EP4215815A1 - Device and use of a flow rate of a heating system and an ionisation signal of a heating system - Google Patents

Device and use of a flow rate of a heating system and an ionisation signal of a heating system Download PDF

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EP4215815A1
EP4215815A1 EP23150529.8A EP23150529A EP4215815A1 EP 4215815 A1 EP4215815 A1 EP 4215815A1 EP 23150529 A EP23150529 A EP 23150529A EP 4215815 A1 EP4215815 A1 EP 4215815A1
Authority
EP
European Patent Office
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heater
heating
flow rate
heating circuit
flame
Prior art date
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Pending
Application number
EP23150529.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-François Rouxel
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Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4215815A1 publication Critical patent/EP4215815A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/12Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
    • F23N5/123Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/022Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/24Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a flame-forming heater of a heating system, in particular when a blocked exhaust system of the heater is detected, a computer program, a storage medium, a regulation and control unit, a heater and use of a flow rate and an ionization signal.
  • a blockage in the exhaust system of a heater can lead to unsafe operating states of the heater.
  • the composition of the mixture of combustion air and fuel gas can drift into a dangerous range if the exhaust system is at least partially blocked.
  • WO 2012/53681 A1 a system is proposed in which, in addition to a pressure in the exhaust system, a speed of a fan of the heater is detected. A change in the relationship between the two recorded values can indicate an at least partially blocked exhaust system.
  • the DE 10 2015 206 810 A1 proposes recognizing a blockage of at least one fluid path of the burner device on the basis of a control signal from a fan of a burner device and/or an ionization current of a flame.
  • this method is inaccurate because an operational state of the burner device is not taken into account.
  • the object of the invention to propose a method for detecting a blocked exhaust system or for operating a heating device, which at least partially overcomes the problems of the prior art described.
  • the method should enable reliable detection of a blocked exhaust system, but without increasing the complexity of the heating system.
  • an (automatically) adapted mode of operation of the heater should also take place.
  • the invention should be easy to carry out and implement and to retrofit existing heating systems as easily as possible.
  • Steps a), b) and c) are generally carried out at least once in the specified sequence in a regular process sequence.
  • steps a) to c) are carried out at least once in the specified sequence in a regular process sequence.
  • steps a) to c) are carried out permanently or at regular (needs-based) time intervals.
  • the invention is used to operate a heater with an at least partially blocked exhaust gas path, the heater being operated with (predetermined) operating parameters that enable safe operation despite a partially blocked exhaust gas path.
  • the proposed method includes the detection of an (undesirably large) blockage of the exhaust gas path, in the case of which safe operation of the heater is no longer possible.
  • a partially blocked exhaust gas path is characterized by an (undesirable) obstruction of the exhaust gas flow and thus an increase in the flow resistance of the exhaust gas path, for example due to its narrowing due to deposits on a wall of the exhaust gas path.
  • the method can be used with any heating device, but its use with a gas-powered heating device appears to be particularly sensible.
  • the invention can be used particularly advantageously in a heater with a pneumatic gas/air combination.
  • the flame-forming heater can be set up in particular to burn one or more fossil fuels, such as natural gas or hydrogen, with the supply of combustion air, and thus provide thermal energy, for example for heating a building or for supplying hot water.
  • the heater usually has at least one burner and a device that conveys a mixture of fuel (gas) and combustion air through a mixture channel of the heater to the burner.
  • the exhaust gas produced by the combustion can be routed through an exhaust pipe of the heater, which can be part of a (superordinate) exhaust system, for example that of a building.
  • the heater can have a pneumatic gas-air combination, which is characterized in that a mass flow of combustion air is passed through a Venturi device (Venturi nozzle) and combustion gas can be added in accordance with the resulting negative pressure.
  • a pneumatic gas-air combination which is characterized in that a mass flow of combustion air is passed through a Venturi device (Venturi nozzle) and combustion gas can be added in accordance with the resulting negative pressure.
  • the heating circuit includes in particular a heating fluid that can be heated by means of the heater.
  • the heating fluid can be fed to one or more consumers (eg heat exchangers such as radiators, etc. and/or hot water delivery devices such as showers, etc.) by means of a circulating pump. It is possible for the heating fluid to be heated again by the heater after heat has been emitted.
  • a first lower power limit of the heater is determined, based on the flow rate of a heating circuit of the heating system. This means in particular that a (current and/or maximum) flow rate of the heating fluid in the heating circuit is measured. The flow rate can then z. B. mathematically included in an assessment that leads to a value of a first lower power limit of the heater.
  • the first lower power limit is in particular a measure of the minimum power requirement on the part of the heating circuit for the heater.
  • a second lower power limit of the heater is determined based on an ionization signal of the flame of the heater. This means in particular that a (current) quality of the flame of the heating fluid is determined by means of a measured ionization signal in the vicinity of the flame. This ionization signal can then z. B. mathematically included in an evaluation that leads to a value of a second lower power limit of the heater.
  • the second lower power limit is in particular a measure of whether a controllable or stable flame formation is present in the heater.
  • step c) the (controlled or adapted) operation of the heater takes place in a power range above the larger value of the first power limit or second power limit.
  • Step c) can thus include comparing the first lower power limit determined according to step a) with the second lower power limit determined according to step b) and controlling and/or adjusting the operation of the heater in such a way that it is operated in a power range above the larger of the two power limits.
  • the first lower power limit according to step a) can be determined based on a current flow rate of the heating circuit.
  • the flow rate of the heating circuit is essentially determined by the current operation and/or the maximum operation of the circulation pump of the heating circuit.
  • a first flow rate D p can be specified with a value that is calculated and provided by the circulation pump through internal routines.
  • the (current) value for the flow rate D P provided by the circulating pump can be called up, for example, by a regulating and control device, which preferably also allows the method proposed here to be carried out.
  • the circulating pump is in particular one whose performance is (automatically) regulated by means of a (current) differential pressure and/or a (current) temperature difference in the heating circuit.
  • the difference in pressure between the heating fluid entering the circulating pump and the heating fluid exiting from it is referred to as differential pressure.
  • the pressure in the heating circuit can drop when many consumers are active, which then results in an increase in the power of the circulation pump.
  • the circulating pump reacts in particular to temperature differences between a temperature in the (hot, downstream of the heater) flow and a temperature in the (colder, upstream of the heater) return. For example, if the temperature difference is small, this is an indication that the pump performance is currently too high, which leads to a reduction in the performance of the circulation pump.
  • the power determined from such a pump control can be used to determine the current flow rate.
  • a (second) maximum flow rate D max that can be achieved by the circulating pump, which corresponds to a maximum power consumption or a maximum operation, can be used.
  • the maximum flow rate can be a heating circuit-specific and/or pump-specific parameter and can set itself in particular with a minimum flow resistance of the heating circuit.
  • the maximum flow rate D max can be used and the current flow rate can be determined using a (known) proportional relationship between the (existing) speed of the circulating pump and its flow rate.
  • three flow rates D P , D max and D T can be determined. These can also be set in relation to each other and thus result in a "superordinate" flow rate parameter that can be viewed here.
  • the heat input into the heating fluid via the heater can no longer be maintained in an expected (constant) manner, which can be seen in such a ratio of the flow rates and leads to a partially blocked exhaust system being detected in this way or with it.
  • the first lower power limit can be determined based on a minimum power of the heating device.
  • the minimum power of the heater can be regarded as the lowest power of the heater with which it can be operated with a stable flame.
  • the first lower power limit can result from the minimum power of the heating device with a factor D T /D Use .
  • D Use can represent a calculation variable that is used to determine the first lower performance limit.
  • the determination of the first lower power limit can include and be dependent on a verification (described below) of the parameter D P determined by the circulation pump.
  • the calculation variable D Use can be defined as a function of the result of the verification of the parameter D P determined by the circulating pump.
  • a hybrid ionization signal can be determined that takes into account or assumes the two effects (attenuation and noise) of the ionization signal in the case of an at least partially blocked exhaust gas path.
  • a weakening of the ionization signal can be detected and cumulated with a filtered noise component of the ionization signal.
  • an at least partial blockage of the exhaust gas path can be reliably detected by the hybrid ionization signal and can be distinguished from a corroded electrode, for example. Since unstable combustion can regularly occur when the blockage of the exhaust gas path worsens, it can be advantageous to adapt the filtering of the noise component of the ionization signal in such a way that unstable combustion can still be identified.
  • a hybrid ionization signal can be determined, for example, as follows.
  • the ionization signal is generally detected periodically, for example with a time interval of 100 ms [milliseconds].
  • the ionization signal can in particular be a raw data signal, that is to say a largely unchanged signal from the ionization electrode.
  • the parameters filter and scalar of the equation shown serve to amplify the ionization signal and to average the noise component of the ionization signal.
  • a second lower power limit can be determined on the basis of the ionization signal and/or the hybrid ionization signal.
  • a largely proportional change in the signal based on the rate or the extent of the blockage of the exhaust gas path is characteristic of a detection of a (partially) blocked exhaust gas path based on the flow rate of the heating circuit according to step a).
  • a continuously changing signal based on the flow rate can be determined proportional to an exhaust gas path that continues to become clogged.
  • a sudden increase in the (hybrid) ionization signal can be detected as soon as a threshold value for blocking the exhaust gas path is reached.
  • step c) By operating the heater according to step c) with the higher of the two lower power limits, determined according to steps a) and b), it is ensured that the heater is not operated in a power range that can lead to unsafe operating states due to the blockage of the exhaust gas path.
  • the heater can provide or send information about an at least partially blocked exhaust path.
  • the heater can provide or send information about an at least partially blocked exhaust path when one of the two determined lower power limits reaches a limit value.
  • the limit value can be a preset value that can be stored, for example, in the memory of a regulation and control unit of the heater and represents a threshold value above which safe operation of the heater can no longer be guaranteed.
  • step d) when step d) is carried out, the heater can switch off alternatively or cumulatively when a predefined limit value is reached with regard to one of the two lower power limits. Damage to the heater or accidents due to unsafe operating conditions can be prevented in an advantageous manner.
  • the signals of the sensors necessary for carrying out a method proposed here can be verified at regular (time) intervals and/or as required.
  • These are in particular a temperature sensor for a flow temperature, a temperature sensor for the return temperature and/or an ionization electrode.
  • a verification of the temperature sensors in a return and flow of a heating circuit can be carried out by a three-way valve connecting the flow and return of the heating circuit via a heat exchanger to provide hot water, so that the signals of the temperature sensors, arranged for example before and/or after a (main) heat exchanger, can be compared.
  • a determined temperature difference between the two temperature sensors can be used to calibrate their signals, since only the temperature difference is used for a method proposed here.
  • a verification of the flow rate D P calculated by internal routines of the circulating pump can be done by checking the signal of the internally determined flow rate D P at different speeds (rotations) of the circulating pump. Such a verification can be carried out in particular when the heating device is in a standby mode or during a boiler run-on.
  • a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here.
  • this relates in particular to a computer program (product) comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute a method described here.
  • a machine-readable storage medium is also proposed, on which the computer program is stored.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a regulation and control unit for a heating device is also proposed, set up to carry out a method presented here.
  • the regulating and control unit can have a processor, for example, or have it at its disposal.
  • the processor can, for example, execute the method stored in a memory (of the regulation and control device).
  • a heater having a regulation and control device proposed here.
  • the heater is, in particular, a gas heater with a burner and a delivery device that can deliver a mixture of fuel gas and combustion air to the burner.
  • the heater can have a pneumatic gas/air combination.
  • a method for detecting a blocked exhaust system of a heating system, a computer program, a storage medium, a regulation and control device, a heater and a use are thus specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method, the computer program, the storage medium, the regulation and control unit, the heater and the use at least contribute to enabling safe operation of a heater even when the exhaust path is at least partially blocked.
  • a power range can be identified with a method proposed here, in which safe operation is possible despite the partial blockage of the exhaust gas path.
  • the invention can be implemented particularly easily. No additional sensor system of a heating device is necessary for carrying out a method proposed here. This means that it can also be carried out on existing heating devices without any problems. For this it is only necessary, for example, to store a computer program proposed here in a memory of the regulation and control device of the heater.
  • first primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, variables or processes, i.e. in particular they do not necessarily specify any dependency and/or sequence of these objects, variables or processes in relation to one another. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
  • steps a), b) and c) shown in blocks 110, 120 and 130 can occur during regular operation. In particular, however, steps a), b) and c) can be carried out continuously or at regular (needs-based) intervals.
  • a first lower power limit of the heater 2 is determined based on the flow rate of a heating circuit 3 of the heating system 1.
  • a second lower power limit of the heater 2 is determined based on an ionization signal of the flame of the heater 1.
  • step c) the heater 1 is operated in a power range above the larger value of the first and second lower power limit.
  • the heating system 1 has a heating circuit 3, comprising a flow 4, in which a circulation pump 18 can be arranged, and a return 5.
  • a heating circuit 3 comprising a flow 4, in which a circulation pump 18 can be arranged, and a return 5.
  • a heat transfer medium or heating fluid can flow through the heating circuit 3 in a flow direction 7.
  • a temperature sensor can be arranged in the flow 4 and in the return 5, which can be electrically connected to a regulation and control unit 8 of the heater 2.
  • the heater 2 may include an air intake duct 12 through which combustion air may flow.
  • a Venturi device (Venturi nozzle) can be arranged in the air intake duct 12, in which a negative pressure can arise, which can control a mass flow of fuel gas to be supplied via a gas supply 13.
  • a conveyor device 6 can be arranged in the adjoining mixture channel 14 and can feed the mixture of combustion air and fuel gas to a burner 9 .
  • the burner 9 can be arranged in a combustion chamber 15 which can comprise a heat exchanger 16 which is connected to the heating circuit 3 in such a way that the heat carrier can flow through it.
  • An ionization electrode 17 which can detect an ionization signal of a flame of the burner 9 can also be arranged on the burner 9 .
  • the ionization electrode 17 can be electrically connected to the regulation and control device 8 .
  • the combustion products produced during the combustion of the mixture of combustion air and fuel gas by the burner 9 in the combustion chamber 15 can be fed to an exhaust gas path, designed here as an exhaust gas duct 10 , which leads out of the combustion chamber 15 and out of the heater 1 .
  • the exhaust duct 10 is followed by an exhaust system 11, which can lead the combustion products to a chimney of a building, for example. Exhaust duct 10 and exhaust system 11 form the exhaust path.
  • a flow temperature sensor 36 can be arranged in the flow 4 and a return temperature sensor 37 can be arranged in the return 5 .
  • a three-way valve 34 can be set up in a switching position to connect the flow 4 and return 5 via a heat exchanger 35 hot water preparation.
  • the heat transfer medium in the heating circuit 3 can transfer heat to a volume flow of domestic or drinking water via the heat exchanger for hot water preparation 35 and thus provide hot water.
  • This switching position of the three-way valve also allows a check of the temperature sensors supply 36 and return 37, since in particular without a volume flow to be heated service or Drinking water and an associated cooling of the heat transfer medium in the heat exchanger water heating 35 must have essentially the same temperature.
  • FIG. 3 The abscissa of the diagram shown represents the output Q of the heater 2 and the ordinate axis the ratio of combustion air/combustion gas ⁇ .
  • the influence of various blockages in the exhaust path (exhaust duct 10 or exhaust system 11) is shown by curves 33.
  • 4 1 shows a diagram with a raw data ionization signal 25 and a hybrid ionization signal 26 derived therefrom as a function of the time t. It is clearly evident that the hybrid ionization signal 26 manages to average out the noise of the raw data ionization signal 25 and to amplify it. In a critical area 19, unclean combustion can occur. A flame loss 27 can occur in particular in an area between the critical area 20 and the lower power limit based on the ionization signal of the flame 23 .
  • FIG 5 shows a hybrid ionization signal 26 and a power of the heating device 2 over a time t by way of example and schematically.
  • the heater 2 is operated with a lower power limit 30.
  • a first limit 28 and a second limit 29 were defined.
  • the hybrid ionization signal 26 reaches the first limit 28, this indicates a destabilization of the flame 16, and when the hybrid ionization signal 26 exceeds the first limit 28, the power of the heater can be temporarily increased for the time it is exceeded.
  • the hybrid ionization signal 26 reaches the second limit 29, it can indicate that the flame 16 is in a critical state.
  • the lower power limit 30 can be permanently increased by an offset 32, for example.

