EP4336102A1 - Verfahren zur bewertung einer installation eines gas-luft-verbundes eines heizgerätes, gas-luft-verbund und computerprogramm - Google Patents

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EP4336102A1
EP4336102A1 EP23190196.8A EP23190196A EP4336102A1 EP 4336102 A1 EP4336102 A1 EP 4336102A1 EP 23190196 A EP23190196 A EP 23190196A EP 4336102 A1 EP4336102 A1 EP 4336102A1
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EP
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gas
flow
air
values
deviation
Prior art date
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Pending
Application number
EP23190196.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Fischer
Richard Fischbusch
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Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to methods for evaluating an installation of a gas-air combination of a heater, a gas-air combination of a heater and a computer program.
  • the invention relates in particular to electronic gas-air systems and their installation, whereby these realize a gas volume flow adjustment using an electronically controlled gas fitting.
  • Condensing heaters usually have a modulating gas burner.
  • This can be designed with a pneumatic gas-air combination.
  • a differential pressure is generated using a blower for air at a throttle point (orifice), which can act (directly) on a membrane in the gas solenoid valve.
  • the fan speed is changed as needed, the pressure on the membrane changes, so that more or less gas is added to the mixture accordingly.
  • the gas-air ratio is therefore set with a fixed characteristic curve that is only designed for one type of gas.
  • the modulating gas burner can be designed with an electronic gas-air combination.
  • the volume flows of air and gas (electronically controlled) can be supplied independently of one another or mixed with one another.
  • Heaters with a method for combustion control are known, which exploit the dependence of the ionization current on the excess air.
  • a speed signal for the air blower and also a specification for an electronic stepper motor of the gas valve can be generated and transmitted become.
  • the correctness of the process or installation can then be checked, for example based on the exhaust gas and/or flame quality.
  • the advantage of flame monitoring is that the required sensor, namely the ionization electrode, is already present in many gas heaters.
  • a method according to claim 1 contributes to solving this problem.
  • Advantageous refinements and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
  • a method for evaluating an installation of a gas-air combination of a heater which has at least one air line with a fan and at least one gas line with a gas fitting.
  • the method relates in particular to the evaluation of a new or re-installation of a heater that is already known or has already been in operation. This can mean, for example, that a conversion to an electronic gas-air combination and/or to the combustion of a different type of gas/gas family has been carried out.
  • the evaluation of the installation of the gas-air system includes, in particular, an examination of the equipment (device and/or system-specific) design and/or equipment setting of components of the gas-air system, and particularly preferably of the adjustment components of the flows of gas and/or air.
  • a real flow behavior of the gas-air combination can be compared with an expected flow behavior, and thus the suitability of the (overall apparatus system of the) gas-air combination, particularly with regard to an expected one or real gas, which is pumped with the gas-air network, can be analyzed.
  • the structure of an (electronic) gas-air network has already been explained in the introduction, so these explanations can be used here.
  • the at least one air line and the at least one gas line usually open into a mixture channel, which then supplies the fuel gas mixture to a burner.
  • the air and the fuel gas mixture can be conveyed by setting up the operation of the (at least one) fan or the like.
  • the supply of gas can be regulated, for example, by means of a electronically controllable stepper motor of the gas fitting, whereby the (combustion) gas leaving the gas fitting can then be sucked into the air flow.
  • the burner can be provided in a separate burner housing and, for example, comprise a (cylindrical) perforated plate, so that the fuel gas mixture can pass through the holes in the perforated plate and be ignited and burned on its surface. It is possible to monitor the formation of the flames on the surface of the burner, for example with flame monitoring, which was also explained in the introduction. This can be used to measure the quality of the combustion, which mainly depends on the ratio of air to gas during combustion (lambda value, also called the air ratio), and, for example, to carry out an ionization measurement in a flame area.
  • the specified sequence of steps a), b), c), d) and e) can usually occur at least once during a regular operational procedure. It is possible for the steps to be carried out with different frequency, at different time intervals from one another and/or at least partially overlapped in time.
  • the process can be triggered at any time, for example by an installer. If applicable
  • the gas-air system or the heater can (also) independently recognize or specify at what point in time the process is initiated.
  • flow reference values of a gas flow through the gas fitting can be provided when the air flow is modulated by means of the blower. These can be values that consist of historical current values or were derived or learned from them.
  • the flow reference values can be device or system specific (embossed), i.e. e.g. B. also take into account or map the specific installation situation, the state of wear, influences of other components, etc.
  • the flow reference values can form an (optimal or permissible) characteristic curve of the gas flow over the modulation range of the air flow that can be set by the fan.
  • the (optimal or permissible) characteristic curve may have been determined or learned based on the (previous) operation of the heater using, for example, flame monitoring.
  • the “flow reference value” of the gas flow is understood to be a specific (target) value or a (target) value range that is assigned to a specific (actual) value of the air flow.
  • the flow reference values can be stored in a data memory and accessed or read out as needed or permanently.
  • test current (actual) flow values of the gas flow through the gas fitting can be monitored when the air flow is modulated or changed using the fan. It is possible that a specific (test) modulation range is specified, which is used here. However, it is also or equally possible that the normal power requirement of the heater that is currently being requested is present and this situation is observed.
