EP4372277A1 - Verfahren zur inbetriebnahme eines heizgerätes, heizgerät und computerprogramm - Google Patents

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EP4372277A1
EP4372277A1 EP23208570.4A EP23208570A EP4372277A1 EP 4372277 A1 EP4372277 A1 EP 4372277A1 EP 23208570 A EP23208570 A EP 23208570A EP 4372277 A1 EP4372277 A1 EP 4372277A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heater
ignition
ramp
parameter
ignition process
Prior art date
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Pending
Application number
EP23208570.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Fischer
Andre Autermann
Thomas Ernst
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
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for commissioning a heating device, a control device, a heating device and a computer program.
  • a large number of heating devices which burn a mixture of a fuel, in particular gas or hydrogen, and ambient air in a combustion chamber in order to generate heat to supply a building or to provide hot water.
  • a conveyor is usually started up to a target output and fuel is added to a conveyed volume flow of intake combustion air.
  • the combustion mixture formed is fed to a burner of the heater and ignited by an ignition device, for example a spark or glow igniter.
  • an ignition device for example a spark or glow igniter.
  • the gas supply is usually operated with an ignition ramp during an ignition process, whereby a largely constant mass flow of combustion air is fed with a mass flow of fuel gas that increases from a start value to an end value within a safety period.
  • the safety period is selected so that the escape of a critical (unburned) amount of fuel gas at the burner during an ignition process can be safely avoided.
  • the ignition ramp ensures that suitable starting conditions are set for different types of gas (for example, from a gas family) during an ignition process.
  • gas for example, from a gas family
  • heaters with a variety of gas types, which can result in very steep ignition ramps with a high gradient of the mass flow of fuel gas to be supplied.
  • the associated short dwell times of a mixture composition can make ignition difficult during an ignition process. If the supplied combustion mixture cannot form a flame during an ignition process within a safety period, the start attempt is aborted.
  • Changing ignition conditions such as a modulation point of the heater that needs to be approached during the ignition process or operating parameters of the heater, can have a significant impact on the ignition process. Problems during the ignition process can lead to unwanted noise and, if more severe, can also cause damage to the heater.
  • the EP 3 301 365 A1 proposes a method for controlling the ignition of a heater, in which an operating characteristic value recorded before the ignition is taken into account.
  • the operating characteristic value can be suitable for representing a quality, type or calorific value of the fuel and/or a performance requirement for the heater.
  • the proposed method is very complex, in particular the determination and consideration of the operating characteristic value must be tailored to the heater and is therefore prone to errors.
  • the EN 10 2004 058 087 A1 describes a method for starting the burner of a gas heater, which takes environmental conditions into account. However, complex sensors are required to record the environmental conditions.
  • the object of the invention is to propose a method for starting up a heater which at least partially overcomes the problems of the prior art described.
  • a particularly simple and universally applicable method is to be proposed which enables a heater to be safely ignited even when the operating and environmental conditions of the heater change.
  • Steps a), b) and c) can be carried out at least once in the specified order when carrying out the procedure regularly.
  • steps a) to c) can be carried out each time the heater is started up.
  • the procedure serves to ensure a safe ignition process or safe start-up of a heater and can in particular help to reduce noise during the ignition process and prevent damage to the heater.
  • the heating device can comprise 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 heating device via a heating flow and a heating return of the heating circuit.
  • the heating circuit can comprise a circulation pump, which can be set up to circulate a heat transfer medium (heating water) in the heating circuit, whereby heat transfer medium heated via a heating flow can be supplied to consumers, such as convectors or surface heating systems, and returned to the heat generator or the at least one heat exchanger via the heating return. Exhaust gases generated during combustion can be discharged to the outside via an exhaust duct of the heating device and a subsequent exhaust system.
  • the heater can also have a flame monitor.
  • 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, since significantly fewer free charge carriers are produced when hydrogen is burned.
  • Other methods are therefore often used with hydrogen-powered heaters, such as detecting the electromagnetic radiation emitted by the flame, in particular infrared (IR) and/or UV (ultraviolet) radiation, or detecting the flame temperature.
  • IR infrared
  • UV ultraviolet
  • the heating device can also have an ignition device which is arranged on the burner in such a way that combustion mixture emerging from the burner can be ignited.
  • the ignition device can in particular be an electrical ignition device whose output can be controlled electrically.
  • the ignition device can in particular be a spark igniter, whereby the intensity of the ignition spark formed can be adjusted by the applied electrical power.
  • the intensity of the ignition spark, and thus the (electrical) power of the ignition device, can significantly influence the ignition process.
  • the electrical power can be adjusted, for example, by an ignition voltage.
  • the ignition device can be a hot surface igniter, which can be heated electrically to a surface temperature above the ignition temperature of the combustion mixture.
  • the electrical power of a hot surface igniter can be used to adjust its surface temperature and thus the ignition conditions of the combustion mixture at the burner.
  • Commissioning of a heater can proceed as follows. Firstly, for example, a control device of the heater can start up a conveyor system, which is usually designed as a fan, to a predetermined starting power or starting speed. Then, after the starting power or starting speed has been reached, a mass flow of fuel predetermined for the starting speed can be supplied and an ignition process can be initiated by commissioning the ignition device with a predetermined power.
  • the predetermined mass flow of fuel can in particular be specified as a range that maps different gas types and ignition conditions and can therefore enable a safe ignition process for different gas types and/or ignition conditions.
  • the range of the mass flow of fuel gas can be mapped by an ignition ramp within the safety period.
  • the ignition ramp can define a functional relationship between time and the mass flow of fuel gas to be supplied, whereby the ignition ramp must be regularly run through within a safety period of the ignition process.
  • the safety period is selected so that if a flame does not form on the burner during an ignition process, no critical amount of unburned fuel (fuel gas) escapes, and is often in the range of 3 to 5 seconds. Since the safety period cannot be extended for reasons of operational safety, the entire ignition ramp must be run through within the safety period, which can lead to high rates of change in the mass flow of fuel gas during an ignition process.
  • the functional relationship also known as the ramp function, is usually a linear function that increases from a starting mass flow to a final mass flow.
  • a stabilization time can then define a period of time in which a flame that has formed can stabilize before the heater can switch to free modulation following the ignition process. The stabilization time is often in the range of 2 to 5 seconds, although environmental conditions may also be taken into account.
