EP4220011A1 - Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, regel- und steuergerät und heizgerät - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, regel- und steuergerät und heizgerät Download PDF

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EP4220011A1
EP4220011A1 EP23152609.6A EP23152609A EP4220011A1 EP 4220011 A1 EP4220011 A1 EP 4220011A1 EP 23152609 A EP23152609 A EP 23152609A EP 4220011 A1 EP4220011 A1 EP 4220011A1
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EP
European Patent Office
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heating
determined
heat exchanger
heater
heating device
Prior art date
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EP23152609.6A
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Lionel Mathieu
Elodie Hersent
Marcos Pagoto
Thomas Lemagnen
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Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
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Publication date
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L5/00—Blast-producing apparatus before the fire
    • F23L5/02—Arrangements of fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/04—Heating water

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a heating device, a computer program, a regulation and control device and a heating device.
  • Heating devices that provide heat by burning a fuel usually have an exhaust system for transporting the combustion products away.
  • the flue gas systems can have different lengths, which are associated with different flow resistances and correspondingly varying pressure drops or different pressure losses.
  • the heater should be adapted to the specific exhaust system as part of an (initial) installation. To do this, the installer of the heating system can adjust the heater to the length of the flue gas system. During the setting, the power of a conveyor of the heater is increased, which supplies a mixture of fuel and combustion air to a burner of the heater. If adjusted manually by an installer, there is a risk of misadjustment and/or accidental omission.
  • Possibilities for an automated adjustment of a heater to a connected exhaust system are also known.
  • An additional sensor installed in the heater such as a pressure sensor and/or a mass flow sensor, can be used for this purpose.
  • the disadvantage of the additional sensor is that it causes additional work during installation and/or maintenance, as well as possibly additional costs for the user and/or an increased risk of errors, breakdowns, etc..
  • the DE 10 2020 110 482 A1 describes a method for adapting a control of a heating device, whereby the heating device is first operated with a certain, initial drive power of the conveyor (e.g. based on experience from a reference system), then a current actual heating power (e.g. via a sensory energy measurement) is determined and then if necessary, the operation is adjusted to achieve a target heating output.
  • This method has already proven itself, but in the case of some heaters, which are equipped with very complex exhaust gas systems, for example, it cannot determine the current actual heat output with sufficient reliability, which may lead to an increased control effort.
  • the invention should at least not significantly increase the complexity of a heating device and/or require only minor structural changes to a heating device and/or enable simple integration into an existing production process.
  • an adaptation to an exhaust system, for example as part of a new installation of a heating system, should be made possible without the use of additional sensors.
  • Steps a), b), c), d) and e) are generally carried out at least once in the specified sequence in a regular process sequence. This can be done in particular after a heater and/or an exhaust system has been installed. In particular, it is possible to carry out steps a) to e) at regular intervals, for example each time the heater starts to heat water. With a proposed method, a permanent check of the exhaust system combined with an adjustment of the settings of the heater to clogging of the exhaust system can be made possible.
  • the invention serves in particular to automatically adapt the settings or mode of operation of a heater to a connected exhaust system.
  • the method can be carried out following a new installation of a heating system or an exhaust gas system.
  • the method can be carried out at regular intervals in an existing heating system in order to adapt the heating device to an exhaust system that is becoming clogged or has been cleaned.
  • the heater is in particular a gas heater and/or an oil heater.
  • this relates in particular to a heating device which is set up to burn one or more fuels such as natural gas, hydrogen and/or heating oil with the supply of combustion air in order to provide heating energy or hot water for a building.
  • the heater can be a so-called gas condensing boiler.
  • the heater usually has at least one burner and a delivery device that delivers a mixture of fuel (gas) and combustion air (through a mixture channel of the heater) to the burner.
  • a fuel gas naturally gas, hydrogen or a mixture thereof
  • the exhaust gas resulting from the combustion can then be routed through an (internal) exhaust pipe of the heater to an exhaust system (of a building).
  • the heater can be set up to be connected to a heating circuit via a supply line and a return line, it being possible for a heat transfer medium (in particular water) to be circulated by a circulating pump in the heating circuit. Heat can be transferred from the exhaust gas flow to the heat transfer medium in the heating circuit and made available for use via a heat exchanger, which is located downstream of the burner in the exhaust gas path.
  • a heat transfer medium in particular water
  • the heater can have a heat exchanger for hot water preparation, which can transfer a heat flow from a heat transfer medium of the heating circuit to a mass flow of drinking water or process water. If necessary, the heat exchanger is arranged in the heater between the flow and the return of the heating circuit.
  • a three-way valve can be set up to close the heating circuit for hot water preparation via the heat exchanger or to integrate consumers located in the heating circuit via the flow and return for heating operation.
  • the hot water preparation usually requires a high heat flow and therefore the heating circuit is often routed completely via the heat exchanger for hot water preparation for hot water preparation.
  • the invention is based on the idea of detecting the temperature of the heat transfer medium in the heating circuit during the warming-up phase of hot water preparation or its course over time and using the temperature course to determine a (current) pressure drop in the exhaust system. For example, if the rate of heating of the heat transfer medium is (too) slow at the beginning of hot water preparation, it can be concluded that there is a (too) high pressure loss in the exhaust system, which reduces the effective heat output of the heater.
  • step a) the heater is operated, the heating circuit being closed via the heat exchanger for hot water preparation.
  • the heating circuit is closed via the heat exchanger for hot water preparation (for the first time or new) and the heat transfer medium heated in the heat exchanger by the burner begins to heat the heat exchanger and the drinking or process water in it.
  • no heated drinking or service water is removed, so that when the method proposed here is being carried out, the heat exchanger for hot water preparation and a (defined) amount of drinking or service water located therein are heated by the heat transfer medium of the heating circuit can.
  • a mass flow of drinking water or service water can also flow through the heat exchanger for hot water preparation while the method proposed here is being carried out.
  • the mass flow flowing through could advantageously also be detected, for example by means of a flow sensor.
  • a temperature curve of a heat transfer medium circulating in the heating circuit can be recorded.
  • the temperature curve (temperature progression over time) reflects the heating of the heat exchanger and the drinking or service water it contains (or the mass flow of drinking or service water flowing through).