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Abstract

Ein hier vorgeschlagenes Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (2) einer Heizungsanlage (1) umfassend zumindest die folgenden Schritte:
a) Ermitteln einer ersten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes (2) basierend auf der Durchflussrate eines Heizkreislaufes (3) der Heizungsanlage (1),
b) Ermitteln einer zweiten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes (2) basierend auf einem lonisationssignal der Flamme des Heizgerätes (2),
c) Betreiben des Heizgerätes (2) in einem Leistungsbereich über dem größeren Wert von erster oder zweiter Leistungsschranke.
A method proposed here for operating a heater (2) of a heating system (1) comprising at least the following steps:
a) determining a first lower power limit of the heater (2) based on the flow rate of a heating circuit (3) of the heating system (1),
b) determining a second lower power limit of the heater (2) based on an ionization signal of the flame of the heater (2),
c) Operating the heater (2) in a power range above the larger value of the first or second power limit.

Die Erfindung dient zum Betreiben eines Heizgerätes (2) mit einem zumindest teilweise blockierten Abgasweg, in dem das Heizgerät (2) mit Betriebsparametern betrieben wird, die trotz teilweise blockiertem Abgasweg einen sicheren Betrieb ermöglichen. Gleichfalls dient das vorgeschlagene Verfahren zum Erkennen einer Blockade des Abgasweges, bei der ein sicheres Betreiben des Heizgerätes nicht mehr möglich ist.

Figure imgaf001
The invention is used to operate a heater (2) with an at least partially blocked exhaust gas path, in which the heater (2) is operated with operating parameters that enable safe operation despite a partially blocked exhaust gas path. The proposed method is also used to detect a blockage in the exhaust gas path, in which case safe operation of the heater is no longer possible.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines flammenbildenden Heizgerätes einer Heizungsanlage, insbesondere bei Erkennen einer blockierten Abgasanlage des Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Speichermedium, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und eine Verwendung einer Durchflussrate und eines lonisationssignals.The invention relates to a method for operating a flame-forming heater of a heating system, in particular when a blocked exhaust system of the heater is detected, a computer program, a storage medium, a regulation and control unit, a heater and use of a flow rate and an ionization signal.

Eine Blockade in der Abgasanlage eines Heizgerätes kann zu unsicheren Betriebszuständen des Heizgerätes führen. Insbesondere bei Heizgeräten mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund kann bei einer zumindest teilweise blockierten Abgasanlage die Gemischzusammensetzung von Verbrennungsluft und Brenngas in einen gefährlichen Bereich driften.A blockage in the exhaust system of a heater can lead to unsafe operating states of the heater. Particularly in the case of heaters with a pneumatic gas/air combination, the composition of the mixture of combustion air and fuel gas can drift into a dangerous range if the exhaust system is at least partially blocked.

Hierzu wird in der GB 210 5888 A vorgeschlagen, einen Sensor in einer Abgasanlage anzuordnen und einen Druck zu erfassen, der mit einem Referenzwert verglichen wird. Ein erhöhter Druck kann ein Hinweis auf eine blockierte Abgasanlage sein.For this purpose, in the GB 210 5888 A proposed placing a sensor in an exhaust system and detecting a pressure that is compared to a reference value. Increased pressure can be an indication of a blocked exhaust system.

