EP4303489A1 - Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung einer zweigeteilten gaszuführung - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung einer zweigeteilten gaszuführung Download PDF

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Publication number
EP4303489A1
EP4303489A1 EP23182633.0A EP23182633A EP4303489A1 EP 4303489 A1 EP4303489 A1 EP 4303489A1 EP 23182633 A EP23182633 A EP 23182633A EP 4303489 A1 EP4303489 A1 EP 4303489A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heater
additional channel
burner
additional
channel
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP23182633.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Demandewicz
Andreas Reinert
Klaus Richter
Christian Schwarz
Jan Jansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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 EP4303489A1 publication Critical patent/EP4303489A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • 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
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/02—Starting or ignition cycles

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a heater, a computer program, a control and control device, a heater and the use of a two-part gas supply.
  • the starting process in particular can trigger critical conditions.
  • critical conditions can be a hard ignition, a deflagration or a flashback. This can include flame spreading during a starting or ignition process from the burner into a supply of the mixture of fuel gas and combustion air, which can lead to damage to the heater.
  • critical conditions become even more likely due to hydrogen's significantly higher flame speed.
  • a fuel gas mass flow is added corresponding to a negative pressure generated by the volume flow of the sucked-in combustion air in a throttle point, usually a Venturi nozzle.
  • the mixture is therefore preset before it is fed to the burner. Especially during a starting process, deviations in the quality of the fuel gas or other circumstances can lead to critical conditions.
  • the EP 3 992 529 A1 It is proposed to use a pilot flame with its own fuel supply to ignite a main burner, the function of which can be monitored by means of a sensor and which is also arranged in such a way that the pilot flame cannot go out due to air escaping from the main burner.
  • a pilot flame with its own fuel supply to ignite a main burner, the function of which can be monitored by means of a sensor and which is also arranged in such a way that the pilot flame cannot go out due to air escaping from the main burner.
  • a design involves a lot of effort.
  • DE 10 2019 121 973 A1 proposed to arrange a catalyst material in the heater, in particular the gas-air mixture stream. Due to its properties, the catalyst material can generate the necessary activation energy to start combustion without additional thermal energy, such as an ignition spark or a pilot flame. This solution also involves a lot of effort and costs.
  • the DE 199 06 583 A1 discloses a method and a device for operating an atmospheric gas burner, in which a plurality of gas nozzles are divided into at least two groups for a main gas stream and a secondary gas stream.
  • the secondary gas stream can be released with a time delay compared to the main gas stream, which means the burner start can be optimized.
  • this concept is not applicable to a premixing burner.
  • the object of the invention to propose a method for starting or operating a heater, a computer program, a control and control device, a heater and a use that at least partially overcome the described problems of the prior art.
  • the invention is intended to enable safe ignition of a heater, in particular a hydrogen-operated heater with a pneumatic gas-air combination.
  • the method should be suitable for being carried out at least partially automatically and require as few structural changes as possible compared to a heater according to the prior art.
  • a method for starting or (later) operating a heater with a pneumatic gas-air combination contributes to this, the heater having at least one conveying device which supplies a mixture of combustion air and fuel to a burner, and a (at least) two-part gas supply with a main channel and an additional channel, the additional channel being closed during an ignition process of the heater.
  • the method serves to permanently safely start a heater, in particular with a pneumatically provided combustion mixture and a fuel gas containing hydrogen, whereby the hydrogen content can be over 80% or in particular 90% [percent].
  • the heater can include at least one heat generator, in particular a gas condensing boiler, which releases heat energy by burning a fuel and can transfer it to a heating circuit via at least one heat exchanger, whereby consumers of the heating circuit can be connected to the heater via a heating flow and a heating return.
  • the exhaust gases produced during combustion can be fed to an exhaust system via an exhaust duct of the heater.
  • a circulation pump can be set up in the heating circuit to circulate a heat transfer medium (heating water), with heat transfer medium heated via a heating flow being supplied to consumers, such as convectors or surface heaters, and being returned to the heat generator or the at least one heat exchanger via a heating return.
  • the heater has a conveyor device, in particular a fan, which can supply a mixture of combustion air and fuel (in particular hydrogen or a hydrogen-containing fuel gas) to a burner of the heater.
  • the heater forms a pneumatic gas-air combination, in which a fuel gas mass flow provided via a gas supply is added to a combustion air mass flow, in particular in accordance with a negative pressure (control pressure) of a throttle point, such as a Venturi nozzle, so that a predefined (predetermined) combustion air ratio ( Air ratio, lambda).
  • This predefined combustion air ratio can, for example, have been set by a specialist when installing the heater using an adjustment option on the gas control valve.
  • the heater has a (at least two-part) gas supply, which has a main channel and (at least) one additional channel.
  • the gas supply of the heater can comprise an at least divided area, with fuel gas being able to flow through both the main channel and the additional channel (if both are open).
  • the main channel and the additional channel can therefore be understood as parallel and/or separate channels of the gas supply.
  • the gas supply it is possible for the gas supply to have a branch off of the additional channel and subsequently a merging into a (common) flow path, i.e. in particular in the manner of a ( local) bypass.
  • the channels can be designed using separate pipe sections.
  • the channels can be in the divided or separate section without a common one wall.
  • the heater can also have flame monitoring.
  • An ionization electrode is often used for this purpose, which can use an ionization current from the flame to detect it.
  • this principle cannot be used robustly with a hydrogen flame because significantly fewer free charge carriers are produced during the combustion of hydrogen.
  • Other methods are therefore often used in hydrogen-operated heaters, such as detecting the electromagnetic radiation emitted by the flame, in particular IR (infrared) and/or UV (ultraviolet) radiation, or detecting the flame temperature.
  • the additional channel can be designed to be closable, so that when the heater is started, an increase in the air ratio (i.e. a smaller proportion of fuel gas in the combustion mixture) compared to the air ratio specified for normal heating operation can be achieved by closing the additional channel.
  • an increase in the air ratio i.e. a smaller proportion of fuel gas in the combustion mixture
  • the additional channel By closing the additional channel, the flow cross section available for the gas flow in the gas supply are reduced and, at the same time, the fuel gas mass flow flowing through the gas supply.