  • the temperature curve can take place in particular by means of a temperature sensor arranged in the heating circuit for hot water preparation.
  • the temperature sensor can be, for example, an NTC resistor (also referred to as a NTC thermistor or NTC thermistor).
  • the temperature sensor can, for example, be positioned downstream of the heat exchanger in the heating circuit, viewed in the direction of circulation.
  • the heater already includes a suitable temperature sensor, so that no structural changes are required to carry out step a).
  • the temperature curve for a period of heating from a starting temperature for example room temperature or approx. 25 °C [degrees Celsius], to a temperature of more than 60 °C [degrees Celsius], 70 °C or 80 °C are recorded.
  • the acquisition of the temperature curve can begin in particular with the ignition or formation of the flame in the burner (where the three-way valve should be in a hot water preparation position, which means that the heat transfer medium can circulate (completely) through the heat exchanger for hot water preparation), since from this point on the heat supply stops of the heating to be recorded begins.
  • the heat exchanger for hot water preparation has a temperature below a minimum temperature.
  • the minimum temperature can be 50°C [degrees Celsius], 40°C or even better 30°C.
  • step c) an increase in the temperature curve determined in step b) can now be determined. Since the heating circuit at the beginning of a hot water supply is largely linear in relation to time, according to an advantageous embodiment, a linear regression of the temperature curve and a determination of a rise in the curve determined by the linear regression takes place.
  • an offset in the output of the delivery device (for the entire modulation range of the heater) can be determined taking into account the increase determined in step c) and a given relationship.
  • the offset of the performance of the In this context, delivery device refers to an offset of the (current) output of the delivery device towards a predetermined (target) output of the delivery device, which, in accordance with the pressure loss caused by the exhaust system, is required for safe operation of the heater, maintenance of an expected heat output and/or regular training a flame in the burner is helpful or necessary.
  • a pressure loss can first be determined using a first reference relationship when carrying out step d).
  • a reference context can be a dependency, a (mathematical) function or the like.
  • a reference context can be given by a curve, function or otherwise.
  • the first reference context can assign a pressure loss (of the exhaust system) to each increase (determined in step c).
  • An offset in the output of the delivery device, which corresponds to the determined pressure loss, can then be determined using the determined pressure loss using a second reference relationship.
  • the offset in the power of the heater to be determined using the second reference context (often given as the power of the delivery device (fan) of the heater) is an operating parameter with which the heater can be adapted to the pressure loss determined using the first reference context and safe operation of the heater is ensured .
  • the first and/or second reference context can be determined on the basis of investigations and can be stored in digital form on a memory of a computer executing a method proposed here.
  • a first and second reference relationship can also be combined to form a relationship/function for determining an offset in the output of the heating device using the increase determined in step c).
  • one or more reference relationships can be determined in advance within the framework of (laboratory) tests on at least one reference heater that was operated with different pressure losses (of the exhaust system).
  • attempts be carried out on several reference heaters and reference relationships are determined or defined by averaging.
  • the conveying device can be a blower.
  • a speed of the blower is considered as the output of the conveying device.
  • step f) in the event of a critical (high) pressure loss information can be sent as a message and/or made available via a network.
  • a critical pressure loss can be expressed in a particularly slow heating of the heat transfer medium at the beginning of hot water preparation and can thus be expressed by a slight increase in the temperature curve.
  • a high pressure loss can indicate a clogged flue gas path and make safe operation of the heater more difficult.
  • Information about a critical pressure loss can thus advantageously be sent as a message, for example via a mobile phone network or a network such as the Internet, or information on this can be provided via a network (such as the Internet), which can then be sent, for example, via a computer program (app) of a mobile terminal can be called up.
  • a service company could advantageously be informed about the critical pressure loss and plan and carry out a maintenance appointment.
  • a computer program comprising instructions which cause a computer to carry out a method described here.
  • a regulating and control device for a heating device is also proposed, set up to carry out a method presented here.
  • the regulating and control device can have a processor for this purpose, 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 heating device having a regulation and control unit presented here.
  • the heating device can in particular be a gas heating device with a gas burner and a delivery device which can deliver a mixture of combustion gas and combustion air to the gas burner.
  • a method for operating a heating device, a computer program, a regulation and control device and a heating device are thus specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method and the heater at least contribute to simplifying the installation of a heater and/or an exhaust system and reducing the susceptibility to errors.
  • a clogged exhaust system can advantageously be detected, so that the operational reliability of a heater or a heating system can also be improved with the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary and schematic sequence of a method proposed here.
  • the method is used to adapt the settings of a heater 1 to the properties of an exhaust system 6, in particular an adaptation of the output of a delivery device 2 to the pressure loss 26 caused by the exhaust system 6.
  • the sequence represented by blocks 110, 120, 130, 140 and 150 of steps a), b), c), b) and e) can occur in a regular procedure.
  • the heater 1 can have a combustion air supply 4 to which combustion gas can be added via a gas valve 5 .
  • the emerging Combustion mixture can be fed to a burner 3 arranged in a combustion chamber 8 via a mixture channel 16 in which a conveying device 2 can be arranged.
  • the conveying device 2 can be designed as a blower and the air flow to be conveyed can be controlled via a speed of the blower.
  • Combustion products that arise can be fed from the combustion chamber 8 via an exhaust pipe 9 (arranged inside the heater 1) to an exhaust system 6 .
  • a heat exchanger 20 can be set up to transfer heat generated by the flame of the burner 3 to a heat transfer medium circulated in a heating circuit 28 with a circulation direction 19 by a circulating pump 29 .
  • the heating circuit 28 can include a flow 12 and a return 13, wherein the heating circuit 28 can be closed by a three-way valve 17 via a heat exchanger 11 for hot water preparation, the heat transfer medium in the heating circuit 28 then being transferred from the heat exchanger 20 via the circulation pump 29, the three-way valve 17, can circulate the heat exchanger 11 and back to the heat exchanger 20.
  • the heat exchanger 11 can also include a hot water outlet 15 and a cold water inlet 14 .
  • a temperature sensor 18 for detecting a temperature of the heat transfer medium circulating in the heating circuit 28 can be arranged in the heating circuit 28, for example between the circulation pump 29 and the three-way valve 17.
