EP4660526A1 - Verfahren zum betreiben eines heizgeräts, heizgerät, computerprogramm und verwendung erfasster temperaturen - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines heizgeräts, heizgerät, computerprogramm und verwendung erfasster temperaturen

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Publication number
EP4660526A1
EP4660526A1 EP25178683.6A EP25178683A EP4660526A1 EP 4660526 A1 EP4660526 A1 EP 4660526A1 EP 25178683 A EP25178683 A EP 25178683A EP 4660526 A1 EP4660526 A1 EP 4660526A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
recirculation
combustion air
sub
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25178683.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Haibach
Christoph Gross
Andreas Kipp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4660526A1 publication Critical patent/EP4660526A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/002—Regulating air supply or draught using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/10—Premixing fluegas with fuel and combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/30—Premixing fluegas with combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00—Measuring
    • F23N2225/08—Measuring temperature
    • F23N2225/10—Measuring temperature stack temperature

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a heating device, a heating device, a computer program, and the use of measured temperatures.
  • the heating device is designed to be operated with hydrogen as fuel gas.
  • Gas-burning heating appliances for buildings used for heating or hot water supply are widely known.
  • NOx nitrogen oxides
  • they can be designed to recirculate exhaust gas from the flue into the combustion air supply. This is called exhaust gas recirculation or exhaust gas recirculation.
  • Exhaust gas recirculation is legally required in many countries.
  • Such a heating appliance with recirculation is used, for example, in the EP 2 442 027A2 presented. It is also known to control the recirculation of a heating device. This is done in the EP 2 807 427 A2 described.
  • the DE 10 2020 121 934 B3 This describes a method for controlling a recirculation device. It employs a sensor device, specifically a gas chromatograph or a temperature sensor measuring the flame or combustion surface temperature, which determines the fuel composition.
  • a sensor device specifically a gas chromatograph or a temperature sensor measuring the flame or combustion surface temperature, which determines the fuel composition.
  • this solution is also complex and unsuitable for detecting irregular recirculation.
  • the DE 10 2021 102 700 A1 This describes a method and an arrangement for using at least one property of the air in the combustion air path of a heating appliance for its control and condition analysis.
  • the heating appliance may also have a recirculation device. This method is also not suitable for detecting irregular recirculation.
  • the object of the invention is to propose a method for operating a heating device, a heating device, a computer program, and an application that at least partially overcome the disadvantages of the prior art and enable the detection of recirculation in a heating device operated with hydrogen as fuel.
  • this is intended to ensure the safe operation of a hydrogen-powered heating device.
  • the invention is intended to enable the use of a heating device. Furthermore, it should be implementable with no or only minor structural modifications to a heating device.
  • steps a), b), and c) can be performed at least once in the specified order.
  • steps a) and b) can be carried out continuously and simultaneously or in parallel.
  • This method ensures the safe and energy-efficient operation of the heating appliance by detecting irregular recirculation or recirculation rate within the hydrogen-fueled appliance. Therefore, the method can also be understood as a method for detecting irregular recirculation and/or recirculation rate within the heating appliance.
  • Irregular exhaust gas recirculation can be characterized by a proportion of exhaust gas in the combustion air that is too high or too low (compared to a predefined limit). Specifically, irregular recirculation refers to an excessively high proportion of exhaust gas in the combustion air, which can contribute to unsafe operating conditions of the heating appliance.
  • the heating appliance in question is, in particular, a gas-fired heating appliance designed to combust a fuel gas, such as natural gas or, more specifically, hydrogen, with the addition of ambient air, and to generate thermal energy, for example, to heat a heat transfer fluid in a heating circuit or to provide hot water.
  • the heating appliance may, in particular, be a condensing boiler.
  • the heating appliance typically has a conveying device or a fan that can pump a mixture of fuel gas and combustion air through a mixture channel into a combustion chamber containing a burner.
  • the combustion products can then be discharged through an exhaust system in the same direction of flow.
  • the exhaust system may consist of an exhaust duct located within the housing of the heating appliance or an exhaust system located outside the appliance.
  • the heating appliance may include a control unit that manages and regulates the heating appliance and its combustion process.
  • the control unit may be configured to carry out a procedure proposed here (fully automated).
  • the heating appliance can have exhaust gas recirculation, in which a mass flow of exhaust gas from the appliance's discharged exhaust stream is transferred to a supply mass flow of combustion air or ambient air at a recirculation point.
  • the recirculation point can be located, in particular, within the heating appliance or within a housing of the heating appliance.
  • the ratio of exhaust gas to combustion air in the recirculation can be understood as the recirculation rate.
  • the exhaust duct and the combustion air supply run parallel or adjacent to each other, at least in one section, and an opening in the walls of the exhaust duct and combustion air supply, acting as a recirculation point, allows a recirculated exhaust gas stream to flow from the exhaust duct into the combustion air supply.
  • the recirculation point can be designed as a simple opening, but devices for controlling the recirculation can also be present.
  • an irregular recirculation can be detected using a method proposed here, independent of the design of the recirculation point. It is also possible to locate the recirculation point outside the heating appliance, for example, in an air-exhaust system connected to the heating appliance, where an exhaust pipe runs concentrically to and within a combustion air supply, and a recirculation point can be easily created by means of an opening in the partition between the exhaust pipe and the combustion air supply.
  • the flow cross-section of the recirculation point opening allows the extent or approximate recirculation rate to be adjusted.
  • the heating appliance includes means for measuring the temperature T ⁇ sub> A ⁇ /sub> of the exhaust gas and the temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> of the supplied combustion air.
  • the temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> of the combustion air is measured at a measuring point at the recirculation point or, relative to the flow direction through the heating appliance, downstream of it. Therefore, the temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> of the combustion air is the temperature of the mixture of the intake ambient air and the recirculated exhaust gas stream.
  • the temperature T ⁇ sub>A ⁇ /sub> of the exhaust gas can be measured, in particular, in an exhaust duct of the heating appliance, and the temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> of the supplied combustion air can be measured in a combustion air supply. Specifically, the temperature T ⁇ sub> A ⁇ /sub> in the exhaust duct can be measured as close as possible to or directly downstream of the combustion chamber.
  • the means for sensing the temperature can be, in particular, known temperature sensors, especially resistance-based temperature sensors, which can be arranged in the exhaust gas duct and in the combustion air supply.