  • the flow values of the gas flow recorded can also be assigned to a course dependent on time or air flow. The flow values can be recorded using sensors, whereby an actuator that generates/influences the flow and/or an actuator that generates/influences the flow can be monitored directly.
  • the current behavior of the flow values can be evaluated with the flow reference values once, timed and/or (temporarily) in parallel.
  • a (given significant) deviation of the current flow values of the gas flow from the (historically usual) flow reference values of the gas flow can be determined.
  • the evaluation can in particular include a comparison of a difference that occurs over time or during air modulation between the current flow values of the gas flow and their flow reference values, possibly also with a weighting of different modulation ranges, inclusion of further process or system parameters, etc. If both curves For example, if they form characteristic curves or ranges, their relative position to one another can be taken into account (computationally).
  • the result of the assessment leads to a conclusion regarding the cause of the deviation.
  • the result can, for example, be compared with a table that contains sample results for a plurality or even a large number of causes.
  • the cause can thus be identified and reported as a process product.
  • cause information about the components (which adjust the flow) of the gas-air combination and/or the gas can be stored in a table (database), from which at least one is selected using the method.
  • the result can be (at least) that the gas has a property that is unsuitable for the gas-air combination and/or a component of the gas-air combination does not fit this application (type of gas) or was (basically) installed incorrectly.
  • causes are identified that cannot be compensated for (permanently and/or over the entire modulation range) by a normal control system, but in particular require a manual (new) setup and/or replacement of the components (which adjust the flow) of the gas system.
  • Air connection required. Issuing the cause may be accompanied by an instruction to restrict the operation of the gas-air system.
  • the flow reference values and the current flow values of the gas flow can record or relate to a volume flow.
  • the volume flow can be recorded directly or indirectly using sensors. This can include detecting an auxiliary variable that depends on the volume flow or from which a volume flow can be derived.
  • the gas fitting can have an electronic controller, in particular a stepper motor.
  • the controller or its operating parameters can be used to record or calculate the volume flow of the gas flow.
  • the method can be initiated in particular if it is determined that the electronic regulator of the gas fitting was previously without power or is only now being energized again.
  • the fact that the gas fitting was decoupled from the electrical power supply can also be taken into account when identifying the cause of an identified deviation.
  • means for detecting the type of gas can (also) be provided.
  • the method can be initiated in particular when a change in the type of gas is detected or was detected shortly before. The fact that a change in the type of gas is detected or was detected shortly before.
  • a change in the type of gas has been detected can also be taken into account when identifying the cause of an identified deviation.
  • step d a course of the deviation over a modulation range of the air flow can be evaluated. It is possible that the deviation of the values over a (considered or specified) modulation range is approximately constant, increases abruptly, (at times) continuously increases and/or decreases, oscillates around an average value with an amplitude, etc. The result of this evaluation can can be used for step e).
  • At least two different causes can be identified and output.
  • the causes “wrong gas fitting” and “wrong gas type/gas family” can be identified and specified. It is possible that a variety of other causes can be identified in this way.
  • Step a) can be carried out taking historical flow values of the gas flow of the gas-air combination into account. So it is possible that e.g. B. corresponding flow reference values can be determined or adjusted via a learning process during the (previous) operation of the gas-air combination of the heater.
  • the qualification as a permissible flow reference value can e.g. B. via flame detection.
  • no (further) flow reference values of the gas flow are preferably generated or changed. For example, this can (only) be continued again if the procedure has been completed without any deviation being identified.
  • a gas-air combination of a heater at least comprising an air line with a fan and a gas line a gas fitting, a regulation and control unit for setting an adjusted gas flow through the gas fitting while modulating the air flow and means adapted to carry out the steps of the method disclosed here.
  • gas-air combination of a heater or the method can be used to further characterize the device.
  • the gas-air system of the heater can be set up so that it can carry out the method specified here.
  • a computer program comprising commands that cause the gas-air combination disclosed here to carry out the steps of the disclosed method.
  • the computer program can, for example, be intended for implementation in a regulation and control unit of a heater.
  • This also includes a computer-readable medium on which the computer program is stored.
  • Fig. 1 shows a gas-air combination 1 of a heater 2, which has an air line 3 with a blower 4 and a gas line 5 with a gas fitting 6.
  • the gas fitting 6 includes an electrical regulator 7 which can be adjusted by a control and control unit 8 in such a way that an adapted gas flow through the gas fitting 6 is made possible with a modulation of the air flow that may also be predetermined or initiated by the control and control unit 8.
  • Air line 3 and gas line 5 open into a common mixture line 9, which leads to a burner 10.
  • the mixture is burned in the chamber surrounding the burner 10, and a flame monitor 11 can be provided there, which can transmit signals to the regulation and control unit 8 for the current flame formation.
  • the exhaust gas from this combustion can be discharged via an exhaust pipe 12.
  • the means are adapted so that they can carry out the steps of the method disclosed here.
  • Fig. 2 illustrates by way of example that an (ideal) target volume flow of the gas can be specified for a desired combustion quality when the air is modulated (left diagram in Fig. 2 ).