  • the heater 1 can also have a regulating and control device 7 which is electrically connected to an ionization electrode 10 which can be arranged below the burner 3 to monitor a flame in the combustion chamber 8 .
  • the regulation and control device 7 can be electrically connected to the gas valve 5 , the delivery device 2 , the three-way valve 17 and the temperature sensor 18 .
  • step a the heater 1 is operated, the heating circuit 28 being closed via the heat exchanger 11 for hot water preparation, wherein the heat transfer medium in the heating circuit 28 can then circulate from the heat exchanger 20 via the circulation pump 29, the three-way valve 17, the heat exchanger 11 and back to the heat exchanger 20.
  • a temperature curve 21 of a heat transfer medium circulating in the heating circuit 28 can be detected during the heating of the heat exchanger 11 (and the drinking or process water contained therein).
  • the temperature curve 21 can be recorded as a discrete group of points.
  • FIG 3 shows a diagram as an example and schematically, representing a temperature curve 21 recorded in step b).
  • the diagram can show the relationship between the temperature T recorded by the temperature sensor in the heating circuit (given in °C [degrees Celsius]) and the time (given in s [seconds ]) represent.
  • the slope of the curve depends on the heat transfer from combustion to the heating circuit. This means in particular that a lower gradient indicates a reduced heat transfer, in particular a greater pressure loss over the exhaust path or the exhaust system.
  • a rise 25 of the temperature curve 21 recorded in step b) (block 120) is determined.
  • a linear regression 22 of the temperature curve 21 recorded in step b) can be carried out.
  • An increase 25 in the linear function determined by the linear regression 22 can then be determined.
  • an offset 27 of the conveyor device 2 of the heater 1 is determined.
  • the offset 27 can be determined using a reference relationship between the (determined) offset 27, the (current) output of the conveyor device 2 and the increase 25 in the temperature curve 21 are determined.
  • FIG. 4 shows a first reference relationship 23 between an increase 25 in a temperature curve 21 when the heat exchanger 11 is heated and a pressure drop f (given in Pa [Pascal]).
  • a pressure loss 26 in the exhaust system 6 can be assigned to the increase 25 determined in step c) (block 130) on the basis of the first reference relationship 23 .
  • figure 5 shows a second reference relationship 24 between a pressure drop 26 of the exhaust system 6 and an offset 27 of the output of the delivery device 2 (given rpm [revolutions per minute]).
  • An offset 27 in the output of the conveying device 2 can now be determined on the basis of the determined pressure loss 26 in the exhaust system 6 .
  • step e the heating device 1 can now be operated with an output of the conveyor device 2 that includes the offset 27 determined in step d).
  • a method proposed here can be carried out in particular on the regulation and control unit 7 of the heating device 1 .
  • heaters 1 according to the prior art usually have a regulation and control unit 7, which has an electrical connection to all important sensors of the heater 1, so that all the data necessary for carrying out a method proposed here can be recorded without any problems.
  • the power output can be set as a function of the pressure in the exhaust gas path without an additional sensor.
  • This setting is made using, in particular, the information on the (measured) flow temperature during the heating-up phase of the boiler's hydraulic circuit.
  • the development of the temperature signal over time during the Process provides information about the pressure drop in the exhaust gas path. The greater the length of the flue gas path, the smaller the drop in the temperature signal. When the flue gas pressure drop is high, the heating capacity is reduced, so it takes more time for the water supply temperature to reach a reference value, such as 80°C.
  • a linear regression can be performed over the entire range with the gas valve open and a flame present. Based on this, the drop in exhaust gas pressure can be estimated by determining the slope of the temperature signal over time. Based on this, an offset fan speed can be adjusted to the target fan speed according to the slope/pressure drop calculation. The performance is thus automatically adjusted due to the offset fan speed, regardless of (specifically determined) lengths of the exhaust gas path and/or the (specifically determined) pressure drop therein.
  • first primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. 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.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (1), aufweisend einen Wärmetauscher (11) zur Warmwasserbereitung eingebunden zwischen einen Vorlauf (12) und einen Rücklauf (13) eines Heizkreislaufes (28), vorgeschlagen, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
a) Betreiben des Heizgerätes (1), wobei der Heizkreislauf (28) über den Wärmetauscher (11) zur Warmwasserbereitung geschlossen ist,
b) Erfassen einer Temperaturkurve (21) eines im Heizkreislauf (28) zirkulierenden Wärmeträgermediums während der Erwärmung des Wärmetauschers (11),
c) Bestimmen eines Anstieges (25) der in Schritt a) erfassten Temperaturkurve (21),
d) Ermitteln eines Versatzes (27) der Leistung der Fördereinrichtung (2) unter Einbeziehung des in Schritt c) bestimmten Anstieges (25) und eines gegebenen Referenzzusammenhanges (23, 24),
e) Betreiben des Heizgerätes (1) mit dem in Schritt d) ermittelten Versatz (27) der Leistung der Fördereinrichtung (2).
Die Erfindung dient insbesondere einer automatischen Anpassung der Einstellungen eines Heizgerätes (1) an eine verbundene Abgasanlage (6).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät.
  • Heizgeräte, die durch die Verbrennung eines Brennstoffes Wärme bereitstellen, weisen in der Regel eine Abgasanlage zum Abtransport der Verbrennungsprodukte auf. Die Abgasanlagen können dabei in Abhängigkeit der baulichen Gegebenheiten des Gebäudes unterschiedlichen Längen aufweisen, die mit unterschiedlichen Strömungswiderständen und entsprechend variierenden Druckabfällen bzw. unterschiedlichen Druckverlusten einhergehen. Das Heizgerät sollte im Rahmen einer (Erst-) Installation an die konkrete Abgasanlage angepasst werden. Hierzu kann der Installateur der Heizungsanlage das Heizgerät auf die Länge der Abgasanlage einstellen. Bei der Einstellung wird die Leistung einer Fördereinrichtung des Heizgerätes erhöht, die ein Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsluft einem Brenner des Heizgerätes zuführt. Bei einer manuellen Anpassung durch einen Installateur besteht die Gefahr einer Fehleinstellung und/ oder einer unbeabsichtigten Unterlassung.