  • a ramp function can be given, for example, by a starting point v ⁇ 0 at time to and an end point v ⁇ 1 at time t 1.
  • a volume flow v ⁇ S can be set for the subsequent stabilization period, formed by adding an increase in the volume flow v ⁇ Ü to the volume flow of fuel gas at the time of the appearance of the flame v ⁇ ( t F ), which can be kept constant for
  • step a) at least one location-specific environmental parameter retrieved from a network and/or a status parameter of the heater can be recorded.
  • a location-specific environmental parameter can in particular indicate environmental conditions at the location of the heater, such as air pressure, outside temperature, geodetic altitude (above sea level), wind speed and/or humidity of the ambient air.
  • environmental conditions at the location of the heater such as air pressure, outside temperature, geodetic altitude (above sea level), wind speed and/or humidity of the ambient air.
  • a storm warning could be an environmental condition to be recorded.
  • a state parameter can be a parameter that describes or indicates a state of the heater.
  • An example of this can be a temperature of the heater, in particular a temperature in the combustion chamber, which significantly influences the ignition conditions.
  • Other examples of state parameters of the heater can be a temperature of the heater flow and/or the heater return.
  • a detection according to step a) can be carried out by measuring a parameter, for example by a control device of the heater.
  • the detection of a location-specific environmental parameter takes place via a network, in particular via the Internet.
  • a control device of the heater can be connected to be connected to a network for exchanging data.
  • existing smart home devices can be used to query location-specific environmental parameters.
  • measuring devices smart metering devices
  • measuring devices smart metering devices
  • a smart home device could also provide information on environmental conditions or on the fuel supplied (quality, pressure, energy content, temperature).
  • the ignition ramp function can be adapted to the ambient parameters and/or status parameters of the heater recorded in step a).
  • the adaptation can relate to both the ignition ramp function, in particular its rise and offset, as well as a subsequent stabilization time.
  • the ramp function can be adapted based on a recorded location-specific ambient parameter or a recorded status parameter, whereby the stabilization time can also be adapted.
  • An extension of the stabilization time can seem sensible, for example, in the case of high wind speeds or a storm warning.
  • the ignition ramp can be adapted to several environmental or state parameters separately and one after the other. This allows a very specific and precise adaptation of the ignition ramp to the current ignition conditions.
  • a diagnostic parameter that allows a conclusion to be drawn about the ignition process can be recorded and evaluated during the ignition process.
  • the diagnostic parameter can be a parameter that allows a conclusion to be drawn about a pressure curve in the flow path (combustion air supply, fuel gas supply, mixture channel, exhaust pipe or system) of the heater, for example a volume or mass flow sensor in the combustion air supply or in the mixture channel, and/or a signal from the conveyor device, in particular a speed signal or a control signal from a speed controller of the conveyor.
  • a signal from a flame monitor on the heater can also be used as a diagnostic parameter, for example an ionization current from the flame or a signal from an optical sensor (UV sensor) that can be directed in the direction of a flame on the burner.
  • an optical sensor UV sensor
  • An evaluation of the recorded diagnostic parameters can include a comparison with reference values or characteristic maps.
  • the reference values or characteristic maps can have been determined in advance using laboratory tests on a reference heater.
  • the evaluation of an ignition process from step d) can be included in the adaptation of the ignition ramp in step b).
  • the heater can be put into an error state in which restarting is blocked or can only be carried out by a qualified person.
  • a critical ignition process can be detected, for example, by exceeding a pressure limit in the gas supply to the heater or by a lack of or insufficient flame formation.
  • information about a result of an evaluation of the ignition process, a recognized critical ignition process or about the heater entering a fault state can be displayed via a display device (external or integrated into the heater) and/or made available for retrieval via a network, in particular the Internet, 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 device (cloud).
  • a user/operator of the heater and/or a specialist company can advantageously be provided with information about a Carrying out a procedure suggested here can be transmitted by means of a message and the specialist company can plan and carry out an appointment for maintenance and/or repairs accordingly. In particular, this can quickly resolve a fault condition in the heater.
  • a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here.
  • this relates in particular to a computer program (product) comprising commands which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method proposed here.
  • the computer program can in particular be executed on a control and regulating device of the heating device.
  • a machine-readable storage medium is also proposed on which the computer program is stored.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data storage device.
  • a control device for a heater is also proposed, set up to carry out a method proposed here.
  • the control device can for example have a processor for this purpose and/or have one.
  • the processor can for example carry out the method stored in a memory (of the control device).
  • the control device can in particular be electrically connected to an ignition device, a conveyor device and a flame monitor.
  • data recorded or required as part of the implementation of a method proposed here can be stored in a memory of the control device, for example environmental or state parameters recorded in step a) and/or reference values and/or characteristic maps for adapting the ignition ramp according to step b).
  • a heating device designed to burn a combustion mixture of combustion air and combustion gas, which can be fed to a burner and ignited by an ignition device, and further comprises means which are adapted to carry out the steps of the method disclosed here.
  • the means can comprise a regulating and control device.
  • the heating device can be a gas heating device, in particular a hydrogen-operated gas heating device.
  • the gas heating device can have a burner and a conveying device with which a mixture of fuel (hydrogen) and combustion air can be fed to the burner.
  • the use of a detected environmental parameter and/or a state parameter of the heater to adapt an ignition ramp for an ignition process of the heater is also proposed.
  • a method for starting up a heater, a control and regulating device, a heater and a computer program are therefore specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the state of the art.
  • the method for starting up a heater, the control and regulating device, the heater and the computer program as well as the use at least contribute to enabling a safe and convenient start-up of a heater. Noises generated during the ignition process can advantageously be reduced and a safe start of the heater can be made possible regardless of the ambient conditions and the operating state of the heater.
  • the invention can be used particularly advantageously without structural changes to a heating device in the form of an implementation of software.
  • Fig.1 shows an example and schematically a sequence of a method proposed here.
  • the execution of steps a), b) and c) shown with blocks 110, 120 and 130 can be carried out at least once in the order given in a regular process sequence.
  • the method serves to increase the safety of a heater 1, in particular one operated with hydrogen or with a hydrogen-containing mixture as fuel, during commissioning or an ignition process.
  • the method enables an ignition ramp to be adapted to site-specific environmental parameters and/or state parameters of the heater 1.
  • Fig.2 shows an example and schematically a heating device 1 proposed here.