  • the heater can be operated at the beginning, for example.
  • SR flow reference value
  • the following procedure can be carried out to evaluate the (successful or faulty) installation of the gas-air combination 1: a) Providing flow reference values SR of a gas flow through the gas fitting 6 when modulating the air flow by means of the fan 4; b) monitoring current flow values of a gas flow through the gas fitting 6 while modulating the air flow by means of the blower 4; c) determining a deviation of the current flow values of the gas flow from the flow reference values SR of the gas flow; d) assessing the deviation; and e) inferring a cause of the deviation.
  • Fig. 3 illustrates how this can be done, particularly in the context of steps d) and/or e).
  • a diagram is shown there in which different curves of the flow values of the gas flow are shown over a predetermined modulation range M or the fan speed. The deviation from the ideal course is shown here as a percentage (see Fig. 2 right).
  • the (learned or historical) course V of the flow reference values SR is illustrated in the lower area. This includes a tolerance or permissibility range upwards and downwards, whereby the tolerance direction and/or width can be specified and/or also learned. This can therefore be provided as part of step a). If the currently recorded flow values S are at or at the flow reference values SR, it can be assumed that the installation is correct.
  • step b a first curve V of flow values S1 currently determined in step b) is illustrated. These are located at least in a partial area with a significant deviation A1 from the course V of the flow reference values SR, so that a deviation A1 is determined according to step c). According to step d), the deviation A1 can be evaluated such that it increases in the upper or right modulation range. In step e), this evaluation result leads to the conclusion that the cause is most likely an incorrect gas fitting 6 (with a locally changed design/geometry).
  • the diagram illustrates a second course V of flow values S2 currently determined in step b). These are located with a significant deviation A2 from the curve V of the flow reference values SR, so that a deviation A2 is determined according to step c). According to step d), the deviation A2 can be evaluated such that it is essentially constant in the modulation range. In step e), this evaluation result leads to the conclusion that the cause is most likely an incorrect type of gas (with constantly different burning behavior).

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Abstract

Verfahren zur Bewertung einer Installation eines Gas-Luft-Verbundes (1) eines Heizgerätes (2), welches eine Luftleitung (3) mit einem Gebläse (4) und eine Gasleitung (5) mit einer Gasarmatur (6) aufweist, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:a) Bereitstellen von Strömungsreferenzwerten (SR) einer Gasströmung durch die Gasarmatur (6) bei einer Modulation der Luftströmung mittels des Gebläses (4);b) Überwachen aktueller Strömungswerte (S) einer Gasströmung durch die Gasarmatur (6) bei einer Modulation der Luftströmung mittels des Gebläses (4);c) Feststellen einer Abweichung (A) der aktuellen Strömungswerte (S) der Gasströmung von den Strömungsreferenzwerten (SR) der Gasströmung;d) Bewerten der Abweichung (A);e) Schließen auf eine Ursache der Abweichung (A).

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Bewertung einer Installation eines Gas-Luft-Verbundes eines Heizgerätes, einen Gas-Luft-Verbund eines Heizgerätes und ein Computerprogramm. Die Erfindung betrifft insbesondere elektronische Gas-Luft-Verbunde und deren Installation, wobei diese eine Gasvolumenstromeinstellung mit Hilfe einer elektronisch angesteuerten Gasarmatur realisieren.
  • Brennwert-Heizgeräte haben üblicherweise einen modulierenden Gasbrenner. Dieser kann mit einem pneumatischen Gas-Luft-Verbund ausgeführt sein. Hierbei wird mit einem Gebläse für Luft an einer Drosselstelle (Blende) ein Differenzdruck erzeugt, der (direkt) auf eine Membran im Gas-Magnetventil wirken kann. Bei einer bedarfsgerechten Veränderung der Gebläsedrehzahl verändert sich der Druck auf die Membran, sodass dementsprechend auch mehr oder weniger Gas dem Gemisch zudosiert wird. Das Gas-Luftverhältnis stellt sich dabei demnach mit einer fest vorgegebenen Kennlinie ein, die nur für eine Gasart ausgelegt ist.
  • Der modulierende Gasbrenner kann mit einem elektronischen Gas-Luft-Verbund ausgeführt sein. Hierbei können die Volumenströme aus Luft und Gas (elektronisch geregelt) unabhängig voneinander zugeführt bzw. miteinander gemischt werden. Hierbei sind Heizgeräte mit einem Verfahren zur Verbrennungsregelung bekannt, die eine Abhängigkeit des lonisationsstroms vom Luftüberschuss ausnutzen. Hierbei kann abhängig von der vom Heizgerät angeforderten Leistung einerseits ein Drehzahlsignal für das Luft-Gebläse und zudem eine Vorgabe für einen elektronischen Schrittmotor des Gas-Ventils erzeugt und übermittelt werden. Überprüft kann die Korrektheit des Verfahrens oder der Installation dann z. b. anhand der Abgas- und/oder Flammenqualität werden. Der Vorteil einer Flammenüberwachung ist, dass der erforderliche Sensor, nämlich die lonisationselektrode, bei vielen Gas-Heizgeräten bereits vorhanden ist.