In der WO 2012/53681 A1 wird ein System vorgeschlagen, bei dem neben einem Druck in der Abgasanlage eine Drehzahl eines Gebläses des Heizgerätes erfasst wird. Eine Veränderung in dem Zusammenhang der beiden erfassten Werte kann auf eine zumindest teilweise blockierte Abgasanlage hindeuten.In the WO 2012/53681 A1 a system is proposed in which, in addition to a pressure in the exhaust system, a speed of a fan of the heater is detected. A change in the relationship between the two recorded values can indicate an at least partially blocked exhaust system.

Nachteilig an den Lösungen nach dem Stand der Technik ist die Notwendigkeit zusätzlicher Sensorik, die zusätzlich zu dem Kosten- und Montageaufwand auch die Komplexität der Heizungsanlage erhöht.A disadvantage of the solutions according to the prior art is the need for additional sensors, which, in addition to the cost and installation effort, also increases the complexity of the heating system.

Die DE 10 2015 206 810 A1 schlägt vor, anhand eines Ansteuerungssignals eines Gebläses einer Brennervorrichtung und/ oder eines lonisationsstromes einer Flamme eine Blockade mindestens eines Fluidpfades der Brennervorrichtung zu erkennen. Dieses Verfahren ist jedoch ungenau, weil ein Betriebszustand der Brennervorrichtung nicht einbezogen wird.The DE 10 2015 206 810 A1 proposes recognizing a blockage of at least one fluid path of the burner device on the basis of a control signal from a fan of a burner device and/or an ionization current of a flame. However, this method is inaccurate because an operational state of the burner device is not taken into account.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Erkennen einer blockierten Abgasanlage bzw. zum Betrieb eines Heizgerätes vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll das Verfahren eine sichere Detektion einer blockierten Abgasanlage ermöglichen, ohne jedoch die Komplexität der Heizungsanlage zu erhöhen. Weiter soll gegebenenfalls auch ausgehend vom Erkennen einer (teilweise) blockierten Abgasanlage eine (automatisch) angepasste Betriebsweise des Heizgerätes erfolgen.Proceeding from this, it is the object of the invention to propose a method for detecting a blocked exhaust system or for operating a heating device, which at least partially overcomes the problems of the prior art described. In particular, the method should enable reliable detection of a blocked exhaust system, but without increasing the complexity of the heating system. Furthermore, based on the detection of a (partially) blocked exhaust system, an (automatically) adapted mode of operation of the heater should also take place.

Zudem soll die Erfindung einfach durchführbar und umsetzbar und möglichst problemlos an bestehenden Heizungsanlagen nachrüstbar sein.In addition, the invention should be easy to carry out and implement and to retrofit existing heating systems as easily as possible.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.These objects are solved by the features of the independent patent claims. Further advantageous refinements of the solution proposed here are specified in the independent patent claims. It is pointed out that the features listed in the dependent patent claims can be combined with one another in any technologically meaningful manner and define further refinements of the invention. In addition, the features specified in the patent claims are the description more precisely and explained, with further preferred embodiments of the invention are presented.

Hierzu trägt ein Verfahren zum Betreiben eines flammenbildenden Heizgerätes einer Heizungsanlage mit einem Heizkreislauf bei, umfassend zumindest die folgenden Schritte:

  1. a) Ermitteln einer ersten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes basierend auf der Durchflussrate des Heizkreislaufes,
  2. b) Ermitteln einer zweiten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes basierend auf einem lonisationssignal der Flamme des Heizgerätes,
  3. c) Betreiben des Heizgerätes in einem Leistungsbereich über dem größeren Wert von erster Leistungsschranke oder zweiter Leistungsschranke.
A method for operating a flame-forming heater of a heating system with a heating circuit contributes to this, comprising at least the following steps:
  1. a) determining a first lower power limit of the heater based on the flow rate of the heating circuit,
  2. b) determining a second lower power limit of the heater based on an ionization signal of the flame of the heater,
  3. c) Operating the heater in a power range above the larger value of the first power limit or second power limit.

Die Schritte a), b) und c) werden bei einem regulären Verfahrensablauf in der Regel zumindest einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Insbesondere ist es möglich die Schritte a) bis c) permanent oder in regelmäßigen (bedarfsgerechten) zeitlichen Abständen durchzuführen.Steps a), b) and c) are generally carried out at least once in the specified sequence in a regular process sequence. In particular, it is possible to carry out steps a) to c) permanently or at regular (needs-based) time intervals.

Die Erfindung dient dem Betreiben eines Heizgerätes mit einem zumindest teilweise blockierten Abgasweg, wobei das Heizgerät mit (vorbestimmten) Betriebsparametern betrieben wird, die trotz teilweise blockiertem Abgasweg einen sicheren Betrieb ermöglichen. Gleichfalls bzw. inzident umfasst das vorgeschlagene Verfahren das Erkennen einer (unerwünscht großen) Blockade des Abgasweges, bei der ein sicheres Betreiben des Heizgerätes nicht mehr möglich ist.The invention is used to operate a heater with an at least partially blocked exhaust gas path, the heater being operated with (predetermined) operating parameters that enable safe operation despite a partially blocked exhaust gas path. Likewise or incidentally, the proposed method includes the detection of an (undesirably large) blockage of the exhaust gas path, in the case of which safe operation of the heater is no longer possible.

Ein teilweise blockierter Abgasweg ist gekennzeichnet durch eine (unerwünschte) Behinderung der Abgasströmung und damit einer Erhöhung des Strömungswiderstandes des Abgasweges, beispielsweise durch dessen Einengung aufgrund von Ablagerungen an einer Wandung des Abgasweges.A partially blocked exhaust gas path is characterized by an (undesirable) obstruction of the exhaust gas flow and thus an increase in the flow resistance of the exhaust gas path, for example due to its narrowing due to deposits on a wall of the exhaust gas path.

Grundsätzlich kann das Verfahren bei jedem Heizgerät eingesetzt werden, insbesondere sinnvoll erscheint jedoch der Einsatz bei einem gasbetriebenen Heizgerät. Insbesondere vorteilhaft kann die Erfindung bei einem Heizgerät mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund eingesetzt werden.In principle, the method can be used with any heating device, but its use with a gas-powered heating device appears to be particularly sensible. The invention can be used particularly advantageously in a heater with a pneumatic gas/air combination.

Das flammenbildende Heizgerät kann insbesondere dazu eingerichtet sein, einen oder mehrere fossile Brennstoffe, wie etwa Erdgas oder Wasserstoff, unter Zufuhr von Verbrennungsluft zu verbrennen, und so Wärmeenergie, beispielsweise zum Beheizen eines Gebäudes oder zur Versorgung mit Warmwasser, bereitzustellen. Das Heizgerät weist in der Regel zumindest einen Brenner und eine Einrichtung auf, die ein Gemisch von Brennstoff (Gas) und Verbrennungsluft durch einen Gemischkanal des Heizgerätes zum Brenner fördert. Das durch die Verbrennung entstehende Abgas kann durch ein Abgasrohr des Heizgerätes geführt werden, das Teil einer (übergeordneten) Abgasanlage, beispielsweise der eines Gebäudes, sein kann.The flame-forming heater can be set up in particular to burn one or more fossil fuels, such as natural gas or hydrogen, with the supply of combustion air, and thus provide thermal energy, for example for heating a building or for supplying hot water. The heater usually has at least one burner and a device that conveys a mixture of fuel (gas) and combustion air through a mixture channel of the heater to the burner. The exhaust gas produced by the combustion can be routed through an exhaust pipe of the heater, which can be part of a (superordinate) exhaust system, for example that of a building.

Insbesondere kann das Heizgerät einen pneumatischen Gas-Luftverbund aufweisen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Massestrom Verbrennungsluft durch eine Venturieinrichtung (Venturidüse) geleitet und entsprechend dem entstehenden Unterdruck Verbrennungsgas zugesetzt werden kann.In particular, the heater can have a pneumatic gas-air combination, which is characterized in that a mass flow of combustion air is passed through a Venturi device (Venturi nozzle) and combustion gas can be added in accordance with the resulting negative pressure.

Der Heizkreislauf umfasst insbesondere ein Heizfluid, das mittels des Heizgerätes erhitzt werden kann. Das Heizfluid kann mittels einer Umwälzpumpe einem oder mehreren Verbrauchern (z.B. Wärmeübertragern wie Radiatoren, etc. und/oder Warmwasserabgabeeinrichtungen wie Duschen, etc.) zugeführt werden. Es ist möglich, dass das Heizfluid nach einer Wärmeabgabe wieder von dem Heizgerät erhitzt wird.The heating circuit includes in particular a heating fluid that can be heated by means of the heater. The heating fluid can be fed to one or more consumers (eg heat exchangers such as radiators, etc. and/or hot water delivery devices such as showers, etc.) by means of a circulating pump. It is possible for the heating fluid to be heated again by the heater after heat has been emitted.

In Schritt a) erfolgt das Ermitteln einer ersten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes, basierend auf der Durchflussrate eines Heizkreislaufes der Heizungsanlage. Dies bedeutet insbesondere, dass eine (aktuelle und/oder maximale) Durchflussrate des Heizfluides in dem Heizkreislauf gemessen wird. Die Durchflussrate kann dann z. B. rechnerisch in eine Bewertung einbezogen werden, die zu einem Wert einer ersten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes führt. Die erste untere Leistungsgrenze ist insbesondere ein Maß dafür, welcher Mindestleistungsbedarf seitens des Heizkreislaufes an das Heizgerät besteht.In step a), a first lower power limit of the heater is determined, based on the flow rate of a heating circuit of the heating system. This means in particular that a (current and/or maximum) flow rate of the heating fluid in the heating circuit is measured. The flow rate can then z. B. mathematically included in an assessment that leads to a value of a first lower power limit of the heater. The first lower power limit is in particular a measure of the minimum power requirement on the part of the heating circuit for the heater.