  • the means for sensing a temperature T ⁇ sub>A ⁇ /sub> of the exhaust gas and a temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> of the supplied combustion air can be connected to a computer configured to carry out a method proposed herein.
  • the computer can, in particular, be the control unit of the heating appliance.
  • the heating appliance is designed to burn hydrogen as fuel, wherein the fuel gas, which is to be combusted with the addition of combustion air, has a hydrogen content of at least 80 percent.
  • the fuel gas can contain a hydrogen content of at least 90 percent or 95 percent, or be virtually pure hydrogen.
  • a hydrogen fuel gas of the aforementioned type is burned.
  • an exhaust gas temperature T ⁇ sub> A ⁇ /sub> can be recorded.
  • the exhaust gas temperature T ⁇ sub> A ⁇ /sub> refers to the temperature of the combustion products or exhaust gases exiting the combustion chamber.
  • the recorded exhaust gas temperature T ⁇ sub> A ⁇ /sub> can be stored in a memory, for example, in the control unit.
  • the exhaust gas temperature T ⁇ sub> A ⁇ /sub> can be recorded, in particular, at a measuring point between the combustion chamber and the recirculation point. This measuring point can be located, in particular, at the beginning of the exhaust gas discharge, immediately downstream of the combustion chamber in the direction of flow through the heating appliance.
  • the combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> can be measured at a measuring point either at the recirculation point or, viewed in the direction of flow through the heating appliance, downstream of it.
  • the measuring point for the combustion air temperature T ⁇ sub>L ⁇ /sub> can, in particular, be located between the recirculation point and the combustion chamber.
  • the measured combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> can also be stored in a memory, for example, in the control unit.
  • step c) irregular exhaust gas recirculation can be detected using the exhaust gas temperature T ⁇ sub>A ⁇ /sub> measured in step a) and the combustion air temperature T ⁇ sub>L ⁇ /sub> measured in step b).
  • This detection can involve comparing the exhaust gas temperature T ⁇ sub>A ⁇ /sub> measured in step b) with the combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> measured in step c).
  • the comparison can include determining the ratio or difference between the exhaust gas temperature T ⁇ sub> A ⁇ /sub> and the combustion air temperature T ⁇ sub>L ⁇ /sub> . From this, the current exhaust gas recirculation rate can be inferred.
  • a recirculation parameter characteristic of the recirculation rate can be determined based on the measured exhaust gas temperature T ⁇ sub>A ⁇ /sub> and the measured combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> and compared with a predetermined limit value or a predetermined limit range.
  • the comparison may reveal irregular recirculation. Therefore, the predetermined limit value may be... and/or the specified limit range is related to the recirculation parameter derived from the measured exhaust gas temperature T ⁇ sub>A ⁇ /sub> and the measured combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> and compared with it.
  • Irregular recirculation can generally be detected if the recirculation parameter, which is characteristic of a recirculation rate, is above a limit value and/or outside a limit range.
  • the limit value or limit range can be determined in advance, for example, using a reference heater during tests.
  • the limit value or limit range can be stored in the memory of a computer performing the process, or, in particular, in the memory of a control unit of the heater.
  • the limit value or limit range can be characteristic of a given proportion of hydrogen in the combustion air.
  • defining a limit value or limit range can also specify a maximum (or minimum) proportion of hydrogen in the combustion air.
  • defining a limit value or limit range that is characteristic of a given proportion of hydrogen in the combustion air can be carried out on a reference heating appliance within the framework of (laboratory) tests.
  • the heating appliance can be switched off. This prevents unsafe operating conditions resulting from potentially excessive recirculation. Furthermore, switching off in the event of excessive recirculation is often a legally mandated approval requirement for heating appliances, which can thus be met.
  • the temperature T ⁇ sub> U ⁇ /sub> of the supplied combustion air can additionally be measured before the recirculation point and included in the detection of irregular exhaust gas recirculation in step c).
  • the temperature T ⁇ sub> U ⁇ /sub> represents the temperature of the intake ambient air without the influence of the supplied exhaust gas at the recirculation point. Including the temperature T ⁇ sub> U ⁇ /sub> can improve the accuracy of detecting irregular exhaust gas recirculation.
  • information about irregular recirculation detected in step c) and/or about a heating device switched off due to such irregular recirculation can be displayed on a display unit, made available for retrieval via a network, and/or sent as a message via a network. This allows a user to understand why the heating device was switched off, and also enables a service technician to be informed of the shutdown so that a maintenance appointment can be scheduled and carried out.
  • a heating appliance for the combustion of a fuel gas with a hydrogen content of at least 80%.
  • the heating appliance comprises an exhaust gas outlet and a combustion air supply with a recirculation point where exhaust gas from the exhaust gas outlet can flow into the combustion air supply.
  • the heating appliance includes a first temperature sensor in the exhaust gas outlet for measuring the exhaust gas temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> and a second temperature sensor in the combustion air supply, located at the recirculation point or, viewed in the direction of flow through the heating appliance, downstream of it, for measuring the combustion air temperature T ⁇ sub>L ⁇ /sub> .
  • the heating appliance also includes a control unit configured to carry out a procedure proposed herein.
  • control unit for a heating appliance, designed to carry out a procedure proposed herein.
  • This control unit may, for example, include a processor.
  • the processor can execute the procedure stored in the control unit's memory.
  • the control unit can be electrically connected to a first temperature sensor in the exhaust gas outlet to measure the exhaust gas temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> , and a second temperature sensor in the combustion air supply, located near the recirculation point or, viewed in the direction of flow through the heating appliance, downstream of it, to measure the combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub>. It can also be connected to a network (the internet).
  • data recorded or required during the execution of this proposed procedure can be stored in the control unit's memory.
  • Another aspect is the proposal of a computer program comprising commands that cause a computer, for example a control and regulating device of a heating appliance, to execute a procedure proposed here.
  • Another aspect proposes using a measured exhaust gas temperature T ⁇ sub>A ⁇ /sub> and a measured combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> , recorded at a measuring point at the recirculation point or, viewed in the flow direction of a heating appliance, downstream of it, to detect irregular exhaust gas recirculation of the heating appliance.
  • Detecting irregular exhaust gas recirculation can, in particular, include determining or estimating a recirculation parameter that is characteristic of a recirculation rate.