  • critical states of the heater during the starting process can be largely avoided by temporarily increasing the air ratio.
  • the additional channel can be closed by means of a valve.
  • the valve can be opened and closed in a motor and electrically controlled manner by a coil drive or a stepper motor (“stepper motor”).
  • the ratio of the flow cross section of the main channel to the flow cross section of the additional channel can be in a range from 1 to 3, in particular between 1.5 and 2.5.
  • the additional channel can be opened as part of a starting process of the heater if a flame monitor of the heater detects a flame. Detecting a flame can signal successful ignition and thus the end of a starting or ignition process.
  • the additional channel By opening the additional channel, the entire intended flow cross section of the gas supply is now available and the supplied fuel gas mass flow can increase, so that the burner of the heater can now be supplied with a combustion mixture with a predefined (normal) air ratio that corresponds to normal heating operation.
  • a blockage of a device for closing and opening the additional channel could lead to the above-mentioned critical conditions during a starting process. Therefore, a possibility of checking the function of the device for closing and opening the additional channel appears desirable. This can be done by recording and evaluating at least one parameter from the group mentioned above. Detecting a blocked additional channel using the parameters mentioned is explained below.
  • An opening/closing of the additional channel can be detected based on a speed or a control signal of a conveyor device of the heater.
  • the control signal of the conveyor device can in particular be a pulse width modulated (PWM) signal, by means of which the conveyor device (often designed as a fan) can be regulated.
  • PWM pulse width modulated
  • An opening of the additional channel can be recognized by an increase in the speed of a conveyor device designed as a fan, since the additional proportion of hydrogen that can flow through the additional channel reduces the mixture density and the conveyor device requires less power. If the speed is controlled to a constant value, a decrease in the PWM signal could be observed. If the device for opening and/or closing the additional channel is blocked, no change in the speed of the conveyor device or the PWM signal would be detected.
  • a closing process of the additional channel can be detected by a reverse reaction of the speed or PWM signal. It can be advantageous to detect an opening/ Closing of the additional channel can be carried out based on a speed of the conveyor or a control signal with the burner switched off or on, with both the error state "additional channel does not open” and the error state "additional channel was not closed” by detecting and evaluating a speed or a control signal of the Conveyor device can be determined. In this way, a check of the opening and closing function of the additional channel can be carried out before the heater is started up or even during heating operation.
  • the signal which allows a conclusion to be drawn about the flow rate of combustion air, can in particular be provided by a flow sensor (air mass flow sensor) or differential pressure sensor arranged in the combustion air supply.
  • An opening of the additional channel could be detected if the air mass flow decreases during the opening process. A reason for this could be seen in the constant delivery rate of the conveyor device in conjunction with the volume flow of fuel gas supplied from the additional channel and to be conveyed in addition.
  • This option can also advantageously be carried out with the burner switched on or off and is suitable for detecting an opening or closing process.
  • a flame signal on a burner of the heater can, for example, be a temperature signal from a flame temperature sensor, a signal from a flame monitoring system using ionization current measurement or a signal from an optical sensor, for example a sensor for UV (ultraviolet) radiation.
  • an increase in the performance of the heater and an associated change in the flame signal would be observed, for example an increase in the flame temperature, the ionization current or the UV radiation of the flame.
  • This parameter is also suitable for detecting an opening and a closing process of the additional channel.
  • a flow temperature and a return temperature of a heating circuit connected to the heater can (with a constant mass flow in the heating circuit) be a measure of the performance of the burner and thus an opening/closing of the additional channel and an associated change in the performance of the burner can be based on the temperature spread between Forward and reverse can be recognized.
  • This parameter is also suitable for detecting an opening and a closing process of the additional channel.
  • information about a detected error when opening or closing the additional channel can be displayed via a display device and/or a network, in particular the Internet, can be made available for retrieval and/or sent as a message.
  • the information can be made available for retrieval on an appliance interface of the heater or on a network storage (cloud).
  • information about an error when opening and/or closing the additional channel can be transmitted to a user/operator of the heater and/or a specialist company via a message and the specialist company can plan and carry out an appointment for maintenance and/or repairs accordingly.
  • a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here.
  • the computer program can in particular close the additional channel before starting or igniting the heater, open the additional channel when a flame from the burner is detected, and/or check the function or detect an error when opening and closing the additional channel and be carried out on a control unit of the heater.
  • a machine-readable storage medium on which the computer program is stored is also proposed.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a regulating and control device for a heater with a pneumatic gas-air combination is also proposed, set up to carry out a method proposed here.
  • the control and control device can, for example, have and/or have a processor.
  • the processor can, for example, execute the method stored in a memory (of the control device).
  • the regulating and control device can in particular be electrically connected to an additional valve, a flame monitor, a temperature sensor for a flow and return temperature of a heating circuit connected to the heater, a conveying device or a control device thereof and/or a flow sensor or a differential pressure sensor in the air supply be.
  • a heater with a pneumatic gas-air combination having a regulating and control device proposed here.
  • the heater can be a gas heater, in particular a hydrogen-powered gas heater.
  • the gas heater can have a burner and a conveyor device with which a mixture of combustion gas (hydrogen) and combustion air can be supplied to the burner.
  • the heater can in particular have a control of the mixture composition of fuel gas and combustion air (combustion air ratio) taking into account a signal from a flame temperature sensor.
  • the heater can comprise a divided gas supply with at least one main channel and an additional channel, an additional valve, set up to open and close the same, being able to be arranged in the additional channel.
  • a method for starting or operating a heater, a computer program, a control and control device, a heater and a use are specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method for starting/operating a heater, the computer program, the control and control device, the heater and the use at least contribute to enabling safe ignition of a heater, in particular in the case of a hydrogen-powered heater.
  • a method proposed here can be carried out in a completely computer-implemented manner and therefore does not require any structural changes to a heater.
  • Fig. 1 shows an example and schematic of a heater 1 proposed here.
  • This can include a burner 3 arranged in a combustion chamber 8.
  • Combustion air can be sucked in by a conveyor device 2, in particular designed as a fan, via a combustion air supply 4, in which an air mass flow sensor 12 can be arranged.