In Schritt b) erfolgt das Ermitteln einer zweiten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes basierend auf einem lonisationssignal der Flamme des Heizgerätes. Dies bedeutet insbesondere, dass mittels eines gemessenen lonisationssignals in der Umgebung der Flamme eine (aktuelle) Qualität der Flamme des Heizfluides bestimmt wird. Dieses lonisationssignal kann dann z. B. rechnerisch in eine Bewertung einbezogen werden, die zu einem Wert einer zweiten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes führt. Die zweite untere Leistungsgrenze ist insbesondere ein Maß dafür, ob eine kontrollierbare bzw. stabile Flammenbildung im Heizgerät vorliegt.In step b), a second lower power limit of the heater is determined based on an ionization signal of the flame of the heater. This means in particular that a (current) quality of the flame of the heating fluid is determined by means of a measured ionization signal in the vicinity of the flame. This ionization signal can then z. B. mathematically included in an evaluation that leads to a value of a second lower power limit of the heater. The second lower power limit is in particular a measure of whether a controllable or stable flame formation is present in the heater.

In Schritt c) erfolgt das (kontrollierte bzw. angepasste) Betreiben des Heizgerätes in einem Leistungsbereich über dem größeren Wert von erster Leistungsschranke oder zweiter Leistungsschranke. Schritt c) kann somit umfassen, dass die gemäß Schritt a) ermittelte erste untere Leistungsschranke mit der gemäß Schritt b) ermittelten zweiten unteren Leistungsschranke verglichen wird und der Betrieb des Heizgeräts so geregelt und/oder angepasst wird, dass dieses in einem Leistungsbereich über der größeren der beiden Leistungsschranke betrieben werden.In step c), the (controlled or adapted) operation of the heater takes place in a power range above the larger value of the first power limit or second power limit. Step c) can thus include comparing the first lower power limit determined according to step a) with the second lower power limit determined according to step b) and controlling and/or adjusting the operation of the heater in such a way that it is operated in a power range above the larger of the two power limits.

Die erste untere Leistungsschranke gemäß Schritt a) kann anhand einer aktuellen Durchflussrate des Heizkreislaufs bestimmt werden. Die Durchflussrate des Heizkreislaufs wird im Wesentlichen durch den aktuellen Betrieb und/oder den Maximalbetrieb der Umwälzpumpe des Heizkreislaufs bestimmt.The first lower power limit according to step a) can be determined based on a current flow rate of the heating circuit. The flow rate of the heating circuit is essentially determined by the current operation and/or the maximum operation of the circulation pump of the heating circuit.

Eine erste Durchflussrate Dp kann mit einem Wert angegeben werden, der von der Umwälzpumpe durch interne Routinen berechnet und bereitgestellt wird. Der von der Umwälzpumpe bereitgestellte (aktuelle) Wert für die Durchflussrate DP kann beispielsweise durch ein Regel- und Steuergerät abgerufen werden, welches bevorzugt auch das hier vorgeschlagene Verfahren durchführen lässt. Die Umwälzpumpe ist insbesondere eine, deren Leistung mittels eines (aktuellen) Differenzdrucks und/oder eines (aktuellen) Temperaturunterschieds im Heizkreislauf (automatisch) geregelt wird. Als Differenzdruck wird der Druckunterschied zwischen dem in die Umwälzpumpe eintretenden und dem aus ihr austretenden Heizfluid bezeichnet. So kann der Druck in dem Heizkreislauf sinken, wenn viele Verbraucher aktiv sind, was dann eine Leistungserhöhung bei der Umwälzpumpe zur Folge hat. Im anderen Fall reagiert die Umwälzpumpe insbesondere auf Temperaturunterschiede zwischen einer Temperatur im (heißen, dem Heizgerät nachgelagerten) Vorlauf und einer Temperatur im (kälteren, dem Heizgerät vorgelagerten) Rücklauf. Ist beispielsweise der Temperaturunterschied gering, ist das ein Anzeichen dafür, dass die Pumpenleistung aktuell zu hoch ist, was zum Senken der Leistung der Umwälzpumpe führt. Die aus einer solchen Pumpenregelung ermittelte Leistung kann zur Bestimmung der aktuellen Durchflussrate herangezogen werden.A first flow rate D p can be specified with a value that is calculated and provided by the circulation pump through internal routines. The (current) value for the flow rate D P provided by the circulating pump can be called up, for example, by a regulating and control device, which preferably also allows the method proposed here to be carried out. The circulating pump is in particular one whose performance is (automatically) regulated by means of a (current) differential pressure and/or a (current) temperature difference in the heating circuit. The difference in pressure between the heating fluid entering the circulating pump and the heating fluid exiting from it is referred to as differential pressure. The pressure in the heating circuit can drop when many consumers are active, which then results in an increase in the power of the circulation pump. In the other case, the circulating pump reacts in particular to temperature differences between a temperature in the (hot, downstream of the heater) flow and a temperature in the (colder, upstream of the heater) return. For example, if the temperature difference is small, this is an indication that the pump performance is currently too high, which leads to a reduction in the performance of the circulation pump. The power determined from such a pump control can be used to determine the current flow rate.

Weiter kann eine (zweite) maximal von der Umwälzpumpe erreichbare Durchflussrate Dmax, die einer maximalen Leistungsaufnahme bzw. einem Maximalbetrieb entspricht, herangezogen werden. Die maximale Durchflussrate kann eine heizkreislaufspezifische und/oder pumpenspezifische Kenngröße sein und kann sich insbesondere bei einem minimalen Strömungswiderstand des Heizkreislaufes einstellen. Bei Umwälzpumpen, die die aktuelle Durchflussrate DP nicht durch interne Routinen berechnen und/oder bei von der Umwälzpumpe bereitgestellten unplausiblen Werten DP, kann die maximale Durchflussrate Dmax herangezogen werden und anhand eines (bekannten) proportionalen Zusammenhanges zwischen der (vorliegenden) Drehzahl der Umwälzpumpe und deren Durchflussrate die aktuelle Durchflussrate bestimmt werden.Furthermore, a (second) maximum flow rate D max that can be achieved by the circulating pump, which corresponds to a maximum power consumption or a maximum operation, can be used. The maximum flow rate can be a heating circuit-specific and/or pump-specific parameter and can set itself in particular with a minimum flow resistance of the heating circuit. For circulating pumps that do not calculate the actual flow rate DP by internal routines and/or by the circulating pump implausible values D P provided, the maximum flow rate D max can be used and the current flow rate can be determined using a (known) proportional relationship between the (existing) speed of the circulating pump and its flow rate.

Eine (dritte) Durchflussrate DT der Umwälzpumpe kann unter Einbeziehung einer Vorlauf- und Rücklauftemperatur sowie der vom Brenner bereitgestellten Wärmeenergie ermittelt werden. Grundlage für die Ermittlung kann die folgende Formel der Thermodynamik sein: P = η × Q = D T × c p × T Vor T R ü ck

Figure imgb0001
Dabei sind:

DT
die Durchflussrate des Heizkreislaufes
TVor
die Vorlauftemperatur des Heizkreislaufes
TRück
die Rücklauftemperatur des Heizkreislaufes
cp
die Wärmekapazität des Wärmeträgers (beispielsweise Wasser)
P
die abgegebene Wärme des Heizgerätes
Q
die aufgenommene Leistung des Heizgerätes
η
der Wirkungsgrad des Heizgerätes (bekannte Funktion von TVor, TRück und Q
A (third) flow rate D T of the circulating pump can be determined taking into account a flow and return temperature and the heat energy provided by the burner. The basis for the determination can be the following thermodynamic formula: P = n × Q = D T × c p × T Before T R u ck
Figure imgb0001
There are:
DT
the flow rate of the heating circuit
TVor
the flow temperature of the heating circuit
back
the return temperature of the heating circuit
cp
the heat capacity of the heat transfer medium (e.g. water)
P
the heat emitted by the heater
Q
the power consumed by the heater
n
the efficiency of the heater (known function of Tvor, Trück and Q

Unter Einbeziehung von Schwankungen und Trägheit des Systems kann die folgende äquivalente Formel herangezogen werden, insbesondere wenn die Vorlauf- und Rücklauftemperatur sowie die aufgenommene Leistung nicht stabilisiert sind. P t = η × Q t = D T t × c p × T Vor t T R ü ck t Δ t K × d dt × T Vor t + T R ü ck t

Figure imgb0002
mit Δ t = V W D T t
Figure imgb0003
Dabei sind:

  • Vw die im Heizkreislauf enthaltene Menge Wärmeträger
  • Δt der Zeitraum, in dem der Wärmeträger den Wärmetauscher durchströmt
  • K die Wärmekapazität des Wärmetauschermaterials
  • X(t) zeitabhängige Variablen
  • X(t) Durchschnittswerte für den Zeitraum, in dem der Wärmeträger durch den Wärmetauscher strömt.
Taking into account the fluctuations and inertia of the system, the following equivalent formula can be used, especially when the flow and return temperatures and the absorbed power are not stabilized. P t = n × Q t = D T t × c p × T Before t T R u ck t Δ t K × i.e German × T Before t + T R u ck t
Figure imgb0002
with Δ t = V W D T t
Figure imgb0003
There are:
  • V w is the amount of heat transfer medium contained in the heating circuit
  • Δ t is the period in which the heat transfer medium flows through the heat exchanger
  • K is the heat capacity of the heat exchanger material
  • X(t) time-dependent variables
  • X ( t ) Average values for the period in which the heat carrier flows through the heat exchanger.