  • This document describes a method for operating a heating device, a heating device itself, a computer program, and a method for using recorded temperatures, which at least partially solve the problems described with reference to the state of the art.
  • the method, the heating device, and the computer program each contribute to detecting irregular recirculation in a hydrogen-powered heating device. This can increase operational reliability and reduce pollutant emissions, especially nitrogen oxide (NOx) emissions, from a hydrogen-powered heating device.
  • NOx nitrogen oxide
  • the invention advantageously does not increase the complexity of a heating device proposed here compared to heating devices according to the prior art, or only to an insignificant extent.
  • FIG. 1 shows an exemplary and schematic representation of the sequence of steps in a proposed procedure.
  • This procedure serves to ensure the safe operation of a heating device 1, in particular to detect irregular recirculation within the device.
  • the sequence of steps a), b), and c), represented by blocks 110, 120, and 130, can occur during normal operation.
  • the proposed procedure, and thus blocks 110, 120, and 130 can be carried out continuously while the heating device 1 is in operation.
  • Blocks 110 and 120, and thus steps a) and b) can also be executed in parallel or simultaneously.
  • Fig. 2 shows an exemplary and schematic representation of a heating appliance 1 proposed here.
  • Ambient air 15 can be drawn in via a combustion air supply 4 and a conveying device 2.
  • a recirculated exhaust gas stream 16 from an exhaust gas duct 10 of the heating appliance 1 can be fed into the ambient air 15 at a recirculation point 21. Adding the recirculated exhaust gas stream 16 can significantly minimize the emission of nitrogen oxides from the heating appliance 1.
  • a mass flow of combustion air 17, formed from ambient air is then added.
  • a mass flow of hydrogen corresponding to a predetermined combustion air ratio, can be supplied as fuel gas from a fuel gas supply 8 via a gas valve 5.
  • the resulting combustion mixture can be fed via a mixture channel 12 to a burner 3 of the heating appliance 1, located in a combustion chamber 22, and combusted there.
  • a heat exchanger 13 can be arranged on or in the combustion chamber 22, which can transfer the heat generated during combustion to a heating circuit 23 with a supply line 6 and a return line 9.
  • the heating appliance 1 can also have a flame monitoring device 20, which here is designed as a UV sensor, i.e., a sensor for detecting the intensity of ultraviolet radiation.
  • Combustion products or exhaust gases 25 generated during combustion can be fed via the exhaust gas channel 10 to an exhaust system 11.
  • the exhaust system 11 and the exhaust gas channel 10 can be understood as the exhaust gas discharge of the heating appliance 1.
  • the conveying device 2 could be a blower.
  • the recirculation point 21 forms a connection between the exhaust gas discharge, here the exhaust gas duct 10, and the combustion air supply 4 17, through which a recirculated exhaust gas flow 16 can pass from the exhaust gas duct 10 into the combustion air supply 4 17.
  • a first temperature sensor 18, which can detect an exhaust gas temperature T ⁇ sub> A ⁇ /sub>, can be arranged in the exhaust gas duct 10.
  • a second temperature sensor 19, which detects a combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> can be arranged downstream of the recirculation point 21.
  • a control unit 7 of the heating appliance 1 can be electrically connected to the gas valve 5, the conveying device 2, the flame monitoring device 20, the first temperature sensor 18 and the second temperature sensor 19, wherein the control unit 7 can be configured to execute a method proposed herein as a computer program product 14.
  • the control unit 7 can be connected to a network 26, in particular the be connected to the internet, and transfer data to and from network 26 via this connection.
  • FIG. 3 Figure 1 shows an exemplary and schematic representation of a proposed heating appliance 1, in which the combustion air supply 4 17 and the exhaust gas duct 10 are arranged concentrically and parallel, at least in one section.
  • the combustion air supply 4 17 is located on the outside and the exhaust gas duct 10 on the inside, thus enabling the transfer of residual heat from the exhaust gas 25 to the combustion air 17 or the supplied ambient air 15.
  • the exhaust gas duct 10 can have at least one opening through which the recirculated exhaust gas flow 16 can pass from the exhaust gas duct 10 into the combustion air supply 4 17.
  • the exhaust gas temperature T ⁇ sub>A ⁇ /sub> of the exhaust gas 25 can be measured using the first temperature sensor 18, as per step a). This measurement can be carried out by the control unit 7.
  • the combustion air temperature T ⁇ sub>L ⁇ /sub> of the combustion air 17 can be measured using the second temperature sensor 19.
  • the second temperature sensor is positioned downstream of the recirculation point 21 in the direction of flow 24, so that the combustion air temperature T ⁇ sub>L ⁇ /sub> is the temperature of the supplied ambient air 15 containing the recirculated exhaust gas flow 16.
  • Step b) can also be carried out by the control unit 7.
  • irregular exhaust gas recirculation can be detected according to step c) based on the exhaust gas temperature T ⁇ sub>A ⁇ /sub> recorded in block 110 (step a)) and in block 120 (step b)) and the combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> recorded in step b).
  • the exhaust gas temperature T ⁇ sub> A ⁇ /sub> recorded in step a) can be compared with the combustion air temperature T ⁇ sub> L ⁇ /sub> recorded in step b) and a recirculation parameter can be derived.
  • the recirculation parameter is characteristic of a current recirculation rate, i.e., the proportion of exhaust gas 25 in the combustion air 17.
  • the recirculation parameter determined in this way can be compared with a limit value or a limit range, and irregular recirculation can be identified by means of this comparison.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgeräts (1), das zur Verbrennung eines Brenngases an einem Brenner (3) des Heizgeräts (1) mit einem Anteil Wasserstoff von mindestens 80 % eingerichtet ist. Das Heizgerät (1) umfasst eine Zuführung (4) Verbrennungsluft (17) und eine Abgasabführung, wobei in einem Rezirkulationspunkt (21) Abgas (16) aus der Abgasabführung in die Zuführung (4) Verbrennungsluft (17) übertreten kann. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
a) Erfassen einer Abgastemperatur TA,
b) Erfassen einer Verbrennungslufttemperatur TL an einem Messpunkt im Rezirkulationspunkt (21) oder, in einer Durchströmungsrichtung (24) des Heizgeräts (1) gesehen, diesem nachgeordnet,
c) Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation anhand der in Schritt a) erfassten Abgastemperatur TA und der in und Schritt b) erfassten Verbrennungslufttemperatur TL. Zudem wird ein Heizgerät (1), ein Computerprogrammprodukt (14) als auch eine Verwendung erfasster Temperaturen vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgeräts, ein Heizgerät, ein Computerprogramm und eine Verwendung erfasster Temperaturen. Das Heizgerät ist dazu eingerichtet mit Wasserstoff als Brenngas betrieben zu werden.