  • the conveyor 2 can be connected to a control 22, which can regulate a speed n of the conveyor by means of a pulse width modulated (PWM) signal.
  • a safety valve 5 can supply fuel gas to a gas control valve 24, the gas control valve 24 being able to add combustion air fuel gas to the sucked-in air mass flow in accordance with a control pressure of a throttle point in the supply of combustion air 4, often designed as a Venturi nozzle.
  • the generated mixture of fuel gas and combustion air can flow to the burner 3 via a mixture channel 22.
  • the heater 1 proposed here can be set up in particular to burn hydrogen.
  • a heat exchanger 23 arranged in the exhaust gas path of the burner 3 can transfer heat generated during combustion in the combustion chamber 8 to a heat transfer medium circulating in a heating circuit 18.
  • a heating circuit flow temperature sensor 6, a heating circuit return temperature sensor 11 and a flow sensor 9 can be arranged on the heating circuit 18.
  • Combustion products resulting from combustion can be fed to an exhaust system 20 via an exhaust pipe 10 of the heater 1.
  • a flame temperature sensor 16 and a flame monitoring sensor 15 can be present on the burner 3.
  • the sensor for flame monitoring 15 can in particular be a sensor for UV and/or IR radiation or an ionization electrode.
  • the gas supply can be branched into a main channel 14 and an additional channel 17 in a divided area.
  • An additional valve 13 can be arranged in the additional channel and is designed to open or close the additional channel 13.
  • the additional valve 13 can include a motor drive and opening or closing of the additional valve 13 can be controlled electrically.
  • a control and control device 7 can be set up to regulate the heater 1. For this purpose, this can be done, for example, with the control 22 of the conveyor device 2, the safety valve 5, the heating circuit flow temperature sensor 6, the heating circuit return temperature sensor 11, the flow sensor 9 in the heating circuit 18, the air mass flow sensor 12 in the air supply 4, flame temperature sensor 16, the flame monitoring sensor 15, be electrically connected to the additional valve 13.
  • Fig. 2 shows a diagram in which the abscissa axis represents the time t and the ordinate axis represents the speed n of the conveyor 2.
  • the additional valve and thus the additional channel 17 can be closed to start up the heater 1 or to ignite the burner 3, with the resulting reduced flow cross section of the gas supply 8 resulting in a reduced flow of fuel gas to be supplied to the air mass flow of combustion air can cause, accompanied by an increase in the air ratio of the mixture to be supplied to the burner 3.
  • Burner 3 can now be started by an ignition device (not shown here).
  • the additional valve 13 can be opened by the control and control device 7, whereby the heating device can switch to normal heating operation with a predetermined air ratio.
  • Fig. 3 shows a diagram in which the abscissa axis represents the time t and the ordinate axis represents a pulse width modulated (PWM) signal from the control system 22 of the conveyor device 2.
  • PWM pulse width modulated
  • the PWM signal can be given as a percentage of a nominal power of the conveyor 2.
  • Fig. 4 shows a diagram in which the abscissa axis represents the time t and the ordinate axis represents an air mass flow in the combustion air supply 4 determined by means of the air mass flow sensor 12.
  • the control and control device 7 can check the function of the additional valve 13.
  • the conveyor device 2 can be moved to a starting speed 25, as shown by a first speed curve 26, a first PWM signal curve 29 and a first air mass flow curve 32.
  • the starting speed 2 can be reached at a time 19 at which the control and control device 7 activates and opens the additional valve 13.
  • a second speed curve 27, a second PWM signal curve 30 and a second air mass flow curve 34 show the curve to be expected after opening the additional valve 13 and thus the additional channel 17 at time 19.
  • Opening the additional valve 13 and the resulting increased fuel gas flow causes a change in the mixture density combined with a lower power requirement of the conveyor 2, as a result of which its speed n increases in the second speed curve 27 after time 19.
  • the speed control lowers the PWM signal in accordance with the second course of the PWM signal 30 in order to reduce the speed n to the starting speed 25.
  • air mass flow ⁇ decreases, since due to the constant mixture flow conveyed, an increased fuel gas flow causes a reduction in the air mass flow m in the combustion air supply.
  • a third speed curve 28, a third PWM signal curve 31 and a third air mass flow curve 33 show parameter curves which can indicate non-opening of the additional valve 13 and thus of the additional channel 17.
  • first primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or order of these objects, sizes or prescribe processes to each other. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it will be obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. To the extent that a component can occur multiple 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

Vorgeschlagen wird ein Heizgerät (1) mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund, umfassend eine geteilte Gaszuführung mit zumindest einem Hauptkanal (14) und einem Zusatzkanal (17), sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb, wobei während eines Zündvorganges des Heizgerätes (1) der Zusatzkanal (17) geschlossen wird. So kann eine Erhöhung der Luftzahl des Verbrennungsgemisches und damit eine erhöhte Sicherheit bei einem Zündvorgang erreicht werden. Zusätzlich kann im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens ein Schließen und/ oder Öffnen des Zusatzkanals (17) erkannt/ geprüft werden, durch ein Erfassen und Auswerten mindestens eines Parameters der folgenden Gruppe, während eines Öffnen- und / oder Schließvorganges des Zusatzkanals (17): eine Drehzahl n oder ein Steuersignal einer Fördereinrichtung des Heizgerätes; ein Signal, das einen Rückschluss auf eine Durchflussmenge Verbrennungsluft zulässt; ein Flammensignal an einem Brenner (3) des Heizgerätes (1); eine Vorlauftemperatur und eine Rücklauftemperatur eines mit dem Heizgerät (1) verbundenen Heizkreises (18).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und eine Verwendung einer zweigeteilten Gaszuführung.
  • Bei einem Betrieb eines Gasbrenners kann insbesondere der Startvorgang kritische Zustände auslösen. Beispiele für derartige kritische Zustände können eine harte Zündung, eine Verpuffung oder ein Flammenrückschlag sein. Dies kann eine Flammenausbreitung während eines Start- bzw. Zündvorganges vom Brenner in eine Zuführung des Gemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft umfassen, die zu Schäden am Heizgerät führen kann. Bei der Verwendung von Wasserstoff als Brenngas werden derartige kritische Zustände aufgrund einer deutlich höheren Flammgeschwindigkeit von Wasserstoff sogar wahrscheinlicher.