Somit können drei Durchflussraten DP, Dmax und DT bestimmt werden. Diese können auch in ein Verhältnis zueinander gesetzt werden und damit eine "übergeordneten" Durchflussrate-Kenngröße ergeben, die hier betrachtet werden kann. Insbesondere im Fall einer wenigstens teilweise blockierten Abgasanlage kann der Wärmeeintrag in das Heizfluid über das Heizgerät nicht mehr in einer erwarteten (konstanten) Weise aufrechterhalten werden, was in einem solchen Verhältnis der Durchflussraten erkennbar ist und dazu führt, dass auf diese Weise bzw. damit eine teilweise blockierten Abgasanlage festgestellt werden kann.Thus, three flow rates D P , D max and D T can be determined. These can also be set in relation to each other and thus result in a "superordinate" flow rate parameter that can be viewed here. In particular, in the case of an at least partially blocked exhaust system, the heat input into the heating fluid via the heater can no longer be maintained in an expected (constant) manner, which can be seen in such a ratio of the flow rates and leads to a partially blocked exhaust system being detected in this way or with it.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann die eine erste untere Leistungsschranke anhand einer minimalen Leistung des Heizgerätes bestimmt werden. Die minimale Leistung des Heizgerätes kann als die geringste Leistung des Heizgerätes angesehen werden, mit der dieses mit stabiler Flamme betreibbar ist. Beispielsweise kann die erste untere Leistungsschranke sich aus der minimalen Leistung des Heizgerätes mit einem Faktor DT/DUse ergeben. DUse kann hierbei eine Berechnungsgröße darstellen, die zur Bestimmung der ersten unteren Leistungsschranke herangezogen wird. Insbesondere kann die Bestimmung der ersten unteren Leistungsschranke eine (unten beschriebene) Verifikation der von der Umwälzpumpe bestimmten Parameters DP einbeziehen und von dieser abhängig sein. In Abhängigkeit des Ergebnisses der Verifikation des von der Umwälzpumpe bestimmten Parameters DP kann die Berechnungsgröße DUse definiert werden.According to a preferred embodiment, the first lower power limit can be determined based on a minimum power of the heating device. The minimum power of the heater can be regarded as the lowest power of the heater with which it can be operated with a stable flame. For example, the first lower power limit can result from the minimum power of the heating device with a factor D T /D Use . In this case, D Use can represent a calculation variable that is used to determine the first lower performance limit. In particular, the determination of the first lower power limit can include and be dependent on a verification (described below) of the parameter D P determined by the circulation pump. The calculation variable D Use can be defined as a function of the result of the verification of the parameter D P determined by the circulating pump.

Beispielhaft kann eine untere Leistungsschranke anhand der Durchflussraten DP, Dmax und DT unter Einbeziehung einer Verifikation der von der Umwälzpumpe bestimmten Parameters DP wie folgt bestimmt werden:

  • 1.1 Wenn keine Verifikation der von der Umwälzpumpe bestimmten Durchflussrate Dp durchgeführt wurde, kann die Durchflussrate DUse zur Bestimmung der (ersten) unteren Leistungsschranke als Minimum von Dmax oder DP (+ Toleranz) definiert werden.
  • 1.2 Wenn eine Verifikation der von der Umwälzpumpe bestimmten Durchflussrate DP durchgeführt wurde und diese Verifikation erfolgreich war, kann die Durchflussrate DUse zur Bestimmung der (ersten) unteren Leistungsschranke als DP (+ Toleranz) definiert werden.
  • 1.3 Wenn eine Verifikation der von der Umwälzpumpe bestimmten Durchflussrate DP durchgeführt wurde und diese Verifikation nicht erfolgreich war, kann die Durchflussrate DUse zur Bestimmung der (ersten) unteren Leistungsschranke als Dmax definiert werden.
  • 2. Nachdem die Durchflussraten entsprechend bestimmt oder festgelegt wurden, kann die Durchflussrate DT, ermittelt anhand der Vor- und Rücklauftemperatur des Heizkreislaufes, mit DUse verglichen werden.
  • 3. Wenn DT>DUse das Ergebnis des Vergleichs gemäß 2. ist, kann die (erste) untere Leistungsschranke aus der minimalen Leistung des Heizgerätes mit einem Faktor DT/DUse bestimmt werden.
  • 4. Wenn das Ergebnis des Vergleichs gemäß 2. nicht DT>Use ist, kann die minimale Leistung des Heizgerätes als die (erste) untere Leistungsschranke definiert werden.
By way of example, a lower performance limit can be set using the flow rates D P , D max and D T , including a verification of the values determined by the circulating pump Parameters D P can be determined as follows:
  • 1.1 If no verification of the flow rate D p determined by the circulating pump has been carried out, the flow rate D Use for determining the (first) lower performance limit can be defined as the minimum of D max or D P (+ tolerance).
  • 1.2 If a verification of the flow rate D P determined by the circulating pump has been carried out and this verification was successful, the flow rate D Use for determining the (first) lower performance limit can be defined as D P (+ tolerance).
  • 1.3 If a verification of the flow rate D P determined by the circulating pump has been carried out and this verification was not successful, the flow rate D Use for determining the (first) lower performance limit can be defined as D max .
  • 2. After the flow rates have been determined or set appropriately, the flow rate DT , determined from the flow and return temperature of the heating circuit, can be compared to D Use .
  • 3. If D T >D Use is the result of the comparison according to 2., the (first) lower power limit can be determined from the minimum power of the heater with a factor D T /D Use .
  • 4. If the result of the comparison according to 2. is not D T > Use , the minimum power of the heater can be defined as the (first) lower power limit.

Das Ermitteln der zweiten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes gemäß Schritt b) erfolgt basierend auf dem lonisationssignal der Flamme. Ein zumindest teilweise blockierter Abgasweg der Abgasanlage kann am lonisationssignal der Flamme des Heizgerätes insbesondere erkannt werden durch:

  • eine Abschwächung des lonisationssignals, aufgrund einer Verkleinerung der Flamme, und/oder
  • einem Rauschen des lonisationssignals, weil die Regelung mittels des lonisationssignals in einen instabilen Bereich kommt.
Die genannten Charakteristika des lonisationssignals der Flamme bei zumindest teilweise blockiertem Abgasweg können jedoch auch aus anderen Gründen auftreten, beispielsweise einer korrodierten lonisationselektrode oder auch einer instabilen Verbrennung. Für eine eindeutige Identifikation eines zumindest teilweise blockierten Abgaswegs kann gegebenenfalls z. B. eine gleichzeitige Überprüfung anderer Zusatzparameter und/oder des Durchsatzes im Heizkreislauf erfolgen.The determination of the second lower power limit of the heater according to step b) is based on the ionization signal of the flame. An at least partially blocked exhaust path of the exhaust system can be detected from the ionization signal of the flame of the heater in particular by:
  • a weakening of the ionization signal, due to a reduction in the flame, and/or
  • a noise of the ionization signal because the control by means of the ionization signal comes into an unstable range.
The stated characteristics of the ionization signal of the flame at least partially However, a blocked exhaust path can also occur for other reasons, such as a corroded ionization electrode or unstable combustion. For a clear identification of an at least partially blocked exhaust path z. B. a simultaneous review of other additional parameters and / or the throughput in the heating circuit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein hybrides lonisationssignal ermittelt werden, dass die beiden Effekte (Abschwächung und Rauschen) des lonisationssignals bei einem zumindest teilweise blockierten Abgasweg berücksichtigt bzw. voraussetzt. Hierzu kann eine Abschwächung des lonisationssignals erkannt und mit einem gefilterten Rauschanteil des lonisationssignals kumuliert werden. In vorteilhafter Weise kann durch das hybride lonisationssignal eine zumindest teilweise Blockade des Abgasweges sicher detektiert werden und beispielsweise von einer korrodierten Elektrode unterschieden werden. Da eine instabile Verbrennung regelmäßig bei einer sich verschlechternden Blockade des Abgasweges auftreten kann, kann es vorteilhaft sein, die Filterung des Rauschanteiles des lonisationssignals dahingehend anzupassen, dass eine instabile Verbrennung noch erkennbar ist.According to an advantageous embodiment, a hybrid ionization signal can be determined that takes into account or assumes the two effects (attenuation and noise) of the ionization signal in the case of an at least partially blocked exhaust gas path. For this purpose, a weakening of the ionization signal can be detected and cumulated with a filtered noise component of the ionization signal. Advantageously, an at least partial blockage of the exhaust gas path can be reliably detected by the hybrid ionization signal and can be distinguished from a corroded electrode, for example. Since unstable combustion can regularly occur when the blockage of the exhaust gas path worsens, it can be advantageous to adapt the filtering of the noise component of the ionization signal in such a way that unstable combustion can still be identified.

Ein hybrides lonisationssignal kann beispielsweise wie folge ermittelt werden. Das lonisationssignal wird in der Regel periodisch erfasst, beispielsweise mit einem zeitlichen Abstand von 100 ms [Millisekunden]. Bei dem lonisationssignal kann es sich insbesondere um ein Rohdaten-Signal handeln, also einem weitestgehende unverändertem Signal der lonisationselektrode. Um ein Rauschen des (Rohdaten-)lonisationssignales zu eliminieren, können beispielsweise ein aktuelles Signal (Ionsignalneu) und mindestens ein aus einer vorherigen Erfassung stammendes (altes) Signal (Ionsignalalt) verknüpft werden: Ionsigna l Hybrid = Ionsigna l neu + Rausche n neu

Figure imgb0004
mit Rausche n neu = Filter × Rausche n alt + Skalar × Ionsigna l neu Ionsigna l alt Filter + 1
Figure imgb0005
Die Parameter Filter und Skalar der dargestellten Gleichung dienen einer Verstärkung des lonisationssignales und einer Mittelung des Rauschanteils des lonisationssignals.A hybrid ionization signal can be determined, for example, as follows. The ionization signal is generally detected periodically, for example with a time interval of 100 ms [milliseconds]. The ionization signal can in particular be a raw data signal, that is to say a largely unchanged signal from the ionization electrode. In order to eliminate noise in the (raw data) ionization signal, a current signal (ion signal new ) and at least one (old) signal (ion signal old ) originating from a previous acquisition can be combined: Ionsigna l Hybrid = Ionsigna l new + intoxication n new
Figure imgb0004
with intoxication n new = filter × intoxication n old + scalar × Ionsigna l new Ionsigna l old filter + 1
Figure imgb0005
The parameters filter and scalar of the equation shown serve to amplify the ionization signal and to average the noise component of the ionization signal.