  • Ein Brenngas verbrennende Heizgeräte für Gebäude zur Heizung oder Warmwasserbereitstellung sind in Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Vermeidung von Stickoxiden (NOx) im Abgas derartiger Heizgeräte können diese dazu eingerichtet sein, Abgas aus der Abgasabführung in eine Zuführung der Verbrennungsluft rückzuführen. Dies wird als Abgasrezirkulation oder Abgasrückführung bezeichnet. Eine Abgasrezirkulation ist in vielen Ländern gesetzlich vorgeschrieben. Ein derartiges Heizgerät mit einer Rezirkulation wird beispielsweise in der EP 2 442 027A2 vorgestellt. Es ist auch bekannt, die Rezirkulation eines Heizgerätes zu steuern. Dies wird in der EP 2 807 427 A2 beschrieben.
  • Zudem muss bei einer Abgasrezirkulation verhindert werden, dass ein zu großer Massestrom Abgas in den zugeführten Massestrom Verbrennungsluft rückgeführt wird. Neben einer Minderung der Energieeffizienz des Heizgerätes kann dabei die Flammentemperatur der Verbrennung so weit absinken, dass eine Bildung von Kohlenmonoxid begünstigt wird. Hierzu ist häufig gesetzlich vorgeschrieben, dass ein Heizgerät bei einem Kohlenmonoxid Grenzwert von 1000 ppm [parts per million] im Abgas abschaltet. Die Kohlenmonoxid-Konzentration kann dabei durch einen Kohlenmonoxidsensor erfasst und eine zu hohe Rezirkulation des Heizgerätes kann verhindert werden. Auch eine gesteuerte Rezirkulation eines Heizgerätes, beispielsweise beschrieben in der EP 2 807 427 A2 , kann eine zu hohe Kohlenmonoxidkonzentration verhindern. Nachteilig ist die beschriebene Steuerung der Rezirkulation aufwendig. Auch die DE 10 2020 121 934 B3 beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Rezirkulationseinrichtung. Es kommt eine Sensoreinrichtung zum Einsatz, die insbesondere als Gaschromatograph oder auch als Temperatursensor einer Flammen- oder Brennflächentemperatur ausgebildet ist und eine Zusammensetzung des Brennstoffs ermittelt. Auch diese Lösung ist aufwendig und zur Feststellung einer unregelmäßigen Rezirkulation nicht geeignet.
  • Die DE 10 2021 102 700 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Verwendung mindestens einer Eigenschaft der Luft in einem Verbrennungsluftweg eines Heizgerätes zu dessen Regelung und Zustandsanalyse. Das Heizgerät kann auch eine Rezirkulationseinrichtung aufweisen. Zur Feststellung einer unregelmäßigen Rezirkulation ist auch dieses Verfahren nicht geeignet.
  • Bei Heizgeräten, die zur Verbrennung mit Wasserstoff eingerichtet sind, kann mangels des Vorhandenseins von Kohlenstoff im Brennstoff eine Bildung von Kohlenmonoxid nicht auftreten. Dennoch ist eine Abgasrezirkulation auch bei mit Wasserstoff betriebenen Heizgeräten sinnvoll, um die Bildung von Stickoxiden zu vermeiden bzw. zu mindern. Auch bei mit Wasserstoff betriebenen Heizgeräten kann eine zu hohe Rezirkulation negative Auswirkungen haben und muss verhindert werden.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Heizgerät, ein Computerprogramm sowie eine Verwendung vorzuschlagen, die die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden und ein Feststellen einer Rezirkulation bei einem mit Wasserstoff als Brennstoff betriebenen Heizgerätes zu ermöglichen. Insbesondere soll so ein sicherer Betrieb eines mit Wasserstoff betriebenen Heizgerätes ermöglicht werden. Die Erfindung soll zudem mit keinen oder nur geringen baulichen Änderungen eines Heizgerätes umsetzbar sein.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgeräts bei. Das Heizgerät ist zur Verbrennung eines Brenngases an einem Brenner desselben mit einem Anteil Wasserstoff von mindestens 80 % eingerichtet bzw. wird mit diesem Brenngas betrieben. Es umfasst weiter eine Zuführung Verbrennungsluft und eine Abgasabführung, wobei in einem Rezirkulationspunkt Abgas aus der Abgasabführung in die Zuführung Verbrennungsluft übertreten kann. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
    1. a) Erfassen einer Abgastemperatur TA,
    2. b) Erfassen einer Verbrennungslufttemperatur TL an einem Messpunkt im Rezirkulationspunkt oder, in einer Durchströmungsrichtung des Heizgeräts gesehen, diesem nachgeordnet,
    3. c) Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation anhand der in Schritt a) erfassten Abgastemperatur TA und der in und Schritt b) erfassten Verbrennungslufttemperatur TL.
  • Das Verfahren kann permanent, dauerhaft durchgeführt werden. Bei einer regulären Verfahrensdurchführung können die Schritte a), b) und c) mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere können die Schritte a) und b) permanent und zeitgleich bzw. parallel durchgeführt werden.
  • Das Verfahren dient einem sicheren Betrieb des Heizgeräts mit hoher Energieeffizienz, indem eine unregelmäßige Rezirkulation bzw. eine Rezirkulationsrate des mit Wasserstoff als Brennstoff betriebenen Heizgeräts festgestellt werden kann. Insofern kann das Verfahren insbesondere auch als ein Verfahren zum Feststellen einer unregelmäßigen Rezirkulation und/ oder einer Rezirkulationsrate des Heizgeräts verstanden werden. Eine unregelmäßige Abgasrezirkulation kann durch einen (gegenüber einem vorgegebenen Grenzwert) zu hohen oder auch zu niedrigen Anteil Abgas in der zugeführten Verbrennungsluft gekennzeichnet sein. Insbesondere bezieht sich eine unregelmäßige Rezirkulation auf einen zu hohen Anteil Abgas in der Verbrennungsluft, der ein Auftreten unsicherer Betriebszustände des Heizgerätes begünstigen kann.
  • Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät, das dazu eingerichtete ist, ein Brenngas, wie Erdgas oder insbesondere Wasserstoff unter Zufuhr von Umgebungsluft zu verbrennen und Wärmeenergie, beispielsweis zur Erwärmung eines Wärmeträgers eines Heizkreislaufes oder auch zur Bereitstellung einer Warmwasserversorgung zu erzeugen. Insbesondere kann es sich bei dem Heizgerät um ein Brennwertgerät handeln. Das Heizgerät weist in der Regel eine Fördereinrichtung bzw. ein Gebläse auf, die ein Gemisch von Brenngas und Verbrennungsluft in einer Durchströmungsrichtung des Heizgerätes über einen Gemischkanal in eine Brennkammer, in der ein Brenner angeordnet ist, fördern kann. Die Verbrennungsprodukte (Abgase) können anschließend in der Durchströmungsrichtung durch eine Abgasabführung abgeführt werden. Die Abgasabführung kann einen innerhalb eines Gehäuses des Heizgerätes angeordneten Abgaskanal sowie eine außerhalb des Heizgerätes angeordnete Abgasanlage umfassen.
  • Das Heizgerät kann ein Regel- und Steuergerät umfassen, das das Heizgerät bzw. dessen Verbrennungsprozess steuert und regelt. Das Regel- und Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, ein hier vorgeschlagenes Verfahren (vollständig automatisiert) durchzuführen.
  • Das Heizgerät kann eine Abgasrezirkulation aufweisen, bei der an einem Rezirkulationspunkt ein Massestrom Abgas aus dem abgeführten Abgasstrom des Heizgeräts in einen zuzuführenden Massestrom Verbrennungsluft bzw. Umgebungsluft überführt wird. Der Rezirkulationspunkt kann dabei insbesondere innerhalb des Heizgerätes bzw. innerhalb eines Gehäuses des Heizgerätes angeordnet sein. Das Verhältnis Abgas zu Verbrennungsluft der Rezirkulation kann dabei als Rezirkulationsrate verstanden werden. Häufig sind Abgaskanal und die Zuführung Verbrennungsluft zumindest in einem Abschnitt parallel oder auch benachbart geführt, und eine Öffnung in den Wandungen von Abgaskanal und Zuführung Verbrennungsluft als Rezirkulationspunkt ermöglicht ein Überströmen eines rezirkulierten Abgasstromes vom Abgaskanal in die Zuführung Verbrennungsluft. Der Rezirkulationspunkt kann hierzu als einfache Öffnung ausgeführt sein, es können jedoch auch Einrichtungen zur Steuerung der Rezirkulation vorhanden sein. Vorteilhaft kann mittels eines hier vorgeschlagenen Verfahrens, eine unregelmäßige Rezirkulation unabhängig von der Ausgestaltung des Rezirkulationspunktes festgestellt werden. Es ist auch möglich den Rezirkulationspunkt außerhalb des Heizgerätes anzuordnen, beispielsweise in einem, mit dem Heizgerät verbundenen, Luft-Abgas-System, in dem eine Leitung der Abgasanlage konzentrisch zu und innerhalb einer Zuführung Verbrennungsluft geführt wird und ein Rezirkulationspunkt auf einfache Weise mittels einer Öffnung in der Trennwand zwischen der Leitung der Abgasanlage und der Zuführung Verbrennungsluft geschaffen werden kann. Durch den Strömungsquerschnitt der Öffnung des Rezirkulationspunktes kann ein Umfang der Rezirkulation bzw. näherungsweise eine Rezirkulationsrate eingestellt werden.
  • Das Heizgerät umfasst Mittel zum Erfassen einer Temperatur TA des Abgases und einer Temperatur TL der zugeführten Verbrennungsluft. Die Temperatur TL der Verbrennungsluft wird dabei an einem Messpunkt im Rezirkulationspunkt oder bezogen auf die Durchströmungsrichtung des Heizgerätes diesem nachgeordnet, erfasst. Insofern wird als Temperatur TL der Verbrennungsluft die Temperatur des Gemisches aus angesaugter Umgebungsluft und dem rezirkulierten Abgasstrom erfasst. Die Temperatur TA des Abgases kann dabei insbesondere in einem Abgaskanal des Heizgeräts erfasst werden und die Temperatur TL der zugeführten Verbrennungsluft in einer Zuführung Verbrennungsluft erfolgen. Insbesondere kann die Temperatur TA im Abgaskanal der Brennkammer weitestgehend unmittelbar nachgeordnet bzw. weitestgehend benachbart zur Brennkammer im Abgaskanal erfasst werden.
  • Bei den Mitteln zum Erfassen der Temperatur kann es sich insbesondere um bekannte Temperatursensoren, insbesondere widerstandsbasierte Temperatursensoren, handeln, die im Abgaskanal und in der Zuführung Verbrennungsluft angeordnet sein können. Die Mittel zum Erfassen einer Temperatur TA des Abgases und einer Temperatur TL der zugeführten Verbrennungsluft können dabei mit einem Computer, der zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet ist, verbunden sein. Bei dem Computer kann es sich insbesondere um das Regel- und Steuergerät des Heizgeräts handeln.
  • Das Heizgerät ist zur Verbrennung von Wasserstoff als Brennstoff eingerichtet, wobei das Brenngas, das unter Zuführung von Verbrennungsluft zu verbrennen ist, einen Anteil von mindestens 80 Prozent [%] Wasserstoff aufweist. Insbesondere kann das Brenngas einen Anteil von mindestens 90 % oder 95 % Wasserstoff enthalten oder weitestgehend reiner Wasserstoff sein. Bei der Durchführung des Verfahrens wird ein Wasserstoff-Brenngas der vorstehenden Art verbrannt.
  • Gemäß einem Schritt a) kann eine Abgastemperatur TA erfasst werden. Die Abgastemperatur TA bezeichnet dabei die Temperatur der aus der Brennkammer austretenden Verbrennungsprodukte bzw. Abgase. Die erfasste Abgastemperatur TA kann auf einem Speicher, beispielsweise des Regel- und Steuergeräts gespeichert werden. Die Abgastemperatur TA kann insbesondere an einem Messpunkt zwischen Brennkammer und Rezirkulationspunkt erfasst werden. Der Messpunkt kann insbesondere am Anfang der Abgasabführung, in Durchströmungsrichtung des Heizgerätes der Brennkammer unmittelbar nachgeordnet liegen.