  • Im Zuge der Einführung oder Umrüstung von elektronischen Gas-Luft-Verbunden und/oder gasqualitätsadaptiver Wärmezellen steigt nicht nur der Funktionsumfang, sondern gleichzeitig auch die Komplexität der jeweiligen Boiler-Anlagen. Hierdurch erhöht sich zum einen die Möglichkeit eines/r Fehlverbaus/Fehleinstellung, zum anderen reagieren diese komplexen Systeme meist deutlich sensibler auf falsche Einstellungen oder Komponenten.
  • Durch einen gewünscht hohen Grad an Wiederverwendung von Komponenten der Heizgeräte und/oder der Möglichkeit viele, früher mechanisch abgebildete Varianzen, über Einstellmöglichkeiten abzubilden, kann es bei der Einrichtung bzw. Umrüstung der Heizgeräte zu unerwünschten Fehleinstellungen kommen. Diese können zu verschiedensten Fehlerbildern führen, die im Nachhinein schwer zu analysieren sind. Zu nennen wären hier z.B. der Verbau einer für dieses Gerät nicht vorgesehenen Gasarmatur und/oder die Einstellung der falschen Gasart / Gasfamilie (Klassifizierung für Gase, die sich in ihren physikalischen und verbrennungstechnischen Eigenschaften ähnlich sind, z.B. Erdgas, Flüssiggas, Wasserstoff, Biogas).
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lindern. Insbesondere soll ein Verfahren zur Bewertung einer nachträglichen Installation eines (elektronischen) Gas-Luft-Verbundes bei einem bestehenden Heizgerät (bzw. Wärmezelle) angegeben werden, so dass gerade eine falsch eingestellte Gasfamilie und/oder die Verwendung einer nicht für dieses Heizsystem konfigurierten Gasarmatur sicher erkennbar ist. Weiter sollen ein geeigneter Gas-Luft-Verbund und ggf. ein für dessen Regelung geeignetes Computerprogramm vorgeschlagen werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe trägt ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bei. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Zeichnungen, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
  • Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Bewertung einer Installation eines Gas-Luft-Verbundes eines Heizgerätes, welches zumindest eine Luftleitung mit einem Gebläse und zumindest eine Gasleitung mit einer Gasarmatur aufweist. Das Verfahren betrifft insbesondere die Bewertung einer Neu- bzw. Um-Installation bei einem bereits bekannten bzw. bereits zuvor in Betrieb befindlichen Heizgerät. Das kann bedeuten, dass beispielsweise eine Umrüstung hin zu einem elektronischen Gas-Luft-Verbund und/oder hin zur Verbrennung einer anderen Gasart/Gasfamilie durchgeführt wurde. Die Bewertung der Installation des Gas-Luft-Verbundes umfasst insbesondere eine Prüfung der apparativen (geräte- und/oder anlagenspezifischen) Ausgestaltung und/oder apparativen Einstellung von Komponenten des Gas-Luft-Verbundes, und dabei ganz besonders bevorzugt der Einstell-Komponenten der Strömungen von Gas und/oder Luft. Im Rahmen der Bewertung der Installation des Gas-Luft-Verbundes kann ein reales Strömungsverhalten des Gas-Luft-Verbundes mit einem erwarteten Strömungsverhalten verglichen werden, und damit die Eignung des (apparativen Gesamtsystems des) Gas-Luft-Verbundes insbesondere mit Blick auf ein erwartetes bzw. reales Gas, welches mit dem Gas-Luft-Verbund gefördert wird, analysiert werden.
  • Der Aufbau eines (elektronischen) Gas-Luft-Verbundes wurde bereits einleitend erläutert, so dass hier auf diese Erläuterungen zurückgegriffen werden kann. Die mindestens eine Luftleitung und die mindestens eine Gasleitung münden üblicherweise in einen Gemischkanal, der dann das Brenngasgemisch einem Brenner zuführt. Die Förderung der Luft und des Brenngasgemischs kann durch einen eingerichteten Betrieb des (mindestens einen) Gebläses oder dergleichen erfolgen. Die Zufuhr des Gases kann z.B. geregelt mittels eines elektronisch ansteuerbaren Schrittmotors der Gasarmatur erfolgen, wobei das die Gasarmatur verlassende (Brenn-)Gas dann in den Luftstrom gesogen werden kann.
  • Der Brenner kann in einem separaten Brennergehäuse vorgesehen sein und beispielsweise ein (zylindrisches) Lochblech umfassen, so dass das Brenngasgemisch durch die Löcher des Lochblechs hindurchtreten und auf dessen Oberfläche gezündet und verbrannt werden kann. Es ist möglich, die Ausbildung der Flammen auf der Oberfläche des Brenners zu überwachen, z.B. mit einer ebenfalls einleitend bereits erläuterten Flammenüberwachung. Diese kann zur Messung einer Qualität der Verbrennung, die hauptsächlich von dem während der Verbrennung vorliegenden Verhältnis von Luft zu Gas (Lambda-Wert, auch Luftzahl genannt) abhängt, genutzt werden und beispielsweise eine lonisationsmessung in einem Flammenbereich ausführen.
