläses und eine damit verbundene Gasarmatur über einen weiten Bereich dem aktuellen Wärmebedarf angepasst werden kann, ohne dass es zu Takten des Wärmeerzeugers käme. Je geringer die Drehzahl des Gebläses dabei wird, desto empfindlicher reagiert das strömende Brenngas-Luft-Gemisch insbesondere an der Flammfront auf Störungen im Massenstrom oder Brenngas-Luft-Verhältnis. Bei Betrieb des Heizsystems in Kleinstlast ist die durch das Gebläse erzeugte Druckdifferenz im Luft-Abgassystem in der Regel vergleichbar mit Druckschwankungen, die aufgrund von Windböen in die Frischluftansaugung oder den Abgasauslass einwirken. Dies hat zur Folge, dass plötzlich auftretende Windböen die Flamme am Brenner abreißen lassen oder sie bei ungünstigen Bedingungen durch den Brenner hindurch zurückschlagen lassen, wodurch der Wärmekomfort, die Betriebssicherheit und die Geräuschentwicklung der Heizgeräte negativ beeinflusst werden.
  • Aus der Patentanmeldung DE 10 2010 031 830 A1 ist ein adaptiver Sensor für witterungsgeführte Haustechnikregelung bekannt.
  • In der Patentanmeldung EP 1 777 465 A2 wird ein Verfahren zur Bestimmung des Heizwärmebedarfs eines Gebäudes offenbart. Dazu werden verschiedene Parameter,u.a. auch die Windgeschwindigkeit berücksichtigt.
  • Die Patentanmeldug DE 10 2005 032 621 A1 lehrt in einem Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl und/oder Klimatisierungsgerätes Wettervorhersagen über einen Datenempfänger zu verwenden. Diese Daten werden für die Regelung der Heiz- bzw. Kühlleistung verwendet
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei Sturm einen störungsfreien Betrieb von brennstoffbetriebenen Heizungslagen, welche über einen großen Modulationsbereich verfügen, zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben von modulierenden, brennstoffbetriebenen Heizungsanlagen mit einer Netzwerkverbindung in einem Netzwerk gelöst. Eine zentrale Datenerfassung im Netzwerk sammelt hierbei entsprechende Informationen. Dies kann einerseits eine Sturmwarnung eines Wetterdiensts sein. Alternativ können einzelne Heizungsanlagen bei einem Erlöschen ohne vorheriger Abschaltung der Brennstoffzufuhr eine erste Information an die zentrale Datenerfassung senden. Die zentrale Datenerfassung im Netzwerk registriert diese. Häufen sich in einem gewissen Zeitraum diese Störmeldungen oder liegt eine entsprechende Wetterinformation vor, so wird aus dem Netzwerk eine zweite Information an eine Vielzahl von Heizungsanlagen im Netzwerk verschickt. Diese zweite Information veranlasst Heizungsanlagen im Netzwerk den Modulationsbereich einzuschränken, indem die minimale Belastung angehoben wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
  • So wird die optional erste Information nur dann versendet, wenn die Belastung der entsprechenden Heizungsanlagen beim Erlöschen einen bestimmten Teillastwert unterschreitet So enthält die erste Information den Zeitpunkt des Erlöschens und den Betriebsort der Heizungsanlage. Die zweite Information beinhaltet eine Gebietsangabe. Beim Vorliegen einer Wetterinformation zum Ende einer Sturmphase oder nach einer vorgegebenen Zeit gibt die zentrale Datenerfassung im Netzwerk eine dritte Information aus, was bei den Heizungsanlagen zum Aufheben der Modulationsbegrenzung führt.
  • Die Erfindung wird anhand zweier Beispiele näher erläutert.
  • Eine Vielzahl modulierenden, brennstoffbetriebenen Heizungsanlagen sind über das Internet in einem Netzwerk verbunden. Der Brennstoff kann hierbei fest, flüssig oder gasförmig sein. Für die Verbrennung wird Verbrennungsluft aus der Umgebung benötigt. Die Verbrennungsluft wird durch eine Frischluftleitung aus der Umgebung bezogen.