  • Bei Heizgeräten mit einer pneumatischen Gemischzusammensetzung wird ein Brenngas-Massenstrom entsprechend einem vom Volumenstrom der angesaugten Verbrennungsluft in einer Drosselstelle, zumeist einer Venturidüse, erzeugten Unterdruck, beigefügt. Somit wird ein Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft mit einer (festen bzw. vorgegebenen) Luftzahl, auch als Verbrennungsluftverhältnis oder Lambda bezeichnet, bereitgestellt. Das Gemisch wird also vor der Zuführung zum Brenner voreingestellt. Insbesondere bei einem Startvorgang können Abweichungen in der Qualität des Brenngases oder auch andere Umstände zu kritischen Zuständen führen.
  • Zur Vermeidung derartiger kritischer Zustände wird in der EP 3 992 529 A1 vorgehschlagen, eine Pilotflamme mit einer eigenen Brennstoff-Versorgung zum Zünden eines Haupt-Brenners einzusetzen, dessen Funktion mittels eines Sensors überwacht werden kann und der zudem derart angeordnet ist, dass ein Erlöschen der Pilotflamme durch am Hauptbrenner austretende Luft nicht auftreten kann. Eine derartige Ausgestaltung ist jedoch mit hohem Aufwand verbunden.
  • Um ein sichereres Zünden eines Heizgerätes zu ermöglichen, wird in der DE 10 2019 121 973 A1 vorgeschlagen, ein Katalysatormaterial im Heizgerät, insbesondere dem Gas-Luft-Gemischstrom, anzuordnen. Das Katalysatormaterial kann dabei aufgrund seiner Eigenschaften die notwendige Aktivierungsenergie zum Starten der Verbrennung ohne zusätzliche thermische Energie, wie einem Zündfunken oder einer Pilotflamme, aufbringen. Auch diese Lösung ist mit hohem Aufwand und Kosten verbunden.
  • Die DE 199 06 583 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines atmosphärischen Gasbrenners, bei dem mehrere Gasdüsen, die in mindestens zwei Gruppen für einen Hauptgasstrom und einen Nebengasstrom aufgeteilt sind. Bei einem Brennerstart kann der Nebengasstrom zeitlich verzögert zu dem Hauptgasstrom freigegeben werden, wodurch der Brennerstart optimiert werden kann. Dieses Konzept ist jedoch auf einen vormischenden Brenner nicht anwendbar.
  • Ein ähnliches Verfahren zur Regelung eines Primärluftanteils eines atmosphärischen Brenners wird in der DE 196 29 966 A1 beschrieben. Auch hier wird vorgeschlagen, zwei voneinander strömungstechnisch getrennte Kammern, die jeweils eine Gasaustrittsöffnung aufweisen, die in einen Mischraum des Brenners münden. Auch dieses Verfahren ist bei einem vormischenden Brenner nicht anwendbar.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Starten bzw. Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät sowie eine Verwendung vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll die Erfindung ein sicheres Zünden eines Heizgerätes ermöglichen, insbesondere eines mit Wasserstoff betriebenen Heizgerätes mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund.
  • Zudem soll das Verfahren dazu geeignet sein, zumindest teilweise, automatisiert durchgeführt zu werden und möglichst geringe bauliche Veränderungen gegenüber einem Heizgerät nach dem Stand der Technik erfordern.
  • 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 Starten bzw. (späteren) Betreiben eines Heizgerätes mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund bei, wobei das Heizgerät zumindest eine Fördereinrichtung, die ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff einem Brenner zuführt, und eine (mindestens) zweigeteilte Gaszuführung mit einem Hauptkanal und einem Zusatzkanal aufweist, wobei während eines Zündvorganges des Heizgerätes der Zusatzkanal geschlossen ist.
  • Das Verfahren dient einem dauerhaft sicheren Starten eines Heizgerätes, insbesondere mit einem pneumatischen bereitgestellten Verbrennungsgemisch und einem Wasserstoff enthaltenden Brenngas, wobei der Wasserstoffgehalt über 80 % oder insbesondere 90 % [Prozent] liegen kann.
  • Das Heizgerät kann zumindest einen Wärmeerzeuger, insbesondere einen Gas-Brennwertkessel, umfassen, der durch Verbrennung eines Brennstoffes Wärmeenergie freisetzt und über mindestens einen Wärmetauscher auf einen Heizkreises übertragen kann, wobei Verbraucher des Heizkreises über einen Heizungsvorlauf und einen Heizungsrücklauf an das Heizgerät anschließbar sind. Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase können über einem Abgaskanal des Heizgerätes einer Abgasanlage zugeführt werden. Im Heizgerät kann im Heizkreislauf eine Umwälzpumpe dazu eingerichtet sein, ein Wärmeträgermedium (Heizungswasser) umzuwälzen, wobei über einen Heizungsvorlauf erwärmtes Wärmeträgermedium Verbrauchern, wie Konvektoren oder Flächenheizungen, zugeführt und über einen Heizungsrücklauf zum Wärmeerzeuger bzw. dem mindestens einen Wärmetauscher rückgeführt werden kann.
  • Hierzu hat das Heizgerät eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Gebläse, die ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff (insbesondere Wasserstoff oder ein wasserstoffhaltiges Brenngas) einem Brenner des Heizgerätes zuführen kann. Das Heizgerät bildet einen pneumatischen Gas-Luftverbund, bei dem einem Verbrennungsluft-Massenstrom insbesondere entsprechend einem Unterdruck (Steuerdruck) einer Drosselstelle, wie einer Venturidüse, ein über eine Gaszuführung bereitgestellter Brenngas-Massenstrom zugesetzt wird, so dass sich ein vordefiniertes (vorgegebenes) Verbrennungsluftverhältnis (Luftzahl, Lambda) einstellen kann. Dieses vordefinierte Verbrennungsluftverhältnis kann beispielsweise durch eine Fachkraft bei der Installation des Heizgerätes über eine Einstellmöglichkeit am Gasregelventil eingestellt worden sein.