  • This can comprise a burner 3 arranged in a combustion chamber 8.
  • Combustion air can be supplied via a combustion air supply 4 through a conveyor device 2, in particular as
  • the conveying device 2 can be connected to a speed controller 6, which can regulate a speed n of the conveying device 2 by means of a pulse width modulated (PWM) signal.
  • a gas valve 5 can add combustion air fuel gas from a gas feed 14 to the sucked-in air mass flow and can comprise a safety valve and a gas control valve for controlling the mass flow of fuel gas to be added.
  • the mixture of fuel gas and combustion air produced can flow via a mixture channel 11 to the burner 3 and be ignited there by the ignition device 12.
  • the burner 3 can have a cylindrical shape, which can be attached with a base to a burner door 15 in such a way that combustion mixture can flow from the mixture channel into the burner 3. Heat generated during combustion can be transferred via a heat exchanger 20 to a heating circuit 19, via whose heating flow 17 heat transfer medium of the heating circuit 19 can be supplied and returned to the heater 1 via a heating return 18. After combustion, the combustion products can be discharged to the outside via an exhaust pipe 9 of the heater 1 and an exhaust system 10.
  • the heating device 1 proposed here can be designed in particular for the combustion of hydrogen.
  • the heating device 1 can have a (device for) flame monitoring 13 on/or in the burner door 15, which can be designed here as a sensor for UV (ultraviolet) radiation emitted by the flame.
  • a control and regulating device 7 can be set up to regulate the heating device 1. For this purpose, it can be electrically connected, for example, to the speed controller 6, the conveyor device 2, the gas valve 5, the flame monitor 13, the ignition device 12 and a network 16 (Internet).
  • the control and regulating device 7 can be set up to carry out a method proposed here.
  • Fig.3 shows exemplary and schematic parameter curves that can occur when carrying out a procedure proposed here.
  • the diagram shows a Heater 1 supplied volume flow 7 as a function of time t.
  • a first ignition ramp function 21 represents an unadapted ignition ramp function as a starting point for a method proposed here. This covers a large overall volume flow space from a first volume flow 23 to a second volume flow 24 within a safety period continuously from a first time 26 to a third time 28 and thus enables ignition with a large number of gas types.
  • Step a) at least one location-specific environmental parameter and/or a status parameter of the heater 1 can be recorded.
  • Step a) can be carried out in particular by the regulating and control device 7 of the heater 1, and signals from one or more sensors of the heater 1 or data from a network 16, such as the Internet, can be recorded.
  • the ignition ramp function can be adapted to the environmental parameters and/or state parameters of the heater 1 recorded in step a).
  • Fig. 3 shows a second, adapted ignition ramp function 22, which was adapted by carrying out one of the steps b) in block 120.
  • step a) block 110
  • a gas quality may have been detected using sensors of the heater 1, which leads to a reduction in the gradient and an increase in the offset of the second (adapted) ignition ramp function 22 compared to the first (unadapted) ignition ramp function 21, so that the adapted ignition ramp function 22 covers a volume flow space from a third volume flow 30 to the second volume flow 24.
  • an ignition process of the heater 1 can be initiated with the ignition ramp function 22 adapted in step b).
  • the control unit 7 can start the conveyor device 2 up to a starting speed and after reaching this point, an admixture of fuel gas is triggered in accordance with the ignition ramp function 22 adapted in step b) and an ignition process is initiated at the same time.
  • the adapted ignition ramp function 22 leads to a faster and smoother ignition, among other things due to the smaller volume flow space covered from the third volume flow 30 to the second volume flow 24.
  • a flame can form on the burner 3.
  • the flame formation at the second point in time 27 can be followed by a stabilization time 28 up to a third point in time 29, in which the volume flow is increased by the amount of an increase 25 and the flame can stabilize.
  • the heater can switch to free modulation, and the ignition process is thus successfully completed.
  • a diagnostic parameter that allows a conclusion to be drawn about the ignition process can be recorded and evaluated during the ignition process.
  • a suitable diagnostic parameter can be, for example, a speed n of the conveyor device 2.
  • An evaluation of a recorded speed curve of the conveyor device 2 during the ignition process can be carried out, for example, by considering a change in the speed n triggered by the ignition process. If the change in the speed exceeds a limit value, a hard ignition can be assumed.
  • first primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, and in particular do not necessarily specify a dependency and/or sequence of these objects, sizes or processes. Should a dependency and/or sequence be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the expert when studying the specifically described design. As far as 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 Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1), das zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner (3) zugeführt und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündet wird, eingerichtet ist. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:a) Erfassen mindestens eines, aus einem Netzwerk (16) abgerufenen, standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes (1),b) Anpassen einer Zündrampe an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes (1),c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes (1) mit der in Schritt b) angepassten Zündrampe.Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine Anpassung der Zündrampe an Umgebungs- und Zustandsbedingungen des Heizgerätes (1) und kann damit Sicherheit und Komfort eines Zündvorganges steigern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und ein Computerprogramm.
  • Es sind eine Vielzahl von Heizgeräten bekannt, die in einer Brennkammer ein Gemisch aus einem Brennstoff, insbesondere Gas oder Wasserstoff, und Umgebungsluft verbrennen, um Wärme zur Versorgung eines Gebäudes oder für eine Bereitstellung von Warmwasser zu gewinnen.
  • Bei einer Inbetriebnahme derartiger Heizgeräte wird in der Regel eine Fördereinrichtung auf eine Sollleistung angefahren und einem geförderten Volumenstrom angesaugter Verbrennungsluft Brennstoff zugefügt. Das gebildete Verbrennungsgemisch wird einem Brenner des Heizgerätes zugeführt und durch eine Zündvorrichtung, beispielsweise einem Funken- oder Glühzünder, entzündet. Aufgrund des Wunsches, den Betrieb eines Heizgerätes für wechselnde Umgebungsbedingungen und insbesondere mehrere Gasarten zu ermöglichen, wird in der Regel während eines Zündvorganges die Gaszuführung mit einer Zündrampe betrieben, wobei einem weitestgehend konstanten Massestrom Verbrennungsluft ein von einem Startwert zu einem Endwert ansteigender Massestrom Brenngas innerhalb eines Sicherheitszeitraumes zugeführt wird. Der Sicherheitszeitraum ist dabei so gewählt, dass ein Austreten einer kritischen (unverbrannten) Menge Brenngas am Brenner während eines Zündvorganges mit Sicherheit vermieden werden kann.