Anhand des lonisationssignals und/ oder des hybriden lonisationssignals kann eine zweite untere Leistungsschranke ermittelt werden.A second lower power limit can be determined on the basis of the ionization signal and/or the hybrid ionization signal.

Charakteristisch für eine Detektion eines (teilweise) blockierten Abgasweges anhand der Durchflussrate des Heizkreislaufes gemäß Schritt a) ist eine weitestgehend proportionale Änderung des Signals bezogen auf die Rate bzw. das Maß der Blockade des Abgasweges. Mit anderen Worten kann proportional zu einem sich weiter zusetzenden Abgasweg ein dazu kontinuierlich sich veränderndes Signal basierend auf der Durchflussrate ermittelt werden. Demgegenüber kann an dem (hybriden) lonisationssignal ein sprunghafter Anstieg festgestellt werden, sobald ein Schwellenwert der Blockierung des Abgasweges erreicht ist.A largely proportional change in the signal based on the rate or the extent of the blockage of the exhaust gas path is characteristic of a detection of a (partially) blocked exhaust gas path based on the flow rate of the heating circuit according to step a). In other words, a continuously changing signal based on the flow rate can be determined proportional to an exhaust gas path that continues to become clogged. In contrast, a sudden increase in the (hybrid) ionization signal can be detected as soon as a threshold value for blocking the exhaust gas path is reached.

Somit können nunmehr eine erste untere Leistungsschranke basierend auf der Betrachtung der Durchflussrate der Umwälzpumpe und eine zweite Leistungsschranke basierend auf der Betrachtung des lonisationssignales der Flamme vorliegen. Von diesen beiden unteren Leistungsschranken kann die größere als untere Leistungsschranke für den Betrieb des Heizgerätes ausgewählt werden.Thus, there can now be a first lower power limit based on the consideration of the flow rate of the circulating pump and a second power limit based on the consideration of the ionization signal of the flame. Of these two lower power limits, the larger one can be selected as the lower power limit for operating the heater.

Durch das Betreiben des Heizgerätes gemäß Schritt c) mit der höheren der beiden unteren Leistungsschranken, ermittelt gemäß der Schritte a) und b), wird sichergestellt, dass das Heizgerät nicht in einem Leistungsbereich betrieben wird, der aufgrund der Blockade des Abgasweges zu unsicheren Betriebszuständen führen kann.By operating the heater according to step c) with the higher of the two lower power limits, determined according to steps a) and b), it is ensured that the heater is not operated in a power range that can lead to unsafe operating states due to the blockage of the exhaust gas path.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann gemäß einem Schritt d) das Heizgerät eine Information über einen zumindest teilweise blockierten Abgasweg bereitstellen oder versenden. Insbesondere kann das Heizgerät eine Information über einen zumindest teilweise blockierten Abgasweg bereitstellen oder versenden, wenn einer der beiden ermittelten unteren Leistungsschranken einen Grenzwert erreicht. Der Grenzwert kann ein voreingestellter Wert sein, der beispielsweise auf dem Speicher eines Regel- und Steuergerätes des Heizgerätes hinterlegt sein kann und einen Schwellwert repräsentiert, über dem eine sicherer Betrieb des Heizgerätes nicht mehr gewährleistet ist.According to an advantageous embodiment, according to a step d), the heater can provide or send information about an at least partially blocked exhaust path. In particular, the heater can provide or send information about an at least partially blocked exhaust path when one of the two determined lower power limits reaches a limit value. The limit value can be a preset value that can be stored, for example, in the memory of a regulation and control unit of the heater and represents a threshold value above which safe operation of the heater can no longer be guaranteed.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann sich das Heizgerät bei Durchführung des Schrittes d) alternativ oder kumulativ bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes hinsichtlich einer der beiden unteren Leistungsschranken abschalten. In vorteilhafter Weise können so Schäden am Heizgerät oder Unfälle aufgrund unsicherer Betriebszustände verhindert werden.According to a further advantageous refinement, when step d) is carried out, the heater can switch off alternatively or cumulatively when a predefined limit value is reached with regard to one of the two lower power limits. Damage to the heater or accidents due to unsafe operating conditions can be prevented in an advantageous manner.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann in regelmäßigen (zeitlichen) Abständen und/oder nach Bedarf eine Verifikation der Signale der für die Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens notwendigen Sensoren erfolgen. Dies sind insbesondere ein Temperatursensor für eine Vorlauftemperatur, ein Temperatursensor für die Rücklauftemperatur und/oder eine lonisationselektrode.According to a preferred embodiment, the signals of the sensors necessary for carrying out a method proposed here can be verified at regular (time) intervals and/or as required. These are in particular a temperature sensor for a flow temperature, a temperature sensor for the return temperature and/or an ionization electrode.

Beispielsweise kann eine Verifikation der Temperatursensoren in einem Rücklauf und Vorlauf eines Heizkreislaufes erfolgen, indem ein Drei-Wege-Ventil Vorlauf und Rücklauf des Heizkreislaufes über einen Wärmetauscher zur Warmwasserbereitstellung verbindet und so die Signale der Temperatursensoren, angeordnet beispielsweise vor und/oder nach einem (Haupt)Wärmetauscher, verglichen werden können. Eine ermittelte Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren kann für eine Kalibrierung derer Signale genutzt werden, da für ein hier vorgeschlagenes Verfahren lediglich die Temperaturdifferenz herangezogen wird. Eine Verifikation der Durchflussrate DP, die durch interne Routinen der Umwälzpumpe berechnet wird, kann erfolgen, indem das Signal der intern ermittelten Durchflussrate DP bei verschiedenen Geschwindigkeiten (Drehzahlen) der Umwälzpumpe überprüft wird. Eine derartige Verifikation kann insbesondere durchgeführt werden, wenn sich das Heizgerät in einem Standby-Modus befindet oder während eines Kesselnachlaufes.For example, a verification of the temperature sensors in a return and flow of a heating circuit can be carried out by a three-way valve connecting the flow and return of the heating circuit via a heat exchanger to provide hot water, so that the signals of the temperature sensors, arranged for example before and/or after a (main) heat exchanger, can be compared. A determined temperature difference between the two temperature sensors can be used to calibrate their signals, since only the temperature difference is used for a method proposed here. A verification of the flow rate D P calculated by internal routines of the circulating pump can be done by checking the signal of the internally determined flow rate D P at different speeds (rotations) of the circulating pump. Such a verification can be carried out in particular when the heating device is in a standby mode or during a boiler run-on.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm (-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here. In other words, this relates in particular to a computer program (product) comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute a method described here.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.According to a further aspect, a machine-readable storage medium is also proposed, on which the computer program is stored. The machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen bzw. über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen.According to a further aspect, a regulation and control unit for a heating device is also proposed, set up to carry out a method presented here. For this purpose, the regulating and control unit can have a processor, for example, or have it at its disposal. In this context, the processor can, for example, execute the method stored in a memory (of the regulation and control device).

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, aufweisend ein hier vorgeschlagenes Regel- und Steuergerät. Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät mit einem Brenner und einer Fördereinrichtung, die ein Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft zu dem Brenner fördern kann. Das Heizgerät kann insbesondere einen pneumatischen Gas-Luftverbund aufweisen.According to a further aspect, a heater is also proposed, having a regulation and control device proposed here. The heater is, in particular, a gas heater with a burner and a delivery device that can deliver a mixture of fuel gas and combustion air to the burner. In particular, the heater can have a pneumatic gas/air combination.

Nach einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung einer Durchflussrate eines Heizkreislaufes einer Heizungsanlage und eines lonisationssignal einer Flamme eines Heizgerätes der Heizungsanlage zur Anpassung der Betriebsparameter des Heizgerätes bei einer zumindest teilweise blockierten Abgasanlage des Heizgerätes bzw. eines Abgasweges vorgeschlagen.According to a further aspect, the use of a flow rate of a heating circuit of a heating system and an ionization signal of a flame of a heater of the heating system to adapt the operating parameters of the heater when the exhaust system of the heater or an exhaust gas path is at least partially blocked is proposed.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Speichermedium, dem Regel- und Steuergerät, dem Heizgerät und/oder der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous configurations discussed in connection with the method can accordingly also occur in the computer program presented here, the storage medium, the regulation and control device, the heating device and/or the use and vice versa. In this respect, full reference is made to the statements there for a more detailed characterization of the features.

Hier werden somit ein Verfahren zum Erkennen einer blockierten Abgasanlage einer Heizungsanlage, ein Computerprogramm, ein Speichermedium, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und eine Verwendung angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren, das Computerprogramm, das Speichermedium, das Regel- und Steuergerät, das Heizgerät sowie die Verwendung zumindest dazu bei, einen sicheren Betrieb eines Heizgerätes auch bei einem zumindest teilweise blockierten Abgasweg zu ermöglichen. Insbesondere kann mit einem hier vorgeschlagenen Verfahren ein Leistungsbereich erkannt werden, in dem trotz der teilweisen Blockierung des Abgasweges ein sicherer Betrieb möglich ist.A method for detecting a blocked exhaust system of a heating system, a computer program, a storage medium, a regulation and control device, a heater and a use are thus specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, the method, the computer program, the storage medium, the regulation and control unit, the heater and the use at least contribute to enabling safe operation of a heater even when the exhaust path is at least partially blocked. In particular, a power range can be identified with a method proposed here, in which safe operation is possible despite the partial blockage of the exhaust gas path.