  • Das hier vorgeschlagene Verfahren umfasst zumindest folgende Schritte:
    1. a) Bereitstellen von Strömungsreferenzwerten einer Gasströmung durch die Gasarmatur bei einer Modulation der Luftströmung mittels des Gebläses;
    2. b) Überwachen aktueller Strömungswerte einer Gasströmung durch die Gasarmatur bei einer Modulation der Luftströmung mittels des Gebläses;
    3. c) Feststellen einer Abweichung der aktuellen Strömungswerte der Gasströmung von den Strömungsreferenzwerten der Gasströmung;
    4. d) Bewerten der Abweichung;
    5. e) Schließen auf eine Ursache der Abweichung.
  • Die angegebene Reihenfolge der Schritte a), b), c), d) und e) kann sich so in der Regel bei einem regulären Betriebsablauf, zumindest einmal einstellen. Es ist möglich, dass die Schritte unterschiedlich oft, mit unterschiedlichem zeitlichem Abstand zueinander und/oder zumindest teilweise zeitlich überlagert ausgeführt werden. Das Verfahren kann zu einem beliebigen Zeitpunkt beispielsweise von einem Installateur auslösbar sein. Gegebenenfalls kann der Gas-Luft-Verbund bzw. das Heizgerät (auch) eigenständig erkennen bzw. vorgeben, zu welchem Zeitpunkt das Verfahren initiiert wird.
  • Gemäß Schritt a) können Strömungsreferenzwerte einer Gasströmung durch die Gasarmatur bei einer Modulation der Luftströmung mittels des Gebläses bereitgestellt werden. Hierbei kann es sich um Werte handeln, die aus historischen Strömungswerten bestehen bzw. davon abgeleitet oder erlernt wurden. Die Strömungsreferenzwerte können geräte- bzw. anlagenspezifisch (geprägt) sein, also z. B. auch die konkrete Verbauungssituation, den Verschleißzustand, Einflüsse der sonstigen Komponenten, etc. berücksichtigen oder abbilden. Die Strömungsreferenzwerte können eine (optimale oder zulässige) Kennlinie der Gasströmung über den von dem Gebläse einstellbaren Modulationsbereich der Luftströmung bilden. Die (optimale oder zulässige) Kennlinie kann anhand des (vorherigen) Betriebs des Heizgerätes anhand z.B. der Flammenüberwachung festgelegt bzw. gelernt worden sein. Als "Strömungsreferenzwert" der Gasströmung wird ein konkreter (Soll-)Wert oder ein (Soll-)Wertebereich verstanden, der einem spezifischen (Ist-)Wert der Luftströmung zugeordnet ist. Die Strömungsreferenzwerte können auf einem Datenspeicher abgelegt und bei Bedarf oder dauerhaft abgerufen oder ausgelesen werden.
  • In einem (Test-)Betrieb können aktuelle (tatsächliche) Strömungswerte der Gasströmung durch die Gasarmatur überwacht werden, wenn die Luftströmung mittels des Gebläses moduliert bzw. verändert wird. Es ist möglich, dass ein konkreter (Test-)Modulationsbereich vorgegeben ist, der hier abgefahren wird. Es ist allerdings auch bzw. ebenso möglich, dass hierbei der normale aktuell angefragte Leistungsbedarf des Heizgerätes anliegt und diese Situation beobachtet wird. Die dabei erfassten Strömungswerte der Gasströmung können ebenfalls einem zeitlichen oder luftströmungsabhängigen Verlauf zuordenbar sein. Die Erfassung der Strömungswerte kann sensorisch erfolgen, wobei unmittelbar ein die Strömung und/oder eine die Strömung erzeugende/beeinflussendes Stellglied überwacht werden kann.
  • Insbesondere dann, wenn eine (vorgebbare) ausreichende Überwachungszeit erreicht ist, kann einmalig, zeitlich getaktet und/oder (zeitweise) parallel das aktuelle Verhalten der Strömungswerte mit den Strömungsreferenzwerten bewertet werden. Dabei kann eine (vorgegeben signifikante) Abweichung der aktuellen Strömungswerte der Gasströmung von den (historisch üblichen) Strömungsreferenzwerten der Gasströmung festgestellt werden.
  • Ist diese Situation eingetreten, kann (unmittelbar) eine Bewertung der festgestellten Abweichung erfolgen. Die Bewertung kann insbesondere einen Vergleich eines zeitlich bzw. bei einer Luft-Modulation auftretenden Unterschieds zwischen den aktuellen Strömungswerten der Gasströmung zu deren Strömungsreferenzwerten umfassen, ggf. auch unter einer Gewichtung unterschiedlicher Modulationsbereiche, Einbeziehung von weiteren Prozess- oder Anlagenparametern, etc. Wenn beide Verläufe etwa Kennlinien bzw. -bereiche ausbilden, kann (rechnerisch) deren Relativlage zueinander berücksichtigt werden.