  • Die Zündrampe bewirkt, dass während eines Zündvorganges geeignete Startbedingungen für unterschiedliche Gasarten (beispielsweise einer Gasfamilie) eingestellt werden. Dabei besteht das Bedürfnis, Heizgeräte mit einer Vielzahl von Gasarten einzusetzen, wodurch sehr steile Zündrampen, mit einem hohen Gradienten des zuzuführenden Massestromes Brenngas auftreten können. Die damit zusammenhängenden kurzen Verweilzeiten einer Gemischzusammensetzung können ein Zünden während eines Zündvorganges erschweren. Kann das zugeführte Verbrennungsgemisch bei einem Zündvorgang innerhalb eines Sicherheitszeitraumes keine Flamme bilden, wird der Startversuch abgebrochen.
  • Dabei können wechselnde Zündbedingungen, beispielsweise ein anzufahrender Modulationspunkt des Heizgerätes während des Zündvorganges oder Betriebsparameter des Heizgerätes einen Zündvorgang deutlich beeinflussen. Probleme bei einem Zündvorgang können zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen und bei einer stärkeren Ausprägung auch zu Beschädigungen des Heizgerätes führen.
  • Die EP 3 301 365 A1 schlägt zum Steuern eines Zündbetriebes eines Heizgerätes vor, bei dem ein vor dem Zündbetrieb erfasster Betriebskennwert berücksichtigt wird. Der Betriebskennwert kann dabei dazu geeignet sein, eine Qualität, Art oder einen Brennwert des Brennstoffes und/ oder eine Leistungsanforderung an das Heizgerät abzubilden. Das vorgeschlagene Verfahren ist jedoch sehr aufwendig, insbesondere sind die Ermittlung und Berücksichtigung des Betriebskennwertes auf das Heizgerät abzustimmen und damit fehleranfällig.
  • Die DE 10 2004 058 087 A1 beschreibt ein Verfahren zum Brennerstart eines Gasheizgerätes, bei dem Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Zur Erfassung der Umgebungsbedingungen wird jedoch eine aufwendige Sensorik benötigt.
  • Die DE 10 2021 104 191 A1 hat ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes zum Gegenstand, bei dem während des Betriebes eine Zündrampe des Heizgerätes vom Gasventil abgefahren und der lonisationsstrom gleichzeitig erfasst wird. Anhand des erfassten lonisationsstromes kann eine Anpassung der Zündrampe erfolgen. Allerdings kann eine Durchführung des Verfahrens nur bei in Betrieb befindlichem Heizgerät erfolgen.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll ein besonders einfaches und universell einsetzbares Verfahren vorgeschlagen werden, das ein sicheres Zünden eines Heizgerätes auch bei wechselnden Betriebs- und Umweltbedingungen des Heizgerätes ermöglicht.
  • Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen, nur geringe bauliche Veränderungen an einem Heizgerät erfordern und eine einfache Integration in einen bestehenden Produktionsprozess ermöglichen.
  • 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 zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes bei, wobei das Heizgerät zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner zugeführt und durch eine Zündeinrichtung entzündet wird, eingerichtet ist, und das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
    1. a) Erfassen mindestens eines, aus einem Netzwerk abgerufenen, standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes,
    2. b) Anpassen einer Zündrampenfunktion an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes,
    3. c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes mit der in Schritt b) angepassten Zündrampe.
  • Die Schritte a), b) und c) können bei einer regulären Verfahrensdurchführung mindestens einmal in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere können die Schritte a) bis c) bei jeder Inbetriebnahme des Heizgerätes durchgeführt werden. Das Verfahren dient einem sicheren Zündvorgang bzw. einer sicheren Inbetriebnahme eines Heizgerätes und kann insbesondere helfen, eine Geräuschentwicklung während des Zündvorganges zu mindern und Schäden am Heizgerät zu verhindern.
  • 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 des Heizkreises an das Heizgerät anschließbar sind. Der Heizkreislauf kann eine Umwälzpumpe umfassen, die dazu eingerichtet sein kann, ein Wärmeträgermedium (Heizungswasser) im Heizkreis umzuwälzen, wobei über einen Heizungsvorlauf erwärmtes Wärmeträgermedium Verbrauchern, wie Konvektoren oder Flächenheizungen, zugeführt und über den Heizungsrücklauf zum Wärmeerzeuger bzw. dem mindestens einen Wärmetauscher rückgeführt werden kann. Bei der Verbrennung entstehende Abgase können über einem Abgaskanal des Heizgerätes und eine nachfolgende Abgasanlage nach Außen abgeführt werden.
  • Das Heizgerät kann eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Gebläse, aufweisen, das ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff (Wasserstoff) einem Brenner des Heizgerätes zuführen kann. Die Fördereinrichtung kann dabei eine Leistungsregelung umfassen, insbesondere einen Drehzahlregler. Das Heizgerät kann dabei einen pneumatischen Gas-Luftverbund bilden, bei dem einem Massestrom Verbrennungsluft entsprechend einem Unterdruck (Steuerdruck) einer Drosselstelle, wie einer Venturidüse, ein über eine Gaszuführung bereitgestellter Massestrom Brenngas zugesetzt wird, so dass sich ein vordefiniertes (vorgegebenes) Verbrennungsluftverhältnis (Luftzahl, Lambda) einstellen kann. Das Heizgerät kann alternativ einen elektronischen Gas Luftverbund aufweisen, bei dem anhand eines Signals einer Flammenüberwachung ein Rückschluss auf die Flammen und das Verbrennungsluftverhältnis (auch als Lambda oder Luftzahl bezeichnet) erfolgen kann, so dass eine Regelung desselben ermöglicht wird. Das Heizgerät kann zur Verbrennung eines beliebigen Brennstoffes eingerichtet sein, insbesondere zur Verbrennung eines Brenngases, wie Natural Gas (NG), Flüssiggas (LNG) oder Erdgas. Das Heizgerät kann auch Verbrennung von Wasserstoff als Brennstoff oder einem Gemisch enthaltend Wasserstoff eingerichtet sein. Das Gemisch kann dabei einen Gehalt von mindestens 80% oder mindestens 90% Wasserstoff aufweisen.