  • Das Heizgerät hat eine (mindestens zweigeteilte Gaszuführung, die einen Hauptkanal und (wenigstens) einen Zusatzkanal aufweist. Mit anderen Worten kann die Gaszuführung des Heizgerätes einen zumindest geteilten Bereich umfassen, wobei Brenngas sowohl den Hauptkanal als auch den Zusatzkanal durchströmen kann (sofern beide geöffnet sind). Hauptkanal und Zusatzkanal können somit als parallel geführte und/oder getrennte Kanäle der Gaszuführung verstanden werden. Es ist möglich, dass die Gaszuführung hierfür eine Abzweigung des Zusatzkanals und nachfolgend eine Zusammenführung zu einem (gemeinsamen) Strömungsweg aufweist, also insbesondere nach Art eines (lokalen) Bypass. Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass auch eine Teilung der Gaszuführung in mehr als zwei (parallele) Kanäle denkbar ist. Die Kanäle können mittels separater Rohrabschnitte ausgeführt sein. Die Kanäle können in dem geteilten bzw. getrennten Abschnitt ohne eine gemeinsame Wand ausgeführt sein.
  • Zudem kann das Heizgerät eine Flammenüberwachung aufweisen. Häufig kommt hierzu eine lonisationselektrode zum Einsatz, die einen lonisationsstrom der Flamme zum Feststellen derselben nutzen kann. Dieses Prinzip ist jedoch bei einer Wasserstoffflamme, nicht robust einsetzbar, weil bei der Verbrennung von Wasserstoff erheblich weniger freie Ladungsträger entstehen. Häufig kommen daher bei mit Wasserstoff betriebenen Heizgeräten andere Verfahren, wie beispielsweise ein Erfassen der von der Flamme emittierten elektromagnetischen Strahlung, insbesondere IR- (Infrarot-) und/ oder UV- (Ultraviolett-) Strahlung oder ein Erfassen der Flammentemperatur zum Einsatz.
  • Dabei kann der Zusatzkanal schließbar ausgeführt sein, so dass für einen Startvorgang des Heizgerätes eine Vergrößerung der Luftzahl (also einen geringeren Anteil Brenngas im Verbrennungsgemisch) gegenüber der für einen normalen Heizbetrieb vorgegebenen Luftzahl durch ein Schließen des Zusatzkanals bewirkt werden kann. Durch das Schließen des Zusatzkanals kann der für die Gasströmung in der Gaszuführung vorhandene Strömungsquerschnitt verringert werden und einhergehend der die Gaszuführung durchströmende Brenngas-Massenstrom. Vorteilhaft können so, insbesondere bei einem Heizgerät mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund, durch eine temporäre Vergrößerung der Luftzahl kritische Zustände des Heizgerätes beim Startvorgang weitestgehend vermieden werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann der Zusatzkanal mittels eines Ventils schließbar sein.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann das Ventil durch einen Spulantrieb oder einen Schrittmotor ("Steppermotor") motorisch und elektrisch angesteuert geöffnet und geschlossen werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann das Verhältnis des Strömungsquerschnittes des Hauptkanals zum Strömungsquerschnitt des Zusatzkanals in einem Bereich von 1 bis 3, insbesondere zwischen 1, 5 und 2,5 liegen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann im Rahmen eines Startvorganges des Heizgerätes der Zusatzkanal geöffnet werden, wenn eine Flammenüberwachung des Heizgerätes eine Flamme erkennt. Das Erkennen einer Flamme kann eine erfolgreiche Zündung signalisieren und damit ein Ende eines Start- bzw. Zündvorganges. Durch ein Öffnen des Zusatzkanals steht nunmehr der gesamte vorgesehene Strömungsquerschnitt der Gaszuführung zur Verfügung und der zugeführte Brenngas-Massenstrom kann sich erhöhen, so dass dem Brenner des Heizgerätes nunmehr ein Verbrennungsgemisch mit vordefinierter (normaler) Luftzahl zugeführt werden kann, dass einem normalen Heizbetrieb entspricht.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann ein Schließen und/ oder Öffnen des Zusatzkanals erkannt/ geprüft wird durch ein Erfassen und Auswerten mindestens eines Parameters der folgenden Gruppe, während eines Öffnungs- und / oder Schließvorganges des Zusatzkanals:
    • eine Drehzahl oder ein Steuersignal einer Fördereinrichtung des Heizgerätes,
    • ein Signal, das einen Rückschluss auf eine Durchflussmenge Verbrennungsluft zulässt,
    • ein Flammensignal an einem Brenner des Heizgerätes,
    • eine Vorlauftemperatur und eine Rücklauftemperatur eines mit dem Heizgerät verbundenen Heizkreises. Mit anderen Worten kann durch ein Erfassen bzw. Auswerten eines aufgeführten Parameters ein Öffnungs- und/ oder Schließvorgang des Zusatzkanals festgestellt werden und damit eine ordnungsgemäße Funktion.
  • So könnten eine Blockade einer Einrichtung zum Schließen und Öffnen des Zusatzkanals zu oben genannten kritischen Zuständen während eines Startvorganges führen. Daher erscheint eine Möglichkeit zur Überprüfung der Funktion der Einrichtung zum Schließen und Öffnen des Zusatzkanals wünschenswert. Dies kann anhand eines Erfassens und Auswertens mindestens eines Parameters oben genannter Gruppe erfolgen. Nachfolgend wird eine Erkennung eines blockierten Zusatzkanals mittels der genannten Parameter erläutert.