  • Das Ergebnis der Bewertung führt zu einem Schluss hinsichtlich der Ursache für die Abweichung. Dafür kann das Ergebnis beispielsweise mit einer Tabelle abgeglichen werden, die Musterergebnisse für eine Mehrzahl oder sogar Vielzahl von Ursachen umfasst. Die Ursache kann damit identifiziert und als Verfahrensprodukt ausgegeben werden. Mit anderen Worten wird bei Feststellen einer Abweichung nicht (nur) der Strömungsparameter angepasst, wie beispielsweise bei einer normalen Regelung des Brenners, so dass die Flamme eine gewünschte Eigenschaft hat und/oder ein vorbestimmter Lambda-Wert erreicht wird, sondern es wird eine Ursacheninformation zur Verfügung gestellt, die abrufbar ist, ausgesendet wird und/oder angezeigt wird. Es können beispielsweise in einer Tabelle (Datenbank) Ursacheninformationen zu den (die Strömung einstellenden) Komponenten des Gas-Luft-Verbunds und/oder des Gases abgelegt sein, aus denen mittels des Verfahrens mindestens eine ausgewählt wird. Insbesondere kann als Ergebnis (zumindest) ausgegeben werden, dass das Gas eine für den Gas-Luft-Verbund ungeeignete Eigenschaft hat und/oder eine Komponente des Gas-Luft-Verbunds nicht zu dieser Anwendung (Gasart) passt bzw. (grundsätzlich) falsch installiert wurde. Es werden hierbei also insbesondere Ursachen ausgegeben, die nicht (dauerhaft und/oder über den gesamten Modulationsbereich) durch eine übliche Regelung kompensiert werden können, sondern insbesondere ein manuelles (neues) Einrichten und/oder Austauschen der (die Strömung einstellenden) Komponenten des Gas-Luft-Verbunds erforderlich mach. Die Ausgabe der Ursache kann mit einer Weisung zur Beschränkung des Betriebs des Gas-Luft-Verbunds einhergehen.
  • Die Strömungsreferenzwerte und die aktuellen Strömungswerte der Gasströmung können einen Volumenstrom erfassen bzw. betreffen. Der Volumenstrom kann direkt oder mittelbar sensorisch erfasst werden. Dies kann umfassen, dass eine Hilfsgröße erfasst wird, die von dem Volumenstrom abhängt bzw. von der sich ein Volumenstrom ableiten lässt.
  • Die Gasarmatur kann einen elektronischen Regler, insbesondere einen Schrittmotor, aufweisen. Der Regler bzw. dessen Betriebsparameter können herangezogen werden, den Volumenstrom der Gasströmung zu erfassen bzw. zu berechnen.
  • Das Verfahren kann insbesondere dann initiiert werden, wenn festgestellt wird, dass der elektronische Regler der Gasarmatur zuvor stromlos war bzw. jetzt erst gerade wieder bestromt wird. Der Umstand, dass die Gasarmatur von der elektrischen Stromversorgung entkoppelt war, kann auch bei der Ursachenidentifikation einer festgestellten Abweichung berücksichtigt werden.
  • Es können bei dem Gas-Luft-Verbund (auch) Mittel zur Erfassung der Gasart vorgesehen sein. Als Mittel kommt z. B. mindestens ein Sensor, ein gasart-spezifisches Anschlusselement, eine gasart-spezifische Software-Applikation, etc. in Betracht.
  • Das Verfahren kann insbesondere dann initiiert werden, wenn eine Änderung der Gasart festgestellt wird bzw. kurz zuvor festgestellt wurde. Der Umstand, dass eine
  • Änderung der Gasart festgestellt wurde, kann auch bei der Ursachenidentifikation einer festgestellten Abweichung berücksichtigt werden.
  • In Schritt d) kann ein Verlauf der Abweichung über einen Modulationsbereich der Luftströmung bewertet werden. Es ist möglich, dass die Abweichung der Werte über einen (betrachteten bzw. vorgegebenen) Modulationsbereich annähernd konstant ist, sich sprunghaft, (zeitweise) kontinuierlich vergrößert und/oder verkleinert, um einen Mittelwert mit einer Amplitude schwingt, etc. Das Resultat dieser Bewertung kann für den Schritt e) genutzt werden.
  • In Abhängigkeit des Ergebnisses von Schritt e) können mindestens zwei verschiedene Ursachen identifiziert und ausgegeben werden. Insbesondere können die Ursachen "falsche Gasarmatur" und "falsche Gasart/Gasfamilie" identifiziert und angegeben werden. Es ist möglich, dass eine Vielzahl weiterer Ursachen auf diese Weise identifizierbar sind.
  • Schritt a) kann unter Berücksichtigung historischer Strömungswerte der Gasströmung des Gas-Luft-Verbundes erfolgen. So ist es möglich, dass z. B. über einen Lernprozess während des (früheren) Betriebes des Gas-Luft-Verbundes des Heizgerätes entsprechende Strömungsreferenzwerte ermittelt bzw. angepasst werden. Die Qualifizierung als zulässiger Strömungsreferenzwert kann z. B. über die Flammenerkennung erfolgen.
  • Während der Durchführung des Verfahrens werden bevorzugt keine (weiteren) Strömungsreferenzwerte der Gasströmung erzeugt bzw. geändert. Dies kann beispielsweiser (erst) wieder fortgesetzt werden, wenn das Verfahren ohne Feststellung einer Abweichung durchlaufen wurde.