  • 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, da 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 Infrarot- (IR-) und/ oder UV- (Ultraviolett-) Strahlung oder ein Erfassen der Flammentemperatur zum Einsatz. Ein Signal einer Flammenüberwachung kann dabei das Vorhandensein einer Flamme anzeigen, sowie ein Rückschluss auf ein Verbrennungsluftverhältnis der Flamme ermöglichen.
  • Das Heizgerät kann zudem eine Zündeinrichtung aufweisen, die derart am Brenner angeordnet ist, dass aus dem Brenner austretendes Verbrennungsgemisch entzündet werden kann. Die Zündeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Zündeinrichtung sein, deren Leistung elektrisch steuerbar ist.
  • Bei der Zündeinrichtung kann es sich insbesondere um einen Funkenzünder handeln, wobei die Intensität des ausgebildeten Zündfunkens durch die beaufschlagte elektrische Leistung einstellbar ist. Die Intensität des Zündfunkens, und damit die (elektrische) Leistung der Zündeinrichtung kann den Zündvorgang wesentlich beeinflussen. Die elektrische Leistung kann dabei beispielsweise durch eine Zündspannung eingestellt werden.
  • Alternativ kann die Zündeinrichtung ein Glühzünder, auch als Hot-Surface-Ignitor bezeichnet, sein, der sich elektrisch auf eine Oberflächentemperatur oberhalb einer Zündtemperatur des Verbrennungsgemisches erhitzen kann. Mittels der elektrischen Leistung eines Glühzünders können dessen Oberflächentemperatur, und damit die Zündbedingungen des Verbrennungsgemisches am Brenner eingestellt werden.
  • Eine Inbetriebnahme eines Heizgerätes kann dabei wie folgt ablaufen. Zunächst kann, beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes, eine Fördereinrichtung, die zumeist als Gebläse ausgeführt ist, auf eine vorgegebene Startleistung bzw. Startdrehzahl, anfahren. Anschließen kann, nach dem Erreichenden der Startleistung bzw. Startdrehzahl ein für die Startdrehzahl vorgegebener Massestrom Brennstoff zugeführt und ein Zündvorgang durch Inbetriebnahme der Zündeinrichtung mit einer vorgegebenen Leistung eingeleitet werden. Der vorgegebene Massestrom Brennstoff kann insbesondere als Bereich vorgegeben sein, der verschiedene Gasarten und Zündbedingungen abbildet und somit einen sicheren Zündvorgang für unterschiedliche Gasarten und/ oder Zündbedingungen ermöglichen kann. Der Bereich des Massestromes Brenngas kann durch eine Zündrampe innerhalb des Sicherheitszeitraumes abgebildet werden.
  • Die Zündrampe kann dabei ein funktionaler Zusammenhang zwischen Zeit und dem zuzuführenden Massestrom Brenngas festlegen, wobei die Zündrampe regelmäßig innerhalb eines Sicherheitszeitraumes des Zündvorganges abgefahren werden muss. Der Sicherheitszeitraum ist dabei so gewählt, dass bei einer ausbleibenden Flammenbildung am Brenner während eine Zündvorganges keine kritische Menge unverbrannten Brennstoffes (Brenngas) austritt, und liegt häufig in einem Bereich von 3 bis 5 Sekunden. Da der Sicherheitszeitraum aus Gründen der Betriebssicherheit nicht verlängerbar ist, muss die gesamte Zündrampe innerhalb des Sicherheitszeitraumes angefahren werden, was zu hohen Änderungsgeschwindigkeiten des Massestromes Brenngas während eines Zündvorganges führen kann. Der funktionale Zusammenhang, auch als Rampenfunktion bezeichnet, ist dabei in der Regel eine lineare Funktion, die von einem Startmassestrom bis zu einem Endmassestrom ansteigt. Im Anschluss kann eine Stabilisierungszeit einen Zeitraum festlegen, in dem sich eine gebildete Flamme stabilisieren kann, bevor das Heizgerät im Anschluss an den Zündvorgang zur freien Modulation übergehen kann. Die Stabilisierungszeit liegt häufig in einem Bereich von 2 bis 5 Sekunden, wobei auch Umgebungsbedingungen einbezogen werden können.
  • Somit kann eine Rampenfunktion beispielsweise durch einen Startpunktv̇ 0 zum Zeitpunkt to und einen Endpunkt v̇ 1 zum Zeitpunkt t1 gegeben sein. Der Sicherheitszeitraum als Zeitdauer für die Rampenfunktion kann somit durch t1-t0 bestimmt und die Rampenfunktion mit v ˙ t = m × t + b
    Figure imgb0001
     angegeben werden. Die Steigerung m der Rampe kann mit: m = v ˙ 1 − v ˙ 0 t 1 − t 0
    Figure imgb0002
     und der Offset b kann mit b = v ˙ 0 × t 1 − v ˙ 1 × t 0 t 1 − t 0
    Figure imgb0003
     gegeben sein. Zum Zeitpunkt eines Auftretens einer Flamme tF (die durch eine Flammenüberwachung erkannt werden kann), kann ein Volumenstrom v̇S für die sich anschließende Stabilisierungszeit gebildet durch Addition einer Überhöhung des Volumenstromes v̇ Ü zu dem Volumenstrom Brenngas zum Zeitpunkt des Auftretens der Flamme v̇(tF ) eingestellt werden, der für den Stabilisierungszeitraum konstant gehalten werden kann, bevor das Heizgerät den Zündvorgang beendet und in eine freie Modulation übergeht: v ˙ S = v ˙ t F + v ˙ Ü .
    Figure imgb0004
  • Gemäß Schritt a) kann ein Erfassen mindestens eines, aus einem Netzwerk abgerufenen, standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes erfolgen.
  • Ein standortspezifischer Umgebungsparameter kann insbesondere Umgebungsbedingungen am Standort des Heizgerätes angeben, wie beispielsweise einen Luftdruck, eine Außentemperatur, eine geodätische Höhe (über dem Meeresspiegel), eine Windgeschwindigkeit und/ oder eine Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft. Gleichfalls könnte eine Sturmwarnung eine zu erfassende Umgebungsbedingung sein.