  • Bekannt sind auch Möglichkeiten für eine automatisierte Anpassung eines Heizgerätes an eine angeschlossene Abgasanlage. Hierzu kann ein zusätzliche im Heizgerät installierter Sensor, wie ein Drucksensor und/ oder ein Massestromsensor, eingesetzt werden. Nachteilig verursacht der zusätzliche Sensor jedoch Mehraufwand bei der Installation und/ oder Wartung, sowie ggf. zusätzliche Kosten für den Nutzer und/oder ein erhöhtes Risiko für Fehler, Pannen, etc..
  • Nicht zuletzt kann sich durch bei der Verbrennung entstehende Partikel, wie Ruß, eine Abgasanlage zusetzen, wobei sich der durchströmbare Querschnitt der Abgasanlage verringert, und der Strömungswiderstand steigt. Dem kann in Grenzen gleichfalls durch eine Anpassung des Heizgerätes bzw. einer Steigerung der Leistung von dessen Fördereinrichtung begegnet werden.
  • Die DE 10 2020 110 482 A1 beschreibt ein Verfahren zur Anpassung einer Steuerung eines Heizgeräts, wobei das Heizgerät zunächst mit einer bestimmten, initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung (z.B. basierend auf Erfahrungen einer Referenz-Anlage) betrieben, dann eine aktuelle Ist-Heizleistung (z.B. über eine sensorische Energiemessung) ermittelt und dann ggf. der Betrieb zur Erreichung einer Soll-Heizleistung angepasst wird. Dieses Verfahren hat sich bereits gut bewährt, kann aber bei einigen Heizgeräten, die beispielsweise mit sehr komplexen Abgasanlagen ausgestattet sind, nicht ausreichend zuverlässig die aktuelle Ist-Heizleistung ermitteln, was ggf. zu einem erhöhten Regelaufwand führt.
  • In der Praxis führt die Anpassung eines Heizgerätes immer wieder zu Problemen, zum einen durch menschliches Versagen im Rahmen einer manuellen Anpassung und zum anderen, bei einer zumindest teil-automatisierten Durchführung, sind der Aufwand für und die mangelnde Zuverlässigkeit des zusätzlichen Sensors nachteilig.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll eine Anpassung eines Heizgerätes an die Abgasanlage besonders einfach durchführbar sein.
  • Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen und/ oder nur geringe bauliche Veränderungen an einem Heizgerät erfordern und/ oder eine einfache Integration in einen bestehenden Produktionsprozess ermöglichen. Insbesondere soll eine Anpassung an eine Abgasanlage, beispielsweise im Rahmen einer Neuinstallation einer Heizungsanlage ermöglicht werden, ohne Einsatz zusätzlicher Sensorik.
  • 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.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes bei, das einen Brenner und eine Fördereinrichtung, die ein Gemisch von Brennstoff und Verbrennungsluft zum Brenner fördert, sowie einen Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung aufweist, der zwischen einem Vorlauf und einem Rücklauf eines Heizkreislaufes eingebunden bzw. angeordnet ist. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
    1. a) Betreiben des Heizgerätes, wobei der Heizkreislauf über den Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung geschlossen ist,
    2. b) Erfassen einer Temperaturkurve eines im Heizkreislauf zirkulierenden Wärmeträgermediums während der Erwärmung des Wärmetauschers,
    3. c) Bestimmen eines Anstieges der in Schritt b) erfassten Temperaturkurve,
    4. d) Ermitteln eines Versatzes der Leistung der Fördereinrichtung unter Einbeziehung des in Schritt c) bestimmten Anstieges und eines gegebenen Referenzzusammenhanges,
    5. e) Betreiben des Heizgerätes mit dem in Schritt d) ermittelten Versatz der Leistung der Fördereinrichtung.
  • Die Schritte a), b), c), d) und e) werden bei einem regulären Verfahrensablauf in der Regel zumindest einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Dies kann insbesondere nach einer Installation eines Heizgerätes und/ oder einer Abgasanlage erfolgen. Insbesondere ist möglich, die Schritte a) bis e) in regelmäßigen Abständen durchzuführen, beispielsweise bei jedem Start einer Warmwasserbereitung des Heizgerätes. So kann mit einem vorgeschlagenen Verfahren auch eine permanente Überprüfung der Abgasanlage verbunden mit einer Anpassung der Einstellungen des Heizgerätes an ein Zusetzen der Abgasanlage ermöglicht werden.
  • Die Erfindung dient insbesondere einer automatischen Anpassung der Einstellungen bzw. Betriebsweise eines Heizgerätes an eine verbundene Abgasanlage. Das Verfahren kann insbesondere im Anschluss an eine Neuinstallation einer Heizungsanlage oder eine Abgasanlage erfolgen. Zudem kann das Verfahren in regelmäßigen Abständen bei einer bestehenden Heizungsanlage durchgeführt werden, um das Heizgerät auf eine sich zusetzende oder auch eine gereinigte Abgasanlage abzustimmen.
  • Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät und/ oder ein Ölheizgerät. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Heizgerät, welches dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere Brennstoffe wie Erdgas, Wasserstoff und oder Heizöl unter Zufuhr von Verbrennungsluft zu verbrennen, um Heizenergie oder Warmwasser für ein Gebäude bereitzustellen. Beispielsweise kann es sich bei dem Heizgerät um ein sogenanntes Gasbrennwertgerät handeln. Das Heizgerät weist in der Regel zumindest einen Brenner und eine Fördereinrichtung auf, die ein Gemisch von Brennstoff (Gas) und Verbrennungsluft (durch einen Gemischkanal des Heizgerätes) zum Brenner fördert. Häufig wird ein Brenngas (Erdgas, Wasserstoff oder ein Gemisch daraus) über ein Gasventil einem Massestrom Verbrennungsluft zusetzt. Anschließend kann das durch die Verbrennung entstehende Abgas durch ein (internes) Abgasrohr des Heizgerätes zu einer Abgasanlage (eines Gebäudes) geleitet werden.