  • Einem weiteren Aspekt folgend wird ein Gas-Luft-Verbund eines Heizgerätes vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Luftleitung mit einem Gebläse, eine Gasleitung mit einer Gasarmatur, eine Regel- und Steuereinheit zur Einstellung einer angepassten Gasströmung durch die Gasarmatur bei einer Modulation der Luftströmung und Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des hier offenbarten Verfahrens ausführen.
  • Die vorherigen Erläuterungen zum Gas-Luft-Verbund eines Heizgerätes bzw. zum Verfahren können zur weiteren Charakterisierung der Vorrichtung herangezogen werden. Insbesondere kann der Gas-Luft-Verbund des Heizgerätes so eingerichtet sein, dass dieser das hier angegebene Verfahren ausführen kann.
  • Zudem wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bewirken, dass der hier offenbarte Gas-Luft-Verbund die Schritte des offenbarten Verfahrens ausführt. Das Computerprogramm kann beispielsweise zur Implementierung in eine Regel- und Steuereinheit eines Heizgerätes vorgesehen sein. Dies umfasst auch ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
  • Die hier vorgestellten Lösungen sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in oder in Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen beispielhaft und schematisch:
    • Fig. 1:
    ein Beispiel eines elektrischen Gas-Luft-Verbundes eines Heizgerätes,
    Fig. 2:
    eine Veranschaulichung zur Gewinnung von Strömungsreferenzwerten, und
    Fig. 3:
    eine Bewertung einer Abweichung im Rahmen des hier offenbarten Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt einen Gas-Luft-Verbund 1 eines Heizgerätes 2, das eine Luftleitung 3 mit einem Gebläse 4 und eine Gasleitung 5 mit einer Gasarmatur 6 aufweist. Die Gasarmatur 6 umfasst einen elektrischen Regler 7 der von einer Regel- und Steuereinheit 8 so einstellbar ist, dass eine angepassten Gasströmung durch die Gasarmatur 6 bei einer ggf. auch von der Regel- und Steuereinheit 8 vorgegebenen oder veranlassten Modulation der Luftströmung ermöglicht wird. Luftleitung 3 und Gasleitung 5 münden in einer gemeinsamen Gemischleitung 9, die hin zu einem Brenner 10 führt. In der den Brenner 10 umgebenden Kammer wird das Gemisch verbrannt, wobei eine Flammenüberwachung 11 dort vorgesehen werden kann, die Signale an die Regel- und Steuereinheit 8 zur aktuellen Flammenausbildung übergeben kann. Das Abgas dieser Verbrennung kann über eine Abgasleitung 12 abgeführt werden. Dabei sind die Mittel so angepasst, dass sie die Schritte des hier offenbarten Verfahrens ausführen können.
  • Fig. 2 veranschaulicht beispielhaft, dass für eine gewünschte Verbrennungsqualität bei einer Modulation der Luft ein (idealer) Soll-Volumenstrom des Gases vorgegeben werden kann (linkes Diagramm in Fig. 2). Mit einer solchen Vorgabe kann das Heizgerät beispielsweise zu Beginn betrieben werden. Rechnerisch oder idealer Weise ergibt sich ein lineares Verhältnis, wie rechts als gestrichelte Linie angedeutet. Dieses stellt sich aber so nicht ein, sondern es ist eine systembedingte Abweichung festzustellen. Gleichwohl kann aber (z. B. unter Rückkopplung der Ergebnisse der Flammenüberwachung) ein systemspezifisch angepasster Ist-Volumenstrom ermittelt werden, bei dem sich tatsächlich die gewünschte Flammenqualität einstellt (rechtes Diagramm in Fig. 2). Diese Volumen-Strömungswerte können als Strömungsreferenzwert (SR) erfasst und abrufbar bereitgestellt werden.
  • Insbesondere mit einem Gas-Luft-Verbundes 1 gemäß der Fig. 1 und den gemäß Fig. 2 gelernten Strömungsreferenzwerten SR lässt sich folgendes Verfahren zur Bewertung der (erfolgreichen oder fehlerbehafteten) Installation des Gas-Luft-Verbundes 1 ausführen: a) Bereitstellen von Strömungsreferenzwerten SR einer Gasströmung durch die Gasarmatur 6 bei einer Modulation der Luftströmung mittels des Gebläses 4; b) Überwachen aktueller Strömungswerte einer Gasströmung durch die Gasarmatur 6 bei einer Modulation der Luftströmung mittels des Gebläses 4; c) Feststellen einer Abweichung der aktuellen Strömungswerte der Gasströmung von den Strömungsreferenzwerten SR der Gasströmung; d) Bewerten der Abweichung; und e) Schließen auf eine Ursache der Abweichung.
  • Fig. 3 veranschaulicht, wie dabei insbesondere im Rahmen der Schritte d) und/oder e) vorgegangen werden kann. Dort ist ein Diagramm gezeigt, in dem über einen vorgegebenen Modulationsbereich M bzw. die Gebläsedrehzahl verschiedene Verläufe der Strömungswerte der Gasströmung abgebildet sind. Dabei wird hier prozentual die Abweichung vom idealen Verlauf (siehe Fig. 2 rechts) veranschaulicht.