  • Ein Zustandsparameter kann ein Parameter sein, der einen Zustand des Heizgerätes beschreibt oder angibt. Ein Beispiel hierfür kann eine Temperatur des Heizgerätes sein, insbesondere eine Temperatur in der Brennkammer, die die Zündbedingungen wesentlich beeinflusst. Weitere Beispiele für Zustandsparameter des Heizgerätes kann eine Temperatur des Heizungsvor- und/ oder des Heizungsrücklaufes sein.
  • Ein Erfassen gemäß Schritt a) kann mittels eines Messens eines Parameters erfolgen, beispielsweise durch ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes. Das Erfassen eines standortspezifischen Umgebungsparameters erfolgt hierbei über ein Netzwerk insbesondere mittels des Internets. Hierzu kann beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes mit einem Netzwerk zum Austausch von Daten verbunden sein. Gleichfalls können gegebenenfalls vorhandene Smart-Home-Einrichtungen zur Abfrage von standrotspezifischen Umgebungsparametern genutzt werden. Hierbei könnten auch mit einer Smart-Home-Einrichtung verbindbare Messeinrichtung (Smart Metering Device) Informationen zu Umgebungsbedingungen oder auch zu dem zugeführten Brennstoff (Qualität, Druck, Energiegehalt, Temperatur) zugänglich machen,
  • Gemäß Schritt b) kann ein Anpassen der Zündrampenfunktion an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes erfolgen. Das Anpassen kann sich dabei sowohl auf die Zündrampenfunktion, insbesondere deren Anstieg und Offset, sowie eine anschließende Stabilisierungszeit beziehen. Hierzu kann anhand eines erfassten standortspezifischen Umgebungsparameters oder eines erfassten Zustandsparameters die Rampenfunktion angepasst werden, wobei auch eine Anpassung der Stabilisierungszeit möglich ist. Eine Verlängerung der Stabilisierungszeit kann beispielsweise bei hohen Windgeschwindigkeiten oder eine Sturmwarnung sinnvoll erscheinen.
  • Hierbei kann gemäß einer Ausgestaltung die Anpassung der Zündrampe an mehrere Umgebungs- oder Zustandsparameter gesondert und nacheinander erfolgen. So kann eine sehr spezifische und genaue Anpassung der Zündrampe an vorliegende aktuelle Zündbedingungen erfolgen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann in einem Schritt d) ein Diagnoseparameter, der einen Rückschluss auf den Zündvorgang zulässt, während des Zündvorganges erfasst und bewertet werden. Bei dem Diagnoseparameter kann es sich um einen Parameter handeln, der einen Rückschluss auf einen Druckverlauf im Strömungsweg (Zuführung Verbrennungsluft, Zuführung Brenngas, Gemischkanal, Abgasrohr oder -anlage) des Heizgerätes zulässt, beispielsweise ein Volumen- oder Massestromsensor in der Zuführung Verbrennungsluft oder im Gemischkanal, und/ oder ein Signal der Fördereinrichtung, insbesondere ein Drehzahlsignal oder ein Steuersignal eines Drehzahlreglers der Fördereinrichtung. Alternativ oder kumulativ kann auch als Diagnoseparameter auch ein Signal einer Flammenüberwachung des Heizgerätes genutzt werden, beispielsweise ein lonisationsstrom der Flamme oder ein Signal eines optischen Sensors (UV-Sensor) der in Richtung einer Flamme am Brenner ausgerichtet sein kann.
  • Ein Bewerten des erfassten Diagnoseparameters kann einen Vergleich mit Referenzwerten oder -kennfeldern umfassen. Die Referenzwerte oder -kennfelder können dabei im Vorfeld anhand von Laborversuchen an einem Referenzheizgerät ermittelt worden sein.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann bei einer wiederholenden Verfahrensdurchführung in die Anpassung der Zündrampe in Schritt b) die Bewertung eines Zündvorganges aus Schritt d) einbezogen werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann das Heizgerät beim Feststellen eines kritischen Zündvorganges in einen Fehlerzustand verbracht werden, in dem eine erneute Inbetriebnahme blockiert wird, bzw. nur durch eine fachkundige Person durchgeführt werden kann. Ein kritischer Zündvorgang kann beispielsweise an einem Überschreiten eines Druckgrenzwertes in der Gaszuführung des Heizgerätes oder auch an einer fehlenden oder unzureichenden Flammenbildung erkannt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann eine Information über ein Ergebnis einer Bewertung des Zündvorganges, einen erkannten kritischen Zündvorgang oder über ein Verbringen des Heizgerätes in einen Fehlerzustand über eine (externe oder ins Heizgerät integrierte) Anzeigeeinrichtung angezeigt und/ oder über 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 eine Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens durch eine Nachricht übermittelt werden und der Fachbetrieb kann einen Termin zur Wartung und/ oder Reparatur entsprechend planen und durchführen. Insbesondere kann so eine schnelle Beendigung eines Fehlerzustandes des Heizgerätes herbeigeführt werden.
  • 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 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 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 einer Zündeinrichtung, einer Fördereinrichtung und einer Flammenüberwachung elektrisch verbunden sein. Zudem können auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes im Rahmen der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens erfasste oder benötigte Daten hinterlegt werden, beispielsweise in Schritt a) erfasste Umgebungs- oder Zustandsparameter und/ oder Referenzwerte und/oder -kennfelder für die Anpassung der Zündrampe gemäß Schritt b).
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner zuführbar und durch eine Zündeinrichtung entzündbar ist, und weiter Mittel aufweist, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des hier offenbarten Verfahrens ausführt. Die Mittel können ein Regel- und Steuergerät umfassen. 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 Brennstoff (Wasserstoff) und Verbrennungsluft dem Brenner zugeführt werden kann
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung eines erfassten Umgebungsparameters und/ oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes zur Anpassung einer Zündrampe für einen Zündvorgang des Heizgerätes 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 zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und ein Computerprogramm angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, das Regel- und Steuergerät, das Heizgerät und das Computerprogramm sowie die Verwendung zumindest dazu bei, eine sichere und komfortable Inbetriebnahme eines Heizgerätes zu ermöglichen. Dabei können vorteilhaft im Rahmen des Zündvorganges entstehende Geräusche gemindert werden und ein sicherer Start des Heizgerätes unabhängig von den Umgebungsbedingungen und dem Betriebszustand des Heizgerätes ermöglicht werden.