  • Das Heizgerät kann dazu eingerichtet sein, mit einem Heizkreislauf über einen Vorlauf und einen Rücklauf verbunden zu werden / sein, wobei in dem Heizkreislauf ein Wärmeträgermedium (insbesondere Wasser) von einer Umwälzpumpe umgewälzt werden kann. Über einen Wärmeübertrager, der im Abgasweg dem Brenner nachgeordnet ist, kann Wärme vom Abgasstrom auf das Wärmeträgermedium im Heizkreislauf übertragen und zur Nutzung bereitgestellt werden.
  • Das Heizgerät kann einen Wärmetauscher für eine Warmwasserbereitung aufweisen, der einen Wärmestrom von einem Wärmeträgermedium des Heizkreislaufes auf einen Massestrom Trink- oder Brauchwasser übertragen kann. Gegebenenfalls ist der Wärmetauscher im Heizgerät zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf des Heizkreislaufes angeordnet. Ein Dreiwegeventil kann dazu eingerichtet sein, den Heizkreislauf für eine Warmwasserbereitung über den Wärmetauscher zu schließen oder für einen Heizbetrieb über den Vorlauf und Rücklauf im Heizkreislauf befindliche Verbraucher einzubinden. Die Warmwasserbereitung erfordert in der Regel einen hohen Wärmestrom und daher wird häufig für eine Warmwasserbereitung der Heizkreislauf vollständig über den Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung geleitet.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Temperatur des Wärmeträgermediums im Heizkreislauf während der Erwärmungsphase der Warmwasserbereitung bzw. deren zeitlichen Verlauf zu erfassen und anhand des Temperaturverlaufes einen (aktuellen) Druckverlust der Abgasanlage zu bestimmen. Zum Beispiel kann bei einer (zu) geringeren Geschwindigkeit der Erwärmung des Wärmeträgermediums zu Beginn einer Warmwasserbereitung darauf geschlossen werden, dass ein (zu) hoher Druckverlust der Abgasanlage vorliegt, welcher die effektive Heizleistung des Heizgerätes reduziert.
  • Gemäß Schritt a) erfolgt ein Betreiben des Heizgerätes, wobei der Heizkreislauf über den Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung geschlossen ist. Mit anderen Worten wird der Heizkreislauf über den Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung (erstmalig bzw. neu) geschlossen und das im Wärmeübertrager durch den Brenner erwärmte Wärmeträgermedium beginnt den Wärmetauscher und das in diesem befindliche Trink- oder Brauchwasser zu erwärmen. Insbesondere erfolgt während der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens keine Entnahme von erwärmtem Trink- oder Brauchwasser, so dass durch den Wärmeträger des Heizkreislaufes bei der Durchführung des hier vorgeschlagenen Verfahrens der Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung und eine darin befindliche (definierte) Menge Trink- oder Brauchwasser erwärmt werden kann.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann der Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung während der Durchführung des hier vorgeschlagenen Verfahrens auch von einem Massestrom Trink- oder Brauchwasser durchströmt werden. Um eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten könnte vorteilhaft auch der durchströmende Massestrom, beispielsweise mittels eines Durchflusssensors, erfasst werden.
  • Gemäß Schritt b) kann eine Temperaturkurve eines im Heizkreislauf zirkulierenden Wärmeträgermediums erfasst werden. Die Temperaturkurve (Verlauf der Temperatur über die Zeit) spiegelt die Erwärmung von Wärmetauscher und des enthaltenen Trink- oder Brauchwassers (bzw. des durchströmenden Massestromes trink- oder Brauchwasser) wider. Die Temperaturkurve kann insbesondere durch einen im Heizkreislauf zur Warmwasserbereitung angeordneten Temperatursensor erfolgen. Der Temperatursensor kann beispielsweise ein NTC-Widerstand (auch als Heißleiter oder NTC-Thermistor bezeichnet) sein.
  • Der Temperatursensor kann hierzu beispielsweise im Heizkreislauf dem Wärmeübertrager in Zirkulationsrichtung gesehen nachgeordnet positioniert sein. In vorteilhafter Weise umfasst das Heizgerät bereits einen geeigneten Temperatursensor, so dass keine baulichen Veränderungen für die Durchführung des Schrittes a) notwendig sind.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Temperaturkurve für eine Zeitspanne der Erwärmung von einer Starttemperatur, beispielsweise Raumtemperatur oder ca. 25 °C [Grad Celsius], auf eine Temperatur von mehr als 60 °C [Grad Celsius], 70°C oder 80°C erfasst werden. Die Erfassung der Temperaturkurve kann insbesondere mit einem Zünden bzw. Entstehen der Flamme im Brenner beginnen (wobei das Dreiwegeventil in einer Position Warmwasserbereitung befindlich sein sollte, wodurch das Wärmeträgermedium (vollständig) durch den Wärmetauscher zur Warmwasserbereitstellung zirkulieren kann), da ab diesem Zeitpunkt die Wärmezufuhr der zu erfassenden Erwärmung beginnt.
  • In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass es für eine Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens hilfreich ist, wenn der Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung eine Temperatur unterhalb einer Mindesttemperatur aufweist. Die Mindesttemperatur kann dabei 50°C [Grad Celsius], 40°C oder besser 30°C betragen. So kann bei einem zweimaligen Durchführen des Verfahrens unmittelbar nacheinander bei der zweiten Durchführung häufig nur eine Temperaturkurve für einen kleinen Temperaturbereich der Erwärmung in Schritt b) erfasst werden, da der Wärmetauscher noch nicht ausreichend abgekühlt ist. Diese Temperaturkurve eines kleinen Temperaturbereichs kann eine höhere Fehleranfälligkeit für die Durchführung des Schrittes c) herbeiführen.
  • Gemäß Schritt c) kann nunmehr ein Anstieg der in Schritt b) ermittelten Temperaturkurve ermittelt werden. Da die Erwärmung des Heizkreislaufes zu Beginn einer Warmwasserbereitstellung in Bezug auf die Zeit weitestgehend linear erfolgt, erfolgt gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine lineare Regression des Temperaturverlaufes und eine Bestimmung eines Anstieges der durch die lineare Regression ermittelten Kurve.