  • Im unteren Bereich ist der (gelernte bzw. historische) Verlauf V der Strömungsreferenzwerte SR veranschaulicht. Dieser umfasst einen Toleranz- bzw. Zulässigkeitsbereich nach oben und unten, wobei die Toleranzrichtung und/oder -breite vorgegeben und/oder ebenfalls gelernt sein kann. Diese kann also im Rahmen von Schritt a) bereitgestellt werden. Liegen die aktuell erfassten Strömungswerte S im oder an den Strömungsreferenzwerten SR kann von einer korrekten Installation ausgegangen werden.
  • Darüber ist ein erster Verlauf V von im Rahmen des Schrittes b) aktuell ermittelten Strömungswerten S1 veranschaulicht. Diese liegen zumindest in einem Teilbereich mit einer signifikanten Abweichung A1 von dem Verlauf V der Strömungsreferenzwerte SR entfernt, so dass gemäß Schritt c) eine Abweichung A1 festgestellt wird. Gemäß Schritt d) kann die Abweichung A1 derart bewertet werden, dass diese in dem oberen bzw. rechten Modulationsbereich zunimmt. Dieses Bewertungsergebnis führt in Schritt e) zu dem Schluss, dass die Ursache mit hoher Wahrscheinlichkeit eine falsche Gasarmatur 6 (mit lokal veränderter Auslegung / Geometrie) ist.
  • Im Diagramm ist noch ein zweiter Verlauf V von im Rahmen des Schrittes b) aktuell ermittelten Strömungswerten S2 veranschaulicht. Diese liegen mit einer signifikanten Abweichung A2 von dem Verlauf V der Strömungsreferenzwerte SR entfernt, so dass gemäß Schritt c) eine Abweichung A2 festgestellt wird. Gemäß Schritt d) kann die Abweichung A2 derart bewertet werden, dass diese im Modulationsbereich im Wesentlichen konstant ist. Dieses Bewertungsergebnis führt in Schritt e) zu dem Schluss, dass die Ursache mit hoher Wahrscheinlichkeit eine falsche Gasart (mit konstant abweichendem Brennverhalten) ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gas-Luft-Verbund
    2
    Heizgerät
    3
    Luftleitung
    4
    Gebläse
    5
    Gasleitung
    6
    Gasarmatur
    7
    elektronischer Regler
    8
    Regel- und Steuereinheit
    9
    Gemischleitung
    10
    Brenner
    11
    Flammenüberwachung
    12
    Abgasleitung
    S
    Strömungswert
    SR
    Strömungsreferenzwert
    A
    Abweichung
    M
    Modulationsbereich
    V
    Verlauf

Claims (10)

  1. Verfahren zur Bewertung einer Installation eines Gas-Luft-Verbundes (1) eines Heizgerätes (2), welches eine Luftleitung (3) mit einem Gebläse (4) und eine Gasleitung (5) mit einer Gasarmatur (6) aufweist, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:
    a) Bereitstellen von Strömungsreferenzwerten (SR) einer Gasströmung durch die Gasarmatur (6) bei einer Modulation der Luftströmung mittels des Gebläses (4);
    b) Überwachen aktueller Strömungswerte (S) einer Gasströmung durch die Gasarmatur (6) bei einer Modulation der Luftströmung mittels des Gebläses (4);
    c) Feststellen einer Abweichung (A) der aktuellen Strömungswerte (S) der Gasströmung von den Strömungsreferenzwerten (SR) der Gasströmung;
    d) Bewerten der Abweichung (A);
    e) Schließen auf eine Ursache der Abweichung (A).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Strömungsreferenzwerte (SR) und die aktuellen Strömungswerte (S) einen Volumenstrom erfassen.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gasarmatur (6) einen elektronischen Regler (7) aufweist, und das Verfahren initiiert wird, wenn der elektronische Regler (7) zuvor stromlos war.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Mittel zur Erfassung der Gasart vorgesehen sind, und das Verfahren initiiert wird, wenn eine Änderung der Gasart festgestellt wurde.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt d) ein Verlauf (V) der Abweichung (A) über einen Modulationsbereich (M) der Luftströmung bewertet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Abhängigkeit des Ergebnisses von Schritt e) mindestens zwei verschiedene Ursachen identifiziert und ausgegeben werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Schritt a) unter Berücksichtigung historische Strömungswerte (S) der Gasströmung des Gas-Luft-Verbundes (1) erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem während der Durchführung des Verfahrens keine Strömungsreferenzwerte (SR) der Gasströmung geändert werden.
  9. Gas-Luft-Verbund (1) eines Heizgerätes (2), zumindest umfassend eine Luftleitung (3) mit einem Gebläse (4), eine Gasleitung (5) mit einer Gasarmatur (6), eine Regel- und Steuereinheit (8) zur Einstellung einer angepassten Gasströmung durch die Gasarmatur (6) bei einer Modulation der Luftströmung und Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführen.
  10. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass der Gas-Luft-Verbund (1) des Anspruchs 9 die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
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