  • Anhand einer Drehzahl oder eines Steuersignals einer Fördereinrichtung des Heizgerätes kann ein Öffnen/ Schließen des Zusatzkanals erkannt werden. Das Steuersignal der Fördereinrichtung kann dabei insbesondere ein pulsweitenmoduliertes (PWM-)Signal sein, mittels dem die Fördereinrichtung (häufig als Gebläse ausgebildet) geregelt werden kann. Ein Öffnen des Zusatzkanals kann dabei durch ein Ansteigen der Drehzahl einer als Gebläse ausgebildeten Fördereinrichtung erkannt werden, da durch den zusätzlichen Anteil Wasserstoff, der durch den Zusatzkanal strömen kann, sich die Gemischdichte reduziert und die Fördereinrichtung weniger Leistung benötigt. Bei einer Regelung der Drehzahl auf einen konstanten Wert könnte entsprechend ein Absinken des PWM-Signals beobachtet werden. Bei einer blockierten Einrichtung zum Öffnen und/ oder Schließen des Zusatzkanals wäre entsprechend keine Änderung der Drehzahl der Fördereinrichtung bzw. des PWM-Signals festzustellen. Ein Schließvorgang des Zusatzkanals kann durch eine umgekehrte Reaktion von Drehzahl oder PWM-Signal detektiert werden. Vorteilhaft kann ein Erkennen eines Öffnens/ Schließens des Zusatzkanals anhand einer Drehzahl der Fördereinrichtung bzw. eines Steuersignals bei ausgeschaltetem oder eingeschaltetem Brenner durchgeführt werden, wobei sowohl der Fehlerzustand "Zusatzkanal öffnet nicht" als auch der Fehlerzustand "Zusatzkanal war nicht geschlossen" durch ein Erfassen und Auswerten einer Drehzahl oder eines Steuersignals der Fördereinrichtung feststellbar sind. So kann eine Überprüfung der Funktion des Öffnens und Schließens des Zusatzkanals im Vorfeld einer Inbetriebnahme des Heizgerätes oder auch während des Heizbetriebes durchgeführt werden.
  • Das Signal, das einen Rückschluss auf eine Durchflussmenge Verbrennungsluft zulässt, kann insbesondere ein in der Zuführung Verbrennungsluft angeordneter Durchflusssensor (Luftmassestromsensor) oder Differenzdrucksensor bereitstellen. Ein Öffnen des Zusatzkanals könnte erkannt werden, wenn der Luftmassestrom während des Öffnungsvorganges abnimmt. Eine Begründung hierfür könnte in der konstanten Fördermenge der Fördereinrichtung in Verbindung mit des aus dem Zusatzkanal zugeführten und zusätzlich zu fördernden Volumenstromes Brenngas gesehen werden. Auch diese Möglichkeit ist vorteilhaft bei ein- oder ausgeschaltetem Brenner durchführbar und zum Erkennen eines Öffnungs- oder Schließvorganges geeignet.
  • Ein Flammensignal an einem Brenner des Heizgerätes kann beispielsweise ein Temperatursignal eines Flammentemperatursensors, ein Signal einer Flammenüberwachung mittels lonisationsstrommessung oder auch ein Signal eines optischen Sensors, beispielsweise eines Sensors für UV- (Ultraviolett-) Strahlung. Durch ein Öffnen des Zusatzkanals wäre eine Leistungssteigerung des Heizgerätes und eine damit verbundene Änderung des Flammensignals zu beobachten, also beispielsweise eine Erhöhung einer Flammentemperatur, des lonisationsstromes oder der UV-Strahlung der Flamme. Auch dieser Parameter ist zum Erkennen eines Öffnungs- und eines Schließvorganges des Zusatzkanals geeignet.
  • Eine Vorlauftemperatur und eine Rücklauftemperatur eines mit dem Heizgerät verbundenen Heizkreises können (bei einem konstanten Massestrom im Heizkreis) ein Maß für eine Leistung des Brenners sein und somit kann ein Öffnen/ Schließen des Zusatzkanals und eine damit verbundene Änderung der Leistung des Brenners anhand der Temperaturspreizung zwischen Vorlauf und Rücklauf erkannt werden. Auch dieser Parameter ist zum Erkennen eines Öffnungs- und eines Schließvorganges des Zusatzkanals geeignet.
  • Gemäß einerweiteren Ausgestaltung kann eine Information über einen erkannten Fehler bei Öffnen oder Schließen des Zusatzkanals über eine Anzeigeeinrichtung angezeigt und/ oder ein Netzwerk, insbesondere dem Internet, zum Abruf bereitgestellt und/ oder als Nachricht versandt werden. Beispielsweise kann die Information auf einem Appliance Interface des Heizgerätes oder auch auf einem Netzwerkspeicher (Cloud) zum Abruf bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann so beispielsweise einem Nutzer/ Betreiber des Heizgerätes und/ oder einem Fachbetrieb eine Information über einen Fehler beim Öffnen und/ oder Schließen des Zusatzkanals durch eine Nachricht übermittelt werden und der Fachbetrieb kann einen Termin zur Wartung und/ oder Reparatur entsprechend planen und durchführen.
  • 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 vorgeschlagenes Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm kann insbesondere ein Schließen des Zusatzkanals vor einem Start- bzw. Zündvorgang des Heizgerätes, ein Öffnen des Zusatzkanals beim Erkennen einer Flamme des Brenners, und/ oder ein Überprüfen der Funktion bzw. ein Feststellen eines Fehlers beim Öffnen und Schließen des Zusatzkanals bewirken und auf einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes durchgeführt werden.
  • 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.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen, und/ oder über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. Das Regel- und Steuergerät kann hierfür insbesondere mit einem Zusatzventil, einer Flammenüberwachung, einem Temperatursensor für eine Vor- und Rücklauftemperatur eines mit dem Heizgerät verbundenen Heizkreises, einer Fördereinrichtung bzw. einer Regelung derselben und/ oder einen Durchflusssensor oder einem Differenzdrucksensor in der Luftzuführung elektrisch verbunden sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund vorgeschlagen, aufweisend ein hier vorgeschlagenes Regel- und Steuergerät. Bei dem Heizgerät kann es sich um ein Gasheizgerät, insbesondere um ein wasserstoffbetriebenes Gasheizgerät, handeln. Das Gasheizgerät kann einen Brenner und eine Fördereinrichtung aufweisen, mit der ein Gemisch aus Verbrennungsgas (Wasserstoff) und Verbrennungsluft der Brenner zugeführt werden kann. Das Heizgerät kann insbesondere eine Regelung der Gemischzusammensetzung von Brenngas und Verbrennungsluft (Verbrennungsluftverhältnis) unter Einbeziehung eines Signals eines Flammentemperatursensors aufweisen. Zudem kann das Heizgerät eine geteilte Gaszuführung mit zumindest einem Hauptkanal und einem Zusatzkanal umfassen, wobei im Zusatzkanal ein Zusatzventil, eingerichtet zum Öffnen und Schlie-ßen desselben angeordnet sein kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung einer geteilten Gaszuführung zur Erhöhung der Luftzahl während eines Zündvorganges eines Heizgerätes mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund vorgeschlagen.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Regel- und Steuergerät, dem Heizgerät und der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Hier werden somit ein Verfahren zum Starten bzw. Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, 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 zum Starten/Betreiben eines Heizgerätes, das Computerprogramm, das Regel- und Steuergerät, das Heizgerät sowie die Verwendung zumindest dazu bei, eine sichere Zündung eines Heizgerätes, insbesondere bei einem wasserstoffbetriebenen Heizgerät, zu ermöglichen. Weiter vorteilhaft ist ein hier vorgeschlagenes Verfahren vollständig computerimplementiert durchführbar und erfordert somit keine baulichen Änderungen an einem Heizgerät.