  • Gemäß einem Schritt b) kann eine Verbrennungslufttemperatur TL an einem Messpunkt im Rezirkulationspunkt oder, in der Durchströmungsrichtung des Heizgeräts gesehen, diesem nachgeordnet, erfasst werden. Der Messpunkt der Verbrennungslufttemperatur TL kann insbesondere zwischen dem Rezirkulationspunkt und der Brennkammer liegen. Auch die erfasste Verbrennungslufttemperatur TL kann auf einem Speicher, beispielsweise des Regel- und Steuergeräts, gespeichert werden.
  • Gemäß einem Schritt c) kann ein Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation anhand der in Schritt a) erfassten Abgastemperatur TA und der in und Schritt b) erfassten Verbrennungslufttemperatur TL erfolgen. Das Feststellen kann ein Vergleichen der Schritt b) erfassten Abgastemperatur TA und der in und Schritt b) erfassten Verbrennungslufttemperatur TL umfassen. Der Vergleich kann dabei ein Ermitteln eines Verhältnisses oder einer Differenz von Abgastemperatur TA und Verbrennungslufttemperatur TL beinhalten. Dabei kann auf eine aktuelle Abgaszirkulationsrate rückgeschlossen werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann ein für die Rezirkulationsrate charakteristischer Rezirkulationsparameter anhand der erfassten Abgastemperatur TA und der erfassten Verbrennungslufttemperatur TL ermittelt werden und mit einem vorgegebenen Grenzwert oder einem vorgegebenen Grenzbereich verglichen werden. Als Ergebnis des Vergleichs kann eine unregelmäßige Rezirkulation festgestellt werden. Insofern kann sich der vorgegebene Grenzwert und/ oder der vorgegebene Grenzbereich auf den aus der erfassten Abgastemperatur TA und der erfassten Verbrennungslufttemperatur TL abgeleiteten Rezirkulationsparameter beziehen und mit diesem verglichen werden. Eine unregelmäßige Rezirkulation kann in der Regel festgestellt werden, wenn der Rezirkulationsparameter, der charakteristisch für eine Rezirkulationsrate ist, oberhalb eines Grenzwertes und/ oder außerhalb eines Grenzbereichs liegt.
  • Der Grenzwert bzw. der Grenzbereich kann hierfür beispielsweise im Vorfeld an einem Referenzheizgerät im Rahmen von Versuchen ermittelt werden. Zum Zwecke einer automatisierten Verfahrensdurchführung können der Grenzwert bzw. der Grenzbereich auf einem Speicher eines verfahrensdurchführenden Computers, bzw. insbesondere einem Speicher eines verfahrensdurchführenden Regel- und Steuergeräts des Heizgeräts hinterlegt werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann der Grenzwert bzw. der Grenzbereich charakteristisch für einen vorgegebenen Anteil Wasserstoff in der Verbrennungsluft sein. Somit kann bei einem Festlegen eines Grenzwertes oder eines Grenzbereichs auch ein maximaler (bzw. minimaler) Anteil Wasserstoff in der Verbrennungsluft festgelegt werden. Auch das Festlegen eines Grenzwertes oder einer Grenzbereichs, die für einen vorgegebenen Anteil Wasserstoff in der Verbrennungsluft charakteristisch sind, kann an einem Referenzheizgerät im Rahmen von (Labor-)versuchen erfolgen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann bei einem Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation oberhalb des vorgegebenen Grenzwertes bzw. außerhalb des Grenzbereichs das Heizgerät abgeschaltet werden. So können unsichere Betriebszustände aufgrund sich einer möglicherweise einstellenden, zu hohen, Rezirkulation ausgeschlossen werden. Zudem ist ein Abschalten bei einer zu hohen Rezirkulation häufig eine gesetzlich verankerte Zulassungsvoraussetzung für Heizgeräte, der somit entsprochen werden kann.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann zusätzlich eine Temperatur TU der zugeführten Verbrennungsluft in Durchströmungsrichtung des Heizgerätes gesehen, vor dem Rezirkulationspunkt erfasst und in das Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation in Schritt c) einbezogen werden. Mit anderen Worten bezeichnet die Temperatur TU die Temperatur der angesaugten Umgebungsluft ohne den Einfluss zugeführten Abgases im Rezirkulationspunkt. Die Einbeziehung der Temperatur TU kann die Genauigkeit des Feststellens einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation verbessern.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann eine Information über eine in Schritt c) festgesellte unregelmäßige Rezirkulation und/ oder zu einem aufgrund einer festgestellten unregelmäßigen Rezirkulation abgeschalteten Heizgeräts über eine Anzeigeeinheit angezeigt, über ein Netzwerk zum Abruf bereitgestellt und/ oder über ein Netzwerk als Nachricht versandt werden. Vorteilhaft kann so ein Benutzer erkennen, warum das Heizgerät abgeschaltet wurde bzw. kann ein betreuender Fachbetrieb über die Abschaltung informiert werden und ein Wartungstermin geplant und durchgeführt werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Verbrennung eines Brenngases mit einem Anteil von mindestens 80% Wasserstoff. Das Heizgerät umfasst eine Abgasabführung und eine Zuführung Verbrennungsluft mit einem Rezirkulationspunkt, in dem Abgas aus der Abgasabführung in die Zuführung Verbrennungsluft übertreten kann. Das Heizgerät umfasst einen ersten Temperatursensor in der Abgasabführung zur Erfassung einer Abgastemperatur TL und einen zweiten Temperatursensor in der Zuführung Verbrennungsluft, im Bereich des Rezirkulationspunkts oder, in einer Durchströmungsrichtung des Heizgeräts gesehen, diesem nachgeordnet, zur Erfassung der Verbrennungslufttemperatur TL. Das Heizgerät umfasst zudem ein Regel- und Steuergerät, das zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet ist.