  • Gemäß Schritt d) kann ein Versatz der Leistung der Fördereinrichtung (für den gesamten Modulationsbereich des Heizgerätes) unter Einbeziehung des in Schritt c) bestimmten Anstieges und eines gegebenen Zusammenhangs ermittelt werden. Der Versatz der Leistung der Fördereinrichtung bezeichnet hierbei einen Offset der (aktuellen) Leistung der Fördereinrichtung hin zu einer vorbestimmten (Ziel-)Leistung der Fördereinrichtung, welche entsprechend des durch die Abgasanlage bedingten Druckverlust für einen sicheren Betrieb des Heizgerätes, eine Aufrechterhaltung einer erwarteten Wärmeleistung und/oder einer regulären Ausbildung einer Flamme im Brenner hilfreich bzw. erforderlich ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann im Rahmen der Durchführung von Schritt d) zuerst anhand eines ersten Referenzzusammenhangs ein Druckverlust ermittelt werden. Ein Referenzzusammenhang kann eine Abhängigkeit, eine (mathematische) Funktion oder dergleichen sein. Ein Referenzzusammenhang kann durch eine Kurve, Funktion oder anderweitig gegeben sein. Der erste Referenzzusammenhang kann jedem (in Schritt c) ermittelten) Anstieg einen Druckverlust (der Abgasanlage) zuordnen. In Anschluss kann mit dem ermittelten Druckverlust anhand eines zweiten Referenzzusammenhangs ein Versatz der Leistung der Fördereinrichtung bestimmt werden, die dem ermittelten Druckverlust entspricht. Der anhand des zweiten Referenzzusammenhangs zu ermittelnde Versatz der Leistung des Heizgerätes (häufig gegeben als Leistung der Fördereinrichtung (Gebläse) des Heizgerätes) ist ein Betriebsparameter mit dem das Heizgerät an den mit dem ersten Referenzzusammenhang ermittelten Druckverlust anpassbar ist und ein sicherer Betrieb des Heizgerätes gewährleistet ist. Der erste und/ oder zweite Referenzzusammenhang kann anhand von Untersuchungen ermittelt werden und in digitaler Form auf einem Speicher eines, ein hier vorgeschlagenes Verfahren, ausführenden Computers hinterlegt sein. Dabei kann für eine Durchführung des hier vorgeschlagenen Verfahrens auch ein erster und zweiter Referenzzusammenhang zu einem Zusammenhang/ einer Funktion zur Ermittlung eines Versatzes der Leistung des Heizgerätes anhand des in Schritt c) ermittelten Anstieges zusammengefasst werden. Insbesondere können ein oder mehrere Referenzzusammenhänge im Vorfeld im Rahmen von (Labor-)Tests an mindestens einem Referenzheizgerät ermittelt werden, das mit unterschiedlichen Druckverlusten (der Abgasanlage) betrieben wurde. Hierbei können insbesondere Versuche an mehreren Referenzheizgeräten vorgenommen werden und Referenzzusammenhänge durch Mittelwertbildung ermittelt bzw. festgelegt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die Fördereinrichtung ein Gebläse sein. In diesem Fall wird als Leistung der Fördereinrichtung eine Drehzahl des Gebläses betrachtet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann in einem Schritt f) bei einem kritischen (hohen) Druckverlust eine Information als Nachricht versandt und/ oder über ein Netzwerk bereitgestellt werden. Ein kritischer Druckverlust kann in einer besonders langsamen Erwärmung des Wärmeträgermediums zu Beginn einer Warmwasserbereitstellung zum Ausdruck kommen und so durch einen geringen Anstieg der Temperaturkurve zum Ausdruck kommen. Ein hoher Druckverlust kann einen zugesetzten Abgasweg anzeigen und einen sicheren Betrieb des Heizgerätes erschweren. Somit kann vorteilhaft eine Information über einen kritischen Druckverlust als Nachricht beispielsweise über ein Mobilfunknetz oder ein Netzwerk, wie dem Internet, versandt werden oder eine Information hierzu über ein Netzwerk (wie dem Internet) bereitgestellt werden, die dann beispielsweise über ein Computerprogramm (App) eines mobilen Endgerätes abrufbar sein kann. In vorteilhafter Weise könnte so beispielsweise ein Servicebetrieb über den kritischen Druckverlust informiert werden und einen Wartungstermin planen und durchführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle, die einen Computer dazu veranlassen ein hier beschriebenes Verfahren durchzuführen.
  • 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.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, aufweisend ein hier vorgestelltes Regel- und Steuergerät. Bei dem Heizgerät kann es sich insbesondere um ein Gasheizgerät mit einem Gasbrenner und einer Fördereinrichtung, die ein Gemisch aus Verbrennungsgas und Verbrennungsluft zu dem Gasbrenner fördern kann.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Regel- und Steuergerät und dem Heizgerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Hier werden somit ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren und das Heizgerät zumindest dazu bei, eine Installation eines Heizgerätes und/ oder einer Abgasanlage zu vereinfachen und die Anfälligkeit für Fehler zu mindern. Zudem kann vorteilhaft eine sich zusetzende Abgasanlage erkannt werden, so dass auch die Betriebssicherheit eines Heizgerätes oder einer Heizungsanlage mit der Erfindung verbessert werden kann.
  • Zudem kann die Erfindung besonders einfach umgesetzt werden, beispielsweise im Rahmen einer Installation eines Computerprogrammes auf einem Regel- und Steuergerät eines Heizgerätes.
    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:
    ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und
    Fig. 3 bis 5:
    Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Verfahren dient zum Anpassen der Einstellungen eines Heizgerätes 1 an die Eigenschaften einer Abgasanlage 6, insbesondere eine Anpassung der Leistung eine Fördereinrichtung 2 an den durch die Abgasanlage 6 bedingten Druckverlust 26. Die mit den Blöcken 110, 120, 130, 140 und 150 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b), c), b) und e) kann sich bei einem regulären Verfahrensablauf einstellen.
  • Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1, das als Gasheizgerät ausgeführt sein kann. Das Heizgerät 1 kann eine Zuführung Verbrennungsluft 4 aufweisen, der über ein Gasventil 5 Verbrennungsgas zugesetzt werden kann. Das entstehende Verbrennungsgemisch kann über einen Gemischkanal 16, in dem eine Fördereinrichtung 2 angeordnet sein kann, einem in einer Brennkammer 8 angeordneten, Brenner 3 zugeführt werden. Die Fördereinrichtung 2 kann als Gebläse ausgeführt und der zu fördernde Luftstrom über eine Drehzahl des Gebläses steuerbar sein. Entstehende Verbrennungsprodukte können aus der Brennkammer 8 über ein (innerhalb des Heizgerätes 1 angeordnetes) Abgasrohr 9 einer Abgasanlage 6 zugeführt werden.
  • Ein Wärmeübertrager 20 kann dazu eingerichtet sein, durch die Flamme des Brenners 3 entstehende Wärme auf ein in einem Heizkreislauf 28 mit einer Zirkulationsrichtung 19 von einem Umwälzpumpe 29 umgewälztes Wärmeträgermedium zu übertragen. Der Heizkreislauf 28 kann einen Vorlauf 12 und einen Rücklauf 13 umfassen, wobei der Heizkreislauf 28 durch ein Dreiwegeventil 17 über einen Wärmetauscher 11 zur Warmwasserbereitung geschlossen werden kann, wobei das Wärmeträgermedium im Heizkreislauf 28 dann vom Wärmeübertrager 20 über die Umwälzpumpe 29, das Dreiwegeventil 17, den Wärmetauscher 11 und zurück zum Wärmeübertrager 20 zirkulieren kann. Der Wärmetauscher 11 kann zudem einen Warmwasserauslauf 15 und einen Kaltwasserzulauf 14 umfassen. Im Heizkreislauf 28 kann ein Temperatursensor 18 zur Erfassung einer Temperatur des im Heizkreislauf 28 zirkulierenden Wärmeträgermediums angeordnet sein, beispielsweise zwischen Umwälzpumpe 29 und Dreiwegeventil 17.
  • Das Heizgerät 1 kann zudem ein Regel- und Steuergerät 7 aufweisen, das mit einer lonisationselektrode 10 elektrisch verbunden ist, die zur Überwachung einer Flamme in der Brennkammer 8 unterhalb des Brenners 3 angeordnet sein kann. Zudem kann das Regel- und Steuergerät 7 mit dem Gasventil 5, der Fördereinrichtung 2, dem Dreiwegeventil 17 und dem Temperatursensor 18 elektrisch verbunden sein.
  • In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Betreiben des Heizgerätes 1, wobei der Heizkreislauf 28 über den Wärmetauscher 11 zur Warmwasserbereitung geschlossen ist, wobei das Wärmeträgermedium im Heizkreislauf 28 dann vom Wärmeübertrager 20 über die Umwälzpumpe 29, das Dreiwegeventil 17, den Wärmetauscher 11 und zurück zum Wärmeübertrager 20 zirkulieren kann.
  • In Block 120 kann gemäß Schritt b) ein Erfassen einer Temperaturkurve 21 eines im Heizkreislauf 28 zirkulierenden Wärmeträgermediums während der Erwärmung des Wärmetauschers 11 (und des darin enthaltenen Trink- oder Brauchwassers) sein. Die Temperaturkurve 21 kann dabei als diskrete Punkteschar erfasst werden.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch ein Diagramm, darstellend eine in Schritt b) erfasste Temperaturkurve 21. Das Diagramm kann den Zusammenhang zwischen der vom Temperatursensor im Heizkreislauf erfassten Temperatur T (gegeben in °C [Grad Celsius]) und der Zeit (gegeben in s [Sekunden]) darstellen. Die Steigung der Kurve ist abhängig vom Wärmeübergang aus der Verbrennung hin zum Heizkreislauf. Das bedeutet insbesondere, dass eine geringere Steigung auf einen reduzierten Wärmeübergang hinweist, insbesondere auf einen größeren Druckverlust über den Abgasweg bzw. die Abgasanlage.
  • In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Bestimmen eines Anstieges 25 der in Schritt b) (Block 120) erfassten Temperaturkurve 21. Hierzu kann eine lineare Regression 22 der in Schritt b) erfassten Temperaturkurve 21 durchgeführt werden. Im Anschluss kann ein Anstieg 25 der durch die lineare Regression 22 ermittelten linearen Funktion bestimmt werden.
  • In Block 140 erfolgt gemäß Schritt d) ein Ermitteln eines Versatzes 27 der Fördereinrichtung 2 des Heizgerätes 1. Der Versatz 27 kann dabei anhand eines Referenzzusammenhangs zwischen dem (ermittelten) Versatz 27, der (aktuellen) Leistung der Fördereinrichtung 2 und dem Anstieg 25 der Temperaturkurve 21 ermittelt werden.
  • Fig. 4 zeigt einen ersten Referenzzusammenhang 23 zwischen einem Anstieg 25 einer Temperaturkurve 21 bei der Erwärmung des Wärmetauschers 11 und einem Druckabfall f (gegeben in Pa [Pascal]). Anhand des ersten Referenzzusammenhangs 23 kann dem in Schritt c) (Block 130) ermittelten Anstieg 25 ein Druckverlust 26 in der Abgasanlage 6 zugeordnet werden.
  • Fig. 5 zeigt einen zweiten Referenzzusammenhang 24 zwischen einem Druckabfall 26 der Abgasanlage 6 und einem Versatz 27 der Leistung der Fördereinrichtung 2 (gegeben U/min [Umdrehungen pro Minute]). Nunmehr kann anhand des ermittelten Druckverlusts 26 in der Abgasanlage 6 ein Versatz 27 der Leistung der Fördereinrichtung 2 bestimmt werden.
  • In Block 150 kann gemäß Schritt e) nunmehr das Heizgerät 1 mit einer Leistung der Fördereinrichtung 2, die den in Schritt d) ermittelten Versatz 27 einbezieht, betrieben werden.
  • Ein hier vorgeschlagenes Verfahren kann insbesondere auf dem Regel- und Steuergerät 7 des Heizgerätes 1 durchgeführt werden. Vorteilhaft weisen Heizgeräte 1 nach dem Stand der Technik zumeist ein Regel- und Steuergerät 7 auf, welches zu allen wichtigen Sensoren des Heizgerätes 1 eine elektrische Verbindung aufweist, sodass alle für eine Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens notwendigen Daten problemlos erfasst werden können.