  • Zudem kann die Erfindung besonders vorteilhaft ohne bauliche Änderungen an einem Heizgerät in Form einer Implementierung einer Software eingesetzt werden.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,
    Fig. 2:
    ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und
    Fig. 3:
    Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Die mit Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Durchführung der Schritte a), b) und c) kann bei einem regulären Verfahrensablauf mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Das Verfahren dient einer Steigerung der Sicherheit eines, insbesondere mit Wasserstoff oder mit einem wasserstoffhaltigen Gemisch als Brennstoff betriebenen, Heizgerätes 1 bei einer Inbetriebnahme bzw. einem Zündvorgang. Das Verfahren ermöglicht eine Anpassung einer Zündrampe an standortspezifische Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes 1.
  • Fig. 2 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 kann Verbrennungsluft durch eine Fördereinrichtung 2, insbesondere als Gebläse ausgebildet, angesaugt werden. Die Fördereinrichtung 2 kann mit einem Drehzahlregler 6 verbunden sein, der mittels eines pulsweitenmodulierten (PWM-) Signals eine Drehzahl n der Fördereinrichtung 2 regeln kann. Ein Gasventil 5 kann dem angesaugten Luftmassenstrom Verbrennungsluft Brenngas aus einer Gaszuführung 14 zusetzen und ein Sicherheitsventil sowie ein Gasregelventil zur Steuerung des zuzusetzenden Massestromes Brenngas umfassen. Das erzeugte Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft kann über einen Gemischkanal 11 zum Brenner 3 strömen und dort von der Zündeinrichtung 12 entzündet werden. Der Brenner 3 kann eine Zylinderform aufweisen, die mit einer Grundfläche an einer Brennertür 15 derart befestigt sein kann, dass Verbrennungsgemisch aus dem Gemischkanal in den Brenner 3 strömen kann. Bei der Verbrennung entstehende Wärme kann über einen Wärmtauscher 20 auf einen Heizkreis 19 übertagen werden, über dessen Heizungsvorlauf 17 Wärmeträger des Heizkreises 19 zugeführt und über einen Heizungsrücklauf 18 zum Heizgerät 1 rückgeführt werden kann. Die Verbrennungsprodukte können nach der Verbrennung über ein Abgasrohr 9 des Heizgerätes 1 und eine Abgasanlage 10 nach Außen abgeleitet werden.
  • Das hier vorgeschlagenen Heizgerät 1 kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff eingerichtet sein. Zudem kann das Heizgerät 1 an/ bzw. in der Brennertür 15 eine (Vorrichtung zur) Flammenüberwachung 13 aufweisen, die hier als Sensor für von der Flamme emittierte UV- (Ultraviolett-) Strahlung ausgebildet sein kann.
  • Ein Regel- und Steuergerät 7 kann zur Regelung des Heizgerätes 1 eingerichtet sein. Hierfür kann dieses beispielsweise mit dem Drehzahlregler 6, der Fördereinrichtung 2, dem Gasventil 5, der Flammenüberwachung 13, der Zündeinrichtung 12 und einem Netzwerk 16 (Internet) elektrisch verbunden sein. Das Regel- und Steuergerät 7 kann zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet sein.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können. Das Diagramm zeigt einen dem Heizgerät 1 zugeführten Volumenstrom 7 in Abhängigkeit der Zeit t. Eine erste Zündrampenfunktion 21 stellt eine unangepasste Zündrampenfunktion als Ausgangspunkt für ein hier vorgeschlagenes Verfahren dar. Diese deckt einen großen gesamten Volumenstromraum von einem ersten Volumenstrom 23 bis zu einem zweiten Volumenstrom 24 ab innerhalb eines Sicherheitszeitraumes dauernd von einem ersten Zeitpunkt 26 bis zu einem dritten Zeitpunkt 28 und ermöglicht damit eine Zündung mit einer Vielzahl von Gasarten.
  • In Block 110 kann gemäß Schritt a) ein Erfassen mindestens eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes 1 erfolgen. Eine Durchführung des Schrittes a) kann insbesondere durch das Regel- und Steuergerät 7 das Heizgerätes 1 erfolgen, und ein Erfassen von Signalen eines oder mehrerer Sensoren des Heizgerätes 1 oder von Daten aus einem Netzwerk 16, wie beispielsweise dem Internet, erfolgen.
  • In Block 120 kann gemäß Schritt b) ein Anpassen der Zündrampenfunktion an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/ oder Zustandsparameter des Heizgerätes 1 erfolgen. In Fig. 3 zeigt eine zweite, angepasste Zündrampenfunktion 22, die mittels Durchführung eines des Schrittes b) in Block 120 angepasst wurde. Hierbei kann in Schritt a) (Block 110) anhand von Sensoren des Heizgerätes 1 eine Gasqualität erkannt worden sein, die zu einer Minderung der Steigung und einer Erhöhung des Offsets der zweiten (angepassten) Zündrampenfunktion 22 gegenüber der ersten (unangepassten) Zündrampenfunktion 21 führt, sodass durch die angepasste Zündrampenfunktion 22 ein Volumenstromraum von einem dritten Volumenstrom 30 bis zu dem zweiten Volumenstrom 24 abgedeckt wird.
  • In Block 130 kann gemäß Schritt c) ein Initiieren eines Zündvorgangs des Heizgerätes 1 mit der in Schritt b) angepassten Zündrampenfunktion 22 erfolgen. Hierzu kann das Regel- und Steuergerät 7 ein Anfahren der Fördereinrichtung 2 auf eine Startdrehzahl und nach erreichen derselben ein Beimischen von Brenngas entsprechend der in Schritt b) angepassten Zündrampenfunktion 22 auslösen und gleichzeitig einen Zündvorgang initiieren. Die angepasste Zündrampenfunktion 22 führt zu einer schnelleren und sanfteren Zündung, unter anderem aufgrund des geringeren abgedeckten Volumenstromraumes vom dritten Volumenstrom 30 bis zum zweiten Volumenstrom 24.
  • Zu einem zweiten Zeitpunkt 27 kann sich dabei eine Flamme am Brenner 3 bilden. An die Flammenbildung zum zweiten Zeitpunkt 27 kann sich eine Stabilisierungszeit 28 bis zu einem dritten Zeitpunkt 29 anschließen, in der, der Volumenstrom um den Betrag einer Überhöhung 25 erhöht werden, und Flamme sich stabilisieren kann. Im Anschluss an den dritten Zeitpunkt 29 kann das Heizgerät in eine freie Modulation übergehen, der Zündvorgang ist somit erfolgreich beendet.