  • Eine erste individuelle Heizungsanlage verfügt über einen Modulationsbereich von 5 bis 25 kW. Bei einer Belastung von 7 kW reißt aufgrund von Windeinfall in die Frischluftleitung die Flamme ab, so dass an einer lonisationselektrode, welche das Vorhandensein eine Flamme überwacht, die lonisationsspannung abreißt. Da die Belastung geringer als eine individuelle, vorgegebene Grenzbelastung von 10 kW ist, sendet die Regelung dieser individuellen Heizungsanlage eine kodierte Information "Flammabriss bei Kleinstlast" in Verbindung mit der Uhrzeit und dem Aufstellort der individuellen Heizungsanlage über das Internet an einen zentralen Server. Auf dem Server wird erfasst, ob in einem begrenzten räumlichen Umfeld innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit eine vorgegebene Anzahl von Flammenabrissen bei Kleinlast aufgetreten ist. Ist dies der Fall, so wird eine Variable zur Indikation von Wind-/ Sturmbelastung auf logisch "1" gesetzt. Sofern die Variable zur Indikation von Wind-/ Sturmbelastung auf logisch "1" umschaltet, wird ein Steuersignal an alle an die Serverumgebung angeschlossenen Heizungsgeräte geschickt. Alle im entsprechenden räumlichen Umfeld positionierten Heizungsanlagen heben ihre minimalen Gebläsedrehzahlen soweit an, dass die Verbrennung dieser Geräte auch unter Windböen stabil läuft. Das räumliche Umfeld kann definierte Bezirke umfassen oder auch individuell einen Bezirk gemäß den Orten der vorliegenden Störungen definieren. Bei einer zweiten individuellen Heizungsanlage wird der Modulationsbereich von 10 bis 40 kW auf 20 bis 40 kW eingeschränkt. Kommt es nun immer noch zu Flammenabrissen, wird eine entsprechende Information vom Server versandt, welcher abermals die Minimallast anhebt. Diese Anpassung kann mehrmals stattfinden, bis letztendlich die Anlagen nur noch mit Maximallast betrieben werden. Nach einer definierten Zeit wird Indikation von Wind-/ Sturmbelastung auf logisch "0" zurückgesetzt.
  • Alternativ oder ergänzend können in das Netzwerk Wetterinformationen eingebunden werden. Anhand derer können schon vor dem Auftreten der ersten konkreten Störung die Modulationsbereiche der im betreffenden Gebiet vorhandenen Heizungsanlagen angepasst werden. Hierbei ist es auch möglich, je nach Intensität des zu erwartenden Sturms den Modulationsbereich anzupassen. Gleiches gilt für die Aufhebung. Diese kann einerseits sukzessive erfolgen und andererseits nach prognostizierten oder real ermittelten Zeiten.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betreiben von modulierenden, brennstoffbetriebenen Heizungsanlagen mit einer Netzwerkverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wetterdienst eine Sturmwarnung an eine zentrale Datenerfassung im Netzwerk sendet, oder dass einzelne Heizungsanlagen bei einem Erlöschen ohne vorheriger Abschaltung der Brennstoffzufuhr eine erste Information an eine zentrale Datenerfassung im Netzwerk sendet, dass die zentrale Datenerfassung im Netzwerk beim Vorliegen einer entsprechenden Wetterinformation oder mehrerer Informationen zum Erlöschen mehrerer Heizungsanlagen ohne vorheriger Abschaltung der Brennstoffzufuhr eine zweite Information an eine Vielzahl von Heizungsanlagen im Netzwerk verschickt und dass Heizungsanlagen im Netzwerk nach Erhalt dieser zweiten Information den Modulationsbereich einschränken, indem die minimale Belastung angehoben wird.
  2. Verfahren zum Betreiben von modulierenden, brennstoffbetriebenen Heizungsanlagen mit einer Netzwerkverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Information nur dann versendet wird, wenn die Belastung der entsprechenden Heizungsanlagen beim Erlöschen einen bestimmten Teillastwert unterschreitet.
  3. Verfahren zum Betreiben von modulierenden, brennstoffbetriebenen Heizungsanlagen mit einer Netzwerkverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Information den Zeitpunkt des Erlöschens und den Betriebsort der Heizungsanlage enthält.
  4. Verfahren zum Betreiben von modulierenden, brennstoffbetriebenen Heizungsanlagen mit einer Netzwerkverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Information eine Gebietsangabe enthält.
  5. Verfahren zum Betreiben von modulierenden, brennstoffbetriebenen Heizungsanlagen mit einer Netzwerkverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenerfassung im Netzwerk beim Vorliegen einer anderen entsprechenden Wetterinformation oder nach einer vorgegebenen Zeit eine dritte Information zum Aufhaben der Modulationsbegrenzung ausgibt.
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