Zudem kann die Erfindung besonders einfach umgesetzt werden. So ist für die Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens keine zusätzliche Sensorik eines Heizgerätes notwendig. Somit ist auch eine Durchführung auf bestehenden Heizgeräten problemlos möglich. Hierfür ist es lediglich notwendig, beispielsweise ein hier vorgeschlagenes Computerprogramm auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes des Heizgerätes zu hinterlegen.In addition, the invention can be implemented particularly easily. No additional sensor system of a heating device is necessary for carrying out a method proposed here. This means that it can also be carried out on existing heating devices without any problems. For this it is only necessary, for example, to store a computer program proposed here in a memory of the regulation and control device of the heater.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the numerals used here ("first", "second", ...) primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, variables or processes, i.e. in particular they do not necessarily specify any dependency and/or sequence of these objects, variables or processes in relation to one another. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times ("at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1:
einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,
Fig. 2:
eine Heizungsanlage, aufweisend ein hier beschriebenes Heizgerät,
Fig. 3:
eine Darstellung von Parameterverläufen, die sich bei der Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens einstellen können,
Fig. 4:
eine Darstellung eines Rohdaten-Ionisationssignals und eines hybriden Ionisationssignals, und
Fig. 5:
eine Darstellung des hybriden lonisationssignals und der Leistung des Heizgerä-tes.
The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the attached figures. It should be pointed out that the invention should not be restricted by the exemplary embodiments given. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. Show it:
Figure 1:
a sequence of a method proposed here,
Figure 2:
a heating system, having a heating device described here,
Figure 3:
a representation of parameter curves that can occur when carrying out a method presented here,
Figure 4:
a representation of a raw data ionization signal and a hybrid ionization signal, and
Figure 5:
a representation of the hybrid ionization signal and the power of the heater.

Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Verfahren dient zum sicheren Betreiben eines Heizgerätes 2 bei einem zumindest teilweise blockierten Abgasweg bzw. einer zumindest teilweise blockierten Abgasanlage des Heizgerätes 2. Die mit den Blöcken 110,120 und 130 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b) und c) kann sich bei einem regulären Betriebsablauf einstellen. Insbesondere können jedoch die Schritte a), b) und c) permanent oder in regelmäßigen (bedarfsgerechten) Abständen durchgeführt werden. 1 shows an exemplary and schematic sequence of a method proposed here. The method is used for the safe operation of a heater 2 with an at least partially blocked exhaust path or an at least partially blocked exhaust system of the heater 2. The sequence of steps a), b) and c) shown in blocks 110, 120 and 130 can occur during regular operation. In particular, however, steps a), b) and c) can be carried out continuously or at regular (needs-based) intervals.

In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Ermitteln einer ersten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes 2 basierend auf der Durchflussrate eines Heizkreislaufes 3 der Heizungsanlage 1.In block 110, according to step a), a first lower power limit of the heater 2 is determined based on the flow rate of a heating circuit 3 of the heating system 1.

In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Ermitteln einer zweiten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes 2 basierend auf einem lonisationssignal der Flamme des Heizgerätes 1.In block 120, according to step b), a second lower power limit of the heater 2 is determined based on an ionization signal of the flame of the heater 1.

In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Betreiben des Heizgerätes 1 in einem Leistungsbereich oberhalb des größeren Wertes von erster und zweiter unterer Leistungsschranke.In block 130, according to step c), the heater 1 is operated in a power range above the larger value of the first and second lower power limit.

Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Heizungsanlage 1, aufweisend ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 2. Die Heizungsanlage 1 hat einen Heizkreislauf 3, umfassend einen Vorlauf 4, in dem eine Umwälzpumpe 18 angeordnet sein kann, und einen Rücklauf 5. Bei in Betrieb befindlicher Umwälzpumpe 18 kann ein Wärmeträger bzw. Heizfluid den Heizkreislauf 3 in einer Strömungsrichtung 7 durchströmen. Zur Messung einer Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Heizkreislaufes 3 kann im Vorlauf 4 und im Rücklauf 5 ein Temperatursensor angeordnet sein, die elektrisch mit einem Regel- und Steuergerät 8 des Heizgerätes 2 verbunden sein können. 2 shows an example and diagrammatically of a heating system 1, having a heater 2 proposed here. The heating system 1 has a heating circuit 3, comprising a flow 4, in which a circulation pump 18 can be arranged, and a return 5. When the circulation pump 18 is in operation, a heat transfer medium or heating fluid can flow through the heating circuit 3 in a flow direction 7. To measure a flow and return temperature of the heating circuit 3, a temperature sensor can be arranged in the flow 4 and in the return 5, which can be electrically connected to a regulation and control unit 8 of the heater 2.

Das Heizgerät 2 kann einen Luftansaugkanal 12 umfassen, durch den Verbrennungsluft strömen kann. Im Luftansaugkanal 12 kann eine Venturieinrichtung (Venturidüse) angeordnet sein, in der ein Unterdruck entstehen kann, der einen, über eine Gaszuführung 13 zuzuführenden, Massestrom Brenngas steuern kann. Im sich anschließenden Gemischkanal 14 kann eine Fördereinrichtung 6 angeordnet sein, die das Gemisch aus Verbrennungsluft und Brenngas einem Brenner 9 zuführen kann. Der Brenner 9 kann in einer Brennkammer 15 angeordnet sein, die einen Wärmetauscher 16 umfassen kann, der derart mit dem Heizkreislauf 3 verbunden ist, dass er vom Wärmeträger durchströmt werden kann. Am Brenner 9 kann zudem eine lonisationselektrode 17 angeordnet sein, die ein lonisationssignal einer Flamme des Brenners 9 erfassen kann. Die lonisationselektrode 17 kann mit dem Regel- und Steuergerät 8 elektrisch verbunden sein.The heater 2 may include an air intake duct 12 through which combustion air may flow. A Venturi device (Venturi nozzle) can be arranged in the air intake duct 12, in which a negative pressure can arise, which can control a mass flow of fuel gas to be supplied via a gas supply 13. A conveyor device 6 can be arranged in the adjoining mixture channel 14 and can feed the mixture of combustion air and fuel gas to a burner 9 . The burner 9 can be arranged in a combustion chamber 15 which can comprise a heat exchanger 16 which is connected to the heating circuit 3 in such a way that the heat carrier can flow through it. An ionization electrode 17 which can detect an ionization signal of a flame of the burner 9 can also be arranged on the burner 9 . The ionization electrode 17 can be electrically connected to the regulation and control device 8 .

Die bei der Verbrennung des Gemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas durch den Brenner 9 in der Brennkammer 15 entstehenden Verbrennungsprodukte können einem Abgasweg, hier als Abgaskanal 10 ausgebildet, zugeführt werden, der von der Brennkammer 15 aus dem Heizgerät 1 herausführt. An den Abgaskanal 10 schließt sich eine Abgasanlage 11 an, die die Verbrennungsprodukte beispielsweise zu einem Schornstein eines Gebäudes führen kann. Abgaskanal 10 und Abgasanlage 11 bilden dabei den Abgasweg.The combustion products produced during the combustion of the mixture of combustion air and fuel gas by the burner 9 in the combustion chamber 15 can be fed to an exhaust gas path, designed here as an exhaust gas duct 10 , which leads out of the combustion chamber 15 and out of the heater 1 . The exhaust duct 10 is followed by an exhaust system 11, which can lead the combustion products to a chimney of a building, for example. Exhaust duct 10 and exhaust system 11 form the exhaust path.

Im Vorlauf 4 kann ein Temperatursensor Vorlauf 36 und im Rücklauf 5 ein Temperatursensor Rücklauf 37 angeordnet sein. Ein Drei-Wege-Ventil 34 kann in einer Schaltposition dazu eingerichtet sein, den Vorlauf 4 und Rücklauf 5 über einen Wärmetauscher Warmwasserbereitung 35 zu verbinden. Dabei kann der Wärmeträger im Heizkreislauf 3 über den Wärmetauscher Warmwasserbereitung 35 Wärme auf einen Volumenstrom Brauch- oder Trinkwasser übertragen und so Warmwasser bereitstellen. Diese Schaltposition des Drei-Wege-Ventils ermöglicht auch eine Überprüfung der Temperatursensoren Vorlauf 36 und Rücklauf 37, da insbesondere ohne einen Volumenstrom zu erwärmendes Brauch- oder Trinkwasser und eine damit verbundene Abkühlung des Wärmeträgermediums im Wärmetauscher Warmwasserbereitung 35 im Wesentlichen die gleiche Temperatur aufweisen müssen.A flow temperature sensor 36 can be arranged in the flow 4 and a return temperature sensor 37 can be arranged in the return 5 . A three-way valve 34 can be set up in a switching position to connect the flow 4 and return 5 via a heat exchanger 35 hot water preparation. The heat transfer medium in the heating circuit 3 can transfer heat to a volume flow of domestic or drinking water via the heat exchanger for hot water preparation 35 and thus provide hot water. This switching position of the three-way valve also allows a check of the temperature sensors supply 36 and return 37, since in particular without a volume flow to be heated service or Drinking water and an associated cooling of the heat transfer medium in the heat exchanger water heating 35 must have essentially the same temperature.

Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch Parameterverläufe in einem Diagramm, die sich bei der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können. Die Abszisse des dargestellten Diagramms repräsentiert die Leistung Q des Heizgerätes 2 und die Ordinatenachse das Verhältnis von Verbrennungsluft / Verbrennungsgas η. Der Einfluss von verschiedenen Blockierungen des Abgasweges (Abgaskanal 10 oder Abgasanlage 11) ist durch Kurven 33 dargestellt. 3 FIG. The abscissa of the diagram shown represents the output Q of the heater 2 and the ordinate axis the ratio of combustion air/combustion gas η. The influence of various blockages in the exhaust path (exhaust duct 10 or exhaust system 11) is shown by curves 33.