  • 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: ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und
    • Fig. 2 bis 4: Parameterverläufe, die sich bei der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann einen in einer Brennkammer 8 angeordneten Brenner 3 umfassen. Über eine Zuführung Verbrennungsluft 4, in der ein Luftmassenstromsensor 12 angeordnet sein kann, kann Verbrennungsluft durch eine Fördereinrichtung 2, insbesondere als Gebläse ausgebildet, angesaugt werden. Die Fördereinrichtung 2 kann mit einer Regelung 22 verbunden sein, die mittels eines pulsweitenmodulierten (PWM-) Signals eine Drehzahl n der Fördereinrichtung regeln kann. Ein Sicherheitsventil 5 kann einem Gasregelventil 24 Brenngas zuführen, wobei das Gasregelventil 24 entsprechend einem Steuerdruck einer Drosselstelle in der Zuführung Verbrennungsluft 4, häufig als Venturidüse ausgebildet, dem angesaugten Luftmassenstrom Verbrennungsluft Brenngas zusetzen kann. Das erzeugte Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft kann über einen Gemischkanal 22 zum Brenner 3 strömen.
  • Das hier vorgeschlagenen Heizgerät 1 kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff eingerichtet sein. Ein im Abgasweg des Brenners 3 angeordneter Wärmetauscher 23 kann bei der Verbrennung in der Brennkammer 8 erzeugte Wärme auf einen, in einem Heizkreis 18, zirkulierenden Wärmeträger übertragen. Am Heizkreis 18 können ein Temperatursensor Heizkreisvorlauf 6, ein Temperatursensor Heizkreisrücklauf 11 und ein Durchflusssensor 9 angeordnet sein. Bei der Verbrennung entstehende Verbrennungsprodukte können über ein Abgasrohr 10 des Heizgerätes 1 einer Abgasanlage 20 zugeführt werden. Am Brenner 3 können ein Flammentemperatursensor 16 sowie ein Sensor zur Flammenüberwachung 15 vorhanden sein. Der Sensor zur Flammenüberwachung 15 kann dabei insbesondere ein Sensor für UV- und/oder IR- Strahlung oder eine lonisationselektrode sein.
  • In der Gaszuführung 8 kann in einem geteilten Bereich, die Gaszuführung in einen Hauptkanal 14 und einen Zusatzkanal 17 verzweigt sein. Im Zusatzkanal kann ein Zusatzventil 13 angeordnet sein, dazu eingerichtet ein den Zusatzkanal 13 zu öffnen oder zu schließen. Das Zusatzventil 13 kann einen motorischen Antrieb umfassen und ein Öffnen oder Schließen des Zusatzventils 13 elektrisch gesteuert werden.
  • Ein Regel- und Steuergerät 7 kann zur Regelung des Heizgerätes 1 eingerichtet sein. Hierfür kann dieses beispielsweise mit der Regelung 22 der Fördereinrichtung 2, dem Sicherheitsventil 5, dem Temperatursensor Heizkreisvorlauf 6, dem Temperatursensor Heizkreisrücklauf 11, dem Durchflusssensor 9 im Heizkreis 18, dem Luftmassenstromsensor 12 in der Luftzuführung 4, Flammentemperatursensor 16, dem Sensor zur Flammenüberwachung 15, dem Zusatzventil 13 elektrisch verbunden sein.
  • Fig. 2 zeigt ein Diagramm, bei dem die Abszissenachse die Zeit t und die Ordinatenachse die Drehzahl n der Fördereinrichtung 2 abbildet.
  • Bei der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens kann für eine Inbetriebnahme des Heizgerätes 1, bzw. einen Zündvorgang des Brenners 3, das Zusatzventil und damit der Zusatzkanal 17 geschlossen werden, wobei der damit verminderte Strömungsquerschnitt der Gaszuführung 8 einen verminderten, dem Luftmassenstrom Verbrennungsluft, zuzuführenden Brenngasstrom bewirken kann, einhergehen mit einer Erhöhung der Luftzahl des dem Brenner 3 zuzuführenden Gemisches. Brenner 3 kann nunmehr durch eine (hier nicht gezeigte) Zündeinrichtung gestartet werden. Insbesondere nach Erkennung einer Flamme am Brenner 3, beispielsweise anhand des Signal vom Flammentemperatursensor 15 oder dem Sensor zur Flammenüberwachung 15, kann das Zusatzventil 13 durch das Regel- und Steuergerät 7 geöffnet werden, wodurch das Heizgerä1 in einen normalen Heizbetrieb mit vorgegebener Luftzahl übergehen kann.
  • Fig. 3 zeigt ein Diagramm bei dem die Abszissenachse die Zeit t und die Ordinatenachse ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal der Regelung 22 der Fördereinrichtung 2 abbildet. Das PWM-Signal kann dabei in Prozent einer Nennleistung der Fördereinrichtung 2 gegeben sein.
  • Fig. 4 zeigt ein Diagramm, bei dem die Abszissenachse die Zeit t und die Ordinatenachse einen mittels des Luftmassenstromsensors 12 ermittelten Luftmassestrom in der Zuführung Verbrennungsluft 4 abbildet.