  • 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 mit einem ersten Temperatursensor in der Abgasabführung zur Erfassung einer Abgastemperatur TL und einem zweiten Temperatursensor in der Zuführung Verbrennungsluft, im Bereich des Rezirkulationspunkts oder, in einer Durchströmungsrichtung des Heizgeräts gesehen, diesem nachgeordnet, zur Erfassung der Verbrennungslufttemperatur TL sowie mit einem Netzwerk (dem Internet) 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 Grenzwerte und/ oder erfasste Temperaturen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle, die einen Computer, beispielsweise ein Regel- und Steuergerät eines Heizgerätes, dazu veranlassen, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung einer erfassten Abgastemperatur TA und einer erfassten Verbrennungslufttemperatur TL, erfasst an einem Messpunkt im Rezirkulationspunkt oder, in einer Durchströmungsrichtung eines Heizgeräts gesehen, diesem nachgeordnet, zum Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation des Heizgeräts vorgeschlagen. Das Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation kann dabei insbesondere ein Bestimmen oder Abschätzen eines Rezirkulationsparameters umfassen, der charakteristisch für eine Rezirkulationsrate ist.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Heizgerät und/ oder der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • 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.
  • Hier werden somit ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Heizgerät, ein Computerprogramm sowie eine Verwendung erfasster Temperaturen angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren, das Heizgerät und das Computerprogrammprodukt jeweils zumindest dazu bei, eine unregelmäßige Rezirkulation eines mit Wasserstoff als Brennstoff betriebenen Heizgerätes feststellen zu können. Somit kann die Betriebssicherheit erhöht und der Schadstoffausstoß, insbesondere der Ausstoß von Stickoxiden NOx, eines mit Wasserstoff betriebenen Heizgerätes gemindert werden.
  • Weiterhin vorteilhaft steigert die Erfindung die Komplexität eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes gegenüber Heizgeräten nach dem Stand der Technik nicht oder nur unwesentlich.
  • 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 zeigt:
    • Fig. 1:
    einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,
    Fig. 2:
    ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und
    Fig. 3:
    eine weitere Darstellung eines hier vorgeschlagenen Heizgeräts.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Verfahren dient einem sicheren Betreiben eines Heizgeräts 1, insbesondere einem Feststellen einer unregelmäßigen Rezirkulation des Heizgerätes 1. Die mit den Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b) und c) kann sich bei einem regulären Betriebsablauf einstellen. Insbesondere können ein hier vorgeschlagenes Verfahren und damit die Blöcke 110, 120 und 130 permanent während des Betriebs des Heizgerätes 1 durchgeführt werden. Auch können die Blöcke 110 und 120, und damit die Schritte a) und b) parallel bzw. zeitgleich durchgeführt werden.
  • Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Über eine Zuführung 4 Verbrennungsluft kann Umgebungsluft 15 durch eine Fördereinrichtung 2 angesaugt werden. Der Umgebungsluft 15 kann ein rezirkulierter Abgasstrom 16 aus einem Abgaskanal 10 des Heizgeräts 1 an einem Rezirkulationspunkt 21 zugeführt werden. Das Zusetzen des rezirkulierten Abgasstromes 16 kann den Ausstoß von Stickoxiden des Heizgeräts 1 erheblich minimieren. Einem Massestrom Verbrennungsluft 17, gebildet aus Umgebungsluft 15 und dem zugeführtem rezirkuliertem Abgasstrom 16, kann über ein Gasventil 5 ein, einem vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnis entsprechender, Massestrom Wasserstoff als Brenngas aus einer Brenngaszuführung 8 zugeführt werden. Das entstehende Verbrennungsgemisch kann über einen Gemischkanal 12 einem, in einer Brennkammer 22, angeordneten Brenner 3 des Heizgerätes 1 zugeführt und dort verbrannt werden. An bzw. in der Brennkammer 22 kann ein Wärmetauscher 13 angeordnet sein, der bei der Verbrennung entstehende Wärme auf einen Heizkreislauf 23 mit einem Vorlauf 6 und einem Rücklauf 9 übertragen kann. Das Heizgerät 1 kann zudem eine Flammenüberwachung 20 aufweisen, die hier als UV- Sensor, also einem Sensor zur Erfassung der Intensität ultravioletter Strahlung ausgebildet ist. Bei der Verbrennung entstehende Verbrennungsprodukte bzw. Abgase 25 können über den Abgaskanal 10 einer Abgasanlage 11 zugeführt werden. Abgasanlage 11 und Abgaskanal 10 können dabei als Abgasabführung des Heizgerätes 1 verstanden werden. Bei der Fördereinrichtung 2 kann es sich um ein Gebläse handeln.
  • Der Rezirkulationspunkt 21 stellt eine Verbindung zwischen Abgasabführung, hier dem Abgaskanal 10 und der Zuführung 4 der Verbrennungsluft 17 dar, über die ein rezirkulierter Abgasstrom 16 vom Abgaskanal 10 in die Zuführung 4 der Verbrennungsluft 17 übertreten kann. Im Abgaskanal 10 kann ein erster Temperatursensor 18 angeordnet sein, der eine Abgastemperatur TA erfassen kann. In der Zuführung 4 der Verbrennungsluft 17, in einer Durchströmungsrichtung 24 des Heizgerätes 1 gesehen, kann dem Rezirkulationspunkt 21 nachgeordnet ein zweiter Temperatursensor 19 angeordnet sein, der eine Verbrennungslufttemperatur TL erfasst.
  • Ein Regel- und Steuergerät 7 des Heizgeräts 1 kann mit dem Gasventil 5, der Fördereinrichtung 2, der Flammenüberwachung 20, dem ersten Temperatursensor 18 und dem zweiten Temperatursensor 19 elektrisch verbunden sein, wobei das Regel- und Steuergerät 7 dazu eingerichtet sein kann, ein hier vorgeschlagenes Verfahren als Computerprogrammprodukt 14 auszuführen. Das Regel- und Steuergerät 7 kann mit einem Netzwerk 26, insbesondere dem Internet verbunden sein, und über diese Verbindung Daten in das und aus dem Netzwerk 26 übertragen.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere Darstellung eines vorgeschlagenen Heizgeräts 1, bei dem die Zuführung 4 der Verbrennungsluft 17 und der Abgaskanal 10 zumindest in einem Abschnitt konzentrisch und parallel geführt sind. Dabei ist die Zuführung 4 der Verbrennungsluft 17 außen und der Abgaskanal 10 innen geführt, wodurch eine Übertragung der Restwärme des Abgases 25 auf die Verbrennungsluft 17 bzw. die zugeführte Umgebungsluft 15 ermöglicht wird. Am Rezirkulationspunkt 21 kann der Abgaskanal 10 mindestens eine Öffnung aufweisen, durch die der rezirkulierte Abgasstrom 16 vom Abgaskanal 10 in die Zuführung 4 der Verbrennungsluft 17 übertreten kann.