  • Gemäß einem optionalen Schritt d) kann ein Diagnoseparameter, der einen Rückschluss auf den Zündvorgang zulässt, während des Zündvorganges erfasst und bewertet werden. Ein geeigneter Diagnoseparameter kann beispielsweise eine Drehzahl n der Fördereinrichtung 2 sein. Eine Bewertung eines erfassten Drehzahlverlaufes der Fördereinrichtung 2 während des Zündvorganges kann beispielweise durch Betrachtung einer Änderung der Drehzahl n, ausgelöst durch den Zündvorgang, erfolgen. Übersteigt die Änderung der Drehzahl einen Grenzwert kann von einer harten Zündung ausgegangen werden.
  • Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Fördereinrichtung
    3
    Brenner
    4
    Zuführung Verbrennungsluft
    5
    Gasventil
    6
    Drehzahlregler
    7
    Regel- und Steuergerät
    8
    Brennkammer
    9
    Abgasrohr
    10
    Abgasanlage
    11
    Gemischkanal
    12
    Zündeinrichtung
    13
    Flammenüberwachung
    14
    Gaszuführung
    15
    Brennertür
    16
    Netzwerk
    17
    Heizungsvorlauf
    18
    Heizungsrücklauf
    19
    Heizkreis
    20
    Wärmetauscher
    21
    erste Zündrampe
    22
    zweite Zündrampe
    23
    erster Volumenstrom
    24
    zweiter Volumenstrom
    25
    Überhöhung Volumenstrom
    26
    erster Zeitpunkt
    27
    zweiter Zeitpunkt
    28
    Stabilisierungszeit
    29
    dritter Zeitpunkt
    30
    dritter Volumenstrom

Claims (14)

  1. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1), eingerichtet zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner (3) zugeführt und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündet wird, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    a) Erfassen mindestens eines standortspezifischen, aus einem Netzwerk (16) abgerufenen, Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters des Heizgerätes (1),
    b) Anpassen einer Zündrampe an die in Schritt a) erfassten Umgebungsparameter und/oder Zustandsparameter des Heizgerätes (1),
    c) Initiieren einer Zündvorgangs des Heizgerätes (1) mit der in Schritt b) angepassten Zündrampe.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) mindestens ein Umgebungsparameter am Standort des Heizgerätes (1) erfasst wird, ausgewählt aus folgender Gruppe: Außentemperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) mindestens ein Zustandsparameter des Heizgerätes (1) erfasst wird, ausgewählt aus folgender Gruppe: Temperatur des Heizgerätes (1), Temperatur im Heizungsvorlauf (17) eines verbundenen Heizkreises (19), Temperatur im Heizungsrücklauf (18) eines verbundenen Heizkreises (19).
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Rahmen der Anpassung der Zündrampe in Schritt b) eine Rampenfunktion und eine Stabilisierungszeit angepasst wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) eine Anpassung der Zündrampe für jeden erfassten Umgebungsparameter und/oder Zustandsparameter des Heizgerätes (1) gesondert vorgenommen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Schritt d) ein Diagnoseparameter, der einen Rückschluss auf den Zündvorgang zulässt, während des Zündvorganges erfasst und bewertet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Diagnoseparameter ausgewählt aus folgender Gruppe ist: ein Druck in einem Strömungsweg des Heizgerätes (1), eine Drehzahl einer Fördereinrichtung (2) des Verbrennungsgemisches, ein Steuersignal eines Drehzahlreglers (6) der Fördereinrichtung (2), ein Signal einer Flammenüberwachung (13) des Heizgerätes (1).
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei bei einer wiederholenden Verfahrensdurchführung eine Bewertung eines Zündvorganges in Schritt d) bei dem Anpassen der Zündrampe in Schritt b) berücksichtigt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei bei einem Erkennen eines kritischen Zündvorganges im Rahmen der Bewertung in Schritt d) das Heizgerät (1) au-ßer Betrieb genommen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei eine Information über ein Ergebnis der Bewertung des Zündvorganges gemäß Schritt d) oder über einen erkannten kritischen Zündvorgang über ein Netzwerk (16) zum Abruf bereitgestellt und/oder mittels einer Nachricht versandt wird.
  11. Regel- und Steuergerät (7) eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Heizgerät (1), eingerichtet zur Verbrennung eines Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas, das einem Brenner (3) zuführbar und durch eine Zündeinrichtung (12) entzündbar ist, und weiter aufweisend Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführen.
  13. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass das Heizgerät (1) des Anspruchs 12 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführt.
  14. Verwendung eines standortspezifischen Umgebungsparameters und/oder eines Zustandsparameters eines Heizgerätes (1) zur Anpassung einer Zündrampe für einen Zündvorgang eines Heizgerätes (1).
EP23208570.4A 2022-11-14 2023-11-08 Verfahren zur inbetriebnahme eines heizgerätes, heizgerät und computerprogramm Pending EP4372277A1 (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004058087A1 (de) 2004-12-01 2006-06-08 G. Kromschröder AG Verfahren zum Brennerstart eines Gasheizgeräts
US20180058690A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-01 Channel Products, Inc. Remote flame-producing appliance control
EP3301365A1 (de) 2016-09-02 2018-04-04 Robert Bosch GmbH Verfahren zum steuern eines zündbetriebs eines heizsystems sowie eine steuereinheit und ein heizsystem
DE102021104191A1 (de) 2021-02-23 2022-08-25 Vaillant Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes mit elektronischem Gas-Luftverbund

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT413060B (de) 2003-07-22 2005-10-15 Vaillant Gmbh Verfahren und vorrichtung zur vorbeugenden fehlererkennung bei elektronisch geregelten oder gesteuerten geräten

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004058087A1 (de) 2004-12-01 2006-06-08 G. Kromschröder AG Verfahren zum Brennerstart eines Gasheizgeräts
US20180058690A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-01 Channel Products, Inc. Remote flame-producing appliance control
EP3301365A1 (de) 2016-09-02 2018-04-04 Robert Bosch GmbH Verfahren zum steuern eines zündbetriebs eines heizsystems sowie eine steuereinheit und ein heizsystem
DE102021104191A1 (de) 2021-02-23 2022-08-25 Vaillant Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes mit elektronischem Gas-Luftverbund

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