Es sind die Verläufe einer unteren Leistungsschranke basierend auf der Durchflussrate der Umwälzpumpe 21, einer unteren Leistungsschranke basierend auf dem Ionisationssignal der Flamme 23 und einer unteren Leistungsschranke basierend auf der maximalen Durchflussrate der Umwälzpumpe 22 dargestellt. In einem kritischen Bereich 19 kann eine unsaubere Verbrennung auftreten, einhergehend mit einer Verunreinigung von Abgaskanal 10 und Abgasanlage 11 und der Umwelt.The curves of a lower power limit based on the flow rate of the circulating pump 21, a lower power limit based on the ionization signal of the flame 23 and a lower power limit based on the maximum flow rate of the circulating pump 22 are shown. Unclean combustion can occur in a critical area 19, accompanied by contamination of the exhaust gas duct 10 and exhaust system 11 and the environment.

Fig. 4 zeigt beispielhaft und schematisch ein Diagramm mit einem Rohdaten- Ionisationssignal 25 und einem daraus abgeleiteten hybriden lonisationssignal 26 in Abhängigkeit der Zeit t. Gut erkennbar gelingt es dem hybriden lonisationssignal 26 das Rauschen des Rohdaten-Ionisationssignales 25 auszumitteln und dieses zu verstärken. In einem kritischen Bereich 19 kann es zu einer unsauberen Verbrennung kommen. Ein Flammenverlust 27 kann insbesondere in einem Bereich zwischen dem kritischen Bereich 20 und der unteren Leistungsschranke basierend auf dem lonisationssignal der Flamme 23 auftreten. 4 1 shows a diagram with a raw data ionization signal 25 and a hybrid ionization signal 26 derived therefrom as a function of the time t. It is clearly evident that the hybrid ionization signal 26 manages to average out the noise of the raw data ionization signal 25 and to amplify it. In a critical area 19, unclean combustion can occur. A flame loss 27 can occur in particular in an area between the critical area 20 and the lower power limit based on the ionization signal of the flame 23 .

Fig. 5 zeigt beispielhaft und schematisch ein hybrides lonisationssignal 26 und eine Leistung des Heizgerätes 2 über eine Zeit t. Das Betreiben des Heizgerätes 2 erfolgt mit einer unteren Leistungsschranke 30. Für das hybride lonisationssignal 26 wurde eine erste Grenze 28 und eine zweite Grenze 29 festgelegt. Ein Erreichen der ersten Grenze 28 durch das hybride lonisationssignal 26 zeigt eine Destabilisierung der Flamme 16 an, wobei bei einem Überschreiten der ersten Grenze 28 durch das hybride lonisationssignal 26 die Leistung des Heizgerätes temporär für die Zeit des Überschreitens angehoben werden kann. Ein Erreichen der zweiten Grenze 29 durch das hybride lonisationssignal 26 kann einen kritischen Zustand der Flamme 16 anzeigen. Um einen Flammenverlust nachhaltig, also auch im weiteren Betrieb, zu vermeiden, kann beispielsweise dauerhaft die untere Leistungsschranke 30 um einen Offset 32 erhöht werden. figure 5 shows a hybrid ionization signal 26 and a power of the heating device 2 over a time t by way of example and schematically. The heater 2 is operated with a lower power limit 30. For the hybrid ionization signal 26, a first limit 28 and a second limit 29 were defined. When the hybrid ionization signal 26 reaches the first limit 28, this indicates a destabilization of the flame 16, and when the hybrid ionization signal 26 exceeds the first limit 28, the power of the heater can be temporarily increased for the time it is exceeded. When the hybrid ionization signal 26 reaches the second limit 29, it can indicate that the flame 16 is in a critical state. In order to avoid a loss of flame in the long term, that is to say also during further operation, the lower power limit 30 can be permanently increased by an offset 32, for example.

BezugszeichenlisteReference List

11
Heizungsanlageheating system
22
Heizgerätheater
33
Heizkreislaufheating circuit
44
Vorlaufleader
55
Rücklaufreturn
66
Fördereinrichtungconveyor
77
Strömungsrichtung HeizkreislaufFlow direction heating circuit
88th
Regel- und Steuergerätregulation and control unit
99
Brennerburner
1010
Abgaskanalexhaust duct
1111
Abgasanlageexhaust system
1212
Luftansaugkanalair intake duct
1313
Gaszuführunggas supply
1414
Gemischkanalmixture channel
1515
Brennkammercombustion chamber
1616
Wärmetauscherheat exchanger
1717
lonisationselektrodeionization electrode
1818
Umwälzpumpecirculation pump
1919
kritischer Bereichcritical area
2020
Flammenverlustflame loss
2121
untere Leistungsschranke basierend auf Durchflussrate der Umwälzpumpelower power limit based on circulation pump flow rate
2222
untere Leistungsschranke basierend auf der maximalen Durchflussrate der Umwälzpumpelower power limit based on the maximum flow rate of the circulation pump
2323
untere Leistungsschranke basierend auf dem lonisationssignal der Flammelower power limit based on the ionization signal of the flame
2424
ArbeitsbereichWorkspace
2525
Rohdaten-IonisationssignalRaw data ionization signal
2626
hybrides lonisationssignalhybrid ionization signal
2727
Flammenverlustflame loss
2828
erste Grenzefirst border
2929
zweite Grenzesecond border
3030
untere Leistungsschrankelower performance limit
3131
Leistung des Heizgerätesperformance of the heater
3232
Offsetoffset
3333
Einfluss von verschiedenen Blockierungen des AbgaswegesInfluence of various blockages in the flue gas path
3434
Drei-Wege-VentilThree-way valve
3535
Wärmetauscher WarmwasserbereitungHeat exchanger water heating
3636
Temperatursensor VorlaufFlow temperature sensor
3737
Temperatursensor RücklaufReturn temperature sensor

Claims (12)

Verfahren zum Betreiben eines flammenbildenden Heizgerätes (2) einer Heizungsanlage (1) mit einem Heizkreislauf (3), umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Ermitteln einer ersten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes (2) basierend auf der Durchflussrate des Heizkreislaufes (3), b) Ermitteln einer zweiten unteren Leistungsschranke des Heizgerätes (2) basierend auf einem lonisationssignal der Flamme des Heizgerätes (2), c) Betreiben des Heizgerätes (2) in einem Leistungsbereich über dem größeren Wert von erster Leistungsschranke oder zweiter Leistungsschranke. Method for operating a flame-forming heater (2) of a heating system (1) with a heating circuit (3), comprising at least the following steps: a) determining a first lower power limit of the heater (2) based on the flow rate of the heating circuit (3), b) determining a second lower power limit of the heater (2) based on an ionization signal of the flame of the heater (2), c) Operating the heater (2) in a power range above the larger value of the first power limit or second power limit. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Schritt d) das Heizgerät (2) eine Fehlermeldung bereitstellt oder versendet, wenn zumindest eine der beiden unteren Leistungsschranken einen vorgegebenen Grenzwert erreicht.Method according to claim 1, wherein in a step d) the heater (2) provides or sends an error message if at least one of the two lower power limits reaches a predetermined limit value. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt d) das Heizgerät (2) sich zusätzlich abschaltet.Method according to Claim 2, in which, in step d), the heating device (2) also switches off. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Schritt e) eine Verifikation der Signale einer lonisationselektrode (17) des Heizgerätes (2) und/ oder mindestens eines Temperatursensors eines Vorlaufs (4) oder eines Rücklaufs (5) des Heizkreislaufes (3) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in a step e) a verification of the signals of an ionization electrode (17) of the heating device (2) and/or at least one temperature sensor of a flow (4) or a return (5) of the heating circuit (3) is carried out. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Durchflussrate des Heizkreislaufes (3) durch - eine Umwälzpumpe (18) des Heizkreislaufes (3) bereitgestellt wird, oder - zumindest anhand einer Temperatur des Vorlaufs (4) und Rücklaufs (5) des Heizkreislaufes (3), einem Trägheitsfaktor eines Wärmetauschers (16) des Heizgerätes (2) und einer Leistung des Heizgerätes (2) ermittelt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the flow rate of the heating circuit (3) by - A circulation pump (18) of the heating circuit (3) is provided, or - At least based on a temperature of the flow (4) and return (5) of the heating circuit (3), an inertia factor of a heat exchanger (16) of the heater (2) and a power of the heater (2) is determined. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) ein hybrides lonisationssignal der Flamme des Heizgerätes (2) herangezogen wird, wobei das hybride Signal ein Rauschen des lonisationssignals und eine Signalabschwächung berücksichtigt.Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) a hybrid ionization signal of the flame of the heating device (2) is used, the hybrid signal taking into account noise of the ionization signal and signal attenuation. Computerprogramm, welches zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet ist.Computer program set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program according to claim 7 is stored. Regel- und Steuergerät (8) für ein Heizgerät (2), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Regulating and control device (8) for a heating device (2), set up to carry out a method according to one of Claims 1 to 6. Heizgerät (2), aufweisend ein Regel- und Steuergerät (8) nach Anspruch 9.Heating device (2) having a regulating and control device (8) according to Claim 9. Heizgerät (2) nach Anspruch 10, aufweisend eine pneumatische Gemischregelung.Heating device (2) according to Claim 10, having a pneumatic mixture control. Verwendung einer Durchflussrate eines Heizkreislaufes (3) und eines lonisationssignals eines flammenbildenden Heizgerätes (2) zur Anpassung der Betriebsparameter des Heizgerätes (2) bei einer zumindest teilweise blockierten Abgasanlage (11) des Heizgerätes (2).Use of a flow rate of a heating circuit (3) and an ionization signal of a flame-forming heater (2) to adjust the operating parameters of the heater (2) when the exhaust system (11) of the heater (2) is at least partially blocked.
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