  • Im Rahmen einer Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens kann das Regel- und Steuergerät 7 die Funktion des Zusatzventils 13 überprüfen. Hierzu kann die Fördereinrichtung 2 auf eine Startdrehzahl 25 gefahren werden, wie ein erster Drehzahlverlauf 26, ein erster Verlauf PWM-Signal 29 sowie eine erster Verlauf Luftmassenstrom 32 zeigen. Die Startdrehzahl 2 kann zu einem Zeitpunkt 19 erreicht werden, bei dem das Regel- und Steuergerät 7 das Zusatzventil 13 ansteuert und öffnet. Ein zweiter Drehzahlverlauf 27, ein zweiter Verlauf PWM-Signal 30 sowie ein zweiter Verlauf Luftmassenstrom 34 zeigen den nach einem Öffnen des Zusatzventils 13 und damit des Zusatzkanals 17 zum Zeitpunkt 19 zu erwartenden Verlauf. So bewirkt ein Öffnen des Zusatzventils 13 und der damit erhöhte zugeführte Brenngasstrom eine Änderung der Gemischdichte verbunden mit einem geringeren Leistungsbedarf der Fördereinrichtung 2, wodurch deren Drehzahl n im zweiten Drehzahlverlauf 27 nach dem Zeitpunkt 19 steigt. Die Drehzahlregelung senkt entsprechend dem zweiten Verlauf PWM-Signal 30 das PWM- Signal um die Drehzahl n auf die Startdrehzahl 25 zu senken. Gleichfalls erwartet, sinkt Luftmassestrom ṁ, da aufgrund des konstanten geförderten Gemischstromes eine erhöhter Brenngasstrom eine Minderung des Luftmassestromes m in der Zuführung Verbrennungsluft bewirkt.
  • Demgegenüber zeigen ein dritter Drehzahlverlauf 28, ein dritter Verlauf PWM-Signal 31 und ein dritter Verlauf Luftmassestrom 33 Parameterverläufe, die ein Nicht-Öffnen des Zusatzventils 13 und damit des Zusatzkanals 17 anzeigen können.
  • 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
    Sicherheitsventil
    6
    Temperatursensor Heizkreisvorlauf
    7
    Regel- und Steuergerät
    8
    Gaszuführung
    9
    Durchflusssensor Heizkreis
    10
    Abgasrohr
    11
    Temperatursensor Heizkreisrücklauf
    12
    Luftmassenstromsensor
    13
    Zusatzventil
    14
    Hauptkanal
    15
    Sensor Flammenüberwachung
    16
    Flammentemperatursensor
    17
    Zusatzkanal
    18
    Heizkreis
    19
    Zeitpunkt
    20
    Abgasanlage
    21
    Gemischkanal
    22
    Regelung
    23
    Wärmetauscher
    24
    Gasregelventil
    25
    Startdrehzahl
    26
    erster Drehzahlverlauf
    27
    zweiter Drehzahlverlauf
    28
    dritter Drehzahlverlauf
    29
    erster Verlauf PWM- Signal
    20
    zweiter Verlauf PWM- Signal
    21
    dritter Verlauf PWM- Signal
    32
    erster Verlauf Luftmassenstrom
    33
    zweiter Verlauf Luftmassenstrom
    34
    dritter Verlauf Luftmassenstrom

Claims (12)

  1. Verfahren zum Starten eines Heizgerätes (1) mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund, umfassend eine Fördereinrichtung (2), die ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff einem Brenner (3) des Heizgerätes (1) zuführt, und eine geteilte Gaszuführung mit zumindest einem Hauptkanal (14) und einem Zusatzkanal (17), wobei während eines Zündvorganges des Heizgerätes (1) der Zusatzkanal (17) geschlossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zusatzkanal (17) durch ein Zusatzventil (13) geschlossen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Zusatzventil (13) durch einen Spulantrieb oder einen Schrittmotor motorisch geöffnet und geschlossen werden kann.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zusatzkanal (17) geöffnet wird, wenn eine Flamme an einem Brenner (3) durch eine Flammenüberwachung (15, 15) festgestellt werden kann.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Schließen und/ oder Öffnen des Zusatzkanals (17) erkannt/ geprüft wird durch ein Erfassen und Auswerten mindestens eines Parameters der folgenden Gruppe, während eines Öffnen- und / oder Schließvorganges des Zusatzkanals (17):
    - eine Drehzahl n oder ein Steuersignal einer Fördereinrichtung des Heizgerätes ,
    - ein Signal, das einen Rückschluss auf eine Durchflussmenge Verbrennungsluft zulässt,
    - ein Flammensignal an einem Brenner (3) des Heizgerätes (1),
    - eine Vorlauftemperatur und eine Rücklauftemperatur eines mit dem Heizgerät (1) verbundenen Heizkreises (18).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Erkennen des Schließens des Zusatzkanals (17) während oder im Vorfeld eines Zündvorganges oder während des Brennerbetriebes erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei bei einem Erkennen eines Fehlers beim Schließen und/ oder Öffnen des Zusatzkanals (17) eine Information hierüber über eine Anzeigeeinrichtung angezeigt oder über ein Netzwerk zum Abruf bereitgestellt oder als Nachricht versandt und/ oder das Heizgerät (1) für eine Inbetriebnahme gesperrt wird.
  8. Regel- und Steuergerät (7) eingerichtet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
  9. Heizgerät (1), eingerichtet zur Verbrennung eines Brenngases, mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund, umfassend eine Fördereinrichtung (2), die einem Brenne (3) des Heizgerätes (1) ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff zuführt, und eine zweigeteilte Gaszuführung mit einem Hauptkanal (14) und einem Zusatzkanal (17), wobei im Zusatzkanal (17) ein Zusatzventil (13) angeordnet ist, dazu eingerichtet, eine den Zusatzkanal (17) für eine Gasströmung zu öffnen oder zu schließen.
  10. Heizgerät (1) nach Anspruch 9 und Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführen.
  11. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass das Heizgerät des Anspruchs 10 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
  12. Verwendung einer geteilten Gaszuführung, umfassend einen Hauptkanal (14) und einen Zusatzkanal (17), zur Erhöhung der Luftzahl während eines Zündvorganges eines Heizgerätes (1), bei dem eine Fördereinrichtung (2) vorgesehen ist, die einem Brenner (3) des Heizgerätes (1) ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff zuführt.
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