  • Damit ist eine neue Methode angegeben, um die Leistungsabgabe der Fördereinrichtung neu zu regeln bzw. anzupassen, ohne einen neuen Sensor in die Funktion bzw. das Heizgerät einzubeziehen, sondern (nur) die vorhandenen Sensoren zu verwenden. Die Leistungsabgabe kann dabei als Funktion des Drucks im Abgasweg eingestellt werden, ohne zusätzlichen Sensor. Diese Einstellung erfolgt unter insbesondere unter Verwendung der Informationen der (gemessenen) Vorlauftemperatur während der Aufheizphase des hydraulischen Kreislaufs des Heizkessels. Die Entwicklung des Temperatursignals über die Zeit während des Prozesses gibt Aufschluss über den Druckabfall in dem Abgasweg. Je größer die Abgasweg-Länge ist, desto geringer ist das Gefälle des Temperatursignals. Wenn der Abgasdruckabfall hoch ist, ist die Heizleistung reduziert, so dass die Wasservorlauftemperatur mehr Zeit benötigt, um einen Referenzwert, wie z.B. 80°C, zu erreichen. Dabei kann eine lineare Regression über den gesamten Bereich bei geöffnetem Gasventil und Vorhandensein einer Flamme ausgeführt werden. Davon ausgehend kann eine Schätzung des Abgasdruckabfalls durch Bestimmung der Steigung des Temperatursignals über die Zeit erfolgen. Aufbauend darauf kann eine Offset-Ventilatordrehzahl auf die Ziel-Ventilatordrehzahl gemäß der Steigungs-/Druckabfall-Berechnung angepasst werden. Die Leistung wird somit aufgrund der versetzten Ventilatordrehzahl automatisch angepasst, unabhängig von (konkret bestimmten) Längen des Abgasweges und/oder des (konkret bestimmten) Druckabfalls darin.
  • 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.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Fördereinrichtung
    3
    Brenner
    4
    Zuführung Verbrennungsluft
    5
    Gasventil
    6
    Abgasanlage
    7
    Regel- und Steuergerät
    8
    Brennkammer
    9
    Abgasrohr
    10
    lonisationselektrode
    11
    Wärmetauscher
    12
    Vorlauf
    13
    Rücklauf
    14
    Kaltwasserzulauf
    15
    Warmwasserauslauf
    16
    Gemischkanal
    17
    Dreiwegeventil
    18
    Temperatursensor
    19
    Zirkulationsrichtung
    20
    Wärmeübertrager
    21
    Temperaturkurve
    22
    lineare Regression
    23
    erster Zusammenhang
    24
    zweiter Zusammenhang
    25
    Anstieg
    26
    Druckverlust
    27
    Versatz
    28
    Heizkreislauf
    29
    Umwälzpumpe

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (1), aufweisend einen Brenner (3) und eine Fördereinrichtung (2), die ein Gemisch von Brennstoff und Verbrennungsluft zum Brenner (3) fördert, sowie einen Wärmetauscher (11) zur Warmwasserbereitung eingebunden zwischen einen Vorlauf (12) und einen Rücklauf (13) eines Heizkreislaufes (28), umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    a) Betreiben des Heizgerätes (1), wobei der Heizkreislauf (28) über den Wärmetauscher (11) zur Warmwasserbereitung geschlossen ist,
    b) Erfassen einer Temperaturkurve (21) eines im Heizkreislauf (28) zirkulierenden Wärmeträgermediums während der Erwärmung des Wärmetauschers (11),
    c) Bestimmen eines Anstieges (25) der in Schritt b) erfassten Temperaturkurve (21),
    d) Ermitteln eines Versatzes (27) der Leistung der Fördereinrichtung (2) unter Einbeziehung des in Schritt c) bestimmten Anstieges (25) und eines gegebenen Referenzzusammenhanges (23, 24),
    e) Betreiben des Heizgerätes (1) mit dem in Schritt d) ermittelten Versatz (27) der Leistung der Fördereinrichtung (2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt c) der Anstieg (25) mittels linearer Regression (22) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt d) der gegebene Referenzzusammenhang (23, 24) in einem ersten Referenzzusammenhang (23) mit der anhand des Anstieges (25) ein Druckverlust (26) ermittelt wird und anhand des Druckverlusts (26) anhand eines zweiten Referenzzusammenhangs (24) ein Versatz (27) der Leistung der Fördereinrichtung (2) bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fördereinrichtung (2) ein Gebläse ist und als deren Leistung eine Drehzahl des Gebläses betrachtet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Schritt f) bei einem kritischen Druckverlust (26) eine Information als Nachricht versendet und/oder über ein Netzwerk bereitgestellt wird.
  6. Computerprogramm, umfassend Befehle, die einen Computer dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen.
  7. Regel- und Steuergerät (7) eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  8. Heizgerät (1), aufweisend ein Regel- und Steuergerät (7) nach Anspruch 7.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5997278A (en) * 1995-02-16 1999-12-07 Bg Plc Apparatus for providing an air/fuel mixture to a fully premixed burner
EP3081861A1 (de) * 2015-04-15 2016-10-19 Robert Bosch Gmbh Brennervorrichtung mit blockadedetektion
DE102020110482A1 (de) 2020-04-17 2021-10-21 Vaillant Gmbh Verfahren zur Anpassung einer Steuerung eines Heizgeräts

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT412902B (de) 2003-09-23 2005-08-25 Vaillant Gmbh Verfahren zur anpassung der geräteheizleistung eines gebläseunterstützten heizgerätes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5997278A (en) * 1995-02-16 1999-12-07 Bg Plc Apparatus for providing an air/fuel mixture to a fully premixed burner
EP3081861A1 (de) * 2015-04-15 2016-10-19 Robert Bosch Gmbh Brennervorrichtung mit blockadedetektion
DE102020110482A1 (de) 2020-04-17 2021-10-21 Vaillant Gmbh Verfahren zur Anpassung einer Steuerung eines Heizgeräts

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