  • In Block 110 kann gemäß Schritt a) mittels des ersten Temperatursensors 18 die Abgastemperatur TA des Abgases 25 erfasst werden. Das Erfassen kann durch das Regel- und Steuergerät 7 durchgeführt werden.
  • In Block 120 kann gemäß Schritt b) mittels des zweiten Temperatursensors 19 die Verbrennungslufttemperatur TL der Verbrennungsluft 17 erfasst werden. Der zweite Temperatursensor ist hierzu in der Durchströmungsrichtung 24 gesehen dem Rezirkulationspunkt 21 nachgeordnet positioniert, so dass als Verbrennungslufttemperatur TL die Temperatur der zugeführten Umgebungsluft 15 enthaltend den rezirkulierten Abgasstrom 16 angibt, Auch die Durchführung des Schrittes b) kann durch das Regel- und Steuergerät 7 erfolgen.
  • In Block 130 kann gemäß Schritt c) ein Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation anhand der in Block 110 (Schritt a)) und in Block 120 (Schritt b)) erfassten Abgastemperatur TA und der in und Schritt b) erfassten Verbrennungslufttemperatur TL erfolgen. Hierfür kann die in Schritt a) erfasste Abgastemperatur TA mit der in Schritt b) erfassten Verbrennungslufttemperatur TL verglichen werden und ein Rezirkulationsparameter abgeleitet werden. Der Rezirkulationsparameter ist dabei charakteristisch für eine aktuelle Rezirkulationsrate, also den Anteil Abgas 25 in der Verbrennungsluft 17. Der so ermittelte Rezirkulationsparameter kann mit einem Grenzwert oder einem Grenzbereich verglichen werden und eine unregelmäßige Rezirkulation anhand des Vergleichs festgestellt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Fördereinrichtung
    3
    Brenner
    4
    Zuführung Verbrennungsluft
    5
    Gasventil
    6
    Vorlauf
    7
    Regel- und Steuergerät
    8
    Brenngaszuführung
    9
    Rücklauf
    10
    Abgaskanal
    11
    Abgasanlage
    12
    Gemischkanal
    13
    Wärmetauscher
    14
    Computerprogrammprodukt
    15
    Umgebungsluft
    16
    rezirkulierter Abgasstrom
    17
    Verbrennungsluft
    18
    erster Temperatursensor
    19
    zweiter Temperatursensor
    20
    Flammenüberwachung
    21
    Rezirkulationspunkt
    22
    Brennkammer
    23
    Heizkreislauf
    24
    Durchströmungsrichtung
    25
    Abgase
    26
    Netzwerk

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Heizgeräts (1), das zur Verbrennung eines Brenngases an einem Brenner (3) des Heizgeräts (1) mit einem Anteil Wasserstoff von mindestens 80 % eingerichtet ist, und eine Zuführung (4) Verbrennungsluft (17) und eine Abgasabführung umfasst, wobei in einem Rezirkulationspunkt (21) Abgas (16) aus der Abgasabführung in die Zuführung (4) Verbrennungsluft (17) übertreten kann, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    a) Erfassen einer Abgastemperatur TA,
    b) Erfassen einer Verbrennungslufttemperatur TL an einem Messpunkt im Rezirkulationspunkt (21) oder, in einer Durchströmungsrichtung (24) des Heizgeräts (1) gesehen, diesem nachgeordnet,
    c) Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation anhand der in Schritt a) erfassten Abgastemperatur TA und der in und Schritt b) erfassten Verbrennungslufttemperatur TL.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt c) ein Vergleich eines, anhand der in Schritt a) erfassten Abgastemperatur TA und der in und Schritt b) erfassten Verbrennungslufttemperatur TL ermittelten Rezirkulationsparameters, der charakteristisch für eine Rezirkulationsrate ist, mit einem vorgegebenen Grenzwert und/ oder einem vorgegebenen Grenzbereich verglichen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Grenzwert und /oder der Grenzbereich charakteristisch für einen vorgegebenen Anteil Wasserstoff in der dem Brenner (3) zugeführten Verbrennungsluft (17) ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei einem Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation das Heizgerät (1) abgeschaltet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in einem Schritt d) eine Information über ein Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation und/ oder über ein abgeschaltetes Heizgerät (1) mittels einer Anzeigeeinheit angezeigt, über ein Netzwerk (26) zum Abruf bereitgestellt und/ oder über ein Netzwerk (26) als Nachricht versandt wird.
  6. Heizgerät, eingerichtet zur Verbrennung einer Brenngases mit einem Anteil Wasserstoff von mindestens 80 % und umfassend eine Abgasabführung und eine Zuführung (4) Verbrennungsluft (17) mit einem Rezirkulationspunkt (21), in dem Abgas (25) aus der Abgasabführung in die Zuführung (4) Verbrennungsluft (17) übertreten kann, und einen ersten Temperatursensor (18) in der Abgasabführung und einem zweiten Temperatursensor (19) in der Zuführung (4) Verbrennungsluft (17) im Bereich des Rezirkulationspunkts (21) oder, in einer Durchströmungsrichtung (24) des Heizgeräts (1) gesehen, diesem nachgeordnet, sowie umfassend ein Regel- und Steuergerät (7) sowie Mittel, die so angepasst sind, dass diese ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche ausführen können.
  7. Computerprogrammprodukt (14) umfassend Befehle, die ein Heizgerät (1) nach Anspruch 6 dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
  8. Verwendung einer erfassten Abgastemperatur TA und einer erfassten Verbrennungslufttemperatur TL, erfasst an einem Messpunkt in einem Rezirkulationspunkt (21) oder, in einer Durchströmungsrichtung (24) eines Heizgeräts (1) gesehen, diesem nachgeordnet, zum Feststellen einer unregelmäßigen Abgasrezirkulation des Heizgeräts (1).
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